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JP7827766B2 - Electrolytic capacitor and method for manufacturing the same - Google Patents
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JP7827766B2 - Electrolytic capacitor and method for manufacturing the same - Google Patents

Electrolytic capacitor and method for manufacturing the same

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JP7827766B2 JP2024038104A JP2024038104A JP7827766B2 JP 7827766 B2 JP7827766 B2 JP 7827766B2 JP 2024038104 A JP2024038104 A JP 2024038104A JP 2024038104 A JP2024038104 A JP 2024038104A JP 7827766 B2 JP7827766 B2 JP 7827766B2
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Description

本発明は電解コンデンサおよび電解コンデンサの製造方法に関する。 The present invention relates to an electrolytic capacitor and a method for manufacturing an electrolytic capacitor.

電解コンデンサは、誘電体層としての酸化皮膜が形成された陽極箔と、陰極箔との間に、セパレータが配設されたコンデンサ素子内に電解質が導入(含浸)された構成を基本とする蓄電デバイスである。電解コンデンサには、コンデンサ素子内に、非固体電解質としての電解液が導入されるタイプと、導電性高分子等の固体電解質が導入されるタイプとが存在する。さらに、電解コンデンサには、コンデンサ素子内に、固体電解質と共に電解液が導入され、固体電解質および非固体電解質双方の利点を期待した所謂「ハイブリッドタイプ」も存在する。 An electrolytic capacitor is an electricity storage device based on a capacitor element consisting of an anode foil with an oxide film formed as a dielectric layer, a cathode foil, and a separator disposed between them, into which an electrolyte is introduced (impregnated). There are two types of electrolytic capacitors: one in which an electrolytic solution is introduced as a non-solid electrolyte into the capacitor element, and one in which a solid electrolyte such as a conductive polymer is introduced. There are also so-called "hybrid types" of electrolytic capacitors, in which an electrolytic solution is introduced together with a solid electrolyte into the capacitor element, thereby taking advantage of the benefits of both solid and non-solid electrolytes.

電解コンデンサにおける電解液は、少なくとも、電解質である溶質と、溶質を溶解または分散させる溶媒とを有する。そして、電解コンデンサにおける電解液組成に関して、電解コンデンサの低ESR化および低インピーダンス化等を目的として、溶媒中の水の含有率を高めて、電解液の低抵抗化を図ることがある。しかしながら、電解液中で、化学反応を起こし易い水の含有率が高まると、特に高温状態において、溶出した電極箔の金属元素(例えば、Al3+)と水(すなわち、OH)とが水和反応を起こし、これにより生じた水酸化物(例えば、Al(OH))が電極箔表面に析出し、当該箔を劣化させる結果、漏れ電流が増大する。また、水和反応や水の電気分解によって生じた水素ガスが、内圧を上昇させ、比較的短時間で防爆弁の開弁に至らしめる結果、寿命が短縮する。 The electrolyte in an electrolytic capacitor contains at least a solute (electrolyte) and a solvent that dissolves or disperses the solute. Regarding the composition of the electrolyte in an electrolytic capacitor, the water content in the solvent is sometimes increased to lower the resistance of the electrolyte, with the aim of lowering the ESR and impedance of the electrolytic capacitor. However, when the water content in the electrolyte, which is prone to chemical reactions, increases, especially at high temperatures, the dissolved metal elements (e.g., Al 3+ ) of the electrode foil undergo a hydration reaction with water (i.e., OH ). The resulting hydroxide (e.g., Al(OH) 3 ) precipitates on the surface of the electrode foil, degrading the foil and increasing leakage current. Furthermore, hydrogen gas generated by the hydration reaction and water electrolysis increases internal pressure, causing the explosion-proof valve to open in a relatively short time, thereby shortening the lifespan.

そこで、従来、所定量の水を含有する水系溶媒を有する電解液に対しては、リン酸を配合して電極箔の水和劣化を抑制することが行われている(特許文献1:特開2004-186239号公報)。 Consequently, conventional electrolyte solutions containing aqueous solvents containing a certain amount of water have been formulated with phosphoric acid to prevent hydration degradation of electrode foils (Patent Document 1: JP 2004-186239 A).

特開2004-186239号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-186239

リン酸による電極箔の水和劣化抑制効果はよく知られているが、電解液に対するリン酸の配合量が制限されることから、リン酸による電極箔の水和劣化抑制効果もまた不十分な効果しか得られないという問題があった。すなわち、電解液中に遊離したリン酸イオンは、溶出した電極箔の金属元素(例えば、Al3+)と反応し、これにより生じた無機リン酸塩(例えば、AlPO)が電極箔表面に耐水性皮膜を形成し、電極箔の水和劣化を抑制するものの、電解液中から次第にリン酸(リン酸イオン)が消失していく。したがって、リン酸の配合量が比較的少量では、電極箔の水和劣化が十分に抑制されず、且つ抑制効果も持続し難い。そこで、電極箔の水和劣化抑制効果を高めるために比較的多量のリン酸を配合すると、リン酸は、酸である性質上、それ自体が電極箔を劣化させる性質をも有していることから、かえって電極箔の劣化が進行して漏れ電流が増大し、水和反応も進行して寿命が短縮するという問題があった。 Although the inhibitory effect of phosphoric acid on electrode foil hydration degradation is well known, there has been a problem in that the amount of phosphoric acid added to the electrolyte solution is limited, resulting in an insufficient inhibitory effect on electrode foil hydration degradation. Specifically, phosphate ions released into the electrolyte react with eluted metal elements (e.g., Al 3+ ) in the electrode foil, resulting in the formation of a water-resistant film on the surface of the electrode foil (e.g., AlPO 4 ). This inhibits hydration degradation of the electrode foil, but phosphoric acid (phosphate ions) gradually disappears from the electrolyte. Therefore, a relatively small amount of phosphoric acid does not sufficiently inhibit hydration degradation of the electrode foil, and the inhibitory effect is difficult to sustain. Therefore, adding a relatively large amount of phosphoric acid to enhance the inhibitory effect on electrode foil hydration degradation has the disadvantage that, due to its acidic nature, phosphoric acid itself has the property of degrading electrode foil, which actually accelerates electrode foil degradation, increases leakage current, accelerates hydration reactions, and shortens the electrode foil's lifespan.

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、所定量の水を含有する水系電解液に所定量のリン酸イオン源が配合された電解液組成において、当該リン酸イオン源を比較的多量に含有しながら、漏れ電流を抑制できて、且つ長寿命化を図ることができる電解コンデンサおよび電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an electrolytic capacitor and a method for manufacturing an electrolytic capacitor that can suppress leakage current and achieve a long life despite containing a relatively large amount of phosphate ion source in an electrolyte composition in which a predetermined amount of phosphate ion source is blended with an aqueous electrolyte containing a predetermined amount of water.

本発明は、一実施形態として以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by the solution described below as one embodiment.

本発明に係る電解コンデンサは、低圧用電解コンデンサであって、誘電体層が形成された陽極箔と、陰極箔と、前記陽極箔と前記陰極箔との間に配設されたセパレータと、を有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子内に含浸された電解液と、を備え、前記電解液は、55wt%以上の水を含有する水系溶媒と、リン酸イオン源と、ホスホン酸基を有 し、キレート能を有する化合物であるホスホン酸系キレート剤(但し、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(EDTMP)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)(EDTPO)、およびエチレンジアミン-N,N’-ビス(メチレンホスホン酸)、ならびにこれらと同一の化学構造を有する物質を除く。)とを含有することを特徴とする電解コンデンサ。 An electrolytic capacitor according to the present invention is a low-voltage electrolytic capacitor comprising: a capacitor element having an anode foil on which a dielectric layer is formed, a cathode foil, and a separator disposed between the anode foil and the cathode foil; and an electrolyte solution impregnated in the capacitor element, wherein the electrolyte solution contains an aqueous solvent containing 55 wt % or more of water, a phosphate ion source, and a phosphonic acid chelating agent which is a compound having a phosphonic acid group and having chelating ability (however, excluding ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMP), ethylenediaminetetrakis(methylenephosphonic acid) (EDTPO), and ethylenediamine-N,N'-bis(methylenephosphonic acid), and substances having the same chemical structure as these).

本発明によれば、ホスホン酸系キレート剤が、電極箔表面に吸着して保護膜様に作用し、過剰なリン酸イオンの作用から電極箔を保護する。また、当該保護膜が、Al3+等の電極箔の金属元素とリン酸イオンとの反応の過剰な進行を適度に緩慢にし、リン酸イオンの逸失を抑制する。その結果、本発明は、電解液中にリン酸イオン源を例えば120.0~500.0mmol/kgの比較的多量に含有しながら、漏れ電流を抑制できて、且つ長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, the phosphonic acid-based chelating agent adsorbs to the surface of the electrode foil and acts as a protective film, protecting the electrode foil from the effects of excess phosphate ions. Furthermore, the protective film moderately slows down the excessive reaction between the metal elements of the electrode foil, such as Al 3+ , and the phosphate ions, thereby suppressing the loss of phosphate ions. As a result, the present invention can suppress leakage current and achieve a long life, even when the electrolyte contains a relatively large amount of a phosphate ion source, for example, 120.0 to 500.0 mmol/kg.

前記電解液は、有機酸アンモニウム塩を含有することを特徴とする。前記有機酸アンモ ニウム塩は、アジピン酸アンモニウムを主体として、ギ酸アンモニウムが添加されている ことが好ましい。 The electrolytic solution is characterized by containing an organic acid ammonium salt , which is preferably composed mainly of ammonium adipate with ammonium formate added thereto.

前記リン酸イオン源は、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、これらの3種の酸それぞれの塩、前記3種の酸それぞれのエステルおよび該エステルの塩、ならびに、前記3種の酸それぞれの縮合体および該縮合体の塩、からなる群から選択される1種以上の物質とすることができる。さらに、前記リン酸イオン源は、リン酸、リン酸塩、リン酸エステル、およびリン酸エステルの塩からなる群から選択される1種以上の物質とすることが好ましい。 The phosphate ion source can be one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, salts of each of these three acids, esters of each of the three acids and salts of these esters, and condensates of each of the three acids and salts of these condensates. Furthermore, the phosphate ion source is preferably one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphate salts, phosphate esters, and salts of phosphate esters.

前記ホスホン酸系キレート剤は、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、および2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸を含む群から選択される1種以上の物質とすることができる。 The phosphonic acid chelating agent can be one or more materials selected from the group including 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, nitrilotris(methylenephosphonic acid), and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid .

