JPS6193610A - Electrolytic liquid for driving electrolytic capacitor - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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駆動用電解液に関するもので、
同電解液の変質を防止し、電解コンデンサの電圧印加中
における漏れ電流の増加や、コンデンサ素子のｌｉｆｉ
の発生を防止し，高温度で長寿命かつ信頼性の高い電解
コンデンサを提供するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor,
It prevents deterioration of the electrolyte, prevents an increase in leakage current during voltage application to the electrolytic capacitor, and reduces the lifi of the capacitor element.
The objective is to provide an electrolytic capacitor that prevents the occurrence of heat, has a long life, and is highly reliable at high temperatures.

［従来の技術と問題点］ 一般的に、アルミニウム電解コンデンサ駆動用電解液と
しては、エチレングリコールを主溶媒とし、これに水（
０，１〜３０ｗｔ％）を加えさらに電解質としてカルボ
ン酸アンモニウムを溶解するものが多い、しかし、この
種の電解液は特に高温度において電解質のカルボン酸ア
ンモニウムがアミド化反応を起こしてアミドと水になる
ために、その組成が変化し、電解液特性に悪影響を及ぼ
すことがある。そして、この種の電解液を使用した電解
コンデンサは高温度で高電圧の電圧印加において、漏れ
電流が増大したり、甚しい場合には、アルミニウムコン
デンサ素子に腐蝕が発生することがあり、その寿命が短
命化すると共にその信頼性に充分な期待ができないもの
であった。[Prior art and problems] Generally, as an electrolyte for driving an aluminum electrolytic capacitor, ethylene glycol is used as the main solvent, and water (
Many electrolytes dissolve ammonium carboxylate as an electrolyte by adding 0.1 to 30 wt%). However, in this type of electrolyte, especially at high temperatures, the ammonium carboxylate in the electrolyte undergoes an amidation reaction to form amide and water. As a result, its composition may change, which may adversely affect the electrolyte properties. Furthermore, when electrolytic capacitors using this type of electrolyte are exposed to high voltages at high temperatures, leakage current may increase, and in severe cases, corrosion may occur in the aluminum capacitor elements, resulting in the longevity of the electrolytic capacitors. However, their lifespan was shortened and their reliability could not be fully expected.

［発明の改良点と概要］ しかるに、本発明は上述の欠点を除去するもので、具体
的にはアミド化反応を抑制するためにカルボン酸アンモ
ニウムのアンモニウム基の水素を立体構造の大きいアル
キル基に置換したカルボン酸テトラアルキルアンモニウ
ム塩を電解質として用いることにより、電解液の組成変
化を防止し電解液特性を安定させ、漏れ電流の増加やコ
ンデンサ素子の腐蝕のない高温度で長寿命の信頼性の高
いアルミニウム電解コンデンサを提供するものである［
実施例］ 次に、上述のカルボン酸テトラアルキルアンモニ・ラム
塩をエチレングリコール等の多価アルコール類、あるい
は、エチレングリコールモノメチルコーテル等のグリコ
ールエーテル類、エチレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート等のエーテル類、γ−ブチロラクトン等の
ラクトン類、あるいは、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メ
チルピロリドン等のアミン類の中の一種または二種以上
からなる有機極性溶媒に水と共に加えた本発明に係る電
解液の実施例を従来例と共に第１表に示す。[Improvements and Summary of the Invention] However, the present invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks. Specifically, in order to suppress the amidation reaction, the hydrogen of the ammonium group of ammonium carboxylate is converted into an alkyl group with a large steric structure. By using a substituted carboxylic acid tetraalkylammonium salt as an electrolyte, changes in the composition of the electrolyte are prevented and the electrolyte properties are stabilized, resulting in long life reliability at high temperatures without increasing leakage current or corrosion of capacitor elements. It provides a high quality aluminum electrolytic capacitor [
Examples] Next, the above-mentioned carboxylic acid tetraalkyl ammonium rum salt was mixed with polyhydric alcohols such as ethylene glycol, glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl coatel, ethers such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, γ- An example of an electrolytic solution according to the present invention in which water is added to an organic polar solvent consisting of one or more of lactones such as butyrolactone or amines such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone, together with conventional examples. Shown in Table 1.

電解液の組成はｗｔ％であり、比抵抗（ｎ−ｃ　ｍ　）
は液温か２０℃のものである。The composition of the electrolyte is wt%, and the specific resistance (n-cm)
is the liquid temperature of 20°C.

