(57)【要約】【課題】１５０℃以上の高温において長時間使用しても腐食の発生を抑制し、良好な高温長寿命特性を維持する電解コンデンサを提供する。【解決手段】コンデンサ素子を、長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩を含む電解液とともに外装ケースに収容し、この外装ケースの開口部を、ビスマスを含有する無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体を添加したゴム状弾性体からなる封口体で封止することで、ゴム状弾性体から発生する塩素を捕獲して腐食の発生を抑制する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ素子を、長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩を含む電解液とともに外装ケースに収容し、この外装ケースの開口部を、ビスマスを含有する無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体を添加したゴム状弾性体からなる封口体で封止した電解コンデンサ。
【請求項２】
電解液にリン酸化合物を添加した請求項１記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、高温長寿命特性において良好な特性を示す電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電解コンデンサは電極引出し手段であるリード線を備えた電極箔をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子に駆動用電解液が含浸される。そして、このコンデンサ素子が有底筒状の外装ケースに収納され、外装ケースの開口部に封口体が装着される。そして、開口部を加締め加工によって封口して、電解コンデンサが形成される。通常、この電解コンデンサ用の封口体として、ブチルゴムやエチレンプロピレンゴムからなるゴム状弾性体が用いられる。
【０００３】
そして、駆動用電解液としては、エチレングリコール、γ−ブチロラクトンなどを溶媒とし、有機酸、無機酸のアンモニウム塩、アミン塩等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の電装品やインバータ照明に用いられる電解コンデンサの使用環境温度が１５０℃へと高温化しているが、前記の従来の電解コンデンサでの高温使用は１２５℃が限界であり、特に、１５０℃での長時間の使用には耐えることができない。
【０００５】
特に、従来の電解コンデンサでは、１５０℃以上の高温において長時間使用すると、電極箔や電極タブで腐食が発生し、場合によっては電極タブが断線してしまうことがあり、その原因を調べたところ、電解コンデンサ内の塩素量が増加しているとともに、この塩素が、主にゴム状弾性体からなる封口体から抽出されたものであることが判明している。そこで、封口体からの塩素の発生を抑制する検討を行ったところ、無機イオン交換体を封口体に混入することによって封口体内で塩素を捕獲できることが判明した。
【０００６】
ところが、現在上市されている塩素捕獲能力に優れた無機イオン交換体としては、鉛を含むものが主流であり、環境保護の観点から鉛含有物質の使用を極力排除する現在の時流には適合しにくい。
【０００７】
一方で、鉛を含まない無機イオン交換体も多数存在し、塩素の捕獲能力に着目した場合、鉛含有の無機イオン交換体と遜色ないものも見受けられる。しかし、これを電解コンデンサ用の封口体に混入し、その塩素捕獲性能を見たところ、期待した程度の効果をあげることはできなかった。この発明は、１５０℃以上の高温において長時間使用しても腐食が発生せず、良好な電気的特性を長時間維持する電解コンデンサを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による電解コンデンサは、コンデンサ素子を、長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩を含む電解液とともに外装ケースに収容し、この外装ケースの開口部を、ビスマスを含有する無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体を添加したゴム状弾性体からなる封口体で封止したことを特徴としている。また、電解液にリン酸化合物を添加することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明による電解コンデンサについて説明する。電解コンデンサは、弁金属の箔の表面に陽極酸化皮膜を形成した陽極箔を、弁金属箔よりなる陰極箔と紙などよりなるセパレータとともに巻回することにより構成したコンデンサ素子を、外装ケースに収納し、ゴム状弾性体からなる封口体により外装ケースの開口部を封止することによって構成されている。
【００１０】
この発明は、上記のような電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子を、長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩を含む電解液とともに外装ケースに収容し、この外装ケースの開口部に、ビスマスを含有する無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体を添加したゴム状弾性体からなる封口体を装着している。また、電解液には、リン酸化合物を添加してもよい。