本発明に係る電解コンデンサの製造方法は、電解液に、少なくとも、55wt%以上の 水を含有する水系溶媒と、リン酸イオン源と、ホスホン酸基を有し、キレート能を有する 化合物であるホスホン酸系キレート剤(但し、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホ ン酸)(EDTMP)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)(EDTP O)、およびエチレンジアミン-N,N’-ビス(メチレンホスホン酸)、ならびにこれ らと同一の化学構造を有する物質を除く。)とを配合することを特徴とする。 The method for producing an electrolytic capacitor according to the present invention is characterized in that an electrolytic solution is prepared by blending an aqueous solvent containing at least 55 wt % or more of water, a phosphate ion source, and a phosphonic acid chelating agent which is a compound having a phosphonic acid group and chelating ability (however, excluding ethylenediaminetetra( methylenephosphonic acid) (EDTMP), ethylenediaminetetrakis(methylenephosphonic acid) ( EDTPO), ethylenediamine-N,N'-bis(methylenephosphonic acid), and substances having the same chemical structure as these ).

本発明によれば、ホスホン酸系キレート剤が、電極箔表面に吸着して保護膜様に作用し、過剰なリン酸イオンの作用から電極箔を保護する。また、当該保護膜が、Al3+等の電極箔の金属元素とリン酸イオンとの反応の過剰な進行を適度に緩慢にし、リン酸イオンの逸失を抑制する。その結果、本発明は、電解液中にリン酸イオン源を例えば120.0~500.0mmol/kgの比較的多量に含有しながら、漏れ電流を抑制できて、且つ長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, the phosphonic acid-based chelating agent adsorbs to the surface of the electrode foil and acts as a protective film, protecting the electrode foil from the effects of excess phosphate ions. Furthermore, the protective film moderately slows down the excessive reaction between the metal elements of the electrode foil, such as Al 3+ , and the phosphate ions, thereby suppressing the loss of phosphate ions. As a result, the present invention can suppress leakage current and achieve a long life, even when the electrolyte contains a relatively large amount of a phosphate ion source, for example, 120.0 to 500.0 mmol/kg.

前記電解液は、有機酸アンモニウム塩を配合dddddすることを特徴とする。前記有 機酸アンモニウム塩は、アジピン酸アンモニウムを主体として、ギ酸アンモニウムが添加 されていることが好ましい。
The electrolytic solution is characterized in that it contains an organic acid ammonium salt. The organic acid ammonium salt is preferably composed mainly of ammonium adipate with ammonium formate added.

前記リン酸イオン源は、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、これらの3種の酸それぞれの塩、前記3種の酸それぞれのエステルおよび該エステルの塩、ならびに、前記3種の酸それぞれの縮合体および該縮合体の塩、からなる群から選択される1種以上の物質とすることができる。さらに、前記リン酸イオン源は、リン酸、リン酸塩、リン酸エステル、およびリン酸エステルの塩からなる群から選択される1種以上の物質とすることが好ましい。 The phosphate ion source can be one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, salts of each of these three acids, esters of each of the three acids and salts of these esters, and condensates of each of the three acids and salts of these condensates. Furthermore, the phosphate ion source is preferably one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphate salts, phosphate esters, and salts of phosphate esters.

前記ホスホン酸系キレート剤は、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、および2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸を含む群から選択される1種以上の物質とすることができる。
The phosphonic acid chelating agent can be one or more materials selected from the group including 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, nitrilotris(methylenephosphonic acid), and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid .

本発明によれば、所定量の水を含有する水系電解液に所定量のリン酸イオン源が配合された電解液組成において、当該リン酸イオン源を比較的多量に含有しながら、漏れ電流を抑制できて、且つ長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, an electrolyte composition in which a predetermined amount of phosphate ion source is blended with an aqueous electrolyte containing a predetermined amount of water can suppress leakage current and achieve a long life, even while containing a relatively large amount of the phosphate ion source.

図1は、本実施形態に係る電解コンデンサの例を示す概略図(正面断面図)である。FIG. 1 is a schematic view (front cross-sectional view) showing an example of an electrolytic capacitor according to this embodiment. 図2は、本実施形態に係る電解コンデンサにおけるコンデンサ素子の例を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a capacitor element in the electrolytic capacitor according to this embodiment. 図3は、本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法の例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing an electrolytic capacitor according to this embodiment. 図4は、図3に示す方法におけるコンデンサ素子形成工程の例を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a capacitor element forming step in the method shown in FIG. 図5Aおよび図5Bは、試験1の結果を示すグラフである。5A and 5B are graphs showing the results of Test 1. 図6は、試験3の結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of Test 3. 図7は、試験4の結果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the results of Test 4.

本発明は、電解液の組成に構造的特徴を有する電解コンデンサの発明およびその製造方法の発明である。以下、本発明を実施するための形態として、コンデンサ素子内に、非固体電解質としての電解液が導入されるタイプ(固体電解質が導入されないタイプ)の電解コンデンサの例で説明する。但し、本発明に係る電解コンデンサは、本発明の性質上、ここで説明するタイプの電解コンデンサに限定されず、例えば、コンデンサ素子内に、導電性高分子等の固体電解質と共に電解液が導入される所謂「ハイブリッドタイプ」の電解コンデンサも包含する。 The present invention relates to an electrolytic capacitor having structural characteristics in the composition of the electrolyte solution, and to a method for manufacturing the same. Below, as an embodiment of the present invention, an electrolytic capacitor of the type in which an electrolyte solution is introduced as a non-solid electrolyte into the capacitor element (a type in which a solid electrolyte is not introduced) will be described as an example. However, due to the nature of the present invention, the electrolytic capacitor according to the present invention is not limited to the type of electrolytic capacitor described here, and also includes, for example, so-called "hybrid type" electrolytic capacitors in which an electrolyte solution is introduced into the capacitor element together with a solid electrolyte such as a conductive polymer.

以下、本明細書は、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係る電解コンデンサ1の例を示す概略図(正面断面図)である。但し、分かり易くするために、コンデンサ素子2は断面構造を示さない。図2は、本実施形態に係る電解コンデンサ1におけるコンデンサ素子2の例を説明する説明図で、コンデンサ素子2の基本構成例を模式的に示している。以下、本明細書は、一実施形態として、巻回型のコンデンサ素子2を有する電解コンデンサ1を例にして説明するが、この素子形態に限定されず、例えば、積層型、コイン型等でもよい。また、本明細書は、一実施形態として、リード端子4を有するリード線形の電解コンデンサ1を例にして説明するが、この端子形態に限定されず、例えば、ネジ端子形、基板自立形等でもよい。また、本明細書は、一実施形態として、アルミニウムまたはアルミニウム合金を主材料とする電極箔8、9を有するアルミニウム電解コンデンサ1を例にして説明するが、この箔形態に限定されず、例えば、アルミニウム以外の弁金属または弁金属合金を主材料とした電極箔であってもよい。 This specification will now be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a schematic diagram (front cross-sectional view) illustrating an example of an electrolytic capacitor 1 according to this embodiment. However, for ease of understanding, the cross-sectional structure of the capacitor element 2 is not shown. Figure 2 is an explanatory diagram illustrating an example of the capacitor element 2 in the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment, and schematically illustrates an example of the basic configuration of the capacitor element 2. This specification will now be described using an electrolytic capacitor 1 having a wound-type capacitor element 2 as an example of one embodiment. However, this element configuration is not limited to this, and other configurations, such as stacked and coin-type, are also possible. This specification will now be described using an example of a lead-type electrolytic capacitor 1 having lead terminals 4 as an example of one embodiment. However, this terminal configuration is not limited to this, and other configurations, such as screw terminals and board-mounted types, are also possible. This specification will now be described using an example of an aluminum electrolytic capacitor 1 having electrode foils 8 and 9 primarily made of aluminum or an aluminum alloy. However, this foil configuration is not limited to this, and other configurations, such as electrode foils primarily made of a valve metal other than aluminum or a valve metal alloy, are also possible.

本実施形態に係る電解コンデンサ1は、図1に示すように、電解液3が含浸されたコンデンサ素子2が有底筒状のケース6内に収容されている。ケース6の開口部が封止材5で封止されている。コンデンサ素子2に接合されたリード端子4(陽極端子4aおよび陰極端子4b)が封止材5に設けられた貫通穴に嵌合し、貫通穴から電解コンデンサ1外へ引き出されている。ケース6の開口縁6aが封止材5を加締めることによって、ケース6内が密封されている。ケース6には圧力弁である防爆弁7が設けられ、電解コンデンサ1の内圧が一定以上に達した際に開弁し、電解コンデンサ1内のガスを放出して防爆されるようになっている。防爆弁7の数および位置は限定されず、例えば、封止材5に設けられてもよく、ケース6および封止材5の両方に設けられてもよい。さらに、実装品は、通常、外装材(不図示)によってケース6が包装されている。 As shown in FIG. 1 , the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment includes a capacitor element 2 impregnated with an electrolyte 3 housed in a cylindrical case 6 with a bottom. The opening of the case 6 is sealed with a sealing material 5. Lead terminals 4 (anode terminal 4a and cathode terminal 4b) joined to the capacitor element 2 fit into through holes provided in the sealing material 5 and extend from the through holes to the outside of the electrolytic capacitor 1. The opening edge 6a of the case 6 crimps the sealing material 5, sealing the inside of the case 6. The case 6 is provided with an explosion-proof valve 7, which serves as a pressure valve. When the internal pressure of the electrolytic capacitor 1 reaches a certain level, the valve opens to release gas within the electrolytic capacitor 1, thereby preventing explosion. The number and location of the explosion-proof valves 7 are not limited; for example, they may be provided in the sealing material 5, or in both the case 6 and the sealing material 5. Furthermore, in a packaged product, the case 6 is typically packaged in an exterior packaging material (not shown).

続いて、本実施形態に係るコンデンサ素子2は、図2に示すように、陽極箔8と、陰極箔9と、これらの陽極箔8と陰極箔9の間に配設されたセパレータ10と、を備えている。陽極箔8には陽極端子4aが接合されている。陰極箔9には陰極端子4bが接合されている。 Next, as shown in FIG. 2, the capacitor element 2 according to this embodiment includes an anode foil 8, a cathode foil 9, and a separator 10 disposed between the anode foil 8 and the cathode foil 9. An anode terminal 4a is bonded to the anode foil 8. A cathode terminal 4b is bonded to the cathode foil 9.

