(57)【要約】  低温での低いインピーダンスと高温使用条件下での高い耐久性とを有する１００ＷＶ級の電解コンデンサのために好適に使用される電解液を提供する。  本発明の、スルホランとγ−ブチロラクトンとを含む混合有機溶媒と、水と、カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から成る群から選択された電解質と、ホウ酸と、マンニットとを含む電解コンデンサ用電解液は、ホウ酸とマンニットとの質量比が１：１．２〜１：１．６の範囲であり、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１０．０〜１４．５質量％であり、水の含有量が電解液全体の１．５〜２．０質量％である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホランとγ−ブチロラクトンとを含む混合有機溶媒と、
水と、
カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から成る群から選択された電解質と、
ホウ酸と、
マンニットと、
を含む電解コンデンサ用電解液であって、
ホウ酸とマンニットとの質量比が１：１．２〜１：１．６の範囲であり、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１０．０〜１４．５質量％であり、
水の含有量が電解液全体の１．５〜２．０質量％である
ことを特徴とする電解コンデンサ用電解液。
【請求項２】
ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１２．５〜１４．５質量％である、請求項１に記載の電解コンデンサ用電解液。
【請求項３】
表面に酸化皮膜を備えた弁金属箔からなる陽極と、弁金属箔からなる陰極と、陽極と陰極との間に配置された電解液を保持したセパレータと、を備えた電解コンデンサであって、
前記電解液が請求項１又は２に記載の電解コンデンサ用電解液であることを特徴とする電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１００ＷＶ級の電解コンデンサのために好適に使用される電解液、及び、この電解液を用いた電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解液を含む電解コンデンサは、アルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁金属箔の表面に誘電体としての酸化皮膜が設けられている陽極と、集電用の陰極（見かけの陰極）と、陽極と陰極との間に配置された電解液を保持したセパレータとが密封ケース内に収容された構造を有しており、巻回型、積層型等の形状のものが広く使用されている。これらのコンデンサにおいて、電解液が誘電体に直接接触して真の陰極として作用し、電解液の種類により電解コンデンサの特性が大きく左右される。【０００３】
ところで、自動車産業分野で使用される電解コンデンサには、５０ＷＶ以上の耐電圧性に加えて、−４０℃での低温使用にも耐える性能が要求されてきた。また、高温のエンジンルーム内等での使用にも耐える高温耐久性が要求され、１２５℃での長期使用後においても静電容量やインピーダンス特性などの劣化が少なく、液漏れなどの問題もないコンデンサが求められている。出願人は、特許文献１（特開２００１−２２３１３６号公報）において、この要求に応えることが可能なアルミニウム電解コンデンサを提案した。このコンデンサにおける電解液は、スルホランとγ−ブチロラクトンとエチレングリコールとを含む混合溶媒と、フタル酸等のカルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩又は四級化ピリミジニウム塩と、電解液全体の０．５〜２．５質量％のホウ酸と、電解液全体の０．５〜２．５質量％のマンニットとを含む。特に、上記混合溶媒の２０〜６０質量％がγ−ブチロラクトンであると、コンデンサの誘電損失が低下する上に高温寿命特性及び低温特性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２３１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、最近ではこれらのコンデンサに対してさらなる高性能化が要求されている。特に、自動車エンジンの燃料噴出装置の制御回路用の電解コンデンサなどには、１２５℃使用下における１００ＷＶ級の動作保証が求められている。そこで、この要求に応えるべく、発明者が特許文献１で開示された電解液を用いて１００ＷＶ級のコンデンサの実現可能性を検討したところ、高温での長期使用後における低温インピーダンス特性が十分に満足のいくものではないことがわかった。【０００６】
そこで、本発明の目的は、低温での低いインピーダンスと高温使用条件下での高い耐久性とを有する１００ＷＶ級の電解コンデンサのために好適に使用される電解液、及び、この電解液を用いた電解コンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
