JPH0645193A

JPH0645193A - 新規な減極剤を含有する電解液及び前記電解液を含有する電解コンデンサ

Info

Publication number: JPH0645193A
Application number: JP5064216A
Authority: JP
Inventors: Roland F Dapo; エフダポローランド
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-02-18
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JP3413233B2; DE69301172T2; US5175674A; DE69301172D1; TW232073B; EP0562666A1; EP0562666B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】減極剤を含有する電解液で浸漬される絶縁ス
ペーサーにより分離されるアルミニウムカソード及びア
ノード部材を有する電解コンデンサで、減極剤には、脂
肪族共役ジエンモノカルボン酸、この非金属塩、このア
ミド又はこのエステルを電解液の２０重量％までの量で
含み、好ましくは前記酸がソルビン酸である電解コンデ
ンサを提供する。更に電解液には、酢酸、プロピオン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、アジピン酸、イタコン
酸、マレイン酸、フタル酸及び安息香酸から成る群より
選ばれる他のカルボン酸が含まれる。【効果】本発明の電解液を用いると、ＥＳＲの比較で
判るように本発明のコンデンサ（点線）の寿命は、減極
剤を含まない電解液を用いたコンデンサ（実線）に比べ
て、著しく延長し、従来の毒性のあるニトロ芳香族減極
剤を含有する電解液を用いたコンデンサの寿命と、同等
の期間が保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減極剤を含有する電解
液で浸漬された絶縁スペーサーにより分離されたアルミ
ニウムカソード及びアノードを有する電解コンデンサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサの耐用年数は、しばしば
コンデンサに使用される電解液中のガスの発生により制
限される。かかるガスが形成されることにより、当価直
列抵抗（ＥＳＲ）は、比較的短い時間で望ましくない高
い値に増加してしまう。従って、コンデンサの寿命は短
くなる。

【０００３】ガスの生成は、多くの様々なメカニズムか
ら発生するものであることが知られている。かかるメカ
ニズムの１つは、電解液の熱分解によるものである。他
のメカニズムは、例えばアルミニウムのようなカソード
の化学反応によるもので、電解液に水素ガスを発生する
ことによるものである。更に、カソードでの電解液の電
気化学還元は、カソードで生成するガスの量に比例して
ＥＳＲの増加をもたらすことも知られている。

【０００４】カソード減極剤としてニトロ芳香族化合物
を使用すると、かかるガス生成を回避することが知られ
ている。しかし、ニトロ芳香族化合物は、アルミニウム
電解コンデンサの操作電圧を限定し、従って減極剤とし
ては有用ではなく、特に高電圧コンデンサに関しては有
用でないことを見い出した。

【０００５】更に、ニトロ芳香族化合物は、毒性があ
り、また接触した皮膚を通って吸収されるので、有害な
物質であることを見い出した。このことにより、電解液
中のニトロ芳香族化合物は取換えられるのが望ましい。

【０００６】米国特許第２，０８９，６８３号には、電
解コンデンサが示され、この電解液には、４個までの炭
素原子を含有する直鎖脂肪酸を含有しており、この特許
の実施例には、プロピオン酸が示されている。しかし、
かかる酸が減極剤として作用することは、全く開示され
ていない。

【０００７】米国特許第３，５３９，８８１号には、電
解コンデンサが示され、この中で使用される電解液に
は、７個より少ない炭素から成るモノカルボン酸が含ま
れており、更にこの酸は液体であることが示されてい
る。使用される酸の例としては、プロペン酸、ブデン酸
及びペンテン酸が示されている。しかし、かかる酸が減
極剤として作用することは、全く開示されていない。

【０００８】米国特許第３，６１１，０５６号には、例
えばクエン酸のような脂肪族ポリヒドロキシカルボン酸
を含有する電解コンデンサ用の電解液が示されている。
しかし、これにもかかる酸が減極剤として作用すること
は、全く開示されていない。

