JPS63237406A - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JPS63237406A
JPS63237406A JP7126287A JP7126287A JPS63237406A JP S63237406 A JPS63237406 A JP S63237406A JP 7126287 A JP7126287 A JP 7126287A JP 7126287 A JP7126287 A JP 7126287A JP S63237406 A JPS63237406 A JP S63237406A
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JP
Japan
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quaternary ammonium
salicylic acid
electrolytic
electrolyte
electrolytic capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP7126287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
英夫 清水
剛 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elna Co Ltd
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Elna Co Ltd
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Publication date
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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、詳しくは新規な駆動用電解液
を使用1ノた電解コンデンサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrolytic capacitor, and more particularly to an electrolytic capacitor using a novel driving electrolyte.

′Wイ″ [diの技術] アルミニウムなどの弁作用金属からなる陽極箔場よび険
極箔をセパレータとともに巻回してコンデンサ素子とし
た電解コンデンサは、−・般にコンデンサ素子に駆動用
電解液を含浸し、アルミニウムなどの金属ケースや合成
樹脂製のケースにコンデンサ素子を収納し、密閉した構
造を有する。
``Wi'' [di technology] Electrolytic capacitors are made by winding an anode foil field and anode foil made of a valve metal such as aluminum together with a separator to form a capacitor element.Generally, a driving electrolyte is applied to the capacitor element. It has a sealed structure in which the capacitor element is impregnated and housed in a metal case such as aluminum or a synthetic resin case.

このような電解コンデンサの駆動用電解液としては、従
来エチレングリコールなどの極性有機溶媒を主溶媒とし
、これに飽和有機酸のアンモニウム塩のように、金属か
らなる電極を侵食しない塩を溶解した電解液が一般に使
用されている(特公昭5J3−13019号公報)。ま
た、電解液の溶媒としてγ−ブチロラクトンとエチレン
グリコールの混合溶媒を使用することb知られている(
特開昭54−7564号公報)。
Conventionally, the electrolytic solution for driving such electrolytic capacitors uses a polar organic solvent such as ethylene glycol as the main solvent, and an electrolytic solution in which a salt such as an ammonium salt of a saturated organic acid that does not corrode the metal electrodes is dissolved. A liquid is generally used (Japanese Patent Publication No. 5J3-13019). It is also known to use a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol as a solvent for the electrolyte (
JP-A No. 54-7564).

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、特公昭58−13019号に開示された
電解液においては、電気抵抗値の指標である損失角の正
接(tanδ)を下げるために1〜30重量%の水を含
有させることが行われているが、この場合には陰極箔の
侵食や解離したアンモニア(NH3)の蒸散のため高温
度におけるコンデンサの特性劣化、特に損失角の正接(
tanδ)の変化が大きいという問題点があった。また
、電導度が高く(電気抵抗が低く)、かつ高温で安定な
電解液として飽和鎖状ジカルボン酸の第四アンモニウム
塩を極性有機溶媒に溶解した電解液の使用が特開昭59
−78522号公報に開示されている。しかしながら、
同公報吊の実施例によれば、この電解液の電導度はせい
ぜい9.4mS / c mで、現在要求されている水
準(12〜25 m S / c m )から見れば不
充分であるという問題点があった。さらに、混合溶媒と
して上述の特開昭54−7564号にみられるようなY
−プヂロラクトンとエチレングリコールを使用した場合
には、低温においてエチレングリコールの粘度が増加す
るためにコンデンサの低温特性の改善効果が小さいとい
う問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the electrolytic solution disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-13019, 1 to 30% by weight is added in order to lower the tangent of loss angle (tan δ), which is an index of electrical resistance. However, in this case, the characteristics of the capacitor deteriorate at high temperatures due to corrosion of the cathode foil and transpiration of dissociated ammonia (NH3), especially the loss angle tangent (
There was a problem in that the change in tan δ) was large. In addition, as an electrolytic solution that has high conductivity (low electrical resistance) and is stable at high temperatures, the use of an electrolytic solution in which a quaternary ammonium salt of a saturated chain dicarboxylic acid is dissolved in a polar organic solvent was disclosed in JP-A-59.
It is disclosed in Japanese Patent No.-78522. however,
According to the example published in the same publication, the conductivity of this electrolyte is at most 9.4 mS/cm, which is insufficient compared to the currently required level (12 to 25 mS/cm). There was a problem. Furthermore, as a mixed solvent, Y
- When using pudirolactone and ethylene glycol, there was a problem in that the viscosity of ethylene glycol increased at low temperatures, so that the effect of improving the low-temperature characteristics of the capacitor was small.