高温での長期使用後における低温インピーダンス特性の劣化は、混合溶媒中のエチレングリコールが原因であることがわかっている。エチレングリコールはホウ酸とマンニットに対する良溶媒であるが、高温耐久試験後の低温インピーダンス特性の点からは好ましくなく、電解液におけるエチレングリコールの使用量を著しく減少させるか、まったく使用しないのが好ましい。【０００８】
発明者は、エチレングリコールを用いない電解液について鋭意検討した結果、水を極少量含む電解液が耐電圧性を確保するために十分な量のホウ酸とマンニットとを溶解し、この電解液の使用により、低温での低いインピーダンスと高温使用条件下での高い耐久性とを有する１００ＷＶ級の電解コンデンサが得られることを発見した。【０００９】
したがって、本発明はまず、スルホランとγ−ブチロラクトンとを含む混合有機溶媒と、水と、カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から成る群から選択された電解質と、ホウ酸と、マンニットと、を含む電解コンデンサ用電解液であって、ホウ酸とマンニットとの質量比が１：１．２〜１：１．６の範囲であり、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１０．０〜１４．５質量％であり、水の含有量が電解液全体の１．５〜２．０質量％であることを特徴とする電解コンデンサ用電解液に関する。【００１０】
ホウ酸とマンニットとの質量比が１：１．２〜１：１．６の範囲であり、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が１２．５〜１４．５質量％の範囲であると、１００ＷＶ級のコンデンサに要求される低温での低いインピーダンス及び高温使用条件下での耐久性の点で、極めて優れたコンデンサが得られるため好ましい。水の含有量が電解液全体の１．５質量％未満であると、この好ましい範囲の量のホウ酸とマンニットとを溶解させることができない。ホウ酸とマンニットとの質量比が１：１．２〜１：１．６の範囲であり、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が１０．０質量％以上１２．５質量％未満である場合には、水の含有量が電解液全体の１．５質量％未満であっても、この範囲の量のホウ酸とマンニットとを溶解させることができるものの、水の含有量が電解液全体の１．５質量％未満では、１００ＷＶ級のコンデンサに要求される低温での低いインピーダンスと高温使用条件下での耐久性の両方の要求を満足するコンデンサが得られない。また、水の含有量が電解液全体の２．０質量％を超えると、高温での長期使用後に耐電圧性が低下するか或いは高温での長期使用後に−４０℃でのインピーダンスが上昇する。また、マンニットがホウ酸に対して１．２倍未満であっても１．６倍より多くても、電解液全体の１．５〜２．０質量％の水を含む液に溶解しなくなる。さらに、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１０．０質量％未満である場合には、１００ＷＶ級のコンデンサのために必要な耐電圧性が得られない。また、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１４．５質量％を超えると、高温での長期使用後に、−４０℃でのインピーダンスが上昇する。【００１１】
本発明の電解液により、低温での低いインピーダンスと高温使用条件下での高い耐久性とを有する１００ＷＶ級の電解コンデンサが得られる。したがって、本発明はまた、表面に酸化皮膜を備えた弁金属箔からなる陽極と、弁金属箔からなる陰極と、陽極と陰極との間に配置された電解液を保持したセパレータと、を備えた電解コンデンサであって、電解液として本発明の電解液を用いた電解コンデンサを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、コンデンサの高温使用下における１００ＷＶ級の動作を保証し、低温においても低い比抵抗を有し、その上、高温での長期使用後においても耐電圧性やインピーダンス特性の劣化が少ないコンデンサを与える。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（１）電解コンデンサ用電解液
本発明の電解コンデンサ用電解液は、スルホランとγ−ブチロラクトンとを含む混合有機溶媒と、水と、カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から成る群から選択された電解質と、ホウ酸と、マンニットと、を必須成分として含む。
【００１４】
