(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶媒に有機酸および／またはその塩の１種以上を溶質として含み、かつ一般式（化１）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドを添加した電解コンデンサ駆動用電解液。
【化１】
0003991592.tif 000007
【請求項２】
有機溶媒に無機酸および／またはその塩の１種以上を溶質として含む請求項１に記載の電解コンデンサ用駆動用電解液。
【請求項３】
一般式（化１）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドと多価アルコールを添加した請求項１または請求項２からなる電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項４】
一般式（化１）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドの添加量を０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲とした請求項１〜３いずれか一つに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項５】
一般式（化１）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドの分子量が１０００〜１００００００の範囲である請求項１〜３いずれか一つに記載の電解コンデンサ駆動用電解液。
【請求項６】
上記請求項１〜３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】
図２は電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子の構成を示す一部展開斜視図である。同図において、アルミニウム箔をエッチング処理によって実効表面積を拡大させた表面に化成法により誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔３１とアルミニウム箔をエッチング処理した陰極箔３２とをクラフト紙やマニラ紙などからなるセパレータ３３を介して巻回することによりコンデンサ素子が構成されている。このコンデンサ素子は陽極箔３１および陰極箔３２にそれぞれ引き出しリード３４を接続し、駆動用電解液（図示せず）を含浸させるとともに、このコンデンサ素子をアルミニウムケースなどの金属ケース（図示せず）内に挿入してゴム等の封止材（図示せず）で封止することにより電解コンデンサが得られる。
【０００３】
上記駆動用電解液は、有機溶媒と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いる。しかし、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、高温でも特に１００℃以上で使用する電解コンデンサに用いることはできなかった。
【０００４】
そこで非水系の駆動用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（特開平２−１４５５３９号公報）等の二塩基酸及びそれらの塩を用いた駆動用電解液が知られている。これら有機カルボン酸は、駆動用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とされている。
【０００５】
また、駆動用電解液の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）、ポリビニルアルコール（特公平７−２２０８７号公報）、アルキレンブロックポリマー（特開平２−３１２２１８号公報）等の界面活性剤を添加することも知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年高調波対策回路や車両用に用いられる電解コンデンサは、従来の電解コンデンサ以上の高耐圧、高耐熱、長寿命が必要とされており、その要求を満足させるためには、上記従来の駆動用電解液に使用していた有機カルボン酸もしくはその塩に溶質として界面活性剤を添加した駆動用電解液では、更なる高耐圧化（火花発生電圧の向上）、高耐熱、長寿命の点で満足することができないという課題があった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、電解コンデンサの高耐圧、高耐熱、長寿命に寄与できる電解コンデンサ駆動用電解液を提供し、この電解コンデンサ駆動用電解液を電解コンデンサに使用することにより、高耐圧、高耐熱、長寿命の電解コンデンサを得ることを目的とするものである。
【０００８】
【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の請求項１に記載の発明は、有機溶媒に有機酸および／またはその塩の１種以上を溶質として含み、かつ一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドを添加した構成とするもので、一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドは、水への溶解性が高く有機溶媒に溶解し難いので粘性を高めることができ、また、駆動用電解液中で適度に溶解して分散効果を発揮することができることから、電導度を低下させずに火花発生電圧を飛躍的に向上させることができるという作用を有する。
【０００９】
【化２】
0003991592.tif 000002
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、有機溶媒に無機酸および／またはその塩の１種以上を溶質として含み、かつ一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドを添加した構成とするものであり、請求項１に記載の発明による作用効果をより効果的に得ることができるという作用を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドと多価アルコールを添加した構成とするもので、酸化皮膜の修復過程である溶解→生成をより良いバランスを保って行うことができるため、請求項１または２に記載の発明による作用効果よりもさら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４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において、ポリＮ−ビニルアセトアミドの添加量を規定するものであり、また、本発明の請求項５に記載の発明は、ポリＮ−ビニルアセトアミドの分子量を規定するもので、使用可能な添加量の範囲または分子量の範囲を規定することにより、請求項１〜３に記載の発明により得られる作用をより効果的に得ることができるという作用を有する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜３に記載の電解コンデンサ駆動用電解液を使用して電解コンデンサとした構成とするもので、高耐圧で信頼性の高い電解コンデンサを得ることができるという作用を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における電解コンデンサの構成を示す一部切欠斜視図である。同図において、アルミニウム箔をエッチング処理により実効表面積を拡大した表面に陽極酸化により誘電体酸化皮膜を形成した陽極箔１と、アルミニウム箔をエッチング処理した陰極箔２とをセパレータ３を介して巻回することによりコンデンサ素子９を構成し、このコンデンサ素子９の陽極箔１および陰極箔２にそれぞれ引き出し用陽極リード５、陰極リード６を接続し、このコンデンサ素子９に駆動用電解液４を含浸させて、このコンデンサ素子９をアルミニウムケース８内に挿入し、封口体７で封止することにより電解コンデンサが構成されている。
