JP2008244493A - Aluminum electrolytic capacitor - Google Patents
Aluminum electrolytic capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008244493A JP2008244493A JP2008135901A JP2008135901A JP2008244493A JP 2008244493 A JP2008244493 A JP 2008244493A JP 2008135901 A JP2008135901 A JP 2008135901A JP 2008135901 A JP2008135901 A JP 2008135901A JP 2008244493 A JP2008244493 A JP 2008244493A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- capacitor
- electrolytic capacitor
- electrolytic solution
- quaternary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明は、アルミニウム電解コンデンサに関する。 The present invention relates to an aluminum electrolytic capacitor.
アルミニウム電解コンデンサは、小型でありながら大きな静電容量を有する点に特徴があり、低周波のフィルターやバイパス用に多用されている。アルミニウム電解コンデンサは、一般に陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して巻回し、これをケースに収納して密封した構造を有する（図１及び図２参照）。陽極箔には誘電体層として絶縁性酸化皮膜を形成したアルミニウムが使用され、陰極箔にはエッチング処理を施したアルミニウム箔が一般に使用されている。そして、陽極と陰極の間に介在するセパレータには両極の短絡を防ぐために電解液が含浸されており、真の陰極として機能している。 Aluminum electrolytic capacitors are characterized by having a large capacitance while being small, and are often used for low-frequency filters and bypasses. An aluminum electrolytic capacitor generally has a structure in which an anode foil and a cathode foil are wound through a separator, and this is housed in a case and sealed (see FIGS. 1 and 2). Aluminum having an insulating oxide film formed as a dielectric layer is used for the anode foil, and an aluminum foil subjected to etching treatment is generally used for the cathode foil. The separator interposed between the anode and the cathode is impregnated with an electrolytic solution to prevent a short circuit between the two electrodes, and functions as a true cathode.
電解液特性の中でも電気伝導率は、電解コンデンサのエネルギー損失やインピーダンス特性等に直接関わることから、高い電気伝導率を有する電解液の開発が盛んに行われている。例えば、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性溶媒にフタル酸やマレイン酸等の第四級アンモニウム塩（例えば、特許文献１、特許文献２など）や第四級アミジニウム塩（例えば、特許文献３、特許文献４など）を溶解した電解液が提案されている。しかし、これらの電解液は、イオンの移動度が十分でなく、また陽極アルミニウムの化成性も不十分であるため、一般に定格電圧が３５V以下のコンデンサにしか用いることができない。
Among the electrolyte characteristics, the electrical conductivity is directly related to the energy loss and impedance characteristics of the electrolytic capacitor. Therefore, development of an electrolyte having a high electrical conductivity has been actively conducted. For example, quaternary ammonium salts such as phthalic acid and maleic acid (for example,
そこで、電気伝導率が高く、熱安定性に優れ、耐電圧のより高い電解コンデンサ用電解液、およびインピーダンスがより低く、熱安定性に優れ、耐電圧のより高い電解コンデンサが求められている。
本発明者等は、このような中で、テトラフルオロアルミン酸イオンを含有する電解コンデンサ用電解液は、これらの性能を満足することを見出した（特願平２００２−１３５３８７号）。しかしながら、この電解液を用いた電解コンデンサは、初期に有している高電気伝導率、熱安定性、耐電圧性などの特性を長期間維持することが難しいという問題がある。
Accordingly, there is a demand for an electrolytic solution for electrolytic capacitors having high electrical conductivity, excellent thermal stability, and higher withstand voltage, and electrolytic capacitors having lower impedance, excellent thermal stability, and higher withstand voltage.
The inventors of the present invention have found that the electrolytic solution for electrolytic capacitors containing tetrafluoroaluminate ions satisfies these performances (Japanese Patent Application No. 2002-135387). However, an electrolytic capacitor using this electrolytic solution has a problem that it is difficult to maintain characteristics such as high electrical conductivity, thermal stability, and voltage resistance that are initially possessed for a long period of time.
フタル酸、マレイン酸等の第四級アンモニウム塩や第四級アミジニウム塩などの電解質をγ―ブチロラクトンのような非プロトン性極性溶媒中に溶解した電解液を用いる従来のアルミニウム電解コンデンサでは、電解液中の水分は問題視されておらず、例えば、電解液が水分を３重量％程度含有していても、実用上問題はなかった。 In a conventional aluminum electrolytic capacitor using an electrolytic solution in which an electrolyte such as quaternary ammonium salt such as phthalic acid or maleic acid or quaternary amidinium salt is dissolved in an aprotic polar solvent such as γ-butyrolactone, The water content therein was not regarded as a problem. For example, even if the electrolyte contained about 3% by weight of water, there was no practical problem.
しかし、本発明者らの検討によれば、電解質として含フッ素アニオンのオニウム塩を用いるアルミニウム電解コンデンサ場合には、電解液中の水分がコンデンサの性能に大きな影響を及ぼすことが判明した。これは、電解液中の水分がアルミニウム電極の表面状態に大きな影響を与えるためと考えられる。そして、電解液中の水分を制限することにより、上記課題、特にコンデンサの漏れ電流特性および寿命特性が改善された、長期安定的に使用しうる電解コンデンサを提供できること見出し、本発明に到達した、 However, according to the study by the present inventors, in the case of an aluminum electrolytic capacitor using an onium salt of a fluorine-containing anion as an electrolyte, it has been found that moisture in the electrolytic solution greatly affects the performance of the capacitor. This is presumably because the moisture in the electrolyte greatly affects the surface state of the aluminum electrode. And by limiting the moisture in the electrolytic solution, it was found that the above problems, in particular, the leakage current characteristics and lifetime characteristics of the capacitor can be improved, can provide an electrolytic capacitor that can be used stably for a long time, and reached the present invention,
即ち、本発明の要旨は、陽極、アルミニウムからなる陰極、及び含フッ素アニオンのオニウム塩を含有する電解液からなるアルミニウム電解コンデンサであって、電解液中の水の濃度が１重量％以下であることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサに存する。 That is, the gist of the present invention is an aluminum electrolytic capacitor comprising an anode, a cathode made of aluminum, and an electrolytic solution containing an onium salt of a fluorine-containing anion, and the concentration of water in the electrolytic solution is 1% by weight or less. It exists in the aluminum electrolytic capacitor characterized by this.
本発明のアルミニウム電解コンデンサは、インピーダンス特性、熱安定性、耐電圧性などの優位性を保持して、長期安定的に使用することが可能である。 The aluminum electrolytic capacitor of the present invention retains advantages such as impedance characteristics, thermal stability, and voltage resistance, and can be used stably for a long period of time.
以下に本発明につき、更に詳細に説明する。
アルミニウム電解コンデンサの基本構成は、従来公知のアルミニウム電解コンデンサと同様であり、陽極と陰極とが、電解液を含浸したセパレータを介してケースに収納されている。
The present invention will be described in detail below.
