JPS6290920A - 長寿命電解コンデンサ - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、長寿命のアルミニウム等の電解コンデンサに
関するものである。

［従来の技術］ アルミニウム等の電解コンデンサにおいては直流電圧を
印加した場合でも、電流はゼロとならず、若干のリーク
電流が流れる。すなわち。

陽極においては酸化被膜の修復が行われ、陰極において
は水の電気分解により水素が発生する。水素は時間とと
もに容器内に蓄積し、内圧を上昇させる。その結果、容
器にフクレを生じたり、場合によっては破裂し、電解液
の飛散により周囲の部品を損傷することになる。又、内
圧の上昇は電解液の散逸を早めるため、電解コンデンサ
の電気的特性の劣化をもたらす、従来、この対策として
はニトロ有機化合物を電解液に溶解させ、これに水素を
吸収させる方法がとられてきた。（特公昭５２−８５０
１号、特開昭５７−７Ｆ３８２８号等） この反応の機構については詳細は明らかでないが、例え
ば（１）式のようにニトロ化合物がアミンに代わること
により水素が吸収されると考えられる。

この方法はコンデンサの製造工程をほとんど変える必要
がないという利点を有している。ニトロ化合物の添加量
は通常、電解液の２ｖｔ％程度であって、本来の水素処
理量に比較してはるかに少なくなっている。（必要量の
１／１０程度）これは添加量を上げていくと、陽極化成
被膜の耐電圧が低下するためである。従って現行の製品
では１発生水素の処理は充分に行うことができないため
、電解コンデンサの寿命は、８５℃で１０００〜２００
０時間、特に長いものでも５０００時間程度であった。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明はアルミニウム等の電解コンデンサの寿命を、そ
の特性を阻害することなく大幅に伸ばすことを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、水素吸収剤を固体状態で、電解液を含浸したコンデ
ンサ内に存在させたことを特徴とする電解コンデンサに
ある。

以下本発明を図面に従って説明すると、第１図は本発明
が適用される一例の電解コンデンサである。コンデンサ
素子１は、アルミニウム等の弁作用金属の２０−１００
■弘の箔を巻回し、これに電解液を含浸したものである
。電解液としては、エチレングリコール等多価アルコー
ルの１０〜９０％水溶液を主溶媒とし、これにコハク酸
アンモニウム、マロン酸アンモニウム、アシヒン酸アン
モニウム、フタル酸アンモニウムなどの有機酸塩又はホ
ウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなどの無機酸か
らなる溶質を、１０〜３０％含有してなるものである。

コンデンサ素子中の電解液の含浸量は、電解液含浸素子
あたり好ましくは３０〜８０％である。

本発明の特徴は、上記コンデンサ素子１を収容する容器
２内に、水素吸収剤を固体状態にて存在させたことにあ
る。水素吸収剤としては、水素吸収能を有し、且つ固体
状態にてコンデン。

す容器内に収容できるものなら、固体はもちろん液体の
ものでも使用できる。液体の水素吸収剤は、コンデンサ
の電解液に対して反応′性のない適宜の担体に含浸し担
持することにより使用される。水素吸収剤も好ましくは
、上記したコンデンサの電解液に対して反応性のないも
のが使用される。

本発明で使用される水素吸収剤は、無機又は有機の酸化
剤、水素吸収金属、その他水素と反応し、コンデンサの
容器内に存在する水素ガスを吸収するものが使用できる
。これらの好ましい例としては、ニトロフェノール、ニ
トロ安息香酸、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物、ニ
トロソフェノール、ニトロソナフトール、ジフェニルニ
トロソアミンなどのニトロソ化合物、ベンゾニトリル、
ベンジルニトリルなどのニトリル化合物、マレイン酸、
ブチンジオールなどの二重結合又は三重結合を有する化
合物、バニリン、サフラナール、サリチルアルデヒドな
どのカルボニル又はカルボオンシル基を有する化合物、
更にはランタン、ニッケル系合金（好ましくはＬａＮｉ
　　ＸｘＹｙ等で表わされる。

