JPH0416932B2 - - 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
とになるので、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、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。 ところで、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
よる寿命劣化を招き、長時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、従来の電解液の上述したような欠
点を改善したもので、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。 このような非水系で高電導度の電解液として
は、例えば特願昭61−65331号のように、環状β
−ジカルボニル化合物の４級アンモニウム塩を溶
質に用いたものや、特願昭62−51885号のように、
ピロリジニウム化合物またはピペリジニウム化合
物のカルボン酸塩を溶質として用いたものが本発
明者らから提案されているが、本発明者は、さら
にこのような高電導度を与える溶質として、ピロ
リジン誘導体またはピペリジン誘導体の４級アン
モニウムをカチオンとし、環状β−ジカルボニル
化合物をアニオンとした溶質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。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明の電解液は、一般式が、 （式中、R₁，R₂は炭素数１ないし６のアルキル
基またはフエニル基、R₃は水素または炭素数１
ないし６のアルキル基、ｎは４または５）であら
わされる、ピロリジン誘導体またはピペリジン誘
導体の４級アンモニウムをカチオンとし、 さらに一般式が、 （式中、R₄は水素または炭素数１ないし６のア
ルキル基、ｍは２ないし５）であらわされる、環
状β−ジカルボニル化合物のエノール型酸をアニ
オンとした溶質を含むことを特徴とした電解液で
ある。 この発明の溶質のカチオン側には、ピロリジン
誘導体またはピペリジン誘導体の窒素原子に、ア
ルキル基あるいはフエニル基などが結合して共有
結合原子価４のカチオン形成し、ピロリジンまた
はピペリジン環の窒素が４級アンモニウムの形と
なつたものが用いられる。 この中でピロリジン誘導体について例示する
と、 Ｎ−メチル−ピロリジン Ｎ−メチル−２−メチルピロリジン Ｎ−メチル−３−メチルピロリジン などがある。 またピペリジン誘導体については、 Ｎ−メチル−ピペリジン Ｎ−メチル−２−ピペコリン Ｎ−メチル−３−ピペコリン Ｎ−メチル−４−ピペコリン Ｎ−エチル−ピペリジン などの誘導体を例示することができる。 一方アニオン側の環状β−ジカルボニル化合物
の具体例な化合物名についても、具体的なものを
例示とすると、 １，３−シクロペンタンジオン ２−メチル−１，３−シクロペンタンジオン 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 などをあげることができる。 これらピロリジン誘導体またはピペリジン誘導
体から得られる４級アンモニウムのカチオンと、
β−ジカルボニル化合物のエノール型酸のアニオ
ンとを組み合わせた溶質を溶媒に溶解して電解液
を得る。 なお、カチオン側化合物、アニオン側化合物は
これら例示したものに限定されるものではない。 また、この発明で用いることのできる溶媒は、
実質的に水を含まない非水溶媒であれば、特に限
定はなく、各種の非プロトン溶媒、プロトン溶媒
あるいはこれらの混合系の溶媒を用いることがで
きる。 この発明で用いることのできる溶媒を例示する
と、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な
どの酸アミド類、γ−ブチロラクトン、γ−バレ
ロラクトンなどのラクトン類、エチレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネートなどのカーボネート類、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ヘキシレングリコール、フエニルグリコー
ル、グリセリン、メチルセロソルブなどの多価ア
ルコール類、さらには、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリルな
ど、各種の溶媒をあげることができる。 なおこれらの溶媒は、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。溶媒の選択は、使用する溶質
の溶解度や使用温度範囲などを考慮して決定すれ
ばよい。 〔作用〕 この発明の溶質を溶解した電解液は、電導度が
従来のものに比べて高いので、電解コンデンサに
用いたとき、電解コンデンサ内部の抵抗分が減少
し、損失の低減など電気特性が向上する。 また水を本質的に含まないので、高温度での使
用において、水蒸気などを発生させるおそれがな
い。 〔実施例〕 以下実施例に基いて、この発明を説明する。 まず、この発明の実施例として、この発明のカ
チオンおよびアニオンを組み合わせた溶質溶媒中
に溶解して電解液を作成し、その電導度を調べ
た。 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）／mm・30
℃である。 本発明例 １ （組成） Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジウム、５，５−ジメチ
ル−１，３−シクロヘキサンジオネート 15 γ−ブチロラクトン 77 エチレングリコール ８ （電導度） 7.1ｍｓ 本発明例 ２ （組成） Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−メチルピロリジニウム、
１，３−シクロペンタンジオネート 15 Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド 77 エチレングリコール ８ （電導度） 10.0ｍｓ 本発明例 ３ （組成） Ｎ，Ｎ−ジメチル−３−メチルピロリジニウム、
２−メチル−１，３−シクロペンタンジオネート
15 Ｎ−メチルホルムアミド 85 （電導度） 12.5ｍｓ 本発明例 ４ （組成） Ｎ，Ｎ−メチルエチルピロリジニウム、１，３−
シクロヘキサンジオネート 15 アセトニトリル 60 γ−ブチロラクトン 25 （電導度） 14.3ｍｓ 本発明例 ５ （組成） Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウム、５，５−ジメ
チル−１，３−シクロヘキサンジオネート 15 γ−ブチロラクトン 77 エチレングリコール ８ （電導度） 7.2ｍｓ 本発明例 ６ （組成） Ｎ，Ｎ−ジメチル−２−ピペコリン、１，３−シ
クロペンタンジオネート 15 Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド 77 エチレングリコール ８ （電導度） 10.3ｍｓ 本発明例 ７ （組成） Ｎ，Ｎ−ジエチルピペリジニウム、２−メチル−
１，３−シクロペンタンジオネート 15 Ｎ−メチルホルムアミド 85 （電導度） 12.8ｍｓ 本発明例 ８ （組成） Ｎ，Ｎ−メチルエチル−３−ピペコリン、２−メ
チルシクロヘキサン−１，３−ジオネート 15 アセトニトリル 60 γ−ブチロラクトン 25 （電導度） 14.6ｍｓ 比較例 （組成） アジピン酸アンモニウム 12 エチレングリコール 78 水 10 （電導度） 6.7ｍｓ 以上の結果のように、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ことが
わかる。 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
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のものである。 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。 なおこれらの測定値はいずれの実施例も製品10
個の測定値の平均である。

〔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
で長時間使用される各種電気機器等に用いて優れ
た特性を発揮できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （式中、R₁，R₂は炭素数１ないし６のアルキル
   基またはフエニル基、R₃は水素または炭素数１
   ないし６のアルキル基、ｎは４または５）であら
   わされる、ピロリジン誘導体またはピペリジン誘
   導体の４級アンモニウムをカチオンとし、 一般式 （式中、R₄は水素または炭素数１ないし６のア
   ルキル基、ｍは２ないし５）であらわされる、環
   状β−ジカルボニル化合物をアニオンとする溶質
   を含むことを特徴とする電解コンデンサ用電解
   液。