【０００９】欧州特許出願第０，２４６，８２５号には
電解コンデンサが開示されており、この電解液は脂肪族
カルボン酸を含み、前記出願にはモノ不飽和酸の例とし
て、クロトン酸、アクリル酸、オクテン酸及びデセン酸
が開示されている。ここにもかかる酸が減極剤として作
用することは、全く開示されていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、低
電圧から高電圧までの操作範囲で有用なアルミニウムカ
ソードとアノードを有する電解コンデンサに充填する電
解液として使用するのに特に適する電解液であって、こ
の電解液が優れた非毒性の減極剤を含むものを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、アルミ
ニウムカソード及びアノード部材を含む電解コンデンサ
の寿命は、電解液として、かかるコンデンサに脂肪族共
役ジエンモノカルボン酸、この非金属塩、このアミド又
はこのエステルを電解液の２０重量％までの量で含有す
る電解液を使用することにより著しく増大し、前記酸と
しては、ソルビン酸が好ましいことを見い出した。

【００１２】脂肪族共役ジエンモノカルボン酸及びこれ
らの非金属塩、アミド又はエステルを含有する電解液を
用いて優れた結果が得られることを見い出したが、ソル
ベート（sorbate)化合物、特にソルビン酸、ソルビン酸
のアミン塩又はアンモニウム塩を含有する電解液を使用
することにより、特に優れた結果が達成されることを見
い出した。

【００１３】この点に関し、上記した米国特許第３，６
１１，０５６号に、電解コンデンサ用の電解液へのソル
ビン酸の使用が開示されていることを注目すべきであ
る。しかし、これは、誤記であると結論づけられる。な
ぜならば、この特許中、“ソルビン酸”は、第３欄、第
１０〜１９行によれば、２個の近接した水酸基を有さな
ければならないカルボン酸として定義されているからで
ある。ソルビン酸は水酸基を有さないので、この特許中
の第３欄、第１９行中に用いられている“ソルビン酸”
という語は、誤記と認められる。他には、おそらくアス
コルビン酸を意味するものであり、かかる酸は２個の近
接した水酸基を有するからである。

【００１４】本発明の電解液に存在することができる脂
肪族共役ジエンモノカルボン酸又はこれらの誘導体の量
は、約0.10〜２０重量％の範囲である。ソルビン酸を用
いる場合には、ソルビン酸の量は、約0.1 〜約15.0重量
％の範囲であることが好ましい。

【００１５】本発明の電解液中に用いられることができ
る溶剤には、エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、１−メチル−２−ピロリドン、ガンマ−ブチロール
アクトン、ジメチルホルムアミドとジメチルアセトアミ
ド及びこれらの物質の混合物のような極性溶剤が含まれ
る。しかし、比較的コストが低く、毒性がないという点
から、エチレングリコール及び／又はプロピレングリコ
ールが好ましい。

【００１６】上記した脂肪族共役ジエンモノカルボン酸
化合物に加えて、電解液には他のカルボン酸を含むこと
ができる。これらの他のカルボン酸の例としては、酢
酸、プロピオン酸、アゼライン酸、セバシン酸、アジピ
ン酸、イタコン酸、マレイン酸、フタル酸及び安息香酸
があり、約0.50〜20.00 重量％の量で用いられ、更に脂
肪族共役ジエンモノカルボン酸化合物と他の酸の合計量
の脂肪族共役ジエンモノカルボン酸化合物のモル％が１
０〜１００モル％となるような量で使用される。

【００１７】更に、本発明の電解液は、リン酸を0.02重
量％まで含有することが好ましい。リン酸及び他の酸を
中和するために、電解液には、例えばジメチルアミンの
ようなアミン又はアンモニアを十分量含み、従って電解
液のpHは7.0 〜10.0となる。

【００１８】発泡を回避するために、ジ−２−エチルヘ
キシルアゼレートのような非発泡剤を用いることができ
る。アゼレートは、使用される例えば二量化したオレイ
ン酸のようなダイマー酸の量に依存して約0.01〜0.25重
量％の量で用いられるのが好ましい。

【００１９】更に、電解液は、一般に約5.0 〜8.00重量
％の水を含有する。

【００２０】特に、８５〜８６重量％のエチレングリコ
ール、5.00〜7.00重量％の水、0.60〜0.80重量％のダイ
マー酸、0.04〜0.06重量％のジ−２−エチルヘキシルア
ゼレート、0.015 〜0.03重量％のリン酸、３〜７重量％
のアゼライン酸、１〜２重量％のソルビン酸及び2.50〜
3.00重量％のジメチルアミンから成る電解液を用いる
と、良好な結果が達成される。