電極箔(陽極箔8および陰極箔9)は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を主材料にして構成されている。ここでいう主材料とは、例えば1.0質量%に満たないような(例えば0.5質量%、0.1質量%、0.05質量%、または0.01質量%等に満たないような)微量の意図しない他の元素の含有を許容することを意味する。一方、アルミニウム合金として、意図して含有させる他の元素としては、例えば、Ta、Nb、Ti、Cr、Hf、Zr、Zn、W、Ni、V、Fe、Cu、Mn、Mg、Ga、Si、B等の元素のうち1種または2種以上を用いることができる。アルミニウム合金を構成する他金属は、弁金属に限らず、弁金属以外の金属元素その他非金属元素でもよい。これらの他の元素は、アルミニウム電解コンデンサ1における電極箔8、9としての機能を果たし得る範囲で任意量を含有させることができる。意図した添加物の含有量(質量%)が比較的微量である場合、意図しない不純物の含有量(質量)を上回る組成もあり得る。なお、本実施形態以外の本発明に適用可能な箔形態としては、上記のアルミニウムを他の弁金属に置換した箔形態が挙げられる。 The electrode foils (anode foil 8 and cathode foil 9) are primarily composed of aluminum or an aluminum alloy. "Main material" here means that trace amounts of unintended other elements, such as less than 1.0% by mass (e.g., less than 0.5%, 0.1%, 0.05%, or 0.01%, by mass), are permitted. Meanwhile, other elements intentionally included in the aluminum alloy can be one or more of the following elements: Ta, Nb, Ti, Cr, Hf, Zr, Zn, W, Ni, V, Fe, Cu, Mn, Mg, Ga, Si, and B. The other metals constituting the aluminum alloy are not limited to valve metals; they may also include metallic elements other than valve metals or non-metallic elements. These other elements may be included in any amount within the range that allows the electrode foils 8 and 9 in the aluminum electrolytic capacitor 1 to function. If the content (by mass) of the intended additives is relatively small, the composition may contain more than the content (by mass) of unintended impurities. Note that foil forms other than those of this embodiment that can be applied to the present invention include foil forms in which the aluminum described above is replaced with other valve metals.

電極箔8、9は、芯部の基材と、基材を被覆する被覆材との二層で形成されていてもよい。この場合、少なくとも外層である被覆材がアルミニウムまたはアルミニウム合金を主材料にして構成されていればよい。すなわち、基材の組成と被覆材の組成とは、同一でもよく、または相違していてもよい。 The electrode foils 8 and 9 may be formed of two layers: a core substrate and a coating material that covers the substrate. In this case, it is sufficient that at least the outer layer of coating material is primarily made of aluminum or an aluminum alloy. In other words, the composition of the substrate and the composition of the coating material may be the same or different.

電極箔8、9は、拡面構造を有する。拡面構造は、典型的にはエッチング処理によって形成される。或いは、拡面構造は、主材料金属粉末の蒸着、焼結等によって形成されてもよい。この場合、例えば、芯部の基材に、アルミニウムまたはアルミニウム合金粉末を、蒸着または焼結によって被覆することによって、電極箔8、9そのものを形成すると共に拡面構造を形成することができる。電極箔8、9の拡面構造は、比表面積を大きくして静電容量を増大できる。 The electrode foils 8, 9 have an expanded surface structure. The expanded surface structure is typically formed by etching. Alternatively, the expanded surface structure may be formed by vapor deposition, sintering, or the like of a primary metal powder. In this case, for example, the electrode foils 8, 9 themselves can be formed and the expanded surface structure can be formed by coating the core substrate with aluminum or aluminum alloy powder by vapor deposition or sintering. The expanded surface structure of the electrode foils 8, 9 can increase the specific surface area and thus the capacitance.

拡面化された陽極箔8の表面には、化成処理によって誘電体層としての酸化皮膜8aが形成されている。化成処理は、具体的には、対象金属(ここでは、陽極箔8)を陽極として、化成液との間に電圧を印加して、酸化皮膜8aを形成する陽極酸化処理である。 An oxide film 8a serving as a dielectric layer is formed on the surface of the enlarged anode foil 8 by chemical conversion treatment. Specifically, chemical conversion treatment is an anodizing process in which the target metal (here, the anode foil 8) is used as the anode and a voltage is applied between it and a chemical conversion solution to form the oxide film 8a.

当該化成処理は、例えば、次のような手順で行うことができる。すなわち、当該化成処理は、例えば、コンデンサ素子2を化成液槽に浸漬すると共に、陽極端子4aを陽極として、化成液との間に所定の電圧を所定時間印加する(例えば、100Vの電圧を5分印加)。その後、化成液槽からコンデンサ素子2を引き上げて乾燥させる。化成液には、一例として、アジピン酸アンモニウム、ほう酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、グルタル酸アンモニウム、アゼライン酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム、セバシン酸アンモニウム、ピメリン酸アンモニウム、スベリン酸アンモニウム等の水溶液が挙げられる。 The chemical conversion treatment can be performed, for example, by the following procedure. Specifically, the chemical conversion treatment involves immersing the capacitor element 2 in a chemical conversion solution bath, and applying a predetermined voltage between the anode terminal 4a as the anode and the chemical conversion solution for a predetermined period of time (e.g., applying a voltage of 100 V for 5 minutes). The capacitor element 2 is then removed from the chemical conversion solution bath and dried. Examples of chemical conversion solutions include aqueous solutions of ammonium adipate, ammonium borate, ammonium phosphate, ammonium glutarate, ammonium azelaate, ammonium tartrate, ammonium sebacate, ammonium pimelate, and ammonium suberate.

一方、拡面化された陰極箔9に対してはさらなる処理が行われず、陰極箔9の表面には、空気中の酸素によって自然酸化皮膜(不図示)が形成されている。但し、この構成に限定されず、拡面化された陰極箔9の表面には、例えば、さらにチタン等の弁金属または弁金属合金粉末が蒸着されてもよい。これにより、誘電率を上げて静電容量を向上させることができる。或いは、拡面化された陰極箔9の表面には、例えば、陽極箔8と同様に化成処理が行われて、無極性の電解コンデンサ1として構成されてもよい。 On the other hand, the surface-enlarged cathode foil 9 is not further processed, and a natural oxide film (not shown) is formed on the surface of the cathode foil 9 by oxygen in the air. However, this configuration is not limited to this, and, for example, a valve metal or valve metal alloy powder such as titanium may be vapor-deposited on the surface of the surface-enlarged cathode foil 9. This increases the dielectric constant and improves the capacitance. Alternatively, the surface of the surface-enlarged cathode foil 9 may be subjected to chemical conversion treatment in the same way as the anode foil 8, resulting in a non-polar electrolytic capacitor 1.

陽極箔8と陰極箔9とを仕切るセパレータ10は、マニラ麻パルプ等の天然のセルロース繊維からなる紙等、もしくは、ナイロン等の合成繊維からなる布、シート、フィルム等、または、これらの混抄品、混紡品等からなる。このうち、合成繊維は、特に耐熱性に優れる材料を選択できるという利点がある。そのような合成繊維は、一例として、ナイロン、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンスルファイド(PPS)等が挙げられる。なお、図2は、コンデンサ素子2の基本構成例を模式的に示す図であり、セパレータ10を1枚示しているが、その数は限定されず、例えば、図4に示すように、3枚設けられてもよい。 The separator 10 separating the anode foil 8 and the cathode foil 9 is made of paper made from natural cellulose fibers such as Manila hemp pulp, or cloth, sheet, or film made from synthetic fibers such as nylon, or a blend or spun product thereof. Synthetic fibers have the advantage of being able to be selected from materials with particularly excellent heat resistance. Examples of such synthetic fibers include nylon, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and polyphenylene sulfide (PPS). Note that Figure 2 is a schematic diagram illustrating an example of the basic configuration of a capacitor element 2, and while one separator 10 is shown, the number is not limited; for example, three separators may be used, as shown in Figure 4.

また、コンデンサ素子2内には電解液3が含浸されている。図2に模式的に示すように、電解液3は、陽極箔8と陰極箔9との間における空隙に存在し、陽極箔8に形成された誘電体層(酸化皮膜8a)と、陰極箔9とに接触することで、陰極箔9に代わって実質的に陽極箔8の対極をなす真の陰極として機能する。但し、電解液3は、当該機能が発揮できる限りにおいて、両電極箔8、9間を完全に充たしていなくてもよく、両電極箔8、9間に電解液3が充満していない領域が存在していてもよい。なお、セパレータ10は、電解液3の成分を陽極箔8側と陰極箔9側とに自由に通すが、セパレータ10の構成や材料によっては、電解液3はセパレータ10内にも含浸されている。 The capacitor element 2 is also impregnated with an electrolyte solution 3. As shown schematically in Figure 2, the electrolyte solution 3 is present in the gap between the anode foil 8 and the cathode foil 9. By contacting the dielectric layer (oxide film 8a) formed on the anode foil 8 and the cathode foil 9, the electrolyte solution 3 functions in place of the cathode foil 9 as a true cathode, essentially serving as the counter electrode to the anode foil 8. However, as long as the electrolyte solution 3 can perform its function, it does not have to completely fill the space between the electrode foils 8 and 9; there may be areas between the electrode foils 8 and 9 that are not filled with the electrolyte solution 3. The separator 10 allows the components of the electrolyte solution 3 to pass freely between the anode foil 8 and the cathode foil 9. However, depending on the configuration and material of the separator 10, the electrolyte solution 3 may also be impregnated within the separator 10.

電解液3は、電解質である溶質と、溶質を溶解または分散させる溶媒とを有している。本実施形態に係る溶媒は、所定量の水を含有する水系溶媒である。水の含有量は限定されないが、電解液3中に水が40質量%以上含有していてよく、さらには、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、または85質量%以上含有していてもよい。このように、電解液3中の水分含有量を高くすることができるのは、後述のリン酸イオン源およびホスホン酸系キレート剤の含有による。当該水系溶媒は、水以外の成分(例えば、有機溶剤)をさらに含有していてよいが、水のみで組成されていてもよい。このような水系溶媒は、水の作用によって、電解質の溶解能およびイオンの移動度を大きくして、電解液3の比抵抗を低くすることができる。そして、電解液3の低抵抗化の結果、電解コンデンサ1の低ESR化および低インピーダンス化を図ることができる。 The electrolyte solution 3 contains a solute (electrolyte) and a solvent that dissolves or disperses the solute. The solvent in this embodiment is an aqueous solvent containing a predetermined amount of water. The water content is not limited, but the electrolyte solution 3 may contain 40% or more by weight of water, and may further contain 50% or more, 60% or more by weight, 70% or more by weight, 80% or more by weight, or 85% or more by weight. The high water content in the electrolyte solution 3 is achieved by the inclusion of a phosphate ion source and a phosphonic acid chelating agent, as described below. The aqueous solvent may further contain components other than water (e.g., an organic solvent) or may be composed solely of water. Such an aqueous solvent increases the solubility of the electrolyte and the mobility of ions through the action of water, thereby lowering the resistivity of the electrolyte solution 3. The reduced resistance of the electrolyte solution 3 results in a lower ESR and lower impedance of the electrolytic capacitor 1.