The basic configuration of the aluminum electrolytic capacitor is the same as that of a conventionally known aluminum electrolytic capacitor, and the anode and the cathode are housed in a case via a separator impregnated with an electrolytic solution.
陽極としては、アルミニウムの表面に酸化アルミニウム皮膜層を形成したものが用いられる。アルミニウムとしては、通常純度９９．９％以上のアルミニウムが用いられる。酸化アルミニウム皮膜層は、アルミニウムを酸性溶液中で化学的あるいは電気化学的なエッチングにより拡面処理した後、アジピン酸アンモニウムやホウ酸、リン酸等の水溶液中で化成処理を行う方法などにより形成することができる。陽極の厚さは、通常５０〜５００μｍである。 As the anode, one having an aluminum oxide film layer formed on the surface of aluminum is used. As aluminum, aluminum having a purity of 99.9% or more is usually used. The aluminum oxide film layer is formed by a method of performing chemical conversion treatment in an aqueous solution of ammonium adipate, boric acid, phosphoric acid, etc. after aluminum is subjected to surface expansion treatment by chemical or electrochemical etching in an acidic solution. be able to. The thickness of the anode is usually 50 to 500 μm.
陰極としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられる。アルミニウムとしては、純度９９．９％以上のものが用いられる、アルミニウム合金としては、アルミニウム含量９９％程度のものが用いられる。アルミニウムの表面はエッチングにより、拡面処理されていてもよい。中でも耐水和性に優れる純度９９．９％のアルミニウムが好ましい。陰極の厚さは、通常２０〜２００μｍである。
電解コンデンサの製作に際しては、陽極および陰極は乾燥したものを用いるのが好ましい。通常は表面の付着水が１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下のものを用いる。
Aluminum or aluminum alloy is used as the cathode. Aluminum having a purity of 99.9% or more is used, and aluminum alloys having an aluminum content of about 99% are used. The surface of the aluminum may be subjected to a surface expansion process by etching. Among them, aluminum having a purity of 99.9% which is excellent in hydration resistance is preferable. The thickness of the cathode is usually 20 to 200 μm.
When manufacturing an electrolytic capacitor, it is preferable to use a dried anode and cathode. Usually, the surface adhering water is 100 ppm or less, preferably 10 ppm or less.
セパレータとしては、マニラ紙、クラフト紙等の紙、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド等の不織布などが挙げられるが、なかでも紙が好ましい。セパレータの水分量は、その材質によっても異なるが、大気中の水分を吸収するため、通常２重量％程度であり、大気中の湿度が高いと８重量％程度となる。従って、セパレータは乾燥して、付着している水を除去してから、コンデンサの製造に用いることが好ましい。通常は水分が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは５００ｐｐｍ、より好ましくは１００ｐｐｍ以下となるように乾燥する。 Examples of the separator include paper such as manila paper and kraft paper, and nonwoven fabric such as glass fiber, polypropylene, polyethylene, and polyphenylene sulfide. Among these, paper is preferable. Although the moisture content of the separator varies depending on the material, it absorbs moisture in the atmosphere, and is usually about 2% by weight. When the humidity in the atmosphere is high, it becomes about 8% by weight. Therefore, it is preferable that the separator is dried to remove adhering water and then used for manufacturing the capacitor. Usually, it is dried so that the water content is 1000 ppm or less, preferably 500 ppm, more preferably 100 ppm or less.
電解液は、含フッ素アニオンのオニウム塩とこれを溶解する溶媒とから主としてなる。
電解コンデンサの組立に用いる電解液は、通常は水分量が５０００ｐｐｍ以下、好ましくは１００ｐｐｍ以下である。
The electrolytic solution mainly includes an onium salt of a fluorine-containing anion and a solvent for dissolving the onium salt.
The electrolyte used for assembling the electrolytic capacitor usually has a water content of 5000 ppm or less, preferably 100 ppm or less.
含フッ素アニオンとしては、一般式ＭＦn-で表されるアニオン（式中、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｎｂ、Ｓｂ及びＴａからなる群から選ばれる元素を表し、ｎはＭの電荷数によって決まる４または６の数を表す。）で表されるアニオン、パーフルオロアルカンスルホン酸アニオン、ビス（パーフルオロアルカンスルホニル）イミドアニオン、トリス（パーフルオロアルカンスルホニル）メチドアニオン、パーフルオロアルキルフルオロホウ酸アニオン、パーフルオロアルキルフルオロリン酸アニオン等を挙げることができる。なかでも一般式ＭＦｎ-で表されるアニオンが好ましい。 Examples of the fluorine-containing anion, the general formula MFn - anions (wherein, represented by, M is, B, Al, P, Nb, represents an element selected from the group consisting of Sb and Ta, n is the charge of M An anion represented by 4 or 6), a perfluoroalkanesulfonate anion, a bis (perfluoroalkanesulfonyl) imide anion, a tris (perfluoroalkanesulfonyl) methide anion, a perfluoroalkylfluoroborate anion, Examples thereof include perfluoroalkyl fluorophosphate anions. Of these formula MFn - anions represented by are preferred.
一般式ＭＦn-で表されるアニオンの具体例としては、テトラフルオロホウ酸イオン、テトラフルオロアルミン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサフルオロニオブ酸イオン、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン、ヘキサフルオロタンタル酸イオンを挙げることができる。中でも、電気伝導率が高く、熱安定性に優れ、かつ耐電圧性の高い電解液を得ることができるので、テトラフルオロアルミン酸イオン（ＡｌＦ4 -）が好ましい。
含フッ素アニオンは１種でも２種以上を併用してもよいが、アニオンとしてテトラフルオロアルミン酸イオンと他の含フッ素アニオンとを併用する場合には、含フッ素アニオン中のテトラフルオロアルミン酸イオンの割合は、好ましくは５〜１００モル％、より好ましくは３０〜１００モル％、特に好ましくは、５０〜１００モル％である。最も好ましくは含フッ素アニオンとしてテトラフルオロアルミン酸イオンのみを用いることである。
Formula MFn - Examples of an anion represented, tetrafluoroborate, tetrafluoroaluminate ion, hexafluorophosphate ion, a hexafluoro niobate ion, hexafluoroantimonate ion, hexafluoro tantalate ions Can be mentioned. Among them, tetrafluoroaluminate ion (AlF 4 − ) is preferable because an electrolytic solution having high electrical conductivity, excellent thermal stability, and high voltage resistance can be obtained.
The fluorine-containing anion may be used alone or in combination of two or more. However, when a tetrafluoroaluminate ion and another fluorine-containing anion are used together as an anion, the tetrafluoroaluminate ion in the fluorine-containing anion The ratio is preferably 5 to 100 mol%, more preferably 30 to 100 mol%, and particularly preferably 50 to 100 mol%. Most preferably, only a tetrafluoroaluminate ion is used as the fluorine-containing anion.
オニウム塩としては、第四級オニウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、第四級オニウム塩としては、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、第四級イミダゾリウム塩、第四級アミジニウム塩などが挙げられる。 Examples of onium salts include quaternary onium salts and ammonium salts. Quaternary onium salts include quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, quaternary imidazolium salts, and quaternary amidinium salts. Etc.
