JPH0342694B2 - - Google Patents
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- JPH0342694B2 JPH0342694B2 JP61070307A JP7030786A JPH0342694B2 JP H0342694 B2 JPH0342694 B2 JP H0342694B2 JP 61070307 A JP61070307 A JP 61070307A JP 7030786 A JP7030786 A JP 7030786A JP H0342694 B2 JPH0342694 B2 JP H0342694B2
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- Japan
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- electrolyte
- electrolytic
- electrolytic capacitor
- monocarboxylic acid
- aliphatic saturated
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/02—Diaphragms; Separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
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- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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
に係り、特にモノカルボン酸の4級アンモニウム
塩を溶質に用いた電解液に関するものである。
に係り、特にモノカルボン酸の4級アンモニウム
塩を溶質に用いた電解液に関するものである。
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。
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。
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解度の高い電解液が求め
られており、従来から、各種の無機酸、有機酸ま
たはこれら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などのプロトン溶媒に溶
解したものが知られている。特にこの有機酸の中
で、カルボキシル基をもついわゆるカルボン酸
は、アンモニウム塩や1〜3級アンモニウム塩の
形で溶質として多用されている。
られており、従来から、各種の無機酸、有機酸ま
たはこれら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などのプロトン溶媒に溶
解したものが知られている。特にこの有機酸の中
で、カルボキシル基をもついわゆるカルボン酸
は、アンモニウム塩や1〜3級アンモニウム塩の
形で溶質として多用されている。
溶質としてのカルボン酸には各種のものが知ら
れており、その中には相当の電導度の出るものも
知られてはいるが、種々の高度な要求に対しては
まだ電導度は十分とはいえない。特に従来は溶解
度が低い溶質を用いた場合などは、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、長期間にわたつて安定し
た特性を維持できない欠点があつた。
れており、その中には相当の電導度の出るものも
知られてはいるが、種々の高度な要求に対しては
まだ電導度は十分とはいえない。特に従来は溶解
度が低い溶質を用いた場合などは、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、長期間にわたつて安定し
た特性を維持できない欠点があつた。
この発明は、カルボン酸の中で鎖式で飽和構造
のいわゆるモノカルボン酸の塩を溶質として検討
したものである。従来からモノカルボン酸の塩を
溶質として用いたものに、例えば(特公昭54−
1023号公報)のように蟻酸アンモニウムを溶質と
して用いたものや、(特開昭53−138047号公報)
のようにプロピオン酸アンモニウムを溶質とした
ものがある。これらはいずれもモノカルボン酸を
アンモニウム塩として用いているが、アンモニウ
ム塩あるいは1〜2級アンモニウム塩をプロトン
系溶媒に溶解した場合、高温においてエステル化
やアミド化をおこし、イオン状態でなくなり電導
度に寄与せず高い電導度が得られない。また非プ
ロトン系の溶媒であつても、アミド化により同様
の劣化を呈し、十分な特性を得ることができなか
つた。
のいわゆるモノカルボン酸の塩を溶質として検討
したものである。従来からモノカルボン酸の塩を
溶質として用いたものに、例えば(特公昭54−
1023号公報)のように蟻酸アンモニウムを溶質と
して用いたものや、(特開昭53−138047号公報)
のようにプロピオン酸アンモニウムを溶質とした
ものがある。これらはいずれもモノカルボン酸を
アンモニウム塩として用いているが、アンモニウ
ム塩あるいは1〜2級アンモニウム塩をプロトン
系溶媒に溶解した場合、高温においてエステル化
やアミド化をおこし、イオン状態でなくなり電導
度に寄与せず高い電導度が得られない。また非プ
ロトン系の溶媒であつても、アミド化により同様
の劣化を呈し、十分な特性を得ることができなか
つた。
また、蟻酸とトリエチルアミンとの塩からなる
(特公昭52−45905号公報)のようなカルボン酸と
3級アンモニウム塩の場合、プロトン溶媒中では
やはりエステル化による特性劣化をおこす。非プ
ロトン系溶媒では上述したようなエステル化やア
ミド化はおきないものの、電導度については最新
の電解コンデンサに要求される特性を満たすまで
には至つていない。
(特公昭52−45905号公報)のようなカルボン酸と
3級アンモニウム塩の場合、プロトン溶媒中では
やはりエステル化による特性劣化をおこす。非プ
ロトン系溶媒では上述したようなエステル化やア
ミド化はおきないものの、電導度については最新
の電解コンデンサに要求される特性を満たすまで
には至つていない。
この発明は、従来の電解液の上述したような次
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。
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。
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、脂肪族飽和モノカルボン酸の4級ア
ンモニウム塩を溶解させたことを特徴としたもの
である。脂肪族飽和モノカルボン酸は、一般式R
−COOH(Rは、水素または炭素数1〜6のアル
キル基)であらわされる。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。
ある液中に、脂肪族飽和モノカルボン酸の4級ア
ンモニウム塩を溶解させたことを特徴としたもの
である。脂肪族飽和モノカルボン酸は、一般式R
−COOH(Rは、水素または炭素数1〜6のアル
キル基)であらわされる。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。
