(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒に（化１）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解した電解コンデンサ駆動用電解液。
【化１】
0003551035.tif 000008
【請求項２】
有機溶媒に硼酸もしくは硼酸アンモニウム等の無機酸および／またはその塩と有機酸および／またはその塩を含み、かつ（化１）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解した電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項３】
硼酸もしくは硼酸アンモニウム等の無機酸の添加量が１０ｗｔ％以下である請求項２に記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項４】
有機溶媒に（化１）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質とし、ヘキシット類、ペントース類およびグリセリン等の多価アルコールを１種以上添加溶解した電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の電解コンデンサ駆動用電解液を用いた電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電解コンデンサ駆動用電解液（以下、電解液という）の溶質として硼酸もしくは硼酸アンモニウムが用いられているが、これらは比較的化成性が良好であることから高圧用として長期にわたって使用されてきた。しかしながら、硼酸もしくは硼酸アンモニウムは分子内に縮合水を有するため、その水により高温、特に１００℃以上用の電解コンデンサには使用できなかった。
【０００３】
そこで非水系の電解液の溶質として、アゼライン酸、ブチルオクタン二酸（特公昭６０−１３２９３号公報）、５，６−デカンジカルボン酸（特公昭６３−１５７３８号公報）、側鎖を有する二塩基酸（特許登録第２６８１２０２号）等の二塩基酸及びそれらの塩を溶質とした電解液が知られている。これらの有機カルボン酸は電解液中の水分を低減できるため、１００℃以上の環境下でも水分による内圧上昇による電解コンデンサの開弁を抑制することができる。また、火花発生電圧および化成性を改善する目的でポリエチレングリコール（特公平３−７６７７６号公報）、ポリグリセリン（特公平７−７０４４３号公報）、アルキレンブロックポリマー（特許登録第２７３１２４１号）等の界面活性剤も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特に近年、高調波対策回路、車両用に用いられる電解コンデンサには、高耐圧、高温度、長寿命の要望があり、上記有機カルボン酸もしくはその塩を溶質として界面活性剤を添加した従来の電解液では、これらの要望に応え、今後更に火花発生電圧を向上させようとした場合に困難であるという課題を有したものであった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決しようとするものであり、電解コンデンサの高耐圧、高耐熱、長寿命に寄与することができる電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサを供給することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、有機溶媒に（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示される硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解するか、もしくは硼酸もしくは硼酸アンモニウム等の無機酸および／または有機酸を含み、かつ一般式（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解した構成の電解コンデンサ駆動用電解液およびそれを用いた電解コンデンサとしたものである。
【０００７】
【化２】
0003551035.tif 000002
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、有機溶媒に（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解した構成のものであり、分子中にホウ酸を有しているために容易に火花発生電圧を引き上げることができ、かつ上記構造の硼酸エステルは分子内に縮合水を有しないため、１００℃以上の環境下でも電解コンデンサの内圧上昇を引き起こすことがない電解液を供給することができるという作用を有する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、硼酸もしくは硼酸アンモニウム等の無機酸および／またはその塩と有機酸および／またはその塩を含み、かつ（