第四級アンモニウム塩の第四級アンモニウムイオンとしては、以下のものが挙げられる。
（１）テトラアルキルアンモニウム
テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジ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、トリメチル−ｎ−プロピルアンモニウム、トリメチルイソプロピルアンモニウム、トリメチル−ｎ−ブチルアンモニウム、トリメチルイソブチルアンモニウム、トリメチル−ｔ−ブチルアンモニウム、トリメチル−ｎ−ヘキシルアンモニウム、ジメチルジ−ｎ−プロピルアンモニウム、ジメチルジイソプロピルアンモニウム、ジメチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、メチルトリ−ｎ−プロピルアンモニウム、メチルトリイソプロピルアンモニウム、メチルジ−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、メチル−ｎ−プロピルジイソプロピルアンモニウム、トリエチル−ｎ−プロピルアンモニウム、トリエチルイソプロピルアンモニウム、トリエチル−ｎ−ブチルアンモニウム、トリエチルイソブチルアンモニウム、トリエチル−ｔ−ブチルアンモニウム、ジメチルジ−ｎ−ブチルアンモニウム、ジメチルジイソブチルアンモニウム、ジメチルジ−ｔ−ブチルアンモニウム、ジメチル−ｎ−ブチルエチルアンモニウム、ジメチルイソブチルエチルアンモニウム、ジメチル−ｔ−ブチルエチルアンモニウム、ジメチル−ｎ−ブチルイソブチルアンモニウム、ジメチル−ｎ−ブチル−ｔ−ブチルアンモニウム、ジメチルイソブチル−ｔ−ブチルアンモニウム、ジエチルジ−ｎ−プロピルアンモニウム、ジエチルジイソプロピルアンモニウム、ジエチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、エチルトリ−ｎ−プロピルアンモニウム、エチルトリイソプロピルアンモニウム、エチルジ−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、エチル−ｎ−プロピルジイソプロピルアンモニウム、ジエチルメチル−ｎ−プロピルアンモニウム、エチルジメチル−ｎ−プロピルアンモニウム、エチルメチルジ−ｎ−プロピルアンモニウム、ジエチルメチルイソプロピルアンモニウム、エチルジメチルイソプロピルアンモニウム、エチルメチルジイソプロピルアンモニウム、エチルメチル−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、テトラ−ｎ−プロピルアンモニウム、テトライソプロピルアンモニウム、ｎ−プロピルトリイソプロピルアンモニウム、ジ−ｎ−プロピルジイソプロピルアンモニウム、トリ−ｎ−プロピルイソプロピルアンモニウム、トリメチルブチルアンモニウム、トリメチルペンチルアンモニウム、トリメチルヘキシルアンモニウム、トリメチルヘプチルアンモニウム、トリメチルオクチルアンモニウム、トリメチルノニルアンモニウム、トリメチルデシルアンモニウム、トリメチルウンデシルアンモニウム、トリメチルドデシルアンモニウムなどが挙げられる。
Examples of the quaternary ammonium ion of the quaternary ammonium salt include the following.
(1) Tetraalkylammonium tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmethylammonium, tetraethylammonium, trimethyl-n-propylammonium, trimethylisopropylammonium, trimethyl-n-butylammonium, trimethylisobutylammonium, trimethyl-t -Butylammonium, trimethyl-n-hexylammonium, dimethyldi-n-propylammonium, dimethyldiisopropylammonium, dimethyl-n-propylisopropylammonium, methyltri-n-propylammonium, methyltriisopropylammonium, methyldi-n-propylisopropylammonium, Methyl-n-propyl diisopro Pyrammonium, triethyl-n-propylammonium, triethylisopropylammonium, triethyl-n-butylammonium, triethylisobutylammonium, triethyl-t-butylammonium, dimethyldi-n-butylammonium, dimethyldiisobutylammonium, dimethyldi-t-butylammonium, Dimethyl-n-butylethylammonium, dimethylisobutylethylammonium, dimethyl-t-butylethylammonium, dimethyl-n-butylisobutylammonium, dimethyl-n-butyl-t-butylammonium, dimethylisobutyl-t-butylammonium, diethyldi- n-propylammonium, diethyldiisopropylammonium, diethyl-n-propylisopropyla Monium, ethyltri-n-propylammonium, ethyltriisopropylammonium, ethyldi-n-propylisopropylammonium, ethyl-n-propyldiisopropylammonium, diethylmethyl-n-propylammonium, ethyldimethyl-n-propylammonium, ethylmethyldi-n- Propylammonium, diethylmethylisopropylammonium, ethyldimethylisopropylammonium, ethylmethyldiisopropylammonium, ethylmethyl-n-propylisopropylammonium, tetra-n-propylammonium, tetraisopropylammonium, n-propyltriisopropylammonium, di-n-propyl Diisopropylammonium, tri-n-propylisopropylan Bromide, trimethyl butyl ammonium, trimethyl pentyl ammonium, trimethyl hexyl ammonium, trimethyl heptyl ammonium, trimethyl octyl ammonium, trimethyl nonyl ammonium, trimethyl decyl ammonium, trimethyl undecyl ammonium, trimethyl dodecyl ammonium.
（２）芳香族置換アンモニウム
トリメチルフェニルアンモニウム、テトラフェニルアンモニウムなどが挙げられる。
（３）脂肪族環状アンモニウム
Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピロリジニウム、Ｎ，Ｎ−テトラメチレンピロリジニウムなどのピロリジニウム；Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルピペリジニウム、Ｎ，Ｎ−テトラメチレンピペリジニウム、Ｎ，Ｎ−ペンタメチレンピペリジニウムなどのピペリジニウム；Ｎ，Ｎ−ジメチルモルホリニウム、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルモルホリニウム、Ｎ，Ｎ−ジエチルモルホリニウムなどのモルホリニウムなどが挙げられる。
(2) Aromatic substituted ammonium Trimethylphenylammonium, tetraphenylammonium and the like can be mentioned.
(3) Aliphatic cyclic ammonium pyrrolidinium such as N, N-dimethylpyrrolidinium, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium, N, N-diethylpyrrolidinium, N, N-tetramethylenepyrrolidinium; N Piperidinium such as N, N-dimethylpiperidinium, N-ethyl-N-methylpiperidinium, N, N-diethylpiperidinium, N, N-tetramethylenepiperidinium, N, N-pentamethylenepiperidinium Morpholinium such as N, N-dimethylmorpholinium, N-ethyl-N-methylmorpholinium, N, N-diethylmorpholinium and the like.
（４）含窒素ヘテロ環芳香族化合物のイオン
Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチルピリジニウム、Ｎ−ｎ−プロピルピリジニウム、Ｎ−イソプロピルピリジニウム、Ｎ−ｎ−ブチルピリジニウムなどのピリジニウムが挙げられる。
(4) Ions of nitrogen-containing heterocyclic aromatic compounds Pyridiniums such as N-methylpyridinium, N-ethylpyridinium, Nn-propylpyridinium, N-isopropylpyridinium, and Nn-butylpyridinium are exemplified.
