(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極箔と陰極箔と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を含浸したコンデンサ素子をアルミニウムケースに収納した電解コンデンサにおいて、
上記駆動用電解液は、エチレングリコールを主溶媒とし、アゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸またはそれらの塩を溶質とし、１５〜４０ｗｔ％の水と、１０〜３０ｗｔ％の高分子ポリマーと、リン酸化合物とを添加してなり、
上記陰極箔は、リン酸化成皮膜を有することを特徴とする電解コンデンサ。
【請求項２】
高分子ポリマーが、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニールアルコールのいずれか１種以上である請求項１記載の電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電解コンデンサ、特に高電圧における特性が安定で、高周波低インピーダンス特性を有する電解コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解コンデンサは、アルミニウムまたはタンタルなどの表面に絶縁性の酸化皮膜が形成された弁金属を陽極電極箔に使用し、前記酸化皮膜層を誘電体とし、この酸化皮膜層の表面に電解質層となる電解液を接触させ、さらに通常陰極と称する集電用の電極箔を配置して構成されている。
【０００３】
このような電解コンデンサで高圧用に用いられるものでは、高電圧における特性の安定化を図るために、耐電圧が高く電極箔の劣化が少ない電解液として、エチレングリコールを溶媒とし、アゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸またはそれらの塩を溶質とした電解液を用いることが一般的である。
【０００４】
ところで、近年、電源の一次側には高調波対策のために力率改善回路が組み込まれるようになり、これに伴って、大きな高周波リップル電流に耐えられる高圧用の高周波低インピーダンス電解コンデンサが望まれている。
【０００５】
従来、電解コンデンサの低インピーダンス化の方法としては、電解液の比抵抗を下げることによって対応してきている。電解液の比抵抗を下げる方法としては、電解液中に水を多量に混合する方法が知られている。（特許文献１）
しかし、電解液中に水を多量に混合すると電解液の耐圧が低下するとともに、電極箔が水和されやすくなり、電解コンデンサの耐圧特性や信頼性が低下してしまう。
【０００６】
このような、電解液の耐圧を改善する方法としては、電解液中にポリエチレングリコールを添加する方法が知られている。（特許文献２）
また、電極箔の水和劣化を緩慢にする方法としては、電極箔として非晶質酸化皮膜をもつ電極箔を用いる方法が知られている。（特許文献３）
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４５００４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２６８１２１号公報
【特許文献３】特開２００５−１９７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２では電解コンデンサの低インピーダンス化が困難であり、特許文献３では高圧化が不十分であり、従来では、高周波低インピーダンスで、耐電圧が高く、さらに信頼性の高い電解コンデンサは提案されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、高周波低インピーダンスで、耐電圧が高く、さらに信頼性も良好な電解コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、鋭意研究したものであり、リン酸化成皮膜を有する陰極箔は、そのリン酸吸着層が保護皮膜となり水和劣化を抑制することで、電解液への水の多量添加を可能とし、また、エチレングリコールを主成分とする溶媒に、アゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸またはそれらの塩を溶解した高圧用電解液において、低比抵抗特性を有し、耐圧特性を改善し、電極箔の水和劣化を抑えることで電解コンデンサの寿命特性を良好に保つことを可能とする添加剤およびその添加量を明らかにすることでなされたものである。
【００１１】
すなわち、本発明に係る電解コンデンサでは、陽極箔と陰極箔と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を含浸したコンデンサ素子をアルミニウムケースに収納した電解コンデンサにおいて、駆動用電解液は、エチレングリコールを主溶媒とし、アゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸またはそれらの塩を溶質とし、１５〜４０ｗｔ％の水と、１０〜３０ｗｔ％の高分子ポリマーと、リン酸化合物とを添加してなり、陰極箔は、リン酸化成皮膜を有する。
【００１２】
