JPH09148196A

JPH09148196A - アルミニウム電解コンデンサおよびその駆動用電解液

Info

Publication number: JPH09148196A
Application number: JP32940795A
Authority: JP
Inventors: Wataru Tashiro; 亘田代; Atsumi Tamaru; 敦巳田丸; Hidemi Yamada; 秀美山田; Katsura Naito; 桂内藤
Original assignee: Elna Co Ltd
Current assignee: Elna Co Ltd
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高電導度かつ高火花電圧で、高温域で安定なア
ルミニウム電解コンデンサおよびそのような電解コンデ
ンサ用の電解液を得る。【解決手段】溶質として下記の構造式［１］のカルボン
酸の１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン塩を使
用した。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム電解コ
ンデンサおよびアルミニウム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】アルミニウム電解コンデンサ（以下、
「電解コンデンサ」という。）は、リード端子を取り付
けたアルミニウムからなる陽極箔と、リード端子を取り
付けたアルミニウムからなる陰極箔とをセパレ−タを介
して巻回したコンデンサ素子に電解コンデンサ駆動用電
解液（以下、「電解液」という。）を含浸し、このコン
デンサ素子をアルミニウム製の外装ケ−ス内にゴム封口
体と共に組み込むとともに各リード端子はそれぞれゴム
封口体の透孔から外部に引き出された構造を有する。

【０００３】上記の構造を有する電解コンデンサにおい
て、電解液は溶媒と溶質とからなっており、電解コンデ
ンサの真の陰極として機能している。そのため高温域で
使用できる電解液には、電導度が高くかつ火花電圧の高
い、熱的に安定したものが選択されている。例えば溶質
にマレイン酸テトラエチルアンモニウムを使用したもの
や、フタル酸テトラエチルアンモニウムを使用したもの
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、溶質としてマ
レイン酸テトラエチルアンモニウムを使用した電解液で
は、高電導度で熱的に安定だが、火花電圧が低く、また
溶質としてフタル酸テトラエチルアンモニウムを使用し
た電解液は、火花電圧が高くまた熱的に安定だが、電導
度が低いという欠点があり、コンデンサ特性に優れた高
温用の電解コンデンサの電解液としては満足すべきもの
ではなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、高電導度かつ
高火花電圧で、高温域で安定なアルミニウム電解コンデ
ンサおよびそのような電解コンデンサ用の電解液を提供
することを目的としたもので、そのために本発明では溶
質として下記の構造式［１］のカルボン酸の１，２，
３，４−テトラメチルイミダゾリン塩を使用した。

【化７】（構造式中、Ｘはカルボン酸を示す。）

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、溶媒と溶質とからなる
電解液の溶質としてカルボン酸の１，２，３，４−テト
ラメチルイミダゾリン塩を使用してなるものであるが、
カルボン酸としては、フタル酸、サリチル酸、レゾルシ
ル酸、マレイン酸、シトラコン酸または安息香酸などの
芳香族および脂肪族有機カルボン酸が、安定性などによ
り望ましいが、これに限定するものではない。

【０００７】また、上述した本発明の電解液には添加剤
としてフタル酸、サリチル酸、レゾルシル酸、マレイン
酸、シトラコン酸、安息香酸またはニトロ安息香酸など
からなるカルボン酸を１つまたは２以上添加してもよ
い。添加されるカルボン酸の量は０．０５〜１重量％が
好ましく、０．０５重量％未満および１重量％以上では
改善効果が少ない。

【０００８】溶媒としてはラクトン類が使用されるのが
好ましく、ラクトン類としては、β−ブチロラクトン、
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロ
ラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、
γ−ヘプタラクトン、γ−ヒドロキシ−ｎ−カプリル酸
ラクトン、γ−ノナラクトン、δ−ノナラクトン、δ−
デカラクトン、γ−ウンデカラクトンなどが挙げられ、
価格、安定性などの理由からγ−ブチロラクトンが特に
好ましい。

