JPH04145616A

JPH04145616A - 電解コンデンサ用電解液

Info

Publication number: JPH04145616A
Application number: JP26756590A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Kikuchi; 菊池　強; Tetsuya Koseki; 小関　哲哉; Kenji Tamamitsu; 賢次玉光; Masahiko Sawara; 佐原　将彦
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1990-10-06
Filing date: 1990-10-06
Publication date: 1992-05-19

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〕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、無機酸化物のコロイドを電解液に分散させる
ことにより、電解コンデンサの他の緒特性には悪影響を
及ぼさず耐電圧を顕著に向上させる電解コンデンサ用電
解液に関する。

［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
しているなめ安定であるが、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。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。

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（火花電圧）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（火花電圧
）が高い程コンデンサの耐電圧性が大きいことを示す、
これは簡便には、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。

従来より、耐電圧を向上させるためには、ホウ酸、マン
ニット、シリコンオイル、ポリビニルアルコールまたは
これらを混合したものが用いられてきた。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４９８２９６３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）、ジ亜リ
ン酸の添加（特開昭５７−１４１９１３号）、ホウ酸−
マンニット系の使用（特開昭５７−６０８２９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、コ
ンデンサの他の諸特性に悪影響を及ぼさず耐電圧の向上
を図ることはは必ずしも十分には望めなかった。

［発明か解決しようとする課題〕本発明は、無機酸化物のコロイドを電解液に分散させる
ことにより、電解コンデンサの他の諸特性には悪影響を
及ぼさず耐電圧を顕著に向上させ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、弁作用金属の陽極酸化皮膜を誘を体と
し、電解液を介して陰極を取り出す電解コンデンサに使
用する電解コンデンサ駆動用電解液であって、電解液中
にエチレングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを
加え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。

本発明による電解コンデンサ用電解液は、アルミニウム
電解コンデンサ駆動用の電解液として、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
とすれば好適である。

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　　　゛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、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリ
ン、メトキシエタノール、エトギシエタノール、メトキ
シプロピレングリコール、並びにジメトキシプロパノー
ル等の多価アルコールおよびアルコールエーテル類、非
プロトン　極性ゞト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
チレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、イソブ
チレンカーボネイト等のラクトン、環状アミド系溶媒、トリエチルアミン等の脂肪族アミン系溶媒、アセトニト
リル等のニトリル系溶媒、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ｉ酸またはその塩たる電解液の電解質
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：１黴皇ギ酸、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、髭員ｌホウ酸、リン酸、ケイ酸、ＨＢＦ、、ＨＰ　Ｆ　ａ等の無機酸、アンモニウムアンモニウム（ＮＨ，）、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Ｎ、Ｎ−ジメチルピロリジニウム等の第４
級アンモニウム、ｉ立上ホスホニウムおよびアルソニウム、その他マンニット等
も使用することができる。

本発明の電解コンデンサ用電解液にあっては、好ましく
は分散溶媒として１〜２０重量部のエチレングリコール
を使用する。

このような溶質−溶媒系からなる電解液に対し、好まし
くは前記したエチレングリコールを分散溶媒とした二酸
化チタンを０．１〜５重量部、更に好ましくは１〜３重
量部添加することにより、寥著な耐電圧性の向上を実現
することができる。

［作用］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＄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。

本発明は電解液中にエチレングリコールを分散溶媒とし
た二酸化チタンを加えることを特徴とする。このコロイ
ドは１０〜５０ｍμの大きさを有するＴｉＯ□が水和し
ており（Ｔｉｌｔ・ｘＨ２Ｏ、ｘ＝１〜１０）であり、
その重合粒子は電解液中の陽イオンを安定剤として存在
している。

このような電解液を素子に含浸すると、ＴｉＯ２自身は
負に帯電しているため、酸化アルミニウム表面にＴｉ０
ｚの絶縁層を容易に形成する。この絶縁層は、コンデン
サの耐電圧向上に効果的に作用するが、他の緒特性には
悪影響を及ぼさない。

このような作用により、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か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顕著な寄チをしてい
るものと推定される。

［発明の効果］本発明によれば、無機酸化物のコロイドを電解液に分散
させることにより、電解コンデンサの他の緒特性には悪
影響を及ぼさず耐電圧を顕著に向上させる電解コンデン
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廊明するが、本
発明は以下の実施例にのみ限オされるものではない。

１および上　　Ｊｌ次の成分からなる電解コンデンサ用電解郭を用い、エチ
レングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを所定濃
度で分散させた。！成分の添加量を重量％で示す。

Ｘ１ヱユ　Ｌ豊■ユ γ−ブチロラクトン　　６９　　　　６９．５マレイン
酸　　　　　　１０　　　　１０．５トリエチルアミン
　　　７７．５エチレングリコール　　１２　　　　１２．５二酸化チ
タン　　　　　２これらの電解液を用いて、常法により電斧コンデンサを
作製した。電解液のｐＨ５比抵打並びに火花電圧を次に
示す。

