專利名稱：電解電容器驅(qū)動用電解液和使用該電解液的電解電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解電容器驅(qū)動用電解液和使用該電解液的電解電容器。
迄今為止，作為電解電容器驅(qū)動用電解液(以下稱為電解液)的溶質(zhì)，一般都是使用硼酸或硼酸銨。它們的形成性較好，因此長期以來一直被用于高壓電容器中。然而，由于硼酸或硼酸銨在其分子內(nèi)具有縮合水，因此在高溫下，特別是在100℃以上工作的電解電容器中不能使用。
作為非水類電解液的溶質(zhì)，已知的有壬二酸、丁基辛二酸(特公昭60-13293號公報)、5，6-癸烷二羧酸(特公昭63-15738號公報)、具有側(cè)鏈的二元酸(日本專利登記第2681202號)等二元酸及其鹽。由于這些有機酸能夠降低電解液中的水分，因此即使在100℃以上的環(huán)境中也能抑制由于內(nèi)壓上升而引起的電解電容器的泄漏。另外，為了達到改善跳火電壓和形成性的目的，已知可以使用聚乙二醇(特公平3-76776號公報)、聚甘油(特公平7-70443號公報)、亞烷基嵌段共聚物(日本專利登記第2731241號)等表面活性劑。
另一方面，特別是近年來，人們對高調(diào)波對策回路或車輛中使用的電解電容器提出了耐高壓、耐高溫和長壽命的要求。對于那些以上述有機酸或其鹽作為溶質(zhì)，并添加有表面活性劑的現(xiàn)有電解液來說，難以滿足這些要求。另外，在形成工序以外的其他工序中，在要提高跳火電壓的情況下，上述的現(xiàn)有電解液難以使用，這是其存在的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠向電解電容器賦予高耐壓、高耐熱和長壽命的電解電容器驅(qū)動用電解液及使用該電解液的電解電容器。
本發(fā)明是一種電解液，其構(gòu)成是向溶劑中溶解入(a)由下述通式(1)、(2)或(3)表示的硼酸酯和/或其鹽Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O〕k-H (1)Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O-(R2)n〕k-Rt(2)
其中，Rt是CH3或H，R1、R2、R3是-CH2O、-C2H4O、-C3H6O或-C4H8O，K、L、m為任意的自然數(shù)，或者，(b)含有硼酸或硼酸銨等無機酸和/或有機酸，而且溶解入由上述通式(1)、(2)、(3)表示的硼酸酯或其鹽。
另外，本發(fā)明的電解電容器是使用上述電解液的電容器。
圖1是表示本發(fā)明實施方案5、9、10中的電解液和對比例3、4中的電解液在形成時的跳火電壓的特性圖。
圖2是表示電解電容器的電容器元件結(jié)構(gòu)的斜示圖。
下面對本發(fā)明的一個實施方案進行解釋。
首先在表1中列出由上述通式(1)、(2)、(3)表示的硼酸酯的具體化合物。如表1所示，上述硼酸酯可以選擇許多種取代基，因此，電解液的粘度、熔點等的物理特性可以根據(jù)該電解液的用途自由地選擇。應(yīng)予說明，表1中示出的結(jié)構(gòu)式只是上述(1)、(2)、(3)所示一般結(jié)構(gòu)的一部分，在表1以外的所有結(jié)構(gòu)都可以采用。
表1
接著在表2中示出使用表1所示硼酸酯的電解液的特性。在表2中，(A)、(B)、(C)、(D)皆為對比例。
表2
如表2所示，本發(fā)明的硼酸酯類的形成性是優(yōu)良的，能夠獲得高的跳火電壓。另外，本發(fā)明的硼酸酯類的電導率雖然達不到以往有機酸的水平，但是能維持與硼酸、硼酸銨同等的水平。但是，如表2的實施方案所示，當本發(fā)明的硼酸酯類與有機酸或其鹽并用時，就能在維持電導率的條件下飛躍地提高跳火電壓。
另外，圖1示出了表2中的實施方案5、9、10和對比例3、4的跳火電壓特性。從圖1可以看出，與對比例3、4相比，本發(fā)明的實施方案5、9、10的形成性良好，能夠獲得高的跳火電壓。其原因是由于在使用本發(fā)明的電解液時，覆膜具有良好修復性的緣故。