【０００９】また火花電圧を向上させるために溶媒にグ
リコ−ル類を添加してもよい。グリコ−ル類としては、
エチレングリコール、エチレングリコ−ルモノアルキル
エ−テル、エチレングリコ−ルジアルキルエ−テル、プ
ロピレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ジエチレ
ングリコ−ルモノアルキルエ−テル、ジエチレングリコ
−ルジアルキルエ−テル、ポリエチレングリコ−ル、グ
リセリンなどが挙げられるが、価格、安定性などの理由
からエチレングリコ−ルが特に好ましい。エチレングリ
コ−ルの添加量は１〜５重量％が好ましい。１重量％未
満および５重量％以上では改善効果が少ない。

【００１０】本発明に係る電解液に電導度の向上などの
目的で、０．１〜１０重量％の水を加えることもでき
る。１０重量％を超える水を添加するとアルミニウム箔
を腐食させてしまうので好ましくない。また安定剤とし
て多糖類のマンニット、ソルビト−ル、無機酸のホウ
酸、リン酸、ニトロ化合物のニトロ安息香酸などを本発
明に係る電解液に０．１〜１０重量％添加してもよい。
１０重量％を超える安定剤を添加すると電解液中に析出
しやすくなるので好ましくない。さらには、ニトロ化合
物などをガス吸収剤として０．１〜５重量％、好ましく
は０．５〜５重量％添加してもよい。ガス吸収剤は５重
量％を超えて添加しても５重量％以下の添加量と効果が
変わらない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を従来例（比較例）と
ともに説明する。なお、各例の電解液において、４０℃
での電導度（μＳ／ｃｍ）および８５℃での火花電圧
（Ｖ）をそれぞれ測定したので、それらの各値を併せて
示す。

【００１２】＜実施例１＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７８．４重量％フタル酸０．１重量％エチレングリコ−ル１重量％水０．５重量％ｐＨは６．４１、電導度は１４６００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は７７Ｖであった。

【００１３】＜実施例２＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％フタル酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．３０、電導度は１４８００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８０Ｖであった。

【００１４】＜実施例３＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７４．４重量％フタル酸０．１重量％エチレングリコ−ル５重量％水０．５重量％ｐＨは５．９２、電導度は１４７００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８４Ｖであった。

【００１５】＜実施例４＞マレイン酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％フタル酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．３０、電導度は１８０００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８５Ｖであった。

【００１６】＜実施例５＞シトラコン酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％フタル酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．２８、電導度は１７５００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８６Ｖであった。

【００１７】＜実施例６＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４５重量％フタル酸０．０５重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．３２、電導度は１４７００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８２Ｖであった。

【００１８】＜実施例７＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．２重量％フタル酸０．３重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．２７、電導度は１４９００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８０Ｖであった。

【００１９】＜実施例８＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．０重量％フタル酸０．５重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．２５、電導度は１５０００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は７８Ｖであった。

【００２０】＜実施例９＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％マレインル酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．２０、電導度は１５１００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８３Ｖであった。

【００２１】＜実施例１０＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％シトラコン酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．２１、電導度は１４９００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８３Ｖであった。

【００２２】＜実施例１１＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％安息香酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．３０、電導度は１４５００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８０Ｖであった。

【００２３】＜実施例１２＞フタル酸１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン２０重量％ γ−ブチロラクトン７６．４重量％ニトロ安息香酸０．１重量％エチレングリコ−ル３重量％水０．５重量％ｐＨは６．３０、電導度は１４５００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は８０Ｖであった。

【００２４】＜比較例１＞マレイン酸テトラエチルアンモニウム２０重量％ γ−ブチロラクトン７９．５重量％水０．５重量％ｐＨは６．１４、電導度は１５０００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は４８Ｖであった。

【００２５】＜比較例２＞フタル酸テトラエチルアンモニウム２０重量％ γ−ブチロラクトン７９．５重量％水０．５重量％ｐＨは６．００、電導度は１２０００μＳ／ｃｍ、火花
電圧は７８Ｖであった。

