JPH05308038A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温での寿命特性が長期にわたつて安定性を
有する電解コンデンサ用電解液を得ることを目的とす
る。 【構成】 有機溶媒を主溶媒とする電解コンデンサ用電
解液に、一般式： （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子またはカルボキシメチル
基を表し、少なくとも一つはカルボキシメチル基を表
す。）の２，４−ペンタンジオールカルボキシメチルエ
ーテルまたは塩を溶質として添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサ用電解
液の改良に関し、更に詳しくは電解コンデンサ用電解液
に２，４−ペンタンジオールから誘導されるカルボキシ
メチルエーテル化合物またはその塩を添加することによ
り、高温での寿命特性の長期安定化を実現した電解コン
デンサ用電解液に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサ用電解液は、アルミニウ
ムまたはタンタルなどの表面に絶縁性の酸化被膜が形成
された弁金属を陽極電極に使用し、前記酸化被膜層を誘
電体とし、この酸化被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。

【０００３】電解コンデンサ用電解液は、上述のように
誘電体層に直接に接触し、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、その電解液の特性
が電解コンデンサ特性を左右する大きな要因となる。電
解コンデンサの従来技術においては、中圧、高圧用電解
コンデンサ用電解液の溶質として、安息香酸、アゼライ
ン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸またはその塩が
広く使用されてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
公知の技術においては、電解コンデンサの高温での寿命
特性の長期安定化が得られていないのが現状である。

【０００５】そこで本発明の目的は、高温での寿命特性
の長期安定化を実現する電解コンデンサ用電解液を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、電解コン
デンサの電解液につき鋭意検討した結果、２，４−ペン
タンジオールカルボキシメチルエーテルまたはその塩を
溶質として添加することにより、電解コンデンサの高温
での保存特性の長期安定化が実現し得ることを突き止め
た。

【０００７】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する溶媒中に、一般式：

【０００８】

【化２】

【０００９】（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子またはカル
ボキシメチル基を表し、少なくとも一つはカルボキシメ
チル基を表す。）の２，４−ペンタンジオールカルボキ
シメチルエーテルまたはその塩を溶質として添加するこ
とを特徴とする。

【００１０】本発明にあつては、２，４−ペンタンジオ
ールカルボキシメチルエーテルまたはその塩の両者を同
時に使用することもできるし、それぞれを単独で使用す
ることもできる。

【００１１】使用する塩としては、アンモニウム塩が好
適である。

【００１２】２，４−ペンタンジオールカルボキシメチ
ルエーテルまたはその塩の使用量は、電解コンデンサ用
電解液に対して、約１重量％−約３０重量％で添加する
のが好適である。

【００１３】電解コンデンサ用電解液に２，４−ペンタ
ンジオールカルボキシメチルエーテルまたはその塩を添
加すると、従来の溶質と比較して、電解コンデンサの高
温での寿命特性の長期安定性が約５０％向上する。

【００１４】有機極性溶媒として、プロトン性極性溶媒
のグリコール類を主として組み合わせた溶媒が一般的で
あるが、非プロトン性極性溶媒も使用し得る。有機極性
溶媒としては、 （１）プロトン性極性溶媒： （１−１）一価アルコール類 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 （１−２）多価アルコール類およ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 （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
チレンカルボネート、プロピレンカルボネート、イソブ
チレンカルボネート等 （２−３）ニトリル系 アセトニトリル等 （２−４）オキシド系 ジメチルスルホキシド等 などが代表として挙げられる。

【００１５】従来の溶質として、次に例示するような有
機酸もしくは無機酸またはその塩を単独または組合せて
使用し得る。

【００１６】（１）有機酸： （１−１）脂肪族モノカルボン酸類 ギ酸、酢酸、プロピオン酸、エナント酸等 （１−２）脂肪族ジカルボン酸類 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 （１−３）芳香族カルボン酸類 安息香酸、フタル酸、サリチル酸、トルイル酸、ピロメ
リト酸等 （２）無機酸：ホウ酸、リン酸、ケイ酸、ＨＢＦ_４、Ｈ
ＰＦ_６等 （３）アンモニウム： （３−１）アンモニウム （３−２）モノアルキルアンモニウム類 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 （３−３）ジアルキルアンモニウム類 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 （３−４）トリアルキルアンモニウム類 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 （３−５）第四級アンモニウム類 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、トリブチルメチルアンモニウム、テトラエチルア
ンモニウム等 Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウム、Ｎ，Ｎ−メチルエチ
ルピロリジニウム等 （４）その他：ホスホニウムおよびアルソニウム

【００１７】

【作用】本発明で使用する２，４−ペンタンジオールカ
ルボキシメチルエーテルまたはその塩は、電解コンデン
サの高温での寿命特性を長期に安定化させるものである
が、その作用としては、電解コンデンサの誘電体である
アルミニウム酸化被膜界面に適切なミセル層が形成され
るという機構の存在が考えられる。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明について実施例および比較例
により説明する。