下面示出在將本發(fā)明的電解液用于電解電容器時的例子。通常電解電容器如圖2所示那樣，由鋁制陽極箔1和鋁制陰極箔2通過介于二者之間的隔膜3面對面地卷起來而構(gòu)成元件。另外，在陽極箔1和陰極箔2上分別接上引出導線4。用電解液含浸具有這樣結(jié)構(gòu)的元件，然后將該元件封裝入鋁殼等殼體內(nèi)，使用橡膠等密封部件將其密封，這樣便構(gòu)成了電解電容器。
使用表2中所示的本發(fā)明的電解液與現(xiàn)有電解液來制備具有圖2所示結(jié)構(gòu)的電解電容器各20個，對其進行壽命試驗。結(jié)果示于表3中。表3的編號與表1編號的試樣相對應(yīng)。應(yīng)予說明，此處所用的鋁質(zhì)電解電容器額定值每個都為500WV100μF，試驗溫度為105℃
表3
由圖3可以看出，使用本發(fā)明電解液的電解電容器不會由于通過制造時的蝕刻工序和壽命試驗而發(fā)生短路、擊穿等不利情況。該結(jié)果也是導致跳火電壓如此高的本發(fā)明電解液的特征的原因。另外，在試驗后的容量變化率、tanδ變化、泄漏電流(LC)、外觀變化等特性的變化也很少。其結(jié)果，可以獲得可靠性高的電解電容器。
進而，在實施方案9、10中在將電解電容器的額定值提高到550V的條件下再進行研究。壽命試驗的結(jié)果示于表4中。此處所用每個電解電容器的額定值皆為550WV 150μF，所用的試驗溫度為105℃。
表4
從表4可以看出，使用本發(fā)明電解液的電解電容器盡管是在550V電壓下進行評價，但是在通過蝕刻工序和壽命試驗之后皆沒有發(fā)生短路、擊穿等不利情況。另外，在試驗后的容量變化率、tanδ變化、泄漏電流(LC)、外觀變化等特性的變化也很少，從而可以獲得可靠性高的電解電容器。
另外，在實施方案9、10、11、12中，為了確認高溫穩(wěn)定性，在125℃的試驗溫度下進行了壽命試驗。結(jié)果示于表5中。此處所用每個電解電容器的額定值皆為550WV 150μF，對每一種電解液皆進行20個試驗。
表5
從表5可以看出，本發(fā)明的電解液盡管在125℃這樣高溫度的環(huán)境中進行評價，但在壽命試驗后也沒有發(fā)生短路擊穿等不利情況。另外，在試驗后的容量變化率、tanδ變化、泄漏電流(LC)、外觀變化等特性的變化也很少，從而可以獲得可靠性高的電解電容器。
作為可以用于本發(fā)明電解液中的化合物，可以舉出塔羅糖醇、雙脫水山梨糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、阿洛糖醇、衛(wèi)矛醇、木糖醇、季戊四醇、木糖、阿拉伯糖、核酮糖、木酮糖、來蘇糖等己糖醇類、戊糖類等。這些化合物的效果與實施方案10的甘露糖醇等同。另外，上述的己糖醇類存在右旋體、左旋體、內(nèi)消旋體等立體異構(gòu)體，但是這些立體異構(gòu)體的效果沒有什么差別。另外，己糖醇類、戊糖類和甘油等多元醇類可以同時添加其中1種以上的化合物。
應(yīng)予說明，雖然上述本發(fā)明實施方案的溶劑全部都是乙二醇，但是，作為除此以外的溶劑，也可以使用酰胺類、內(nèi)酯類、二醇類、硫化合物類、碳酸酯類，它們可以單獨使用或混合使用。其中，作為優(yōu)選溶劑例，可以舉出碳酸亞丙酯、二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、γ-丁內(nèi)酯、N-吡咯烷酮、二甲亞砜、乙撐氰基茚滿酮、乙二醇、乙二醇單或雙烷基醚等。如果使用這些化合物中的至少一種以上，則可以獲得與上述本發(fā)明實施方案同樣的效果。
另外，作為適用于本發(fā)明電解液中的有機酸類，可以舉出壬二酸、己二酸、戊二酸、苯二甲酸、馬來酸、苯甲酸、5，6-癸烷二羧酸、1，6-癸烷二羧酸等。另外，作為上述有機酸的鹽，可以使用銨鹽、胺鹽、脒類鹽等。這些有機酸和/或它們的鹽，既可以單獨使用，也可以根據(jù)用途，將兩種以上混合使用。
如上所述，本發(fā)明中所述的電解液，由于其中的硼酸或硼酸銨的添加量在10重量％以下，因此即使在100℃以上的環(huán)境中也不會引起電解電容器的泄漏。另外，本發(fā)明中所述的電解液可以進一步地提高跳火電壓。
