JP2007134649A - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents

Abstract

【課題】比抵抗が低くて耐電圧が高い電解コンデンサの駆動用電解液を提供する。
【解決手段】電解コンデンサの駆動用電解液において、エチレングリコールを主溶媒とし、少なくとも、セバシン酸や１，６−デカンジカルボン酸等の高級二塩基酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、以下の化学式で示されるポリカプロラクトンとを配合する。ポリカプロラクトンの配合量は、電解液全体に対して０．５〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。

【選択図】なし

Description

本発明は、電解コンデンサの駆動用電解液（以下、電解液と称す）に関するものであり、特に耐電圧を改善した電解液に関するものである。

従来、中高圧用アルミニウム電解コンデンサの電解液には、エチレングリコールを主溶媒とし、高級二塩基酸またはそのアンモニウム塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩とを配合し、電解液の耐電圧を上昇させるためマンニトール、ソルビトール等の多価アルコールを添加した電解液が用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特公平７−４８４５９号公報（第１−４頁） 特公平７−４８４６０号公報（第１−３頁） 特公平７−６３０４７号公報（第１−４頁）

しかしながら、マンニトール、ソルビトール等の多価アルコールは、配合量に対する耐電圧の向上が緩慢であるため、多量に配合せざるを得ない一方、多価アルコールを多量に添加すると、高級二塩基酸やホウ酸とエステル化反応を起こし、比抵抗が著しく上昇するという問題がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、比抵抗が低くて耐電圧が高いアルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために種々検討した結果、達成できたものであり、ポリカプロラクトンが多価アルコールと比較して電極箔への吸着性が高いことに着目し、その特性を電解液に利用したことに特徴を有する。
すなわち、本発明に係る電解液では、エチレングリコールを主溶媒とし、少なくとも、高級二塩基酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、以下の化学式で示されるポリカプロラクトンとを配合したことを特徴とする。

本発明において、ポリカプロラクトンの配合量は、電解液全体に対して０．５〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。

本発明に係る電解液では、少量の添加で耐電圧を向上可能なポリカプロラクトンを配合したので、添加による比抵抗の上昇を抑制しながら電解液の耐電圧の向上を図ることができる。

本発明に係る電解液では、エチレングリコールを主溶媒とし、少なくとも、高級二塩基酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、上記の化学式で示されるポリカプロラクトンとを配合したことを特徴とする。ここで、ポリカプロラクトンの配合量は、電解液全体に対して０．５〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。

本発明に係る電解液に使用される高級二塩基酸としては、アゼライン酸、セバシン酸、安息香酸、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、７−ビニルヘキサデセン−１，１６−ジカルボン酸等を挙げることができる。

高級二塩基酸やホウ酸の塩としては、アンモニウム塩の他、メチルアミン、エチルアミン、ｔ−ブチルアミン等の一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミン等の二級アミン塩、トリメチルアミン、ジエチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミン等の三級アミン塩、テトラメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム等の四級アンモニウム塩等を挙げることができる。

エチレングリコールに混合する副溶媒としては、プロピレングリコール等のグリコール類、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のラクトン類、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のアミド類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、イソブチレンカーボネート等の炭酸類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルスルホキシド等のオキシド類、エーテル類、ケトン類、エステル類、スルホラン、スルホラン誘導体、水等を例示することができる。これらの溶媒は一種類だけでなく、二種類以上を混合して使用することができる。

上記の電解液には、漏れ電流の低減、耐電圧向上、ガス吸収等の目的で種々の添加剤を加えることができる。添加剤の例として、リン酸化合物、ホウ酸化合物、多価アルコール類、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールのランダム共重合体およびブロック共重合体に代表される高分子化合物、ニトロ化合物等が挙げられる。

本発明に係る電解液においては、ポリカプロラクトンを少量だけ添加したので、添加による比抵抗の上昇を抑制しながら電解液の耐電圧の向上を図ることができる。
その理由は、ポリカプロラクトンと高級二塩基酸やホウ酸とのエステル化反応による生成物は、電解液中のイオンの移動を妨げず、電解液の比抵抗上昇を抑制しながら耐電圧を向上することができるためと考えられる。
また、ポリカプロラクトンは、電極箔に対する高い吸着性を有するため、電極箔表面にて効率良く高級二塩基酸、ホウ酸とのエステル化反応を行うことができ、少量の添加で耐電圧を向上させることができるためと考えられる。

以下、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。表１および表２に示す組成で電解液を調合し、３０℃における比抵抗および８５℃における火花発生電圧（電解液の耐電圧）を測定した。

表１、２において、例えば、実施例４と従来例１とを比較し、実施例７と従来例２とを比較すればわかるように、本発明である実施例１〜１３は、マンニトールを添加した従来例と比較して、比抵抗上昇を抑制しながら耐電圧の向上を図ることができる。

但し、ポリカプロラクトンの配合量は、０．５ｗｔ％未満では耐電圧の向上が小さく（実施例１）、また、２．０ｗｔ％を超えると比抵抗が上昇し、低比抵抗の用途に不向きとなる（実施例５）。以上のことから、ポリカプロラクトンの添加量は、０．５〜２．０ｗｔ％の範囲が好ましいといえる。

また、上記実施例２〜４と従来例１に係る電解液を用いて定格３１５Ｖ−２２μＦ（φ１６×２５ｍｍＬ）の電解コンデンサを作製し高圧無負荷試験（１０５℃、５０００時間）の信頼性試験を行ったところ、マンニトールを配合した電解液を用いた場合に対して同等以上の特性が得られた。

なお、ポリカプロラクトンを配合した効果は、上記実施例に限定されるものではなく、先に記載した各種化合物を単独または複数溶解した電解液に用いても実施例と同等の効果があった。

Claims (2)

1. エチレングリコールを主溶媒とし、少なくとも、高級二塩基酸またはその塩と、ホウ酸またはその塩と、以下の化学式で示されるポリカプロラクトンとを配合したことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。
   

   
2. 請求項１において、ポリカプロラクトンの配合量が、電解液全体に対して０．５〜２．０ｗｔ％であることを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。