(57)【要約】【課題】    電解コンデンサの封口ゴムを腐食または変形させることがなく、高電導度で火花電圧の高い電解コンデンサ用電解液と、液漏れやガス発生による不具合がなく、長期間安定した性能を有する電解コンデンサを提供。【解決手段】    電解質として一般式〔１〕で表されるホウ素錯体塩及びｐＨ調整剤としてアミンを、水を主溶媒とする溶媒に溶解させてなる電解コンデンサ用電解液であり、該電解液を用いて作製した電解コンデンサである。    【化１】2005333017.tif 000006（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表す。）【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を主溶媒とし、電解質として一般式〔１〕で表されるホウ素錯体塩及びｐＨ調整剤としてアミンが含有されてなることを特徴とする電解コンデンサ用電解液。
【化１】
2005333017.tif 000005
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表す。）
【請求項２】
ホウ素錯体塩が、ボロジグリコール酸アンモニウム塩及び／またはボロジ乳酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ用電解液。
【請求項３】
ホウ素錯体塩が、５〜５０質量％含有されてなることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電解コンデンサ用電解液。
【請求項４】
アミンが、第２級及び／または第３級脂肪族アミンであり、かつ該アミンの炭素数が少なくとも８であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電解コンデンサ用電解液。
【請求項５】
アミンが、トリｎ−ブチルアミンであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電解コンデンサ用電解液。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電解コンデンサ用電解液において、アミンが０．５〜５質量％含有されてなることを特徴とする電解コンデンサ用電解液。
【請求項７】
副溶媒としてエチレングリコールを含有させてなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電解コンデンサ用電解液。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の電解コンデンサ用電解液を用いて作製されてな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、電解質としてホウ素錯体塩を含有させてなる電解コンデンサ用電解液及び電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解コンデンサ用電解液としては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム等の第４級アンモニウムと、マレイン酸、シトラコン酸、フタル酸等のジカルボン酸との塩からなる電解質を、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール等の溶媒に溶解させたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
上記電解液中には、常温以上で高電導度を示すものがあり、該電解液を用いた電解コンデンサは、インピーダンスが低く優れた特性を示すものの、電気化学的作用によりコンデンサ陰極部で強アルカリ成分が生成し、封口ゴムを腐食または変形させ、コンデンサから液漏れが発生する恐れがあった。
【０００４】
そこで上記課題を解決するために、第４級イミダゾリウムと、マレイン酸、フタル酸、蟻酸等のカルボン酸とからなる塩を、電解質として用いた電解液が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
上記イミダゾリウム塩系電解液は、コンデンサからの液漏れは発生しにくいものの、電導度は１３ｍＳ／ｃｍ程度、また火花電圧は８０Ｖ程度であり、近年の電解コンデンサの低インピーダンス化、高耐圧化に対しては、電導度や火花電圧の特性が不足し、改善すべき課題が残されていた。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−１４５７１３号公報
【特許文献２】特開昭６２−１４５７１５号公報
【特許文献３】特開平８−３２１４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決し、電解コンデンサの封口ゴムを腐食または変形させることがなく、高電導度で火花電圧の高い電解コンデンサ用電解液と、液漏れやガス発生による不具合がなく、長期間安定した性能を有する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】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討を行った結果、水を主溶媒とし、電解質としてホウ素錯体塩及びｐＨ調整剤としてアミンを含有させた電解液が上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、水を主溶媒とし、電解質として一般式〔１〕で表されるホウ素錯体塩及びｐＨ調整剤であるアミンが含有されてなることを特徴とする電解コンデンサ用電解液である。
【００１０】
【化１】
2005333017.tif 000002
【００１１】
一般式〔１〕中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基を表し、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表す。
【００１２】
また、本発明は、上記一般式〔１〕で表されるホウ素錯体塩と、アミンとが含有されてなる電解コンデンサ用電解液を用いて作製されてなることを特徴とする電解コンデンサである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、水を主溶媒とし、電解質としてホウ素錯体塩を含有してなり、封口ゴムを腐食または変形させることがなく、高電導度で火花電圧が高く、また、ｐＨ調整剤となるアミンを含有させることにより、電解液が酸性を呈することなく中性領域に保持され、アルミニウム電解コンデンサ用電解液に適用した場合でも、アルミニウム電極箔の水和劣化を抑制することが可能となり、高い化学的安定性を示す。
【００１４】
また、上記電解液を用いて作製した本発明の電解コンデンサは、インピーダンスが低く、広い温度範囲で優れた特性を示し、液漏れやガス発生による不具合がなく、長期間安定した性能を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の電解コンデンサ用電解液及び該電解液を用いた電解コンデンサについて、詳細に説明する。
【００１６】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、水を主溶媒とし、電解質として一般式〔１〕で表されるホウ素錯体塩と、ｐＨ調整剤であるアミンとが含有されてなるものである。
【００１７】
本発明の電解液に用いられる溶媒は、水を主溶媒とするものであり、電解液中、水の含有量としては、３０〜８０質量％であり、水の含有量が３０質量％未満では電導度が低下し、不都合である。
【００１８】