本発明では、スルホランとγ−ブチロラクトンとを含む混合有機溶媒が使用される。スルホランとγ−ブチロラクトンとの割合は、質量比で、２０：８０〜５：９５であるのが好ましい。本発明の電解液には、本発明に悪影響が生じない範囲内で微量の他の溶媒が含まれていてもよいが、他の溶媒が含まれていないのが好ましい。含有可能な溶媒としては、一価アルコール類（エタノール、プロパノール、ブタノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類およびオキシアルコール化合物類（プロピレングリコール、グリセリン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メトキシプロピレングリコール、ジメトキシプロパノール等）、アミド類（Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等）、ラクトン類（δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン等）、ニトリル類（アセトニトリル等）、オキシド類（ジメチルスルホキシド等）、２−イミダゾリジノン類（１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジエチル−２−イミダゾリジノン、１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン）などが挙げられる。
【００１５】
本発明の電解液には、電解質として、カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から成る群から選択された化合物が使用される。これらの化合物は、比抵抗が低く耐熱性に優れた電解液を与える。
【００１６】
四級化イミダゾリニウム塩または四級化ピリミジニウム塩を構成するカルボン酸アニオンとしては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、安息香酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸等のアニオンを挙げることができる。特に、フタル酸アニオンは、熱安定性に優れる上に電解液の比抵抗値の上昇を好適に抑制するため好ましい。
【００１７】
カルボン酸塩を構成する四級化イミダゾリニウムカチオンとしては、１，３−ジメチルイミダゾリニウムカチオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリニウムカチオン、１，２，３，４−テトラメチルイミダゾリニウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリニウムカチオン、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウムカチオン等が挙げられる。
【００１８】
カルボン酸塩を構成する四級化ピリミジニウムカチオンとしては、１，３−ジメチル−４，５，６−トリヒドロピリミジニウムカチオン、１，２，３−トリメチル−４，５，６−トリヒドロピリミジニウムカチオン、１，２，３，４−テトラメチル−５，６−ジヒドロピリミジニウムカチオン、１−エチル−３−メチル−４，５，６−トリヒドロピリミジニウムカチオン、１−エチル−２，３−ジメチル−４，５，６−トリヒドロピリミジニウムカチオン等が挙げられる。
【００１９】
カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から選択された化合物は、単一の化合物であっても良く、２種以上の化合物を混合して使用しても良い。これらの含有量は、電解液の比抵抗値が許容範囲であれば特に限定がないが、電解液全体の８〜２０質量％であるのが好ましく、１０〜１５質量％であるのが特に好ましい。
【００２０】
本発明の電解液には、耐電圧向上剤としてホウ酸とマンニットが使用される。ホウ酸とマンニットが錯化合物を形成し、この錯化合物が電解液の耐電圧性を向上させる。但し、錯化合物の形成の過程で、水が発生する。本発明では、最終的に得られる電解液における水の含有量が１．５〜２質量％の範囲に調整される。
【００２１】
使用されるホウ酸とマンニットとの質量比は、１：１．２〜１：１．６の範囲であり、ホウ酸とマンニットとの合計量は電解液全体の１０．０〜１４．５質量％、好ましくは１２．５〜１４．５質量％である。マンニットがホウ酸に対して１．２倍未満であっても１．６倍より多くても、電解液全体の１．５〜２．０質量％の水を含む液に溶解しなくなる。さらに、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１０．０質量％未満であると、１００ＷＶ級のコンデンサのために必要な耐電圧性が得られない。ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１４．５質量％を超えると、高温での長期使用後に、−４０℃でのインピーダンスが上昇する。
【００２２】
