JP4036695B2 - 電解コンデンサの駆動用電解液 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中高圧用アルミニウム電解コンデンサの電解液は、エチレングリコール等の溶媒に高級二塩基酸またはそのアンモニウム塩、ホウ酸またはそのアンモニウム塩およびマンニトール等の多価アルコール類を溶解していた。高級二塩基酸、ホウ酸と多価アルコール類はエステル化合物を形成し、その構造的な特性により電解液の耐電圧が向上するとされている。しかし、このエステル化合物は電解コンデンサ内部の発熱や雰囲気温度等により、アミド類を生成し、このアミド類がコンデンサ素子内部や電解液に残存する酸素および陽極で発生する酸素ガスによって、ラジカル連鎖熱酸化反応を起こし、そのアミド類の酸化反応によって発生する生成物が電解液の比抵抗上昇を招くという問題があった。また、高級二塩基酸も酸素ラジカルが開始剤となって重縮合反応を起こし、電解液の比抵抗上昇を招くという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題に対して、既にポリオキシ化合物であるプロトカテキュ酸を添加することで、ラジカル連鎖熱反応を抑制できることを見出し特許出願を行ったが、もっと少量で抑制効果のあるものが求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するため、メチルヒドロキシクマリンを溶解することで、電解コンデンサ内におけるアミド類の酸化反応、高級二塩基酸の重縮合反応を長時間抑制できることを見出した。
すなわち本発明は、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、高級二塩基酸またはその塩と、５−メチル−７−ヒドロキシクマリン、６−メチル−７−ヒドロキシクマリン、７−ヒドロキシ−８−メチルクマリン（化２）のうち少なくとも１種以上とを溶解することを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液である。
【０００５】
【化２】

【０００６】
そして、上記５−メチル−７−ヒドロキシクマリン、６−メチル−７−ヒドロキシクマリン、７−ヒドロキシ−８−メチルクマリンの溶解量が、０．１０〜５．００ｗｔ％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である。
【０００７】
高級二塩基酸としては、アゼライン酸、セバシン酸、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−ジカルボン酸等を例示することができる。
【０００８】
高級二塩基酸の塩としては、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、ジメ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等の四級アンモニウム塩、イミダゾリニウム塩等を例示することができる。
【０００９】
エチレングリコールと混合する副溶媒としては、水の他、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、スルホランおよびその誘導体等を例示することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
メチルヒドロキシクマリンは、クマリン骨格に１つのＯＨ基、１つのメチル基を有する化合物であり、この１つのＯＨ基が電解コンデンサ内の残存酸素と優先的に反応して、酸素のラジカル性を消失させ、アミド類の酸化反応、高級二塩基酸の重縮合反応を抑制することができると考えられる。また、上記構造のため、電極箔との反応性が比較的低く、長期間にわたって酸化反応、重縮合反応を抑制することができ、製品の初期特性を長時間持続できる。さらに、高級二塩基酸が陽極箔へ過度に吸着することを抑制する作用もある。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。表１の組成で電解液を調合し、３０℃における電解液の比抵抗と８５℃における火花発生電圧（電解液の耐電圧）を測定し、表１の結果を得た。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１の電解液で、直径１０．０ｍｍ、長さ１２．５ｍｍ、定格電圧３５０Ｖ、静電容量１０μＦのアルミ電解コンデンサを各１０個作成した。これらの製品を１０５℃および１１５℃の恒温槽中でそれぞれ５０００時間定格電圧を印加後、静電容量とｔａｎδを測定し、表２および表３の結果を得た。
【００１４】
【表２】

【００１５】
【表３】

【００１６】
表２の結果より、メチルヒドロキシクマリンを溶解した実施例は、従来例、比較例に比べて容量変化率、ｔａｎδの上昇を抑制していることが分かる。さらに、表３の結果より、メチルヒドロキシクマリンを溶解した実施例は、従来例、比較例に比べて、１１５℃という高温下においても容量変化率、ｔａｎδの上昇を抑制していることが分かる。表１〜３の結果より、メチルヒドロキシクマリンの溶解量が多いほど容量変化率、ｔａｎδの上昇の抑制に効果があるが、０．１０ｗｔ％未満では容量変化率、ｔａｎδの上昇の抑制効果が十分ではなく、５．００ｗｔ％を超えると電解液の耐電圧低下がみられるため、０．１０〜５．００ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００１７】
なお、本発明は実施例に限定されるものではなく、メチルヒドロキシクマリンを２種以上混合しても、実施例と同等の効果が得られた。また、先に例示した各種溶質を単独または複数溶解した電解液や、副溶媒を混合した電解液でも実施例と同等の効果があった。
【００１８】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明による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塩と、５−メチル−７−ヒドロキシクマリン、６−メチル−７−ヒドロキシクマリン、７−ヒドロキシ−８−メチルクマリンのうち少なくとも１種以上とを溶解した電解液を用いることで、高温での電解コンデンサの静電容量変化、ｔａｎδ上昇を抑制することができ、信頼性の向上を図ることができる。

Claims (2)

1. エチレングリコールを主成分とする溶媒に、高級二塩基酸またはその塩と、５−メチル−７−ヒドロキシクマリン、６−メチル−７−ヒドロキシクマリン、７−ヒドロキシ−８−メチルクマリン（化１）のうち少なくとも１種以上とを溶解する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記載の５−メチル−７−ヒドロキシクマリン、６−メチル−７−ヒドロキシクマリン、７−ヒドロキシ−８−メチルクマリンの溶解量が、０．１０〜５．００ｗｔ％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。