JPH04266008A - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、リン酸水素（メタクロ
イルオキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメチル・メ
タクロイルオキシエチルアンモニウム）塩を添加して耐
電圧性の向上した電解コンデンサ用電解液に関するもの
である。 【０００２】 【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。 【０００３】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。耐電圧特性
を改善する従来の技術として、スルファミン酸の添加（
特公昭４９−８２９６３号）、スベリン酸の添加（特開
昭４９−１３３８６０号）、リン酸ドデシルの添加（特
開昭４９−７３６５９号）、アルキルリン酸（アルキル
基の炭素原子数は２−５）の添加（特開昭５２−１５３
１５４号）、又は次亜リン酸又はその塩の添加（特開昭
５７−１４１９１３号）に見られる特定の無機酸アニオ
ン又はアルキルエステル化酸アニオンを生成する化合物
によるもの、ホウ酸−マンニット系の使用（特開昭５７
−６０８２９号）、又はホウ酸−マンニット−ポリビニ
ルアルコール系の使用（特開昭５９−１７７９１５号）
に見られるようなホウ酸の耐電圧性の改善に有機水和ゲ
ル化性物質の組み合わせによるもの、変性シリコーンオ
イルの添加（特開平１−１７５７２２号）等がある。　 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】これら公知の技術にお
いては、高電導度を維持した耐電圧の向上は望めるもの
でなかった。本発明の目的は、高電導度を維持した耐電
圧性の電解コンデンサ用電圧液を提供するにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者等は、高電導度
を維持した耐電圧性の電解コンデンサ用電解液につき、
リン酸水素（メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレンオ
キシ）（ジメチル・メタクロイルオキシエチルアンモニ
ウム）塩を添加することにより、電導度に影響を与えず
、かつ耐電圧性を向上し得ることを突き止めた。 【０００６】即ち、本発明に係る電解コンデンサ用電解
液は、有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸、無機酸又は
その塩を溶質としてなる電解コンデンサ電解液に、一般
式： 【０００７】 【化２】 【０００８】のリン酸水素（メタクロイルオキシ・ヘキ
サプロピレンオキシ）（ジメチル・メタクロイルオキシ
エチルアンモニウム）塩を耐電圧性付与に充分量で添加
することを特徴とする。 【０００９】電解コンデンサ用電解液を適切に選択する
と、リン酸水素（メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレ
ンオキシ）（ジメチル・メタクロイルオキシエチルアン
モニウム）塩の無添加に対して、一般的に、従来の電解
コンデンサ用電解液において、１０−１０５％の耐電圧
の向上が容易に得られる。 【００１０】組み合わせ溶媒は、一般的に、プロトン性
有機極性溶媒を主として水との組み合わせからなる溶媒
において耐電圧性の向上が顕著であるが、非プロトン性
極性溶媒を主体としてプロトン性有機極性溶媒とからな
る溶媒も良好な耐電圧性が得られる。　有機極性溶媒と
しては、　 （１）プロトン性極性溶媒： （１−１）１価アルコール類 エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール
、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペンタノー
ル、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等、（１
−２）　多価アルコール類及びオキシアルコール化合物
類 エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ン、メチルセロソルブ（メトキシエタノール）、エチル
セロソルブ（エトキシエタノール）、メトキシプロピレ
ングリコール、ジメトキシプロパノール等であるが、し
かしこれに限定されるものでない。 【００１１】（２）非プロトン性極性溶媒：（２−１）
アミド系 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等（
２−２）ラクトン類、環状アミド系 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、プロピレンーカーボネート、イソ
ブチレンカーボネート等 （２−３）ニトリル系 アセトニトリル （２−４）オキシド系 ジメチルスルホキシド などが代表として挙げられる。 【００１２】電解質としては、特に制限がなく、従来か
ら使用されるもので良く、例えば、アニオン源として、
有機酸類、無機酸類が挙げられ、例えば、（１）有機酸
類の具体例： 蟻酸、酢酸、プロピオン酸、エナント酸等の脂肪族モノ
カルボン酸類；　マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ア
ジピン酸、メチルマロン酸、ピメリン酸、スベリン酸、
アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、マレ
イン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の脂肪族ジカルボ
ン酸類；　　安息香酸、フタル酸、サリチル酸、トルイ
ル酸、及びピロメリト酸等の芳香族カルボン酸類等が挙
げられ、　　（２）無機酸類の具体例： ホウ酸、リン酸、ケイ酸、テトラフルオロホウ酸（ＨＢ
Ｆ４）、ヘキサフルオロリン酸（ＨＰＦ６）等が挙げら
れる。カチオン源としては、アンモニウム、ホスホニウ
ム、アルソニウムが挙げられ、（３）アンモニウムの具
体例： アンモニウム、メチルアンモニウム、エチルアンモニウ
ム、プロピルアンモニウム等のモノアルキルアンモニウ
ムカチオン類； ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、エチル
メチルアンモニウム、ジブチルアンモニウム等のジアル
キルアンモニウムカチオン類；トリメチルアンモニウム
、トリエチルアンモニウム、トリブチルアンモニウム等
のトリアルキルアンモニウムカチオン類；　　テトラメ
チルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テ
トラエチルアンモニウム、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニ
ウム等の第四級アンモニウムカチオン等が挙げられる。 　　　　 【００１３】 【作用】本発明で使用されるリン酸水素（メタクロイル
オキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメチル・メタク
ロイルオキシエチルアンモニウム）塩の耐電圧性を向上
する作用としては、電解コンデンサの誘電体であるアル
ミニウム酸化皮膜界面に、非イオン界面活性剤としての
前記化合物類が、適切なミセル層を形成する為と考えら
れる。　 【００１４】 【実施例】以下、本発明に係る電解コンデンサ用電解液
を実施例及び比較例により説明する。 【００１５】実施例１と比較例１ 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　　　溶
媒：　　エチレングリコール（８０）、メチルセロソル
ブ（２０）、水（７）　　　　　　　　　　　　　　　
　　溶質：　　アジピン酸アンモニウム（２０）、アジ
ピン酸（３） を基本電解液組成とし、実施例１は、更にリン酸水素（
メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメ
チル・メタクロイルオキシエチルアンモニウム）塩（６
）を含有する。この電解液組成物につき、電導度と耐電
圧を比較した結果は、下記の通りであった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電圧
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　　（
Ｖ）　　　　　　　　　　　　　　　　比較例１　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　４．９５　　　　
　　　　　　１５０　　　　　　　　　　　　　　　実
施例１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．
６２　　　　　　　　　　３０５　　　　　実施例１の
耐電圧性は、比較例１に対して１０３％増加した。 【００１６】実施例２と比較例２　 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　　　　
　溶媒：　　エチレングリコール（１００）、水（５）
溶質：　　安息香酸アンモニウム（１５）を基本電解液
組成とし、実施例２は、更にリン酸水素（メタクロイル
オキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメチル・メタク
ロイルオキシエチルアンモニウム）塩（６）を含有する
。この電解液組成物につき、電導度と耐電圧を比較した
結果は、下記の通りであった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電
圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　
　（Ｖ）　　　　　　　　　　　　比較例２　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　４．４４　　　　　　
　　　　２５０　　　　　　　　　　　　実施例２　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．４３　　　
　　　　　　　２８０　　実施例２の耐電圧性は、比較
例２に対して１２％増加した。 【００１７】実施例３と比較例３ 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　　溶媒
：　　γ−ブチロラクトン（６０）、メチルセロソルブ
（１５）エチレングリコール（１０）溶質：　　フタル
酸モノテトラメチルアンモニウム（１５）、ホウ酸（２
）、マンニット（２）を基本電解液組成とし、実施例３
は、更にリン酸水素（メタクロイルオキシ・ヘキサプロ
ピレンオキシ）（ジメチル・メタクロイルオキシエチル
アンモニウム）塩（４）を含有する。この電解液組成物
につき、電導度と耐電圧を比較した結果は、下記の通り
であった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電
圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　
　（Ｖ）　　　　　　　　　　　　　　　比較例３　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　８．６２　　　
　　　　　　　８５　　　　　　　　　　　　　　　　
実施例３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７
．０５　　　　　　　　　　１０５　　　実施例３の耐
電圧性は、比較例３に対して２３．５％増加した。 【００１８】実施例４と比較例４ 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　　溶媒
：　　γ−ブチロラクトン（６０）、メチルセロソルブ
（１５） エチレングリコール（１０） 溶質：　　安息香酸トリメチルイソプロピルアンモニウ
ム（１５）、ホウ酸（２）、マンニット（２）を基本電
解液組成とし、実施例４は、更にリン酸水素（メタクロ
イルオキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメチル・メ
タクロイルオキシエチルアンモニウム）塩（４）を含有
する。この電解液組成物につき、電導度と耐電圧を比較
した結果は、下記の通りであった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電
圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　
　（Ｖ）　　　　　　　　　　　　　　比較例４　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　７．００　　　　
　　　　　　１００　　　　　　　　　　　　　　実施
例４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５．２
８　　　　　　　　　　１３０　　　　実施例４の耐電
圧性は、比較例４に対して３０％増加した。 【００１９】実施例５と比較例５ 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　　溶媒
：　　γ−ブチロラクトン（６０）、エチレングリコー
ル（２０） 溶質：　　マレイン酸モノトリエチルアンモニウム（２
０）、ホウ酸（２）、マンニット（２）を基本電解液組
成とし、実施例５は、更にリン酸水素（メタクロイルオ
キシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメチル・メタクロ
イルオキシエチルアンモニウム）塩（４）を含有する。 この電解液組成物につき、電導度と耐電圧を比較した結
果は、下記の通りであった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電
圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　
　（Ｖ）　　　　　　　　　　　　　　　　比較例５　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７．８１　　
　　　　　　　　１００　　　　　　　　　　　　　　
　　実施例５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　６．２３　　　　　　　　　　１９０　　　　　　実
施例５の耐電圧性は、比較例５に対して９０％増加した
。 【００２０】実施例６と比較例６ 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　溶媒：
　　Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（６０）、エチレン
グリコール（２０） 溶質：　　マレイン酸モノトリエチルアンモニウム（２
０）、 を基本電解液組成とし、実施例６は、更にリン酸水素（
メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメ
チル・メタクロイルオキシエチルアンモニウム）塩（３
）を含有する。この電解液組成物につき、電導度と耐電
圧を比較した結果は、下記の通りであった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電
圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　
　（Ｖ）　　　　　　　　　　　　　　　　比較例６　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１３．３　　
　　　　　　　　　　７５　　　　　　　　　　　　　
　　　実施例６　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１１．１　　　　　　　　　　１５０　　　　　　
実施例６の耐電圧性は、比較例６に対して１００％増加
した。 【００２１】実施例７と比較例７　 電解液組成　　（）内は重量部　　　　　　　　　溶媒
：　　Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（６５）、　エチ
レングリコール（２０）　　　　　　　　　　　　　溶
質：　　安息香酸トリメチルイソプロピルアンモニウム
（１５） を基本電解液組成とし、実施例７は、更にリン酸水素（
メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメ
チル・メタクロイルオキシエチルアンモニウム）塩（３
）を含有する。この電解液組成物につき、電導度と耐電
圧を比較した結果は、下記の通りであった。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　電導度（３０℃）　　　　耐電
圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　　　
　（Ｖ）　　　　　　　　　　　　　　　　比較例７　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９．９８
　　　　　　　　１００　　　　　　　　　　　　　　
　　実施例７　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　８．８４　　　　　　　　１２０　　　　　　実
施例７の耐電圧性は、比較例７に対して２０％増加した
。 【００２２】実施例８ 本発明のリン酸水素（メタクロイルオキシ・ヘキサプロ
ピレンオキシ）（ジメチル・メタクロイルオキシエチル
アンモニウム）塩添加量と耐電圧の関係を実験した。下
記電解液組成につき、　本発明化合物の量を変えた実験
第１−４番の各々につき、　電導度、耐電圧の変化を下
表に示す。 使用した基本電解液組成は、　マレイン酸モノトリエチ
ルメチルアンモニウム（２０）及びγ−ブチロラクトン
（８０）、（）内は添加重量部。 　　　　　　　　　　　　　本発明化合物の添加量及び
電導度、耐電圧の関係表　　　　　番号　　　　本発明
化合物　　　　　　電導度　　　　　　　耐電圧　　　
化合物無添加に対す　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（３０℃）　　　　　　　　　
　　　　　　る耐電圧増加率　　　　　　　　　　　　
　　（添加重量部）　　（ｍＳ／ｃｍ）　　　　（Ｖ）
　　　　　　　　　　（％）　　　　　　　　１　　　
　　　　　　０　　　　　　　　　　　１４．７　　　
　　　　　７７　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２　　　　　　　　　２　　　　　　　
　　　　１３．２　　　　　　１２５　　　　　　　　
　６２．３　　　　　　　　３　　　　　　　　　４　
　　　　　　　　　　１２．５　　　　　　１４５　　
　　　　　　　８８．３　　　　　　　　４　　　　　
　　　　６　　　　　　　　　　　１１．８　　　　　
　１７０　　　　　　　１２０．８　　　　上表におい
て、本発明化合物の添加量を増加しても、電導度はあま
り変化しないに拘わらず、耐電圧性が顕著に増加するこ
とが示されている。　各実験のシンチレーション電圧曲
線を第１図に示す。 【００２３】 【発明の効果】本発明に係る電解コンデンサ用電解液に
よると、従来の電解コンデンサ用電解液にリン酸水素（
メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレンオキシ）（ジメ
チル・メタクロイルオキシエチルアンモニウム）塩を少
量添加するだけで、電導度を実質的に変えずに、顕著に
耐電圧特性を向上出来るので、その工業的価値が高い。 　

【図面の簡単な説明】

【図１】　実施例８の実験例第１−４番の電解液組成物
に対するシンチレーション電圧曲線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸、
   無機酸又はその塩を溶質とする電解液に、一般式：【化
   １】 のリン酸水素（メタクロイルオキシ・ヘキサプロピレン
   オキシ）（ジメチル・メタクロイルオキシエチルアンモ
   ニウム）塩を耐電圧性付与に充分量で添加することを特
   徴とする電解コンデンサ用電解液。