JPS63239913A - Electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor

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JPS63239913A
JPS63239913A JP7341187A JP7341187A JPS63239913A JP S63239913 A JPS63239913 A JP S63239913A JP 7341187 A JP7341187 A JP 7341187A JP 7341187 A JP7341187 A JP 7341187A JP S63239913 A JPS63239913 A JP S63239913A
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JP
Japan
Prior art keywords
quaternary ammonium
electrolytic capacitor
ammonium salt
electrolyte
benzoic acid
Prior art date
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Pending
Application number
JP7341187A
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
を使用し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.

[従来の技術] アルミニウムなどの弁作用金属からなる陽極箔および陰
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、一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。
[Prior Art] Electrolytic capacitors are made by winding an anode foil and a cathode foil made of a valve metal such as aluminum together with a separator to form a capacitor element.Generally, the capacitor element is impregnated with a driving electrolyte, and the capacitor element is made of a metal case made of aluminum or the like. The capacitor element is housed in a synthetic resin case and has a sealed structure.

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
、これに飽和打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58−13019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も知られている(特
開昭54−7564号公報)。
Conventionally, the driving electrolyte for such electrolytic capacitors uses a polar organic solvent such as ethylene glycol as the main solvent, and dissolves therein a salt that does not corrode the metal electrodes, such as ammonium salt of saturated peroxide acid. An electrolytic solution is generally used (Japanese Patent Publication No. 13019/1983). It is also known to use a mixed solvent of γ-butyrolactone and ethylene glycol as a solvent for the electrolyte (Japanese Unexamined Patent Publication No. 7564/1983).

[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るが、この場合には陰
極箔の侵食や解離したアンモニア(N)I3 )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ンの変化が大きいという問題点かあ
ワた。また、電導度が高く(′8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、同公報中の実施例によれば、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γ−ブチ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, in order to lower the tangent of loss angle (tan δ), which is an index of electrical resistance value, this In some cases, the characteristics of the capacitor deteriorate at high temperatures due to corrosion of the cathode foil and evaporation of dissociated ammonia (N)I3, and in particular, there is a problem of large changes in the tangent of the loss angle (tan δ).Also, JP-A-59-78522 discloses 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 as an electrolytic solution that has high conductivity (low resistance) and is stable at high temperatures. However, according to the examples in the same publication, the conductivity of this electrolyte is at most 9.4 mS/cm, which is higher than the currently required level (12 to 25 mS/cm). )
The problem was that it was insufficient from the point of view. Furthermore, when γ-butyrolactone and ethylene glycol are used as a mixed solvent as seen in the above-mentioned JP-A-54-7564, the viscosity of ethylene glycol increases at low temperatures, which improves the low-temperature characteristics of the capacitor. The problem was that it was small.

本発明はこのような問題点を解決して、電気抵抗が低く
(電導度が高く)、低温特性が優れ、かつ高温安定性の
優れ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。
The present invention aims to solve these problems and provide an electrolytic capacitor that uses a driving electrolyte that has low electrical resistance (high conductivity), excellent low-temperature characteristics, and excellent high-temperature stability. purpose.

[問題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
安息香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 Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by using a driving electrolyte prepared by dissolving a quaternary ammonium salt of benzoic acid in a polar organic solvent. The present invention provides electrolytic capacitors.

本発明において用いられる安息香酸の第四アンモニウム
塩としては、一般式R,N“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
安息香酸テトラメチルアンモニウム、安息香酸テトラエ
チルアンモニウム、安息香酸テトラプロピルアンモニウ
ム、安息香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 salt of benzoic acid used in the present invention is one in which the alkyl group (R) of the quaternary ammonium represented by the general formula R,N'' has 1 to 10 carbon atoms, particularly 1 to 4 carbon atoms. For example, tetramethylammonium benzoate, tetraethylammonium benzoate, tetrapropylammonium benzoate, and tetrabutylammonium benzoate can be used.

本発明において、安息香酸の第四アンモニウム塩を使用
するのは、安息香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ta本発明で用いられる安
息8酸の第四アンモニウム塩の電解液組成中における含
有量(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1〜5
0重后%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重層%が好適である。
In the present invention, the quaternary ammonium salt of benzoic acid is used because when benzoic acid is other amine salt, the conductivity of the electrolyte is low. The content (concentration) of the quaternary ammonium salt in the electrolyte composition can be selected as appropriate, but considering that the resistivity is the lowest when it is in a saturated solution state, it is 1 to 5.
0% by weight is suitable, and in particular, 5 to 40% by weight is particularly suitable in order to obtain good high temperature stability.

