JPH0480526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、電解コンデンサの電解液の改良に
関するものである。 〔従来の技術〕 電解液を用いた電解コンデンサは、アルミニウ
ム、タンタル、ニオブなど表面に絶縁性の酸化皮
膜層が形成されるいわゆる弁金属の表面に、誘電
体層となる酸化皮膜層を陽極酸化処理等の操作で
形成したものを陽極に用い、セパレータを介して
陰極を対抗させ、このセパレータ部に電解液を保
持させて構成されている。 電解液は、実質的に誘電体である酸化皮膜層に
接し、真の陰極として機能する。このため電解液
自身の比対抗等の特性が電解コンデンサ自身の電
気特性に直接影響を及ぼすので、高性能の電解コ
ンデンサを得るためには、優れた特性の電解液を
用いることが不可欠の条件といえる。 〔発明が解決しようとする課題〕 近年、優れた特性の電解液として、ジカルボン
酸のテトラアルキルアンモニウム塩を非プロトン
極性溶媒に溶解した電解液が検討されている。 ジカルボン酸のテトラメチルアンモニウム塩
は、低比抵抗特性を有する電解質として着目され
ており、しかも他のテトラアルキルアンモニウム
塩に比べて合成が容易である。しかしながら、非
プロトン極性溶媒に対する溶解度が低いので、比
抵抗が十分低減しない、低温での特性が悪いなど
と言つた問題点があり、電解質としての特性を十
分に引き出せないのが現状である。 ジカルボン酸のテトラメチルアンモニウム塩を
電解質に用いたものとして、例えば（特開昭59−
78522号公報）がある。この場合比抵抗値の低減
（電導度の向上）や化成性の向上を、非プロトン
極性溶媒中に若干の水の添加と、電解質のアニオ
ンとカチオンとの当量比をカチオン過多にするこ
とにより達成している。 しかしながら、水の存在は100℃を超える高温
度下での使用において、電解コンデンサ内部の圧
力上昇を招き電解コンデンサの寿命を縮めること
になる。また低温での特性の劣化にもつながるな
どの欠点を有している。 この発明は、非プロトン溶媒に対するジカルボ
ン酸のテトラメチルアンモニウム塩を構成するジ
カルボン酸のアニオンとテトラメチルアンモニウ
ムのカチオンとの当量比が一定の範囲、特にアニ
オン過多の範囲にある場合、非プロトン溶媒に対
する溶解度が上昇すること着目して、非水でしか
も比抵抗値が低く、温度特性の優れた電解液を得
ようとするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明の電解液は、非プロトン極性溶媒中に
テトラメチルアンモニウムのジカルボン酸塩を電
解質として含む電解液において、前記電解質のテ
トラメチルアンモニウムのカチオン対ジカルボン
酸のアニオンの当量比を１：1.05〜１：1.75の範
囲にしたことを特徴としている。 〔作用〕 この発明の電解液は、電解質であるジカルボン
酸のテトラエチルアンモニウム塩を上述した当量
比の範囲におくことで、溶解度が向上する。この
結果比抵抗値の低減と、温度特性とくに低温度領
域での特性が改善される。 この発明で用いられる電解質としては、ジカル
ボン酸である、しゆう酸、マロン酸、こはく酸、
グルタン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フ
マル酸、メチルマレイン酸、フタル酸などのテト
ラメチルアンモニウム塩などが例示できる。な
お、この発明の電解質はこの例示のものに限定さ
れるものではない。また電解質を単独で溶解した
ものに限らず、必要に応じてこれら電解質を二種
もしくはそれ以上を溶解して用いることも可能で
ある。 〔実施例〕 次に実施例に基づき、この発明をさらに詳しく
説明する。 まず、電解質のジカルボン酸のアニオンとテト
ラメチルアンモニウムのカチオンとの当量比の違
いによる溶解度の変化と比抵抗の変化を調べた。 第１図と第２図のグラフは、溶媒としてＮ，Ｎ
−ジメチルホルムアミドを用い、電解質としてフ
タル酸の塩であるテトラメチルアンモニウムフタ
レート（○）、マレイン酸の塩であるテトラメチ
ルアンモニウムマレエート（●）、こはく酸の塩
であるテトラメチルアンモニウムスクシネート
（×）（図中のグラフにも各々の電解質に相当する
かつこ内の記号が付してある）を各々溶解した電
解液の特性を調べたものである。第１図は電解質
のジカルボン酸のアニオン対テトラメチルアンモ
ニウムのカチオンの当量比の変化に対する溶解度
の変化を、また第２図は同様に当量比の変化（た
だし電解質濃度は溶媒に対していずれも20重量％
溶解したものに統一して測定した）に対する比抵