溶媒成分として適用し得る有機溶剤には、一例として、プロトン性溶媒として、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等の一価アルコール、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、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等の二価アルコール、グリセリン等の三価アルコール等や、これらの誘導体等が挙げられる。また、非プロトン性溶媒として、γ-ブチロラクトン等のラクトン化合物、スルホラン、メチルスルホラン、ジメチルスルホラン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ピロリジン、2-ピロリジノン、N-メチル-2-ピロリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ニトロベンゼン等や、これらの誘導体等が挙げられる。これらのうち、1種が単独で用いられてもよく、2種以上が混合されて用いられてもよい。例えば、プロトン性溶媒および非プロトン性溶媒が共に用いられてもよい。 Examples of organic solvents that can be used as solvent components include protic solvents such as monohydric alcohols like methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol; dihydric alcohols like ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, and propylene glycol; and trihydric alcohols like glycerin, as well as derivatives thereof. Aprotic solvents include lactone compounds like gamma-butyrolactone; sulfolane, methyl sulfolane, dimethyl sulfolane, ethylene carbonate, propylene carbonate, pyrrolidine, 2-pyrrolidinone, N-methyl-2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, tetrahydrofuran, acetonitrile, N-methylformamide, N,N-dimethylformamide, nitrobenzene, and derivatives thereof. One of these solvents may be used alone, or two or more may be mixed and used. For example, both protic and aprotic solvents may be used.

また、電解質である溶質には、有機酸、無機酸、有機酸と無機酸との複合化合物、もしくはこれらの誘導体、またはこれらの塩を適用することができる。これらのうち、1種が単独で用いられてもよく、2種以上が混合されて用いられてもよい。例えば、有機酸および無機酸が共に用いられてもよい。 The solute, which is an electrolyte, can be an organic acid, an inorganic acid, a composite compound of an organic acid and an inorganic acid, or a derivative or salt thereof. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used. For example, an organic acid and an inorganic acid may be used together.

有機酸およびその誘導体としては、一例として、モノカルボン酸として、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安息香酸、カプリル酸等や、これらの誘導体が挙げられる。また、ジカルボン酸として、シュウ酸、マロン酸、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、セバシン酸、1,6-デカンジカルボン酸、5,6-デカンジカルボン酸、1,10-デカンジカルボン酸等や、これらの誘導体が挙げられる。また、ヒドロキシカルボン酸として、クエン酸、サリチル酸等や、これらの誘導体が挙げられる。また、無機酸およびその誘導体としては、一例として、ホウ酸、スルファミン酸等や、これらの誘導体が挙げられる。また、有機酸と無機酸との複合化合物およびその誘導体としては、ジカルボン酸またはヒドロキシカルボン酸のホウ素錯体等に例示され、一例として、ボロジシュウ酸、ボロジマロン酸、ボロジコハク酸、ボロジアジピン酸、ボロジマレイン酸、ボロジフタル酸、ボロジグリコール酸、ボロジクエン酸、ボロジサリチル酸等や、これらの誘導体が挙げられる。 Examples of organic acids and their derivatives include monocarboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, benzoic acid, and caprylic acid, as well as their derivatives. Examples of dicarboxylic acids include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, phthalic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,6-decanedicarboxylic acid, 5,6-decanedicarboxylic acid, and 1,10-decanedicarboxylic acid, as well as their derivatives. Examples of hydroxycarboxylic acids include citric acid and salicylic acid, as well as their derivatives. Examples of inorganic acids and their derivatives include boric acid and sulfamic acid, as well as their derivatives. Furthermore, examples of composite compounds of organic acids and inorganic acids and derivatives thereof include boron complexes of dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids, such as borodisalic acid, borodimalonic acid, borodisuccinic acid, borodiadipic acid, borodimaleic acid, borodiphthalic acid, borodiglycolic acid, borodicitric acid, borodisalicylic acid, and derivatives thereof.

また、有機酸、無機酸、有機酸と無機酸との複合化合物、およびこれらの誘導体の塩としては、一例として、アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩、アミン塩、アミジン塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が挙げられる。アミン塩としては、一例として、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチルジメチルアミン、ジエチルメチルアミン、メタノールアミン、エタノールアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、メチルモルホリン、エチルモルホリン、オキサゾリジン、チオモルホリン、チアゾリジン等の塩が挙げられる。 In addition, examples of salts of organic acids, inorganic acids, hybrid compounds of organic acids and inorganic acids, and derivatives thereof include ammonium salts, alkylammonium salts, amine salts, amidine salts, sodium salts, and potassium salts. Examples of amine salts include salts of dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine, ethyldimethylamine, diethylmethylamine, methanolamine, ethanolamine, dimethanolamine, diethanolamine, trimethanolamine, triethanolamine, pyrrolidine, piperidine, piperazine, morpholine, methylmorpholine, ethylmorpholine, oxazolidine, thiomorpholine, and thiazolidine.

なお、後述の実施例では、電解質である溶質には、アジピン酸アンモニウムとギ酸アンモニウムとの2種の混合物を適用している。 In the examples described below, a mixture of two electrolytes, ammonium adipate and ammonium formate, is used as the solute.

さらに、本実施形態に係る電解液3は、リン酸イオン源を含有する。リン酸イオン源は、電解液3中でリン酸イオンを生じる化合物の総称である。リン酸イオン源から生じたリン酸イオン(PO 3-)は、水系溶媒中の水(OH)とアルミニウムイオン(Al3+)との水和反応物(Al(OH))によって引き起こされる電極箔8、9の水和劣化を抑制する。リン酸イオン(PO 3-)は、電極箔8、9表面に対する吸着性乃至付着性が水酸化物イオン(OH)よりも著しく強く、電極箔8、9と水酸化物イオン(OH)との接触を抑制して耐水性を向上させる。また、リン酸イオン(PO 3-)は、電極箔8、9から溶出したアルミニウムイオン(Al3+)と反応し、これにより生じたリン酸アルミニウム(AlPO)が耐水性皮膜となって電極箔8、9表面を保護する。さらに、リン酸イオン(PO 3-)とアルミニウムイオン(Al3+)とによる反応が水和反応に競合することで、水和反応を抑制する。こうして、リン酸イオン源を含有する電解液3を有する電解コンデンサ1は、電極箔8、9の水和劣化が抑制される結果、漏れ電流を抑制できる。また、当該電解コンデンサ1は、水和反応や水の電気分解による水素ガスの発生も抑制される結果、電解コンデンサ1の内圧上昇を抑制でき、電解コンデンサ1を長寿命化できる。 Furthermore, the electrolyte solution 3 according to this embodiment contains a phosphate ion source. The phosphate ion source is a general term for compounds that generate phosphate ions in the electrolyte solution 3. The phosphate ions (PO 4 3− ) generated from the phosphate ion source suppress hydration deterioration of the electrode foils 8 and 9 caused by the hydration reaction product (Al(OH) 3 ) of water (OH ) and aluminum ions (Al 3+ ) in the aqueous solvent. The phosphate ions (PO 4 3− ) have significantly stronger adsorptivity or adhesiveness to the surfaces of the electrode foils 8 and 9 than hydroxide ions (OH ), suppressing contact between the electrode foils 8 and 9 and the hydroxide ions (OH ), thereby improving water resistance. The phosphate ions (PO 4 3− ) also react with aluminum ions (Al 3+ ) eluted from the electrode foils 8 and 9, producing aluminum phosphate (AlPO 4 ) that forms a water-resistant film that protects the surfaces of the electrode foils 8 and 9. Furthermore, the reaction between phosphate ions (PO 4 3- ) and aluminum ions (Al 3+ ) competes with the hydration reaction, thereby suppressing the hydration reaction. Thus, electrolytic capacitor 1 having electrolyte solution 3 containing a phosphate ion source can suppress hydration deterioration of electrode foils 8, 9, thereby suppressing leakage current. Furthermore, electrolytic capacitor 1 can suppress the generation of hydrogen gas due to hydration reactions and electrolysis of water, thereby suppressing an increase in internal pressure of electrolytic capacitor 1 and extending the life of electrolytic capacitor 1.

一方、従来の電解液3組成においては、リン酸イオンが比較的少量である場合、電極箔8、9の水和劣化が十分に抑制されず、且つ抑制効果も持続し難く、リン酸イオンの含有量を高めると、リン酸イオン自体が電極箔8、9の劣化を進行させる副反応によって、かえって漏れ電流を増大させ、電解コンデンサ1の寿命も短縮してしまうため、電解液3中のリン酸イオンの含有量を高くすることができなかった。 On the other hand, in the conventional composition of electrolyte 3, when the amount of phosphate ions is relatively small, hydration deterioration of electrode foils 8 and 9 is not sufficiently suppressed, and the suppression effect is difficult to sustain. Furthermore, if the phosphate ion content is increased, the phosphate ions themselves cause a side reaction that accelerates the deterioration of electrode foils 8 and 9, thereby increasing leakage current and shortening the lifespan of electrolytic capacitor 1. Therefore, it was not possible to increase the phosphate ion content in electrolyte 3.

