JPH11214267A - 電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解コンデンサの開弁時や廃棄時に発生する
電解液気化ガスの臭気が少なく、また電解コンデンサの
封口ゴム材質を劣化させることもなく、さらには電導度
も高い電解液を提供するとともに、この電解液を用いる
ことにより、耐環境性を考慮した信頼性の高い低インピ
ーダンスの電解コンデンサを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 γ−ブチロラクトンを含む溶媒に、カル
ボン酸と（化１）で示されるアミンとの塩を電解質塩と
して溶解した溶液に、添加剤を溶解した電解コンデンサ
駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサであ
る。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電解コンデンサに使
用する電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた
電解コンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来における電解コンデンサ駆動用電解
液としては、エチレングリコール溶媒に、電解質として
ホウ酸やアジピン酸のアンモニウム塩を溶解させたもの
が知られている。

【０００３】また、低温特性の優れた電解コンデンサ駆
動用電解液としては、低温での粘性が低いγ−ブチロラ
クトン等の溶媒に有機酸や無機酸、またはそれらの塩を
電解質として溶解させたものが用いられており、トリエ
チルアミン、ジエチルアミン塩を電解質とした電解コン
デンサ駆動用電解液（特開昭５４−１０２４号公報）等
が知られている。さらにマレイン酸またはシトラコン酸
の第四級アンモニウム塩を電解質とした電解コンデンサ
駆動用電解液（特開平３−６６４６号公報）や、芳香族
カルボン酸の第四級アンモニウム塩を電解質とした電解
コンデンサ駆動用電解液（特開平３−８０９２号公報）
等も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エチレ
ングリコール溶媒に、ホウ酸やアジピン酸のアンモニウ
ム塩を溶解させた電解コンデンサ駆動用電解液は低温で
の電導度低下が大きいという問題点があった。

【０００５】また、γ−ブチロラクトン溶媒に第四級ア
ンモニウム塩を電解質として溶解させた電解コンデンサ
駆動用電解液は高い電導度を有する反面、第四級アンモ
ニウムイオンの電気分解により強アルカリ性物質が生成
され、これが封口部材であるゴムパッキンを劣化させる
場合があり、長時間保証が難しいという問題点があっ
た。

【０００６】また、γ−ブチロラクトン溶媒にトリエチ
ルアミンのフタル酸塩やジエチルアミン（二級アミン）
のフタル酸塩を電解質として溶解させた電解コンデンサ
駆動用電解液は、強アルカリ性物質は生成されないが、
電導度が決して十分ではないという問題点を有してい
た。

【０００７】また、比較的電導度の高いアミン材料とし
ては、トリメチルアミンやＮ，Ｎ−ジメチルエチルアミ
ンが知られているが、アミン成分およびこれらのカルボ
ン酸塩溶液の臭気は腐敗臭である上に、アミン成分の蒸
気圧が低くて揮発しやすいため、電解コンデンサの開弁
時や廃棄時には、その臭気が広域に拡散してしまうとい
う環境保全上または電解コンデンサを使用後に廃棄する
上での課題を有していた。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、電解コンデンサの開弁時や廃棄時に発生する電解液
気化ガスの臭気が少なく、また電解コンデンサの封口ゴ
ム材質を劣化させることもなく、さらには電導度も高い
電解コンデンサ駆動用電解液を提供するとともに、この
電解コンデンサ駆動用電解液を用いることにより、耐環
境性を考慮した信頼性の高い低インピーダンスの電解コ
ンデンサを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の電解コンデンサ駆動用電解液は、γ−ブチロ
ラクトンを含む溶媒にカルボン酸と（化２）で示される
アミンとの塩を電解質塩として溶解した溶液に添加剤を
溶解させたものである。

【００１０】この本発明により、電解コンデンサの開弁
時や廃棄時に発生する電解液気化ガスの臭気が少なく、
また電解コンデンサの封口ゴム材質を劣化させることも
なく、さらには電導度も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。

【００１１】

【化２】

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、γ−ブチロラクトンを含む溶媒にカルボン酸と（化
２）で示されるアミンとの塩を電解質塩として溶解した
もので、この（化２）で示されるアミンは１つの分子内
にアミノ基を３つ有するため、モノアミンに比べてイオ
ンの解離度が大きくなり、これにより溶液中での可動イ
オンの数が多くなるため高い電導度を得ることができる
という作用を有する。

【００１３】また、上記（化２）で示されるアミンは、
第一級〜第三級アミンであるため、電気分解時に強アル
カリ性物質が発生することはなく、これにより電解コン
デンサの封口ゴム材質を劣化させるようなことはなくな
るため、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができ
るものである。

【００１４】そしてまた、上記（化２）で示されるアミ
ンは、臭気が少なくかつ蒸気圧が比較的高いため、電解
コンデンサの開弁時や廃棄時に発生する電解液気化ガス
の臭気は少なく、その結果、環境上の問題は少なくなる
ものである。

