JPS60207330A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電解コンデンサ用電解液（以下単に電解液
という）の改良に係り、特に中高圧用電解コンデンサに
用いる電解液の比抵抗の低減、および火花電圧特性の向
上に関するものである。

一般に乾式電解コンデンサの特性は種々の要因によって
決定されている。特に、コンデンサ素子とともに外装ケ
ースに収納される電解液の特性は、損失（ｔａｎδ）あ
るいは、等価直列抵抗（ＥＳＲ）に大きな影響を及ぼす
ことが判明している。

従来の電解コンデンサ、特に中高圧用電解コンデンサに
は、エチレングリコールを主溶媒とし、硼酸もしくはそ
のアンモニウム塩を主溶質とした電解液が用いられてい
る。しかし、このいわゆるエチレングリコール−硼酸系
の電解液は、一般に、電導度がＩＫΩ０程度であるので
、比抵抗値が高く、したがって該電解液を用いた電解コ
ンデンサは、その損失、等個直列抵抗値が高いものにな
ってしまう。

また、この系の電解液は、各薬品中に含まれている水分
の他に、エチレングリコールと硼酸とのエステル化反応
で大量の水分を生じる。該水分は、陽極電極箔表面に形
成された誘電体酸化皮膜の劣化を加速度的に促し、電解
コンデンサとして、長期間安定した電気的特性を維持さ
せることが困難となる。

更に、電解液から生じる水分が電解コンデンサ内部の発
熱により気化し、大量の水蒸気となることがあった。特
に、１００℃以上の高温度下においては、該水蒸気によ
る内圧で、外装ケースが変形し、あるいは、防爆弁が作
動してしまうこともあった。また、低温度域においては
、硼酸の溶解度が低いため、結晶が析出しやすい。した
がって、電解液として正常な機能を期待できる低温度域
の限度が一２５℃であり、前記最高使用温度と併せて一
２５〜１００℃という使用温度の範囲が狭い電解コンデ
ンサしか得ることができない。

また、エチレングリコールを主溶媒とし、アジピン酸も
しくはそのアンモニウム塩を主溶質とした、いわゆるエ
チレングリコール−アジピン酸系の電解液は、エチレン
グリコール−硼酸系の電解液に比較して、比抵抗値が低
いので、該電解液を用いた電解コンデンサは損失、等個
直列抵抗値を低減させることができるが、火花発生電圧
も極めて低いので耐電圧がとれず、低圧用の電解コンデ
ンサにしか利用することができない。

この発明は、上記のような欠陥を克服する電解液の提供
を目的とし、詳しくは、溶質にヘプタン。

４．４−ジカルボン酸もしくはその塩を用いて、比抵抗
値を低減しつつ、高火花電圧特性を実現する中高圧用電
解コンデンサ用電解液の提供を目的とするものである。

この発明は、エチレングリコールを主体とした溶媒に、
ヘプタン、４．４−ジカルボン酸もしくはその塩を主溶
質として溶解させた電解液であることを特徴としている
。

−Ｍに、セバシン酸、アゼライン酸等の直鎖の二塩基酸
は、グリコール類に対する溶解度が低いので、電解液と
して十分な特性が得にくい。しかし、ヘプタン、４．４
−ジカルボン酸のように、側鎖を有する二塩基酸は、溶
解度が高いので優れた特性の電解液が得やすい。

次に、この発明を具体的に説明する。

エチレングリコール−硼酸系の電解液を従来例とし、こ
の発明による電解液と比較した。各電解液の組成は以下
とおりである。

瑳米貫 エチレングリコール　６７−１χ 硼酸　１６．５ｗｔχ 硼酸アンモニウム　１６．５圓ｔχ 叉籐拠 エチレングリコール　８ｔ、３Ｗｔχ ヘプタン、４，４−ジカルボン酸　１１．２ＷｔＸアン
モニア水　４．５Ｗｔχ 上記従来例と実施例の比抵抗値（Ｒｓ）、耐電圧（ＶＳ
）、および電解液中の水分含有量を以下に示す。

なお、表中人は従来例、Ｂはこの発明の実施例を示す。

この比較から明らかなように、実施例の電解液は従来例
の電解液に比較して、低い比抵抗値を示している。これ
は前記のように溶質であるヘプタン、４．４−ジカルボ
ン酸の炭素数が９であることと、側鎖を持った構造であ
ることによると思われる。

また、前記のように比抵抗値が低いにもかかわらず、火
花発生電圧の値は逆に高くなっている。

したがって耐電圧も高いこととなる。

また含水量も少ない。すなわち、従来例のように、エチ
レングリコールと硼酸とのエステル化反応は容易に進行
し、硼酸１モルから３モルの水が生成される。しかしこ
れに対して、実施例のように、エチレングリコールに二
基基の有機酸であるヘプタン、４．４−ジカルボン酸を
溶解させた場合、エチレングリコールとへブタン、４．
４−ジカルボン酸によるエステル化反応、ヘプタン、４
，４−ジカルボン酸とアンモニアによるアミド化反応は
、ともにその反応速度が遅く、１モルのへブタン、４．
４−ジカルボン酸から２モルの水が生成されるに止まる
。また、実施例の電解液は、従来例の電解液に比較して
溶質のモル濃度も低いので、この点がらも水の生成量は
少なくなる。

次に、溶質量と比抵抗値および火花電圧との関係を第１
図および第２図に示す。第１図は溶質量と比抵抗値との
関係を示し、第２図は溶質量と火花電圧との関係を示し
ている。第２図によれば、溶質量を１０ｗｔ％とすると
、比抵抗値を４００Ωｃｍ以下とすることができる。ま
た、火花電圧については溶質量が増加しても、はぼ４０
０Ｖ以上を維持することが認められる。

