JPH09106931A - Electrolyte for electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電解コンデンサ用電解液
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolytic solution for an electrolytic capacitor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アルミ電解コンデンサ等の電解コンデン
サは、通常、電解液を含浸したコンデンサ素子を用いて
いる。このような電解コンデンサは用途により高温度の
雰囲気中において長時間使用されることがある。この場
合、電解コンデンサは高温度において安定である必要が
ある。また、電解液中に水分が多くなると、高温度下で
電解コンデンサの内部の蒸気圧が高くなり、防爆弁が作
動し易くなる。従って、電解液内の水分は少ないほどよ
い。2. Description of the Related Art An electrolytic capacitor such as an aluminum electrolytic capacitor usually uses a capacitor element impregnated with an electrolytic solution. Such an electrolytic capacitor may be used for a long time in a high temperature atmosphere depending on the application. In this case, the electrolytic capacitor needs to be stable at high temperatures. Further, when the electrolytic solution contains a large amount of water, the vapor pressure inside the electrolytic capacitor becomes high at high temperature, and the explosion-proof valve becomes easy to operate. Therefore, the less the water content in the electrolytic solution, the better.
【０００３】このような特性を満たすために、従来は、
エチレングリコール等の多価アルコールを主な溶媒と
し、これに安息香酸やその塩を単独に溶解したり、ある
いはさらに他のジカルボン酸やその塩を溶解した組成の
電解液を用いている。これは、安息香酸が熱的に安定
で、かつπ電子による立体障害がエステル化を遅らせ、
エステル化反応によって水分が生じるのを抑制できるこ
とによる。In order to satisfy such characteristics, conventionally,
A polyhydric alcohol such as ethylene glycol is used as a main solvent, and benzoic acid or a salt thereof is dissolved therein alone, or an electrolytic solution having a composition in which another dicarboxylic acid or a salt thereof is further dissolved is used. This is because benzoic acid is thermally stable, and steric hindrance by π electrons delays esterification,
This is because the generation of water due to the esterification reaction can be suppressed.
【０００４】[0004]
【発明を解決しようとする課題】しかし、安息香酸を溶
解した電解液は、コンデンサ素子の耐圧を低下させる欠
点がある。また、この電解液を含浸した電解コンデンサ
に高温雰囲気中において負荷をかけると、時間の経過と
ともにその耐圧が低下する欠点もある。However, the electrolytic solution in which benzoic acid is dissolved has a drawback of lowering the withstand voltage of the capacitor element. In addition, when a load is applied to the electrolytic capacitor impregnated with the electrolytic solution in a high temperature atmosphere, the withstand voltage of the electrolytic capacitor decreases with time.
【０００５】本発明の目的は、以上の欠点を改良し、コ
ンデンサ素子の耐圧を高くでき、高温度下において安定
していて、電解コンデンサの特性や寿命を改善できる電
解コンデンサ用電解液を提供するものである。An object of the present invention is to provide an electrolytic solution for an electrolytic capacitor, in which the above drawbacks are improved, the withstand voltage of the capacitor element can be increased, the capacitor element is stable under high temperature, and the characteristics and life of the electrolytic capacitor can be improved. It is a thing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、多価アルコールを主溶媒とし、安息香
酸又はその塩を溶解した電解コンデンサ用電解液におい
て、分子量が２００以上のポリエチレングリコールモノ
メチルエーテル又はポリエチレングリコールジメチルエ
ーテルのうち１種類以上を溶解する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。In order to achieve the above object, the present invention provides a polyhydric alcohol as a main solvent in which an benzoic acid or a salt thereof is dissolved and which has a molecular weight of 200 or more. Disclosed is an electrolytic solution for an electrolytic capacitor, which is characterized by dissolving one or more kinds of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether.
【０００７】多価アルコールは、エチレングリコールや
ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４
−ブタンジオール、ポリエチレングリコール、グリセリ
ン等を用いる。Polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4
-Butanediol, polyethylene glycol, glycerin, etc. are used.
【０００８】なお、ポリエチレングリコールモノメチル
エーテルやポリエチレングリコールジメチルエーテルの
分子量は２００以上が良く、２００より小さいとコンデ
ンサ素子の耐圧が急激に低下する。The molecular weight of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether is preferably 200 or more, and when it is less than 200, the withstand voltage of the capacitor element is rapidly lowered.