ホウ酸とマンニットとの質量比が、１：１．２〜１：１．６の範囲で、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が１２．５〜１４．５質量％の範囲であると、１００ＷＶ級のコンデンサに要求される低温での低いインピーダンス及び高温使用条件下での耐久性の点で、極めて優れたコンデンサを得られるため好ましい。水の含有量が電解液全体の１．５質量％未満であると、この好ましい範囲の量のホウ酸とマンニットとを溶解させることができない。また、水の含有量が電解液全体の２．０質量％を超えると、コンデンサの高温での長期使用後に、−４０℃でのインピーダンスが上昇する。
【００２３】
ホウ酸とマンニットとの質量比が１：１．２〜１：１．６の範囲で、且つ、ホウ酸とマンニットとの合計量が１０．０質量％以上１２．５質量％未満である場合には、水の含有量が電解液全体の約１．０質量％より多ければ、１．５質量％未満であっても、この範囲の量のホウ酸とマンニットとを溶解させることができるものの、水の含有量が電解液全体の１．５質量％未満では、１００ＷＶ級のコンデンサに要求される低温での低いインピーダンスと高温使用条件下での耐久性の両方の要求を満足するコンデンサが得られない。一般に、コンデンサの高温使用下において耐電圧性の低下が認められない時間が短いほど、−４０℃の低温でより低いインピーダンスを要求される傾向がある。電解液全体の１．５質量％未満の水と、合計で１０．０質量％以上１２．５質量％未満のホウ酸とマンニットとを含む電解液を用いたコンデンサは、高温使用下において１００ＷＶ級の耐電圧性を示す時間が比較的短く、したがってこのコンデンサにはより低いインピーダンスが要求されるが、この低温でのより低いインピーダンスの要求が満足されない。また、電解液全体の２．０質量％を超える水と、合計で１０．０質量％以上１２．５質量％未満であるホウ酸とマンニットとを含む電解液を使用すると、やはりコンデンサの高温での長期使用後に耐電圧性が低下する。
【００２４】
本発明の電解液には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の添加物を使用することができる。使用可能な添加物としては、リン酸、ケイ酸、炭酸等の無機酸電解質、耐電圧性を向上させるためのノニオン界面活性剤、コロイダルシリカ、ポリオキシエチレングリセリン、電解コンデンサ内部で発生しうる水素を吸収するためのｐ−ニトロフェノール、ｐ−ニトロ安息香酸などのニトロ化合物、電極箔の水和劣化を防止するためのメチルリン酸エステル、エチルリン酸エステル等のリン酸エステル化合物などが挙げられる。
【００２５】
スルホランとγ−ブチロラクトンとを含む混合有機溶媒に、必要に応じて加熱しながら、カルボン酸の四級化イミダゾリニウム塩及び四級化ピリミジニウム塩から選択された化合物、ホウ酸、マンニット、及び必要に応じて他の添加物を溶解させ、これらの原材料に包含されていた水やホウ酸とマンニットとの錯化合物形成時に発生した水を部分的に除去して水の含有量を上述の範囲に調整することにより、本発明の電解コンデンサ用電解液を得ることができる。また、上記原材料に包含されていた水やホウ酸とマンニットとの錯化合物形成時に発生した水を全て除去した後、水を添加することによって、水の含有量を上述の範囲に調整しても良い。水の含有量は、カールフィッシャー滴定法により測定することができる。
【００２６】
（２）電解コンデンサ
電解コンデンサは、表面に酸化皮膜を備えた弁金属箔からなる陽極と、弁金属箔からなる陰極と、陽極と陰極との間に配置された電解液を保持したセパレータと、を備えている。
【００２７】
陽極としては、アルミニウム箔、タンタル箔、ニオブ箔、チタン箔のような弁金属箔、好適にはアルミニウム箔、に化学的或いは電気化学的な手法によりエッチング処理を施して拡面し、さらに、アジピン酸アンモニウム水溶液、リン酸アンモニウム水溶液等を用いて化成処理し、弁金属箔の表面に酸化皮膜を形成したものが使用される。陰極としては、アルミニウム箔、タンタル箔、ニオブ箔、チタン箔のような弁金属箔、好適にはアルミニウム箔、に化学的或いは電気化学的な手法によりエッチング処理を施して拡面したものが使用される。セパレータとしては、マニラ紙、クラフト紙、合成繊維紙、ガラスペーパー、ガラスペーパーとマニラ紙、クラフト紙との混抄紙等を使用することができる。
【００２８】
陽極及び陰極にリード線を取り付けた後、陽極及び陰極をセパレータを介して巻回或いは積層し、コンデンサ素子を得る。このコンデンサ素子に上述した本発明の電解液を含浸させた後、得られた素子を有底筒状の外装ケースに収容する。さらに、ブチルゴム等の弾性ゴムで形成されておりリード線を導出する貫通孔を備えた封口体を外装ケースの開口部に装着し、外装ケースの端部に絞り加工を施して外装ケースを密封することにより、電解コンデンサが得られる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。【００３０】
（１）電解液の調製
