电解电容器和电解电容器驱动用电解液制造技术

为了吸收铝电极箔和电解液反应生成的氢气，添加含有不饱和键的化合物，制成电解电容器的电特性和在高温放置条件下的特性良好的电容器。本发明专利技术提供在内部含有引起加氢反应的不饱和化合物的电解电容器，和相对于含有溶剂是由１０～８０重量％的有机溶剂和９０～２０重量％的水构成的溶剂，和选自羧酸或其盐和无机酸或其盐的至少１种电解质的电解液，含有１种或以上在水溶性或极性溶剂和质子系极性溶剂中可溶的不饱和化合物构成的电解液。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电解电容器。如果进一步详细描述，本专利技术涉及低阻抗而且低温特性优异，抑制由于高温环境下生成的氢气引起的电容器内部的压力上升，寿命特性良好的电解电容器驱动用电解液和电解电容器，特别是铝电解电容器。
技术介绍
电容器，是一种一般的电器零件，在各种电气·电子制品中，主要在电源电路用，或数字电路的噪声过滤器用中被广泛使用。电容器，分为电解电容器和其它的电容器(陶瓷电容器，薄膜电容器等)。目前使用的电解电容器中有各种种类的电容器，如果显示其中一例，有铝电解电容器，湿式钽电解电容器等。另外，在本专利技术可以期待有特别优异效果的是铝电解电容器，因此，下面特别参照铝电解电容器说明本专利技术，但本专利技术并不限于铝电解电容器，是可一般适用于广义的电解电容器的专利技术。电解电容器的电极材料中使用阀金属。铝电解电容器的情况下，电极材料中使用铝。电解电容器的基本结构，采取将在表面形成了规定量的作为电介质的氧化皮膜的电极(根据需要通过腐蚀等处理，使表面积增大从而控制静电容量)作为阳极和阴极2个电极相对地配置，在其中间插入保持有电解液的隔离纸(隔离片)的形态(元件)。将电解电容器的元件密封封装并完成电解电容器。另外，在电解电容器元件中，有具有螺卷结构或层压结构的元件。在上述的电解电容器中，电解液的特性成为决定电解电容器性能的一大要素。特别是近年来伴随电解电容器的小型化，渐渐使用阳极箔或者阴极箔腐蚀倍率高的极箔，由于电容器本身的电阻率变大，作为其中使用的电解液，常常要求电阻率(比电阻)小的高导电性的电解液。过去的电解电容器的电解液，一般是在以乙二醇(EG)作为主要溶剂并在其中加入约15重量％左右的水构成的溶剂中，溶解作为电解质的己二酸，苯甲酸等羧酸或其铵盐的电解液。这样的电解液中，比电阻是1.5Ω·m(150Ω·cm)左右。另一方面，在电容器中，为了充分发挥其性能，经常要求降低阻抗(Z)。阻抗由各种因素决定，例如如果电容器的电极面积增加就降低，因此如果是大型的电容器自然可达到低阻抗化。另外，如果改良隔离片也是一个可以达到低阻抗化的途径。然而，特别是在小型的电容器中，电解液的比电阻成为阻抗的一大决定因素。最近，也开发了使用非质子系有机溶剂，例如GBL(γ-丁内酯)等的低比电阻的电解液。(例如，参照特开昭62-145713号公报，特开昭62-145714号公报以及特开昭62-145715号公报)。但是，使用该非质子系电解液的电容器，与使用比电阻1.0Ω·cm或以下的电子导体的固体电容器相比，阻抗非常差。另外，铝电解电容器，现状是由于使用电解液，低温特性差，在100kHz中-40℃的阻抗与20℃的阻抗之比为Z(-40℃)/Z(20℃)为约40，非常大。鉴于这种现状，现在，希望提供低阻抗且低比电阻，而且低温特性优异的铝电解电容器。另外，在铝电解电容器的电解液中，作为其溶剂的一部分使用的水，对于构成阳极箔或阴极箔的铝是化学活性的物质。因此，具有所谓与阳极箔或阴极箔反应并产生氢气，使电容器内部的压力增大，增加电容器元件中的应力，变形或破坏螺卷结构，另外助长了电解液向外部飞散，使防爆阀门工作，使特性显著降低的问题。过去，为了消除在电解电容器的负荷试验等中产生的氢气问题，试图将产生的氢气吸收。例如，特公昭59-15374号公报，公开了一种电解电容器驱动用电解液，其特征在于是在向乙二醇中加入了5～20重量％水的溶剂中，加入羧酸和羧酸的铵盐配制缓冲溶液，进一步加入0.05～3重量％的对-硝基苯酚来配制的。