【０００９】また、ポリエチレングリコールモノメチル
エーテル又はポリエチレングリコールジメチルエーテル
の溶解量は１０〜４０wt％の範囲が好ましい。すなわ
ち、溶解量が１０wt％より少ないとコンデンサ素子の耐
圧が急激に低下し、４０wt％より多くなると比抵抗が急
激に高くなる。The amount of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether dissolved is preferably in the range of 10 to 40 wt%. That is, when the dissolved amount is less than 10 wt%, the withstand voltage of the capacitor element sharply decreases, and when it exceeds 40 wt%, the specific resistance sharply increases.
【００１０】[0010]
【作用】分子量が２００以上のポリエチレングリコール
モノメチルエーテルや分子量２００以上のポリエチレン
グリコールジメチルエーテルを溶解すると、分子構造
上、適度な粘性が得られ、コンデンサ素子の耐圧が向上
する。また、ポリエチレングリコールエーテル類は、そ
の鎖長のなかに、−ＣＨ2−ＣＨ2− という親油性を示
す部分と、−Ｏ−という親水性を示す部分があり、これ
により表面活性作用を示す。そしてこの表面活性作用に
より電解液と電極箔との接触角が良くなるため電解コン
デンサのインピーダンス特性を改善できる。When polyethylene glycol monomethyl ether having a molecular weight of 200 or more or polyethylene glycol dimethyl ether having a molecular weight of 200 or more is dissolved, an appropriate viscosity can be obtained in terms of the molecular structure and the withstand voltage of the capacitor element is improved. In addition, polyethylene glycol ethers have, in their chain length, a lipophilic portion called —CH 2 —CH 2 — and a hydrophilic portion called —O—, which exhibit a surface activating effect. The surface activation action improves the contact angle between the electrolytic solution and the electrode foil, so that the impedance characteristics of the electrolytic capacitor can be improved.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
多価アルコールは、エチレングリコールを用い、これを
溶媒とする。溶質は、安息香酸アンモニウムやアジピン
酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウム、セバシン
酸アンモニウム、ブチルオクタン二酸アンモニウムを用
いる。そしてこれらの溶媒及び溶質からなる溶液に平均
分子量（以下Ｍ．Ｗとする）が３００，６００，８００
の各ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、Ｍ．
Ｗが２００，６００，１，５４０の各ポリエチレングリ
コールジメチルエーテルを溶解する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
Ethylene glycol is used as the polyhydric alcohol, and this is used as the solvent. As the solute, ammonium benzoate, ammonium adipate, ammonium azelate, ammonium sebacate, and ammonium butyloctanedioate are used. And the average molecular weight (hereinafter, referred to as MW) of the solution composed of these solvents and solutes is 300, 600, 800.
Polyethylene glycol monomethyl ether, M.I.
Each polyethylene glycol dimethyl ether having W of 200,600,1,540 is dissolved.
【００１２】次に、表１及び表２に示す組成の実施例、
従来例及び比較例の電解液について、温度３０℃の比抵
抗を測定するとともに、これらの電解液を含浸したコン
デンサ素子の耐圧を測定した。コンデンサ素子の耐圧
は、６８０Ｖで化成した電極箔を巻回した、容量１００
μＦのコンデンサ素子を用い、これに一定の直流電流３
ｍＡを流してコンデンサ素子が破壊する時の電圧値を耐
電圧として測定した。Next, examples of the compositions shown in Tables 1 and 2,
With respect to the electrolytic solutions of the conventional example and the comparative example, the specific resistance at a temperature of 30 ° C. was measured, and the breakdown voltage of the capacitor element impregnated with these electrolytic solutions was measured. The withstand voltage of the capacitor element is a capacitor 100 formed by winding an electrode foil formed at 680V.
A constant DC current of 3 μF is used for this.
The voltage value when the capacitor element was destroyed by flowing mA was measured as the withstand voltage.
