JPH0797541B2 - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

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用非水電解液に関する。

本発明によれば、電導度の比較的高い中高圧用の電解コ
ンデンサ用電解液（以下単に電解液と称することがあ
る）が得られる。

（従来の技術） 電解コンデンサにおいて、中高圧用コンデンサの電解液
としては、従来、火花発生電圧を比較的高くできること
から、エチレングリコール溶媒に溶質としての硼酸また
は硼酸アノモニウムを溶解させたものが用いられてき
た。しかし、このような電解液はエチレングリコールと
硼酸との間のエステル化反応で生ずる多量の縮合水のた
め、100℃を越える温度で使用すると、水の蒸気圧のた
めにパッケージが破壊されるという問題があった。

この問題を改良するために、溶質として、火花発生電圧
の高い炭素数が９のアゼライン酸や炭素数が10のセバシ
ン酸や炭素数が12のデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカ
ルボン酸のアンモニウム塩を使用することが提案されて
いる（特開昭52-85356号及び同58-197712号公報）。

しかし、これらの溶質は溶媒に対する溶解性が悪く、水
の添加なしには電解液の電導度を上げることが困難であ
り、室温以下の低温で溶解が析出し、コンデンサの低温
特性を劣化させるという問題があった。

さらに、直鎖状の脂肪族ジカルボン酸より溶媒に対する
溶解性の良い分岐鎖状の脂肪族ジカルボン酸を使用する
ことにより、低温特性を改善することが提案されている
（特開昭56-45014号及び同57-27013号公報）。

上記電解液はすべてエチレングルコールを主体とする溶
媒を使用しているため、電解液の粘度が高く、凝固点が
比較的高いことなどから、電解液の電導液が低温で著し
く減少し電解コンデンサの低温特性が悪い。

（発明が解決しようとする問題点） 一方、低温特性を改善するために、エチレングリコール
よりも凝固点〜沸点範囲の広いγ−ブチロラクトンやN,
N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性溶媒と上記
の分岐鎖状の脂肪族ジカルボン酸のアンモニウム塩を使
用することが考えられるが、溶質の溶解性が悪く実用的
でない。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、非プロトン性溶媒に、高級な脂肪族ジカル
ボン酸の塩を溶解させる方法を見い出すべく鋭意検討を
行ない、γ−ブチロラクトンを主体とする溶媒に上記酸
の四級アンモニウム塩を使用すると、溶解性が著しく向
上し、高い電導度を示すことを見い出し、本発明を完成
した。

即ち、本発明は総炭素数が13〜30で分岐鎖状の脂肪族ジ
カルボン酸の四級アンモニウム塩を溶質とし、γ−ブチ
ロラクトンを主体とする溶媒に溶解して使用し、水を含
まないことを特徴とする電解コンデンサ用電解液を提供
するものである。

（発明の効果） 本発明で溶質として使用する総炭素数が13〜30で分岐鎖
状の脂肪族ジカルボン酸の四級アンモニウム塩はγ−ブ
チロラクトンに対する溶解性が良く、また比較的高い電
導度を示し、凝固点〜沸点範囲の広い溶媒と伴に用いる
ことにより、使用温度範囲の広い優れた中高圧用の電解
コンデンサ用電解液となる。

（発明の具体的説明） 本発明において用いられる総炭素数が13〜30で分岐鎖状
の脂肪族ジカルボン酸の四級アンモニウム塩において、
脂肪族ジカルボン酸としては、総炭素数が13〜30で分岐
鎖状のものであって、具体的には、4,6−ジメチル−４
−ノネン−1,2−ジカルボン酸、4,6−ジメチル−1,2−
ノナンジカルボン酸、1,7−ドデカンジカルボン酸、５
−エチル−1,10−デカンジカルボン酸、６−メチル−６
−ドデセン−1,12−ジカルボン酸、６−メチル−1,12−
ドデカンジカルボン酸、６−エチレン−1,12−ドデカン
ジカルボン酸、６エチル−1,12−ドデカンジカルボン
酸、７−メチル−７−テトラデセン−1,14−ジカルボン
酸、７−メチル−1,14−テトラデカンジカルボン酸、３
−ヘキシル−４−デセン−1,2−ジカルボン酸、３−ヘ
キシル−1,2−デカンジカルボン酸、６−エチレン−９
−ヘキサデセン−1,16−ジカルボン酸、６−エチル−1,
16−ヘキサデカンジカルボン酸、６−フェニル−1,12−
ドデカンジカルボン酸、7,12−ジメチル−7,11−オクタ
デカジエン−1,18−ジカルボン酸、7,12−ジメチル−1,
18−オクタデカンジカルボン酸、6,8−ジフェニル−1,1
4−テトラデカンジカルボン酸等を例示することができ
る。