前記一般式〔１〕において、Ｒ１及びＲ２は、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基を、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、水素原子または炭素数１〜４のアルキル基を表し、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。
【００１９】
本発明に用いられるホウ素錯体塩としては、電解液の電導度及び火花電圧を考慮すると、好ましくは、ボロジグリコール酸アンモニウム塩及び／またはボロジ乳酸アンモニウム塩が選ばれる。
【００２０】
上記ホウ素錯体塩は、水溶媒中、ホウ酸１ｍｏｌあたり、２ｍｏｌのオキシカルボン酸、１ｍｏｌのアンモニアまたはアミンを温度５０〜６０℃で反応させた後、減圧脱水させて得られる。
【００２１】
本発明の電解液中の電解質濃度としては、５〜５０質量％の範囲が好ましく、５質量％未満の場合、濃度が低すぎて十分な電導度が得られず、また５０質量％超の場合、濃度が濃くなりすぎ、電導度が低下してしまい、不都合である。
【００２２】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、該電解液のｐＨを中性領域に保持するためのｐＨ調整剤として、アミンが添加される。
【００２３】
上記アミンとしては、電解液の耐熱性及びアルミニウムへの腐食性を考慮すると、炭素数が少なくとも８の第２級及び／または第３級脂肪族アミンが好ましく、さらに毒性及び経済性を考慮すると、トリｎ−ブチルアミンがより好ましい。
【００２４】
また、電解液中の上記アミンは、好ましくは０．５〜５質量％の範囲である。該アミンが０．５質量％未満の場合、ｐＨ調整効果が不十分なため、電解液は酸性を呈し不都合であり、また、５質量％超の場合、電解液の電導度が低下し不都合である。
【００２５】
本発明の電解液に用いられる副溶媒としては、主溶媒である水に可溶な電解コンデンサ用電解液に用いられる周知のものを使用することができ、電解液の電導度、耐熱性、毒性等を考慮すると、エチレングリコールが好ましい。
【００２６】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、電解コンデンサの特性向上のため必要に応じて、リン酸誘導体、ニトロ化合物等の添加剤を用いることができる。
【００２７】
本発明の電解コンデンサは、上記電解液を用いて作製されてなり、以下、本発明の電解コンデンサについて説明する。
【００２８】
まず、アルミニウム箔の表面に誘電体酸化皮膜を形成させた陽極箔及びアルミニウム陰
極箔に、それぞれ陽極リード及び陰極リードを接合し、続いて、該箔をセパレータを介し
て巻回させた後、本発明の電解液を含浸させてコンデンサ素子を得る。
【００２９】
ついで、該素子を金属製の円筒型容器内に載置し、封口ゴムに陽陰極リードを貫通させて、開口部を密封し、本発明の電解コンデンサを得る。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例及び比較例に基づき説明する。実施例中の「％」は「質量％」を表す。なお、本発明は、実施例によりなんら限定されない。
【００３１】
実施例１
主溶媒として水６０％、副溶媒としてエチレングリコール１０％、電解質としてボロジグリコール酸アンモニウム塩２８．５％、またｐＨ調整剤としてトリｎ−ブチルアミン１．５％の濃度となるように、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は６７．１ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は１２０Ｖであり、ｐＨは７．１であった。結果を表１に示す。
【００３２】
実施例２
実施例１において、電解質としてボロジ乳酸アンモニウム塩２８．５％を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は５０．０ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は１５５Ｖであり、ｐＨは６．８であった。結果を表１に示す。
【００３３】
実施例３
実施例１において、電解質としてボロジグリコール酸トリメチルアミン塩２８．５％を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は３７．０ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は１２０Ｖであり、ｐＨは７．２であった。結果を表１に示す。
【００３４】
実施例４
実施例１において、電解質としてボロジマンデル酸アンモニウム塩２８．５％を用いた以外は、実施例１と同様にして、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は３２．２ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は１６５Ｖであり、ｐＨは６．９であった。結果を表１に示す。
【００３５】
比較例１
溶媒としてγ−ブチロラクトン７０％、電解質としてフタル酸水素テトラメチルアンモニウム塩３０％の濃度となるように、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は１０．８ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は９０Ｖであった。結果を表１に示す。
【００３６】
比較例２
溶媒としてγ−ブチロラクトン７５％、電解質としてフタル酸水素テトラメチルイミダゾリウム塩２５％の濃度となるように、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は１２．９ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は８０Ｖであった。結果を表１に示す。
【００３７】
比較例３
主溶媒として水６０％、副溶媒としてエチレングリコール１０％、電解質としてボロジグリコール酸アンモニウム塩３０％の濃度となるように、電解コンデンサ用電解液を調製した。得られた電解液の温度３０℃における電導度は６７．８ｍＳ／ｃｍ、火花電圧は１２０Ｖであり、ｐＨは３．８であった。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2005333017.tif 000003
【００３９】
本発明の実施例１〜４、比較例１及び３の電解液を使用してアルミニウム電解コンデンサ（定格電圧１０Ｖ、静電容量１０００μＦ、サイズ；φ１０ｍｍ×Ｌ２０ｍｍ）を作製した。なお、コンデンサの封口ゴムには、加硫ブチルゴムを使用した。
【００４０】
得られたアルミニウム電解コンデンサに定格電圧を印加して、温度１０５℃の恒温槽中に保持し、１０００時間経過後のコンデンサ特性、液漏れ及びガス発生の有無について調べた。結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2005333017.tif 000004
【００４２】
表１に示すように、比較例１及び比較例２の電解液は、電導度、火花電圧が低く、また比較例３の電解液は、ｐＨが酸性であるのに対し、本発明の実施例１〜４の電解液は、電導度、火花電圧が高く、ｐＨも中性領域に保持されていることがわかる。
【００４３】
また、表２に示すように、電解質として第４級アンモニウム塩であるフタル酸水素テトラメチルアンモニウムを用いた比較例１のコンデンサは、１０００時間経過後に、試験に供した全てのコンデンサから液漏れが発生、さらに、ｐＨ調整剤としてアミンを添加しない比較例３のコンデンサは、ガス発生により安全弁が作動したのに対し、本発明の実施例１〜４の電解液を用いたコンデンサは、低インピーダンスで、優れたコンデンサ特性を示し、１０００時間経過後においても、液漏れやガス発生が無く、安定した特性を示した。