JPH08330193A

JPH08330193A - 電解コンデンサ駆動用電解液

Info

Publication number: JPH08330193A
Application number: JP15981795A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yuzawa; 聡湯澤; Kiyoshi Sakamoto; 清志坂本; Shinichi Ohashi; 伸一大橋; Shuichi Tanno; 修一丹野
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】比抵抗の高温安定性を改善し、信頼性の高い
電解コンデンサ駆動用電解液を提供する。【構成】水の濃度が電解液全体の２ｗｔ％〜２０ｗｔ
％となるようにエチレングリコールと水とを主体として
溶媒を構成する。溶媒に、溶質である安息香酸又はその
アンモニウム塩及びセバシン酸又はそのアンモニウム塩
を、その濃度が電解液全体の６ｗｔ％〜２０ｗｔ％とな
るように、かつ安息香酸又はそのアンモニウム塩の濃度
が電解液全体の０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％となるように溶
解する。上記のように溶質が溶解した溶媒にメタニトロ
アセトフェノンを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中高圧用電解コンデン
サの特性改善のために、成分比率に改良を施した電解コ
ンデンサ駆動用電解液に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサは、各種電気・電子機器
の重要な構成要素の一つである。特に、通信機器や計測
機器などの高性能化に伴って、これらの機器に組み込ま
れる中高圧用のアルミニウム電解コンデンサの特性向上
や長寿命化が要請されてきている。アルミニウム電解コ
ンデンサは、一般に、表面に酸化皮膜を生成したアルミ
ニウム箔を陽極とし、この酸化皮膜を誘電体として、集
電陰極との間に介在させたセパレータにより駆動用電解
液を保持させることにより形成されている。この駆動用
電解液は、誘電体に直接接して実質的な陰極として作用
するため、電解コンデンサの特性は、使用される駆動用
電解液の性質に大きく依存することとなる。

【０００３】このような中高圧用の電解コンデンサの駆
動用電解液は、旧来から、溶媒としてエチレングリコー
ルが用いられ、溶質としてはセバシン酸又はそのアンモ
ニウム塩が用いられている。そして、電解液の比抵抗を
低下させ、ｐＨを低下させることにより信頼性を維持す
るために、電解液には、数重量％の水が配合されてい
る。

【０００４】また、上記のような電解コンデンサにおい
ては、駆動用電解液と電極との反応により又は漏れ電流
に伴って水素ガスが発生する。この水素ガスは、ケース
内部の圧力を上昇させ、蓋に設けた防爆弁を作動させる
ので、水素ガスの発生が少なくなるほど電解コンデンサ
の寿命は長くなる。さらに、電解コンデンサは、プリン
ト基板上へはんだ付けされた後、はんだフラックスの除
去のためにハロゲン化炭化水素によって洗浄される。こ
の時、電解コンデンサ内に侵入したハロゲン化炭化水素
が熱等によって分解して塩素イオンを遊離すると、電極
箔のアルミニウムを腐食させる。以上のような水素ガス
の発生及びハロゲン化炭化水素の分解を抑制するため、
駆動用電解液にはメタニトロアセトノン等のニトロ化合
物が添加されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにエチレングリコールにセバシン酸又はそのアンモ
ニウム塩を溶質として用いた駆動用電解液は、その成分
比率の相違によっては比抵抗の高温安定性に問題が発生
する場合があった。また、製品の高温寿命試験において
ＥＳＲ（電子スピン共鳴）が増大することがあり、特
に、中高圧用の電解コンデンサの電解液として適用した
場合に信頼性の点に問題があった。本発明は上記の問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、比抵抗の高温安定性を改善し、信頼性の高い電解コ
ンデンサ駆動用電解液を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、エチレングリコールと水
とを主体とした溶媒に、安息香酸又はそのアンモニウム
塩及びセバシン酸又はそのアンモニウム塩を溶質として
溶解し、メタニトロアセトフェノンを添加した電解コン
デンサ駆動用電解液において、前記溶質の濃度が６ｗｔ
％〜２０ｗｔ％であり、前記安息香酸又はそのアンモニ
ウム塩の濃度が０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％であり、前記水
の濃度が２ｗｔ％〜２０ｗｔ％であることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】以上のように構成された電解コンデンサ用駆動
用電解液によれば、溶質である安息香酸又はそのアンモ
ニウム塩及びセバシン酸又はそのアンモニウム塩の濃度
が電解液全体の６ｗｔ％〜２０ｗｔ％であり、そのうち
の安息香酸又はそのアンモニウム塩の濃度が電解液全体
の０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％であり、水の濃度が電解液全
体の２ｗｔ％〜２０ｗｔ％であるため、成分比が適切な
値となり、他の成分比とする場合に比べて高温安定性が
改善され、化成性、火花電圧等の特性が良好となる。