こ−で０≦χ≦５．０≦ｙ≦５であり、ｘ、　ｙは金属
）、ミツシュメタル、ニッケル系合金（好ましくは１Ｍ
鵬旧　ＸｘＹｙ等で表わされる。

こ−で、Ｍｌは、ミツシュメタル、ｘ、ｙ、Ｘ。

Ｙは上記と同じ）、チタン・ニッケル系合金（好ましく
はＴｉＮ１ｘで表わされる。こ−で、０くχ≦２である
）など水素吸蔵合金が挙げられる。

これら水素吸収剤は、上記それぞれ単独又は混合物の形
で使用されうるが、必要に応じ、水素との反応を速め、
水素吸収能力を大きくするために、例えば、パラジウム
相持カーボン、ラネーＮｉｉ化パラジウムなどの適宜の
触媒を好ましくは、水素吸収剤に対して、好ましくは１
〜２０重量％添加することができる。

水素吸収剤を固体状態にてコンデンサの容器内に存在さ
せる場合、コンデンサの特性にＳ影響を与えないために
好ましくは、ペレット。

シート又はロッドの如き適宜の形態にせしめられる。か
くする場合、水素吸収剤が、固体のときには、それ自体
を成型することによりこれらの形態にできるが、この場
合必要に応じて、好ましくはポリエチレン、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリスチレンなどの樹脂を水素吸収
剤に対して好ましくは２〜５０重量％、特には５〜２０
重呈％添加して、強度の増大、成型性の増大を達成でき
る。

また、水素吸収剤が液体の場合には、好ましくは、活性
炭、カーボンブラック、活性白土、活性化したボーキサ
イトなどの担体には好ましくは、５〜１００重量％、特
には１０〜４０重量％担持させてた後、これを上記の形
体に成型せしめるか又は、上記担体を予め成型した後に
、液状の水素吸収剤を含浸などにより担持させてもよい
。

上記水素吸収剤のペレット、シート又はロッドをコンデ
ンサ内部に存在させる場合、適宜の手段がとりうるが、
例えば、シートの場合は、第２−　（１）図に見られる
ように、コンデンサ素子の外周に巻き付けられ、またペ
レットの場合には、第２−　（２）図に、見られるよう
にコンデンサ素子の下部（又は上部）に収容され、更に
は、ロッドの場合には、第２−　（３）図に見られるよ
うに、コンデンサ素、子の中心部に挿入される。水素吸
収剤は、もちろんこのような形態以外の適宜の形態でコ
ンデンサ容器内に収容することができ、例えば好ましく
は１〜５００ルの粒径の粒子形態にて容器内に充填する
こともできる。

いずれにしても、水素吸収剤は、コンデンサ素子に含浸
させる電解液１ｇ当り、好ましくはｏ、ｏｏｔ〜Ｉｇ、
特には０．０１〜０．５ｇになるように存在させ５るの
が好ましい、水素吸収剤の存在量が小さい場合には目的
とする効果の達成が十分、ではなく逆に大き過ぎる場合
には、コンデンサの容積が大きくなるので好ましくない
・［作用］ 本発明において、水素吸収剤は下記のように作用する。

すなわち、アルミニウム等の電解コンデンサは電圧印加
時に若干のリーク電流が流され陽極被膜の修復が行われ
る。その時、陰極では水の電気分解が起こり水素が発生
する。又、容器、リード線及び陰極の腐食によっても水
素を発生する場合もあり、いずれにせよ、これらの反応
により発生した水素はコンデンサ容器の内圧を上昇させ
るため、封口部からの電解液の散逸を促進し、コンデン
サの電気的特性を劣化させる。内圧上昇が著しい場合は
容器のふくれを生じ、ついには破裂するに至る。