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解した構成のものであり、この電解液を用いることにより、請求項１に記載の発明による作用よりも更に電導度を十分に引き出すことができ、化成性が良好で放電電圧の高い電解液を供給できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、硼酸もしくは硼酸アンモニウムの添加量が１０ｗｔ％以下である構成としたものであり、これにより１００℃以上の環境下でも電解コンデンサの開弁を引き起こすことがないという作用を有する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、有機溶媒に（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質とし、ヘキシット類、ペントース類および／またはグリセリン等の多価アルコールを１種以上添加溶解した構成としたものであり、これにより、皮膜修復過程である溶解→生成のより良いバランスを保つことができるため、請求項１に記載の発明による電解コンデンサ駆動用電解液よりも更に火花発生電圧を向上させることができるという作用を有する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明による電解コンデンサ駆動用電解液を用いた構成の電解コンデンサとしたものであり、高耐圧で信頼性の高い電解コンデンサを供給することができるという作用を有する。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
まず、（表１）に（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示される硼酸エステルの具体的な事例を列記する。
【００１４】
【表１】
0003551035.tif 000003
【００１５】
（表１）に示すように、本発明の（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示される硼酸エステルは置換基をあらゆる形で選択できるため、粘度や融点等の物理的特性をその電解液の用途に応じて自由に選択できるものである。
【００１６】
なお、上記（表１）で示した構造式は、本発明の（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示した構造の一部を示すものであり、（表１）以外にもあらゆる構造を採ることが可能なものである。
【００１７】
次に、（表１）で示した硼酸エステルを用いた時の具体的な電解液の特性を（表２）に示す。
【００１８】
【表２】
0003551035.tif 000004
【００１９】
（表２）に示すように、本発明の硼酸エステル類は化成性に優れており、高い火花発生電圧を得ることができる。また、電導度は、比較例としての従来例で示すように有機酸のレベルには及ばないが、硼酸、硼酸アンモニウムと同等のレベルを維持できる。但し、本発明の硼酸エステル類は、（表２）の実施の形態でも示すように、有機酸と併用することで電導度を維持しつつ火花発生電圧を飛躍的に向上させることができるものである。
【００２０】
また、図１は上記（表２）中の実施の形態５，９，１０と従来例３，４の火花発生電圧の特性を示したものであり、この図１を見ても明らかなように、本発明の実施の形態５，９，１０は、従来例の３，４に比べ、皮膜の修復性が良好であるために化成性が良好で、高い火花発生電圧を得ることができるものである。
【００２１】
続いて、本発明の電解液を電解コンデンサに用いた場合の事例を以下に示す。一般に電解コンデンサは図２に示されるように、アルミニウムよりなる陽極電極としての陽極箔１と、同じくアルミニウムよりなる陰極電極としての陰極箔２とを、その間にセパレータ３を介在させて対向するように巻き取ることで素子を構成している。また、この素子の陽極箔１および陰極箔２のそれぞれには、引き出しリード４が接続されている。このような構成の素子に電解液を含浸させ、アルミニウムケースなどのケース内にこの素子を封入し、ゴム等の封止部材等で封入することにより電解コンデンサが構成されている。
【００２２】
（表２）で示した本発明の実施の形態である硼酸エステルと従来例の電解液を用い、上記図２により構成した電解コンデンサを各２０個用意して寿命試験を行った結果を（表３）に示す。なお、ここで使用したアルミ電解コンデンサの定格は、いずれも５００ＷＶ１００μＦであり、その試験温度は１０５℃で行った。
【００２３】
【表３】
0003551035.tif 000005
【００２４】
（表３）を見ても判るように、本発明の電解液を用いた電解コンデンサは、火花発生電圧が高いという特徴から製品試作段階であるエージング工程および寿命試験を通じてショートパンク等の不具合も生じず、試験後の容量変化率、ｔａｎδ変化、漏れ電流（ＬＣ）、外観変化のどの特性においても変化が少なく、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができるものである。