【００１５】
上記駆動用電解液４は、有機溶媒に有機酸および／またはその塩の１種以上を溶質として含み、かつ一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドを添加したものであり、駆動用電解液の粘性を高めることができ、また駆動用電解液４中に適度に溶解して分散効果を発揮することができることから、電導度を低下することなく火花発生電圧を飛躍的に向上させることができる。
【００１６】
以下、本実施の形態について実施例を用いて詳細に説明する。
【００１７】
（表１）の実施例１〜４はポリＮ−ビニルアセトアミドを用いた駆動用電解液、比較例１〜５はポリＮ−ビニルアセトアミドを用いない駆動用電解液で、それぞれの駆動用電解液の組成と火花発生電圧値を示す。
【００１８】
【表１】
0003991592.tif 000003
【００１９】
（表１）から明らかなように、ポリＮ−ビニルアセトアミドを用いた駆動用電解液は、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。
【００２０】
また、駆動用電解液の電導度は、実施例１および２に示すような有機酸を用いることにより、高い電導度を維持し、火花発生電圧を飛躍的に向上させることができる。実施例４の駆動用電解液でも、比較例１の有機酸を用いたときの電導度レベルには及ばないが、比較例５の硼酸、硼酸アンモニウムを用いたものと同等レベルを維持することができる。
【００２１】
次に、ポリＮ−ビニルアセトアミドの添加量および分子量を変えたときの駆動用電解液の組成と火花発生電圧値を（表２）に示す。
【００２２】
【表２】
0003991592.tif 000004
【００２３】
（表２）から明らかなように、比較例６のポリＮ−ビニルアセトアミドを添加しないときの火花発生電圧に対して、実施例５〜１３のようにポリＮ−ビニルアセトアミドの添加量を変えたときの火花発生電圧は、その添加量に応じて火花発生電圧を向上させることができる。しかし、添加量が１０ｗｔ％を越えると溶液の粘度が極端に上昇し、溶液の電導度が低下して駆動用電解液としての機能を果たすことができなくなる。従って、ポリＮ−ビニルアセトアミドの添加量は０．０１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲にするのが好ましい。
【００２４】
また、実施例１１〜１３はポリＮ−ビニルアセトアミドの分子量を変えたときの火花発生電圧の結果を示したものである。ポリＮ−ビニルアセトアミドの分子量を高くすると微量の添加で火花発生電圧を向上させることができる。しかし、分子量が高くなるにつれて溶媒中に溶解しにくくなるため、ポリＮ−ビニルアセトアミドの分子量は１０００〜１００００００の範囲が好ましい。
【００２５】
次に、ポリＮ−ビニルアセトアミドを添加した駆動用電解液を用いた電解コンデンサについて説明する。
【００２６】
実施例３と比較例３および５の駆動用電解液を用いて、図１に示した電解コンデンサを各２０個作製し、寿命試験を行った結果を（表３）に示す。ここで使用した電解コンデンサは定格５００ＷＶ３３μＦであり、寿命試験の試験温度は１０５℃で行った。
【００２７】
【表３】
0003991592.tif 000005
【００２８】
（表３）から明らかなように、実施例３の駆動用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発生せず、寿命試験後の容量変化率、ｔａｎδ変化、漏れ電流（ＬＣ）、外観変化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。
【００２９】
次に、実施例３の駆動用電解液を用いた電解コンデンサを２０個作製し、この電解コンデンサの高温安定性を確認するために、試験温度を１２５℃中で寿命試験を行った。その結果を（表４）に示す。ここで使用した電解コンデンサは定格５００ＷＶ１０μＦである。
【００３０】
【表４】
0003991592.tif 000006
【００３１】
（表４）から明らかなように、実施例３の駆動用電解液を用いた電解コンデンサは１２５℃という高温度環境下で評価しても、寿命試験後の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。
【００３２】
上記実施例４では、ヘキシット類、ペントース類としてマンニットを用いたが、その他としてタリット、ソルビット、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、リキソース等を用いることができ、いずれにおいてもその効果はマンニットと同等の特性を得ることができる。
【００３３】
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の違いはなかった。
【００３４】
さらに、上記ヘキシット類、ペントース類およびグリセリンの多価アルコール類を同時に１種以上添加しても、その効果は何等問題ない。
【００３５】
上記各実施例で用いた溶媒は全てエチレングリコールを用いたが、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、炭酸塩類を単独で用いるか、または混合して使用することができる。この中でも、好ましい溶媒は炭酸プロピル、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モノまたはジアルキルエーテル等である。そしてこれらの少なくとも１種以上を用いることにより、各実施例と同様の効果が得られる。
【００３６】
上記実施例の有機酸は安息香酸、アゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸を用いたが、その他の有機酸としてはアジピン酸、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を用いることができる。また、この有機酸の塩としてはアンモニウム塩以外にアミン塩、アミジン系塩等を使用することができる。その有機酸および／またはその塩は、単独はもちろんのこと、使用用途に応じて２種以上の混合でも問題なく、上記各実施例と同等の効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明の電解コンデンサ駆動用電解液は、有機溶媒に有機酸および／またはその塩の１種以上を溶質として含み、かつ一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドを添加した構成とするもので、一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドは、水への溶解性が高く有機溶媒に溶解し難いので粘性を高めることができ、また、駆動用電解液中で適度に溶解して分散効果を発揮することができることから、電導度を低下させずに火花発生電圧を飛躍的に向上させることができる。
【００３８】
また、一般式（化２）で示されるポリＮ−ビニルアセトアミドを添加した駆動用電解液を用いて電解コンデンサにすることにより、１２５℃という高温度の環境下でも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することができ、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における電解コンデンサの構成を示す一部切欠斜視図
【図２】  従来の電解コンデンサのコンデンサ素子を示す一部展開斜視図
【符号の説明】
１  陽極箔
２  陰極箔
３  セパレータ
４  駆動用電解液
５  陽極リード
６  陰極リード
７  封口体
８  アルミニウムケース
９  コンデンサ素子
【図１】
0003991592.tif 000008
【図２】
0003991592.tif 000009