第四級ホスホニウム塩の第四級ホスホニウムイオンとしては、テトラメチルホスホニウム、トリエチルメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウムなどが挙げられる。 Examples of the quaternary phosphonium ion of the quaternary phosphonium salt include tetramethylphosphonium, triethylmethylphosphonium, and tetraethylphosphonium.
第四級イミダゾリウム塩の第四級イミダゾリウムイオンとしては、１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，２，３−トリメチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジエチルイミダゾリウム、１，２−ジエチル−３−メチルイミダゾリウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−ｎ−プロピルイミダゾリウム、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−ｎ−プロピル−２，４−ジメチルイミダゾリウム、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリウム、１，２，３，４，５−ペンタメチルイミダゾリウム、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−プロピルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ペンチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ヘプチルイミダゾリウム、１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、２−エチル−１，３，４−トリメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチルベンゾイミダゾリウム、１−フェニル−３−メチルイミダゾリウム、１−ベンジル−３−メチルイミダゾリウム、１−フェニル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ベンジル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、２−フェニル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、２−ベンジル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ウンデシルイミダゾリウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ヘプタデシルイミダゾリウム２−（２′−ヒドロキシ）エチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１−（２′−ヒドロキシ）エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、２−エトキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリウム、１−エトキシメチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムなどが挙げられる。
The quaternary imidazolium ion of the quaternary imidazolium salt includes 1,3-dimethylimidazolium, 1,2,3-trimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-2, 3-dimethylimidazolium, 1,3-diethylimidazolium, 1,2-diethyl-3-methylimidazolium, 1,3-diethyl-2-methylimidazolium, 1,2-dimethyl-3-n-propylimidazolium 1-n-butyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-n-propyl-2,4-dimethylimidazolium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolium, 1,2,3 , 4,5-pentamethylimidazolium, 2-ethyl-1,3-dimethylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-n-
第四級アミジニウム塩の第四級アミジニウムイオンとしては、以下のものが挙げられる。
（１）第四級イミダゾリニウム
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−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、１，３−ジエチルイミダゾリニウム、１，２−ジエチル−３−メチルイミダゾリニウム、１，３−ジエチル−２−メチルイミダゾリニウム、１，２−ジメチル−３−ｎ−プロピルイミダゾリニウム、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリニウム、１−メチル−３−ｎ−プロピル−２，４−ジ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、２−エチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−プロピルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ペンチルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ヘプチルイミダゾリニウム、１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、２−エチル−１，３，４−トリメチルイミダゾリニウム、１−フェニル−３−メチルイミダゾリニウム、１−ベンジル−３−メチルイミダゾリニウム、１−フェニル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、１−ベンジル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−フェニル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−ベンジル−１，３−ジメチルイミダゾリニウムなどが挙げられる。
Examples of the quaternary amidinium ion of the quaternary amidinium salt include the following.
(1)
（２）第四級テトラヒドロピリミジニウム
１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、１，３−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−３−メチルテトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、１，２，３−トリエチルテトラヒドロピリミジニウム、１−エチル−２，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、２−エチル−１，３−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、１，２−ジエチル−３−メチルテトラヒドロピリミジニウム、１，３−ジエチル−２−メチルテトラヒドロピリミジニウム、５−メチル−１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノネニウム−５、８−メチル−１，８−ジアザビシクロ〔４．０〕ウンデセニウム−７などが挙げられる。
(2)
（３）ヒドロキシル基、エーテル基などを有する第四級アミジニウムイオン
１，３−ジメチル−２−ｎ−ウンデシルイミダゾリニウム、１，３−ジメチル−２−ｎ−ヘプタデシルイミダゾリニウム、２−（２′−ヒドロキシ）エチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、１−（２′−ヒドロキシ）エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、２−エトキシメチル−１，３−ジメチルイミダゾリニウム、１−エトキシメチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム、１，２，３−トリメチル−１，４−ジヒドロピリミジニウムなどが挙げられる。
(3) Quaternary amidinium ions having a hydroxyl group, an ether group, etc. 1,3-dimethyl-2-n-undecylimidazolinium, 1,3-dimethyl-2-n-heptadecylimidazolinium, 2 -(2'-hydroxy) ethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 1- (2'-hydroxy) ethyl-2,3-dimethylimidazolinium, 2-ethoxymethyl-1,3-dimethylimidazolinium 1-ethoxymethyl-2,3-dimethylimidazolinium, 1,2,3-trimethyl-1,4-dihydropyrimidinium, and the like.
アミン塩のアミンとしては、トリメチルアミン、エチルジメチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、ピコリン、ピリミジン、ピリダジン、Ｎ−メチルイミダゾール、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノネン−５、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデン−７などの第三級アミン；ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、イソブチルアミン、ジ−２−エチルヘキシルアミン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、ヘキサメチレンイミンなどの第二級アミン；エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、２−エチルヘキシルアミンなどの第一級アミン；３−メトキシプロピルアミン、３−エトキシプロピルアミンなどのエーテル基を有するアミン；アンモニアなどが挙げられる。
アンモニウム塩のアンモニウムイオンは、ＮＨ4 +である。
Examples of amine salts include trimethylamine, ethyldimethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, pyridine, picoline, pyrimidine, pyridazine, N-methylimidazole, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nonene-5, 1, Tertiary amines such as 8-diazabicyclo [5.4.0] unden-7; secondary amines such as diethylamine, diisopropylamine, isobutylamine, di-2-ethylhexylamine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, hexamethyleneimine Primary amines such as ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, t-butylamine, sec-butylamine and 2-ethylhexylamine; ether groups such as 3-methoxypropylamine and 3-ethoxypropylamine Amine; ammonia, and the like.
The ammonium ion of the ammonium salt is NH 4 + .
これらのなかでも、得られる電解液の電気伝導率が高く、また、陰極のアルミニウムの腐食を抑制できるので、好ましいのは第四級オニウム、より好ましいのは第四級アミジニウム塩、最も好ましいのは第四級イミダゾリニウムである。第四級イミダゾリニウムのなかで好ましいのは、１−エチル−２，３−ジ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である。
また、第四級オニウムイオンの炭素数の和は、高い電気伝導率の電解液を得るという観点から４〜１２が好ましい。
Among these, since the electric conductivity of the obtained electrolytic solution is high and corrosion of aluminum in the cathode can be suppressed, quaternary onium is preferable, quaternary amidinium salt is more preferable, and most preferable Quaternary imidazolinium. Among the quaternary imidazoliniums, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium and 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium are preferable.
Moreover, 4-12 are preferable from a viewpoint that the sum of carbon number of a quaternary onium ion obtains the electrolyte solution of high electrical conductivity.