本発明では、水素吸収剤が、電解液に溶解されることな
く、電解液とは独立して、例えばシート、ペレット、ロ
ンド状の形で存在せしめるので、その存在量は電解液へ
の溶解度で制限されることなく必要十分な量を存在させ
ることができる。一方発生した水素は、電解液から一旦
放出された後、電解液の外部で吸収せしめられるので、
吸収後により電解液の性状が変化することがない。従っ
てコンデンサの電気的特性に影響を与えることなく、コ
ンデンサの寿命を伸ばすことができるものである。

［発明の効果］ 本発明は、コンデンサの電気的特性に悪影響を与えるこ
となく、コンデンサ内部の水素吸収能を高めることがで
き、これを通じてコンデンサの寿命を大幅に改善するこ
とができる。

［実施例］ 実施例１ 純度９Ｌ９９％のアルミニウム箔で作成した陽極箔、純
度８９％のアルミニウム箔で作成した陰極箔を、クラフ
ト紙を一体にして巻きとったコンデンサ素子（１８Ｊ　
１０，０００終Ｆ用に、エチレングリコール８０ｗｔ％
（重量パーセント）、アジピン酸アンモニウム１０ｗｔ
％、水１０ｗｔ％からなる電解液を含浸させた。

一方、高純度のｐ−ニトロ安息香酸（ｐ−ＮＢＡ）カー
ボンブラック、ポリテトラフルオロエチル（テフロンＢ
Ｊ）を、重量比７０：１０：２０で秤量し、イソプロピ
ルアルコール中に投入後２〜３分混合した０次いで、濾
過を行いケーキを得た。このケーキをイソプロピルアル
コールでぬらしながらロール成型し、厚さ　１５０ル履
のシートを得た。

かくして得られたシートを、上記電解液を含浸したコン
デンサ素子の外周に重量で１．４ｇ＠き付けた後、３０
φ×５ＯＬのアルミニウムケースに入れシールした。

このように作成したＡＩ電解コンデンサを温度８５℃、
印加電圧ＩＢＶで高温負荷試験を行った。

サンプル数は１０であり、その結果を表−１に示す。

実施例２ 高純度ｐ−ニトリアニリン、粉末活性炭、ＰＴＦＥ粉末
（テフロン８Ｊ）を７０：１０：２０の重量比で秤量し
、実施例１と同様にしてシートを作成した。このシート
を１．４ｇ切り出し、実施例１と同様にしてＡＩコンデ
ンサ中に充填し、高温負荷試験を行った。結果を表１に
示す。

実施例３ 高純度ｐ−ジニトロベンゼン、Ｐｄ（２ｖｔ％）担持カ
ーボン粉末、　ＰＴＦＥ粉末（テフロンＢＪ）を７０：
１０二２０の重量比で秤量し、実施例１と同様にしてシ
ートを作製した。このシートを１．４ｇ切り出　。

し、実施例１と同様にしてＡＩコンデンサ中に収容し、
高温負荷試験を行った、結果を表１に示す。

実施例４ 水素処理剤として５−二トロチレフタル酸を用いて実施
例３と同様にしてシートを作 成した。このシルトを作成した。このシートを　１．８
ｇ切り出し実施例１と同様にしてＡＩケミコンに充填し
、高温負荷試験を行った。結果を表１に示す。

実施例５ 水素吸収剤として、ｐ−ニトロフェノールを用い、実施
例３と同様にしてシートを作製した。

このシートを　１．２ｇ切り出し、実施例１と同様にし
てＡＩケミコンに充填し、高温負荷試験を行った。結果
を表１に示す。

実施例６ 電解液として、ｐ−ＮＢＡ　　１ｗｔ％、エチレングリ
コール７９％ｔｔ％、水１０ｗｔ％、アジピン酸アンモ
ニウム１０ｗｔ％からなる電解液を用いた他は実施例１
と同様の試験を行った。結果を表１に示す。

