JP4540244B2 - 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）に関するものであり、特に電解液の耐電圧を改善するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中高圧用電解コンデンサの電解液としては、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、安息香酸、二塩基酸、ホウ酸またはそのアンモニウム塩を溶解し、さらに、マンニトール、ソルビトール等の炭素数６程度の多価アルコール類を添加することで、ホウ酸と多価アルコールとがエステル化合物を形成し、電解液の耐電圧が向上することが知られている。また、合成高分子であるポリエチレングリコールやポリビニルアルコールを添加することでも、電解液の耐電圧が向上することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マンニトール、ソルビトール等は添加量を増加させても電解液の耐電圧の向上効果が緩慢であり、耐電圧を大幅に向上させるためにマンニトール、ソルビトールを多量に溶解すると、電解液の比抵抗が大幅に上昇するという問題があった。また、平均分子量が１０００以下の比較的重合度の小さいポリエチレングリコールは、電解液に対する溶解性は高いが耐電圧向上の効果が少なく、平均分子量が１０００を超えるポリエチレングリコールは、耐電圧向上の効果は高いが、電解液に対する溶解性が低く、多量に添加できないという問題がある。そして、ポリビニルアルコールも、少量の添加で電解液の耐電圧向上を図れるが、電解液に対する溶解性が著しく低い上、その他の溶質量にも問題が出てくるため、長時間の加熱、撹拌を必要とし、作業性にも問題があった。
したがって、耐電圧の向上とともに、溶解性の向上も可能な電解液が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために各種検討した結果、見出したものであり、電解液の比抵抗の上昇を抑えながら耐電圧向上を図ったものである。すなわち、有機極性溶媒に、有機カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体とを溶解し、前記メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の溶解量が、１．０〜２０．０ｗｔ％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である。
【０００５】
そして、上記メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の平均分子量が、２００〜５０００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】
そして、有機カルボン酸としては、安息香酸、アジピン酸、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】
さらに、有機カルボン酸の塩としては、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１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２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３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４級アンモニウム塩等を例示することができる。
【０００９】
また、有機極性溶媒としては、エチレングリコール、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、エステル類等を例示することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体は、メタクリル酸とビニルフェノールの共重合で得られるポリマーである。メタクリル酸とビニルフェノールの共重合体構造を持つことにより、単独では得られなかった電解液の比抵抗上昇を抑えながら耐電圧の向上を図ることができる。また、ビニルフェノールの水酸基が電極箔を保護し、製品の特性安定化が図れる。
【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１，２の組成で電解液を調合し、３０℃における電解液の比抵抗および８５℃における電解液の火花発生電圧（耐電圧）を測定し、表１，２の結果を得た。
【００１２】
【表１】

【００１３】
【表２】

【００１４】
表１より、メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体を溶解した実施例は、マンニトールを多量に溶解した従来例２や、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールを溶解した従来例３，５より比抵抗の上昇を抑えながら、耐電圧を向上させていることが分かる。また、ポリエチレングリコールやポリビニルアルコールの量を増やした従来例４，６は、完全に溶解しなかった。メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の溶解量が１．０ｗｔ％未満では耐電圧向上の効果が少なく、２０．０ｗｔ％を超えると耐電圧は向上するが、比抵抗が高くなり低比抵抗用途に不適となる。よって、メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の溶解量は、１．０〜２０．０ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００１５】
実施例３の電解液組成で、メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の平均分子量と電解液の耐電圧との関係を検討し、図１の結果を得た。図１より平均分子量が２００未満では耐電圧向上の効果が少ないが、２００以上で耐電圧向上の効果が得られることが分かる。
但し、平均分子量が５０００を超えるとメタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の粘度が高くなるため、電解液の調合に時間がかかるようになる。
よって、メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の平均分子量は、２００〜５０００の範囲が好ましい。
【００１６】
なお、本発明による電解液に、火花発生電圧安定化のために、マンニトール、ソルビトール等の多価アルコールや、リン酸またはその塩等の無機酸類を溶解してもよい。
【００１７】
また、本発明による電解液が含有する水分量は、低いほど好ましいが、８．０ｗｔ％以下が好ましい。さらに電解液のｐＨは、必要に応じアンモニア水等のｐＨ調整剤でｐＨ４〜８、好ましくはｐＨ５〜７に調整する。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるメタクリル酸−ビニルフェノール共重合体を溶解した電解液は、溶質を容易に溶解させることが可能であり、電解液の比抵抗の上昇を抑えながら耐電圧を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の平均分子量と電解液の耐電圧との特性図である。

Claims (2)

1. 有機極性溶媒に、有機カルボン酸またはその塩と、ホウ酸またはそのアンモニウム塩と、メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体とを溶解し、前記メタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の溶解量が、１．０〜２０．０ｗｔ％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。
2. 請求項１記載のメタクリル酸−ビニルフェノール共重合体の平均分子量が、２００〜５０００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。

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