電解液中の含フッ素アニオンのオニウム塩の濃度は、低いほど電解コンデンサ用電解液の耐電圧が増加する傾向にあるので、所望のコンデンサの定格電圧によって、決定すればよく、５０重量％程度の濃厚溶液であっても、常温溶融塩であってもよいが、通常５重量％以上、好ましくは１０重量％以上であり、通常４０重量％以下、好ましくは３５重量％以下である。含フッ素アニオンのオニウム塩の含有量が低すぎると電気伝導率が低く、また高すぎると電解液の粘度が増加したり、低温で析出が起こりやすくなる。 Since the withstand voltage of the electrolytic solution for electrolytic capacitors tends to increase as the concentration of the onium salt of the fluorine-containing anion in the electrolytic solution is lower, it may be determined according to the rated voltage of the desired capacitor and is about 50% by weight. Although it may be a concentrated solution or a room temperature molten salt, it is usually 5% by weight or more, preferably 10% by weight or more, and usually 40% by weight or less, preferably 35% by weight or less. If the content of the onium salt of the fluorine-containing anion is too low, the electrical conductivity is low, and if it is too high, the viscosity of the electrolytic solution increases or precipitation tends to occur at a low temperature.
電解液は、含フッ素アニオン以外のアニオン成分を含んでいてもよい。これらの具体的な例としては、フタル酸水素イオン、フタル酸イオン、マレイン酸水素イオン、マレイン酸イオン、サリチル酸イオン、安息香酸イオン、アジピン酸水素イオン、アジピン酸イオン等のカルボン酸イオン；ベンゼンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン等のスルホン酸イオン；ホウ酸イオン、リン酸イオン等の無機オキソ酸イオンを挙げることができる。 The electrolytic solution may contain an anion component other than the fluorine-containing anion. Specific examples thereof include phthalate hydrogen ions, phthalate ions, hydrogen maleate ions, maleate ions, salicylate ions, benzoate ions, hydrogen adipate ions, adipate ions, and the like; benzenesulfone Examples thereof include sulfonic acid ions such as acid ions, toluene sulfonic acid ions and dodecylbenzene sulfonic acid ions; inorganic oxo acid ions such as boric acid ions and phosphoric acid ions.
なかでも、高い電気伝導率を有する電解液が得られ、熱安定性にも優れるので、フタル酸水素イオンが好ましい。フタル酸水素塩を含フッ素アニオンのオニウム塩と混合して用いる場合、含フッ素アニオンのオニウム塩が主体となることが好ましく、塩の総重量に対して、含フッ素アニオンのオニウム塩が５０重量％以上であることが好ましく、より好ましくは６０重量％以上、更に好ましくは７０重量％以上であり、フッ素含有アニオンのオニウム塩の比率は高いほうが好ましい。 Of these, hydrogen phthalate ions are preferred because an electrolytic solution having high electrical conductivity can be obtained and thermal stability is excellent. When hydrogen phthalate is mixed with an onium salt of a fluorine-containing anion, the onium salt of the fluorine-containing anion is preferably the main component, and the onium salt of the fluorine-containing anion is 50% by weight based on the total weight of the salt. It is preferably at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, and the ratio of the onium salt of the fluorine-containing anion is preferably high.
電解液が含フッ素アニオンのオニウム塩以外の塩を含んでいる場合、含フッ素アニオンのオニウム塩以外の塩の濃度は、通常０．１重量％以上、好ましくは１重量％以上であり、通常２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。 When the electrolytic solution contains a salt other than the onium salt of the fluorine-containing anion, the concentration of the salt other than the onium salt of the fluorine-containing anion is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, usually 20 % By weight or less, preferably 10% by weight or less.
電解液を調製するのに用いられる電解質も、通常は水分が１０００ｐｐｍ以下、好ましくは５００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下のものを用いる。電解質の合成原料や、合成過程で使用されるメタノール、アセトニトリル等の各種溶媒は水を含有することが多い。従って、電解質の合成時に使用する溶媒の水分量を低減させたり、モレキュラーシーブやアルミナなどの脱水剤、共沸蒸留等の処理により水を除去した合成原料を用いるなどにより、電解質の水分量を低減することができる。また、水分量の低減された電解質も、保存状態によっては、大気中の水分が混入したり、付着したりしてコンデンサ中に持ちこまれるので、乾燥状態で保存したり、予め乾燥してから電解液の調整に使用することが好ましい。 The electrolyte used for preparing the electrolytic solution is usually one having a water content of 1000 ppm or less, preferably 500 ppm or less, more preferably 100 ppm or less. Electrolyte synthesis raw materials and various solvents such as methanol and acetonitrile used in the synthesis process often contain water. Therefore, the amount of water in the electrolyte can be reduced by reducing the amount of water in the solvent used in the synthesis of the electrolyte, using a dehydrating agent such as molecular sieve or alumina, or using a synthetic raw material from which water has been removed by treatment such as azeotropic distillation. can do. In addition, electrolytes with reduced moisture content are brought into the capacitor by being mixed with or adhering to moisture in the air depending on the storage conditions. It is preferable to use it for adjusting the liquid.
電解液の溶媒としては、炭酸エステル、カルボン酸エステル、リン酸エステル、ニトリル、アミド、スルホン、アルコール、エーテル、スルホキシド、ウレア、ウレタンなどが挙げられる。 Examples of the solvent for the electrolytic solution include carbonate ester, carboxylate ester, phosphate ester, nitrile, amide, sulfone, alcohol, ether, sulfoxide, urea, and urethane.
炭酸エステルとしては、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジフェニル、炭酸メチルフェニル等の鎖状炭酸エステル；炭酸エチレン、炭酸プロピレン、２，３−ジメチル炭酸エチレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、２−ビニル炭酸エチレン等の環状炭酸エステルなどが挙げられる。 Examples of the carbonate ester include chain carbonate esters such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, and methyl phenyl carbonate; ethylene carbonate, propylene carbonate, 2,3-dimethyl ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, 2- Examples thereof include cyclic carbonates such as vinyl ethylene carbonate.
カルボン酸エステルとしては、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル等の脂肪族カルボン酸エステル；安息香酸メチル、安息香酸エチル等の芳香族カルボン酸エステル等の芳香族カルボン酸エステル；γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトンなどが挙げられる。なかでも好ましいのは、γ−ブチロラクトンである。 Examples of carboxylic acid esters include aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, and amyl acetate; aromatic carboxylic acid esters such as methyl benzoate and ethyl benzoate And lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone. Of these, γ-butyrolactone is preferable.
リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリエチル等が挙げられる。
ニトリルとしては、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、２−メチルグルタロニトリル等が挙げられる。
Examples of the phosphate ester include trimethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, and triethyl phosphate.
Examples of nitriles include acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methylglutaronitrile and the like.
アミドとしては、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリジノン等が挙げられる。
スルホンとしては、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、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等が挙げられる。なかでも好ましいのは、スルホラン及び３−メチルスルホランである。
Examples of the amide include N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone and the like.
