JPH11233379A - 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ - Google Patents
電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサInfo
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- JPH11233379A JPH11233379A JP5438398A JP5438398A JPH11233379A JP H11233379 A JPH11233379 A JP H11233379A JP 5438398 A JP5438398 A JP 5438398A JP 5438398 A JP5438398 A JP 5438398A JP H11233379 A JPH11233379 A JP H11233379A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温寿命特性が良好で、さらに、低温特性が
良好なアルミニウム電解コンデンサを提供する。 【解決手段】 溶媒としてスルホラン、３─メチルスル
ホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ばれ
る２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用い、
溶質として、四級化イミダゾリニウム又は四級化ピリミ
ジニウムを用いた電解液を用いたため、高温寿命特性が
良好で、さらに、低温特性も良好である。そして、漏液
することがない。
良好なアルミニウム電解コンデンサを提供する。 【解決手段】 溶媒としてスルホラン、３─メチルスル
ホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ばれ
る２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用い、
溶質として、四級化イミダゾリニウム又は四級化ピリミ
ジニウムを用いた電解液を用いたため、高温寿命特性が
良好で、さらに、低温特性も良好である。そして、漏液
することがない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電解コンデンサ用
電解液、特に高温寿命特性の良好な電解コンデンサ用電
解液、およびそれを用いた電解コンデンサに関する。
電解液、特に高温寿命特性の良好な電解コンデンサ用電
解液、およびそれを用いた電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】電解コンデンサは、一般的には、帯状の
高純度のアルミニウム等の弁金属の箔に、化学的あるい
は電気化学的にエッチング処理を施して、箔表面を拡大
させるとともに、この箔をホウ酸アンモニウム水溶液等
の化成液中にて化成処理して表面に酸化皮膜層を形成さ
せた陽極電極箔と、エッチング処理のみを施した高純度
の箔からなる陰極電極箔とを、マニラ紙等からなるセパ
レータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。そ
して、このコンデンサ素子は電解コンデンサ駆動用の電
解液を含浸した後、有底筒状の外装ケースに収納する。
外装ケースの開口部には弾性ゴムからなる封口体を装着
し、絞り加工により外装ケースを密封している。
高純度のアルミニウム等の弁金属の箔に、化学的あるい
は電気化学的にエッチング処理を施して、箔表面を拡大
させるとともに、この箔をホウ酸アンモニウム水溶液等
の化成液中にて化成処理して表面に酸化皮膜層を形成さ
せた陽極電極箔と、エッチング処理のみを施した高純度
の箔からなる陰極電極箔とを、マニラ紙等からなるセパ
レータを介して巻回してコンデンサ素子を形成する。そ
して、このコンデンサ素子は電解コンデンサ駆動用の電
解液を含浸した後、有底筒状の外装ケースに収納する。
外装ケースの開口部には弾性ゴムからなる封口体を装着
し、絞り加工により外装ケースを密封している。
【０００３】陽極電極箔、陰極電極箔には、それぞれ両
極の電極を外部に引き出すための電極引出し手段である
リード線がステッチ、超音波溶接等の手段により接続さ
れている。それぞれの電極引出し手段であるリード線
は、丸棒部と、両極電極箔に当接する接続部と、さらに
丸棒部の先端に溶接等の手段で固着された半田付け可能
な金属からなる外部接続部とからなる。
極の電極を外部に引き出すための電極引出し手段である
リード線がステッチ、超音波溶接等の手段により接続さ
れている。それぞれの電極引出し手段であるリード線
は、丸棒部と、両極電極箔に当接する接続部と、さらに
丸棒部の先端に溶接等の手段で固着された半田付け可能
な金属からなる外部接続部とからなる。
【０００４】コンデンサ素子に含浸される電解コンデン
サ駆動用の電解液には、使用される電解コンデンサの性
能によって種々のものがあり、その中で、低圧用の、特
に高温長寿命特性を有する電解液として、エチレングリ
コールにアジピン酸を溶解したものが知られている。
サ駆動用の電解液には、使用される電解コンデンサの性
能によって種々のものがあり、その中で、低圧用の、特
に高温長寿命特性を有する電解液として、エチレングリ
コールにアジピン酸を溶解したものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
車載分野において、自動車性能の高機能化に伴い、高温
となるエンジンルーム内での電子部品の使用の要求が高
まっているが、前記電解液を用いた電解コンデンサで
も、この高温使用に耐えることができなかった。また、
低温特性も、最低使用温度は−２５℃使用が限界であ
り、−４０℃使用が要求される車載用途として使用に耐
えることができず、この分野で使用可能な電解コンデン
サ用電解液は実現されていなかった。
車載分野において、自動車性能の高機能化に伴い、高温
となるエンジンルーム内での電子部品の使用の要求が高
まっているが、前記電解液を用いた電解コンデンサで
も、この高温使用に耐えることができなかった。また、
低温特性も、最低使用温度は−２５℃使用が限界であ
り、−４０℃使用が要求される車載用途として使用に耐
えることができず、この分野で使用可能な電解コンデン
サ用電解液は実現されていなかった。
【０００６】また、従来から良好な高温特性が得られ
る、高沸点の溶媒として、スルホラン（特開平１−１２