【０００８】

【実施例】本発明による電解コンデンサ駆動用電解液の
実施例を以下に説明する。ここで、それぞれ組成比率の
異なる電解コンデンサ駆動用電解液として、実施例１〜
３０を作製した。また、これらの実施例との比較のため
に、従来技術による電解コンデンサ駆動用電解液とし
て、それぞれ組成比率の異なる比較例１〜２４を作製し
た。

【０００９】（１）組成まず、実施例１〜３０及び比較例１〜２４を構成する組
成物質及びその割合を以下の表１〜４に示す。なお、実
施例及び比較例の溶媒、溶質、添加物は以下のような物
質を主体として構成されている。まず、溶媒としては、
実施例１〜３０，比較例１，２，４〜７，９〜１２，１
４〜１７，１９〜２２，２４はエチレングリコールと水
とを主体とし、比較例３，８，１３，１８，２３はエチ
レングリコールを主体としている。溶質としては、実施
例１〜３０、比較例３，４，６，８，９，１１，１３，
１４，１６，１８，１９，２１，２３，２４は安息香酸
アンモニウムとセバシン酸アンモニウムとを主体とし、
比較例１，５，１０，１５，２０はセバシン酸アンモニ
ウムを主体とし、比較例２，７，１２，１７，２２は安
息香酸アンモニウムを主体としている。そして、添加物
としては、実施例、比較例ともにメタニトロアセトフェ
ノンが用いられている。

【００１０】

【表１】

【００１１】

【表２】

【００１２】

【表３】

【００１３】

【表４】

【００１４】（２）比抵抗及び火花発生電圧次に、（１）に示した組成を有する実施例１〜３０及び
比較例１〜２４の電解コンデンサ駆動用電解液の２５℃
での比抵抗、火花電圧、比抵抗変化率、化成性を表５〜
８に示す。なお、「比抵抗変化率」は、１０５℃中１０
００時間放置での比抵抗変化率、つまり「１０００時間
後比抵抗値／初期比抵抗値」の式により計算した値であ
る。また、「化成性」は、プレーンアルミ棒を陽極と
し、電流密度０．０５ｍＡ／ｄｍ²で電流を印加して電
解液のＶ−Ｔ曲線を測定したときの電圧上昇速度、つま
り「火花電圧（Ｖ）／火花電圧までの上昇時間（分）」
の式により計算した値である。

【００１５】

【表５】

【００１６】

【表６】

【００１７】

【表７】

【００１８】

【表８】

【００１９】以上の実施例１〜３０と比較例１〜２４の
比抵抗及び火花発生電圧とを比較したグラフを図１、図
２に示し、比抵抗変化率及び化成性を比較したグラフを
図３、図４に示す。図１〜４から明らかなように、比較
例１，５，８，１０，１３，１５，１８，２０，２３は
比抵抗変化率が大きく、比較例２，３，６，７，８，１
２，１３，１７，１８，２２，２３は化成性が悪く、比
較例３，４，７，８，９，１２，１３，１４，１７，１
８，１９は火花電圧が低い。これに対して、実施例は、
火花電圧と化成性を低下させることなく比抵抗変化率を
小さく抑えることができる。

【００２０】（３）初期値次に、上記実施例１〜３０及び比較例１〜２４の駆動用
電解液を使用して製作したアルミニウム電解コンデンサ
（定格３５０Ｖ−４７μＦ）の初期段階における容量、
ｔａｎδ、１００khz ＥＳＲ並びに漏れ電流を表９〜１
１に示す。

【００２１】

【表９】

【００２２】

【表１０】

【００２３】

【表１１】

【００２４】以上の実施例１〜３０と比較例１〜２４の
漏れ電流及びｔａｎδを比較したグラフを図５、図６に
示す。上記の特性値及び図５、図６から明らかなよう
に、比較例１，５，１０，１５，２０は、初期段階にお
いて本実施例との特性差はわずかである。また、１００
ｋＨｚＥＳＲの値もほぼ同じレベルである。しかし、
比較例２〜４，６〜９，１１〜１４，１６〜１９，２１
〜２４は火花電圧が低いためにエージング中に防爆弁動
作が起こる。特に、比較例２，６，１１，１６，２１に
おける火花電圧は４００Ｖと比較的高く、これは、カー
ボンの発生により大電流が流れることが原因となってい
る。これに対して、実施例１〜３０はいずれも初期段階
でその特性が安定し、防爆弁動作の発生はない。

【００２５】（４）高温負荷試験次に、上記初期値の測定に用いたアルミニウム電解コン
デンサに対して、高温負荷試験（１０５℃ １０００時
間）を行った結果の容量変化率、ｔａｎδ、１００ｋＨ
ｚ漏れ電流を表１２〜１４に示す。

【００２６】

【表１２】

【００２７】

【表１３】

【００２８】

【表１４】

【００２９】以上の実施例１〜３０と比較例１〜２４の
漏れ電流及びｔａｎδを比較したグラフを図７及び図８
に、容量変化率を比較したグラフを図１０に示す。ま
た、実施例１〜３０と比較例１〜２４の１００ｋＨｚ
ＥＳＲの初期段階における値と高温負荷試験後の値とを
比較したグラフを図９に示す。