比較例１ 水素吸収剤を入れない他は実施例１と同様の条件で試験
を行った。結果を表１に示す。

比較例２ 水素吸収剤を含まない他は実施例６と同様にして試験を
行なった。結果を表１に示す。

表１　高温負荷試験結果 ８５℃、５０００Ｈｒｓ印加電圧１６Ｖ実施例７ Ｍ１１０２　ｌｏｇ、　ＰＴＦＥ粉末（テフロン：　８
Ｊ）　２．ａｇ、カーボンブラック１．４ｇを１００膳
立のイソプロピルアルコール中に投入し、ミキサーで３
分間混合した。これを濾過したのち、イソプロピルアル
コールでぬらしながらロール成型機にかけ　１５０ル１
厚のシートを作製した。このシー）　１．６ｇを、定格
ＩＥｉＷＶ１０，０００ｇＦ　ノＡＩ箔からナルコンデ
ンサ素子の外周に巻き付けて、固定した。これをＡ１容
器（外形寸法３０φＸ　５０Ｌ）に封入し、電解コンデ
ンサを得た。なお、電解液の組成は、エチレングリコー
ル８０．ｗｌｏ、アジピン酸アンモニウム１０　ｗｔ％
、水１０ｖｔ％である。このコンデンサを温度８５℃、
印加電圧１６Ｖで高温負荷試験を行った。サンプル数は
１０個であった。５０００時間経過後、容器に膨らみを
生じたサンプルは無かった。

実施例８ ４００メツシユアンダーのＺｒ旧粒粉末実施例７と同様
にして　１５０ｐｍ厚のシートを得た。

（ＺｒＮｉ　　：カーポンブラック：　ＰＴＦＥ＝　７
０　：　１０　：　２０（重量比））これを２８φの円
形に切り抜いたものを実施例１と同じコンデンサに装填
し、同様の試験をした。その結果、５０００時間後にお
いても容器に膨らみを生じたサンプルは無かった。

実施例９ ？ｉ旧の箔帯（１００ｐ、　ｔａ厚）　２．８ｇを実施
例１と同様にしてコンデンサに装填し、同様の試験をし
た。その結果、５０００時間後においても容器に膨らみ
を生じたサンプルは無かった。

実施例１０ 電解液としてエチレングリコール７９　ｗｔ％。

アジピン酸アンモニウム　１０　ｗｔ％、水１０ｗｔ％
、パラニトロ安息香酸１ｗｔ％を含むものを用いた他は
実施例１と同様の試験を行ったが、５０００時間後にお
いても容器に膨らみを生じたサンプルは無かった。

比較例３ 電解液としてエチレングリコール７９　ｗｔ％、アジピ
ン酸アンモニウム　１０　ｗｔ％、水１０ｗｔ％、安息
香酸アンモニウム　１ｗｔ％のものを用いたｔｅｗｖ、
１０．０００４Ｆのコンデンサの高温負荷試験を実施例
１と同様の条件で行なった。その結果、　５０００時間
後において、４サンプルが防爆弁作動、５サンプルに容
器の膨らみが認められ、外形に変化の無いのは１サンプ
ルのみであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、末完ＩＩが適用される一例の電解コンデンサ
の説明図であり、第２図は、本発明の水素吸収剤の電解
コンデンサの収容法を示すもの□である。 １−ｍ−コンデンサｔ７−、２−ｍ−コンデンサ容器、
３−ｍ−防爆弁、４−一一封口材 第　Ｉ＋￥１ 第２　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）水素吸収剤を固体状態で電解液を含浸したコンデ
   ンサ素子を収容する容器内に存 在させたことを特徴とする電解コンデン サ。
2. （２）水素吸収剤が、電解液１ｇあたり０．０１〜０．
   ５ｇ存在させた特許請求の範囲（１）の電解コンデンサ
   。
3. （３）水素吸収剤が、電解液に対して溶解性を有しない
   無機若しくは有機の酸化剤又は水素吸収金属である特許
   請求の範囲（１）、又は（２）の電解コンデンサ。
4. （４）水素吸収剤が、シート、ペレット又はロッドの形
   態である特許請求の範囲（１）、（２）又は（３）の電
   解コンデンサ。