４２１０号公報、特開平８−３１６９９号公報）が知ら
れているが、上記の所望の特性を得ることができなかっ
たため、良好な高温特性と、低温特性の両者が要求され
る車載用途に用いることはできなかった。
る、高沸点の溶媒として、スルホラン（特開平１−１２
４２１０号公報、特開平８−３１６９９号公報）が知ら
れているが、上記の所望の特性を得ることができなかっ
たため、良好な高温特性と、低温特性の両者が要求され
る車載用途に用いることはできなかった。
【０００７】そこで、この発明の目的は、高温寿命特性
が良好で、さらに、低温特性も良好な電解コンデンサ、
およびこの電解コンデンサに用いる電解液を提供するこ
とにある。
が良好で、さらに、低温特性も良好な電解コンデンサ、
およびこの電解コンデンサに用いる電解液を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の電解コンデン
サ用電解液は、溶媒として、スルホラン、３─メチルス
ルホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ば
れる２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用
い、溶質として、四級化イミダゾリニウム塩又は四級化
ピリミジニウムを用いたことを特徴としている。
サ用電解液は、溶媒として、スルホラン、３─メチルス
ルホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ば
れる２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用
い、溶質として、四級化イミダゾリニウム塩又は四級化
ピリミジニウムを用いたことを特徴としている。
【０００９】また、本発明の電解コンデンサは、スルホ
ラン、３─メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホ
ランの３種から選ばれる２種以上と、γ─ブチロラクト
ンの混合溶媒を用い、四級化イミダゾリニウム塩又は四
級化ピリミジニウムを溶質とした電解液を用いることを
特徴としている。
ラン、３─メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホ
ランの３種から選ばれる２種以上と、γ─ブチロラクト
ンの混合溶媒を用い、四級化イミダゾリニウム塩又は四
級化ピリミジニウムを溶質とした電解液を用いることを
特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム電解コンデ
ンサの構造は図１、図２に示すように、従来と同じ構造
をとっている。コンデンサ素子１は陽極電極箔２と陰極
電極箔３をセパレータ１１を介して巻回して形成する。
また図２に示すように陽極電極箔２、陰極電極箔３には
陽極引出し用のリード線４、陰極引出し用のリード線５
がそれぞれ接続されている。これらのリード線４、５
は、電極箔に当接する接続部７とこの接続部７と一体に
形成した丸棒部６、および丸棒部６の先端に固着した外
部接続部８からなる。また、接続部７および丸棒部６は
高純度のアルミニウム、外部接続部８ははんだメッキを
施した銅メッキ鉄鋼線からなる。このリード線４、５
は、接続部７においてそれぞれステッチや超音波溶接等
の手段により両極電極箔２、３に電気的に接続されてい
る。
ンサの構造は図１、図２に示すように、従来と同じ構造
をとっている。コンデンサ素子１は陽極電極箔２と陰極
電極箔３をセパレータ１１を介して巻回して形成する。
また図２に示すように陽極電極箔２、陰極電極箔３には
陽極引出し用のリード線４、陰極引出し用のリード線５
がそれぞれ接続されている。これらのリード線４、５
は、電極箔に当接する接続部７とこの接続部７と一体に
形成した丸棒部６、および丸棒部６の先端に固着した外
部接続部８からなる。また、接続部７および丸棒部６は
高純度のアルミニウム、外部接続部８ははんだメッキを
施した銅メッキ鉄鋼線からなる。このリード線４、５
は、接続部７においてそれぞれステッチや超音波溶接等
の手段により両極電極箔２、３に電気的に接続されてい
る。
【００１１】陽極電極箔２は、純度９９％以上のアルミ
ニウム箔を酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的にエ
ッチングして拡面処理した後、ホウ酸アンモニウム、リ
ン酸アンモニウムあるいはアジピン酸アンモニウム等の
水溶液中で化成処理を行い、その表面に陽極酸化皮膜層
を形成したものを用いる。
ニウム箔を酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的にエ
ッチングして拡面処理した後、ホウ酸アンモニウム、リ
ン酸アンモニウムあるいはアジピン酸アンモニウム等の
水溶液中で化成処理を行い、その表面に陽極酸化皮膜層
を形成したものを用いる。
【００１２】前記のように構成したコンデンサ素子１
に、アルミニウム電解コンデンサの駆動用の電解液を含
浸する。
に、アルミニウム電解コンデンサの駆動用の電解液を含
浸する。
【００１３】以上のような電解液を含浸したコンデンサ
素子１を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケース
１０に収納し、外装ケース１０の開口部に封口体９を装
着するとともに、外装ケース１０の端部に絞り加工を施
して外装ケース１０を密封する。封口体９は例えばブチ
ルゴム等の弾性ゴムからなり、リード線４、５をそれぞ
れ導出する貫通孔を備えている。
素子１を、有底筒状のアルミニウムよりなる外装ケース
１０に収納し、外装ケース１０の開口部に封口体９を装
着するとともに、外装ケース１０の端部に絞り加工を施
して外装ケース１０を密封する。封口体９は例えばブチ
ルゴム等の弾性ゴムからなり、リード線４、５をそれぞ
れ導出する貫通孔を備えている。
【００１４】本発明においては、この電解液の溶媒とし
てスルホラン、３─メチルスルホラン、２，４−ジメチ
ルスルホランの３種から選ばれる２種以上と、γ─ブチ
ロラクトンの混合溶媒を用いる。また、他の溶媒との混
合溶媒としても用いることができる。
てスルホラン、３─メチルスルホラン、２，４−ジメチ
ルスルホランの３種から選ばれる２種以上と、γ─ブチ
ロラクトンの混合溶媒を用いる。また、他の溶媒との混
合溶媒としても用いることができる。