本発明で用いる極性有機溶媒とし・ては航記の問題点を
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lこ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−ブチロラクトン、γ−バレロラクト
ン、N−メチルピロリドン、エチレングリコール、エチ
レングリコール・モ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、エチレンシアノヒドリンなどを挙げる
ことができ、これら溶媒は単独で、あるいは複数の組合
せで適宜混合して使用される。
The polar organic solvent used in the present invention includes at least γ-butyrolactone, N, and
-Contains dimethylformamide. Here, examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, etc., and among these, methyl and ethyl are preferred from the viewpoint of improving low-temperature properties. Further, as the solvent to be mixed, any polar organic solvent commonly used in electrolytic capacitors 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-butyrolactone, γ-valerolactone, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, ethylene glycol monoalkyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, and dimethyl sulfoxide. ,
Propylene carbonate, ethylene cyanohydrin, etc. can be mentioned, and these solvents may be used alone or in combination of a plurality of them as appropriate.

本発明において、安息香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、溶媒中で安息香酸の
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 benzoic acid, the quaternary ammonium salt may be added to a polar organic solvent. This quaternary ammonium salt may be produced by reacting substances that can be produced.

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ケース膨
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
長時間使用する目的のためには、水の含有量はなるべく
少ない0.1〜20重量%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 swelling of the electrolytic capacitor's case due to the generation of internal gas and the corrosion of the electrode foil, so it should not be used for long periods of time at high temperatures. The water content is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight, and 0.5 to 20% by weight.
A range of 15% by weight is more preferred.

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、耐食性を存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 electrolyte is housed in a case made of corrosion-resistant metal or synthetic resin, and the structure is sealed.

[実施例] 以下1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.

水酸化テトラアルギルアンモニウム(アルキル基の炭素
数1〜3)の10%水溶液と安息香酸とを等モル数にな
るように混合して安息香酸を溶解させた後、エバポレー
タにより水を除去して安息香酸の第四アンモニウム塩を
生成させ、これらを溶質とし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p
Hは5〜7になるように調整した。
A 10% aqueous solution of tetraargylammonium hydroxide (alkyl group has 1 to 3 carbon atoms) and benzoic acid are mixed in an equimolar amount to dissolve the benzoic acid, and then water is removed using an evaporator. A quaternary ammonium salt of benzoic acid was generated, and a predetermined amount of these salts were dissolved in a polar organic solvent as a solute to obtain the electrolyte solutions of Examples 1 to 10. electrolyte p
H was adjusted to 5-7.

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26V、1000μF)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、安息香酸の第四
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、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。
Using these electrolytes, we manufactured an electrolytic capacitor (rated 26V, 1000μF) with aluminum electrodes,
A high temperature load test (rated voltage applied, 125° C., 1000 hours) was conducted to measure changes in the loss angle tangent (tan δ), and the results are shown in Table 1. In addition, Comparative Examples 1 to 3 are cases in which a solute other than the quaternary ammonium salt of benzoic 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 examples, and 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 衣に、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C/C20℃は20℃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 clothes, 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. 8C/C20°C in the table indicates the impedance ratio at 20°C.

n=10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。
As can be seen from Table 1, the average value for n=10, 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
て八C/C20℃およびZ/Z20℃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 8C/C20℃ and Z/Z20℃ is large in the low temperature characteristics, whereas in the example, it is possible to reduce this rate of change. It is something.

@後に第1図に電解液中の安息香酸テトラメチルアンモ
ニウムの量を一定(35wt%)とじた場合の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
電解液の電導塵との関係を示す。また、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安息香酸テトラメチルアンモニウム
の添加量と電解液の電導塵との関係を示す。
@Later, Figure 1 shows N, N- when the amount of tetramethylammonium benzoate in the electrolyte is fixed (35 wt%).
The relationship between the amounts of dimethylformamide and γ-butyrolactone and conductive dust in the electrolyte is shown. Also, in Figure 2, N, N
- The relationship between the amount of tetramethylammonium benzoate added and the conductive dust in the electrolytic solution is shown when the amounts of dimethylformamide and γ-butyrolactone are equal.

[発明の効果] 以−F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 in Section-F below, 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 be provided.

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

第1図に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
塵との関係を示す特性図、第2図は本発明に係る電解液
中の安息香酸ブトラメチルアンモニウムの量と電解液の
電導塵との関係を示す特性図である。
Fig. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between the amounts of N,N-dimethylformamide and γ-butyrolactone in the electrolytic solution according to the present invention and conductive dust in 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 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of butramethylammonium benzoate and conductive dust in 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安息香酸の第四アンモニ
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 electrolyte is used, which is made by dissolving a quaternary ammonium salt of benzoic acid in a polar organic solvent consisting of γ-butyrolactone and N,N-dimethylformamide.
(2)駆動用電解液中の安息香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 benzoic 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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