【００２１】

【実施例】本発明を、図面を参照しながら、次の実施例
により説明する。電解液を、次の成分を混合することに
より調製した。

【数１】エチレングリコール 84.50 重量％水 6.00 ＊ダイマー酸 0.70 ジ−２−エチルヘキシルアゼレート 0.05 ８５％リン酸 0.02 アゼライン酸 4.50 ソルビン酸 1.50 ジメチルアミン 2.75 ＊ダイマー酸は、エメリーインダストリー（株）（Emer
y Industries) 製の二量化したオレイン酸の商標名

【００２２】これらの成分を、攪拌しながら６５℃〜７
５℃に加熱して、全ての固形物を溶解し、必要に応じて
pHを7.5 〜8.5 に調整した。得られた電解液の抵抗率
は、３０℃で約３３０オーム・ｃｍであった。

【００２３】コンデンサは、アルミニウムアノードとカ
ソード部材に分離する紙スペーサーを、上記した配合例
の電解液に、又は従来使用されていた（制御）電解液に
浸漬することにより製造した。

【００２４】これらのコンデンサの寿命は、時間の関数
によるこれらのＥＳＲ（当価直列抵抗）の増加を測定す
ることにより決定され、その結果を図１，２，３及び４
に示す。

【００２５】各図中の点線は、本発明のコンデンサのＥ
ＳＲグラフに対応する。実線は、制御又は従来のコンデ
ンサを示す。

【００２６】コンデンサのカソードのアルミニウム含量
は９８重量％である。

【００２７】

【発明の効果】図に示すように、本発明の電解液を用い
ると、本発明のコンデンサの寿命は、減極剤を含まない
電解液を用いたコンデンサの寿命に比べて、著しく延長
した；本発明のコンデンサの寿命は、従来の毒性のある
ニトロ芳香族減極剤を含有する電解液を用いたコンデン
サの寿命と、同等の期間が保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、コンデンサを１０５℃及び２５０Ｖに
保持した場合における、例１の電解液を用いたコンデン
サの時間の関数によるＥＳＲ（ｎｍ）の変化を、減極剤
を含有しない制御電解液を用いたものと比較した線図で
ある。

【図２】図２は、コンデンサを２００Ｖで保持する以外
は、図１におけるものと同様の比較を示す線図である。

【図３】図３は、減極剤を含有しない異なる制御電解液
を用い、電圧を３５０Ｖとする以外は、図１におけるも
のと同様の比較を示す線図である。

【図４】図４は、電圧を２００Ｖとし、ニトロ芳香族カ
ソード減極剤を含有する制御電解液を用いる以外は、図
１におけるものと同様の比較を示す線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減極剤を含有する電解液で浸漬される絶
縁スペーサーにより分離されるアルミニウムカソード及
びアノード部材を有する電解コンデンサにおいて、前記
減極剤は、脂肪族共役ジエンモノカルボン酸、この非金
属塩、このアミド、又はこのエステルを電解液の２０重
量％までの量で含み、好ましくは前記酸がソルビン酸で
あることを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】前記電解液には、酢酸、プロピオン酸、
アゼライン酸、セバシン酸、アジピン酸、イタコン酸、
マレイン酸、フタル酸及び安息香酸から成る群より選ば
れる他のカルボン酸を含み、前記カルボン酸は、約0.50
〜20.0重量％の量で存在し、それにより脂肪族共役ジエ
ンモノカルボン酸及び他のカルボン酸の合計量の脂肪族
共役ジエンモノカルボン酸のモル％が約１０〜１００モ
ル％の量となり、前記電解液には更に２〜２０重量％の
水、そして0.02重量％のリン酸及びアミン又はアンモニ
アを前記電解液のpHが7.0 〜10.0であるような量で含む
ことを特徴とする請求項１記載の電解コンデンサ。
【請求項３】電解液は、極性溶剤としてエチレングリ
コール又はプロピレングリコールを含むことを特徴とす
る請求項２記載の電解コンデンサ。
【請求項４】電解液は、更にジ−２−エチルヘキシル
アゼレートを含むことを特徴とする請求項３記載の電解
コンデンサ。