JPH06283388A - 電解コンデンサ用電解液 - Google Patents
電解コンデンサ用電解液Info
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Abstract
でなる電解コンデンサ用電解液において、下記組成式で
示されるアルミノシリケート微粒子を含有することを特
徴とする電解コンデンサ用電解液。 MAlO2 (Al2 O3 )x(SiO2 )y 〔式中、
Mは一価カチオンを表し、Xは0〜25の、Yは1〜2
00の数を示す。〕 【効果】 アルミノシリケート微粒子の添加により、電
導度の低下を押え、耐電圧を顕著に向上させ、安定なコ
ロイド状態を保って、電解液中水分によるゲル化等の変
質に対する安定性が著しく増加し、さらに高温でも高い
耐電圧を長時間維持する電解コンデンサ用の電解液を提
供する。
Description
の改良に関し、特定のアルミノシリケート微粒子を添加
した高い電導度と高い耐電圧を高温で長時間維持できる
電解コンデンサ用電解液に関する。
タルなどの絶縁性酸化被膜を誘電体層として形成したも
のを陽極側電極に使用し、この陽極側電極に対向させて
陰極側電極を配置、両電極間にセパレータを介在させ、
このセパレータに電解液を保持させて電解コンデンサが
形成される。
ッチング処理がなされており、電解液はこの凹凸面に密
接して、実質的な陰極としての機能を有する。このため
電解液の電導度、温度特性などが電解コンデンサの電気
的特性を決定する要因となる。又、電解液は絶縁性の酸
化薄膜の劣化や損傷を修復し、漏れ電流や寿命特性へ影
響を及ぼす。
性の酸化薄膜が破壊する電圧を火花電圧と言い、コンデ
ンサの耐電圧性の尺度とすることができ、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。火花電
圧は使用する電解液組成によって決定される。このよう
に、電解液は電解コンデンサの特性を左右する重要な構
成要素である。
を上昇させる試みとして、従来の一般的な電解コンデン
サ用電解液に対して、金属酸化物微粒子を添加した系、
例えば、シリカ微粒子を添加した系(特開平4−125
12号公報)、アルミナ、ジルコニア、酸化アンチモ
ン、酸化タンタル、チタニアを添加した系(特開平4−
145612〜6号公報)などが提案されている。
した電解液系では、105℃のような高い温度ではコロ
イドが不安定なため高い耐電圧を維持できず、寿命が短
いという欠点があった。また電解液中に存在する水分に
より、電解液のゲル化が促進され、耐圧向上効果が減少
するという欠点もあった。
技術の問題点を解決した、電導度の低下を押え、耐電圧
を顕著に向上させ、さらに高温でも高い耐電圧を長時間
維持する電解コンデンサ用の電解液を提供することを目
的としている。
と、酸またはその塩を含んでなる電解コンデンサ用電解
液において、下記組成式で示されるアルミノシリケート
微粒子を含有することを特徴とする、高い耐電圧を高温
で長時間維持できる電解コンデンサ用電解液を提供する
ものである。 MAlO2 (Al2 O3 )x(SiO2 )y 〔式中、
Mは一価カチオンを表し、Xは0〜25の、Yは1〜2
00の数を示す。〕
は、有機極性溶媒、例えば、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−ジエチルホルムアミド、N−エチルアセト
アミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピ
ロリドン等のアミド溶媒;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溶媒;
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート等のカーボネート溶媒;エチレングリ
コール、グリセリン、メチルセロソルブ等のアルコール
溶媒;3−メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリ
ル等のニトリル溶媒、トリメチルホスフェート、トリエ
チルホスフェート等のリン酸エステル溶媒等を挙げるこ
とができる。これらは、単独または組み合わせて使用す
ることができる。これらの中でも、エチレングリコール
やγ−ブチロラクトンを主体とする溶媒が、通常、使用
される。
酸及びその塩としては、例えば、ホウ酸、リン酸、ケイ
酸、HBF4 等の無機酸;蟻酸、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、スベリン酸、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、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸等の無機
酸あるいは有機酸及びそれらの塩が挙げられる。
えば、アンモニウム塩;メチルアンモニウム、エチルア
ンモニウム、プロピルアンモニウム等のモノアルキルア
ンモニウム塩;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、ジブチルアンモニ
ウム等のジアルキルアンモニウム塩;トリメチルアンモ
ニウム、トリエチルアンモニウム、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、テトラブチルアンモニウム、N,N