【００１９】本発明に係る化合物試料を作成するに際し
て、２，４−ペンタンジオールカルボキシメチルエーテ
ルまたはその塩の具体例として、２，４−ペンタンジオ
ールジカルボキシメチルエーテルまたはそのアンモニウ
ム塩を選択した。

【００２０】実施例１および比較例１ 比較例１として、従来から用いられている次の組成の電
解液を常法により調製して使用した。この試料の伝導度
は１．５１（ｍｓ／ｃｍ）であつた。

【００２１】 比較例１の電解液組成 成 分 重量部 エチレングリコール ９０ １，６−デカンジカルボン酸 ８．５ ジアンモニウム塩 １，６−デカンジカルボン酸 １．５ ホウ酸 ３ マンニット １ ポリビニルアルコール ２ イソステアリン酸 １ ポリオキシエチレングリセリル 実施例１として、従来から使用されている溶質の代り
に、本発明に係る化合物試料を添加した次の組成の電解
液を常法により調製して使用した。この試料の伝導度は
１．６１（ｍｓ／ｃｍ）であつた。

【００２２】 実施例１の電解液組成 成 分 重量部 エチレングリコール ８５ ２，４−ペンタンジオール １２ ジカルボキシメチルエーテル ジアンモニウム塩 ２，４−ペンタンジオール ３ ジカルボキシメチルエーテル ホウ酸 ２ マンニット １ ポリビニルアルコール １．５ イソステアリン酸 １ ポリオキシエチレングリセリル 上記電解液組成物を用いて電解コンデンサを常法により
作成した。定格：３１５Ｖ、２２μＦとした。この電解
コンデンサ５試料を３１５Ｖに印加した条件で１３０℃
で３０００時間保存処理して、製品寿命特性を検討し
た。

【００２３】この保存処理試料について、製品寿命特性
として静電容量および損失角の正接を測定した。測定方
法は常法で行つた。保存処理電解コンデンサの５試料の
測定値の平均値を算出した結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例１は比較例１と比べて、静電容量変
化率が５９．３％の減少を示し、また損失角の正接にお
いて４２．１％の改善が見られたことから、本発明に係
る化合物を添加した電解液組成物を使用した電解コンデ
ンサが、高温において長期に安定性を有することを確認
した。

【００２６】実施例２および比較例２ 比較例２として、従来から用いられている次の組成の電
解液を常法により調製して使用した。この試料の伝導度
は１．５２（ｍｓ／ｃｍ）であつた。

【００２７】 比較例２の電解液組成 成 分 重量部 エチレングリコール ９０ セバシン酸ジアンモニウム ８．５ セバシン酸 １．５ ホウ酸 ２ マンニット ３ ポリビニルアルコール ２．５ 実施例２として、従来から使用されている溶質の代り
に、本発明に係る化合物試料を添加した次の組成の電解
液を常法により調製して使用した。この試料の伝導度は
１．５９（ｍｓ／ｃｍ）であつた。

【００２８】 実施例２の電解液組成 成 分 重量比 エチレングリコール ８５ ２，４−ペンタンジオール １１ ジカルボキシメチルエーテル ジアンモニウム塩 ２，４−ペンタンジオール ４ モノカルボキシメチルエーテル ホウ酸 ３ マンニット ２ ポリビニルアルコール ２ 上記電解液組成物を用いて電解コンデンサを常法により
作成した。定格：３１５Ｖ、２２μＦとした。この電解
コンデンサ５試料を３１５Ｖに印加した条件で１３０℃
で３０００時間保存処理して、製品寿命特性を検討し
た。

【００２９】この保存処理試料について、製品寿命特性
として静電容量および損失角の正接を測定した。測定方
法は常法で行つた。保存処理電解コンデンサの５試料の
測定値の平均値を算出した結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例２は比較例２と比べて、静電容量変
化率が５９．３％の減少を示し、また損失角の正接にお
いて４７．０％の改善が見られたことから、本発明に係
る化合物を添加した電解液組成物を使用した電解コンデ
ンサが、高温において長期に安定性を有することを確認
した。

【００３２】

【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、有機極性溶媒を主溶媒とする電解液に２，４−
ペンタンジオールカルボキシメチルエーテルまたは塩を
溶質として添加することによつて、電解コンデンサの高
温での寿命特性が長期にわたつて顕著に安定化するの
で、その工業的価値が高い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機極性溶媒を主体とする溶媒中に、一
   般式： 【化１】 （式中、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子またはカルボキシメチル
   基を表し、少なくとも一つはカルボキシメチル基を表
   す。）の２，４−ペンタンジオールカルボキシメチルエ
   ーテルまたはその塩を溶質として添加することを特徴と
   する電解コンデンサ用電解液。