【００１５】混合する溶媒としては、プロトン性の有機
極性溶媒として、一価アルコール類（エタノール、プロ
パノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、
シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサ
ノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類お
よびオキシアルコール化合物類（エチレングリコール、
プロピレングリコール、グリセリン、メチルセロソル
ブ、エチルセロソルブ、メトキシプロピレングリコー
ル、ジメトキシプロパノール等）などが挙げられる。ま
た、非プロトン性の有機極性溶媒としては、アミド系
（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチルホルムア
ミド、Ｎ─エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジエチルホル
ムアミド、Ｎ─メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチル
アセトアミド、Ｎ─エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエ
チルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド
等）、ラクトン類（δ−バレロラクトン、γ−バレロラ
クトン等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─ピロリド
ン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、
イソブチレンカーボネイト等）、ニトリル系（アセトニ
トリル等）、オキシド系（ジメチルスルホキシド等）、
２−イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキル−２−イ
ミダゾリジノン（１，３−ジメチル−２−イミダゾリジ
ノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，
３−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジノン等）、
１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリジノン
（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン
等）〕などが代表として挙げられる。
極性溶媒として、一価アルコール類（エタノール、プロ
パノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、
シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサ
ノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類お
よびオキシアルコール化合物類（エチレングリコール、
プロピレングリコール、グリセリン、メチルセロソル
ブ、エチルセロソルブ、メトキシプロピレングリコー
ル、ジメトキシプロパノール等）などが挙げられる。ま
た、非プロトン性の有機極性溶媒としては、アミド系
（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチルホルムア
ミド、Ｎ─エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ─ジエチルホル
ムアミド、Ｎ─メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ─ジメチル
アセトアミド、Ｎ─エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエ
チルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド
等）、ラクトン類（δ−バレロラクトン、γ−バレロラ
クトン等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─ピロリド
ン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、
イソブチレンカーボネイト等）、ニトリル系（アセトニ
トリル等）、オキシド系（ジメチルスルホキシド等）、
２−イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキル−２−イ
ミダゾリジノン（１，３−ジメチル−２−イミダゾリジ
ノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，
３−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジノン等）、
１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリジノン
（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン
等）〕などが代表として挙げられる。
【００１６】そして、本発明の電解液の溶質として、カ
チオン成分として、四級化イミダゾリニウム及び四級化
ピリミジニウムを用いた、四級化イミダゾリニウム塩又
は四級化ピリミジニウム塩を用いる。アニオン成分とし
ては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイ
ン酸、安息香酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸等
のカルボン酸、フェノール類、ほう酸、りん酸、炭酸、
けい酸等の酸の共役塩基が例示される。
チオン成分として、四級化イミダゾリニウム及び四級化
ピリミジニウムを用いた、四級化イミダゾリニウム塩又
は四級化ピリミジニウム塩を用いる。アニオン成分とし
ては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイ
ン酸、安息香酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸等
のカルボン酸、フェノール類、ほう酸、りん酸、炭酸、