これに対して、本実施形態に係る電解液3は、リン酸イオン源と共にホスホン酸系キレート剤を含有する。ホスホン酸系キレート剤は、電極箔8、9表面に吸着して保護膜様に作用し、過剰なリン酸イオンの作用から電極箔8、9を保護する。したがって、比較的多量のリン酸イオンを有していても副反応による弊害を生ずることなく、期待される電極箔8、9の水和劣化抑制効果を十分に発揮させることができる。また、ホスホン酸系キレート剤による当該保護膜が、Al3+とリン酸イオンとの反応の過剰な進行を適度に緩慢にすることで、リン酸イオンの逸失を抑制する。したがって、比較的多量のリン酸イオンを有することによって期待される電極箔8、9の水和劣化抑制効果を長期に亘って発揮させることができる。その結果、本実施形態に係る電解コンデンサ1は、電解液3中に比較的多量の水と比較的多量のリン酸イオン源とを含有して、水による電解液3の低抵抗化ひいては電解コンデンサ1の低ESR化および低インピーダンス化が実現できると共に、リン酸イオン源による漏れ電流の十分な抑制および電解コンデンサ1の長寿命化が実現できる。 In contrast, the electrolyte solution 3 according to this embodiment contains a phosphonic acid chelating agent in addition to a phosphate ion source. The phosphonic acid chelating agent adsorbs to the surfaces of the electrode foils 8 and 9 and acts as a protective film, protecting the electrode foils 8 and 9 from the effects of excess phosphate ions. Therefore, even if the electrode foils 8 and 9 contain a relatively large amount of phosphate ions, the electrode foils 8 and 9 can fully exhibit the expected hydration degradation suppression effect without experiencing adverse side reactions. Furthermore, the protective film formed by the phosphonic acid chelating agent moderately slows the excessive reaction between Al 3+ and phosphate ions, thereby suppressing the loss of phosphate ions. Therefore, the hydration degradation suppression effect of the electrode foils 8 and 9, which is expected from the presence of a relatively large amount of phosphate ions, can be exhibited for a long period of time. As a result, the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment contains a relatively large amount of water and a relatively large amount of a phosphate ion source in the electrolytic solution 3, which reduces the resistance of the electrolytic solution 3 due to the water, thereby achieving a low ESR and low impedance for the electrolytic capacitor 1, and also sufficiently suppresses leakage current due to the phosphate ion source, thereby extending the life of the electrolytic capacitor 1.

具体的に、本実施形態に係る電解液3は、当該電解液3中にリン酸イオン源を、120.0~500.0mmol/kg、120.0~400.0mmol/kg、120.0~300.0mmol/kg、120.0~200.0mmol/kg、120.0~170.0mmol/kg、120.0~160.0mmol/kg、125.0~155.0mmol/kg等の比較的多量に含有しながら、漏れ電流を抑制できて、且つ長寿命化を図ることができる。当該含有量(120.0~500.0mmol/kg)は、例えば、リン酸イオン源がリン酸(HPO)である場合、電解液3中、約1.2~5.0質量%の配合に相当し、ホスホン酸系キレート剤を添加しない電解液3組成におけるリン酸の標準的配合(妥当な配合)である約1.0質量%乃至約100.0mmol/kg~105.0mmol/kgと比較して高濃度である。但し、別の観点では、ホスホン酸系キレート剤によれば、配合したリン酸イオンをより効率的に利用できるようになることから、リン酸イオン源を必ずしも極多量(例えば、500.0mmol/kg)にせずとも、適度に多量(例えば、120.0mmol/kg)にして、漏れ電流を十分に抑制できて、且つ長寿命化を十分に図ることもできる。 Specifically, the electrolyte solution 3 according to this embodiment contains a relatively large amount of the phosphate ion source, for example, 120.0 to 500.0 mmol/kg, 120.0 to 400.0 mmol/kg, 120.0 to 300.0 mmol/kg, 120.0 to 200.0 mmol/kg, 120.0 to 170.0 mmol/kg, 120.0 to 160.0 mmol/kg, or 125.0 to 155.0 mmol/kg, yet can suppress leakage current and achieve a long life. This content (120.0 to 500.0 mmol/kg) corresponds to a blending amount of about 1.2 to 5.0 mass% in the electrolyte solution 3 when the phosphate ion source is phosphoric acid (H 3 PO 4 ), for example, and is a higher concentration than the standard blending amount (appropriate blending amount) of about 1.0 mass% to about 100.0 mmol/kg to 105.0 mmol/kg of phosphoric acid in the composition of the electrolyte solution 3 to which no phosphonic acid chelating agent is added. However, from another perspective, the phosphonic acid chelating agent enables the blended phosphate ions to be utilized more efficiently, and therefore the amount of the phosphate ion source does not necessarily need to be extremely large (e.g., 500.0 mmol/kg), but can be appropriately large (e.g., 120.0 mmol/kg), thereby sufficiently suppressing leakage current and sufficiently achieving a long life.

リン酸イオン源には、リン酸(オルトリン酸)、亜リン酸、次亜リン酸、これらの3種の酸それぞれの塩、前記3種の酸それぞれのエステルおよび該エステルの塩、ならびに、前記3種の酸それぞれの縮合体および該縮合体の塩を適用することができる。これらのうち、1種が単独で用いられてもよく、2種以上が混合されて用いられてもよい。 Phosphate ion sources that can be used include phosphoric acid (orthophosphoric acid), phosphorous acid, hypophosphorous acid, salts of each of these three acids, esters of each of the three acids and salts of these esters, and condensates of each of the three acids and salts of these condensates. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination.

リン酸、亜リン酸、および次亜リン酸それぞれの塩としては、一例として、アンモニウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、カリウム塩等が挙げられる。リン酸、亜リン酸、および次亜リン酸それぞれのエステルとしては、一例として、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リン酸ブチル、リン酸ジブチル等のアルキルリン酸エステル等が挙げられる。これらのエステルの塩としては、一例として、アンモニウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等が挙げられる。 Examples of salts of phosphoric acid, phosphorous acid, and hypophosphorous acid include ammonium salts, aluminum salts, sodium salts, calcium salts, and potassium salts. Examples of esters of phosphoric acid, phosphorous acid, and hypophosphorous acid include alkyl phosphate esters such as ethyl phosphate, diethyl phosphate, butyl phosphate, and dibutyl phosphate. Examples of salts of these esters include ammonium salts, aluminum salts, sodium salts, potassium salts, and calcium salts.

リン酸、亜リン酸、および次亜リン酸それぞれの縮合体としては、一例として、リン酸の縮合体である縮合リン酸等が挙げられる。この縮合リン酸としては、一例として、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラポリリン酸等の直鎖状の縮合リン酸、また、メタリン酸、ヘキサメタリン酸等の環状の縮合リン酸、さらに、このような鎖状の縮合リン酸と環状の縮合リン酸とが結合したもの等が挙げられる。リン酸、亜リン酸、および次亜リン酸それぞれの縮合体の塩としては、一例として、アンモニウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等が挙げられる。 Examples of condensates of phosphoric acid, phosphorous acid, and hypophosphorous acid include condensed phosphoric acid, which is a condensate of phosphoric acid. Examples of condensed phosphoric acid include linear condensed phosphoric acids such as pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, and tetrapolyphosphoric acid, cyclic condensed phosphoric acids such as metaphosphoric acid and hexametaphosphoric acid, and compounds in which such linear condensed phosphoric acids are combined with cyclic condensed phosphoric acids. Examples of salts of condensates of phosphoric acid, phosphorous acid, and hypophosphorous acid include ammonium salts, aluminum salts, sodium salts, potassium salts, and calcium salts.

リン酸およびリン酸化合物は、電解液3中で分解してリン酸イオンを生ずる。亜リン酸および亜リン酸化合物は、電解液3中で分解して亜リン酸イオンを生じ、その後酸化してリン酸イオンを生ずる。次亜リン酸および次亜リン酸化合物は、電解液3中で分解して次亜リン酸を生じ、その後酸化してリン酸イオンを生ずる。縮合体は常温中性域の電解液3中では比較的安定であるが、温度条件もしくはpH条件に応じて、または経時的に徐々に分解し、リン酸イオン、亜リン酸イオン、次亜リン酸イオン等を生じ得る。したがって、リン酸イオン源には、リン酸イオンを直接的に生じ得るリン酸、リン酸塩、リン酸エステル、およびリン酸エステルの塩が好適に適用でき、さらにリン酸およびリン酸塩がより好適に適用できる。 Phosphoric acid and phosphoric acid compounds decompose in electrolyte 3 to produce phosphate ions. Phosphorous acid and phosphorous acid compounds decompose in electrolyte 3 to produce phosphite ions, which are then oxidized to produce phosphate ions. Hypophosphorous acid and hypophosphite compounds decompose in electrolyte 3 to produce hypophosphorous acid, which is then oxidized to produce phosphate ions. Condensates are relatively stable in electrolyte 3 at room temperature in the neutral range, but can gradually decompose depending on temperature or pH conditions or over time to produce phosphate ions, phosphite ions, hypophosphite ions, etc. Therefore, phosphoric acid, phosphate salts, phosphate esters, and salts of phosphate esters, which can directly produce phosphate ions, are suitable phosphate ion sources, with phosphoric acid and phosphate salts being even more suitable.

また、ホスホン酸系キレート剤は、ホスホン酸(HPO)すなわちホスホン酸基(-P(=O)(OH))を有し、キレート能(金属イオンと錯体を形成する機能)を有する化合物である。ホスホン酸系キレート剤としては、一例として、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸(略称:HEDP)、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(略称:NTMP)、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸(略称:PBTC)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(略称:EDTMP)等を挙げることができる。これらのうち、1種が単独で用いられてもよく、2種以上が混合されて用いられてもよい。ホスホン酸系キレート剤は、電解コンデンサ1の仕様(例えば、耐熱温度等)に応じて適切な種類を選択すればよい。後述の各試験(各実施例)を総合すると、全体としては、上記列挙した4種のホスホン酸系キレート剤のうち、EDTMP、HEDPおよびNTMPの3種がより好ましく、HEDPおよびNTMPの2種がさらに好ましい。 The phosphonic acid chelating agent is a compound having phosphonic acid (H 3 PO 3 ), i.e., a phosphonic acid group (—P(═O)(OH) 2 ), and chelating ability (the ability to form a complex with a metal ion). Examples of phosphonic acid chelating agents include 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (abbreviation: HEDP), nitrilotris(methylenephosphonic acid) (abbreviation: NTMP), 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (abbreviation: PBTC), and ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (abbreviation: EDTMP). Of these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. An appropriate type of phosphonic acid chelating agent may be selected depending on the specifications of the electrolytic capacitor 1 (e.g., heat resistance temperature, etc.). Taking into account the results of the tests (examples) described below, it can be seen that, overall, of the four phosphonic acid chelating agents listed above, EDTMP, HEDP, and NTMP are more preferable, and HEDP and NTMP are even more preferable.