如上所述，使用本發(fā)明的電解液來制造電解電容器，可以制得一種即使在125℃這樣高溫的環(huán)境中也具有500V以上的高耐壓特性，而且能在長時間內(nèi)保持特性穩(wěn)定的電解電容器，工業(yè)上的價值很大。
權(quán)利要求
1.一種電解電容器驅(qū)動用電解液，是向溶劑中溶解入由下述通式(1)、(2)或(3)表示的硼酸酯和/或其鹽中的至少一種而形成，Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O〕k-H(1)Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O-(R2)n〕k-Rt(2)
其中，Rt是CH3或H；R1、R2、R3是-CH2O、-C2H4O、-C3H6O或-C4H8O；K、l、m是任意的自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的電解電容器驅(qū)動用電解液，其中還含有選自己糖醇類、戊糖類和多元醇類中的至少一種。
3.一種電解電容器驅(qū)動用電解液，它通過向溶劑中溶解入下述物質(zhì)(a)、(b)、(c)而構(gòu)成，(a)無機酸和/或其鹽和(b)有機酸和/或其鹽以及(c)由下述通式(1)、(2)或(3)表示的硼酸酯和/或其鹽中的至少一種Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O〕k-H (1)Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O-(R2)n〕k-Rt(2)
其中，Rt是CH3或H；R1、R2、R3是-CH2O、-C2H4O、-C3H6O或-C4H8O；K、l、m是任意的自然數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的電解電容器驅(qū)動用電解液，其中的硼酸或其鹽的添加量在10重量％以下。
5.一種電解電容器，其中所用的電解液是通過向溶劑中溶解入由下述通式(1)、(2)或(3)表示的硼酸酯和/或其鹽中的至少一種而形成的Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O〕k-H(1)Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O-(R2)n〕k-Rt(2)
其中，Rt是CH3或H；R1、R2、R3是-CH2O、-C2H4O、-C3H6O或-C4H8O；K、l、m是任意的自然數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的電解電容器，其中還含有選自己糖醇類、戊糖類和多元醇類中的至少一種。
7.一種電解電容器，其中所用的電解液是通過向溶劑中溶解入下述物質(zhì)(a)、(b)、(c)而形成的(a)無機酸和/或其鹽和(b)有機酸和/或其鹽以及(c)由下述通式(1)、(2)或(3)表示的硼酸酯和/或其鹽中的至少一種Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O〕k-H (1)Rt-〔(R1)1-O-B-(OH)-O-(R2)n〕k-Rt(2)
其中，Rt是CH3或H；R1、R2、R3是-CH2O、-C2H4O、-C3H6O或-C4H8O；K、l、m是任意的自然數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的電解電容器，其中的硼酸或其鹽的添加量在10重量％以下。
全文摘要
本發(fā)明使用一種通過向溶劑中溶解入由下述結(jié)構(gòu)式表示的硼酸酯和/或其鹽而形成的電解液作為電解電容器驅(qū)動用電解液。其中,R
文檔編號H01G9/022GK1246719SQ9911833
公開日2000年3月8日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月31日
發(fā)明者新保成生, 本田一光 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社