この発明で扱う脂肪族飽和モノカルボン酸の具
体的な化合物は(かつこ内は示性式をあらわす)、
以下のとおりである。
体的な化合物は(かつこ内は示性式をあらわす)、
以下のとおりである。
蟻 酸 (HCO2H)
酢 酸 (CH3CO2H)
プロピオン酸 (C2H5CO2H)
酪 酸 (C3H7CO2H)
吉草酸 (C4H9CO2H)
カプロン酸 (C5H11CO2H)
ヘプタン酸 (C6H13CO2H)
〔作用〕
この発明で用いる、脂肪族飽和モノカルボン酸
の4級アンモニウム塩は、非プロトン系溶媒中
で、安定しており、高い電導度を安定して維持で
きる。
の4級アンモニウム塩は、非プロトン系溶媒中
で、安定しており、高い電導度を安定して維持で
きる。
しかもプロトン溶媒中にあつても、従来のアン
モニウム塩や1〜3級アンモニウム塩の脱水反応
と異なり、脱アルコール反応である。そしてこの
脱アルコール反応は、脱水反応と比べその進行が
著しく緩やかで、所望する電解コンデンサの寿命
特性期間中に明らかな劣化が現れることは殆どな
い。
モニウム塩や1〜3級アンモニウム塩の脱水反応
と異なり、脱アルコール反応である。そしてこの
脱アルコール反応は、脱水反応と比べその進行が
著しく緩やかで、所望する電解コンデンサの寿命
特性期間中に明らかな劣化が現れることは殆どな
い。
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利用可能である。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、さらには前述したように、プロトン
系溶媒であつても実質特性の劣化はないことか
ら、プロトン溶媒を適宜混合使用した形態であつ
てもよい。
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利用可能である。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、さらには前述したように、プロトン
系溶媒であつても実質特性の劣化はないことか
ら、プロトン溶媒を適宜混合使用した形態であつ
てもよい。
以下実施例に基いて、この発明をさらに詳しく
説明する。
説明する。
まず、本発明の実施例として、各々の脂肪族飽
和モノカルボン酸の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。
和モノカルボン酸の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。
第1表は、この発明の電解液と、従来から知ら
れたトリエチルアミン−蟻酸系の電解液との電導
度の比較をみたものである。
れたトリエチルアミン−蟻酸系の電解液との電導
度の比較をみたものである。
この発明の電解液は、蟻酸のテトラエチルアン
モニウム塩をN,N−ジメチルホルムアミドに溶
解したもので、溶解割合を変えて電導度の変化を
みたものである。一方比較例1は、溶媒を用いず
トリエチルアミンと蟻酸のみを両者の組成比を変
えて調整したものである。
モニウム塩をN,N−ジメチルホルムアミドに溶
解したもので、溶解割合を変えて電導度の変化を
みたものである。一方比較例1は、溶媒を用いず
トリエチルアミンと蟻酸のみを両者の組成比を変
えて調整したものである。
■■■ 亀の甲 [0007] ■■■
この比較は、溶媒が異なることや溶質の量の差
異があるために、絶対的な比較ではないが、電導
度を比較すると、この発明の電解液は極めて僅か
の蟻酸の量で高い電導度が得られており、この発
明の溶質が高い電導度を得る目的に適合している
ことがわかる。
異があるために、絶対的な比較ではないが、電導
度を比較すると、この発明の電解液は極めて僅か
の蟻酸の量で高い電導度が得られており、この発
明の溶質が高い電導度を得る目的に適合している
ことがわかる。
次に、各種の溶質例で電解液を調合し、その特
性をみるとともに、コンデンサ素子に電解液を含
浸し電解コンデンサとしての特性を調べた。
性をみるとともに、コンデンサ素子に電解液を含
浸し電解コンデンサとしての特性を調べた。
本発明の電解液の調合方法は、テトラアルキル
アンモニウムハイドロジエンサルフアイトを酢酸
エチルや塩化メチレンなどの溶媒に溶かし、所望
のモノカルボン酸を当量添加する。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溶かし、所望の電導度
が得られる濃度に調整したものである。
アンモニウムハイドロジエンサルフアイトを酢酸
エチルや塩化メチレンなどの溶媒に溶かし、所望
のモノカルボン酸を当量添加する。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溶かし、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(比較例2)と比べた。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/cm(ミリジーメ
ンス)であらわした。
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(比較例2)と比べた。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/cm(ミリジーメ
ンス)であらわした。
■■■ 亀の甲 [0008] ■■■
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。
液は、従来のものに比べて高い電導度を示してい
る。
また、電解コンデンサとしての特性比較を第2
表に示す。
表に示す。
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。
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16定格容量180μFである。
定格電圧16定格容量180μFである。
以下の第2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。
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 [0009] ■■■
これら実施例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。
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、1000時間後の特性値と初期値と
の比較からも明らかである。
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、1000時間後の特性値と初期値と
の比較からも明らかである。
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、優れ
た周波数特性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機器等に用
いても安定した特性を維持することができる。
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、優れ
た周波数特性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機器等に用