けい酸等の酸の共役塩基が例示される。
【００１７】この四級化イミダゾリニウムとしては、
１，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリ
メチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラメチ
ルイミダゾリニウム、１−エチル−３−メチルイミダゾ
リニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニ
ウム等が挙げられる。
１，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリ
メチルイミダゾリニウム、１，２，３，４−テトラメチ
ルイミダゾリニウム、１−エチル−３−メチルイミダゾ
リニウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニ
ウム等が挙げられる。
【００１８】また、四級化ピリミジニウムとしては、
１，３−ジメチル−４，５，６−トリヒドロピリミジニ
ウム、１，２，３−トリメチル−４，５，６−トリヒド
ロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−
５，６−ジヒドロピリミジニウム、１−エチル−３−メ
チル−４，５，６−トリヒドロピリミジニウム、１−エ
チル−２，３−ジメチル−４，５，６−トリヒドロピリ
ミジニウム等が挙げられる。
１，３−ジメチル−４，５，６−トリヒドロピリミジニ
ウム、１，２，３−トリメチル−４，５，６−トリヒド
ロピリミジニウム、１，２，３，４−テトラメチル−
５，６−ジヒドロピリミジニウム、１−エチル−３−メ
チル−４，５，６−トリヒドロピリミジニウム、１−エ
チル−２，３−ジメチル−４，５，６−トリヒドロピリ
ミジニウム等が挙げられる。
【００１９】さらに、本発明の電解コンデンサ用電解液
に、ほう酸系化合物、例えばほう酸、ほう酸と多糖類
（マンニット、ソルビットなど）との錯化合物、ほう酸
と多価アルコール（エチレングリコール、グリセリンな
ど）との錯化合物等、界面活性剤、コロイダルシリカ等
を添加することによって、耐電圧の向上をはかることが
できる。
に、ほう酸系化合物、例えばほう酸、ほう酸と多糖類
（マンニット、ソルビットなど）との錯化合物、ほう酸
と多価アルコール（エチレングリコール、グリセリンな
ど）との錯化合物等、界面活性剤、コロイダルシリカ等
を添加することによって、耐電圧の向上をはかることが
できる。
【００２０】また、漏れ電流の低減や水素ガス吸収等の
目的で種々の添加剤を添加することができる。添加剤と
しては、例えば、芳香族ニトロ化合物、（ｐ−ニトロ安
息香酸、ｐ−ニトロフェノールなど）、リン系化合物
（リン酸、亜リン酸、ポリリン酸、酸性リン酸エステル
化合物）、オキシカルボン酸化合物等を挙げることがで
きる。
目的で種々の添加剤を添加することができる。添加剤と
しては、例えば、芳香族ニトロ化合物、（ｐ−ニトロ安
息香酸、ｐ−ニトロフェノールなど）、リン系化合物
（リン酸、亜リン酸、ポリリン酸、酸性リン酸エステル
化合物）、オキシカルボン酸化合物等を挙げることがで
きる。
【００２１】以上のような本発明の電解液を用いたアル
ミニウム電解コンデンサは、高温寿命特性が良好で、さ
らに、低温特性も良好である。
ミニウム電解コンデンサは、高温寿命特性が良好で、さ
らに、低温特性も良好である。
【００２２】また、前記の電解液において、γ─ブチロ
ラクトンの混合溶媒中の含有率が、２０重量％以下の場
合は、高温寿命特性がさらに良好である。
ラクトンの混合溶媒中の含有率が、２０重量％以下の場
合は、高温寿命特性がさらに良好である。
【００２３】ここで、従来の四級化イミダゾリニウム塩
又は四級化ピリミジニウム塩等の四級化環状アミジニウ
ム塩を溶質とした電解液においては、溶媒としてγ─ブ
チロラクトンを用いていたが、この電解液では、寿命試
験中に封口体９とリード線の丸棒部６の間から電解液が
漏れるという問題があったが、本発明の電解液において
は、漏液は発生しない。この理由は以下のようであると
推察される。
又は四級化ピリミジニウム塩等の四級化環状アミジニウ
ム塩を溶質とした電解液においては、溶媒としてγ─ブ
チロラクトンを用いていたが、この電解液では、寿命試
験中に封口体９とリード線の丸棒部６の間から電解液が
漏れるという問題があったが、本発明の電解液において
は、漏液は発生しない。この理由は以下のようであると
推察される。
【００２４】四級化環状アミジニウム塩を溶解した電解
液が、陰極リード部より漏液するメカニズムについては
次のように考えられる。すなわち、従来の電解コンデン
サにおいては、陰極リード線５の自然浸漬電位の方が陰
極電極箔３の自然浸漬電位よりも貴な電位を示すので、
無負荷で放置した場合、陰極リード線と陰極箔で局部電
池が構成され、陰極リード線にカソード電流が流れるこ
とになり、また、直流負荷状態においては、陰極リード
線に陰極箔よりも多くのカソード電流が流れることにな
る。このように、負荷、無負荷、双方の場合において、
陰極リード線にカソード電流が流れることになり、その
結果、陰極リード線側で溶存酸素又は水素イオンの還元
反応が起こり、陰極リード線の丸棒部６と接続部７の電
解液界面部分で水酸イオンが生成する。
液が、陰極リード部より漏液するメカニズムについては
次のように考えられる。すなわち、従来の電解コンデン
サにおいては、陰極リード線５の自然浸漬電位の方が陰
極電極箔３の自然浸漬電位よりも貴な電位を示すので、
無負荷で放置した場合、陰極リード線と陰極箔で局部電
池が構成され、陰極リード線にカソード電流が流れるこ
とになり、また、直流負荷状態においては、陰極リード
線に陰極箔よりも多くのカソード電流が流れることにな
る。このように、負荷、無負荷、双方の場合において、
陰極リード線にカソード電流が流れることになり、その
結果、陰極リード線側で溶存酸素又は水素イオンの還元
反応が起こり、陰極リード線の丸棒部６と接続部７の電
解液界面部分で水酸イオンが生成する。
【００２５】そして、このような溶存酸素又は水素イオ
ンの還元反応によって生成した水酸イオンは、四級化環
状アミジニウムと反応し、四級化環状アミジニウムが開
環して、二級アミンとなる。この二級アミンは揮発性が
高く、しかも吸湿性が低いので、陰極リード線の丸棒部
と封口体の間に生成しても、速やかに蒸散し、漏液状態
とはならないことが予想される。
