JPH0342693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解コンデンサ用の電解液の改良
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、タンタルな
どの表面に絶縁性の酸化皮膜が形成されるいわゆ
る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、さら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こ
とから、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。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。このため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液が求め
られており、従来から知られた電導度の高い電解
液として、アジピン酸などの有機酸またはその塩
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用いられている。

近年ますます高度の電気的特性の電解コンデン
サが求められており、現状の電解液の電導度では
十分とはいえない。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溶質
を用いたときなどは、意図的に水を添加して電導
度の向上を図ることがおこなわれている。

しかしながら、最近のように100℃を越える高
温度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
部蒸気圧の上昇による封口部の破損や電解液の蒸
散による寿命劣化を招来し、長期間にわたつて安
定した特性を維持できない欠点があつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、上述したような従来の電解液の欠
点を改善したもので、実質的に非水系でかつ高導
電度を与える電解液を得ることにより、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つて電解コンデンサ
の信頼性を向上させることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、主たる溶媒が非プロトン系溶媒で
ある液中に、環状β−ジカルボニル化合物の４級
アンモニウム塩を溶解させたことを特徴とするも
ので、本電解液がこの発明の目的に適合すること
を見出したものである。

環状β−ジカルボニル化合物は、一般式 ■■■ 亀の甲 ［0009］ ■■■ （式中、Ｒは炭素数が１〜６のアルキル基、ｎ
は２〜５）であらわされるもので、これを４級の
アンモニウム塩として、非プロトン系を主体とす
る溶媒に溶解して得られる。

〔作用〕

従来、有機酸のアンモニウム塩または１〜３級
のアミン塩が電解液の溶質として使用されていた
が、環状β−ジカルボニル化合物を従来のごとく
アンモニウム塩あるいは１〜３級のアミン塩とし
て溶媒中に溶解させても殆ど不溶で全く電導度を
得られないか、あるいは電導度が得られても極め
て低い値しか得られず、高性能の電解液は得られ
ない。

一方、本発明のように、環状β−ジカルボニル
化合物を４級アンモニウム塩とすると、前者に比
べ、遥かに高い電導度が得られるものである。

環状β−ジカルボニル化合物の具体例な化合物
名を例示すると、五員環の化合物として、１，３
−シクロぺンタンジオン、２−メチル−１，３−
シクロぺンタンジオン、六員環の化合物として、
１，３−シクロヘキサンジオン、２−メチルシク
ロヘキサン−１，３−ジオン、５，５−ジメチル
−１，３−シクロヘキサンジオンなどがある。な
おこの発明の環状β−ジカルボニル化合物はこれ
らのものに限定されるものではなく、各種の環状
のβ−ジカルボニル化合物が使用できることが発
明者により確認されている。

また、この発明で用いることのできる溶媒は、
例えば、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−ジメチル
ホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ−ジ
エチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、
Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトア
ミド、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、アセトニトリルなどをはじめと
する各種の非プロトン溶媒がある。またこれらの
溶媒は一種のみの使用に限定されるものではな
く、二種あるいはそれ以上の混合物であつてもよ
いし、さらにはプロトン系溶媒を適宜混合使用し
た形態であつてもよい。

〔実施例〕

以下実施例に基いて、この発明をさらに詳しく
説明する。

まず、本発明の実施例として、各種の環状β−
ジカルボニル化合物の４級アンモニウム塩を、非
プロトン系の溶媒に溶解して電解液を作成し、そ
の電導度を調べた。

本発明の電解液の製造方法は、テトラアルキル
アンモニウムハイドロジエンサルフエイトを酢酸
エチルや塩化メチレンなどの溶媒に溶かし、所望
の環状β−ジカルボニル化合物を当量添加する。
次に２倍当量の水酸化アルカリ金属を添加、反応
させ、析出物を除去した後、減圧乾燥させて無水
塩を得ている。そしてこれを溶媒中に入れ所望の
電導度が得られる濃度に調整したものである。

なお従来例として、従来から高い電導度を示す
アジピン酸アンモニウム−エチレングリコール系
の電解液と比較した。この組成ならびに、電導度
を以下のとおり示す。なお組成割合はいずれも重
量％、電導度はms（ミリジーメンス）／cmであ
る。

■■■ 亀の甲 ［0005］ ■■■ 以上の結果からわかるように、この発明の電解
液は、従来のものに比べて高い電導度を示してい
る。

次に、これらの電解液を用いて電解コンデンサ
を製作し、その特性の比較をおこなつた。

製作した電解コンデンサは、アルミニウム箔を
陽極ならびに陰極に用い、セパレータ紙を挟んで
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、各実施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。

以下の表は、これら電解コンデンサの初期値な
らびに110℃で定格電圧を印加して1000時間経過
後の静電容量値（CAP）、損失角の正接（tanδ）、
漏れ電流値（LC）（２分値）をあらわしている。

■■■ 亀の甲 ［0006］ ■■■ この試験の結果からも明らかなように、本発明
の電解液の電導度が高いことから、従来のものに
比べ損失すなわちtanδ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
の減少等がなく、初期値と1000時間後の特性値の
比較においても、この発明のものは極めて変化が
少ない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の電解液を用いた
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できるので、高い
周波数で使用され、かつ高効率が求められるスイ
ツチングレギユ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
ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主たる溶媒が非プロトン系溶媒である液中
   に、一般式 ■■■ 亀の甲 ［0008］ ■■■ （式中、Ｒは炭素数が１〜６のアルキル基、ｎ
   は２〜５、Ａは４級アルキルアンモニウムを示
   す）であらわされる、環状β−ジカルボニル化合
   物の４級アンモニウム塩を溶質として含むことを
   特徴とする電解コンデンサ用電解液。