JPH03120811A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents

電解コンデンサ用電解液

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JPH03120811A
JPH03120811A JP25777689A JP25777689A JPH03120811A JP H03120811 A JPH03120811 A JP H03120811A JP 25777689 A JP25777689 A JP 25777689A JP 25777689 A JP25777689 A JP 25777689A JP H03120811 A JPH03120811 A JP H03120811A
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JP
Japan
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electrolyte
acid
pts
alkenyl
phenyl ether
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JP25777689A
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Makoto Shimizu
誠 清水
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Nippon Chemi Con Corp
Original Assignee
Nippon Chemi Con Corp
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、電解コンデンサ用電解液の改良に関し、更に
−詳しくは、特定の添加物を添加することにより耐電圧
性の向上した電解コンデンサを提供し得る電解コンデン
サ用電解液の改良に関する。
[従来の技術] 電解コンデンサは、小形、大容量、安価で整流出力の平
滑化等に優れた特性を示し、各種電気・電子機器の重要
な構成要素の1つであり、一般に、表面を電解酸化によ
って酸化皮膜に変えたアルミニウムフィルムを陽極とし
、この酸化皮膜を誘電体として集電陰極との間に電解液
を介在させて作製される。使用中は常に酸化皮膜を再生
しているため安定であるが、例えば長期間使用しないと
再生が不十分となり劣化する。   ゛ 電解コンデンサは化学反応を行わせながら使用するため
、その特性は電解液の性質に大きく依存する0表面を酸
化皮膜としたアルミニウム電極と電解液との間で起る化
学反応の定常状態を維持し、誘電体とするアルミニウム
酸化皮膜を良好に保持することが性能の安走化に重要で
あり、使用法を誤って例えば過剰の高電圧負荷等により
化学的定常状態が乱れると、アルミニウム酸化皮膜が破
壊されやがては絶縁が破れるに至る。
電解コンデンサの使用中に進行する化学反応において、
電解液はイオン移動の媒体たるイオン伝導体を形成する
。電解液と電極との界面では電極反応の進行によって電
荷が移動し、陽極面では酸化反応が、陰極面では還元反
応が進行し、それと共にイオン伝導体たる電解液の中を
イオンが移動して電流が流れる。
したがって、電解液の電気電導度は、電解コンデンサの
使用中に進行する化学反応におけるイオン伝導体たる電
解液の特性を反映し、コンデンサの総合性能を評価する
重要な指標の1つである。
コンデンサの負荷電圧が上昇し高電圧負荷による誘電体
の物性変化が進行し時間的な誘電率の変化が生じる結果
電気化学的状態が動揺する現象をシンチレーションとい
うが、このような現象が認められる電圧をシンチレーシ
ョン電圧(耐電圧)としてコンデンサの耐電圧性の尺度
とすることができ、シンチレーション電圧(耐電圧)が
高い程コンデンサの耐電圧性が大きいことを示す、耐電
圧は、簡便には、適当な大きさの未化成アルミニウム箔
を測定しようとする電解液に浸した状態で、最終コンデ
ンサ製品まで組み上げることなく測定することができる
コンデンサの静電容量は、誘電体の誘電率に比例するた
め高い誘電率の誘電体を用い、使用中は誘電体の物理化
学的変化を避は誘電率を高く維持すべきである。充電電
流の位相と外部電界の位相との差である損失角の正接す
なわち誘電正接はコンデンサの消費電力の目安として用
いられ、その値が小さければ消費電力が少いことを示す
、充電開始後一定値に達した時に流れる電流である漏れ
電流は誘電体の荷電担体の定常的な移動によるもので、
誘電体中の不純物の解離等によって生じたイオンが荷電
担体の主体をなすと考えられており、漏れ電流の変化の
大小は誘電体の電気化学的状態の安定性を反映する。
従来の一般的な電解コンデンサ用電解液においては、高
耐電圧性を得るなめに電解液にホウ酸等の酸またはこれ
らの塩が主溶質として添加された。また、これら以外に
も種々の添加物を添加することにより電解コンデンサ用
電解液を改良して高耐電圧性を得る試みがなされている
高耐電圧性を得るための添加剤としては、例えば、スル
ファミン酸の添加(特開昭49−82963号)、スペ
リン酸の添加(特開昭49−133860号)、リン酸
ドデシルの添加(特開昭49−73659号)、アルキ
ルリン酸の添加(特開昭52−153154号)、シア
リン酸の添加(特開昭57−141913号)、ホウ酸
−マンニット−ポリビニルアルコール系の使用(特開昭
59−177915号)等が提案されているが、高電導
度を維持した耐電圧の向上は必ずしも十分には望めなか
った。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、電解コンデンサ用電解液の特性を良好に保持