【００２６】次に、実施例１〜１２の電解液および比較
例１、２の電解液を、アルミニウム陽極箔とアルミニウ
ム陰極箔とをセパレ−タを介して巻回したコンデンサ素
子に真空含浸によって含浸させるとともに、アルミニウ
ム製外装ケ−スにゴム封口体とともに組み込み定格電圧
２５Ｖ、静電容量１５０μＦ、大きさ直径８ｍｍ、高さ
１２ｍｍの電解コンデンサと、定格電圧５０Ｖ、静電容
量８２μＦ、大きさ直径８ｍｍ、高さ１５ｍｍの電解コ
ンデンサをそれぞれ２０個ずつ作製した。

【００２７】作製したこれらの電解コンデンサのエ−ジ
ング後に電解コンデンサの静電容量（μＦ）、ｔａｎδ
を初期特性としてそれぞれ測定した。表１、表２に測定
した値の平均を示す。

【００２８】さらに、これらの電解コンデンサを１０５
℃の雰囲気下において、高温負荷試験を５０００時間行
った後の静電容量変化率、ｔａｎδをそれぞれ測定し
た。表１、表２に測定した電解コンデンサの測定値の平
均を示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１、表２から分かるように実施例１〜１
２（本発明）の電解コンデンサは、負荷試験後のｔａｎ
δが、比較例１（製品化できたもの）および比較例２よ
り小さい。また比較例１の電解コンデンサ（定格電圧５
０Ｖ）は、火花電圧不足ため製品化ができなかった。従
って、本発明の電解コンデンサでは高電導度かつ高火花
電圧で、高温域で安定なことが分かる。