ンの還元反応によって生成した水酸イオンは、四級化環
状アミジニウムと反応し、四級化環状アミジニウムが開
環して、二級アミンとなる。この二級アミンは揮発性が
高く、しかも吸湿性が低いので、陰極リード線の丸棒部
と封口体の間に生成しても、速やかに蒸散し、漏液状態
とはならないことが予想される。
【００２６】しかしながら、水酸イオンが発生すると、
溶媒であるγ─ブチロラクトンもこの水酸イオンと反応
して、γ─ヒドロキシ酪酸となる。そして、上述した二
級アミンとこのγ─ヒドロキシ酪酸が混在することにな
り、γ─ヒドロキシ酪酸のｐＨ低下作用によって、四級
化環状アミジニウムが開環して生成された、二級アミン
が閉環して、再び四級化環状アミジニウム塩となる。そ
して、この四級化環状アミジニウム塩には揮発性はな
く、吸湿性も高いので、陰極リード線の丸棒部と封口体
の間に再生成した四級化環状アミジニウム塩は、吸湿し
て漏液状態となる。以上のことは、漏液が大部分の水と
四級化環状アミジニウム塩から成っているという分析結
果から、推測された。
溶媒であるγ─ブチロラクトンもこの水酸イオンと反応
して、γ─ヒドロキシ酪酸となる。そして、上述した二
級アミンとこのγ─ヒドロキシ酪酸が混在することにな
り、γ─ヒドロキシ酪酸のｐＨ低下作用によって、四級
化環状アミジニウムが開環して生成された、二級アミン
が閉環して、再び四級化環状アミジニウム塩となる。そ
して、この四級化環状アミジニウム塩には揮発性はな
く、吸湿性も高いので、陰極リード線の丸棒部と封口体
の間に再生成した四級化環状アミジニウム塩は、吸湿し
て漏液状態となる。以上のことは、漏液が大部分の水と
四級化環状アミジニウム塩から成っているという分析結
果から、推測された。
【００２７】これに対して、本発明においては、溶媒と
してスルホラン、３─メチルスルホラン、２，４−ジメ
チルスルホランの３種から選ばれる２種以上と、γ─ブ
チロラクトンの混合溶媒を用いているので、漏液状態が
抑制される。すなわち、スルホラン、３−メチルスルホ
ラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ばれる
２種以上は水酸イオンと反応しないので、上述したｐＨ
を低下させるような物質は生成されない。したがって、
γ─ブチロラクトンからγ─ヒドロキシ酪酸のようなｐ
Ｈ低下作用のある物質が生成されても、その作用は弱
く、四級化環状アミジニウムが開環して生成された、二
級アミンが閉環して、再び四級化環状アミジニウム塩と
なる量は少なく、生成した二級アミンは揮発してしまう
ので、漏液状態が抑制されているものと考えられる。
してスルホラン、３─メチルスルホラン、２，４−ジメ
チルスルホランの３種から選ばれる２種以上と、γ─ブ
チロラクトンの混合溶媒を用いているので、漏液状態が
抑制される。すなわち、スルホラン、３−メチルスルホ
ラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ばれる
２種以上は水酸イオンと反応しないので、上述したｐＨ
を低下させるような物質は生成されない。したがって、
γ─ブチロラクトンからγ─ヒドロキシ酪酸のようなｐ
Ｈ低下作用のある物質が生成されても、その作用は弱
く、四級化環状アミジニウムが開環して生成された、二
級アミンが閉環して、再び四級化環状アミジニウム塩と
なる量は少なく、生成した二級アミンは揮発してしまう
ので、漏液状態が抑制されているものと考えられる。
【００２８】さらに、本発明の電解コンデンサに、逆電
圧が印加された場合にも、漏液は発生しない。すなわ
ち、逆電圧が印加されると、陽極側にカソード電流が流
れることになるが、陽極箔の分極抵抗は陰極箔に比べて
極めて大きいので、陽極側のカソード電流の大部分は陽
極タブに流れることになる。したがって、従来の電解コ
ンデンサでは、逆電圧試験の初期に漏液が発生すること
があった。しかしながら、本発明の電解コンデンサにお
いては、前述したような陰極側の挙動と同様の挙動によ
って、漏液状態が抑制される。以上のように、本発明の
漏液防止効果は極めて強いものである。
圧が印加された場合にも、漏液は発生しない。すなわ
ち、逆電圧が印加されると、陽極側にカソード電流が流
れることになるが、陽極箔の分極抵抗は陰極箔に比べて
極めて大きいので、陽極側のカソード電流の大部分は陽
極タブに流れることになる。したがって、従来の電解コ
ンデンサでは、逆電圧試験の初期に漏液が発生すること
があった。しかしながら、本発明の電解コンデンサにお
いては、前述したような陰極側の挙動と同様の挙動によ
って、漏液状態が抑制される。以上のように、本発明の
漏液防止効果は極めて強いものである。
【００２９】以上のように、本願発明の構成によると、
陰極リード線の丸棒部近傍で発生した水酸イオンは四級
化環状アミジニウムと反応して消失し、再生成される四
級化環状アミジニウムの量は少なく、生成される二級ア
ミンは揮発してしまうので、漏液状態が抑制される。
陰極リード線の丸棒部近傍で発生した水酸イオンは四級
化環状アミジニウムと反応して消失し、再生成される四
級化環状アミジニウムの量は少なく、生成される二級ア
ミンは揮発してしまうので、漏液状態が抑制される。
【００３０】また、従来の電解コンデンサにおいては、
無負荷放置の際に、陰極リード線４と陽極リード線５が
接触した場合には、陽極リード線と陰極電極箔３で局部
電池を構成することになり、陽極リード線側で溶存酸素
又は水素イオンの還元反応が発生し、水酸イオンを生成
して、陰極リード部と同様の理由により、漏液状態とな
っていた。
無負荷放置の際に、陰極リード線４と陽極リード線５が
接触した場合には、陽極リード線と陰極電極箔３で局部
電池を構成することになり、陽極リード線側で溶存酸素
又は水素イオンの還元反応が発生し、水酸イオンを生成
して、陰極リード部と同様の理由により、漏液状態とな
っていた。
【００３１】しかしながら、この場合も、本発明の構成
によれば、陰極リード部で漏液が防止される理由と同様
の理由によって、漏液は防止される。
によれば、陰極リード部で漏液が防止される理由と同様
の理由によって、漏液は防止される。
【００３２】以上のような理由によって、本願発明にお
いては、漏液が防止されているものと思われる。
いては、漏液が防止されているものと思われる。
【００３３】また、陰極電極箔３として、窒化チタン、
窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化ニオブから選ば