第１表電解液−城 ［発明の効果］ 第１表に示した電解液のうち、従来例、実施例１、実施
例６の゛電解液を使用した電解コンデンサ（定格４００
■、１０ｕＦ）各２０個について、１０５°Ｃ，１００
０時間の高温負荷試験した場合のその結果例を第２表に
示す（初期特性および試験後の特性の各値は′上階コン
デンサ各２０個の平均値である）。＊Ｍ発生数は試験終
了後に電解コンデンサを解体して調べたものである。Table 1 Electrolyte - [Effect of the invention] Among the electrolytes shown in Table 1, electrolytic capacitors using the electrolytes of the conventional example, Example 1, and Example 6 (rated at 400
■, 10uF) for each 20 pieces, 105°C, 100
Table 2 shows an example of the results of a 0-hour high-temperature load test (each value of the initial characteristics and the characteristics after the test is the average value of 20 upper capacitors). *The number of M occurrences was determined by disassembling the electrolytic capacitor after the test was completed.

第２表特性比較 第２表から分かるように、従来例では試験後属特性にお
いて容量変化率が大きく、漏れ電流がやや増加しており
、腐蝕が全数にわたって発生している。一方、本発明に
係る実施例では容量変化率が小さく、漏れ′７ｒＬ流も
良く絞れている。また、腐蝕の発生は皆無であった第２
表によっても示された従来例のこのような現象は前述し
たように駆動用電解液の変質、叩ちアミド化反応による
電解質濃度の減少が大きな原因といえる。一方、本発明
はアミド化反応を抑制することによってこのような現象
を防止することができる。Table 2 Characteristic Comparison As can be seen from Table 2, in the conventional example, the capacitance change rate was large in the characteristics after the test, the leakage current increased slightly, and corrosion occurred over all the samples. On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the rate of change in capacity is small, and the leakage '7rL flow is well restricted. In addition, the second plant had no corrosion.
As mentioned above, this phenomenon in the conventional example shown in the table can be largely attributed to the deterioration of the driving electrolyte and the reduction in electrolyte concentration due to the beating amidation reaction. On the other hand, the present invention can prevent such a phenomenon by suppressing the amidation reaction.

また、第１表に示した電解液のうち、従来例と実施例１
および実施例６について、これらを高温度で長時間密閉
後、塩化カリウムなどのハロゲン化物を微量添加した場
合の電解液の最高到達電圧（Ｖ）について調査した結果
を放置前のものに添加した場合の結果と共に第３表に示
す、具体的には電解液を１１０℃でｔｏｏｏ時間ステン
レス製の容器に密閉放置後の電解液に微量の塩化カリウ
ムをｏ　ｐｐｍ、５０ｐｐｍ　、　１１００ｐｐ、　２
００ｐｐｍ加え、温度８５℃中で陽極および陰極にアル
ミニウムブレーン箔を用い、定電流で陽極酸化時の電圧
一時間変化から求めたものである・ 第３表側仕漱（最高到達司り 第３表から分かるように、放置前の電解液において、従
来例では塩化カリウムの濃度が高くなると最高到達電圧
は降下するが、本発明に係る各実施例では塩化カリウム
無添加時の電圧をほぼ維持している。一方、放置後の電
解液では、従来例はさらに電圧の降下が大きくなるが、
実施例では放置前の特性と同様に同じ電圧を維持してい
る。第３表に挙げた従来例のこのような現象は、上述し
たように駆動用電解液の変質、即ち、アミド化反応によ
る電解質濃度の減少が大きな原因といえるところで、本
発明ではアミド化反応を抑制することによってこのよう
な現象を防止することができるもので、また放置前の電
解液において塩化カリウムを加えても殆ど最高到達電圧
に影響を受けない点はアルミニウム箔に対する電解液の
皮膜修復性がハロゲン化物により従来例より妨害され難
いことを意味し。In addition, among the electrolytes shown in Table 1, the conventional example and Example 1
Regarding Example 6, the results of investigating the maximum voltage (V) of the electrolyte when a trace amount of a halide such as potassium chloride was added after sealing these at high temperature for a long time were added to the electrolyte before leaving it. The results are shown in Table 3. Specifically, after the electrolyte was left sealed in a stainless steel container at 110°C for too long, a trace amount of potassium chloride was added to the electrolyte at 0 ppm, 50 ppm, 1100 ppm, 2
00 ppm and using aluminum brane foil as the anode and cathode at a temperature of 85°C, it was determined from the voltage change over one hour during anodization at a constant current. As shown, in the conventional example, when the concentration of potassium chloride increases in the electrolytic solution before standing, the maximum voltage decreases, but in each example according to the present invention, the voltage is almost maintained when no potassium chloride is added. On the other hand, when the electrolyte is left standing, the voltage drop in the conventional example becomes even larger;
In the example, the same voltage is maintained as the characteristics before being left alone. As mentioned above, this phenomenon in the conventional examples listed in Table 3 can be said to be largely caused by the deterioration of the driving electrolyte, that is, the decrease in electrolyte concentration due to the amidation reaction.In the present invention, the amidation reaction is This phenomenon can be prevented by suppressing this phenomenon, and the fact that the maximum voltage is hardly affected even if potassium chloride is added to the electrolyte before it is left standing is due to the ability of the electrolyte to repair the film on aluminum foil. This means that it is less likely to be interfered with by halides than in conventional examples.