本発明はこのような間渥点を解決して、電気抵つ高温安
定性の俺わた駆動用電解液を使用した電解コンデンサを
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve this problem and provide an electrolytic capacitor using an electrolyte for driving an electric resistor that is stable at high temperatures.

[間迦点を解決するための手段] 本発明は、前記問題点を解決するために極性有機溶媒に
サリチル酸の第四アンモニウム塩を溶解してなる駆動用
電解液を使用したことを特徴とする電解コンデンサを提
供するものである。
[Means for solving the problem] In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is characterized by using a driving electrolyte prepared by dissolving a quaternary ammonium salt of salicylic acid in a polar organic solvent. The present invention provides electrolytic capacitors.

本発明において用いられるサリチル酸の第四ナンモニウ
ム塩としては、一般式R4N”で示される第四アンモニ
ウムのアルキル基(R)の炭素数が1〜10個のもの、
特に1〜4個のものを好適に使用することができ、例え
ばサリチル酸テトラメチルアンモニウム、サリチル酸テ
トラエチルアンモニウム、サリチル酸テトラプロピルア
ンモニウム、サリチル酸テトラブチルアンモニウムなど
を挙げることができる。
The quaternary ammonium salts of salicylic acid used in the present invention include quaternary ammoniums represented by the general formula R4N'' in which the alkyl group (R) has 1 to 10 carbon atoms;
In particular, 1 to 4 of them can be suitably used, and examples thereof include tetramethylammonium salicylate, tetraethylammonium salicylate, tetrapropylammonium salicylate, and tetrabutylammonium salicylate.

本発明において、サリチル酸の第四アンモニウム塩を使
用するのは、サリチル酸が他のアミン塩などの場合には
、電解液の電導度が低く、製品のtanδが大きくなっ
てしまい、好ましくないからである。
In the present invention, quaternary ammonium salts of salicylic acid are used because if salicylic acid is other amine salts, the conductivity of the electrolyte will be low and the tan δ of the product will become large, which is not preferable. .

本発明で用いられるサリチル酸の第四アンモニウム塩の
電解液組成中における含有ff1(濃度)は適宜選ぶこ
とができるが、飽和溶液の状態のときに比抵抗が最も小
さいことを考慮すると1〜50ffl量%が適当であり
、なかでも良好な高温安定性を得るためには5〜40)
fl量%が好適である。
The content ff1 (concentration) of the quaternary ammonium salt of salicylic acid used in the present invention in the electrolytic solution composition can be selected as appropriate, but considering that the specific resistance is the lowest in the state of a saturated solution, the amount of 1 to 50 ffl is % is appropriate, especially 5 to 40) to obtain good high temperature stability.
The amount of fl is preferably %.

本発明で用いる極性有機溶媒としては前記の問題点を解
決するために少なくともγ−ブチロラクトンとN、N−
ジメチルホルムアミドを含有する。ここで、アルキル基
としてはメチル、エチル、プロピル・・・などがあるが
、そのうちでも低温特性の改善上、メチルおよびエチル
が好ましい、さらに混合する溶媒としては電解コンデン
サに通常使用されている極性有機溶媒であればいずれも
使用でき、アミド類、ラクトン類、グリコール類、硫黄
化合物類または炭素塩類が好適に使用できる。混合可能
な好ましい溶媒の具体的な例としては、N−メチルホル
ムアミド、β−ブチロラドン、エチレングリコール、エ
チレングリコール・そノアルキルエーテル、エチレング
リコール・ジアルキルエーテル、ジメチルスルホキシド
、炭酸プロピレン、エチレノシアノヒドリンなどを挙げ
ることができ、これら溶媒は昨独で、あるいは複数の組
合せで適宜混合して使用される。
In order to solve the above problems, the polar organic solvent used in the present invention includes at least γ-butyrolactone and N,N-
Contains dimethylformamide. Here, the alkyl group includes methyl, ethyl, propyl, etc., but among these, methyl and ethyl are preferable from the viewpoint of improving low-temperature characteristics.Furthermore, the solvent to be mixed with is a polar organic compound commonly used in electrolytic capacitors. Any solvent can be used, and amides, lactones, glycols, sulfur compounds, or carbon salts are preferably used. Specific examples of preferred miscible solvents include N-methylformamide, β-butyroladone, ethylene glycol, ethylene glycol sonoalkyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, and ethylene cyanohydrin. These solvents may be used alone or in combination as appropriate.

本発明において、サリチル酸の第四アンモニウム塩を含
有する駆動用電解液を得るにはこの第四アンモニウム塩
を極性有機溶媒に添加してもよいが、溶媒中でサリチル
酸の第四アンモニウム塩を生成可能な物質を反応させる
ことによって、この第四アンモニウム塩を生成させても
よい。
In the present invention, in order to obtain a driving electrolyte containing a quaternary ammonium salt of salicylic acid, this quaternary ammonium salt may be added to a polar organic solvent, but it is possible to generate a quaternary ammonium salt of salicylic acid in the solvent. This quaternary ammonium salt may be produced by reacting a substance.

