JPH0269919A - 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環式
モノ又はジカルボン酸の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、ヒ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開に介在して
、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
か低いと、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か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
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
ことか行われている。

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、ＪＲｊ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上させ、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＜＝　頼性を向」ニさせること（こある。

（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、脂環式モノ又はジカルボン酸化合物
のＮ−アルキル−１アザビシクロアル力ニウム化合物塩
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 （式中、ｍは２又は３、ｎは２又は３、ｐは１，２又は
３、Ｒ，は炭素原子数３〜１０個の脂環基、Ｘは水素原
子又カルボキシル基又はこの基と式中に示されるＮ−ア
ルキル−１−アザビシクロ［ｍ、　ｎ、　ｐｌアルカニ
ウム基と同じ基との塩基、Ｒ３は炭素原子数６以下のア
ルキル基を表す）の脂環式モノ又はジカルボン酸化合物
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、ト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
。

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環式モノ又はジカルボン酸化合物
はシクロプロパンカルボン酸シクロプロパン−１，１−
ジカルボン酸、シクロブタンカルボン酸、シクロブタン
−１，１−ジカルボン酸、シクロペンタンカルボン酸、
シクロペンタンジカルボン酸、ヘキサヒドロ安息香酸、
ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘ
キサヒドロテレフタル酸、３，４，５．６−チトラヒド
ロフタル酸、１，２，３．４−テトラヒドロテレフタル
酸、ショウノウ酸、インショウノウ酸、フエンチョル酸
、シクロオクタテトラエンカルボン酸、シクロへブタン
カルボン酸、シクロへブタンジカルボン酸等である。

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 エチルキル・アザビシクロ［２，２，１１へブタニウム Ｎ−アルキル−Ｉ−アザ ビンクロ［３，２，２］ノナニウム Ｎ−アルキル−１−アザ ビンクロ［３，３，ｌ］　／ナニウム Ｎ−アルキルー１−アザビシクロ［３，２，Ｉ］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、Ｖ、ブレローブ等：アンナーレン第５３
２巻、第８３頁（＋９３７）、同氏等：ベリヒテ第７２
巻、第１３１９頁（１９３９）、Ｃ，Ａ、グローブ等・
ヘルベチカ　チミ力　アクタ第３７巻、第１６７２頁（
１９５４）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Ｎ−アルキル−１−アザビンク
ロアルカンを合成し、これをノ＼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環式モノ又はジカル
ボン酸化合物等モル又は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環式モノ又はジカルボン
酸化合物のモノ又はジ−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
脂環式モノ又はジカルボン酸化合物のエチルキルー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。

（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、脂環式モノ又はジカルボン酸の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
２Ｏｆｆｉ量％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７
８重ｆｆｉ％、水］Ｏ％、アジピン酸アンモニウム１２
％）を示している。

】１ 箪上表 以と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
℃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＾
）（２分値）を表している。

第２表 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。

特許出願人　　　日本ケミコン株式会社この試験の結果
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ｔａｎδの値が低
くなる。

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３〜１０個の脂環基、Ｘは水素
   原子又カルボキシル基又はこの基と式中に示されるＮ−
   アルキル−１−アザビシクロ［ｍ，ｎ，ｐ］アルカニウ
   ム基と同じ基との塩基、Ｒ＿２は炭素原子数６以下のア
   ルキル基を表す）の脂環式モノ又はジカルボン酸化合物
   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）脂環式モノ又はジカルボン酸化合物はシクロプロ
   パン−１，１−ジカルボン酸、シクロブタン−１，１−
   ジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ安
   息香酸である請求項１記載の電解コンデンサ用電解液。