【００１１】
ビスマスを含有する無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体としては酸化ビスマス水和物などがあり、東亜合成（株）製の陰陽両イオン交換体ＩＸＥ−６８０、陰イオン交換体としてＩＸＥ−５００、ＩＸＥ−５５０などを用いることができる。
【００１２】
このように、封口体に無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体を添加した場合、一定の塩素捕獲能力は発揮されるものの、上述のとおり期待した程度の効果は表れない。ところが、電解液の溶質として長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩が含まれていると、ビスマスを含む無機陰イオン交換体であっても、従来の鉛含有の無機イオン交換体と遜色ない塩素捕獲能力が発揮される。その理由は不明だが、長鎖ジカルボン酸以外の溶質では、塩素よりもイオン交換体の中心金属であるビスマスと結合し易く、イオン交換体の塩素捕獲を妨害しているか、あるいは長鎖ジカルボン酸以外の溶質ではイオン交換体の構造になんらかの影響を及ぼすためと考えられる。
【００１３】
長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩としては、側鎖を有するジカルボン酸として、１，６−デカンジカルボン酸、５，６−デカンジカルボン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、１，７−オクタンジカルボン酸、２，４，７，６−テトラメチル−１，１０−デカンジカルボン酸、２，４，７，９−テトラメチル−１，６−デカンジカルボン酸、２，４，７，６−テトラメチル−５，６−デカンジカルボン酸、７−メチル−７−メトキシカルボニル−１，９−デカンジカルボン酸等を、その誘導体としては、７，９−ジメチル−７，９−ジメトキシカルボニル−１，１１−ドデカンジカルボン酸、７，８−ジメチル−７，８−ジメトキシカルボニル−１，１４−テトラデカンジカルボン酸、等を挙げることができる。
【００１４】
また、炭素数が６〜１０の直鎖脂肪族ジカルボン酸またはそれらの塩を用いることもできる。炭素数が６〜１０の直鎖脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等を挙げることができる。
【００１５】
そして、これらの塩としては、アンモニウム塩、アミン塩、四級アンモニウム塩および環状アミジン化合物の四級塩が挙げられる。アミン塩を構成するアミンとしては一級アミン（メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン等）、二級アミン（ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、ジフェニルアミン等）、三級アミン（エチルジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリフェニルアミン、１，８─ジアザビシクロ（５，４，０）─ウンデセン─７等）が挙げられる。第四級アンモニウム塩を構成する第四級アンモニウムとしてはテトラアルキルアンモニウム（テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム等）、ピリジウム（１─メチルピリジウム、１─エチルピリジウム、１，３─ジエチルピリジウム等）が挙げられる。また、環状アミジン化合物の四級塩を構成するカチオンとしては、以下の化合物を四級化したカチオンが挙げられる。すなわち、イミダゾール単環化合物（１─メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１，４─ジメチル─２─エチルイミダゾール、１─フェニルイミダゾール等のイミダゾール同族体、１−メチル−２−オキシメチルイミダゾール、１−メチル−２−オキシエチルイミダゾール等のオキシアルキル誘導体、１−メチル−４（５）−ニトロイミダゾール、１，２−ジメチル−５（４）−アミノイミダゾール等のニトロおよびアミノ誘導体）、ベンゾイミダゾール（１−メチルベンゾイミダゾール、１−メチル−２−ベンジルベンゾイミダゾール等）、２−イミダゾリン環を有する化合物（１─メチルイミダゾリン、１，２−ジメチルイミダゾリン、１，２，４−トリメチルイミダゾリン、１，４−ジメチル−２−エチルイミダゾリン、１−メチル−２−フェニルイミダゾリン等）、テトラヒドロピリミジン環を有する化合物（１−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１，８−ジアザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ〔４．３．０〕ノネン−５等）等である。
【００１６】
これらの中で、アミン塩を用いた場合、高温寿命特性は良好で、腐食が著しいので、本発明の効果は高い。
【００１７】
