JPH08335533A - 電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範な温度領域において安定した特性を有
し、長寿命で信頼性の高いコンデンサを構成することが
でき、且つ従来よりも高い電圧でも使用できるコンデン
サを構成することが可能な電解コンデンサ駆動用電解液
を提供する。 【構成】 γ−ブチロラクトンを主体とした溶媒に、
２，３−ジヒドロキシ安息香酸テトラメチルアンモニウ
ム、２，４−ジヒドロキシ安息香酸テトラメチルアンモ
ニウム、２，５−ジヒドロキシ安息香酸テトラエチルア
ンモニウム、２，６−ジヒドロキシ安息香酸テトラメチ
ルアンモニウム、３，４−ジヒドロキシ安息香酸テトラ
エチルアンモニウム又は３，５−ジヒドロキシ安息香酸
テトラメチルアンモニウムを溶質として溶解する。ニト
ロ化合物であるニトロフェノール、ニトロ安息香酸、ニ
トロアセトフェノン又はニトロアニリンを添加物として
添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解コンデンサの低抵
抗化を図り、耐電圧性を高めるために、溶媒としてγ−
ブチロラクトンを主体としたものを用い、これに溶解さ
せる溶質及び添加物に改良を施した電解コンデンサ駆動
用電解液に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電解コンデンサは、各種電気・電子機器
の重要な構成要素の一つである。特に、通信機器や計測
機器などの高性能化に伴って、これらの機器に組み込ま
れる低圧用のアルミニウム電解コンデンサの特性向上や
長寿命化が要請されてきている。アルミニウム電解コン
デンサは、一般に、表面に酸化皮膜を生成したアルミニ
ウム箔を陽極とし、この酸化皮膜を誘電体として、集電
陰極との間に介在させたセパレータにより駆動用電解液
を保持させることにより形成されている。この駆動用電
解液は、誘電体に直接接して実質的な陰極として作用す
るため、電解コンデンサの特性は、使用される駆動用電
解液の性質に大きく依存することとなる。

【０００３】このような低圧用の電解コンデンサの駆動
用電解液は、旧来から、溶媒としてエチレングリコール
が用いられ、溶質としてはアジピン酸をはじめとする有
機カルボン酸などが用いられている。そして、電解液の
比抵抗を低下させ、ｐＨを低下させることにより信頼性
を維持するために、電解液には、数重量％の水が配合さ
れている。

【０００４】また、上記のような電解コンデンサにおい
ては、駆動用電解液と電極との反応により又は漏れ電流
に伴って水素ガスが発生する。この水素ガスは、ケース
内部の圧力を上昇させ、蓋に設けた防爆弁を作動させる
ので、水素ガスの発生が少なくなるほど電解コンデンサ
の寿命は長くなる。さらに、電解コンデンサは、プリン
ト基板上へはんだ付けされた後、はんだフラックスの除
去のためにハロゲン化炭化水素によって洗浄される。こ
の時、電解コンデンサ内に侵入したハロゲン化炭化水素
が熱等によって分解して塩素イオンを遊離すると、電極
箔のアルミニウムを腐食させる。以上のような水素ガス
の発生及びハロゲン化炭化水素の分解を抑制するため、
駆動用電解液にはメタニトロアセトフェノン等のニトロ
化合物が添加されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにエチレングリコールにアジピン酸をはじめとする
有機カルボン酸を溶質として用いた駆動用電解液は、低
温域での粘度上昇に問題があり、また、高温域における
比抵抗の増大もしくはそれに伴う損失の増大などの問題
点がある。

【０００６】そこで、最近では、低温における特性を改
善するために、溶媒としてγ−ブチロラクトンを主体と
し、溶質としてマレイン酸やフタル酸の塩を用いたもの
が開発されている。このような電解コンデンサ駆動用電
解液によれば、低温域での粘度上昇や高温域での比抵抗
の増大もしくはそれに伴う損失の増大などの問題点は解
消する。

【０００７】ところが、この電解コンデンサ駆動用電解
液においては、火花発生電圧が低くなるという問題が発
生する。つまり、負荷電圧が上昇し、誘電体の物性変化
が進行して誘電率の変化が生じる結果、電解コンデンサ
の電気化学的状態が動揺する現象をシンチレーションと
いい、このようなシンチレーションが認められる電圧を
火花発生電圧（シンチレーション電圧）というが、マレ
イン酸やフタル酸の塩を溶質として用いた場合、電解液
の火花発生電圧が低い。火花発生電圧は、それが高いほ
ど電解コンデンサの耐電圧性が大きいことを示すから、
上記のような溶質はそれが用いられる電解コンデンサの
信頼性に影響を与える可能性がある。

【０００８】また、このようにマレイン酸やフタル酸の
塩を溶質として用いた電解液は火花発生電圧が低いた
め、５０Ｖ級以下の低電圧のコンデンサにしか使用でき
ず、適用範囲が限定されることとなる。

