(57)【要約】【課題】低インピーダンスであり、かつ寿命特性に優れた電解コンデンサの駆動用電解液およびこれを用いた電解コンデンサを提供する。【解決手段】８．５〜６８．５ｗｔ％の有機溶媒と、８０．０〜２０．０ｗｔ％の水とからなる混合溶媒に、ギ酸、アジピン酸等のカルボン酸、またはカルボン酸塩から選択される１種以上の電解質と、１種以上のリン酸化合物と、ヒアルロン酸またはヒアルロン酸塩とを溶解した電解コンデンサの駆動用電解液を使用する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
８．５〜６８．５ｗｔ％の有機溶媒と、８０．０〜２０．０ｗｔ％の水とからなる混合溶媒中に、カルボン酸、またはカルボン酸塩から選択される１種以上の電解質と、１種以上のリン酸化合物と、下式で示されるヒアルロン酸またはヒアルロン酸塩とを含むことを特徴とする電解コンデンサの駆動用電解液。
【化１】
2009182268.tif 000005
【請求項２】
前記ヒアルロン酸塩が、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、およびアミン塩から選択される請求項１に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。
【請求項３】
前記有機溶媒がプロトン系溶媒と非プロトン系溶媒のうちから選択される１種以上の溶媒であることを特徴とする請求項１または２に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。
【請求項４】
前記カルボン酸が、ギ酸、酢酸、シュウ酸、プロピオン酸、安息香酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、アゼライン酸、クエン酸であり、カルボン酸塩が、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、およびアミン塩から選択される請求項１〜３に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。
【請求項５】
前記リン酸化合物がリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸エステル類またはこれらの塩であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。
【請求項６】
前記ヒアルロン酸またはヒアルロン酸塩を０．００１〜３．５ｗｔ％配合したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電解コンデンサの駆動用電解液。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電解コンデンサの駆動用電解液を使用した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、電解コンデンサの駆動用電解液（以下、電解液と称す）の改良に関するものであり、低比抵抗でかつ水分量の多い場合においても、水分の蒸発を抑制することができ、製品の寿命特性が良好なアルミニウム電解コンデンサの駆動用電解液に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサは一般的な電子部品の一つであり、様々な電気・電子製品において、主として電源回路用やデジタル回路のノイズフィルタ用として広く使用されるものである。
【０００３】
一般に、アルミニウム電解コンデンサは、高純度のアルミニウム箔を電気化学的にエッチング処理して表面積を拡大させた後、ホウ酸アンモニウム水溶液、アジピン酸アンモニウム水溶液等の化成液中で化成処理を行い、エッチング箔表面に酸化皮膜を形成させた陽極箔と、高純度のアルミニウム箔をエッチング処理した陰極箔との間に、セパレータを挿入し巻回して得られたコンデンサ素子に電解液を含浸し、金属製の筒状ケースに収納した後、開口部を弾性ゴムにより封止し、封止した部位を絞り加工することにより構成される。
【０００４】
近年、電子部品のデジタル化が進む中で、電解コンデンサの低損失、低インピーダンス化への要求が高まっており、アルミニウム電解コンデンサに使用する電解液も、低比抵抗化に向けて開発が進められている。
【０００５】
従来の低圧用電解液にはエチレングリコールを主溶媒とし、これに水分を１０％程度添加した混合溶媒に、電解質としてアジピン酸、安息香酸等のアンモニウム塩を溶解したものが使用されてきた。このような電解液の比抵抗は１５０Ωｃｍ程度である。
【０００６】
電解コンデンサにおいては、電解液の低比抵抗化以外にも種々の方法により、インピーダンスを低減するための手段がとられている。例えば、電解コンデンサに収納される電極箔の面積を増やす手法や、セパレータを低密度化する手法が考えられるが、前者は、コンデンサの小形化に対応できず、また後者はセパレータの引張り強度の低下や耐ショート性の低下を招くこととなるため、これらの手法では大幅な低インピーダンス化を実現するには至っていない。
【０００７】
また、電解液の比抵抗をさらに低減する手法として、電解液中の水分量を増加させて電解液の比抵抗を低減する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特許第３３６６２６７号
【特許文献２】特許第３３６６２６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、通常、水を多量に含む電解液を用いた電解コンデンサにおいては、高温での使用において電解液中の水分が蒸発していく。水の蒸発が進行することにより、電解液の比抵抗が増大し、最終的にはコンデンサの著しい特性悪化を引き起こすという問題があった。
【００１０】
上記の問題に鑑みて、本発明による電解液は、電解コンデンサの低インピーダンス化、長寿命化を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するため、種々検討した結果見出されたものであり、ヒアルロン酸の特性に着目し、その特性を電解液に適用しようとするものである。
【００１２】
本発明の電解コンデンサの駆動用電解液は、８．５〜６８．５ｗｔ％の有機溶媒と、８０．０〜２０．０ｗｔ％の水とからなる混合溶媒中に、カルボン酸、またはカルボン酸塩から選択される１種以上の電解質と、１種以上のリン酸化合物と、下式で示されるヒアルロン酸またはヒアルロン酸塩とを含むことを特徴とする。
前記ヒアルロン酸塩としては、アンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、およびアミン塩を使用することができる。
【００１３】
【化１】