如果使用该电解液，可以提供抑制在电极箔表面的水软铝石的生成或氢气的产生，低温特性，寿命等提高的电解电容器。另外，在特公昭63-14862号公报中，公开了以在乙二醇为主的溶剂中溶解各种有机酸，无机酸或其盐作为溶质的电解液中，添加邻-硝基茴香醚为特征的，对于卤代烃洗涤可以起到优异的防腐蚀效果的电解电容器驱动用电解液。该公报中记载了，此处作为防腐蚀剂使用的邻-硝基茴香醚，具有氢气吸收效果，吸收在电解电容器的使用中从内部产生的氢气，具有所谓可以抑制开阀事故或静电容量变化的效果。但是，根据本专利技术者们的研究判明，对-硝基苯酚或邻-硝基茴香醚，在过去一般被使用的水的浓度低的电解电容器驱动用电解液中虽然可以起到初期的氢气吸收效果，但在电解液溶剂中水的量占20重量％或者以上的情况下，或者，电解电容器在高温环境下经过长时间使用的情况下，其不能显示并维持足够的氢气吸收效果。本专利技术者在在先的特开2000-173872号公报中，公开了在溶剂是20～80重量％的有机溶剂和80～20重量％的水构成的电解液中，含有硝基苯酚，硝基苯甲酸，二硝基苯甲酸，硝基苯乙酮或硝基茴香醚的电解电容器驱动用电解液可达到上述目的。但是，这与本专利技术的具有不饱和键的化合物不同。本专利技术，由于是以解决上述现有技术的问题点为目的，因此其目的是提供低阻抗，且用在低温和常温下的阻抗比表示的低温特性优异，寿命特性良好，而且即使使用水的含有比率大的混合溶剂的电解液时或高温环境下使用电解电容器时也可以起到优异的氢气吸收效果的电解电容器用驱动用电解液和使用该电解液的电解电容器。本专利技术的一个目的是提供一种电解电容器，该电解电容器在溶剂组成的20重量％或以上是水构成的驱动电解液中，在电容器元件中含有溶剂可溶性的具有引起加氢反应的不饱和键的化合物。专利技术的公开本专利技术者为达到上述目的进一步反复深入研究，发现通过添加具有不饱和键的化合物可以达到上述目的，并完成了本专利技术。这样，本专利技术的第一方面提供一种电解电容器驱动用电解液，其特征在于，对于含有10～80重量％的有机溶剂和90～20重量％的水构成的溶剂，和选自羧酸或其盐和无机酸或其盐构成的组中的至少一种电解质的电解液，含有溶剂可溶性的具有引起加氢反应的不饱和键的化合物。本专利技术的电解电容器驱动用电解液中的具有不饱和键的化合物的作用，作用效果考虑如下。由于铝电极箔与作为溶剂的水的水合反应产生的氢气，引起使电容器内部压力增大，给电容器元件施加应力，变形或破坏元件的结构，或助长电解液向外部飞散，使防爆阀工作，使电容器特性显著降低的各种现象。具有引起加氢反应的不饱和键的化合物的作用，可抑制这些现象。具有引起加氢反应的不饱和键的化合物，有效地吸收在电容器内部产生的氢，抑制电容器的特性恶化。该过程是化学反应，是还原反应。抑制电容器内部压力增大的氢的吸收，是在通过具有不饱和键的化合物的不饱和键部分开裂引起的加氢反应时发生的。具有不饱和键的化合物，例如，通过从不饱和烃的烯到饱和烃的转化，或从亚胺到胺的转化消耗氢。这里重要的是，具有不饱和键的化合物在电解液中均匀分散，和化合物的氢吸收能力。具有不饱和键的化合物，在本专利技术的电解液中添加使用的情况下，优选基于电解液总量以0.1～10重量％的量添加使用。为了形成混合溶剂与水一起使用的有机溶剂，优选为质子系溶剂，非质子系溶剂或其混合物。即，质子系溶剂和非质子系溶剂，分别可以单独使用，如若不然，根据需要可以2种或以上任意组合使用。这里，质子系溶剂优选为醇化合物，另外，非质子系溶剂优选为内酯化合物等。而且，在本专利技术的电解液中可以作为电解质使用的羧酸或其盐，优选选自以甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，对-硝基苯甲酸，水杨酸，苯甲酸，草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解电容器驱动用电解液，其特征在于，在溶剂是由１０～８０重量％的有机溶剂和９０～２０重量％的水构成的电解液中，含有具有引起加氢反应的不饱和键的化合物。