抗の変化を示している。 なおこの電解質濃度の電解液は、所定のテトラ
メチルアンモニウムのカチオンとジカルボン酸の
アニオンの当量比のものを、水酸化テトラメチル
アンモニウム水溶液とジカルボン酸の中和反応に
より作成し、電解質を固体として取り出し、次に
溶媒80重量％に対して当該電解質20重量％を秤量
して溶解させたことで20重量％の電解質濃度を得
ている。 また第３図、第４図は、それぞれ溶媒にγ−ブ
チロラクトンを用い、電解質は第１図と第２図と
同じものを用いた場合の溶解度と比抵抗と関係を
あらわしたものである。 これら結果からわかるように、電解質の溶解度
は、第１図、第３図のグラフのいずれもジカルボ
ン酸のアニオンとテトラメチルアンモニウムのカ
チオンが等量すなわち比が１のときは、溶解度が
低く、ジカルボン酸のアニオンの割合が高まるに
つれ溶解度が増えてゆくことがわかる。ただこの
溶解度は当量比が1.5あたりを最大にしてその後
漸減してゆく傾向がみられる。 また第２図、第４図の比抵抗について見ると、
何れのグラフについても絶対値は異なるが、当量
比が大きくなるにつれて比抵抗値も上昇してゆく
傾向が測定できた。 以上のことから、溶解度が高くかつ比抵抗値が
著しく高くならない領域の当量比の範囲にあるよ
うに電解質を選択すれば、この発明の目的に合致
した電解液が得られることがわかる。すなわち当
量比が1.05未満では溶解度にさしたる改善効果が
みられない。また当量比が1.75を超えると比抵抗
値の上昇が著しいとともに溶解度も再び低下して
くる。従つて、好ましいテトラメチルアンモニウ
ムのカチオン対ジカルボン酸のアニオンの当量比
の範囲は、１：1.05〜１：1.75の範囲である。 なお、この測定では二種の溶媒と三種の電解質
を用いたが、他の非プロトン溶媒や他のジカルボ
ン酸のテトラメチルアンモニウム塩の電解質であ
つても同じ傾向が得られることが確認されてい
る。 次に実際に電解液を作成して、その特性を調べ
るとともに、作成した電解液を用いて電解コンデ
ンサを製作して電解コンデンサとしての特性を測
定した結果を示す。 まず第１表にこの発明の実施例（当量比が1.25
のもの）と、比較例（当量比が１のもの）の電解
液組成と比抵抗値を示す。

【表】 同一番号を付した比較例と本発明例をみると、
同一の溶媒、電解質を用いているが電解質のジカ
ルボン酸のアニオン対テトラメチルアンモニウム
のカチオンの当量比が異なることにより、本発明
例は溶解度が大きく取れ（実施例ではいずれも溶
解濃度を比較例は10重量％、本発明例は25重量％
に統一してある）、この結果比抵抗値が低減して
いることがわかる。 次にこれらの電解液を用いて実際の電解コンデ
ンサを製作した。製作した電解コンデンサは、定
格電圧16V、定格静電容量56μFの仕様のもので、
コンデンサ素子は誘電体酸化皮膜層が形成された
高純度アルミニウム箔を陽極とし、セパレータ紙
と陰極アルミニウム箔とを重ね合わせて巻回した
ものである。このコンデンサ素子に第１表に示す
各々の電解液を含浸し、金属ケースに収納し開口
部をゴム製封口体で密封して完成させた。 この電解コンデンサについて、その静電容量、
損失角の正接（tanδ）、漏れ電流、100KHzにおけ
る等価直列抵抗値（ESR）を測定した。なお測
定の値は各々10個づつの電解コンデンサの平均で
ある。 この結果を第２表に示す。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明の電解液は、従来
の電解液に比べて高い溶解度が得られるので、電
解液の比抵抗が減少する。この結果、低い損失や
等価直列抵抗値が達成できる。 また溶解度が高いので、化成性の改善による漏
れ電流の低減や、使用温度範囲特に低温領域の拡
大が図れる。 このため優れた電気特性とともに、広範な使用
環境が求められる電解コンデンサの電解液として
好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、この発明の電解質の当
量比と溶解度との関係をあらわすグラフ。第２図
および第４図は、この発明の電解質の当量比と比
抵抗値との関係をあらわしたグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非プロトン極性溶媒中に、テトラメチルアン
   モニウムのジカルボン酸塩を電解質として含む電
   解液において、前記電解質のテトラメチルアンモ
   ニウムのカチオン対ジカルボン酸のアニオンの当
   量比が１：1.05〜１：1.75の範囲であることを特
   徴とする電解コンデンサ用電解液。