【００３２】

【発明の効果】上記のことから本発明は、高電導度かつ
高火花電圧で、高温域で安定なアルミニウム電解コンデ
ンサおよびそのような電解コンデンサ用の電解液を得る
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内藤桂神奈川県藤沢市辻堂新町２丁目２番１号エルナ−株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶媒に下記の構造式［１］に示すカルボン
酸の１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン塩を溶
質として溶解したことを特徴とするアルミニウム電解コ
ンデンサ駆動用電解液。【化１】（式中、Ｘはカルボン酸を示す。）
【請求項２】溶媒に下記の構造式［１］に示すフタル
酸、サリチル酸、レゾルシル酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸または安息香酸からなるカルボン酸の１，２，３，
４−テトラメチルイミダゾリン塩を溶質として溶解した
ことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ駆動用電
解液。【化２】（式中、Ｘはカルボン酸を示す。）
【請求項３】溶媒に下記の構造式［１］に示すフタル
酸、サリチル酸、レゾルシル酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸または安息香酸からなるカルボン酸の１，２，３，
４−テトラメチルイミダゾリン塩を溶質として溶解する
とともに、添加剤としてフタル酸、サリチル酸、レゾル
シル酸、マレイン酸、シトラコン酸、安息香酸またはニ
トロ安息香酸からなるカルボン酸を１つまたは２以上添
加したことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ駆
動用電解液。【化３】（式中、Ｘはカルボン酸を示す。）
【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３におい
て、溶媒にβ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、
γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロ
ラクトン、ε−カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、
γ−ヒドロキシ−ｎ−カプリル酸ラクトン、γ−ノナラ
クトン、δ−ノナラクトン、δ−デカラクトンまたはγ
−ウンデカラクトンからなるラクトン類を用いたことを
特徴とするアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項５】請求項１、請求項２または請求項３におい
て、溶媒がβ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、
γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロ
ラクトン、ε−カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、
γ−ヒドロキシ−ｎ−カプリル酸ラクトン、γ−ノナラ
クトン、δ−ノナラクトン、δ−デカラクトンまたはγ
−ウンデカラクトンからなるラクトン類と、エチレング
リコール、エチレングリコ−ルモノアルキルエ−テル、
エチレングリコ−ルジアルキルエ−テル、プロピレング
リコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ジエチレングリコ−
ルモノアルキルエ−テル、ジエチレングリコ−ルジアル
キルエ−テル、ポリエチレングリコ−ルまたはグリセリ
ンからなるグリコ−ル類との混合溶媒であることを特徴
とするアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項６】溶媒に下記の構造式［１］に示すカルボン
酸の１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリン塩を溶
質として溶解してアルミニウム電解コンデンサ駆動用電
解液とするとともに、アルミニウム陽極箔とアルミニウ
ム陰極箔とをセパレ−タを介して巻回したコンデンサ素
子に該アルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液を含浸
させたことを特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。【化４】（式中、Ｘはカルボン酸を示す。）
【請求項７】溶媒に下記の構造式［１］に示すフタル
酸、サリチル酸、レゾルシル酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸または安息香酸からなるカルボン酸の１，２，３，
４−テトラメチルイミダゾリン塩を溶質として溶解して
アルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液とするととも
に、アルミニウム陽極箔とアルミニウム陰極箔とをセパ
レ−タを介して巻回したコンデンサ素子に該アルミニウ
ム電解コンデンサ駆動用電解液を含浸させたことを特徴
とするアルミニウム電解コンデンサ。【化５】（式中、Ｘはカルボン酸を示す。）
【請求項８】溶媒に下記の構造式［１］に示すフタル
酸、サリチル酸、レゾルシル酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸または安息香酸からなるカルボン酸の１，２，３，
４−テトラメチルイミダゾリン塩を溶質として溶解し、
かつ添加剤としてフタル酸、サリチル酸、レゾルシル
酸、マレイン酸、シトラコン酸、安息香酸またはニトロ
安息香酸からなるカルボン酸を１つまたは２以上添加し
てアルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液とするとと
もに、アルミニウム陽極箔とアルミニウム陰極箔とをセ
パレ−タを介して巻回したコンデンサ素子に、該アルミ
ニウム電解コンデンサ駆動用電解液を含浸させたことを
特徴とするアルミニウム電解コンデンサ。【化６】（式中、Ｘはカルボン酸を示す。）
【請求項９】請求項６、請求項７または請求項８におい
て、溶媒にβ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、
γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロ
ラクトン、ε−カプロラクトン、γ−ヘプタラクトン、
γ−ヒドロキシ−ｎ−カプリル酸ラクトン、γ−ノナラ
クトン、δ−ノナラクトン、δ−デカラクトンまたはγ
−ウンデカラクトンからなるラクトン類を用いたアルミ
ニウム電解コンデンサ駆動用電解液を、アルミニウム陽
極箔とアルミニウム陰極箔とをセパレ−タを介して巻回
したコンデンサ素子に含浸させたことを特徴とするアル
ミニウム電解コンデンサ。
【請求項１０】請求項６、請求項７または請求項８にお
いて、溶媒がβ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクト
ン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カ
プロラクトン、ε−カプロラクトン、γ−ヘプタラクト
ン、γ−ヒドロキシ−ｎ−カプリル酸ラクトン、γ−ノ
ナラクトン、δ−ノナラクトン、δ−デカラクトンまた
はγ−ウンデカラクトンからなるラクトン類と、エチレ
ングリコール、エチレングリコ−ルモノアルキルエ−テ
ル、エチレングリコ−ルジアルキルエ−テル、プロピレ
ングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ジエチレングリ
コ−ルモノアルキルエ−テル、ジエチレングリコ−ルジ
アルキルエ−テル、ポリエチレングリコ−ルまたはグリ
セリンからなるグリコ−ル類との混合溶媒であるアルミ
ニウム電解コンデンサ駆動用電解液を、アルミニウム陽
極箔とアルミニウム陰極箔とをセパレ−タを介して巻回
したコンデンサ素子に含浸させたことを特徴とするアル
ミニウム電解コンデンサ。