いても安定した特性を維持することができる。
Claims (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 [0015] ■■■ (式中、Rは水素または炭素数1〜6のアルキ
ル基、Aは4級アンモニウムを示す)であらわさ
れる、脂肪族飽和モノカルボン酸の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。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61070307A JPS62226614A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 電解コンデンサ用電解液 |
| KR1019870002563A KR940010192B1 (ko) | 1986-03-28 | 1987-03-20 | 전해콘덴서용 전해액 |
| DE8787104190T DE3771752D1 (de) | 1986-03-28 | 1987-03-21 | Elektrolyt fuer elektrolytischen kondensator. |
| EP87104190A EP0239043B1 (en) | 1986-03-28 | 1987-03-21 | An electrolyte for electrolytic capacitor |
| CN87102267A CN1011746B (zh) | 1986-03-28 | 1987-03-23 | 电解电容器用电解液 |
| US07/029,638 US4762630A (en) | 1986-03-28 | 1987-03-24 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
| CA000533237A CA1294424C (en) | 1986-03-28 | 1987-03-27 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61070307A JPS62226614A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 電解コンデンサ用電解液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226614A JPS62226614A (ja) | 1987-10-05 |
| JPH0342694B2 true JPH0342694B2 (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=13427673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61070307A Granted JPS62226614A (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 電解コンデンサ用電解液 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4762630A (ja) |
| EP (1) | EP0239043B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62226614A (ja) |
| KR (1) | KR940010192B1 (ja) |
| CN (1) | CN1011746B (ja) |
| CA (1) | CA1294424C (ja) |
| DE (1) | DE3771752D1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4911854A (en) * | 1985-12-19 | 1990-03-27 | Nippon Chemi-Con Corporation | Electrolyte for an electrolytic condenser |
| US5202042A (en) * | 1987-03-09 | 1993-04-13 | Nippon Chemi-Con Corporation | Heterocyclic electrolyte salts for electrolytic capacitors |
| US5160653A (en) * | 1990-02-28 | 1992-11-03 | Aerovox M, Inc. | Electrolytic capacitor and electrolyte therefor |
| JP2000150316A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-05-30 | Wilson Greatbatch Ltd | コンデンサ―における使用のための電解液 |
| US6687117B2 (en) | 2002-01-31 | 2004-02-03 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Electrolytes for capacitors |
| KR101016268B1 (ko) * | 2002-08-23 | 2011-02-25 | 닛신보 홀딩스 가부시키 가이샤 | 전기 이중층 캐패시터 |
| US20050117276A1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-02 | Yanming Liu | Electrolytes for high voltage electrolytic capacitors |
| US20080218941A1 (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-11 | Julius Regalado | Multifunctional power storage device |
| US8722154B2 (en) | 2008-09-22 | 2014-05-13 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Composition and method for preparation of electro-conductive polymer surfaces |
| US9105401B2 (en) | 2011-12-02 | 2015-08-11 | Avx Corporation | Wet electrolytic capacitor containing a gelled working electrolyte |
| US12512274B2 (en) | 2022-08-26 | 2025-12-30 | KYOCERA AVX Components Corporation | Wet electrolytic capacitor containing a gelled working electrolyte |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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