JPH06349683A - 電解コンデンサ駆動用電解液およびこれを用いた電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 火花発生電圧を高めて高温での信頼性を向上
させた電解コンデンサ駆動用電解液を提供する。 【構成】 有機溶媒と溶質とからなる電解液にメタクリ
ル酸またはそのエステルを添加したことを特徴としてい
る。有機溶媒はエチレングリコールを主体とするもの、
γ−ブチロラクトンを主体とするものが好適である。

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に係り、
特に火花発生電圧の高い電解コンデンサ駆動用電解液お
よびこれを用いた電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中高圧用の電解コンデンサ駆動用
電解液（以下電解液と称する）としては、エチレングリ
コールを主体とした溶媒にホウ酸とアンモニア水、また
はホウ酸のアンモニウム塩等を溶解したものが使われて
きたが、最近ではブチルオクタン二酸、アゼライン酸、
アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、また安息香酸、フ
タル酸等の芳香族カルボン酸ないしはその塩も使用され
るようになってきている。また、低圧高信頼性用の電解
液としては、γ−ブチロラクトンを主体とした溶媒にマ
レイン酸やフタル酸等のカルボン酸またはそれらのアミ
ン塩や４級アンモニウム塩を溶解したものが開発されて
きた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のホウ酸系電解液
は火花発生電圧を高くすることが可能であるが、粘度や
比抵抗が高くなってしまうとともに１０５℃といった高
温で使用するとエステル化が起こり多量の水が形成され
るため、電極箔と反応を起こし、弁作動等の不具合が生
じるので高温での使用が困難であった。一方、有機酸系
電解液は、適度な粘度で比抵抗が低く１０５℃の高温で
も使用可能な電解液を得ることができるものの火花発生
電圧が低く、また溶質を減じて火花発生を高めても耐腐
食性が低下するという問題があった。また、低圧のγ−
ブチロラクトン系電解液においては、低比抵抗と高い火
花発生電圧を両立させることが困難であった。これらの
問題点を解決するための添加剤はこれまで種々提案され
ているが、いずれも火花発生電圧を上げようとすると比
抵抗も上昇してしまい十分な効果は得られなかった。本
発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、火花
発生電圧を高めて高温での信頼性を向上させた電解コン
デンサ駆動用電解液およびこれを用いた電解コンデンサ
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的による本発明で
は、有機溶媒と溶質とからなる電解液にメタクリル酸ま
たはそのエステルを添加したことを特徴とする。メタク
リル酸またはそのエステルとして利用できるものとして
非官能性モノマーでは、メタクリル酸メチル、メタクリ
ル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｔ
−ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリ
ル酸ラウリル、メタクリル酸アルキル、メタクリル酸ト
リデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シク
ロヘキシル、メタクリル酸ベンジル等があり、官能性モ
ノマーではメタクリル酸、メタクリル酸２−ヒドロキシ
エチル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタク
リル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルア
ミノエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テ
トラヒドロフルフリル、メタクリル酸アリル、ジメタク
リル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレ
ングリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコー
ル、ジメタクリル酸１・３−ブチレングリコール、ジメ
タクリル酸１・６−ヘキサンジオール、トリメタクリル
酸トリメチロールプロパン、メタクリル酸２−エトキシ
エチル等がある。しかしこれらは代表例であってこれら
に限定されるものではない。前記有機溶媒としては、エ
チレングリコールを主体とするものまたはγ−ブチロラ
クトンを主体とするものが好適である。また本発明に係
る電解コンデンサは、ケース内に密封されたコンデンサ
素子に上記電解液が含浸されていることを特徴としてい
る。

【０００５】

【作用】メタクリル酸およびそのエステル自体は分子量
があまり大きくはないが、重合しやすい性質をもってい
るので、電解液中に添加するとある程度まで重合して高
分子と同様な作用をするのではないかと考えられるが、
詳しいメカニズムは不明である。他の高分子系の添加剤
と異なるのは、メタクリル酸およびそのエステルの場合
添加量に対する比抵抗の増加分が少なく比較的容易に火
花発生電圧の改良が行なえる。また、その他に化成性の
改良効果（電圧上昇時間の短縮）およびコンデンサにし
た際の漏れ電流劣化の抑制効果もある。