本発明では電解液中に水を含有させることは必ずしも必
要ではないが、比抵抗を下げるためには水の含有は効果
的である。ただし、ある限度以上に水の含有量を多くす
ると、内部ガスの発生に伴う電解コンデンサのゲース膨
れや電極箔の侵食を増大させる要因になるので高温度で
長時間使用する[]的のためには、水の含有?はなるべ
く少ない方が好ま1ノい。したがって、電解コンデンサ
の使用U的に対応して、水の含有量は電解液組成中0.
1〜20市量%の範囲が好ましく、0.5〜15重量%
の範囲がさらに好ましい。
In the present invention, it is not necessary to include water in the electrolytic solution, but it is effective to lower the specific resistance. However, if the water content is increased beyond a certain limit, it will increase the gas swelling of the electrolytic capacitor due to the generation of internal gas and the corrosion of the electrode foil. Does it contain water? I prefer as few as possible. Therefore, corresponding to the usage of electrolytic capacitors, the water content in the electrolyte composition is 0.
The range is preferably 1 to 20% by weight, and 0.5 to 15% by weight.
The range of is more preferable.

本発明の電解コンデンサには、種々の態様のコンデンサ
が包含される。典型的な態様としては、紙などの適宜の
セパレータで分離したアルミニウム箔陽極とアルミニウ
ム箔陰極とを使用し、これらを円筒状に巻いたものをコ
ンデンサ素子とし、この素子に駆動用電解液を含浸させ
る。電解液の含浸量としてはセパレータに対して、好ま
しくは50〜300重量%とされる。電解液が含浸され
た素子は、耐食性を有する金属や合成樹脂などのケース
に収納し、密封した構造にされる。
The electrolytic capacitor of the present invention includes various types of capacitors. In a typical embodiment, an aluminum foil anode and an aluminum foil cathode are separated by a suitable separator such as paper, and these are wound into a cylindrical shape to form a capacitor element, and this element is impregnated with a driving electrolyte. let The amount of electrolytic solution impregnated is preferably 50 to 300% by weight based on the separator. The element impregnated with the electrolyte is housed in a case made of corrosion-resistant metal, synthetic resin, or the like, and has a sealed structure.

[実施例] 以下、本発明を実施例および比較例にもとづいて具体的
に説明する。
[Examples] The present invention will be specifically described below based on Examples and Comparative Examples.

水酸化テトラアルキルアンモニウム(アルキル基の炭素
数1〜3)の10%水溶液とサリチル酸とを等モル数に
なるように混合してサリチル酸を溶5せた後、エバポレ
ータにより水を除去してサリチル酸の第四アンモニウム
塩を生成させ、こわらを溶質と1ノて所定量を極性有機
溶媒に溶解させて実施例1〜10の電解液とした。電解
液のPHは5〜7になるように!1整した。
A 10% aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxide (alkyl group has 1 to 3 carbon atoms) and salicylic acid are mixed in an equimolar amount to dissolve the salicylic acid, and then the water is removed using an evaporator to dissolve the salicylic acid. A quaternary ammonium salt was produced, and a predetermined amount of the stiff solids was dissolved in a polar organic solvent to prepare the electrolyte solutions of Examples 1 to 10. The pH of the electrolyte should be between 5 and 7! I got everything set up.

これらの電解液を使用してアルミニウムを電極とする電
解コンデンサ(定格10V、470μF)を製作し、高
温負荷試験(定格電圧印加、125℃、1000時間)
を行なって、損失角の正接(tanδ)の変化を測定し
、その結果を第1表に示した。また、サリチル酸の第四
アンモニウム塩以外の溶質を使用した場合を比較例1〜
4とし、実施例と同様にして電解コンデンサを製作し、
実施例と同じ条件で高温負荷試験を行ない。
Using these electrolytes, we manufactured an electrolytic capacitor (rated 10V, 470μF) with aluminum electrodes and conducted a high temperature load test (rated voltage applied, 125℃, 1000 hours).
The changes in the tangent (tan δ) of the loss angle were measured, and the results are shown in Table 1. In addition, Comparative Examples 1 to 2 are cases in which a solute other than the quaternary ammonium salt of salicylic acid is used.
4, an electrolytic capacitor was manufactured in the same manner as in the example,
A high temperature load test was conducted under the same conditions as in the example.

その結果を第1表に示した。なお、第1表中のDMFは
N、N−ジメチルホルムアミドを示す。
The results are shown in Table 1. In addition, DMF in Table 1 indicates N,N-dimethylformamide.