電解コンデンサ駆動用電解液としてコンデンサに使用し
た場合のハロゲン化物による腐蝕の防止に充分期待でき
るものである。It can be fully expected to prevent corrosion caused by halides when used in capacitors as an electrolyte for driving electrolytic capacitors.

［発明の実用化範囲］ なお、本発明に係る電解液の成分中、水は０．１〜３０
ｗｔ％の量が好ましく、０．１ｗｔ％未満ではコンデン
サ素子の皮膜修復性が低下し、３Ｑｗｔ％を越えると寿
命が低下する。また、電解質は０．５〜３０ｗｔ％の量
が好ましく：、０．５豐ｔ％未満では比抵抗が高くなり
、コンデンサとしての所要の特性が得られず、３０ｗ　
ｔ％を越えると耐電圧が低下し、いずれも実用に供しな
い。[Scope of practical application of the invention] In the components of the electrolytic solution according to the present invention, water has a content of 0.1 to 30%
The amount is preferably 0.1 wt%, and the film repairability of the capacitor element decreases, and the amount exceeding 3 Qwt% decreases the service life. In addition, the amount of electrolyte is preferably 0.5 to 30 wt%; if it is less than 0.5 wt%, the specific resistance becomes high and the required characteristics as a capacitor cannot be obtained;
If it exceeds t%, the withstand voltage decreases and neither is of practical use.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）カルボン酸のテトラアルキルアンモニウム塩と、
有機極性溶媒からなる電解コンデン サ駆動用電解液。(1) a tetraalkylammonium salt of carboxylic acid;
An electrolytic solution for driving electrolytic capacitors consisting of an organic polar solvent. （２）特許請求の範囲（１）において、カルボン酸が、
１，１０−デカンジカルボン酸あるいは、１，６−デカ
ンジカルボン酸であることを特徴とした電解コンデンサ
駆動用電解液。(2) In claim (1), the carboxylic acid is
An electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor, characterized in that it is 1,10-decanedicarboxylic acid or 1,6-decanedicarboxylic acid. （３）特許請求の範囲（１）において、テトラアルキル
アンモニウム塩は、テトラメチルアン モニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩 テトラプロピルアンモニウム塩、または、 テトラブチルアンモニウム塩であることを 特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。(3) In claim (1), the electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor, wherein the tetraalkylammonium salt is a tetramethylammonium salt, a tetraethylammonium salt, a tetrapropylammonium salt, or a tetrabutylammonium salt. . （４）特許請求範囲（１）、（２）または（３）におい
て、カルボン酸のテトラアルキルアンモニ ウム塩の濃度は０．５〜３０ｗｔ％であることを特徴と
した電解コンデンサ駆動用電解液。(4) The electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor according to claim (1), (2) or (3), characterized in that the concentration of the tetraalkylammonium salt of carboxylic acid is 0.5 to 30 wt%. （５）特許請求の範囲（１）において、有機極性溶媒は
多価アルコール類、エーテル類、ラク トン類、アミン類の中の一種または、二種 以上からなることを特徴とする電解コンデ ンサ駆動用電解液。(5) The electrolytic capacitor driving electrolytic capacitor according to claim (1), wherein the organic polar solvent is composed of one or more of polyhydric alcohols, ethers, lactones, and amines. liquid. （６）特許請求の範囲（１）において、０．１〜３０ｗ
ｔ％の水を含有することを特徴とした電解コ ンデンサ駆動用電解液。(6) In claim (1), 0.1 to 30w
An electrolytic solution for driving an electrolytic capacitor characterized by containing t% of water.