しつつ耐電圧性が向上し高温で長期間使用しても安定し
た特性を与える電解コンデンサ用電解液を提供すること
を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、アルミニウム電解コンデンサ駆動用の
電解液において、有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸も
しくは無R酸またはその塩を溶質とする電解液に、次の
一般式:(式中、nは1以上の整数であり、Rは総炭素
数6以上のアルキル(アルケニル)基を表す)を有する
ポリオキシエチレンアルキル(アルケニル)フェニルエ
ーテルを添加することを特徴とする電解コンデンサ用電
解液が提供される0式中、nは1〜100程度が好適で
ある。
本発明のポリオキシエチレンアルキル(アルケニル)フ
ェニルエーテルのアルキルまたはアルケニル基の具体例
として次のようなアルキルまたはアルケニル基を例示す
ることができる: アルキルまたはアルケニル基 ヘキシル、ヘプチル、オクチル、カプリル、ノニル、デ
シル、ウンデシル、ラウリル、トリデシル、ミリスチル
、ペンタデシル、セチル、ヘプタデシル、ステアリル、
ノナデシル、エイコシル、セリル、メリシル、並びにオ
レイル等のアルキルまたはアルケニル基、なお、アルキ
ルまたはアルケニル基は、分枝頷状のアルキル(アルケ
ニル)基とすることもできる。
電解液の有機極性溶媒に単独または組合せて使用し得る
溶媒の具体例として次のような溶媒を例示することがで
きる: プロトン性松性汐媒 エタノール、プロパツール、ブタノール、ペンタノール
、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペンタノー
ル、シクロヘキサノール、並びにベンジルアルコール等
の1価アルコール類、 エチレンクリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ン、メトキシエタノール、エトキシエタノール、メトキ
シプロピレングリコール、ジメトキシグロバノール、メ
チルセルソルブ、並びにエチルセルソルブ等の多価アル
コールおよびアルコールエーテル類、トプロトン性柘性
淀媒 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、並びにヘキサメチルホスホリックア
ミド等のアミド系溶媒、 γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、インブ
チレンカーボネート等のラクl−ン、環状アミド系溶媒
、 アセトニトリル等のニトリル系;6媒、ジメチルスルホ
キシド等のオキシド系溶媒。
有機酸もしくは無機酸またはその塩なる電解液の電解質
に単独または組合せて使用し得る電解質の具体例として
次のような電解質を例示することができる: l微水 ギ酸、酢酸、プロピオン酸、エナント酸等の脂肪族モノ
カルボン酸、 マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、メチル
マロン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セ
バシン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、シトラコ
ン酸、並びにイタコン酸等の脂肪族ジカルボン酸、安息
香酸、フタル酸、サリチル酸、トルイル酸、並びにピロ
メリト酸等の芳香族カルボン酸、 嵐」1市 ホウ酸、リン酸、ケイ酸、HB F 、、HP F、等
の無機酸、 アンモニウム アンモニウム(NH4)、 メチルアンモニウム、エチルアンモニウム、並びにプロ
ピルアンモニウム等のモノアルキルアンモニウム、 ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、エチル
メチルアンモニウム、並びにジブチルアンモニウム等の
ジアルキルアンモニウム、 トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、並
びにトリブチルアンモニウム等のトリアルキルアンモニ
ウム、 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、トリブチルアンモニウム、テトラエチルアンモニ
ウム、並びにNN−ジメチルピロリジニウム等の第四級
アンモニウム、立Ω垂 ホスホニウムおよびアルソニウムも使用することができ
る。
本発明による電解コンデンサ用電解液の有機極性溶媒は
、前記したプロトン性極性溶媒単独とすることもできる
が、好ましくはプロトン性極性溶媒0〜50重量部と非
プロトン性極性溶媒100〜50重量部とを混合して調
製する。必要に応じてO〜30重量部程度の水を混合す
ることもできる。このような溶媒系に対し、溶質とする
有機酸もしくは無機酸またはその塩を1〜30重量部溶
解すれば好適である。
このような溶質−溶媒系からなる電解液に対し、好まし
くは前記したポリオキシエチレンアルキル(アルケニル
)フェニルエーテルを0.1〜20重量部、更に好まし
くは0.5〜5重量部添加することにより、良好なコン
デンサ特性を保持しつつ高い耐電圧性を実現し得る電解
コンデンサ用電解液を提供することができる。
[作用] 本発明が開示した電解コンデンサ用電解液に添加する独
特の構造を有するポリオキシエチレンアルキル(アルケ
ニル)フェニルエーテルが、有機極性溶媒を主溶媒とし
、有機酸もしくは無機酸またはその塩を溶質とする電解
液中でどのような作用をするのか、その作用FA構自体
は明らかではない、しかしながら、本発明による電解コ
ンデンサ用電解液は、電解コンデンサの陽極、陰極、ア
ルミニウム酸化皮膜誘電体並びに電解液がら構成される
電気化学的反応系の化学的定常状態の安定化に何らかの
寄与をしているものと推定される。
