JPH0269914A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、非プロトン溶媒を主体とする溶媒中に脂肪族
不飽和ジカルホン酸のＮ−アルキルアザビシクロアルカ
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タルなどの表
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
の表面に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、電解コンデンサの内部の等価直列抵抗分を増
大させ、高周波特性や損失特性が悪くなる欠点がある。

このような背景から電導度の高い電解質がちとめられて
おり、従来から知られた電導度の高い電解質として、ア
ジピン酸などの有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
能の向上改善の要求が高まり、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
た時などは、意図的に水を添加して電導度の向上を図る
ことが行われている。

しかしながら、最近のように従来品を越える高温下で長
時間の使用が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、非プロトン溶媒を主体−とす
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向トさせ、かつ安
定した特性を長期間維持することによって電解フンデン
サの信頼性を向ヒさせることにある。

（課題を解決するための手段） 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、脂肪族不飽和ジカルボン酸のＮ−ア
ルキル−１−アザビシクロアルカニウム化合物塩が非プ
ロトン溶媒に溶解性が高く、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サ用電解液は、非プロ
トン溶媒を主体とする溶媒中に一般式 ｌ　　　　　　　　　Ｒ２１ 、」 （式中、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは１，２又は
３、Ｒ７は炭素原子数１０以下のアルケニレン基、Ｒ２
は炭素原子数６以下のアルキル基、Ｘは水素原子又は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）の脂肪族不飽和ジカルボン
酸のＮ−アルキル−１−アザビシクロｌ’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）オキンド系としてジ
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）　　ｆＭ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不飽和ジカルボン酸はマレイ
ン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、アリ
ルマロン酸、テラコン酸、フマル酸、メサコン酸又はム
フン酸等でアル。

エチルキルー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　　エチルキル・アザ
ビシクロ［２，２，１］ヘプタニウム Ｎ−アルキル−１−アザ　　　　　　　エチルキルー１
−アザビシクロ［３，２，２］ノナニウム　　　ビシク
ロ［３，３，ＩＩノナニウムＮ−アルキル−１−アザビ
シクロ［３，，２，１］オクタニウムエチルキルー１−
アザビシクロアルカニウム化合物は、例えば、■プレロ
ーブ等　アンナーレン第５３２巻、第８３頁（＋９３７
）、同氏等　ベリヒテ第７２巻、第１３１９頁（１９３
９）、Ｃ＾、グローブ等：へルベチ力　チミ力　アクタ
第３７巻、第１６７２頁（］９５４）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い脱ハロゲン
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。得られた水酸化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
所望の脂肪族不飽和ジカルボン酸等モル又は１７２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
不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】０ ことが出来る。

本発明に係る電解コンデンサ用電解液は、一般的に、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
脂肪族不飽和ジカルボン酸のＮ−アルキル−１−アザビ
シクロアルカニウム塩を添加溶解して得られる。

箪土人 （実施例） 以下、本発明に係る電解コンデンサ用電解液の実施例に
つき、脂肪族不飽和ジカルボン酸のＮ−アルキル−１−
アザビシクロアルカニウム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２
０ｆｆｉｆｆｉ％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
７８重ｉｔ％、水１０％、アジピン酸アンモニウム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
のものに比べて高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
コンデンサを製作し、その特性の比較を行った。

製作した電解コンデンサは、アルミニウム箔を陽極並び
に陰極に用い、セパレータ紙を挟んで重ね合わせて巻回
して円筒状のコンデンサ素子としたものに、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サ素子を用いており、定格電圧
１６Ｖ定格容量１８０μＦである。

第２表は、これら電解コンデンサの初期値並びに１１０
°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
Ａ）（２分値）を表している。

第２表 この試験の結果から明らかなように、本発明の電解液の
電導度が高いことから、従来のものに比べ損失、即ちｔ
ａｎδの値が低くなる。

また、本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量の減少がなく、
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が少ない。

（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、かつ高効率が求めら
れるスイ・ｌ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 (7)

【特許請求の範囲】
1. （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以下のアルケニレン基、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）の脂肪族不
   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. （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. （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. （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. （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. （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. （７）脂肪族不飽和ジカルボン酸はマレイン酸、イタコ
   ン酸、グルタコン酸、シトラコン酸である請求項１記載
   の電解コンデンサ用電解液。