ホスホン酸系キレート剤は、キレート剤中のホスホン酸基が、前述の電極箔8、9表面への吸着および保護膜形成に有効に作用するものと考えられ、ホスホン酸基を有しないキレート剤と区別される。実際、後述の実施例によれば、ホスホン酸基を有するキレート剤が電解液3中に含有する組成によって、漏れ電流の特別顕著な抑制効果および高温条件下での電解コンデンサ1の特別顕著な長寿命効果がみられた。電解液3中のホスホン酸系キレート剤の含有量は、0.1~5.0質量%、0.1~4.0質量%、0.1~3.5質量%、0.1~3.0質量%、0.1~2.5質量%、0.1~2.0質量%、0.1~1.6質量%等の範囲で設定できる。 Phosphonic acid-based chelating agents are distinguished from chelating agents that do not contain phosphonic acid groups because the phosphonic acid groups in the chelating agent are thought to be effective in adsorbing to the surfaces of the electrode foils 8 and 9 and forming protective films. In fact, according to the examples described below, the inclusion of a phosphonic acid-based chelating agent in electrolyte 3 resulted in particularly significant suppression of leakage current and particularly significant longevity of the electrolytic capacitor 1 under high-temperature conditions. The content of the phosphonic acid-based chelating agent in electrolyte 3 can be set within ranges such as 0.1 to 5.0% by mass, 0.1 to 4.0% by mass, 0.1 to 3.5% by mass, 0.1 to 3.0% by mass, 0.1 to 2.5% by mass, 0.1 to 2.0% by mass, and 0.1 to 1.6% by mass.

さらに、電解液3は、電解コンデンサ1の電解液3中に配合し得る公知の機能性物質を含有していてもよい。ここでいう機能性物質は、酸化皮膜8a修復機能、耐高温機能、耐低温機能、水素ガス吸収機能等の電解コンデンサ1において何らかの有用機能を有する物質をいう。機能性物質の中には、電解質(溶質)として機能し得るものもあるが、そのような物質が機能性物質として配合される場合は、電解質(溶質)としての機能以外の有用機能による作用効果を主目的として配合される。 Furthermore, the electrolyte solution 3 may contain known functional substances that can be blended into the electrolyte solution 3 of the electrolytic capacitor 1. The term "functional substance" as used here refers to a substance that has some useful function in the electrolytic capacitor 1, such as repairing the oxide film 8a, resisting high temperatures, resisting low temperatures, or absorbing hydrogen gas. Some functional substances can also function as electrolytes (solutes), but when such substances are blended as functional substances, they are blended primarily for the purpose of achieving the desired effect through a useful function other than their function as an electrolyte (solute).

[電解コンデンサの製造方法]
続いて、本明細書は、本実施形態に係る電解コンデンサ1の製造方法について説明する。図3は、本実施形態に係る電解コンデンサ1の製造方法の例を示すフローチャートである。図4は、図3に示す方法におけるコンデンサ素子形成工程S01の例を説明する説明図(概略斜視図)である。
[Method of manufacturing electrolytic capacitor]
Next, this specification will describe a method for manufacturing the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment. Fig. 3 is a flowchart showing an example of the method for manufacturing the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment. Fig. 4 is an explanatory view (schematic perspective view) illustrating an example of the capacitor element formation step S01 in the method shown in Fig. 3.

本実施形態に係る電解コンデンサ1は、図3に示すように、一例として、コンデンサ素子形成工程S01、電解液導入工程S02、封止工程S03、およびエージング工程S04を実施することによって製造される。このうち、特定の組成の電解液3を導入する電解液導入工程S02には、本発明に係る全ての電解コンデンサに共通する新規で有利な特徴が含まれる。一方、工程S01、S03、S04には、本実施形態以外のタイプ(例えば、ハイブリッドタイプ、巻回型以外の素子形態、リード線形以外の端子形態等)に対しては、不要であったり異なっていたりする操作が含まれる。このような操作は、本実施形態以外のタイプに対しては、適宜不実施としたり変更したりしてよい。 As shown in FIG. 3, the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment is manufactured by, for example, performing a capacitor element formation process S01, an electrolyte introduction process S02, a sealing process S03, and an aging process S04. Of these, the electrolyte introduction process S02, which introduces an electrolyte 3 of a specific composition, includes a novel and advantageous feature common to all electrolytic capacitors according to this embodiment. Meanwhile, processes S01, S03, and S04 include operations that are unnecessary or different for types other than this embodiment (e.g., hybrid types, element configurations other than wound types, terminal configurations other than lead wire types, etc.). These operations may be omitted or modified as appropriate for types other than this embodiment.

コンデンサ素子形成工程S01は、一例として、陽極箔8に対しては、予めエッチング処理等の前述の拡面処理および前述の化成処理を行い、陽極端子4aを接合する。陰極箔9に対しては、予めエッチング処理等の前述の拡面処理を行い、陰極端子4bを接合する。そして、図4に示すように、陽極箔8と陰極箔9との間にセパレータ10を挟んで陽極箔8と陰極箔9とを隔離した状態とし、これら陽極箔8、陰極箔9およびセパレータ10を巻回して円柱形状を形成する。そして、当該円柱形状の外周の所定部位にテープまたはフィルム等の保持材(不図示)を貼り付けて巻回状態を保持する。なお、本実施形態に係る電解コンデンサ1では通常は行わないが、ハイブリッドタイプでは、通常は円柱形状に形成したコンデンサ素子2に、欠損した酸化皮膜8a修復のための化成処理を行う。ここでの化成処理は、既に陽極箔8に対して行った陽極酸化処理を再度行い、欠損した酸化皮膜8aを修復する再化成処理である。この再化成処理は任意の処理であって、例えば、本実施形態のタイプの電解コンデンサ1に対して再化成処理を行うことが禁止されないし、逆にハイブリッドタイプに対して再化成処理を行わないことも禁止されない。 In the capacitor element formation process S01, for example, the anode foil 8 is subjected to the aforementioned surface-expanding treatment, such as etching, and the aforementioned chemical conversion treatment, before being joined to the anode terminal 4a. The cathode foil 9 is subjected to the aforementioned surface-expanding treatment, such as etching, before being joined to the cathode terminal 4b. Then, as shown in FIG. 4, a separator 10 is sandwiched between the anode foil 8 and the cathode foil 9 to isolate them, and the anode foil 8, cathode foil 9, and separator 10 are wound to form a cylindrical shape. A holding material (not shown), such as tape or film, is then attached to a predetermined portion of the outer periphery of the cylindrical shape to maintain the wound state. While not typically performed in the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment, in the hybrid type, a chemical conversion treatment is typically performed on the cylindrically formed capacitor element 2 to repair any missing oxide film 8a. The chemical conversion treatment here is a re-chemical conversion treatment that repeats the anodizing treatment already performed on the anode foil 8 to repair the damaged oxide film 8a. This re-chemical conversion treatment is optional; for example, it is not prohibited to perform a re-chemical conversion treatment on the electrolytic capacitor 1 of this embodiment type, and conversely, it is not prohibited to not perform a re-chemical conversion treatment on a hybrid type.

次に、電解液導入工程S02は、コンデンサ素子2内に特定の組成の電解液3を導入する。電解液3の組成については、本実施形態に係る電解液3として既に説明した通りである。すなわち、溶媒は、少なくとも水を配合して水系溶媒とする。水の含有量は限定されないが、電解液3中に40質量%以上配合してよく、さらには、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、または85質量%以上配合してもよい。当該水系溶媒は、水以外の成分(例えば、有機溶剤)をさらに配合してもよいが、水のみで組成してもよい。水以外の溶媒成分、および溶質成分については、前述の成分を適宜用いればよい。 Next, in the electrolyte solution introduction step S02, an electrolyte solution 3 of a specific composition is introduced into the capacitor element 2. The composition of the electrolyte solution 3 is as already described for the electrolyte solution 3 according to this embodiment. That is, the solvent is an aqueous solvent containing at least water. The water content is not limited, but may be 40% by mass or more in the electrolyte solution 3, and may even be 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 85% by mass or more. The aqueous solvent may further contain components other than water (e.g., organic solvents), but may also be composed solely of water. The solvent components other than water and the solute components may be the same as those described above, as appropriate.

また、電解液3に、当該溶媒および当該溶質に加えて、リン酸イオン源と、ホスホン酸系キレート剤とを配合する。配合量は、リン酸イオン源を、電解液3中120.0~500.0mmol/kg、120.0~400.0mmol/kg、120.0~300.0mmol/kg、120.0~200.0mmol/kg、120.0~170.0mmol/kg、120.0~160.0mmol/kg、125.0~155.0mmol/kg等の濃度になるように配合する。また、ホスホン酸系キレート剤を、電解液3中0.1~5.0質量%、0.1~4.0質量%、0.1~3.5質量%、0.1~3.0質量%、0.1~2.5質量%、0.1~2.0質量%、0.1~1.6質量%等の濃度になるように配合する。さらに、電解液3に、電解コンデンサ1の電解液3中に配合し得る公知の機能性物質を配合してもよい。 In addition to the solvent and solute, a phosphate ion source and a phosphonic acid chelating agent are also blended into the electrolyte solution 3. The phosphate ion source is blended in such an amount that the concentration in the electrolyte solution 3 is 120.0 to 500.0 mmol/kg, 120.0 to 400.0 mmol/kg, 120.0 to 300.0 mmol/kg, 120.0 to 200.0 mmol/kg, 120.0 to 170.0 mmol/kg, 120.0 to 160.0 mmol/kg, or 125.0 to 155.0 mmol/kg, etc. Additionally, a phosphonic acid-based chelating agent is blended into the electrolyte solution 3 at a concentration of 0.1 to 5.0% by mass, 0.1 to 4.0% by mass, 0.1 to 3.5% by mass, 0.1 to 3.0% by mass, 0.1 to 2.5% by mass, 0.1 to 2.0% by mass, or 0.1 to 1.6% by mass. Furthermore, the electrolyte solution 3 may be blended with known functional substances that can be blended into the electrolyte solution 3 of the electrolytic capacitor 1.

電解液3の導入については、一例として、調製した電解液3槽にコンデンサ素子2を浸漬する。所定時間経過後、電解液3槽からコンデンサ素子2を引き上げる。なお、上記のように、電解液3の調製段階において公知の機能性物質を配合してもよいが、コンデンサ素子2内への電解液3の導入前または後に、機能性物質を含有する液体の槽にコンデンサ素子2を浸漬することで、コンデンサ素子2内に機能性物質を導入してもよい。電解液3および機能性物質の導入は、必要に応じて制御された圧力下で行ってもよい。 As an example of introducing the electrolyte solution 3, the capacitor element 2 is immersed in a tank of prepared electrolyte solution 3. After a predetermined time has elapsed, the capacitor element 2 is removed from the tank of electrolyte solution 3. As described above, a known functional substance may be added during the preparation of the electrolyte solution 3. However, the functional substance may also be introduced into the capacitor element 2 by immersing the capacitor element 2 in a tank of a liquid containing the functional substance before or after introducing the electrolyte solution 3 into the capacitor element 2. The introduction of the electrolyte solution 3 and the functional substance may be carried out under controlled pressure as necessary.