【０００９】本発明はこのような従来技術の課題を解決
するために提案されたものであり、その目的は、広範な
温度領域において安定した特性を有し、長寿命で信頼性
の高いコンデンサを構成することができ、且つ従来より
も高い電圧でも使用できるコンデンサを構成することが
可能な電解コンデンサ駆動用電解液を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、γ−ブチロラクトンを主
体とする溶媒を用いた電解コンデンサ駆動用電解液にお
いて、前記溶媒に溶解された溶質が、ジヒドロキシ安息
香酸のテトラメチルアンモニウム塩又はジヒドロキシ安
息香酸のテトラエチルアンモニウム塩を主体としている
ことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、ニトロフェノー
ル、ニトロ安息香酸、ニトロアニリン及びニトロアセト
フェノンのうちの少なくとも一つが添加されていること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は以下
の通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、電
解液を組成する溶媒がγ−ブチロラクトンを主体とし、
溶質がジヒドロキシ安息香酸のテトラメチルアンモニウ
ム塩又はテトラエチルアンモニウム塩を主体としている
ため、電解液の比抵抗が低くなる。また、かかる組成に
することによって、高温でも電解液の特性が安定し、火
花発生電圧が高くなる。

【００１３】請求項２記載の発明では、添加されたニト
ロ化合物が、駆動用電解液と電極との反応により又は漏
れ電流に伴って発生する水素ガスを抑制し、洗浄時にお
けるハロゲン化炭化水素の分解を抑制するため、電解液
の特性が長期間安定する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による電解コンデンサ駆動用電
解液の実施例について説明する。なお、ここでは、それ
ぞれ組成種類の異なる電解コンデンサ駆動用電解液とし
て実施例１〜６を作成した。また、これらの実施例との
比較例のために、従来技術による電解コンデンサ駆動用
電解液として、それぞれ組成種類の異なる比較例１〜３
を作製した。

【００１５】（１）組成 まず、実施例１〜６及び比較例１〜３を構成する組成物
質及びその割合を以下に示す。

【００１６】なお、本実施例１〜６は、溶媒としてはγ
−ブチロラクトンを主体としている。そして、溶質の主
体としては、２，３−ジヒドロキシ安息香酸テトラメチ
ルアンモニウム、２，４−ジヒドロキシ安息香酸テトラ
メチルアンモニウム、２，５−ジヒドロキシ安息香酸テ
トラエチルアンモニウム、２，６−ジヒドロキシ安息香
酸テトラメチルアンモニウム、３，４−ジヒドロキシ安
息香酸テトラエチルアンモニウム又は３，５−ジヒドロ
キシ安息香酸テトラメチルアンモニウムが用いられてい
る。さらに、添加物のニトロ化合物としては、ニトロフ
ェノール、ニトロ安息香酸、ニトロアセトフェノン又は
ニトロアニリンが使用されている。

【００１７】［実施例１］ γ−ブチロラクトン …７９ｗｔ％ 2,3 −ジヒドロキシ安息香酸テトラメチルアンモニウム …２０ｗｔ％ ニトロフェノール … １ｗｔ％ ［実施例２］ γ−ブチロラクトン …７９ｗｔ％ 2,4 −ジヒドロキシ安息香酸テトラメチルアンモニウム …２０ｗｔ％ ニトロ安息香酸 … １ｗｔ％ ［実施例３］ γ−ブチロラクトン …７４ｗｔ％ 2,5 −ジヒドロキシ安息香酸テトラエチルアンモニウム …２５ｗｔ％ ニトロアセトフェノン … １ｗｔ％ ［実施例４］ γ−ブチロラクトン …６９ｗｔ％ 2,6 −ジヒドロキシ安息香酸テトラメチルアンモニウム …３０ｗｔ％ ニトロアニリン … １ｗｔ％ ［実施例５］ γ−ブチロラクトン …７２ｗｔ％ 3,4 −ジヒドロキシ安息香酸テトラエチルアンモニウム …２５ｗｔ％ ニトロフェノール … ３ｗｔ％ ［実施例６］ γ−ブチロラクトン …８７ｗｔ％ 3,5 −ジヒドロキシ安息香酸テトラメチルアンモニウム …１０ｗｔ％ ニトロ安息香酸 … ３ｗｔ％ ［比較例１］ γ−ブチロラクトン …８０ｗｔ％ フタル酸テトラメチルアンモニウム …２０ｗｔ％ ［比較例２］ γ−ブチロラクトン …７９ｗｔ％ フタル酸テトラメチルアンモニウム …２０ｗｔ％ ニトロ安息香酸 … １ｗｔ％ ［比較例３］ γ−ブチロラクトン …８０ｗｔ％ マレイン酸テトラメチルアンモニウム …２０ｗｔ％。 （２）比抵抗及び火花発生電圧 次に、（１）に示した組成を有する実施例１〜６及び比
較例１〜３の電解コンデンサ駆動用電解液の２５℃にお
ける比抵抗及び火花発生電圧を、以下の表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】以上の実施例１〜６と比較例１〜３の比抵
抗及び火花発生電圧を比較したグラフを図１に示す。こ
の図１から明らかなように、本発明においては、γ−ブ
チロラクトンを主体とする溶媒に、ジヒドロキシ安息香
酸テトラメチルアンモニウム又はジヒドロキシ安息香酸
テトラエチルアンモニウムを溶解し、ニトロフェノー
ル、ニトロ安息香酸、ニトロアセトフェノン、ニトロフ
ェノール又はニトロアニリンを添加することにより、比
抵抗が低下し、且つ火花発生電圧が上昇する。

