JPH0628219B2

JPH0628219B2 - 電解コンデンサ駆動用電解液

Info

Publication number: JPH0628219B2
Application number: JP63053382A
Authority: JP
Inventors: 清二那須; 昭中山
Original assignee: SHINEI TSUSHIN KOGYO KK
Current assignee: SHINEI TSUSHIN KOGYO KK
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS6432616A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電解コンデンサ駆動用電解液（以下電解液と
称する）に関するものであり、特に低温での容量変化が
少なく、また比抵抗を高めることなく、火花発生電圧を
十分に高めた電解液に関するものである。

（従来の技術）一般に電解コンデンサは、高純度アルミニウム箔をエッ
チングして表面積を増大させその表面を陽極酸化して誘
電体化せしめた陽極箔と、これに対向する導電性金属よ
りなるエッチングされた陰極箔との間に隔離紙を介在さ
せて巻回または積層して電解コンデンサ素子を構成し、
この素子に電解液を含浸させたものである。

このような電解コンデンサにおいて、電解液が実質的な
陰極側電極として機能し、その比抵抗および火花発生電
圧の高低が電解コンデンサの電気的特性や寿命に直接影
響をおよぼすものである。

従来、電解液としては、エチレングリコールを主溶媒と
し、これに水（１重量％〜30重量％）を加え、さらに主
溶質として硼酸もしくは、そのアンモニウム塩または、
アジピン酸、安息香酸等のカルボン酸アンモニウムを溶
解したものが用いられている。

（発明が解決すべき課題）しかし上記電解液において、エチレングリコールを主溶
媒とし、硼酸もしくはそのアンモニウム塩を主溶質とし
て用いている電解液は、火花発生電圧を比較的高くする
ことが可能であるが、比抵抗も高くこの関係が単調増加
の傾向にあるため、比抵抗をほぼ同一の値にして火花発
生電圧を増加させるということが困難である。そのた
め、該電解液を用いた電解コンデンサは、その損失、等
価直列抵抗値が高くなってしまう。

また該電解液において、火花発生電圧を高める目的で、
一般的には主溶質である硼酸溶解量を増加させるが、硼
酸から直接放出される結晶水とエチレングリコールと硼
酸との間でのエステル化反応で生じる縮合水により、電
解液中に多量の水分が生成される。そして、この電解コ
ンデンサを100℃を超える環境下で使用すると、電解液
中の水分が水蒸気となり、電解コンデンサのパッケージ
内の圧力が上昇し、破壊に至らしめるという問題があ
る。

また低温度域においては、硼酸の溶解度が低下するた
め、結晶が析出しやすく、硼酸溶解量を安易に増加させ
ることはできない。

そこで、主溶質としてアジピン酸あるいは安息香酸もし
くは、その塩を用いることにより、比抵抗を格段に下げ
ることが可能であり、さらに高温下での電解コンデンサ
のパッケージ内の圧力上昇も抑えることができる火花発
生電圧が低いため、低圧領域においてのみの使用に限ら
れてしまう。

また、主溶質として炭素数の多い直鎖カルボン酸もしく
はその塩を用いると火花発生電圧は比較的高いが、溶媒
への溶解度が低く、そのためこの電解液の比抵抗が高く
なり、また腐蝕性も若干強く外部からの塩素イオンの影
響を受けやすいという問題点がある。

また最近スイッチングレギュレータなどの用途まで、−
55℃〜＋105℃程度の広温度範囲で使用されるものがあ
るが、一般に電解液は低温になるとその活性が低下する
ため電解コンデンサの容量が低下するという問題点があ
る。

（発明の目的）本発明は、このような従来からの問題点を解消すべくな
されたものであり、その目的とするところは、低温での
容量低下が少なく、また特に比抵抗を高めることなく、
火花発生電圧を十分に高めることができる電解液を提供
するにある。