次に、封止工程S03は、図1を参照して、その手順を説明する。一例として、コンデンサ素子2を有底筒状のケース6内に収納する。コンデンサ素子2に接合されたリード端子4(陽極端子4aおよび陰極端子4b)を封止材5の貫通穴に嵌合し、ケース6の開口部を封止材5で閉口する。これにより、リード端子4は、電解コンデンサ1外に引き出された状態となる。次に、ケース6の開口縁6aに加締め加工を施して、ケース6内を密封する。なお、ケース6および/または封止材5に、防爆弁7を設けてもよい。こうして、図1に示す電解コンデンサ1が製造される。さらに、外装材(不図示)によってケース6を包装してもよい。当該包装は、下記のエージング工程S04の前に行っても、後に行ってもよい。 Next, the procedure for the sealing step S03 will be described with reference to Figure 1. As an example, the capacitor element 2 is housed in a cylindrical case 6 with a bottom. The lead terminals 4 (anode terminal 4a and cathode terminal 4b) joined to the capacitor element 2 are fitted into through holes in the sealing material 5, and the opening of the case 6 is closed with the sealing material 5. As a result, the lead terminals 4 are extended outside the electrolytic capacitor 1. Next, the opening edge 6a of the case 6 is crimped to seal the inside of the case 6. Note that an explosion-proof valve 7 may be provided in the case 6 and/or the sealing material 5. In this way, the electrolytic capacitor 1 shown in Figure 1 is manufactured. Furthermore, the case 6 may be packaged in an exterior material (not shown). This packaging may be performed before or after the aging step S04 described below.

最後に、エージング工程S04は、製造した電解コンデンサ1に対して、高温条件下で、所定時間、所定の電圧を印加するエージング処理を行う。これにより、電解液3中の所定の成分が有する酸化皮膜8a修復機能を作用させて、製造過程で酸化皮膜8aが剥離された部分や、酸化皮膜8aの比較的薄い部分等を修復して、漏れ電流の抑制と性能の安定化を図ることができる。また、エージング処理によれば、予期しない初期不良の除去といったデバッキング効果も得られる。 Finally, in the aging step S04, the manufactured electrolytic capacitor 1 is subjected to an aging treatment in which a predetermined voltage is applied for a predetermined time under high-temperature conditions. This activates the oxide film 8a repair function of predetermined components in the electrolyte 3, repairing areas where the oxide film 8a peeled off during the manufacturing process or relatively thin areas of the oxide film 8a, thereby suppressing leakage current and stabilizing performance. The aging treatment also has a debugging effect, such as eliminating unexpected initial defects.

[試験1]
前記の本実施形態に沿って通常の方法により、定格電圧16Vのアルミニウム電解コンデンサを製造した。陽極箔および陰極箔にはエッチング処理を行ったアルミニウム箔を用い、陽極箔には化成処理を行って酸化皮膜を形成した。コンデンサ素子を組み立て、次いでコンデンサ素子に表1に示す組成の電解液を導入した。なお、表1中の機能性物質は、複数種の物質を含み、その組成比は各例同一である(以下、全試験の機能性物質について同じ)。電解コンデンサを組み立て、次いで所定のエージング処理を行った。製造した各例の電解コンデンサを、電圧無印加の115℃の温度環境に曝露し、所定時間経過ごとに、16V印加1分の漏れ電流を測定した。各例の供試数は5器とした。図5Aおよび図5Bに結果を示す。
[Test 1]
Aluminum electrolytic capacitors with a rated voltage of 16 V were fabricated using a conventional method in accordance with the present embodiment. Etched aluminum foil was used for the anode and cathode foils, and the anode foil was subjected to a chemical conversion treatment to form an oxide film. Capacitor elements were assembled, and then an electrolyte solution with the composition shown in Table 1 was introduced into the capacitor elements. The functional materials in Table 1 contained multiple substances, with the same composition ratio for each example (the same applies to the functional materials tested below). The electrolytic capacitors were then assembled and subjected to the specified aging treatment. Each electrolytic capacitor was exposed to a 115°C temperature environment with no applied voltage, and leakage current was measured at predetermined intervals after applying 16 V for one minute. Five capacitors were tested for each example. The results are shown in Figures 5A and 5B.

リン酸およびホスホン酸系キレート剤としては以下の市販品を用いた(以下、全試験において同じ)。
リン酸(ラサ工業社製)
HEDP:1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸(キレスト社製、キレスト PH-210 「キレスト」は登録商標。以下同じ)
NTMP:ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(キレスト社製、キレスト PH-320)
PBTC:2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸(キレスト社製、キレスト PH-430)
EDTMP:エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(キレスト社製、キレスト PH-540)
The following commercially available phosphoric acid and phosphonic acid chelating agents were used (the same applies to all tests below).
Phosphoric acid (Rasa Industries)
HEDP: 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid (manufactured by Chelest Corporation, Chelest PH-210; "Chelest" is a registered trademark; the same applies hereinafter)
NTMP: nitrilotris(methylenephosphonic acid) (manufactured by Chelest Corporation, Chelest PH-320)
PBTC: 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (Chelest PH-430, manufactured by Chelest Corporation)
EDTMP: ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (manufactured by Chelest Corporation, Chelest PH-540)

図5Aは、各例の平均値、ならびに最大値および最小値を表す誤差範囲を示すグラフである。但し、誤差範囲が小さ過ぎて視認できない箇所がある。また、図5Bは、図5Aのグラフの縦軸範囲を減縮して各実施例の結果を見易くしたグラフである。但し、見易いように、誤差範囲の表示は省略している。なお、図5Bには、比較例2は表れていない。 Figure 5A is a graph showing the average value for each example, as well as the error ranges representing the maximum and minimum values. However, there are some areas where the error range is too small to be seen. Figure 5B is a graph in which the vertical axis range of the graph in Figure 5A has been reduced to make the results of each example easier to see. However, for ease of viewing, the error range has been omitted. Note that Comparative Example 2 does not appear in Figure 5B.

図5Aおよび図5Bに示すように、従来の標準的な電解液中リン酸量(104.9mmol/kg)である参考例1と比較して、リン酸量の多い比較例1(130.7mmol/kg)では顕著に漏れ電流が多くなった。また、比較例1よりもさらにリン酸量の多い比較例2(156.4mmol/kg)ではさらに顕著に漏れ電流が多くなった。これに対して、比較例1とほぼ同量のリン酸(128.4~129.6mmol/kg)に各種のホスホン酸系キレート剤を併用した実施例1~4では参考例1よりも漏れ電流が少なくなった。また、比較例2とほぼ同量のリン酸(153.6~155.0mmol/kg)に各種のホスホン酸系キレート剤を併用した実施例5~8でも参考例1よりも漏れ電流が少なくなった。 As shown in Figures 5A and 5B, compared to Reference Example 1, which uses a conventional standard amount of phosphoric acid in the electrolyte (104.9 mmol/kg), Comparative Example 1, which uses a higher amount of phosphoric acid (130.7 mmol/kg), exhibited significantly higher leakage current. Furthermore, Comparative Example 2, which uses an even higher amount of phosphoric acid (156.4 mmol/kg) than Comparative Example 1, exhibited an even higher leakage current. In contrast, Examples 1 to 4, which use approximately the same amount of phosphoric acid as Comparative Example 1 (128.4 to 129.6 mmol/kg) in combination with various phosphonic acid chelating agents, exhibited lower leakage current than Reference Example 1. Furthermore, Examples 5 to 8, which use approximately the same amount of phosphoric acid as Comparative Example 2 (153.6 to 155.0 mmol/kg) in combination with various phosphonic acid chelating agents, also exhibited lower leakage current than Reference Example 1.

具体的に、参考例1では、試験開始から約3000時間経過後に漏れ電流の増加が目立ち始め、9469時間経過後には最大値である115.98μAに至った。また、比較例1では、試験開始から約500時間経過後に漏れ電流の増加が急峻に増加し始め、4060時間経過後には最大値である369.56μAに至った。また、比較例2では、試験開始から約500時間経過後に漏れ電流の増加が急峻に増加し始め、1000時間経過前には500μAを超えてレンジアウトした。 Specifically, in Reference Example 1, the leakage current began to increase noticeably approximately 3,000 hours after the start of testing, reaching a maximum value of 115.98 μA after 9,469 hours. In Comparative Example 1, the leakage current began to increase sharply approximately 500 hours after the start of testing, reaching a maximum value of 369.56 μA after 4,060 hours. In Comparative Example 2, the leakage current began to increase sharply approximately 500 hours after the start of testing, exceeding 500 μA and dropping out of range before 1,000 hours had elapsed.

これに対して、実施例1~8の漏れ電流は、全試験期間を通して16.15μA(実施例6:508時間経過後)以下で、比較例1、2および参考例1と比較して顕著に少なかった。さらに、実施例1~5、7、8の漏れ電流は、全試験期間を通して12.62μA(実施例8:1084時間経過後)以下であった。 In contrast, the leakage current in Examples 1 to 8 was 16.15 μA or less (Example 6: after 508 hours) throughout the entire test period, which was significantly lower than that of Comparative Examples 1 and 2 and Reference Example 1. Furthermore, the leakage current in Examples 1 to 5, 7, and 8 was 12.62 μA or less (Example 8: after 1084 hours) throughout the entire test period.

