(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機極性溶媒を主体とする溶媒中に、有機酸および／または無機酸またはその塩を溶質として溶解し、２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールを添加した、電解コンデンサ用電解液。
【請求項２】
２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールの電解液中の含有率が、０．０１〜７ｗｔ％である、請求項１記載の電解コンデンサ用電解液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解コンデンサ用電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電解コンデンサは、アルミニウム、タンタルなどのいわゆる弁金属の酸化皮膜を誘電体層として形成したものを陽極側電極として使用する。そして、この陽極側電極に対向させて陰極側電極を配置し、陽極側電極と陰極側電極間にセパレータを介在させ、このセパレータに電解液を保持させている。
【０００３】
陽極側電極は、弁金属を表面積拡大のためにエッチング処理した後、化成液中で電圧印加して酸化皮膜を形成することによって作成されている。
【０００４】
そして、このような電解コンデンサの使用中、すなわち、電圧印加状態においては、誘電体である酸化皮膜は、印加電圧と電解液との電気化学的反応によってその定常状態が維持されており、電解液の特性がこの電気化学的反応に大きく寄与している。したがって、この電解液の特性を上回る電圧が印加された場合には、この定常状態が崩れて、酸化皮膜の溶解が始まり、場合によっては、電解コンデンサのショートが発生する。このショートが発生する電圧を火花電圧と呼び、電解液の酸化皮膜形成特性をあらわす値として用いられている。また、電解液は溶媒と溶質からなっているが、一般に、溶質濃度が低いほど、この火花電圧は高くなり、電解液の電導度は低くなる。したがって、同じ溶質、溶媒を用いて、耐電圧の高いコンデンサ用電解液を得ようとすると、溶質濃度を低くして火花電圧を高くせざるをえず、その分、電解液の電導度は低下するので、コンデンサの誘電損失、ＥＳＲは上昇する。
【０００５】
また、電解コンデンサの使用中に、酸化皮膜の劣化が進行するが、この際には、酸化皮膜と電解液の電気化学的反応によってその修復がなされ、水素ガスが発生する。そして、この水素ガスの発生によって、コンデンサ内部の圧力が増大し、コンデンサのフクレや、さらには、安全弁の作動をきたすことになる。したがって、この水素ガスの発生の抑制のために、通常は、ニトロ化合物が添加されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このニトロ化合物の添加にも、以下のような問題点があった。すなわち、電解液中でアニオンに解離する度合いの強い、ニトロフェノール、ニトロ安息香酸、ニトロサリチル酸、ニトロフタル酸等を添加すると、火花電圧が低下し、したがって、コンデンサの耐電圧が低下する。また、ニトロアセトフェノン、ニトロナフタリン等では、火花電圧の低下はないものの、溶媒に対する溶解度が小さく、コンデンサ内部での水素ガスの発生を抑制するのに十分な量を添加することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の電解コンデンサの火花電圧などの優れた特性を損なうことなく、かつ、電解コンデンサの作動中のガスの発生を抑制することのできる、電解コンデンサ用電解液を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電解コンデンサ用電解液は、上記の目的を達成するために、有機極性溶媒を主体とする溶媒中に、有機酸および／または無機酸またはその塩を溶質として溶解し、２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールを添加することを特徴とする。
【０００９】
また、前記電解液の、２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールの含有率が、０．０１〜７ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、有機極性溶媒を主体とする溶媒中に、有機酸および／または無機酸またはその塩を溶質として溶解し、２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールを添加してなることを特徴とするものであるが、２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールの添加量は０．０１〜７．０ｗｔ％が好ましく、さらに好ましくは０．５〜３．０ｗｔ％ある。この範囲未満では、ガス発生抑制効果が低下し、この範囲を越えると、電解液の電導度が低下する。
【００１１】
そして、有機極性溶媒としては、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。
【００１２】
電解液に含まれる溶質としては、通常電解コンデンサ駆動用電解液に用いられる、酸の共役塩基をアニオン成分とする、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（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。
【００１３】
アニオン成分としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、アジピン酸、安息香酸、トルイル酸、エナント酸、マロン酸、１，６−デカンジカルボン酸、１，７−オクタンジカルボン酸等のカルボン酸、フェノール類、ほう酸、りん酸、炭酸、けい酸等の酸の共役塩基が例示される。
【００１４】
以上のような本発明の電解コンデンサ用電解液は、従来の電解液の火花電圧などの特性を損なうことなく、かつ、コンデンサ使用中のガス発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の電解コンデンサ用電解液に、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、ペンタエリスリトールなど）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。
【００１６】
また、漏れ電流の低減の目的でリン系化合物（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添加することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１８】
（表１）、（表２）は、本発明の実施例の電解コンデンサ用電解液の組成と、１０５℃での火花電圧および３０℃での電導度を示したものである。また、（表３）、（表４）は、比較例の電解コンデンサ用電解液の組成と、実施例と同様の火花電圧と、電導度をしめしたものである。
【００１９】
【表１】
0004096133.tif 000002
【００２０】
【表２】
0004096133.tif 000003
【００２１】
【表３】
0004096133.tif 000004
【００２２】
【表４】
0004096133.tif 000005
【００２３】
（表１）〜（表４）から明らかなように、２−（４−ニトロフェノキシ) エタノールを添加した、実施例１〜７は、無添加の、比較例１〜４と同様の火花電圧をしめしており、２−（４−ニトロフェノキシ) エタノールの添加によっても、電解液の火花電圧が低下することなく、高い火花電圧を維持することができる。さらに、電導度の低下も見られない。これに比べて、ｐ−ニトロフェノールないしｐ−ニトロ安息香酸を添加した比較例５〜９では、火花電圧は、６０〜１２０Ｖ低下している。
【００２４】
次に、実施例１〜５、比較例１、２の電解液を用いて、４００Ｖ−２２０μＦ（φ３０×３５Ｌ）の電解コンデンサを１０個作成し、１０５℃、２０００時間、４００Ｖ負荷試験後の製品高さ寸法の変化を測定した。その結果を、（表５）に示す。また、実施例６、７、比較例３、４の電解液を用いて、２００Ｖ−８２０μＦ（φ３０×３５Ｌ）の電解コンデンサを作成し、同様の試験を行った。その結果を（表６）に示す。
【００２５】
【表５】
0004096133.tif 000006
【００２６】
【表６】
0004096133.tif 000007
【００２７】
（表５）、（表６）から明らかなように、実施例は、比較例に比べて、１０００時間後の製品高さ寸法変化は小さく、ガスの発生が抑制された結果、コンデンサのフクレが抑制されている。また、２−（４−ニトロフェノキシ) エタノールを２部添加した実施例４、３部添加した実施例５において、同等の効果が得られている。また、この添加量以上も溶解可能であることが確認されており、２−（４−ニトロフェノキシ) エタノールは、ガス発生抑制効果が得られるのに十分な溶解度を有していることがわかる。
【００２８】
以上のように、本発明の２−（４−ニトロフェノキシ) エタノールの添加によって、電解液の高い火花電圧を低下させることなく、かつ、寿命試験中のガス発生の抑制ができる。なお、本発明の実施例においては、中高圧用電解液を挙げたが、低圧用電解液においても、同様の効果を得ることができるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の、電解コンデンサ用電解液は、有機極性溶媒を主体とする溶媒中に、有機酸および／または無機酸またはその塩を溶質として溶解し、２−（４−ニトロフェノキシ）エタノールを添加しているので、従来の電解液の火花電圧を低下させることなく、かつ、電解コンデンサの寿命試験中のガス発生を防止することができる。