JPH0269913A

JPH0269913A - 電解コンデンサ用電解液

Info

Publication number: JPH0269913A
Application number: JP22123388A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shimizu; 誠清水
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-08
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JP2815874B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産！−にの利用分野）本発明は、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に脂肪族
飽和ジカルボン酸のＮ−アルキル−ｌアサビシクロアル
カニウム化合物塩を電解質として含有する電解コンデン
サ用電解液に関するものである。

（従来の技術）電解コンデンサは、アルミニウム又はタンクルなとの表
面に絶縁性の酸化皮膜が形成された弁金属を陽極電極に
使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、この酸化皮膜層
の表面Ｉこ電解質層となる電解液を接触させ、更に通常
陰極と称する集電用の電極を配置して構成されている。

電解コンデンサ用電解液は、上述したように誘電体層に
直接接触し、真の陰極として作用する。即ち、電解液は
電解コンデンサの誘電体層と集電陰極との間に介在して
、電解液の抵抗分が電解コンデンサに直列に挿入されて
いることになる。故に、その特性が電解コンデンサ特性
を左右する大きな要因となる。例えば、電解液の電導度
が低いと、電解フンデンラの内部の等価直列抵抗分を増
大さゼ、高周波特性や損失特性が悪くなる欠点かある。

このような背景から電導度の高い電解質かもとめられて
おり、従来から知られた電導度の高い電解質として、ア
ンピン酸なとのａ機酸又はその塩をエチレングリコール
などのグリコール類やアルコール類に溶解したものが通
常の用途に対し主流をなして使用されている。

（発明が解決しようとする課題）近年の電子機器の利用範囲の増大から電解コンデンサ性
能の向−１−改善の要求か高まり、現状の電解液の電導
度では充分とはいえない。特に現状の電解液の場合、所
望の電導度が得られない場合や、溶解度が低い電解質を
用いた時なとは、意図的に水を添加して電導度の向」二
を図ることか行われている。

しかしなから、最近のように従来品を越える高温下で長
時間の使用か求められる電解コンデンサの使用状況にお
いては、電解液中の水分の存在は、誘電体皮膜層の劣化
や、電解コンデンサの内部蒸気圧を高め、封口部の破損
や電解液の蒸散による寿命劣化を招来し、長期間に亙っ
て安定した特性を維持出来ない欠点があった。

それ故、本発明の目的は、非プロＩ・ン溶媒を主体どす
る実質的に非水系の高電導度の電解液を提供することに
より、電解コンデンサの電気的特性を同士させ、かつ安
定した特性を長期間維持することによって電解コンデン
サの信頼性を向上させることにある。

（課題を解決するだめの手段）本発明者等は、非プロトン溶媒を主体とする実質的に非
水系の電解液でかつ高電導度を与える電解質につき鋭意
研究を重ねた結果、脂肪族飽和ジカルボン酸のＮ−アル
キル−１−アザビンクロアルカニウム化合物塩が非プロ
トン溶媒に溶解性か高く、かつ解離度も高く高電導度を
付与することを見出して本発明に到達したものである。

即ち、本発明に係る電解コンデンカ用電解液は、非プロ
トン溶媒を主体どする溶媒中に一般式（式中、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは１．２又は
３、Ｒ１は炭素原子数１０以下のアルキレン基、Ｒ９は
炭素原子数６以下のアルキル基、Ｘは水素原子又は式中
に示されるエチルキルー１−アザビシクロ［ｍ、　ｎ、
　ｐ］アルカニウム基と同じ基を表す）の脂肪族飽和ジ
カルボン酸のエチルキルー１−アザビシクロ［ｍ、ｎ、
ｐ］アルカニウム化合物塩を電解質として含有すること
を特徴とする。

使用される非プロトン溶媒としては、（１）　　アミド系としてＮ−メチルホルムアミド、Ｎ
、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド
、Ｎ、Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトア
ミド、Ｎ、Ｎ　　−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチル
アセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジエチルアセトアミド、ヘキサ
メチルホスホリックアミド、（２）オキシド系としてジ
メチルスルホキシド、（３）　　ニトリル系としてアセ
トニトリル、（４）環状エステル、アミド系としてγ−
ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレ
ンカーボネート、プロピレン−カーボネート、などが代
表として挙げられる。

本発明の対象となる多価アルコール化合物は、２価アル
コール化合物又は２価アルコール化合物のモノアルキル
エーテルが好適で、２価アルコール化合物がエチレング
リフールであり、２価アルコールモノアルキルエーテル
化合物カメチルセルソルブ又はエチルセルソルブである
。

非プロトン溶媒に対する多価アルコール化合物の重量割
合は、（１００〜５０）　：　（０〜５０）であって、
非プロトン溶媒１００％が適切であるが、約５０％まで
の多価アルコール化合物は実質的に製品劣化を避は得て
、適宜使用して良い。

本発明の対象となる脂肪族飽和ジカルボン酸化合物はマ
ロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン
ニ酸、ドブカニ酸、ブラシリン酸、テトラデカンニ酸、
ベンタデカンニ酸、タブシン酸、ヘブタデカンニ酸、オ
クタデカンニ酸、ノナデカンニ酸、アイコサンニ酸、ヘ
ンアイコサンニ酸、ドコサンニ酸等である。

Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物の
代表的な化合物例は、Ｎ−アルキル・キヌクリジニウム　　Ｎ−アルキル・ア
ザビシクロ［２，２，１］Ｎ−アルキル−１−アザＮ−アルキル−Ｉ−アザＮ−アルキル−１−アザビシクロ［３，２，ｌ］オクタ
ニウムｋ“ Ｎ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物は
、例えば、■、プレローグ等：アンナーレン第５３２巻
、第８３頁（１９３７）、同氏等、ベリヒテ第７２巻、
第１３１９頁（１，９３９）、ＣＡ、グローブ等：ヘル
ベチカ　チミ力　アクタ第３７巻、第１６７２頁（＋９
５４）等に記載のトリプロミド−アンモニア法、又は２
回アルキル化法等でエチルキルー１−アザビシクロアル
カンを合成し、これをハロゲン化アルキルで常法により
Ｎアルキル化して対応するハロゲン化Ｎ−アルキル−１
−アザビシクロアルカニウム化合物を得ることが出来る
。これをイオン交換膜を使用した電気透析を行いアニオ
ン交換を行う脱ハロゲンと脱塩して水酸化Ｎ−アルキル
−１−アザビシクロアルカニウム化合物の水溶液を得る
。得られたＮ−アルキル−１−アザビシクロアルカニウ
ム化合物水溶液に所望の脂肪族飽和ジカルボン酸等モル
又は１／２モルを添加し、中和反応させ、減圧下に蒸発
乾固して脂肪族飽和ジカルボン酸のモノ又はジ−Ｎ−ア
ルキル−１−アザビシクロアルカニウム塩を得ることが
出来る。

本発明に係る電解コンチン→ノー用電解液は、般的に、
非プロトン溶媒に必要に応じ多価アルコール化合物又は
そのモノアルキルエーテル化合物を混合した溶媒に所望
の脂肪族飽和ジカルボン酸のＮ−アルキル刊−アザビン
クロアルカニウム塩を添加溶解して得られる。

産上人（実施例）以下、本発明に係る電解コンデン→ノ用電解液の実施例
につき、脂肪族飽和ジカルボン酸のＮ−アルキル−１−
アサピンクロアルカニウｌ＼化合物塩の各種非プロトン
溶媒又はこれとエチレングリコール又はメチルセルソル
ブ（エチレングリコールモノメチルエーテル）に対する
２０重Ｉｔ％溶液の電導度を第１表に示す。なお、比較
例として従来の標準的電解液（エチレングリコール７Ｂ
’＠７１％、水」０％、アンビン酸アンモニウム１２％
）を示している。

以上の結果から分かるように、本発明の電解液は、従来
のイ）のに比べて昌い電導度を示している。

次に、実施例１〜１０及び比較例の電解液を用いて電解
コンチン田を製作し、その特性の比較を行った。

製作［、た電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極並
ひに陰極に用い、セパレータ紙を挟んで重ね合わせて巻
回して円筒状のフンテンリ素子としたものに、各々の実
施例及び比較例の電解液を含浸して外装ケースに収納し
て密封したものである。

いずれも同一のコンデンリ素子を用いており、定格電圧
１６Ｖ定格容ｆｄ１８（ｌμＦである。

第２表は、これら電解コンデンサの初期値並ひに］］０
°Ｃで定格電圧を印加して１０００時間経過後の静電容
量値（μＦ）、損失角の正接（ｔａｎδ）漏れ電流（μ
八）（２分値）を表している。

至２去この試験の結果から明らかなように、本発明の電解液の
電導度か高いことから、従来のものに比べ損失、即ちｔ
ａｎδの値か低（なる。

また、木質的に水を含まないので高温負荷状態に置いて
も、内圧上昇による外観異常や静電容咄の減少かなく、
初期値と１０００時間後の特性値の比較においても、本
発明のものは極めて変化か少ない。

（発明の効果）本発明に係る電解液を用いた電解コンデンサは、低い損
失値と、高温で長時間使用しても安定した特性が維持出
来るので、高い周波数で使用され、かつ高効率か求めら
れるスイッチングレギュレータなどの電源装置や、高温
度で長期間使用される各種電気機器等に用いることが出
来る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に一般式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは１，２又は
３、Ｒ＿１は炭素原子数１０以下のアルキレン基、Ｒ＿
２は炭素原子数６以下のアルキル基、Ｘは水素原子又は
式中に示されるＮ−アルキル−１−アザビシクロ−［ｍ
，ｎ，ｐ］アルカニウム基と同じ基を表す）の脂肪族飽
和ジカルボン酸のＮ−アルキル−１−アザビシクロ［ｍ
，ｎ，ｐ］アルカニウム化合物塩を電解質として含有す
る電解コンデンサ用電解液。
（２）非プロトン溶媒を主体とする溶媒は非プロトン溶
媒１００〜５０重量部と多価アルコール化合物０〜５０
重量部とからなる請求項１記載の電解コンデンサ用電解
液。
（３）非プロトン溶媒はＮ−メチルホルムアミド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、
Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセト
アミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、γ−ブチロラ
クトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、エチレンカーボ
ネート、プロピレン−カーボネート、ジメチルスルホキ
シド、アセトニトリル又はこれらの混合物の群より選択
される請求項１又は請求項２に記載の電解コンデンサ用
電解液。
（４）多価アルコール化合物は２価アルコール化合物又
は２価アルコール化合物のモノアルキルエーテルである
請求項２記載の電解コンデンサ用電解液。
（５）２価アルコール化合物がエチレングリコールであ
り、２価アルコールモノアルキルエーテル化合物がメチ
ルセルソルブ又はエチルセルソルブである請求項２記載
の電解コンデンサ用電解液。
（６）Ｎ−アルキル−１−アザビシクロ［ｍ，ｎ，ｐ］
アルカニウム化合物はＮ−エチルキヌクリジニウム、Ｎ
−メチルキヌクリジウム、Ｎ−エチル−１−アザビシク
ロ［３，３，１］ノナニウムである請求項１記載の電解
コンデンサ用電解液。
（７）脂肪族飽和ジカルボン酸化合物はコハク酸、グル
タル酸、アジピン酸、コルク酸である請求項１記載の電
解コンデンサ用電解液。