JPH0471329B2 - - 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、長期間にわつて安定した特
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62−51886号のように、
ピ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を与える溶
質として、ピリジン誘導体の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は炭素数１ないし６のアルキル基、
アルケニル基またはアリール基、R₂，R₃は炭素
数１ないし６のアルキル基またはアリール基、ｌ
＋ｍは０ないし５）であらわされる。ピリジン誘
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、ｎ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、ピリジン化
合物の窒素原子に、アルキル基、アルケニル基あ
るいはアリール基などが結合して共有結合原子価
４のカチオンを形成し、ピリジン環の窒素が４級
のアンモニウム形となつたものが用いられる。 ピリジン誘導体についてその具体例を例示する
と、まずピリジニウム化合物としては、Ｎ−メチ
ルピリジニウム、Ｎ−エチルピリジニウム、Ｎ−
アリルピリジニウム、Ｎ−イソプロペニルピリジ
ニウム、Ｎ−ベンジルピリジニウムなどがある。 またピコリニウム化合物には、Ｎ−メチルピコ
リニウム、Ｎ−エチルピコリニウム、Ｎ−アリル
ピコリニウム、Ｎ−イソプロペニルピコリニウ
ム、Ｎ−ベンジルピコリニウムなどがある。 またルチジニウム化合物としては、Ｎ−メチル
ルチジニウム、Ｎ−エチルルチジニウム、Ｎ−ア
リルルチジニウム、Ｎ−イソプロペニルルチジニ
ウム、Ｎ−ベンジルルチジニウムなどがある。 さらには、R₂，R₃を換えたピリジニウム化合
物には、Ｎ−メチル−２−エチルピリジニウム、
Ｎ−メチル−２−エチル−６−メチルピリジニウ
ム、Ｎ−メチル−２アリルピリジニウム、Ｎ−メ
チル−２−アリル−６−メチルピリジニウムなど
のピリジン誘導体の４級アンモニウムが例示でき
る。 一方アニオン側の環状β−ジカルボニル化合物
の具体例な化合物を例示すると、 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。 なおピリジン誘導体、β−ジカルボニル化合物
は、いずれも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はば、特に限
定はなく、各種の非プロント溶媒、プロント溶媒
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を溶媒
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）／cm・30℃
である。 本発明例 １ （組 成） Ｎ−メチルピリジニウム、１，３−シクロペン
タンジオネート 15 γ−ブチロラクトン 77 エチレングリコール ８ （電導度） 7.4ms 本発明例 ２ （組 成） Ｎ−エチルピリジニウム、２−メチル−１，３
−シクロペンタンジオネート 15 Ｎ，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） 13.3ms 本発明例 ３ （組 成） Ｎ−メチル−α−ピコリニウム、１，３−シク
ロヘキサンジオネート 15 Ｎ−メチルホルムアミド 85 （電導度） 12.1ms 本発明例 ４ （組 成） Ｎ−メチル−２，６−ルチジニウム、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） 15.4ms 本発明例 ５ （組 成） Ｎ−メチル−３，５−ルチジニウム、５，５−
ジメチル−１，３−シクロヘキサンジオネート
15 Ｎ−メチルホルムアミド 60 Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド 25 （電導度） 11.2ms 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すことがわか
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）をあらわた
もので、各々製品10個の平均値である。

〔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
で長期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は炭素数１ないし６のアルキル基、
   アルケニル基またはアリール基、R₂，R₃は炭素
   数１ないし６のアルキル基またはアリール基、ｌ
   ＋ｍは０ないし５）であらわされる、ピリジン誘
   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、ｎ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する電解コン
   デンサ用電解液。