【００１５】請求項２〜４に記載の発明は、請求項１に
記載の発明において、（化２）で示されるアミンを、請
求項２では、１，３，５−トリ（トリメチルアミノ）ヘ
キサヒドロ−１，３，５−トリアジンに、請求項３で
は、１，３，５−トリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミ
ノ）ヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジン、請求項４
では、１，３，５−トリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルア
ミノ）ヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジンに特定し
たもので、これはトリアミノトリアジンの中でも分子量
が小さいアミンを電解質の塩基成分としているため、溶
液中でのイオンの移動度が大きく、これにより高い電導
度を得ることができるため、インピーダンスの低い電解
コンデンサを得ることができるという作用を有する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載の発明において、カルボン酸をｏ−
フタル酸、マレイン酸、安息香酸の群より選ばれる１種
類以上としたもので、これらのカルボン酸と（化２）で
示されるアミンの組み合わせにより、高い電導度を得る
ことができるため、インピーダンスの低い電解コンデン
サを得ることができるという作用を有する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載の発明において、電解質塩の含有量
を１０〜５０重量％の範囲としたもので、電解質塩の含
有量が１０重量％以下では溶液中の可動イオンが少ない
ために電導度が低く、一方、５０重量％以上では溶媒の
粘性が高くなるために電導度が低くなるものであり、し
たがって、電解質塩の含有量は１０〜５０重量％の範囲
において十分な電導度が得られるという作用を有する。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれか一つに記載の電解コンデンサ駆動用電解液を用
いてなる電解コンデンサというもので、この構成によれ
ば、カルボン酸と（化２）で示されるアミンにより、高
い電導度を得ることができるため、インピーダンスの低
い電解コンデンサを得ることができるという作用を有す
る。

【００１９】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。本発明の電解コンデンサ駆動用電解液の基本は、γ
−ブチロラクトンを含む溶媒にカルボン酸と（化２）で
示されるアミンとの塩を電解質塩として溶解したもので
ある。

【００２０】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に用
いられるカルボン酸の例としては、ポリカルボン酸（２
〜４価）：脂肪族ポリカルボン酸［飽和ポリカルボン
酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピリメン酸、スベリン酸、アゼライン
酸、セバチン酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６
−デカンジカルボン酸：不飽和ポリカルボン酸、例えば
マレイン酸、フマル酸、イタコン酸］；芳香族ポリカル
ボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル
酸、トリメリット酸、ピロメリット酸；脂環式ポリカル
ボン酸、例えばテトラヒドロフタル酸（シクロヘキサン
−１，２−ジカルボン酸）、ヘキサヒドロフタル酸；こ
れらのポリカルボン酸のアルキル（炭素数１〜３）もし
くはニトロ置換体、例えばシトラコン酸、ジメチルマレ
イン酸、ニトロフタル酸（３−ニトロフタル酸、４−ニ
トロフタル酸）；および硫黄含有ポリカルボン酸、例え
ばチオプロピオン酸；モノカルボン酸：脂肪族モノカル
ボン酸（炭素数１〜３０）［飽和モノカルボン酸、例え
ばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草
酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン
酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン
酸：不飽和モノカルボン酸、例えばアクリル酸、メテク
リル酸、オレイン酸］；芳香族モノカルボン酸、例えば
安息香酸、ｏ−ニトロ安息香酸、ｐ−ニトロ安息香酸、
ケイ皮酸、ナフトエ酸；オキシカルボン酸、例えばサリ
チル酸、マンデル酸、レゾルシン酸が挙げられる。

【００２１】これらのうちで好ましいのは酸解離定数が
大きく、かつ電導度が高く、しかも熱的に安定なｏ−フ
タル酸、マレイン酸、安息香酸が最適である。

【００２２】電解コンデンサ駆動用電解液を構成する酸
とアミンとの混合比は、電解コンデンサ駆動用電解液の
ｐＨにして通常３〜１１であり、好ましくは４〜９であ
る。この範囲外では、電解コンデンサ駆動用電解液の火
花電圧が低下する。

【００２３】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に
は、必要により水を含有させることもできる。この水の
含水量は電解コンデンサ駆動用電解液の重量に基づいて
通常１０％未満である。水の含有量が１０％以上ではガ
ス発生が大きくなって電解コンデンサの特性を著しく劣
化させる。

【００２４】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液は必
要により、種々の添加剤を混合してもよい。添加剤とし
ては、リン系化合物［リン酸、リン酸エステルなど］、
ホウ酸系化合物［ホウ酸、ホウ酸と多糖類（マンニッ
ト、ソルビットなど）との錯化合物、ホウ酸と多価アル
コール（エチレングリコール、グリセリンなど）との錯
化合物］、ニトロ化合物［ｐ−ニトロ安息香酸、ｐ−ニ
トロフェノール］などが挙げられる。

【００２５】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液に
は、必要により副溶媒を含有させることもできる。副溶
媒としては、エチレングリコール、グリセリン等の多価
アルコール類、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート等のエステル類などが挙げられる。

【００２６】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液にお
ける電解質塩の含有量は、電解コンデンサ駆動用電解液
の重量に基づいて通常１０〜５０重量％であり、好まし
くは２０〜４０重量％である。この範囲外では電導度が
著しく低下するものである。