−ジメチルピロリジニウム等の第4級アンモニウム塩;
ホスホニウム塩、アルソニウム塩、スルホニウム塩等が
挙げられる。上記の酸及び塩は単独又は組み合わせて使
用することができる。電解質として使用される酸及びそ
の塩の量は、要求される性能によって異なるが、一般
に、電解液中、1〜25重量%である。
ケートは、前記組成式で示されるものであるが、一価カ
チオン(M)としては、例えば、ナトリウムイオン等の
アルカリ金属カチオン、アンモニウム、第二級アンモニ
ウム、第三級アンモニウム、第四級アンモニウム等のオ
ニウムカチオン、プロトン等の一価のカチオンが挙げら
れる。一般的には、ナトリウムイオンのものが用いられ
る。
比は0.02〜1であるものが好ましく、より好ましく
は0.02〜0.4である。粒子のコロイド状態を安定
に維持するために、粒子表面にアルミノシリケート構造
による強い負電荷点を作ることが必要であるが、Siに
対してAl量が少なすぎると強い負電荷点が少なくなり
好ましくない。またAl量が多すぎるとアルミノシリケ
ート構造をとることができなくなり、好ましくない。
トゾルは、例えば、米国特許第2974108号に記載
されているように、希水酸化ナトリウム水溶液中に、ケ
イ酸水溶液とアルミン酸ナトリウム水溶液を同時に、且
つ徐々に加えながら攪拌してコロイド粒子のビルドアッ
プを図り、次に陽イオン交換樹脂でナトリウム分を除去
し、しかる後適当な溶媒で置換し濃縮することによって
容易に作成することができる。
150nmのものが好ましく、粒径が10〜50nmの
ものが特に好ましい。粒径が小さすぎると、高温に於て
電解液中でアルミノシリケート粒子の会合が急速に進行
し、高い耐電圧を維持することができず、また、粒径が
大きすぎると、電解液中に粒子をコロイド状に分散させ
ることが困難となり、高い耐電圧向上効果を得ることが
できないので、好ましくない。
解液100重量部に対し、0.1〜20重量部であるこ
とが好ましく、1〜10重量部であることがさらに好ま
しい。添加量が少なすぎると十分な耐圧向上効果が得ら
れず、また、添加量が多すぎると電導度の低下が大きく
なり好ましくない。
は、適当な溶媒に分散したアルミノシリケートゾルとし
て添加することが望ましい。アルミノシリケートゾルと
して添加する方法が、アルミノシリケート微粒子を会合
させることなく、電解液中に安定にコロイド状に分散さ
せることが容易であり、耐圧向上効果及び電解液の安定
性が大きいからである。アルミノシリケートゾル中のア
ルミノシリケート濃度は1〜50重量%が好ましいが、
高すぎるとゲル化に対して不安定であり、低すぎると電
解液の濃度調製の自由度がなくなるので10〜40重量
%がより好ましい。アルミノシリケートゾルに使用され
る溶媒としては、水、及び、前記した電解液に用いられ
る有機極性溶媒等を挙げることができる。
ノシリケート構造による強い負電荷点を持っており、電
解液中では電解質カチオンに取り囲まれ、コロイドとし
ては全体として、正電荷を帯びており、正電荷同志の反
発により安定なコロイド状態を保っている。またアルミ
ノシリケート構造とすることで、電解液中水分によるゲ
ル化等の変質に対する安定性が著しく増加する。
的に説明する。 実施例1〜6及び比較例1〜6 表1に示す組成の電解コンデンサ用電解液を調製し、電
解液の電導度及び火花電圧を測定した結果を表1に示
す。尚、用いたアルミノシリケート微粒子の組成は、N
aAlO2 (Al2 O3 )0.59(SiO2 )6.25であ
り、平均粒径は30nmで、各電解質を溶解した電解液
にエチレングリコールゾルとしてコロイド状に分散させ
て電解液を調製した。
極にアルミニウム箔を用いて25℃で電流密度5mA/
cm2 で定電流陽極酸化を行った時にはじめて絶縁破壊
が観測される電圧とした。
の電解液の電導度および火花電圧の変化を測定した。結
果を、比較例としてアルミノシリケートの代りにシリカ
およびアルミナを用いた場合とともに表1に示す。尚、
用いたシリカおよびアルミナの平均粒径は30nmであ
り、他は実施例5と同様にして電解液を調製した。
の高温でのゲル化等の変質を抑制し、長期にわたって耐
電圧向上効果を維持することできる、電導度の低下を押
え、火花電圧を高くした電解コンデンサ用電解液を提供
することができ、これを使用することにより、耐電圧の
高い長寿命の電解コンデンサが得られる。
比は0.02〜1であるものが好ましく、より好ましく
は0.02〜0.8である。粒子のコロイド状態を安定
に維持するために、粒子表面にアルミノシリケート構造
による強い負電荷点を作ることが必要であるが、Siに
対してAl量が少なすぎると強い負電荷点が少なくなり
好ましくない。またAl量が多すぎるとアルミノシリケ
ート構造をとることができなくなり、好ましくない。
Claims (2)
- 【請求項1】 有機極性溶媒と、酸及び/又はその塩を
含んでなる電解コンデンサ用電解液において、下記組成
式で示されるアルミノシリケート微粒子を含有すること
を特徴とする電解コンデンサ用電解液。 MAlO2 (Al2 O3 )x(SiO2 )y 〔式中、
Mは一価カチオンを表し、Xは0〜25の、Yは1〜2
00の数を示す。〕 - 【請求項2】 アルミノシリケート微粒子中のAl/S
i比が0.02〜1である請求項1記載の電解液。
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