【００１３】[0013]
【表１】 [Table 1]
【００１４】[0014]
【表２】 [Table 2]
【００１５】これらの表１及び表２から明らかな通り、
耐電圧は、実施例１〜実施例６が４９０〜５２０Ｖ、従
来例１〜従来例６が３８０〜４６０Ｖ、比較例が４３０
Ｖとなる。すなわち、実施例１〜実施例６の方が従来例
１〜従来例６よりも約１．０７倍以上そして比較例より
も約１．１４倍以上高くなっている。As is clear from Table 1 and Table 2,
Withstand voltage is 490 to 520 V in Examples 1 to 6, 380 to 460 V in Conventional Examples 1 to 6 and 430 in Comparative Example.
V. That is, Examples 1 to 6 are about 1.07 times higher than Conventional Examples 1 to 6 and about 1.14 times higher than Comparative Examples.
【００１６】また、表１及び表２に示す組成の実施例及
び従来の電解液を含浸した定格２５０Ｖ、１，２００μ
Ｆのアルミ電解コンデンサについて、初期特性並びに高
温負荷試験後の特性及び外観状態を測定した。高温負荷
試験は、雰囲気中の温度を１２５℃、印加電圧を定格電
圧、放置時間を２，０００ｈとして行う。試料数は各々
１０個とする。測定値は、平均値とし表３に示した。In addition, the examples of the compositions shown in Tables 1 and 2 and a conventional electrolyte impregnated with a rating of 250 V and 1,200 μ
Regarding the aluminum electrolytic capacitor of F, the initial characteristics, the characteristics after the high temperature load test, and the appearance state were measured. The high temperature load test is performed by setting the temperature in the atmosphere at 125 ° C., the applied voltage at the rated voltage, and the standing time at 2,000 hours. The number of samples is 10, respectively. The measured values are shown in Table 3 as average values.
【００１７】[0017]
【表３】 [Table 3]
【００１８】この表３から明らかな通り、２，０００ｈ
放置後において、実施例１〜実施例６の電解液を含浸し
たアルミ電解コンデンサは、容量変化率が−１．２〜
１．６％、tanδ が７．０〜８．３％、漏れ電流が１０
〜１８μＡで、防爆弁が作動する等の外観の異常はなか
った。そして従来例２の電解液を含浸したものは高温負
荷試験中に防爆弁が全部作動した。また、従来例１、従
来例３〜従来例６を含浸したものは、容量変化率が−１
５．８〜−１７．０％、tanδ が１４．２〜１４．８
％、漏れ電流が１６〜２４μＡとなり、防爆弁が４個〜
８個作動した。すなわち、実施例１〜実施例６の電解液
を用いた方が、従来例１、従来例３〜従来例６の場合よ
りも、容量変化率が約１／１０以下にそしてtanδ が約
５８．５％以下に低下し、漏れ電流についても全体的に
低下している。また、実施例１〜実施例６の場合には、
防爆弁が作動した個数は０個であり、従来例１〜従来例
６の場合に比較してガス発生が少なくなっていることが
明らかであり、著しく寿命が改善される。As is clear from Table 3, 2,000 h
After being left to stand, the aluminum electrolytic capacitors impregnated with the electrolytic solutions of Examples 1 to 6 have a capacity change rate of -1.2 to.
1.6%, tan δ 7.0-8.3%, leakage current 10
At ~ 18 μA, there was no abnormality in appearance such as activation of the explosion-proof valve. The explosion-proof valve of the conventional example 2 impregnated with the electrolytic solution acted during the high temperature load test. Further, the impregnated products of Conventional Example 1 and Conventional Examples 3 to 6 have a capacity change rate of -1.
5.8 to -17.0%, tan delta 14.2 to 14.8
%, Leakage current is 16-24 μA, and 4 explosion-proof valves
Eight worked. That is, when the electrolytic solutions of Examples 1 to 6 were used, the capacity change rate was about 1/10 or less and tan δ was about 58., as compared with the cases of Conventional Example 1 and Conventional Examples 3 to 6. It is reduced to 5% or less, and the leakage current is also reduced as a whole. In addition, in the case of Examples 1 to 6,
The number of actuated explosion-proof valves is 0, and it is clear that gas generation is smaller than in the cases of Conventional Example 1 to Conventional Example 6, and the life is remarkably improved.