【００２０】（３）高温負荷試験 次に、実施例１〜６及び比較例１〜３の電解コンデンサ
駆動用電解液を使用して製作したアルミニウム電解コン
デンサ（定格６３Ｖ−６８０μＦ）各１０個の初期段階
における静電容量、１０５℃にて定格電圧印加の高温負
荷試験（１０００時間、２０００時間）を行った後の静
電容量変化率を、以下の表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２から明らかなように、比較例３は初期
時点ですでに防爆弁が作動してしまい、６３Ｖ用のコン
デンサとして使用することは不可能であることがわか
る。

【００２３】また、比較例１，２は、初期の時点ではあ
る程度の特性を有しているものの、それ以降の特性の劣
化が著しく、１０００時間ですべて防爆弁が作動し、比
較例２同様６３Ｖ用として使用することは不可能であ
る。これら比較例１〜３に比較して、実施例１〜６にお
いては、２０００時間後においても静電容量の減少は
４．３〜４．５％にとどまり、防爆弁の作動もなく安定
している。

【００２４】（４）実施例の効果 以上のような本実施例の効果は以下の通りである。すな
わち、電解液の組成を上記実施例のようにすることによ
り、比抵抗を低くすることができるので、本実施例を適
用した電解コンデンサは、十分な低抵抗を実現できる。

【００２５】また、上記実施例は、火花電圧を上昇させ
ることができるので、本実施例を適用した電解コンデン
サは、漏れ電流、ｔａｎδが小さくなる。

【００２６】さらに、本実施例を適用した電解コンデン
サは、高温度中であっても経時変化が小さく、安定した
高い特性を維持でき、長寿命となる。したがって、５０
Ｖを越える高電圧のコンデンサにも使用可能となり、適
用範囲が広がる。特に、実施例１，２は、１００Ｖ級ま
でのコンデンサの使用に耐えられることが確認されてい
る。

【００２７】なお、本発明における各組成物質の組み合
わせ、ｗｔ％は適宜変更可能である。ただし、本発明の
効果を得るために適したｗｔ％の数値範囲は、以下のと
おりである。すなわち、ジヒドロキシ安息香酸の塩の量
は、１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％が望ましい。これは、１０
ｗｔ％未満では比抵抗の低減に効果はなく、３０ｗｔ％
を越えると比抵抗がそれ以下に下がることはなくなり、
１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％の場合と効果は変わらないから
である。

【００２８】また、ニトロ化合物の添加量は、０．５ｗ
ｔ％〜５ｗｔ％が望ましい。これは、０．５ｗｔ％未満
では水素ガスの発生及びハロゲン化炭化水素の分解を抑
制する効果が得られず、５ｗｔ％を越えると０．５ｗｔ
％〜５ｗｔ％の場合と効果は変わらないからである。

【００２９】

【発明の効果】本発明の電解コンデンサ駆動用電解液
は、γ−ブチロラクトンを主体とした溶媒に、ジヒドロ
キシ安息香酸のテトラメチルアンモニウム塩又はジヒド
ロキシ安息香酸のテトラエチルアンモニウム塩を溶質と
して溶解するという構成によって、広範な温度領域にお
いて安定した特性を有し、長寿命で信頼性の高いコンデ
ンサを構成することができ、且つ従来よりも高い電圧で
も使用できるコンデンサを構成することが可能な電解コ
ンデンサ駆動用電解液を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１乃至６と比較例１乃至３
との比抵抗及び火花発生電圧を比較したグラフを示す図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 γ−ブチロラクトンを主体とする溶媒を
   用いた電解コンデンサ駆動用電解液において、 前記溶媒に溶解された溶質が、ジヒドロキシ安息香酸の
   テトラメチルアンモニウム塩又はジヒドロキシ安息香酸
   のテトラエチルアンモニウム塩を主体としていることを
   特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。
2. 【請求項２】 ニトロフェノール、ニトロ安息香酸、ニ
   トロアニリン及びニトロアセトフェノンのうちの少なく
   とも一つが添加されていることを特徴とする請求項１記
   載の電解コンデンサ駆動用電解液。