【技术特征摘要】
JP 2001-12-28 401204/011.一种电解电容器驱动用电解液，其特征在于，在溶剂是由10～80重量％的有机溶剂和90～20重量％的水构成的电解液中，含有具有引起加氢反应的不饱和键的化合物。2.一种电解电容器驱动用电解液，其特征在于，在溶剂是由15～80重量％的有机溶剂和85～20重量％的水构成的电解液中，含有具有引起加氢反应的不饱和键的化合物。3.权利要求1或2中记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于上述具有不饱和键的化合物，是在水或极性溶剂或质子系极性有机溶剂中可溶的。4.权利要求1～3中任一项记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于含有选自羧酸或其盐和无机酸或其盐中的至少一种电解质。5.权利要求4中记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于无机酸或其盐在电解液中的浓度为0.1～15重量％。6.权利要求4中记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于羧酸或其盐在电解液中的浓度为3～30重量％。7.权利要求1～6任意一项中记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于上述具有不饱和键的化合物是炔、烯、亚胺等在碳-碳或碳-氮之间含有π键的分子链中，由选自羟基、甲酰基、羰基、酰基、羧基、磺酸基、亚磺酸基、次磺酸基、酰胺基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、烷氧基甲硅烷基、硅烷醇基、苯基羧基、氰基、硝基、亚硝基、苯酚基、膦羧基、酯、醚的至少一种取代基构成的化合物。8.权利要求1～7中任意一项记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于上述具有不饱和键的化合物基于该电解液的总量含有0.1～10重量％的量。9.权利要求1～8中任意一项记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于上述有机溶剂是质子系溶剂，非质子系溶剂或其混合物。10.权利要求1～9中任意一项记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于上述羧酸或其盐选自以甲酸，乙酸，丙酸，丁酸，对-硝基苯甲酸，水杨酸，苯甲酸，草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，富马酸，马来酸，邻苯二甲酸，壬二酸，柠檬酸，和羟基丁酸等为代表的单羧酸，二羧酸，三羧酸，饱和羧酸，不饱和羧酸等和其衍生物，以及其铵盐，钠盐，钾盐，胺盐以及烷基铵盐等。11.权利要求1～10中任意一项记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于上述无机酸或其盐选自以磷酸，亚磷酸，次磷酸，硼酸，氨基磺酸，烷基磷酸等为代表的无机酸以及具有烷基等碳链的无机酸及其铵盐，钠盐，钾盐，胺盐和烷基铵盐等。12.权利要求1～11中任意一项记载的电解电容器驱动用电解液，其特征在于进一步含有选自下述(1)螯合物，(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松昭彦，饭田俊一，野泽隆，松泽健人，小川原铁志，
申请(专利权)人：如碧空株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]