前記したように、電解コンデンサは化学反応を行わせな
がら使用するため、その特性は電解液の性質に大きく依
存する0表面を酸化皮膜としたアルミニウム電極と電解
液との間で起る化学反応の定常状態を維持し、誘電体と
するアルミニウム酸化皮膜を良好に保持することが性能
の安定化に重要である。
本発明は、独特の構造を有するポリオキシエチレンアル
キル(アルケニル)フェニルエーテルを添加することに
より、当該添加剤の界面活性作用によって酸化皮膜が水
相劣化から保護され、良好なコンデンサ特性を与えるも
のである。
[発明の効果] 本発明によれば、電解コンデンサ用電解液の特性を良好
に保持しつつ耐電圧性が向上し高温で長期間使用しても
安定した特性を与える電解コンデンサ用電解液が提供さ
れる。
[実施例] 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
!股丘五皿五 次に示すように、有機極性溶媒を主溶媒として用い、必
要に応じて水を添加し、溶質およびポリオキシエチレン
アルキル(アルケニル)フェニルエーテルを添加して本
発明による電解コンデンサ用電解液(実施例1〜8)を
調製した。ポリオキシエチレンアルキル(アルケニル)
フェニルエーテルを添加しない以外は各々の組成が同一
である対照(比較例1〜8)も併せて調製しな、それぞ
れの組成は括弧内に重量部で示す。
なお、使用したポリオキシエチレンアルキル(アルケニ
ル)フェニルエーテルは、前記した一般式中、ポリオキ
シエチレンステアリルフェニルエーテル(n=30>で
あるものをAで示し、ポリオキシエチレンラウリルフェ
ニルエーテル(n=20>であるものをBで示し、ポリ
オキシエチレンオレイルフェニルエーテル(n=10)
であるものをCで示し、ポリオキシエチレンノニルフェ
ニルエーテル(n=60)であるものをDで示す。
雄側1および比較例1 溶媒: エチレングリコール(80) 水(7) メチルセルソルブ(20) 溶質コ アジピン酸ジアンモニウム(2o) アジピン酸(3) ポリオキシエチレンアルキル(アルケニル)フェニルエ
ーテI/:A(3)(実施例1のみ)。
一イ旋削2および比較例2 溶媒: エチレングリコール(100) 水(5) 溶質: 安息香酸アンモニウム(15) ポリオキシエチレンアルキル(アルケニル)フェニルエ
ーテル:A(2)(実施例2のみ)。
左側3および比 例3 溶媒: エチレングリコール(100) 水(7) 溶質: セハシン酸アンモニウム(17) ホウ酸(2) マンニット(2) ポリオキシエチレンアルキルげルケニル)フェニルエー
テル:C(4)(実施例5のみ)。
実施例6および上敗例6 溶媒: γ−ブチロラクトン(60) エチレングリコール(20) 溶質: マレイン斂モノトリエチルアンモニウム (20)ホウ
酸(2) マンニット(2) ポリオキシエチレンアルキル(アルケニル)フェニルエ
ーテル:C(4)(実施例6のみ)。
例7および上較例7 溶媒: N、N−ジメチルホルムアミド(60)エチレングリコ
ール(20) 溶質: マレイン絞モノトリエチルアンモニウム (20)ポリ
オキシエチレンアルキル(アルクニル)フェニルエーテ
ル:B(3)(実施例3のみ)。
施ρ4および上 例4 溶媒ニ ア′−ブチロラクトン(60) メチルセルソルブ(15) エチレングリコール(10) 溶質: フタル酸モノテトラメチルアンモニウム (15)ホウ
酸(2) マンニット(2) ポリオキシエチレンアルキル(アルクニル)フェニルエ
ーテル:B(3)(実施例4のみ)。
実施例5および上 例5 溶媒: γ−ブチロラクトン(60) メチルセルソルブ(15) エチレングリコール(10) 溶質: 安息香酸テトラエチルアンモニウム(15)ポリオキシ
エチレンアルキル(アルケニル)フェニルエーテル:D
(3)(実施例7のみ)。
′″と雄側8および1 伜8 溶媒: N、N−ジメチルホルムアミド(65)エチレングリコ
ール(20) 溶質: 安息香酸テトラメチルアンモニウム(15)ポリオキシ
エチレンアルキル(アルケニル)フェニルエーテル:C
(3)(実施例8のみ)。
電解液の電導 および耐電圧 実施例1〜8および比較例1〜8の電解液の30℃にお
ける電導度および耐電圧を第1表に示す、ポリオキシエ
チレンアルキル(アルケニル)フェニルエーテルの添加
により若干な導度が低下する傾向が認められたものの、
耐電圧は大幅に向上した。
実施例1    4.20      220比較例1 実施例2 比較例2 実施例3 比較例3 実施S4 比較例4 実施例5 比較例5 実施例6 比較例6 実施例7 比較例7 実施例8 比較例8 4.95 4.15 4.44 3.90 4.59 7.89 8.62 5.50 6.45 7.21 7.81 10.2 13.3 8.25 8.93 50 40 50 20 50 3 5 20 0 30 00 00 5 10 5

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルミニウム電解コンデンサ駆動用の電解液にお
    いて、有機極性溶媒を主溶媒とし、有機酸もしくは無機
    酸またはその塩を溶質とする電解液に、次の一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは1以上の整数であり、Rは総炭素数6以上
    のアルキル(アルケニル)基を表す)を有するポリオキ
    シエチレンアルキル (アルケニル)フェニルエーテルを添加することを特徴
    とする電解コンデンサ用電解液。
JP25777689A 1989-10-04 1989-10-04 電解コンデンサ用電解液 Pending JPH03120811A (ja)

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