（発明の概要）本発明は、この目的を達成するため、次の構成を備え
る。

すなわち、エチレングリコールを主溶媒とし、これにコ
ハク酸、アジピン酸、アゼライン酸等のカルボン酸類も
しくはその塩、または安息香酸、サリチル酸、フタル酸
等の芳香族カルボン酸類もしくはその塩、または硼酸等
の無機酸もしくはその塩の中の少なくとも一種を溶質と
して溶解し、さらにこれにポリエチレンオキシドを0.１
〜５重量％添加したことを特徴としている。

また、ジエチレングリコールを主溶媒とし、これにコハ
ク酸、アジピン酸、アゼライン酸等のカルボン酸類もし
くはその塩、または安息香酸、サリチル酸、フタル酸等
の芳香族カルボン酸類もしくはその塩、または硼酸等の
無機酸もしくはその塩の中の少なくとも一種を溶質とし
て溶解し、さらにこれにポリエチレンオキシドを0.１〜
５重量％添加したことを特徴としている。

ポリエチレンオキシドは、以下に示されるような化学式
の高分子化合物である。

−〔−CH₂CH₂O−〕ｎ− 上記ポリエチレンオキシドは、重合条光により、分子量
190〜10,000以上のものが得られ、液体から板状結晶と
様々な形態をしているがいずれもエーテル基の親水性の
ために水によく溶解し、さらには、有機溶媒への溶解能
力も高い。

また高分子量のものは吸湿性も少なく、カルボン酸ある
いは無機酸とのエステル化反応による縮合水も少ないた
め、高温時での電解液と電極箔との反応が抑制される。
そして高温下においても電解コンデンサの内圧上昇が、
ほとんど見られず、しかもポリエチレンオキシドの効果
により電解液の比抵抗をほとんど上げることなく、火花
発生電圧を高めることができるなお、火花発生電圧を高めるポリエチレンオキシドの効
果は平均分子量に大きく左右される。つまり、平均分子
量200未満では、電解液への溶解能力は高いが火花発生
電圧を高める効果が薄く実用的でない。

また平均分子量が50000以上になると、火花発生電圧を
高める効果は十分あるが、ポリエチレンオキシドの電解
液への溶解能力が悪くなり、結晶が析出しはじめるた
め、電解コンデンサの低温特性が著しく悪くなる。

そのため、実用上、ポリエチレンオキシドの平均分子量
は、200〜50000について有効である。

また電解液中への水の添加有無にかかわらず同様の効果
がある。

ポリエチレンオキシドの添加量は0.１〜５重量％の範囲
とする。

ポリエチレンオキシドの添加量は多い方が火花発生電圧
を高めることができる。しかしポリエチレンオキシドの
添加量が多くなると電解液の粘性が増し、低温での活性
が低下して電解コンデンサの容量が低下するので、添加
量は最大５重量％程度とする。またポリエチレンオキシ
ドは高分子量のもの程吸湿性が少なく、前記のような利
点を有するが、高分子量のものを用いると粘性が高くな
る。しかしこの場合にあっても添加量が最大５重量％程
度であれば電解液の粘度もそれ程上昇せず、低温での電
解コンデンサの容量低下もほとんどない。

また主溶媒としてジエチレングリコールを用いた場合に
は、ポリエチレンオキシドの添加量が５重量％よりも多
くなると比抵抗が大きくなるので、このジエチレングリ
コールを主溶媒とするものであっても、ポリエチレンオ
キシドの添加量は0.１〜５重量％の範囲とする。

（実施例）以下に本発明による実施例について説明する。

表１、表２に従来例および実施例における電解液組成と
特性を示す。

電解液の組成は重量％であり、比抵抗は液温が30℃の値
である。

第１図に実施例１と従来例２の定電流化成による化成・
放電特性の比較を示した。

また表１のそれぞれの組成に基づく電解コンデンサ（40
0Ｖ150μＦ）について105℃で1000時間の負荷試験を実
施した結果を表２、表３に示す。

なお従来例５については、火花発生電圧が低い為、エー
ジング中に全数パンクした。

表１より本発明の電解液は、中高圧領域において火花発
生電圧を高くすることができ、しかも比抵抗についても
ほぼ同程度となる。

また表２、表３より本発明の実施例１〜４の電解液は、
従来例１〜５の電解液に比較して、105℃1000時間の負
荷試験の結果、容量変化率、tanδ変化率、漏れ電流、
外観変化のどの特性についても優れていることがわか
る。