以下の表１に示されている、スルホラン（ＳＵＬ）とγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）とを含む混合有機溶媒と、フタル酸１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリニウム（ＥＤＭＩＰ）と、ホウ酸（ＢＡ）と、マンニット（ＭＡＮ）と、水と、ジブチルリン酸（ＤＢＰ）と、ｐ−ニトロ安息香酸（ＮＢＡ）とを含む、組成の異なる電解液を調製した。比較例１〜４は、水の含有量が電解液全体の１．５質量％未満であるか２．０質量％より多い電解液の例である。また、比較例５〜８は、マンニットがホウ酸に対して質量比で１．２倍未満であるか１．６倍より多い電解液の例である。比較例９，１０は、ホウ酸とマンニットとの合計量が電解液全体の１０．０質量％未満であるか１４．５質量％より多い電解液の例である。比較例１１は、エチレングリコール（ＥＧ）を含む電解液（特許文献１参照）の例である。【００３１】
【表１】
2014051129.tif 000002
【００３２】
比較例１の電解液には、ホウ酸とマンニットとの合計量を電解液全体の１２．５質量％に減少させてもなお、ホウ酸とマンニットからなる不溶物が存在した。比較例５，６の電解液には、ホウ酸とマンニットとの合計量を電解液全体の１２．５質量％に減少させ、水を電解液全体の２．０質量％に増加させてもなお、不溶物が存在した。比較例７，８の電解液には、ホウ酸とマンニットとの合計量を電解液全体の１０．０質量％に減少させ、水を電解液全体の２．０質量％に増加させてもなお、不溶物が存在した。実施例１〜１０、比較例２〜４，９〜１１の電解液には不溶物が存在しなかった。したがって、ホウ酸とマンニットとの割合が質量比で１：１．２〜１：１．６の範囲でなければ、電解液に溶解しないことがわかった。また、ホウ酸とマンニットとの割合が質量比で１：１．２〜１：１．６の範囲であっても、合計で１２．５質量％以上のホウ酸とマンニットとを電解液に溶解させるには、電解液全体の１．５質量％以上の水が必要であることがわかった。【００３３】
（２）電解コンデンサの作成
アルミニウム箔をエッチング処理して実効表面積を拡大させ、表面に陽極酸化により誘電体酸化アルミニウム皮膜を形成した陽極箔と、アルミニウム箔をエッチング処理した陰極箔とを、セパレータを介して巻回することによりコンデンサ素子を構成し、このコンデンサ素子に実施例１〜１１及び比較例２〜４，９〜１１の電解液を含浸させるとともに、このコンデンサ素子を外装ケース内に封止して、定格電圧が１００Ｖ、定格静電容量が１００μＦ、直径がφ１２．５ｍｍで長さが２０ｍｍのアルミニウム電解コンデンサを各１００個製造した。【００３４】
（３）電解コンデンサの特性評価
得られた電解コンデンサについて、−４０℃でのインピーダンスを測定したところ、いずれのコンデンサも２Ω以下の値を示した。次いで、１２５℃の高温における定格電圧を超えた１２５Ｖ及び１５０Ｖの電圧を電流値５０Ａの条件で印加したときのショート率を測定した。１２５Ｖ或いは１５０Ｖ印加時のショート率の合計が２％以上である場合を不良とした。結果を表２にまとめて示す。１５０Ｖの印加では、実施例９〜１２及び比較例２〜４，９，１０のコンデンサが２％より高いショート率を示したものの、１２５Ｖの印加では、いずれのコンデンサのショート率も低く、ショート率に関する限り、いずれのコンデンサも１００ＷＶ級としての使用可能性を有していた。【００３５】
各電解コンデンサについて、１２５℃で１００Ｖを１０００時間印加する高温負荷試験を行った。高温負荷試験途中に１個でもコンデンサがショートした場合を不良とした。全てのコンデンサがショートせずに高い耐電圧性を維持していたものについて、−４０℃でのインピーダンスを測定し、１２５℃で１００Ｖをさらに１０００時間（合計で２０００時間）印加する高温負荷試験を行った。この高温負荷試験途中に１個でもコンデンサがショートした場合を不良とした。全てのコンデンサがショートせずに高い耐電圧性を維持していたものについて、−４０℃でのインピーダンスを測定し、１２５℃で１００Ｖをさらに５００時間（合計で２５００時間）印加する高温負荷試験を行った。この高温負荷試験途中に１個でもコンデンサがショートした場合を不良とした。全てのコンデンサがショートせずに高い耐電圧性を維持していたものについて、−４０℃でのインピーダンスを測定した。【００３６】
結果を表２にまとめて示す。１００ＷＶ級のコンデンサとして使用するためには、少なくとも１２５℃で１００Ｖを１０００時間経験する間は、ショートせずに高い耐電圧性を示し且つ低温での低いインピーダンスを維持している必要があり、１２５℃で１００Ｖを２０００時間以上、特に好ましくは２５００時間以上経験しても、ショートせずに高い耐電圧性示し且つ低温での低いインピーダンスを維持しているのが好ましい。また、一般に、コンデンサの高温使用下において耐電圧性の低下が認められない時間が短いほど、−４０℃でのより低いインピーダンスを要求される傾向がある。そのため、１２５℃で１００Ｖを１０００時間経験する前に、ショートした場合には、１００ＷＶ級のコンデンサとして使用不可能であるため、インピーダンスの良・不良の評価は行わなかった。また、１２５℃で１００Ｖを１０００時間経験した後、２０００時間経験する前にショートが発生したコンデンサについては、−４０℃でのインピーダンスが１．８Ω以下である場合を良とした。１２５℃で１００Ｖを２０００時間経験してもショートが発生しないものの、２０００時間後の−４０℃でのインピーダンスが２．０Ωを超えている場合には、結果的に２０００時間の耐久性が得られないことになるため、初期及び１０００時間後の−４０℃でのインピーダンスについては、１．８Ω以下である場合を良とした。１２５℃で１００Ｖを２０００時間経験してもショートが発生せず、しかも２０００時間後の−４０℃でのインピーダンスが２．０Ω以下である場合には、２０００時間の耐久性を有していると判断されるため、初期、１０００時間後、２０００時間後、２５００時間後の全ての評価において−４０℃でのインピーダンスが２．０Ω以下である場合を良とした。【００３７】