【００１９】また、次の組成からなる電解液Ａ及び電解
液Ｂについて、ポリエチレングリコールモノメチルエー
テル又はポリエチレングリコールジメチルエーテルの分
子量を変えた場合のコンデンサ素子の耐圧を測定し、図
１に示した。測定方法は前記表１及び表２において行っ
た方法と同一とする。 電解液Ａ： エチレングリコール ７０wt％ 安息香酸アンモニウム ５wt％ アジピン酸アンモニウム ４wt％ 純水 １wt％ ポリエチレングリコールモノメチル ２０wt％ エーテル又は ポリエチレングリコールジメチル エーテル 電解液Ｂ： エチレングリコール ８５wt％ 安息香酸アンモニウム ５wt％ アジピン酸アンモニウム ４wt％ 純水 １wt％ ポリエチレングリコールモノメチル ５wt％ エーテル又は ポリエチレングリコールジメチル エーテル 図１から明らかな通り、電解液Ａ及び電解液Ｂとも、ポ
リエチレングリコールモノメチルエーテルやポリエチレ
ングリコールジメチルエーテルの分子量が２００より小
さいとコンデンサ素子の耐圧が急激に低下する。With respect to the electrolytic solution A and the electrolytic solution B having the following compositions, the withstand voltage of the capacitor element when the molecular weight of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether was changed was measured and shown in FIG. The measurement method is the same as that used in Tables 1 and 2 above. Electrolyte A: Ethylene glycol 70 wt% Ammonium benzoate 5 wt% Ammonium adipate 4 wt% Pure water 1 wt% Polyethylene glycol monomethyl 20 wt% Ether or Polyethylene glycol dimethyl ether Electrolyte B: Ethylene glycol 85 wt% Ammonium benzoate 5 wt% Ammonium adipate 4 wt % Pure water 1 wt% Polyethylene glycol monomethyl 5 wt% Ether or Polyethylene glycol dimethyl ether As is clear from FIG. 1, if the molecular weight of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether is less than 200, the electrolytic solution A and the electrolytic solution B are Withstand voltage drops sharply.
【００２０】さらに、次の組成からなる電解液Ｃについ
て、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル又はポ
リエチレングリコールジメチルエーテルの溶解量を変え
た場合の比抵抗及びコンデンサ素子の耐圧を測定し、各
々図２（イ）及び（ロ）に示した。コンデンサ素子の耐
圧の測定方法は前記表１及び表２において行った方法と
同一とする。 電解液Ｃ： エチレングリコール （９０−Ｘ）wt％ 安息香酸アンモニウム ５wt％ アジピン酸アンモニウム ４wt％ 純水 １wt％ ポリエチレングリコールモノ Ｘwt％ メチルエーテル（M.W800）又は ポリエチレングリコールジメチル エーテル（M.W800） 図２（イ）及び（ロ）から明らかな通り、ポリエチレン
グリコールモノメチルエーテルやポリエチレングリコー
ルジメチルエーテルの溶解量が１０wt％より少ないとコ
ンデンサ素子の耐圧が急激に低下し、４０wt％より多く
なると比抵抗が急激に高くなる。従って、ポリエチレン
グリコールモノメチルエーテル等の溶解量は１０〜４０
wt％の範囲が好ましい。Further, with respect to the electrolytic solution C having the following composition, the specific resistance and the withstand voltage of the capacitor element were measured when the dissolved amount of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether was changed. (B). The method for measuring the breakdown voltage of the capacitor element is the same as the method used in Tables 1 and 2 above. Electrolyte C: Ethylene glycol (90-X) wt% Ammonium benzoate 5 wt% Ammonium adipate 4 wt% Pure water 1 wt% Polyethylene glycol mono X wt% Methyl ether (M.W800) or Polyethylene glycol dimethyl ether (M.W800) Figure As is clear from 2 (a) and (b), when the dissolved amount of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether is less than 10 wt%, the withstand voltage of the capacitor element drops sharply, and when it exceeds 40 wt%, the specific resistance sharply drops. Get higher Therefore, the dissolution amount of polyethylene glycol monomethyl ether etc. is 10-40.
A range of wt% is preferred.