Examples of the sulfone include dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diethyl sulfone, sulfolane, 3-methyl sulfolane, and 2,4-dimethyl sulfolane. Of these, sulfolane and 3-methylsulfolane are preferred.
アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
エーテルとしては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、１，４−ジオキサン、１，３−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、２，６−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。
Examples of the alcohol include ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether.
Examples of ethers include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2,6-dimethyltetrahydrofuran, and tetrahydropyran.
スルホキシドとしては、ジメチルスルホキシド、メチルエチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等が挙げられる。
ウレアとしては、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジメチル−３，４，５，６−テトラヒドロ−２（１Ｈ）−ピリミジノン等が挙げられる。
ウレタンとしては、３−メチル−２−オキサゾリジノン等が挙げられる。
Examples of the sulfoxide include dimethyl sulfoxide, methyl ethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide and the like.
Examples of urea include 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone and the like.
Examples of urethane include 3-methyl-2-oxazolidinone.
これらの溶媒は単独で用いても、２種以上を混合してもよい。
電気伝導率の高い電解液が得られること、広い温度範囲で優れた特性を示すこと、電極材料を腐食しにくいことなどから、γ−ブチロラクトンが好ましい。また、熱安定性の点からスルホラン、３−メチルスルホランが好ましい。スルホラン、３−メチルスルホランはγ−ブチロラクトンと併用しても良い。
These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Γ-Butyrolactone is preferred because an electrolytic solution having high electrical conductivity can be obtained, excellent characteristics are exhibited over a wide temperature range, and electrode materials are hardly corroded. From the viewpoint of thermal stability, sulfolane and 3-methylsulfolane are preferable. Sulfolane and 3-methylsulfolane may be used in combination with γ-butyrolactone.
このような溶媒を用いることにより、使用環境温度１１０〜１５０℃での動作を１０００時間以上保証する、低インピーダンスで高耐電圧な電解コンデンサが得られる。
溶媒中の水分は得られる電解液中の水分量を左右する大きな要因であり、通常は５０００ｐｐｍ以下、好ましくは１０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下のものを用いる。
By using such a solvent, it is possible to obtain an electrolytic capacitor with a low impedance and a high withstand voltage that guarantees an operation at a use environment temperature of 110 to 150 ° C. for 1000 hours or more.
Water in the solvent is a major factor that affects the amount of water in the obtained electrolyte, and is usually 5000 ppm or less, preferably 1000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less.
アルミニウム電解コンデンサは、通常、箔状の陽極と箔状の陰極とを、電解液を含浸したセパレータを介して巻回又は積層して形成した素子を外装ケースに収納し、外装ケースの開口端部に封口体を挿入し、外装ケースの端部を絞り加工して、封口することにより作製される。
外装ケースとしては、アルミニウム製や樹脂製のケースを用いることができるが、封口が容易で、安価なアルミニウム製ケースが好ましい。
An aluminum electrolytic capacitor normally contains an element formed by winding or laminating a foil-like anode and a foil-like cathode through a separator impregnated with an electrolytic solution in an exterior case, and an opening end portion of the exterior case. It is produced by inserting a sealing body into the outer casing, drawing the end portion of the outer case, and sealing it.
As the exterior case, an aluminum or resin case can be used, but an inexpensive aluminum case is preferable because it is easy to seal.
封口体としては、ブチルゴム、テフロン（登録商標）ゴムなどのゴムを用いることができる。ブチルゴムとしては、イソブチレンとイソプレンとの共重合体からなる生ゴムにカーボンブラック等の補強材、クレイ、タルク、炭酸カルシウム等の増量材、ステアリン酸、酸化亜鉛等等の加工助材、加硫剤等を添加して混練した後、圧延、成型したゴム弾性体を用いることができる。加硫剤としては、アルキルフェノールホルマリン樹脂；ジクミルペルオキシド、１，１−ジ−（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン等の過酸化物；ｐ−キノンジオキシム、ｐ，ｐ′−ジベンゾイルキノンジオキシム等のキノイド；イオウ等を用いることができる。 As the sealing body, rubber such as butyl rubber and Teflon (registered trademark) rubber can be used. As butyl rubber, raw rubber made of a copolymer of isobutylene and isoprene, reinforcing materials such as carbon black, fillers such as clay, talc and calcium carbonate, processing aids such as stearic acid and zinc oxide, vulcanizing agents, etc. After adding and kneading, a rubber elastic body rolled and molded can be used. Examples of vulcanizing agents include alkylphenol formalin resins; dicumyl peroxide, 1,1-di- (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5-di- (t -Peroxides such as butylperoxy) hexane; quinoids such as p-quinonedioxime and p, p'-dibenzoylquinonedioxime; sulfur and the like.
封口体としてゴムを用いたアルミニウム電解コンデンサの場合、ある程度ゴムを通して気体が透過するため、高温環境下においてはコンデンサ内部から大気中へ溶媒が揮発し、また高温高湿環境下においては大気中からコンデンサ内部へ水分が混入する。これらの過酷な環境のもとでコンデンサは静電容量の減少等の好ましくない特性変化を起こす恐れがあるので、溶媒蒸気の透過性を低減させるために、ゴム封口体の表面をテフロン（登録商標）等の樹脂でコーティングしたり、ベークライト等の板を貼り付けるのが好ましい。封口体は、材質によっては水分を含有するので、乾燥状態で保存したり、封口体の材質を水の発生しないものを用いることが好ましい。 In the case of an aluminum electrolytic capacitor using rubber as a sealing body, gas permeates through rubber to some extent, so that the solvent evaporates from the inside of the capacitor to the atmosphere in a high temperature environment, and from the atmosphere in a high temperature and high humidity environment. Moisture enters inside. Under these harsh environments, capacitors may cause undesired characteristic changes such as a decrease in capacitance, so the surface of the rubber seal is made of Teflon (registered trademark) in order to reduce the permeability of solvent vapor. It is preferable to coat with a resin such as) or paste a plate such as bakelite. Since the sealing body contains moisture depending on the material, it is preferable to store the sealing body in a dry state or use a sealing body that does not generate water.
また本発明のアルミニウム電解コンデンサは、ハーメチックシール構造や樹脂ケースに密閉した構造（例えば特開平８−１４８３８４号公報に記載）のものであってもよい。ハーメチックシール構造や樹脂ケースに密閉した構造のコンデンサにおいては、気体の透過量が極めて小さいため上述の過酷な環境下においても安定した特性を示す。
本発明のアルミ電解コンデンサの形状は特に限定されず、円筒型、長円型、角型、チップ型などの任意の形状にすることができる。
The aluminum electrolytic capacitor of the present invention may have a hermetic seal structure or a structure sealed in a resin case (for example, described in JP-A-8-148384). Capacitors having a hermetic seal structure or a structure sealed in a resin case exhibit stable characteristics even in the above-mentioned severe environment because the amount of gas permeation is extremely small.
The shape of the aluminum electrolytic capacitor of the present invention is not particularly limited, and can be any shape such as a cylindrical shape, an oval shape, a square shape, or a chip shape.