本発明において、高分子ポリマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニールアルコールのいずれか１種以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高圧用電解コンデンサにおいて、水和劣化しにくいリン酸化成皮膜を形成した陰極箔を使用すると共に、電解液中の水を一定量にコントロールすることで、低インピーダンス化と信頼性が両立できると共に、高分子ポリマーを一定量含有させることで耐電圧を向上し、リン酸化合物を添加することで陰極箔から電解液中へのリン酸の遊離が抑制され、電極箔の水和劣化がさらに抑制される電解液を用いることで、高周波低インピーダンスで、耐電圧が高く、さらに信頼性も良好な電解コンデンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の電解コンデンサは、リン酸化成皮膜を有する陰極箔を用い、電解液としてエチレングリコールを主溶媒とし、アゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸またはそれらの塩を溶質とし、１５〜４０ｗｔ％の水、１０〜３０ｗｔ％の高分子ポリマー、およびリン酸化合物を添加したものを用いている。
【００１５】
水の含有量は、１５〜４０ｗｔ％、好ましくは２０〜３０ｗｔ％であるが、この範囲未満では比抵抗低減効果が得られず、この範囲を越えると電極箔の水和劣化を抑制できなくなる。
【００１６】
高分子ポリマーの含有量は、１０〜３０ｗｔ％であるが、この範囲未満では耐電圧が低く、また、漏れ電流の増加が見られ、高圧品の製造が困難であり、この範囲を超えると電解液の比抵抗の上昇が激しいため、高周波低インピーダンスを満足できなくなる。
【００１７】
本発明の電解液に用いるアゼライン酸、１，７−オクタンジカルボン酸の塩としては、アンモニウム塩のほか、メチルアミン、エチルアミン、ｔ−ブチルアミン、ｎ−プロピルアミン等の一級アミン塩、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン等の二級アミン塩、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、ジメチルエチルアミン、等の三級アミン塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ナフタレンジアミン、ベンジルアミン等の塩を例示することが出来る。
【００１８】
また、リン酸化合物としては、正リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸メチル、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リン酸ブチル、リン酸ジブチル等を例示することが出来る。
【実施例】
【００１９】
以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
（表１）に本発明の実施例、比較例について、電解コンデンサ用電解液の組成と、比抵抗および火花発生電圧を示した。ここで、火花発生電圧の測定には６２８Ｖｆｓ相当箔を使用しており、箔耐圧限界により測定不能であった電解液の火花発生電圧は６２８Ｖ以上と記載している。
【００２０】
【表１】
0005012377.tif 000002
【００２１】
次に、リン酸化成液中で３Ｖ化成皮膜を形成した陰極箔に、実施例１〜１０の電解液を組み合わせたもの、比較例１〜５の電解液を組み合わせたもの、および、アジピン酸化成液中で３Ｖ化成皮膜を形成した陰極箔に、比較例６の電解液（組成は実施例３と同じ）を組み合わせたものとで比較試験を行った。上記の２種の陰極箔（リン酸化成箔、および、アジピン酸化成箔）と陽極箔とを電解紙を介して巻回したコンデンサ素子に、（表１）に示す電解液を含浸して、４５０Ｖ−６．８μＦ（φ１０×２０ｍｍＬ）の電解コンデンサを作成し、初期特性測定後、１０５℃で定格電圧（４５０Ｖ）印加した状態での１０００時間後の特性を測定した。上記試験結果を（表２）に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
（表１）から分かるように、比較例１のような電解液中の水の添加量が１５ｗｔ％未満の場合や、比較例４のような高分子ポリマーの添加量が３０ｗｔ％を超えた場合には、実施例に比べて電解液の比抵抗上昇が著しく、これに伴って、（表２）に見られるように、製品化後のＥＳＲ特性が大きくなってしまっているのに対し、各実施例では、電解液比抵抗も、製品化後のＥＳＲ特性も低く抑えられている。
【００２４】
また、比較例３のような高分子ポリマーの添加が１０ｗｔ％未満の場合には、電解液耐圧が低下してしまい、また、実施例５のように、漏れ電流の増加が見られ、製品化が困難であるが、実施例の様に高分子ポリマーを１０ｗｔ％以上含有することで、水を多量に含んだ場合にも電解液耐圧を高く保つことが可能となり、高圧用電解コンデンサの製造が可能となる。
【００２５】
更に、比較例２、５、６と実施例を比較すると、陰極箔にリン酸化成箔を用いるとともに、電解液にリン酸化合物を添加し、かつ、電解液中の水を４０ｗｔ％以下に抑えることではじめて、陰極箔の水和劣化が抑えられ、信頼性の良好な高圧用電解コンデンサが得られることが分かる。尚、１０５℃での定格電圧印加を２０００時間まで継続した場合、電解液中の水分添加量が２０〜３０ｗｔ％である、実施例２及び３の特性がより安定していた。