【表２】
2014051129.tif 000003
【００３８】
エチレングリコールを含む比較例１１の電解液を用いたコンデンサにおいて、高温負荷試験後にインピーダンスの著しい上昇が認められた。また、ホウ酸とマンニットとの合計量が１０．０質量％未満である比較例９の電解液を用いた電解コンデンサ、及び、２．０質量％より多い水含有量を有する比較例４の電解液を用いたコンデンサは、１２５℃１０００時間の高温負荷試験中にコンデンサがショートし、耐電圧性が不十分であり、１００ＷＶ級のコンデンサとして使用不可能であることがわかった。【００３９】
ホウ酸とマンニットとの合計量が１４．５質量％より多い比較例１０の電解液を用いた電解コンデンサ、２．０質量％より多い水含有量を有する比較例２の電解液を用いたコンデンサは、１２５℃で１００Ｖを２０００時間経験しても、ショートは発生しなかった。これらのコンデンサの−４０℃でのインピーダンスは、初期及び１２５℃で１００Ｖを１０００時間経験した後の測定では１．８Ωより大きく２．０Ω以下の値であったが、１２５℃で１００Ｖを２０００時間経験した後の測定では２．０Ωより大きくなった。２０００時間後の−４０℃でのインピーダンスが２．０Ωを超えており、結果的に２０００時間の耐久性が得られないことになるため、初期及び１０００時間後の−４０℃でのインピーダンスについては、１．８Ω以下である場合を良として評価したところ、表２に示すように、これらのコンデンサの−４０℃でのインピーダンスは、初期において既に不良であった。【００４０】
ホウ酸とマンニットとの合計量が１０．０質量％であり、水含有量が２．０質量％以下である実施例９，１０及び比較例３の電解液を用いたコンデンサは、１２５℃で１００Ｖを１０００時間経験してもショートが発生しなかったが、１０００〜２０００時間の間にショートが発生した。したがって、１．８Ω以下の−４０℃でのインピーダンスを維持すれば、１００ＷＶ級のコンデンサとして使用可能であると判断される。しかしながら、比較例３の電解液を用いたコンデンサのインピーダンスは１．８Ωより大きかった。実施例９，１０の電解液を用いたコンデンサは、１．８Ω以下の−４０℃でのインピーダンスを維持したため、１００ＷＶ級のコンデンサとして使用可能であると判断された。したがって、ホウ酸とマンニットとの合計量が１０．０質量％と少ない場合でも、電解液が１．５質量％の水を含む必要があることがわかった。【００４１】
これに対し、実施例１〜８の電解液を用いたコンデンサは、−４０℃でも２Ω以下の低いインピーダンスを有しており、１５０Ｖ印加においてもショート率が低く、また、１２５℃１００Ｖ２５００時間の負荷試験後においても、インピーダンス及び耐電圧性のいずれについても問題がなく、１００ＷＶ級コンデンサとして極めて優れていることがわかった。これらの結果より、ホウ酸とマンニットとの合計量は電解液全体の１２．５〜１４．５質量％であるのが好ましいことがわかった。【００４２】
表３には、実施例８の電解液を用いたコンデンサについての、初期（高温負荷試験前）の静電容量及びインピーダンスの値と、１２５℃１００Ｖ２５００時間の高温負荷試験後の静電容量変化率及びインピーダンスの値を示した。また、上記高温負荷試験に代えて１２５℃で電圧を印加しないで２５００時間放置する高温無負荷試験を行った後の静電容量変化率及びインピーダンスの値も同時に示した。【００４３】
【表３】
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【００４４】
実施例８の電解液を用いたコンデンサは、１２５℃１００Ｖ２５００時間の高温負荷試験及び１２５℃２５００時間の高温無負荷試験の後においても、安定した静電容量及びインピーダンスを有していた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、コンデンサの高温使用下における１００ＷＶ級の動作を保証し、低温においても低い比抵抗を示し、その上、高温での長期使用後においても静電容量やインピーダンス特性の劣化が少ないコンデンサを与える。したがって、本発明の電解液を用いたコンデンサは、自動車のエンジンの燃料噴出装置の制御回路用の電解コンデンサなどのために極めて好適である。
【国際調査報告】
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