【００２１】そして表１に示した実施例１及び従来例１
の電解液を用い、表３に示した高温負荷試験後の定格２
５０Ｖ、１，２００μＦのアルミ電解コンデンサについ
て、インピーダンス特性を測定し、図３に示した。図３
から明らかな通り、周波数４０ＫＨｚにおいて、実施例
１の場合には１．５×１０-2Ωであるのに対し、従来例
１の場合には３．７５×１０-2Ωとなる。すなわち、前
者は後者の２／５の大きさになっている。Example 1 and conventional example 1 shown in Table 1
2 after the high temperature load test shown in Table 3 using the electrolytic solution of
The impedance characteristics of a 50 V, 1,200 μF aluminum electrolytic capacitor were measured and shown in FIG. FIG.
As is clear from the above, at a frequency of 40 KHz, in the case of the first embodiment, it is 1.5 × 10 −2 Ω, whereas in the case of the conventional example 1, it is 3.75 × 10 −2 Ω. That is, the former is 2/5 the size of the latter.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、多価アル
コールを主溶媒とし、安息香酸や安息香酸アンモニウム
を溶解するとともに、分子量が２００以上のポリエチレ
ングリコールモノメチルエーテルやポリエチレングリコ
ールジメチルエーテルを溶解しているため、コンデンサ
素子の耐圧を高くでき、電解コンデンサの容量の特性や
tanδ 特性、漏れ電流特性、寿命を向上できる電解コン
デンサ用電解液が得られる。As described above, according to the present invention, a polyhydric alcohol is used as a main solvent, benzoic acid and ammonium benzoate are dissolved, and polyethylene glycol monomethyl ether and polyethylene glycol dimethyl ether having a molecular weight of 200 or more are dissolved. Therefore, the withstand voltage of the capacitor element can be increased, and the characteristics of the capacitance of the electrolytic capacitor and
It is possible to obtain an electrolytic solution for electrolytic capacitors, which can improve tan δ characteristics, leakage current characteristics, and life.
【図１】ポリエチレングリコールモノエチルエーテル及
びポリエチレングリコールジメチルエーテルの分子量を
変えた場合のコンデンサ素子の耐圧の変化のグラフを示
す。FIG. 1 is a graph showing changes in withstand voltage of a capacitor element when the molecular weights of polyethylene glycol monoethyl ether and polyethylene glycol dimethyl ether are changed.
【図２】ポリエチレングリコールモノメチルエーテル及
びポリエチレングリコールジメチルエーテルの溶解量を
変えた場合の比抵抗及びコンデンサ素子の耐圧の変化の
グラフを示す。FIG. 2 is a graph showing changes in the specific resistance and the withstand voltage of the capacitor element when the amounts of polyethylene glycol monomethyl ether and polyethylene glycol dimethyl ether are changed.
【図３】電解コンデンサのインピーダンス特性のグラフ
を示す。FIG. 3 shows a graph of impedance characteristics of an electrolytic capacitor.
Claims (1)
又はその塩を溶解した電解コンデンサ用電解液におい
て、分子量が２００以上のポリエチレングリコールモノ
メチルエーテル又はポリエチレングリコールジメチルエ
ーテルのうち１種類以上を溶解することを特徴とする電
解コンデンサ用電解液。1. An electrolytic solution for an electrolytic capacitor in which benzoic acid or a salt thereof is dissolved using a polyhydric alcohol as a main solvent, and at least one of polyethylene glycol monomethyl ether or polyethylene glycol dimethyl ether having a molecular weight of 200 or more is dissolved. An electrolytic solution for electrolytic capacitors.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7288038A JPH09106931A (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7288038A JPH09106931A (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09106931A true JPH09106931A (en) | 1997-04-22 |
Family
ID=17725030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7288038A Pending JPH09106931A (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Electrolyte for electrolytic capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09106931A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113838671A (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 东莞东阳光科研发有限公司 | Electrolyte additives and electrolytes for aluminum electrolytic capacitors |
| WO2023190203A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Electrolytic capacitor |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP7288038A patent/JPH09106931A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113838671A (en) * | 2020-06-23 | 2021-12-24 | 东莞东阳光科研发有限公司 | Electrolyte additives and electrolytes for aluminum electrolytic capacitors |
| CN113838671B (en) * | 2020-06-23 | 2025-04-15 | 东莞东阳光科研发有限公司 | Electrolyte additive and electrolyte for aluminum electrolytic capacitor |
| WO2023190203A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Electrolytic capacitor |
| JPWO2023190203A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 |
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