2009182268.tif 000002
【００１４】
有機溶媒としては、プロトン系溶媒と非プロトン系溶媒のうちから選択される１種以上の溶媒を使用することができる。プロトン系溶媒の例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等を挙げることができ、その中でもエチレングリコールが好適である。また、非プロトン系溶媒の例としては、γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物が挙げられる。
【００１５】
本発明に用いられる電解質としては、カルボン酸およびカルボン酸塩のうちから選ばれる１種以上の電解質を使用することができる。使用できるカルボン酸としては、ギ酸、酢酸、シュウ酸、プロピオン酸、安息香酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン酸、フタル酸、アゼライン酸、クエン酸であり、カルボン酸塩としてはアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、およびアミン塩が挙げられる。この中でもギ酸、アジピン酸、またはこれらのアンモニウム塩が低比抵抗化と寿命特性の双方を実現する上で好適である。
【００１６】
本発明に用いられるリン酸化合物としては、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸モノプロピル、リン酸ジプロピル、リン酸モノエチレングリコール、リン酸ジエチレングリコール、ホウ酸等が含まれる。
【００１７】
ヒアルロン酸の溶解量は、全電解液重量に対して０．００１〜３．５ｗｔ％であることが好ましい。溶解量が０．００１ｗｔ％未満の場合、ヒアルロン酸と電解液中の水分子との結合が十分でなく、水分の蒸発抑制効果が不十分なため、電解コンデンサの長寿命化の効果が殆ど認められず、また、３．５ｗｔ％を超えると、低温下で析出するおそれがあり、また、電解液の粘度上昇に伴うＥＳＲの上昇、発熱により電解液が輝散し、寿命特性を低下させることにもなる。
また、水の配合量は２０．０〜８０．０ｗｔ％が好ましい。水が２０．０ｗｔ％未満では電解液の低比抵抗化を実現することができず、また、８０．０ｗｔ％を超えると、電極箔の水和による劣化が進むため、好ましくない。
そして、エチレングリコールの配合量は、上記の水の量との兼ね合いから８．５〜６８．５ｗｔ％が好ましい。
【００１８】
さらに、上記の電解液には、漏れ電流の低減、耐電圧向上、ガス吸収等の目的でコンデンサ駆動用電解液として一般的に使用される種々の添加剤を加えることができる。
添加剤の例としては、グルコース、フルクトース、マンニトール、キシロース、ガラクトース等の糖類、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の高分子化合物、ニトロフェノール、ニトロ安息香酸、ニトロアセトフェノン、ニトロアニソール、ジニトロ安息香酸等のニトロ化合物、シランカップリング剤、キレート剤等を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電解液に用いられるヒアルロン酸は一般に、保湿剤として知られている。従ってヒアルロン酸として電解液に溶解する場合は、電解液中の水分子と反応して、長期的に水分の蒸発を抑制することが可能となり、製品の寿命特性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。なお、以下に挙げる実施例は本発明を例示するためのものであり、本発明は以下の内容に限定されるものではない。
【００２１】
実施例に用いる巻回型アルミニウム電解コンデンサの作製方法について以下に述べる。
高純度のアルミニウム箔を電気化学的にエッチング処理して表面積を拡大させた後、アジピン酸アンモニウム水溶液を化成液として、化成処理を行い、エッチング箔表面に酸化皮膜を形成させた陽極箔と、高純度のアルミニウム箔をエッチング処理した陰極箔との間に、セパレータを挿入し巻回してコンデンサ用素子を作製した。
そして、このコンデンサ素子に表１記載の電解液を含浸し、金属製の有底筒状ケースに収納した後、開口部を弾性ゴムにより封止し、封止した部位を絞り加工して巻回型アルミニウム電解コンデンサ（６．３ＷＶ−８２００μＦ）を作製した。
【００２２】
使用した電解液の３０℃における比抵抗の値を表１に記載する。
【００２３】
【表１】
2009182268.tif 000003
【００２４】
表１の電解液を使用して、定格６．３Ｖ−８２００μＦ（φ１０×１２．５ｍｍＬ）のアルミニウム電解コンデンサを各１０個作製し、静電容量、漏れ電流について初期特性測定後、１０５℃にてＤＣ６．３Ｖ負荷試験を行い３０００時間、５０００時間経過後に再度これらの特性値を測定した。その結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
2009182268.tif 000004
【００２６】
表２より分かるように、ヒアルロン酸を配合した実施例１〜１１は、ヒアルロン酸を使用していない従来の組成である比較例１〜３と比べて、１０５℃定格印加５０００時間における特性が優れた結果となっている。
【００２７】
表２より分かるように、本発明によるヒアルロン酸化合物を添加した実施例１〜１１のうち、添加量が０．００１〜３．５ｗｔ％の範囲にある実施例１〜３、実施例５〜９、１１は、当該範囲を外れた実施例１、４と比べて良好な寿命特性を示している。
アルロン酸の添加量が０．０００８ｗｔ％である実施例４では５０００時間経過時において電解液が蒸発し特性悪化に至っている。
一方、同添加量が４．０ｗｔ％である実施例１０では５０００時間にて特性悪化に至ることから、ヒアルロン酸の添加量は０．００１〜３．５ｗｔ％が好ましいことが分かる。
【００２８】
また、本発明のヒアルロン酸添加による効果は、実施例１１のように、カルボン酸塩をアルピン酸アンモニウムとギ酸アンモニウムとの混合とした場合にも同様に得られることが分かる。そして、ヒアルロン酸をヒアルロン酸アンモニウムに替えた実施例１２においても同様の効果を得ることができ、他のヒアルロン酸の塩としてナトリウム塩、カリウム塩またはアミン塩を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
【００２９】
以上のように、本発明によれば、低インピーダンスで寿命特性が良好な電解コンデンサを提供することができる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、先に例示した各種溶質を単独または複数溶解した電解液や、電解コンデンサの駆動用電解液に使用される公知の添加剤を加えた電解液についても上記実施例と同等の効果を得ることができた。