【００２７】本発明の電解コンデンサの封口材料には、
過酸化物加硫ブチルゴム、樹脂加硫ブチルゴム、キノイ
ド加硫ブチルゴム、硫黄加硫ブチルゴム、エチレンプロ
ピレンゴムなどが挙げられる。この中で、好ましいの
は、過酸化物加硫ブチルゴムである。

【００２８】（表１）は本発明の実施の形態１，２，３
および比較例１〜３の電解コンデンサ駆動用電解液の組
成を示したものである。（表２）は本発明の実施の形態
１，２，３および比較例３の電解コンデンサ駆動用電解
液について温度３０℃で電導度を測定した結果を示した
ものである。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】（表２）から明らかなように、本発明の実
施の形態１，２，３の電解コンデンサ駆動用電解液はト
リアミノトリアジンの中でも分子量の小さなアミンのカ
ルボン酸塩を電解質塩として用いているため、比較例３
の電解コンデンサ駆動用電解液と比較して高い電導度を
示すことがわかる。

【００３２】次に、本発明の実施の形態１，２，３およ
び比較例１の電解コンデンサ駆動用電解液を使用して巻
取り形のアルミ電解コンデンサ（定格電圧４Ｖ−静電容
量２２０μＦ、サイズ；φ６．３ｍｍ×Ｌ５．５ｍｍ）
を作製した。アルミ引き出しリードには両極共に陽極酸
化処理を施し、電解紙にはマニラ繊維紙を用い、封口ゴ
ムには硫黄加硫ブチルゴムを使用した。このアルミ電解
コンデンサに逆電圧−２．０Ｖを印加し、温度１０５℃
で１０００時間の信頼性評価を実施し、試験終了後の電
解コンデンサの封口ゴム面の状態を観察した。その結果
を（表３）に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】（表３）から明らかなように、本発明の実
施の形態１，２，３の電解コンデンサ駆動用電解液を用
いたアルミ電解コンデンサは、その電解コンデンサ駆動
用電解液の電解質の塩基成分に低アルカリのアミンを用
いているため、封口ゴム材質を劣化させるようなことは
なく、その結果、信頼性の高い電解コンデンサを構成す
ることができるものである。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の電解コンデンサ駆
動用電解液は、γ−ブチロラクトンを含む溶媒にカルボ
ン酸と（化２）で示されるアミンとの塩を電解質塩とし
て溶解した溶液に添加剤を溶解したもので、この（化
２）で示されるアミンは１つの分子内にアミノ基を３つ
有するため、モノアミンに比べ、イオンの解離度が大き
くなり、これにより溶液中での可動イオンの数が多くな
るため高い電導度を得ることができ、その結果、インピ
ーダンスの低い電解コンデンサを得ることができるもの
である。

【００３６】また、上記（化２）で示されるアミンは、
第一級〜第三級アミンであるため、電気分解時に強アル
カリ性物質が発生することはなく、これにより電解コン
デンサの封口ゴム材質を劣化させるようなことはなくな
るため、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができ
るものである。

【００３７】そしてまた、上記（化２）で示されるアミ
ンは、臭気が少なくかつ蒸気圧が比較的高いため、電解
コンデンサの開弁時や廃棄時に発生する電解液気化ガス
の臭気は少なく、その結果、環境上の問題は少なくなる
ものである。

【００３８】そしてこのような本発明の電解コンデンサ
駆動用電解液を電解コンデンサに用いることにより、耐
環境性を配慮した信頼性の高い低インピーダンスの電解
コンデンサを得ることができるものである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 γ−ブチロラクトンを含む溶媒にカルボ
   ン酸と（化１）で示されるアミンとの塩を電解質塩とし
   て溶解した溶液に添加剤を溶解した電解コンデンサ駆動
   用電解液。 【化１】
2. 【請求項２】 （化１）で示されるアミンが１，３，５
   −トリ（トリメチルアミノ）ヘキサヒドロ−１，３，５
   −トリアジンである請求項１に記載の電解コンデンサ駆
   動用電解液。
3. 【請求項３】 （化１）で示されるアミンが１，３，５
   −トリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアミノ）ヘキサヒドロ
   −１，３，５−トリアジンである請求項１に記載の電解
   コンデンサ駆動用電解液。
4. 【請求項４】 （化１）で示されるアミンが１，３，５
   −トリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアミノ）ヘキサヒド
   ロ−１，３，５−トリアジンである請求項１に記載の電
   解コンデンサ駆動用電解液。
5. 【請求項５】 カルボン酸がｏ−フタル酸、マレイン
   酸、安息香酸の群より選ばれる１種類以上である請求項
   １〜４のいずれか一つに記載の電解コンデンサ駆動用電
   解液。
6. 【請求項６】 電解質塩の含有量が１０〜５０重量％の
   範囲である請求項１〜４のいずれか一つに記載の電解コ
   ンデンサ駆動用電解液。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一つに記載の電
   解コンデンサ駆動用電解液を用いてなる電解コンデン
   サ。