れた金属窒化物、又は、チタン、ジルコニウム、タンタ
ル、ニオブから選ばれた金属を蒸着法、メッキ法、塗布
など従来より知られている方法により被覆した陰極電極
箔を用いることができる。ここで、被覆する部分は陰極
電極箔の全面に被覆してもよいし、必要に応じて陰極電
極箔の一部、例えば陰極電極箔の一面のみに金属窒化物
又は金属を被覆してもよい。このことによって、陰極箔
の自然浸漬電位の方が陰極リード線の自然浸漬電位より
貴な電位となり、さらに、カソード分極抵抗も小さくな
る。したがって、過電圧が印加された際に、陰極リード
線のカソード電流は微小となり、陰極リード線側の水酸
イオンの生成が抑制されるので、漏液防止には、さらに
好適である。
窒化ジルコニウム、窒化タンタル、窒化ニオブから選ば
れた金属窒化物、又は、チタン、ジルコニウム、タンタ
ル、ニオブから選ばれた金属を蒸着法、メッキ法、塗布
など従来より知られている方法により被覆した陰極電極
箔を用いることができる。ここで、被覆する部分は陰極
電極箔の全面に被覆してもよいし、必要に応じて陰極電
極箔の一部、例えば陰極電極箔の一面のみに金属窒化物
又は金属を被覆してもよい。このことによって、陰極箔
の自然浸漬電位の方が陰極リード線の自然浸漬電位より
貴な電位となり、さらに、カソード分極抵抗も小さくな
る。したがって、過電圧が印加された際に、陰極リード
線のカソード電流は微小となり、陰極リード線側の水酸
イオンの生成が抑制されるので、漏液防止には、さらに
好適である。
【００３４】また、リード線４、５の、少なくとも丸棒
部６の表面には、ホウ酸アンモニウム水溶液、リン酸ア
ンモニウム水溶液あるいはアジピン酸アンモニウム水溶
液等による陽極酸化処理によって形成した酸化アルミニ
ウム層を形成したり、Ａｌ2Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2
などからなるセラミックスコーティング層等の絶縁層を
形成することができる。このことによって、無負荷の場
合に、陰極リード線と陰極箔の局部電池を構成する面積
が小さくなり、また、負荷の場合には、陰極リード線に
流れるカソード電流が少なくなり、双方の場合におい
て、陰極リード線側の水酸イオンの生成が抑制されるの
で、漏液防止効果はさらに向上する。
部６の表面には、ホウ酸アンモニウム水溶液、リン酸ア
ンモニウム水溶液あるいはアジピン酸アンモニウム水溶
液等による陽極酸化処理によって形成した酸化アルミニ
ウム層を形成したり、Ａｌ2Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2
などからなるセラミックスコーティング層等の絶縁層を
形成することができる。このことによって、無負荷の場
合に、陰極リード線と陰極箔の局部電池を構成する面積
が小さくなり、また、負荷の場合には、陰極リード線に
流れるカソード電流が少なくなり、双方の場合におい
て、陰極リード線側の水酸イオンの生成が抑制されるの
で、漏液防止効果はさらに向上する。
【００３５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３６】（表１）〜 (表３) は、本発明の各実施例
の電解コンデンサ用電解液の組成、及び３０℃と−４０
℃の比抵抗を示したものである。
の電解コンデンサ用電解液の組成、及び３０℃と−４０
℃の比抵抗を示したものである。
【００３７】
【表１】 ＊ SL ：スルホラン 3-MSL ：３−メチルスルホラン GBL ：γ─ブチロラクトン EDMIP ：フタル酸１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム TMAP ：フタル酸テトラメチルアンモニウム GBL の欄の( ) ：γ─ブチロラクトンの混合溶媒中の重量％
【００３８】
【表２】 ＊ 2,4-DMSL：２，４−ジメチルスルホラン
【００３９】
【表３】
【００４０】また、実施例９として、実施例４、１００
部に、ｐ−ニトロ安息香酸、１部、りん酸、０．３部添
加したものの比抵抗を測定したところ、３０℃で２４６
Ω−ｃｍ、−４０℃では９．６ｋΩ−ｃｍであった。ま
た、実施例１８として、実施例１３、１００部に、ｐ−
ニトロ安息香酸、１部、りん酸、０．３部添加したもの
の比抵抗を測定したところ、３０℃で２６８Ω−ｃｍ、
−４０℃では９．２ｋΩ−ｃｍであった。また、実施例
２７として、実施例２２、１００部に、ｐ−ニトロ安息
香酸、１部、りん酸、０．３部添加したものの比抵抗を
測定したところ、３０℃で２８２Ω−ｃｍ、−４０℃で
は８．５ｋΩ−ｃｍであった。
部に、ｐ−ニトロ安息香酸、１部、りん酸、０．３部添
加したものの比抵抗を測定したところ、３０℃で２４６
Ω−ｃｍ、−４０℃では９．６ｋΩ−ｃｍであった。ま
た、実施例１８として、実施例１３、１００部に、ｐ−
ニトロ安息香酸、１部、りん酸、０．３部添加したもの
の比抵抗を測定したところ、３０℃で２６８Ω−ｃｍ、
−４０℃では９．２ｋΩ−ｃｍであった。また、実施例
２７として、実施例２２、１００部に、ｐ−ニトロ安息
香酸、１部、りん酸、０．３部添加したものの比抵抗を
測定したところ、３０℃で２８２Ω−ｃｍ、−４０℃で
は８．５ｋΩ−ｃｍであった。
【００４１】従来例として、エチレングリコール、８７
重量％に、アジピン酸アンモニウム、１３重量％を溶解
したものの比抵抗を測定したところ、３０℃で３２０Ω
−ｃｍ、−４０℃では凝固した。
重量％に、アジピン酸アンモニウム、１３重量％を溶解
したものの比抵抗を測定したところ、３０℃で３２０Ω
−ｃｍ、−４０℃では凝固した。
【００４２】（表１）〜（表３）から明らかなように、
本発明の実施例１〜３０の３０℃及び−４０℃の比抵抗
は、良好である。特に、−４０℃においても低比抵抗を
保っており、−４０℃使用が可能であることがわかる。
これに対して、従来例においては、−４０℃では凝固し
ており、−４０℃で使用することはできない。ここで、
従来例の−２５℃の比抵抗は、９ｋΩ−ｃｍであった。
本発明の実施例１〜３０の３０℃及び−４０℃の比抵抗
は、良好である。特に、−４０℃においても低比抵抗を
保っており、−４０℃使用が可能であることがわかる。
これに対して、従来例においては、−４０℃では凝固し
ており、−４０℃で使用することはできない。ここで、
従来例の−２５℃の比抵抗は、９ｋΩ−ｃｍであった。
【００４３】また、溶質としてフタル酸１−エチル−
２，３−ジメチルイミダゾリニウムを用いた実施例４、
１３、２２は、それぞれフタル酸テトラメチルアンモニ