四級アンモニウム塩としては、テトラエチルアンモニウ
ム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモ
ニウム、メチルトリエチルアンモニウム、メチルトリプ
ロピルアンモニウム、メチルトリブチルアンモニウム、
ジメチルジエチルアンモニウム、ジメチルジプロピルア
ンモニウム、ジメチルジブチルアンモニウム、エチルト
リプロピルアンモニウム、エチルトリブチルアンモニウ
ム等の脂肪族四級アンモニウム塩、N,N−ジメチルピロ
リジニウム、N,N−ジメチルピペリジニウム、Ｎ−メチ
ル−Ｎ−エチルピロリジニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−エチ
ルピペリジニウム、N,N−ペンタメチレンピペリジニウ
ム等の脂環式四級アンモニウム塩、Ｎ−エチルピリジニ
ウム等の芳香族四級アンモニウム塩を例示することがで
きる。

本発明の総炭素数が13〜30で分岐鎖状の脂肪族ジカルボ
ン酸の四級アンモニウム塩を溶解させる溶媒としては、
γ−ブチロラクトンが挙げられる。γ−ブチロラクトン
は毒性が低く、電解コンデンサの封孔剤のアタックやハ
ロゲンの混入が少ないので使用される。

γ−ブチロラクトンを主体とする溶媒に対する本発明の
溶質の溶解量は飽和濃度以下、好ましくは１〜40重量％
の範囲であり、低濃度なほど耐圧を高くすることができ
る。また、上記電解液の溶解塩の酸と塩基のモル比は通
常1:2〜2:1の範囲で用いられる。

本発明の溶質は、例えば、上述のジカルボン酸を水また
はメタノール中で水酸化第四アンモニウム水溶液で中和
した後、溶媒を減圧留去し、真空乾燥して得られるが、
本発明の非水系電解液は、直接溶媒に上述のジカルボン
酸と水酸化第四アンモニウム溶液を加え、中和反応後、
脱水して調製することもできる。

本発明の非水系電解液は、本質的には、総炭素数が13〜
30で分岐鎖状の脂肪族ジカルボン酸の四級アンモニウム
塩とγ−ブチロラクトンを主体とする溶媒よりなるが、
耐圧向上、電蝕防止、漏れ電流の低減、水素ガス吸収等
の目的で種々の助溶質、例えば硼酸誘導体、燐酸誘導
体、ニトロベンゼン誘導体等を添加することができる。

実施例 以下に実施例、比較例を挙げて本発明を更に具体的に説
明する。

実施例１ γ−ブチロラクトン溶媒に５重量％の６−エチル−1,16
−ヘキサデカンジカルボン酸のモノテトラエチルアンモ
ニウムを溶解させて電解液を得た。この電解液の25℃に
おける電導度は2.0mS/cmであり、＋，−一組のアルミニ
ウム平滑箔に4mA/cm²の定電流印加時の火花発生電圧は3
55Vであった。

実施例２〜６ 実施例１において溶質の濃度を夫々２（実施例２）、10
（実施例３）、20（実施例４）、30（実施例５）、40
（実施例６）重量％にした時の電導度および火花発生電
圧を第１表に示した。

実施例７ γ−ブチロラクトン溶媒に20重量％の３−ヘキシル−1,
2−デカンジカルボン酸のモノテトラエチルアンモニウ
ム塩を溶解させた電解液の電導度および火花発生電圧を
第１表に示した。

実施例８〜９ 実施例７において、３−ヘキシル−1,2−デカンジカル
ボン酸のモノテトラエチルアンモニウム塩の代わりに、
7,12−ジメチル−7,11−オクタデカジエン−1,18−ジカ
ルボン酸（実施例８）、6,8−ジフェニル−1,14−テト
ラデカンジカルボン酸（実施例９）のモノテトラエチル
アンモニウム塩を使用した時の電導度および火花発生電
圧を第１表に示した。

比較例１ エチレングリコール溶媒に20重量％の６−エチル−1,16
−ヘキサデカンジカルボン酸のアンモニウム塩を溶解さ
せた電解液の電導度および火花発生電圧を第１表に示し
た。

比較例２ γ−ブチロラクトン溶媒に５重量％の６−エチル−1,16
−ヘキサデカンジカルボン酸のアンモニウム塩を加え、
加熱したが、一部溶解せず、電解液としての使用には不
適であった。

なお、第１表では次の略号を使用した。

GBL:γ−ブチロラクトン EG:エチレングリコール 実施例10 実施例４及び比較例１の電解液の電導度の温度変化を測
定し、第１図に示した。本発明の電解液は比較例の電解
液より大幅に電導度が向上しており、−50℃でも凝固し
なかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例10に於る本発明の電解液（実施例４）
の電導度の温度変化（Ａ）及び比較例１の電解液の温度
変化（Ｂ）を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】総炭素数が13〜30で分岐鎖状の脂肪族ジカ
   ルボン酸の四級アンモニウム塩を溶質とし、γ−ブチロ
   ラクトンを主体とする溶媒に溶解して使用し、水を含ま
   ないことを特徴とする電解コンデンサ用電解液。