次に従来例による電解液と、実施例による電解液とを用
いた電解コンデンサを製造し、その電気的特性を比較す
る。試料の電解コンデンサは、いずれも定格電圧４００
ｖ定格静電容量ｒｏμＦであり、外装ケースは、径寸が
１６φ、縦寸３ｏｌのものを用いた。比較試験は、従来
例の電解液を含浸した電解コンデンサおよび前記実施例
の電解液を含浸した電解コンデンサを各々１０個用意し
、その初期における損失（ｔａｎδ）　（１２０Ｈｚ）
　、漏れ電流（ＬＣ）、等価直列抵抗値（ＥＳＲ）　（
１０ＫＨｚ）の平均値を測定した。以下にその結果を示
す。なお表中Ａは従来例、Ｂは実施例を示している。

この結果によれば、初期特性において、実施例（Ｂ）の
電解コンデンサは、従来例（Ａ）と比較して、１２０１
１ｚでの損失で、約１７２、また１０ＫＨｚでの等価直
列抵抗値では、約１／３近い低い値を示し。

た。

次いで１０５℃の高温度下において定格電圧（４００Ｖ
）を負荷し、１０００時間後の損失、漏れ電流の平均値
を測定するとともに、外観不良の発生率を測定した。以
下にその結果を示す。なお、表中Ａは従来例、Ｂは実施
例を示している。

この高温負荷特性の測定結果からも明らかなように、実
施例（Ｂ）の電解コンデンサは、１０００時間後も初期
特性とほぼ同等の性能を示している。

また、外観不良も皆無であった。これに対して、従来例
（Ａ）の電解コンデンサは、電気的特性の劣化が著しく
、また外装ケースの膨れ、防爆弁の動作等の外観不良の
発生が非常に多い。

更に、従来例による電解コンデンサと実施例による電解
コンデンサとの温度特性を測定した。この測定において
は、前記同様４００Ｖ−１０μＦの電解コンデンサを各
々１０個用意し、静電容量（ＣＡＰ）、損失（ｔａｎδ
）および漏れ電流（ＬＣ）の初期特性の平均値並びに温
度特性の平均値を測定した。２０’Ｃにおける平均値を
以下に示す。なお、表中Ａは従来例、Ｂは実施例を示し
ている。

また、静電容量変化率と損失（ｔａｎδ）の温度特性の
測定結果を第３図に示す。第３図中ａは従来例、ｂは実
施例を示している。

第３図からも明らかなように、実施例による電解コンデ
ンサは静電容量の変化率が少なく、特に低温における特
性が良好である。

なお、この実施例においては、溶質をヘプタン。

４．４−ジカルボン酸単体として溶解して用いているが
、ヘゲタン、４．４−ジカルボン酸は、アンモニラム塩
、アミン塩等の塩の形で溶解しても同様の効果が期待で
きる。

以上のようにこの発明は、エチレングリコールを主体と
した溶媒に、ヘプタン、４，４−ジカルボン酸を主溶質
として溶解させた電解液であることを特徴としているの
で、比抵抗値が低く、１０５℃を越える高温度下におい
ても、損失および等個直列抵抗が低く、安定した電気的
特性を実現することができるとともに、低インピーダン
スの電解コンデンサを実現することができる。

特に、電解コンデンサのインピーダンス−周波数特性に
おいては、インピーダンスの共振周波数近傍の１０ＫＨ
ｚ〜３０ＫＨｚ程度の高周波数領域でのインピーダンス
は前記等価直列抵抗によって、その大半が律せられるの
で、等価直列抵抗値を低減することにより、高周波での
電解コンデンサのインピーダンス値を下げ、優れた高周
波特性を示す電解コンデンサを実現することができる。

また、ヘプタン、４．４−ジカルボン酸の溶解度が高い
ため、低温域における結晶の析出が少なく、０ したがって電気的特性にも良好な影響を与えている。

また、エチレングリコールとへブタン、４．４−ジカル
ボン酸とのエステル化反応速度は遅いので、該反応によ
る生成水は少量である。そのため、前記生成水が、高温
中において水蒸気となって外装ケースの内圧を高め、外
装ケースの外観を変形させることがなくなる。

また、全体としての含水量が少ないので、電解コンデン
サの陽８ｉ箔に形成される誘電体酸化皮膜の劣化を抑制
することができ、電解コンデンサの寿命特性の向上を図
ることができる。

以上説明したように、この発明は、エチレングリコール
を主溶媒とし、ヘプタン、４．４−ジカルボン酸もしく
はその塩を主溶質としたので、比抵抗値が低く、かつ火
花電圧の高い電解液を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を構成する溶質であるヘプタン、４
．４−ジカルボン酸の量と火花電圧との関係１ を示すグラフ、第２図は、ヘプタン、４，４−ジカルボ
ン酸の量と比抵抗との関係を示すグラフ、第３図は、温
度特性測定試験の結果を示すグラフである。なおグラフ
中、ａは従来例、ｂはこの発明の実施例を示している。 特許出願人 日本ケミコン株式会社 ２ 第１図 第２図 容質社（ｗｔ’／ｅ） 第３図 渫度（０Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１エチレングリコールを主体とした溶媒に、ヘプタ
   ン、４．４−ジカルボン酸もしくはその塩を溶質として
   溶解させたことを特徴とする電解コンデンサ用電解液。