第1表電解液組成例と高温負荷試験 水に、第2表に電解コンデンサの低温特性を示す。電解
コンデンサは上述したものと同一であり、試料個数は各
10個である。測定周波数は120Hzである。表中の
八〇/C20℃は20℃に対する容量変化率、Z/Z 
20℃は20℃に対するインピーダンス比をそれぞれ示
す。
Table 1 shows examples of electrolyte composition and high temperature load test water, and Table 2 shows low temperature characteristics of electrolytic capacitors. The electrolytic capacitors were the same as those described above, and the number of samples was 10 each. The measurement frequency is 120Hz. 80/C20℃ in the table is the capacity change rate at 20℃, Z/Z
20°C indicates the impedance ratio with respect to 20°C.

n=toの平均値 第1表から分るように、比較例は高温負荷試験において
、損失角の正接の変化が大きいのに対して、実施例では
この変化を小さいものとすることができる。
Average value of n=to As can be seen from Table 1, the change in the tangent of the loss angle is large in the comparative example in the high temperature load test, whereas this change can be made small in the example.

また、第2表から分るように、比較例は低温特性におい
てΔC/C20℃およびZ/Z 20℃の変化率が大き
いのに対して、実施例ではこの変化率の低減を図ること
ができるものである。
Furthermore, as can be seen from Table 2, in the comparative example, the rate of change in ΔC/C 20°C and Z/Z 20°C is large in the low-temperature characteristics, whereas in the example, it is possible to reduce this rate of change. It is something.

最後に、第1図に電解液中のサリチル酸テトラメチルア
ンモニウムの量を一定(20wt%)とした場合のN、
N−ジメチルホルムアミドおよびγJ、チロラクトンの
量と電解液の電導環との関係を示す。第2図にN、N−
ジメチルホルムアミドおよびγ−ブチロラクトンの量を
等量とした場合のサリチル酸テトラメチルアンモニウム
の添加量と電解液の電導環との関係を示す。
Finally, Figure 1 shows the N, when the amount of tetramethylammonium salicylate in the electrolyte is constant (20 wt%),
The relationship between the amount of N-dimethylformamide, γJ, and tyrolactone and the conductive ring of the electrolytic solution is shown. In Figure 2, N, N-
The relationship between the amount of tetramethylammonium salicylate added and the conductive ring of the electrolytic solution is shown when the amounts of dimethylformamide and γ-butyrolactone are equal.

[発明の効果] 以上にて説明したように本発明によれば、低温特性が優
れ、かつ高温条件下での損失角の正接(tanδ)の変
化が小さい高温安定性の優れた電解コンデンサを提供す
ることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides an electrolytic capacitor with excellent low-temperature characteristics and excellent high-temperature stability with small change in tangent of loss angle (tan δ) under high-temperature conditions. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る電解液中のN、N−ジメチルホル
ムアミドおよびγ−ブチロラクトンの量と電解液の電導
環との関係を示す特性図、第2図ぎは本発明に係る電解
液中のサリチル酸テトラメチルアンモニウムの添加量と
電解液の電導環との関係を示す特性図である。
Fig. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of N,N-dimethylformamide and γ-butyrolactone in the electrolytic solution according to the present invention and the conductive ring of the electrolytic solution, and Fig. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of N,N-dimethylformamide and γ-butyrolactone in the electrolytic solution according to the present invention, and Fig. 2 FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of tetramethylammonium salicylate added and the conductive ring of the electrolytic solution.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)γ−ブチロラクトンとN、N−ジメチルホルムア
ミドとからなる極性有機溶媒にサリチル酸の第四アンモ
ニウム塩を溶解してなる駆動用電解液を使用したことを
特徴とする電解コンデンサ。
(1) An electrolytic capacitor characterized in that a driving electrolytic solution is used, which is made by dissolving a quaternary ammonium salt of salicylic acid in a polar organic solvent consisting of γ-butyrolactone and N,N-dimethylformamide.
(2)駆動用電解液中のサリチル酸の第四アンモニウム
塩の含有量が1〜50重量%であることを特徴とした特
許請求の範囲第1項記載の電解コンデンサ。
(2) The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the content of the quaternary ammonium salt of salicylic acid in the driving electrolyte is 1 to 50% by weight.
(3)一般式R_4N^+で表される第四アンモニウム
のアルキル基(R)の炭素数が1〜10個であることを
特徴とした特許請求の範囲第1項または第2項記載の電
解コンデンサ。
(3) The electrolysis according to claim 1 or 2, wherein the alkyl group (R) of the quaternary ammonium represented by the general formula R_4N^+ has 1 to 10 carbon atoms. capacitor.
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