ウムを用いた比較例１、２、３より、３０℃、−４０℃
ともに、比抵抗は低く保たれている。なお、スルホラ
ン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラ
ンを単独で用いた比較例４、５、６は、−２５℃でも凝
固し、電解コンデンサ用電解液の溶媒としては用いるこ
とができない。
２，３−ジメチルイミダゾリニウムを用いた実施例４、
１３、２２は、それぞれフタル酸テトラメチルアンモニ
ウムを用いた比較例１、２、３より、３０℃、−４０℃
ともに、比抵抗は低く保たれている。なお、スルホラ
ン、３−メチルスルホラン、２，４−ジメチルスルホラ
ンを単独で用いた比較例４、５、６は、−２５℃でも凝
固し、電解コンデンサ用電解液の溶媒としては用いるこ
とができない。
【００４４】次に、高温寿命特性を評価するために、実
施例２、４、８、１１、１３、１７、２０、２２、２６
の電解液、従来例の電解液を用いてアルミニウム電解コ
ンデンサを作成した。ここで使用したアルミニウム電解
コンデンサの定格は、１６Ｖ−４７μＦ、ケースサイズ
はφ６．３ｍｍ×５ｍｍである。そして、これらの電解
コンデンサの、各試料２５個に１２５℃の下で定格電圧
を印加し、２０００時間、４０００時間経過後の静電容
量の変化率（ΔＣ）、損失角の正接（ｔａｎδ）の測定
を行った。結果を（表４）に示す。
施例２、４、８、１１、１３、１７、２０、２２、２６
の電解液、従来例の電解液を用いてアルミニウム電解コ
ンデンサを作成した。ここで使用したアルミニウム電解
コンデンサの定格は、１６Ｖ−４７μＦ、ケースサイズ
はφ６．３ｍｍ×５ｍｍである。そして、これらの電解
コンデンサの、各試料２５個に１２５℃の下で定格電圧
を印加し、２０００時間、４０００時間経過後の静電容
量の変化率（ΔＣ）、損失角の正接（ｔａｎδ）の測定
を行った。結果を（表４）に示す。
【００４５】
【表４】 ＊ Ｃａｐ（μＦ）、ΔＣ（％）、ＬＣ（μＡ）
【００４６】（表４）から明らかなように、実施例の電
解コンデンサの高温寿命特性は、従来例よりも、良好で
あり、初期のｔａｎδも低く保たれており、１２５℃、
４０００時間保証が可能となっている。特に、γ─ブチ
ロラクトンが２０重量％以下である実施例２、４、１
１、１３、２０、２２は、４０００時間後も良好な特性
を維持している。
解コンデンサの高温寿命特性は、従来例よりも、良好で
あり、初期のｔａｎδも低く保たれており、１２５℃、
４０００時間保証が可能となっている。特に、γ─ブチ
ロラクトンが２０重量％以下である実施例２、４、１
１、１３、２０、２２は、４０００時間後も良好な特性
を維持している。
【００４７】次いで、漏液特性を評価するために、実施
例４、１３、２２、比較例１〜３の電解液を用いた電解
コンデンサ、比較例７としてγ─ブチロラクトン７５重
量％、フタル酸１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾ
リニウム２５重量％の電解液を用いた電解コンデンサに
ついて、各試料２５個に８５℃、８５％ＲＨの下で定格
電圧を印加し、５００時間、１０００時間、及び２００
０時間経過後の漏液の有無について目視での観察を行っ
た。その結果を（表５）に示す。また、実施例４、１
３、２２、比較例４の電解液を用いた電解コンデンサを
用いて、各試料２５個に８５℃、８５％ＲＨの下で−
１．５Ｖの逆電圧を印加し、２５０時間、５００時間、
及び１０００時間経過後の漏液の有無について目視での
観察を行った。その結果を（表６）に示す。
例４、１３、２２、比較例１〜３の電解液を用いた電解
コンデンサ、比較例７としてγ─ブチロラクトン７５重
量％、フタル酸１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾ
リニウム２５重量％の電解液を用いた電解コンデンサに
ついて、各試料２５個に８５℃、８５％ＲＨの下で定格
電圧を印加し、５００時間、１０００時間、及び２００
０時間経過後の漏液の有無について目視での観察を行っ
た。その結果を（表５）に示す。また、実施例４、１
３、２２、比較例４の電解液を用いた電解コンデンサを
用いて、各試料２５個に８５℃、８５％ＲＨの下で−
１．５Ｖの逆電圧を印加し、２５０時間、５００時間、
及び１０００時間経過後の漏液の有無について目視での
観察を行った。その結果を（表６）に示す。
【００４８】
【表５】
【００４９】
【表６】
【００５０】（表５）から明らかなように、四級アンモ
ニウム塩を用いた比較例１〜３では５００時間後に、γ
─ブチロラクトンを溶媒として用いた比較例７では１０
００時間後に漏液が発生しているが、本発明の実施例
４、１３、２２の電解液を用いた電解コンデンサは２０
００時間後にも漏液はなく、良好な結果を得ている。ま
た、（表６）から明らかなように、逆電圧試験において
も、比較例７では２５０時間で漏液が発生しているが、
本発明の実施例においては１０００時間においても漏液
は発生せず、漏液防止効果は極めて強い。以上のよう
に、本発明の電解液によって、漏液防止が実現されてい
ることがわかる。
ニウム塩を用いた比較例１〜３では５００時間後に、γ
─ブチロラクトンを溶媒として用いた比較例７では１０
００時間後に漏液が発生しているが、本発明の実施例
４、１３、２２の電解液を用いた電解コンデンサは２０
００時間後にも漏液はなく、良好な結果を得ている。ま
た、（表６）から明らかなように、逆電圧試験において
も、比較例７では２５０時間で漏液が発生しているが、
本発明の実施例においては１０００時間においても漏液
は発生せず、漏液防止効果は極めて強い。以上のよう
に、本発明の電解液によって、漏液防止が実現されてい
ることがわかる。
【００５１】
【発明の効果】以上のように、この発明の電解コンデン
サ用電解液は、溶媒としてスルホラン、３─メチルスル
ホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ばれ
る２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用い、
溶質として四級化イミダゾリニウム塩又は四級化ピリミ
ジニウムを用いたものである。
サ用電解液は、溶媒としてスルホラン、３─メチルスル
ホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ばれ
る２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用い、