【００３０】図７，８，９，１０から明らかなように、
初期段階においては、比較例１，５，１０，１５，２０
と実施例との特性差はほとんどないが、高温負荷試験後
においては、比較例の容量変化率がやや高く、ｔａｎ
δ、漏れ電流、ＥＳＲが大きくなる。これに対して、実
施例では、高温負荷試験後においても特性は良好で、初
期段階と比較して安定している。

【００３１】（５）実施例の効果以上のような本実施例の効果は以下の通りである。すな
わち、電解液の組成を上記実施例１〜３０のようにする
ことにより、防爆弁動作を回避でき、従来例と比較し
て、初期段階においても高温負荷試験後においても、優
れた特性を得ることができる。

【００３２】（６）他の実施例本発明は以上のような実施例に限定されるものではな
く、各組成物の濃度は請求項の記載の範囲内で適宜変更
可能である。例えば、添加剤のメタニトロアセトフェノ
ン濃度を変化させた実施例を実施例３１〜３６として、
その組成を以下の表１５に示す。

【００３３】

【表１５】

【００３４】以上のような組成の実施例３１〜３６の比
抵抗、火花電圧、比抵抗変化率、化成性を以下の表１６
に示す。

【００３５】

【表１６】

【００３６】以上の実施例３１〜３５における特性値か
らから明らかなように、添加剤のメタニトロアセトフェ
ノン濃度は、５ｗｔ％まで特性にはほぼ影響を与えな
い。また、上記実施例においては、セバシン酸アンモニ
ウム、安息香酸アンモニウムを用いたが、セバシン酸ア
ンモニウム、安息香酸アンモニウムの一部をセバシン
酸、安息香酸に置き換えても比抵抗に変化はあるが、ほ
ぼ同様の特性が得られる。

【００３７】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、安息香酸
又はそのアンモニウム塩及びセバシン酸又はそのアンモ
ニウム塩の濃度を電解液全体の６ｗｔ％〜２０ｗｔ％と
し、安息香酸又はそのアンモニウム塩の濃度を電解液全
体の０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％とし、水の濃度を電解液全
体の２ｗｔ％〜２０ｗｔ％とするという構成により、比
抵抗の高温安定性を改善し、信頼性の高い電解コンデン
サ駆動用電解液を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１乃至１５と従来技術によ
る比較例１乃至１５との比抵抗及び火花発生電圧を比較
したグラフを示す図である。

【図２】本発明による実施例１６乃至３０と従来技術に
よる比較例１６乃至２４との比抵抗及び火花発生電圧を
比較したグラフを示す図である。

【図３】本発明による実施例１乃至１５と従来技術によ
る比較例１乃至１５との比抵抗変化率及び化成性を比較
したグラフを示す図である。

【図４】本発明による実施例１６乃至３０と従来技術に
よる比較例１６乃至２４との比抵抗変化率及び化成性を
比較したグラフを示す図である。

【図５】本発明による実施例１乃至１５と従来技術によ
る比較例１乃至１５との漏れ電流及びｔａｎδの初期値
を比較したグラフを示す図である。

【図６】本発明による実施例１６乃至３０と従来技術に
よる比較例１６乃至２４との漏れ電流及びｔａｎδの初
期値を比較したグラフを示す図である。

【図７】本発明による実施例１乃至１５と従来技術によ
る比較例１乃至１５との高温負荷試験後における漏れ電
流及びｔａｎδを比較したグラフを示す図である。

【図８】本発明による実施例１６乃至３０と従来技術に
よる比較例１６乃至２４との高温負荷試験後におけるの
漏れ電流及びｔａｎδを比較したグラフを示す図であ
る。

【図９】本発明による実施例１乃至３０と従来技術によ
る比較例１乃至２４との１００ｋＨｚＥＳＲの初期段
階における値と高温負荷試験後における値とを比較した
グラフを示す図である。

【図１０】本発明による実施例１乃至３０と従来技術に
よる比較例１乃至２４との高温負荷試験後の容量変化率
を比較したグラフを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹野修一山形県長井市幸町１番１号マルコン電子株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレングリコールと水とを主体とした
溶媒に、安息香酸又はそのアンモニウム塩及びセバシン
酸又はそのアンモニウム塩を溶質として溶解し、メタニ
トロアセトフェノンを添加した電解コンデンサ駆動用電
解液において、前記溶質の濃度が電解液全体の６ｗｔ％
〜２０ｗｔ％であり、前記安息香酸又はそのアンモニウ
ム塩の濃度が電解液全体の０．５ｗｔ％〜４ｗｔ％であ
り、前記水の濃度が電解液全体の２ｗｔ％〜２０ｗｔ％
であることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。