第１図より、本発明の実施例１が従来例２に比較して化
成特性が優れしかも火花発生電圧が高いことがわかる。
またさらに、火花発生時の電圧変動値が小さく、上記電
機的特性が良好なこととも合致する。

第２図にエチレングリコールにアゼライン酸水素アンモ
ニウム８重量％、ポリエチレンオキシド（平均分子量20
00）について添加量を変化した時の電解コンデンサ（40
0Ｖ 150μＦ）について−25℃での容量変化率（20℃に
おける容量を基本とする）を示す。

同図から明らかなように、ポリエチレンオキシドの添加
量が５重量％以下の場合には−25℃の温度条件において
も容量変化率が10％よりも小さく、実用性がある。

次にジエチレングリコールを主溶媒とした電解液につい
てポリエチレンオキシド添加の効果を表４、表５に示
す。

従来例６、７および実施例５、６について電解コンデン
サ（450Ｖ100μＦ）について105℃で1000時間の負荷試
験を実施した結果を表６に示す。

表４、表５よりジエチレングリコールを主溶媒とした電
解液においてポリエチレンオキシドを添加する事によ
り、火花発生電圧を高めることができる。しかし比抵抗
も上昇するため添加量としては、0.５〜５重量％が好ま
しい。

また表６に450Ｖ100μＦでの電解コンデンサの特性を示
したが、450Ｖの高圧においても、容量変化率、tanδ、
漏れ電流について優れていることがわかる。

なお、溶媒としては、エチレングリコール、ジエチレン
グリコールの他に、エチレングリコールモノメチルエー
テル等のグリコールエーテル類、エチレングリコールモ
ノメチルアセテート等のエーテル類、またはN,N′−ジ
メチルホルムアミド等の酸アミド類、γ−ブチロラクト
ン等の環状エステル類の少なくとも一種を選択して用い
ることができた。

これらの溶媒を用いた電解液組成とその特性を表７に示
す。

（発明の効果）以上のように本発明に係る電解液によれば、低温での容
量の低下が低く、広温度範囲で用いることができ、また
特に比抵抗を高めることなく火花発生電圧を高めること
ができ、低圧から中高圧領域における幅広い電圧範囲に
おいて非常に信頼性の高い電解コンデンサを提供しう
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１と従来例２の電解液の定電流化成によ
る化成・放電特性の比較を示すグラフ、第２図は20℃に
おける容量を基本とする−25℃での、ポリエチレンオキ
シドの添加量に対する容量変化率を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレングリコールを主溶媒とし、これに
コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸等のカルボン酸類
もしくはその塩、または安息香酸、サリチル酸、フタル
酸等の芳香族カルボン酸類もしくはその塩、または硼酸
等の無機酸もしくはその塩の中の少なくとも一種を溶質
として溶解し、さらにこれにポリエチレンオキシドを0.
１〜５重量％添加したことを特徴とする電解コンデンサ
駆動用電解液。
【請求項２】ポリエチレンオキシドの平均分子量が200
〜50000である請求項１記載の電解コンデンサ駆動用電
解液。
【請求項３】ジエチレングリコールを主溶媒とし、これ
にコハク酸、アジピン酸、アゼライン酸等のカルボン酸
類もしくはその塩、または安息香酸、サリチル酸、フタ
ル酸等の芳香族カルボン酸類もしくはその塩、または硼
酸等の無機酸もしくはその塩の中の少なくとも一種を溶
質として溶解し、さらにこれにポリエチレンオキシドを
0.１〜５重量％添加したことを特徴とする電解コンデン
サ駆動用電解液。
【請求項４】ポリエチレンオキシドの平均分子量が200
〜50000である請求項３記載の電解コンデンサ駆動用電
解液。