寒１ヱユ　Ｌ敷五ユ電解液のｐＨ−４，１４，１比抵抗（Ω・ｃｍ）　　　　１５５　　　１５０火花電
圧（Ｖ）　　　　　１１０　　　　９０例２および　　
伊２次の成分からなる電解コンデンサ用電解液を用い、エチ
レングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを所定濃
度で分散させた。各成分の添加量を重量％で示す。

夏１エユ　胤！皿ｌ γ−ブチロラクトン　　６２　　　　６２．３マレイン
酸　　　　　　　９９，３ホウ酸　　　　　　　　　２２．３マンニツト　　　　　　　２２．３トリエチルアミン　　　６６・３エチレングリコール　　１７　　　　１７．５二酸化チ
タン　　　　　２これらの電解液を用いて、常法により電解コンデンサを
作製した。電解液のｐＨ１比抵抗並びに火花電圧を次に
示す。

Ｋ族五ユ　皮監ヱｌ電解液のｐＨ’３．５　　　３．５比抵抗（Ω・ｃｎ）　　　　２１０　　　２０５火花電
圧（Ｖ）　　　　　１６５　　　１４５例３および　　
Ｊ３次の成分からなる電解コンデンサ用電解液を用い、エチ
レングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを所定濃
度で分散させた。各成分の添加量を重量％で示す。

Ｘ豊旦ユ　凰較■ユエチレングリコール　　８５　　　　８５．８安息香酸
アンモニウム　８８，６水　　　　　　　　　　　　　　　５　　　　　５．６
二酸化チタン　　　　　２これらの電解液を用いて、常法により電解コンデンサを
作製した。電解液のｐＨ１比抵抗並びに火花電圧を次に
示す。

Ｘ１ヱユ　嵐東皿ユ電解液のｐＨ６，４６，６比抵抗（Ω・ｃｉ）　　　・３４０　　　３３８火花電
圧（Ｖ）　　　　　３２５　　　２９５ｊ４および　　
　４次の成分からなる電解コンデンサ用電解液を用い、エチ
レングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを所定濃
度で分散させた。各成分の添加量を重量％で示す。

Ｘ１ヱユエチレングリコール　　８７安息香酸アンモニウム　５ホウ酸　　　　　　　　　４マンニット　　　　　　２二酸化チタン　　　　　２これらの電解液を用いて、常法により電解コンデンサを
作製しな、電解液のＤＨ１比抵抗並びに火花電圧を次に
示す。

え簾■Ｉ　Ｌ秋■１電解液のｐＨ５，７５，７比抵抗（Ω・ａｍ）　　　　６２０　　　６１５火花電
圧（Ｖ）　　　　　４６０　　　４２０」５および　　
ｊ５次の成分からなる電解コンデンサ用電解液を用い、エチ
レングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを所定濃
度で分散させた。各ルｊ日丸土８７．８５．４４．４２．４成分の添加量を重量％で示す。

Ｋ１五二　ル艶旦二エチレングリコール　　６９７０ホウ酸　　　　　　　　　１２　　　　１２．５ホウ酸
アンモニウム　　１７　　　　１７．５二酸化チタン　
　　　　２これらの電解液を用いて、常法により電解コンデンサを
作製した。電解液のｐＨ３比抵抗並びに火花電圧を次に
示す。

裏族廻ｊ　處豊Ｊｕ電解液のｐＨ４゜１４．１比抵抗（Ω・ｃｒ′Ｉ）　　　　８４０　　　　ｇ３０
火花電圧（Ｖ）　　　　　５８０　　　５４０伊６およ
び　　例６次の成分からなる電解コンデンサ用電解液を用い、エチ
レングリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを所定濃
度で分散させた。各成分の添加量を重量％で示す。

Ｉｌｌ玉　匿艶■玉エチレングリコール　　８２８２．５１．６−デカンジカルボンｌ　　　　　　　　　　　１
１　　　　　　　　　１１．５ホウ酸　　　　　　　　
　３３．５マンニツト　　　　　　２２．５二酸化チタン　　　　　２これらの電解液を用いて、常法により電解コンデンサを
作製した−を解法のｐＨ５比抵抗並びに火花電圧を次に
示す。

裏１伍互　ル豊里玉電解液のｐＨ６，１６，０比抵抗（Ω・ｃ＋＋＋）　　　　５７０　　　５６８火
花電圧（Ｖ）　　　　　６１０　　　５６０以上の結果
から、本発明による電解コンデンサ用電解液は、電解コ
ンデンサの他の緒特性には悪影響を及ぼさず耐電圧を顕
著に向上させるものであることが分る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弁作用金属の陽極酸化皮膜を誘電体とし、電解液
を介して陰極を取り出す電解コンデンサに使用する電解
コンデンサ駆動用電解液であって、電解液中にエチレン
グリコールを分散溶媒とした二酸化チタンを加えること
を特徴とする電解コンデンサ用電解液。