溶媒としては、プロトン性の有機極性溶媒として、一価アルコール類（エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、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（エチレングリコール、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）などが挙げられる。また、非プロトン性の有機極性溶媒としては、アミド系（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，Ｎ─ジメチルアセトアミド、Ｎ─エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックアミド等）、ラクトン類（γ─ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン等）、環状アミド系（Ｎ─メチル─２─ピロリドン、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、イソブチレンカーボネイト等）、ニトリル系（アセトニトリル等）、オキシド系（ジメチルスルホキシド等）、２−イミダゾリジノン系〔１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン（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−ジ（ｎ−プロピル）−２−イミダゾリジノン等）、１，３，４−トリアルキル−２−イミダゾリジノン（１，３，４−トリメチル−２−イミダゾリジノン等）〕などが代表として挙げられる。
【００１８】
また、本発明の駆動用電解液に、ほう酸系化合物、例えばほう酸、ほう酸と多糖類（マンニット、ソルビットなど）との錯化合物、ほう酸と多価アルコール（エチレングリコール、グリセリンなど）との錯化合物等、界面活性剤、コロイダルシリカ等を添加することによって、さらに、耐電圧の向上をはかることができる。
【００１９】
さらに、漏れ電流の低減や水素ガス吸収等の目的で種々の添加剤を添加することができる。添加剤としては、例えば、芳香族ニトロ化合物、（ｐ−ニトロ安息香酸、ｐ−ニトロフェノールなど）が上げられるが、特にリン酸化合物（リン酸、亜リン酸、ポリリン酸、酸性リン酸エステル化合物）、オキシカルボン酸化合物等を電解液に添加すると、塩素が捕獲されやすくなり腐食を防ぐことができる。
【００２０】
なお、封口体に用いるゴム状弾性体としては、イソプレン−イソブチレン−ジビニルベンゼン共重合体を過酸化物加硫してなるブチルゴムを用いると、封口性能が高く、高温寿命特性が良好となり、さらに塩素含有量が高いので本発明の効果は顕著であるが、これ以外のゴム状弾性体を用いても良い。
【００２１】
この発明の電解コンデンサにおいては、ビスマスを含む無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体であっても塩素を捕獲することができるようになり、高温において長時間使用しても腐食が発生することはなくなる。
【００２２】
【実施例】
次に、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明する。
（実施例１）粗面化したアルミニウム箔の表面に酸化皮膜を形成した陽極箔とアルミニウム箔よりなる陰極箔と紙などよりなるセパレータとともに巻回することによってコンデンサ素子を形成する。そして、このコンデンサ素子に、１，６−デカンジカルボン酸を溶質とする電解液を含浸し、このコンデンサ素子を外装ケースに収容する。外装ケースの開口部には、ブチルゴムにＩＸＥ５００（東亜合成製）を添加したゴム状弾性体からなる封口体を装着し、一定の温度で熱処理した後に再化成して電解コンデンサを作成した。作成した電解コンデンサの定格電圧は２００Ｖ、定格静電容量は２８μＦである。
【００２３】
（実施例２）電解液の溶質として１，７−オクタンジカルボン酸を用いた以外は実施例１と同様に電解コンデンサを作成した。
（実施例３）電解液の溶質としてアゼライン酸にアンモニアガスを注入した電解液を用いた以外は実施例と同様に電解コンデンサを作成した。
【００２４】
（比較例）それぞれの実施例１ないし３において、ＩＸＥ５００（東亜合成製）を添加しないブチルゴムからなる封口体を用いて比較例１ないし３とした。そして、これら実施例ならびに比較例について各１０個ずつ高温負荷試験を行った。その結果を（表１）に示す。なお、試験条件は印加電圧２００Ｖ、１５０℃、１０００時間である。
【００２５】
【表１】
2004063674.tif 000002
【００２６】
（表１）から明らかなように、比較例１ないし３では腐食のため断線しているものがあったが、実施例は腐食の発生もなく、１５０℃の高温寿命特性において良好な高圧電解コンデンサを実現している。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、コンデンサ素子を、長鎖ジカルボン酸またはその誘導体、またはそれらの塩を含む電解液とともに外装ケースに収容し、この外装ケースの開口部を、ビスマスを含有する無機陰イオン交換体または陰陽両イオン交換体を添加したゴム状弾性体からなる封口体で封止しているので、１５０℃以上の高温において長時間使用しても腐食が発生せず、良好な寿命特性を有する電解コンデンサを得ることができる。