【０００６】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。表１に、従来例および本発明による実施例の中高
圧用電解液の組成および特性を示した。従来例１は安息
香酸系の電解液であり、実施例１、２および７はそれに
本発明の添加剤を添加したものである。従来例１と比較
すると、実施例１は比抵抗増加分２．５％に対して火花
発生電圧の上昇が９％、実施例２は比抵抗増加分３．５
％に対して火花発生電圧の上昇が１７％、さらに実施例
７では比抵抗増加分２．３％に対して火花発生電圧の上
昇３３％といずれも比抵抗をあまり変化させずに高い火
花発生電圧を確保できる。また３００Ｖまでの上昇時間
を比較すると従来例１が２分２１秒に対し、実施例１は
２分００秒、実施例２は１分０６秒、実施例７は１分２
４秒といずれも化成性が向上していることがわかる。図
１に上記の電解液の電圧上昇特性を示した。

【０００７】従来例２はアジピン酸系の電解液であり、
実施例３および４はそれに本発明の添加剤を添加したも
のである。従来例２と比較すると、実施例３は比抵抗増
加分０．７％に対して火花発生電圧の上昇が１１．５
％、実施例４は比抵抗増加分２．９％に対して火花発生
電圧の上昇が１８．９％とやはり比抵抗をあまり増加さ
せずに高い火花発生電圧を確保できる。また図２は上記
の電解液の電圧上昇特性を示すものであるが、３００Ｖ
までの上昇時間を比較すると従来例２が３分５４秒であ
るのに対し、実施例３は１分３０秒、実施例４は１分４
８秒と化成性が顕著に改良されている。

【０００８】従来例３はアゼライン酸系の電解液であ
り、実施例５および６はそれに本発明の添加剤を添加し
たものである。従来例３と比較すると、実施例５は比抵
抗増加分１．８％に対して火花発生電圧の上昇が７．９
％、実施例６は比抵抗増加分３．６％に対して火花発生
電圧の上昇が１０．０％と比抵抗をあまり変化させずに
高い火花発生電圧を確保できる。また、図３は上記の電
解液の電圧上昇特性を示すものであるが、３００Ｖまで
の上昇時間を比較すると従来例３が１分１８秒に対し
て、実施例５は１分０３秒、実施例６は１分００秒と化
成性も改善される。

【０００９】図４は従来例１に示した安息香酸系の電解
液において、本発明の添加剤の添加量と火花発生電圧と
の関係を示したものであり、わずかな添加量から効果が
現れることがわかる。火花発生電圧に対する効果は添加
量が１０wt％を越えるとあまり変わらなくなることがわ
かる。表２は低圧用のγ−ブチロラクトンを主溶媒とし
た電解液についての組成および特性である。表１のエチ
レングリコール系電解液に比べると火花発生電圧上昇の
効果は少ないが、それでも明らかに効果が認められる。
図５には図２の中の代表的な電解液についての電圧上昇
特性を示した。次に、従来例２および実施例３の電解液
を用いて２００Ｖ３３０μＦのアルミニウム電解コンデ
ンサを作製し、１０５℃中で無負荷放置試験した結果を
表３に示した。表３の結果より明らかなように、本発明
による電解液を用いると高温無負荷放置試験における漏
れ電流の劣化が抑制できる。

【００１０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、火花
発生電圧が高く化成性の良好な電解液が低比抵抗で実現
でき、また、高温無負荷試験での漏れ電流の劣化も抑制
できる。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】

【表３】

【図面の簡単な説明】

【図１】安息香酸系電解液の電圧上昇特性を示すグラフ
である。

【図２】アジピン酸系電解液の電圧上昇特性を示すグラ
フである。

【図３】アゼライン酸系電解液の電圧上昇特性を示すグ
ラフである。

【図４】安息香酸系電解液における添加剤の添加量と火
花発生電圧との関係を示すグラフである。

【図５】γ−ブチロラクトンを主溶媒とした電解液の電
圧上昇特性を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶媒と溶質とからなる電解液にメタ
   クリル酸またはそのエステルを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。
2. 【請求項２】 前記有機溶媒がエチレングリコールを主
   体とするものであることを特徴とする請求項１記載の電
   解コンデンサ駆動用電解液。
3. 【請求項３】 前記有機溶媒がγ−ブチロラクトンを主
   体とするものであることを特徴とする請求項１記載の電
   解コンデンサ駆動用電解液。
4. 【請求項４】 ケース内に密封されたコンデンサ素子に
   請求項１、２または３記載の電解液が含浸されているこ
   とを特徴とする電解コンデンサ。