溶質として四級化イミダゾリニウム塩又は四級化ピリミ
ジニウムを用いたものである。
【００５２】この電解液を用いた電解コンデンサは、高
温寿命特性が良好で、さらに、低温特性も良好である。
温寿命特性が良好で、さらに、低温特性も良好である。
【００５３】また、前記電解液において、混合溶媒中の
γ─ブチロラクトンを溶媒全体の２０重量％以下とする
ことによって、より、良好な高温寿命特性を得ることが
できる。
γ─ブチロラクトンを溶媒全体の２０重量％以下とする
ことによって、より、良好な高温寿命特性を得ることが
できる。
【００５４】さらに、本発明の電解コンデンサにおいて
は、漏液することがない。
は、漏液することがない。
【図１】アルミニウム電解コンデンサの構造を示す内部
断面図である。
断面図である。
【図２】コンデンサ素子の構造を示す分解斜視図であ
る。
る。
１ コンデンサ素子 ２ 陽極電極箔 ３ 陰極電極箔 ４ 陽極引出し用のリード線 ５ 陰極引出し用のリード線 ６ 丸棒部 ７ 接続部 ８ 外部接続部 ９ 封口体 １０ 外装ケース １１ セパレータ
Claims (4)
- 【請求項１】 溶媒として、スルホラン、３─メチルス
ルホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ば
れる２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用
い、溶質として、四級化イミダゾリニウム塩又は四級化
ピリミジニウムを用いた、電解コンデンサ用電解液。 - 【請求項２】 溶媒として、スルホラン、３─メチルス
ルホラン、２，４−ジメチルスルホランの３種から選ば
れる２種以上と、γ─ブチロラクトンの混合溶媒を用
い、溶質として、四級化イミダゾリニウム塩又は四級化
ピリミジニウムを用いてなる、電解コンデンサ用電解液
を用いた電解コンデンサ。 - 【請求項３】 γ─ブチロラクトンの含有率が、溶媒中
の２０重量％以下である請求項１記載の電解コンデンサ
用電解液。 - 【請求項４】 γ─ブチロラクトンの含有率が、溶媒中
の２０重量％以下である請求項２記載の電解コンデン
サ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05438398A JP4745471B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ |
| US09/213,435 US6166899A (en) | 1997-12-18 | 1998-12-17 | Electrolyte for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor having the same |
| DE69841249T DE69841249D1 (de) | 1997-12-18 | 1998-12-18 | Elektrolyt für Elektrolytkondensator und diesen aufweisen der Elektrolytkondensator |
| KR1019980056994A KR100608466B1 (ko) | 1997-12-18 | 1998-12-18 | 전해캐패시터용전해질및이를포함하는전해캐패시터 |
| EP98124273A EP0924722B1 (en) | 1997-12-18 | 1998-12-18 | Electrolyte for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor having the same |
| US09/641,080 US6274061B1 (en) | 1997-12-18 | 2000-08-17 | Electrolyte for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05438398A JP4745471B2 (ja) | 1998-02-18 | 1998-02-18 | 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11233379A true JPH11233379A (ja) | 1999-08-27 |
| JP4745471B2 JP4745471B2 (ja) | 2011-08-10 |
Family
ID=12969174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05438398A Expired - Lifetime JP4745471B2 (ja) | 1997-12-18 | 1998-02-18 | 電解コンデンサ用電解液およびそれを用いた電解コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4745471B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040011772A (ko) * | 2002-07-30 | 2004-02-11 | 삼영전자공업(주) | 전해액 및 이를 이용한 칩형 알루미늄 전해콘덴서(ⅱ) |
| KR20040011771A (ko) * | 2002-07-30 | 2004-02-11 | 삼영전자공업(주) | 전해액 및 이를 이용한 칩형 알루미늄 전해콘덴서(ⅰ) |
-
1998
- 1998-02-18 JP JP05438398A patent/JP4745471B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040011772A (ko) * | 2002-07-30 | 2004-02-11 | 삼영전자공업(주) | 전해액 및 이를 이용한 칩형 알루미늄 전해콘덴서(ⅱ) |
| KR20040011771A (ko) * | 2002-07-30 | 2004-02-11 | 삼영전자공업(주) | 전해액 및 이를 이용한 칩형 알루미늄 전해콘덴서(ⅰ) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4745471B2 (ja) | 2011-08-10 |
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