コンデンサ組立時の雰囲気中の水分量は、コンデンサ中への水分の混入をさけるため、相対湿度が５０％以下、特に１０％以下が好ましい。雰囲気中の水分量は、少なければ少ないほど良い。
本発明に係るアルミニウム電解コンデンサは、コンデンサ中の電解液の水の濃度が１重量％以下であることを特徴とする。コンデンサ中の電解液の水の濃度は、好ましくは０．８重量％以下であり、０．７重量％以下であれば更に好ましい。水の濃度は低いほど好ましいが、実用的には１０ｐｐｍより低くすることは困難であり、かつ低くする利点もない。
The amount of moisture in the atmosphere at the time of assembling the capacitor is preferably 50% or less, particularly preferably 10% or less, in order to avoid mixing moisture into the capacitor. The smaller the amount of moisture in the atmosphere, the better.
The aluminum electrolytic capacitor according to the present invention is characterized in that the concentration of water in the electrolytic solution in the capacitor is 1% by weight or less. The concentration of water in the electrolytic solution in the capacitor is preferably 0.8% by weight or less, and more preferably 0.7% by weight or less. The lower the concentration of water, the better, but practically it is difficult to make it lower than 10 ppm, and there is no advantage of making it lower.
含フッ素アニオンを含むオニウム塩を電解質とする電解液は、２５℃における電気伝導率が５〜３０ｍＳ／ｃｍ、１２５℃における耐電圧が１００〜２５０Ｖであり、従来の非含フッ素アニオン系の電解液と比較して高い電気伝導率、高い耐電圧を兼ね備えていることが特徴である。特に、テトラフルオロアルミン酸の第四級アミジニウム塩を電解質としγ−ブチロラクトンを溶媒とする電解液系で電気伝導率２０ｍＳ／ｃｍ以上、耐電圧１５０Ｖ以上の極めて優れた特性を示し、この電解液を用いたアルミ電解コンデンサは低インピーダンス、高耐電圧、かつ熱安定性に優れたものとなる。しかしながら、この電解液は水の影響を受けやすく、コンデンサ中の電解液に含まれる水分量が多すぎると、コンデンサの漏れ電流が増大し、等価直列抵抗（ＥＳＲ）などのライフ特性の低下、ガス発生によるコンデンサの膨れ等の問題が起きる。 An electrolytic solution using an onium salt containing a fluorine-containing anion as an electrolyte has an electric conductivity of 5 to 30 mS / cm at 25 ° C. and a withstand voltage of 100 to 250 V at 125 ° C., and is a conventional non-fluorinated anion-based electrolyte. It is characterized by having high electrical conductivity and high withstand voltage as compared with the above. In particular, an electrolyte system using a quaternary amidinium salt of tetrafluoroaluminic acid as an electrolyte and γ-butyrolactone as a solvent exhibits extremely excellent characteristics with an electric conductivity of 20 mS / cm or more and a withstand voltage of 150 V or more. The aluminum electrolytic capacitor used has low impedance, high withstand voltage, and excellent thermal stability. However, this electrolytic solution is easily affected by water, and if the amount of water contained in the electrolytic solution in the capacitor is too large, the leakage current of the capacitor increases, life characteristics such as equivalent series resistance (ESR) decrease, Problems such as expansion of the capacitor due to the occurrence occur.
（コンデンサ素子の作製）
陽極箔として、厚さ１２０μｍ、純度９９．９％のアルミニウム箔を電解エッチングにより拡面化処理し、引き続き化成電圧１６０Ｖの陽極酸化処理によりその表面に酸化アルミニウムからなる誘電体を形成し、１９０ｍｍ×１３．５ｍｍに切断したものを用いた。
陰極箔として、厚さ３０μｍ、純度９９．９％のアルミニウム箔を電解エッチングにより拡面化処理し、２００ｍｍ×１３．５ｍｍに切断したものを用いた。
セパレータとして、２１８ｍｍ×１５０ｍｍに切断した厚さ５２μｍのマニラ紙を用いた。
図１に示すように、リード線４（ハンダメッキ導線）が溶接されたタブ端子を加締め付け法により取り付けた陽極箔１と陰極箔２の間にセパレータ３を配置して、巻回し、コンデンサ素子巻き止め用粘着テープで固定した。このコンデンサ素子の仕様は、定格電圧１００Ｖ、定格静電容量５５μＦである。
(Manufacture of capacitor elements)
As an anode foil, an aluminum foil having a thickness of 120 μm and a purity of 99.9% was subjected to surface expansion treatment by electrolytic etching, and subsequently a dielectric made of aluminum oxide was formed on the surface by anodization treatment with a formation voltage of 160 V, and 190 mm × What was cut into 13.5 mm was used.
As the cathode foil, an aluminum foil having a thickness of 30 μm and a purity of 99.9% was subjected to surface enlargement treatment by electrolytic etching and cut into 200 mm × 13.5 mm.
As the separator, Manila paper having a thickness of 52 μm cut into 218 mm × 150 mm was used.
As shown in FIG. 1, a
（電解液の作製）
乾燥したテトラフルオロアルミン酸１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム２５重量部を低水分グレードのγ−ブチロラクトン７５重量部に溶解し電解液を得た。さらにこの電解液にモレキュラーシーブを加えて脱水した。
この脱水した電解液中に含まれる水分量をカールフィッシャー水分計により測定したところ１０ｐｐｍであった。
(Preparation of electrolyte)
25 parts by weight of dried tetrafluoroaluminate 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium was dissolved in 75 parts by weight of low moisture grade γ-butyrolactone to obtain an electrolytic solution. Further, a molecular sieve was added to this electrolyte solution for dehydration.
The amount of water contained in the dehydrated electrolyte was measured with a Karl Fischer moisture meter and found to be 10 ppm.
（コンデンサ内の電解液中に含まれる水の濃度の測定方法）
アルミ電解コンデンサを露点−８０℃のアルゴングローブボックスに入れ、その中でコンデンサを解体してコンデンサ素子から電解液を採取した。この電解液中の水の濃度をカールフィッシャー水分計により測定した。
(Measurement method of the concentration of water contained in the electrolyte in the capacitor)
The aluminum electrolytic capacitor was put in an argon glove box with a dew point of −80 ° C., the capacitor was disassembled therein, and the electrolytic solution was collected from the capacitor element. The concentration of water in the electrolyte was measured with a Karl Fischer moisture meter.
＜実施例１＞
コンデンサ素子を、真空ラインが接続されたガラス製の密閉容器に入れ、内部を約１００Ｐａに減圧した後、１２５℃で１時間乾燥し、ガラス製の密閉容器ごと放冷した。
露点−８０℃のアルゴングローブボックス内で、コンデンサ素子へ電解液を真空含浸し、これを図２に示す１０mmφ×２０ｍｍLの外装ケース（有底筒状アルミケース）６へ挿入し、次いで、過酸化物で加硫したブチルゴムからなる封口ゴム５をはめ込み、加締めた後、１２５℃にて１時間、電圧１００Ｖを印加する再化成処理を行い、アルミニウム電解コンデンサを作製した。
<Example 1>
The capacitor element was put in a glass sealed container to which a vacuum line was connected, the inside was depressurized to about 100 Pa, dried at 125 ° C. for 1 hour, and the whole glass sealed container was allowed to cool.