【００２５】
さらに、実施の形態９，１０については、電解コンデンサの定格を５５０Ｖに引き上げて再度検討を実施した。寿命試験を行った結果を（表４）に示す。ここで使用した電解コンデンサの定格は、いずれも５５０ＷＶ１５０μＦであり、その試験温度は１０５℃で行った。
【００２６】
【表４】
0003551035.tif 000006
【００２７】
（表４）を見ても判るように、本発明の電解液は火花発生電圧が高いという特徴から、それを用いた電解コンデンサは、５５０Ｖで評価したにもかかわらず製品試作段階であるエージング工程および寿命試験を通じてショートパンク等の不具合も生じず、試験後の容量変化率、ｔａｎδ変化、漏れ電流（ＬＣ）、外観変化のどの特性においても変化が少なく、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができるものである。
【００２８】
また、実施の形態９，１０，１１，１２については、高温安定性を確認するために、試験温度を１２５℃中で検討を実施した。寿命試験を行った結果を（表５）に示す。ここで使用した電解コンデンサの定格は、いずれも５５０ＷＶ１００μＦを用いており、各電解液毎に各２０個試験を行った。
【００２９】
【表５】
0003551035.tif 000007
【００３０】
（表５）を見ても判るように、本発明の電解液は１２５℃という高温度環境下で評価したにもかかわらず、寿命試験後もショートパンク等の不具合も生じず、試験後の容量変化率、ｔａｎδ変化、漏れ電流（ＬＣ）、外観変化のどの特性においても変化が少なく、信頼性の高い電解コンデンサを得ることができるものである。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態で掲げたヘキシット類、ペントース類としては、実施の形態１０でマンニットのみであったが、タリット、ソルビット、マンニット、イジット、アロズルシット、ズルシット、キシリット、ペンタエリトリット、キシロース、アラビノース、リブロース、キシルロース、リキソース等が挙げられ、いずれにおいてもその効果はマンニットと同等のものである。また、上記ヘキシット類は、Ｄ体、Ｌ体、メソ体等の立体異性体が存在するが、立体異性体による効果に違いはなかった。さらに、請求項３に記載するヘキシット類、ペントース類およびグリセリン等の多価アルコール類は、同時に１種以上添加溶解しても効果において何等問題がなかった。
【００３２】
以上述べてきた本発明の実施の形態の溶媒は全てエチレングリコールとなっているが、これ以外の溶媒として、アミド類、ラクトン類、グリコール類、硫黄化合物類、炭酸塩類を単独、または混合しても使用できる。この中でも、好ましい溶媒例としては、炭酸プロピル、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、エチレンシアノヒドリン、エチレングリコール、エチレングリコールモノまたはジアルキルエーテル等が挙げられる。
【００３３】
そしてこれらの内少なくとも１種以上を選択すれば、上記本発明の実施の形態と同様の効果が得られることを確認した。
【００３４】
また、本発明の請求項２に記載した有機酸の種類としては、実施の形態では、１，７−オクタンジカルボン酸しか掲載しなかったが、その他の有機酸としては、アゼライン酸、アジピン酸、グルタル酸、フタル酸、マレイン酸、安息香酸、５，６−デカンジカルボン酸、１，６−デカンジカルボン酸等が挙げられる。また、上記に用いる塩としては、アンモニウム塩以外にアミン塩、アミジン系塩等が使用できる。その有機酸および／またはその塩は、単独はもちろん、使用用途に応じて２種以上の混合でも問題なく、本発明と同様の効果が得られるものである。
【００３５】
【発明の効果】
このように本発明は、（化２）の（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解するか、もしくは硼酸もしくは硼酸アンモニウム等の無機酸および／または有機酸を含み、かつ一般式（式１）、（式２）、（式３）で示され、そのＲ１，Ｒ２，Ｒ３が−ＣＨ2Ｏ，−Ｃ2Ｈ4Ｏ，−Ｃ3Ｈ6Ｏ，−Ｃ4Ｈ8Ｏのいずれかである硼酸エステルおよび／またはその塩を溶質として溶解してなる電解コンデンサ駆動用電解液を用いて電解コンデンサにすることで、１２５℃という高温度環境下でも５００Ｖ以上の高耐圧で、長時間特性の安定した電解コンデンサの供給に寄与できるものであり、工業的な価値の大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態５，９，１０における電解液と、従来例３，４における電解液の化成性を示す特性図
【図２】電解コンデンサのコンデンサ素子部分の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１  陽極箔
２  陰極箔
３  セパレータ
４  引き出しリード
【図１】
0003551035.tif 000009
【図２】
0003551035.tif 000010