In an argon glove box with a dew point of −80 ° C., the capacitor element is vacuum impregnated with an electrolytic solution, which is then inserted into a 10 mmφ × 20 mmL outer case (bottomed cylindrical aluminum case) 6 shown in FIG. The sealing
得られたアルミニウム電解コンデンサ中の電解液に含まれる水分量および室温で１００Ｖの低電圧を印加したときの漏れ電流（二分値）を測定した。また、温度１２５℃で１００時間の無負荷試験を行い、試験前後で１２０Ｈｚにおける静電容量、１００ｋＨｚにおける等価直列抵抗（ＥＳＲ）を測定し、膨れや液漏れなどの外観の観察を行った。結果をまとめて表−１に示す。 The amount of water contained in the electrolytic solution in the obtained aluminum electrolytic capacitor and the leakage current (bisection value) when a low voltage of 100 V was applied at room temperature were measured. In addition, a no-load test was performed at a temperature of 125 ° C. for 100 hours, and the electrostatic capacity at 120 Hz and the equivalent series resistance (ESR) at 100 kHz were measured before and after the test, and the appearance such as blistering and liquid leakage was observed. The results are summarized in Table 1.
＜実施例２＞
コンデンサ素子の乾燥を常圧下で行い、コンデンサ素子の放冷およびアルミニウム電解コンデンサの作製を相対湿度４０％の大気中で行うこと以外は実施例１と同様に行ってアルミニウム電解コンデンサを作製した。
実施例１と同様にして得られたコンデンサ内の電解液中の水分量および漏れ電流を測定し、無負荷試験を行った。結果を表−１に示す。
<Example 2>
An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the capacitor element was dried under normal pressure, and the capacitor element was allowed to cool and the aluminum electrolytic capacitor was produced in an atmosphere with a relative humidity of 40%.
The moisture content and leakage current in the electrolyte solution in the capacitor obtained in the same manner as in Example 1 were measured, and a no-load test was performed. The results are shown in Table-1.
＜比較例１＞
コンデンサ素子の乾燥を行わないこと、コンデンサの作製を相対湿度７０％の大気中で行うこと以外は実施例１と同様にしてアルミニウム電解コンデンサを作製した。
実施例１と同様にして得られたコンデンサ内の電解液中の水分量および漏れ電流を測定し、無負荷試験を行った。結果を表１に示す。実施例と比較して無負荷試験後のＥＳＲの増加が大きく、封口ゴムの部分にはコンデンサ内でのガス発生による膨れが認められた。
<Comparative Example 1>
An aluminum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the capacitor element was not dried and that the capacitor was produced in an atmosphere with a relative humidity of 70%.
The moisture content and leakage current in the electrolyte solution in the capacitor obtained in the same manner as in Example 1 were measured, and a no-load test was performed. The results are shown in Table 1. The increase in ESR after the no-load test was larger than that in Examples, and swelling due to gas generation in the capacitor was observed in the sealing rubber portion.
１ 陽極箔２ 陰極箔３ セパレータ４ リード線５ 封口ゴム６ 外装ケース
1
Claims (3)
ＭＦn-
（式中、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｎｂ、Ｓｂ及びＴａからなる群から選ばれる元素を表し、ｎは４または６の数を表す） The aluminum electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the fluorine-containing anion is an anion represented by the following general formula.
MFn -
(Wherein M represents an element selected from the group consisting of B, Al, P, Nb, Sb and Ta, and n represents a number of 4 or 6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008135901A JP2008244493A (en) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Aluminum electrolytic capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008135901A JP2008244493A (en) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Aluminum electrolytic capacitor |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002317860A Division JP4366917B2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Aluminum electrolytic capacitor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008244493A true JP2008244493A (en) | 2008-10-09 |
Family
ID=39915361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008135901A Pending JP2008244493A (en) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Aluminum electrolytic capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008244493A (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039465A1 (en) * | 1996-04-12 | 1997-10-23 | Boundary Technologies, Inc. | Electrolyte for electrolytic capacitor |
| JPH11322760A (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Mitsubishi Chemical Corp | Production of organic onium salt |
| JP2001167982A (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Tonen Chem Corp | Electrolytic solution for capacitor, and capacitor including the electrolytic solution |
| JP2002063934A (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Electrolytic solution and electrochemical element using it |
| JP2002093660A (en) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Capacitor and its manufacturing method |
-
2008
- 2008-05-23 JP JP2008135901A patent/JP2008244493A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039465A1 (en) * | 1996-04-12 | 1997-10-23 | Boundary Technologies, Inc. | Electrolyte for electrolytic capacitor |
| JPH11322760A (en) * | 1998-05-12 | 1999-11-24 | Mitsubishi Chemical Corp | Production of organic onium salt |
| JP2001167982A (en) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Tonen Chem Corp | Electrolytic solution for capacitor, and capacitor including the electrolytic solution |
| JP2002063934A (en) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Electrolytic solution and electrochemical element using it |
| JP2002093660A (en) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Capacitor and its manufacturing method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4366917B2 (en) | Aluminum electrolytic capacitor | |
| JP4924658B2 (en) | Electrolytic solution for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor using the same | |
| US7397651B2 (en) | Electrolyte for electrolytic capacitor, electrolytic capacitor and process for producing tetrafluoroaluminate salt of organic onium | |
| TWI399771B (en) | Electrolytic capacitor | |
| JP4808358B2 (en) | Electrolytic solution for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor using the same | |
| JP4964449B2 (en) | Electrolytic capacitor | |
| JP2945890B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
| US11114695B2 (en) | Electrolyte for electrochemical device, electrolytic solution, and electrochemical device | |
| JP4707538B2 (en) | Electrolytic solution for driving electrolytic capacitor and electrolytic capacitor using the same | |
| JP2007103498A (en) | Electrolyte for electrolytic capacitor, and electrolytic capacitor | |
| JP2007103503A (en) | Electrolyte for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor | |
| JP4307820B2 (en) | Aluminum electrolytic capacitor | |
| JP2008244493A (en) | Aluminum electrolytic capacitor | |
| JP2006165001A (en) | Aluminum electrolytic capacitor | |
| JP4866586B2 (en) | Electrolytic capacitor and electrolytic capacitor manufacturing method | |
| JP5148056B2 (en) | Electrolytic solution for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor | |
| JP2007194311A (en) | Electric double-layer capacitor | |
| JP2007184302A (en) | Electrolytic capacitor | |
| JP2008085241A (en) | Electrolytic capacitor | |
| JP2007103502A (en) | Electrolyte for electrolytic capacitor and electrolytic capacitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Effective date: 20090609 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101026 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20101222 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110913 |