また、全実施例1~8の中では、相対的にリン酸量の多い実施例5~8と比較して、相対的にリン酸量の少ない実施例1~4の方が漏れ電流が少ない傾向を示した。ホスホン酸系キレート剤によってリン酸イオンをより効率的に利用できるようになったことで、リン酸イオン源を適度に増加させて漏れ電流を十分に抑制できたと考えられる。ホスホン酸系キレート剤の中では、相対的にリン酸量の多い実施例5~8において、NTMP(実施例6)およびEDTMP(実施例8)と比較して、HEDP(実施例5)およびPBTC(実施例7)の方が漏れ電流が少ない傾向を示して良好であった。さらに、リン酸量の多少に関わらず、PBTC(実施例3、7)では、特に漏れ電流が少ない傾向を示して良好であった。本試験条件を考慮すると、115℃程度までの使用が想定される電解コンデンサ(例えば、耐熱温度が110~120℃に設定される電解コンデンサ)等においては、ホスホン酸系キレート剤のうち、NTMPおよびEDTMPが好適であり、HEDPがより好適であり、PBTCがさらに好適である。 Furthermore, among all Examples 1-8, Examples 1-4, which contained relatively low amounts of phosphoric acid, tended to have lower leakage current compared to Examples 5-8, which contained relatively high amounts of phosphoric acid. It is believed that the phosphonic acid chelating agent enabled more efficient use of phosphate ions, allowing for a moderate increase in the phosphate ion source to adequately suppress leakage current. Among the phosphonic acid chelating agents, Examples 5-8, which contained relatively high amounts of phosphoric acid, HEDP (Example 5) and PBTC (Example 7) tended to have lower leakage current than NTMP (Example 6) and EDTMP (Example 8), demonstrating superiority. Furthermore, regardless of the amount of phosphoric acid, PBTC (Examples 3 and 7) particularly tended to have lower leakage current, demonstrating superiority. Considering the test conditions, for electrolytic capacitors expected to be used at temperatures up to approximately 115°C (for example, electrolytic capacitors with a heat resistance temperature set at 110-120°C), among the phosphonic acid chelating agents, NTMP and EDTMP are suitable, HEDP is more suitable, and PBTC is even more suitable.

[試験2]
前記の本実施形態に沿って通常の方法により、定格電圧16Vのアルミニウム電解コンデンサを製造した。陽極箔および陰極箔にはエッチング処理を行ったアルミニウム箔を用い、陽極箔には化成処理を行って酸化皮膜を形成した。コンデンサ素子を組み立て、次いでコンデンサ素子に表2に示す組成の電解液を導入した。電解コンデンサを組み立て、次いで所定のエージング処理を行った。製造した各例の電解コンデンサを、表3に示す電気的条件および温度環境に曝露し、500時間経過ごとに故障(防爆弁の開弁または通電不能の使用不可能状態)の有無を調査した。各例の供試数は5器とした。表3に結果を示す。
[Test 2]
Aluminum electrolytic capacitors with a rated voltage of 16 V were manufactured using a conventional method in accordance with the present embodiment. Etched aluminum foil was used for the anode and cathode foils, and the anode foil was subjected to a chemical conversion treatment to form an oxide film. A capacitor element was assembled, and then an electrolyte solution with the composition shown in Table 2 was introduced into the capacitor element. The electrolytic capacitor was then assembled and subjected to a predetermined aging treatment. Each manufactured electrolytic capacitor was exposed to the electrical conditions and temperature environment shown in Table 3, and the presence or absence of failure (open explosion-proof valve or inoperable state due to inability to pass current) was investigated every 500 hours. Five capacitors were tested for each example. The results are shown in Table 3.

表3に示すように、全体的には、従来の標準的な電解液中リン酸量(104.9mmol/kg)である参考例2と比較して、リン酸量の多い比較例3(130.7mmol/kg)では寿命が短縮した。また、比較例3よりもさらにリン酸量の多い比較例4(156.4mmol/kg)では、比較例3よりもさらに寿命が短縮するか比較例3と同程度であった。これに対して、比較例3とほぼ同量のリン酸(128.4~129.6mmol/kg)に各種のホスホン酸系キレート剤を併用した実施例9~12では参考例2よりも寿命が延長した。また、比較例4とほぼ同量のリン酸(153.6~155.0mmol/kg)に各種のホスホン酸系キレート剤を併用した実施例13~16でも参考例2よりも寿命が延長した。 As shown in Table 3, overall, the lifespan was shorter in Comparative Example 3 (130.7 mmol/kg), which had a higher amount of phosphoric acid than in Reference Example 2, which used a conventional standard amount of phosphoric acid in the electrolyte (104.9 mmol/kg). Furthermore, in Comparative Example 4 (156.4 mmol/kg), which had an even higher amount of phosphoric acid than Comparative Example 3, the lifespan was either shorter than Comparative Example 3 or similar to that of Comparative Example 3. In contrast, Examples 9 to 12, which used approximately the same amount of phosphoric acid as Comparative Example 3 (128.4 to 129.6 mmol/kg) in combination with various phosphonic acid chelating agents, showed longer lifespans than Reference Example 2. Furthermore, Examples 13 to 16, which used approximately the same amount of phosphoric acid as Comparative Example 4 (153.6 to 155.0 mmol/kg) in combination with various phosphonic acid chelating agents, also showed longer lifespans than Reference Example 2.

具体的に、電圧無印加の115℃の温度条件においては、比較例4では5500時間経過後に5器全て故障し、比較例3では6500時間経過後に5器全て故障し、参考例2では9500時間経過後に5器全て故障した。これに対して、実施例9~16では、いずれの例も9500時間経過後も依然として全5器に故障はなく、比較例3、4および参考例2よりも寿命が延長した。 Specifically, under conditions of 115°C temperature with no applied voltage, all five devices in Comparative Example 4 failed after 5,500 hours, all five devices in Comparative Example 3 failed after 6,500 hours, and all five devices in Reference Example 2 failed after 9,500 hours. In contrast, in Examples 9 to 16, none of the five devices failed even after 9,500 hours, demonstrating a longer lifespan than Comparative Examples 3 and 4 and Reference Example 2.

定格電圧16V印加の115℃の温度条件においては、比較例4では5500時間経過後に5器全て故障し、比較例3では6500時間経過後に5器全て故障し、参考例2では9500時間経過後に5器全て故障した。これに対して、実施例9~16では、いずれの例も9500時間経過後も依然として全5器に故障はなく、比較例3、4および参考例2よりも寿命が延長した。 At a temperature of 115°C with a rated voltage of 16V applied, all five devices in Comparative Example 4 failed after 5,500 hours, all five devices in Comparative Example 3 failed after 6,500 hours, and all five devices in Reference Example 2 failed after 9,500 hours. In contrast, in Examples 9 to 16, none of the five devices failed even after 9,500 hours, demonstrating a longer lifespan than Comparative Examples 3 and 4 and Reference Example 2.

電圧無印加の125℃の温度条件においては、比較例4および比較例3では3000時間経過後に5器全て故障し、参考例2では3500時間経過後に5器全て故障した。これに対して、実施例15、16では5000時間経過後に5器全て故障し、実施例11、14では7000時間経過後に5器全て故障し、実施例9、10、12、13では8000時間経過後に一部の機器が故障した。実施例間で差があったが、全実施例9~16で、比較例3、4および参考例2よりも寿命が延長した。 Under a temperature condition of 125°C with no applied voltage, all five devices failed after 3,000 hours in Comparative Examples 4 and 3, and all five devices failed after 3,500 hours in Reference Example 2. In contrast, all five devices failed after 5,000 hours in Examples 15 and 16, all five devices failed after 7,000 hours in Examples 11 and 14, and some devices failed after 8,000 hours in Examples 9, 10, 12, and 13. Although there were differences between the Examples, all Examples 9 to 16 had a longer lifespan than Comparative Examples 3 and 4 and Reference Example 2.

115℃においては実施例間で差がなかったが、125℃においては、相対的にリン酸量の多い実施例13~16と比較して、相対的にリン酸量の少ない実施例9~12の方が、寿命が延長する傾向を示した。ホスホン酸系キレート剤によってリン酸イオンをより効率的に利用できるようになったことで、リン酸イオン源を適度に増加させて漏れ電流を十分に抑制できたと考えられる。上記の通り、125℃においては、比較例3、4および参考例2がごく早期に故障に至ったことに対して、全実施例9~16が一定の寿命を保持し、特に実施例9~14は比較例3、4および参考例2の2倍以上の寿命を保持した機器があった。このように、リン酸とホスホン酸系キレート剤との併用は、特に、相対的に過酷な高温条件下においても非常に安定した長寿命化を図ることができるという特別顕著な効果を奏した。 While there was no difference between the Examples at 115°C, at 125°C, Examples 9-12, which contained relatively less phosphoric acid, tended to have a longer lifespan than Examples 13-16, which contained relatively more phosphoric acid. It is believed that the phosphonic acid chelating agent enabled more efficient use of phosphate ions, allowing for a moderate increase in the phosphate ion source to adequately suppress leakage current. As noted above, at 125°C, while Comparative Examples 3 and 4 and Reference Example 2 failed very quickly, all Examples 9-16 maintained a certain lifespan, and in particular, Examples 9-14 had a lifespan more than twice that of Comparative Examples 3 and 4 and Reference Example 2. Thus, the combined use of phosphoric acid and a phosphonic acid chelating agent produced a particularly remarkable effect, achieving a very stable and long lifespan, even under relatively harsh high-temperature conditions.

ホスホン酸系キレート剤の中では、125℃においては、相対的にリン酸量の多い実施例13-16において、PBTC(実施例15)およびEDTMP(実施例16)と比較して、HEDP(実施例13)およびNTMP(実施例14)の方が、長寿命傾向を示して良好であった。本試験条件を考慮すると、125℃程度までの使用が想定される電解コンデンサ(例えば、耐熱温度が120~130℃に設定される電解コンデンサ)等においては、ホスホン酸系キレート剤のうち、PBTCおよびEDTMPが好適であり、HEDPおよびNTMPがより好適である。 Among the phosphonic acid chelating agents, at 125°C, HEDP (Example 13) and NTMP (Example 14) tended to have longer life than PBTC (Example 15) and EDTMP (Example 16) in Examples 13-16, which contain relatively high amounts of phosphoric acid. Considering the test conditions, for electrolytic capacitors expected to be used at temperatures up to approximately 125°C (for example, electrolytic capacitors with a heat resistance temperature set to 120-130°C), among the phosphonic acid chelating agents, PBTC and EDTMP are preferred, with HEDP and NTMP being more preferred.

[試験3]
さらに、リン酸イオン源の配合量(含有量)について調べる目的で、表4に示す組成の各例の電解液を調製した。2cm×5cmのアルミニウムプレーン箔からなるアルミニウム電極と、白金電極とを電流計(横河計測社製、ディジタルマルチメータ TY710)に接続した。両電極を、ガラスビーカー中の室温の電解液70gの中に入れて、試験装置とした。当該試験装置において、電解液の中に電極を入れてから5分後の電流値を測定した。表4に、電解液組成と共に電流値の測定結果を示す。また、図6に、当該測定結果をグラフで示す。
[Test 3]
Furthermore, in order to investigate the blending amount (content) of the phosphate ion source, electrolyte solutions of each example with the compositions shown in Table 4 were prepared. An aluminum electrode made of a 2 cm x 5 cm plain aluminum foil and a platinum electrode were connected to an ammeter (Yokogawa Measurement Corporation, Digital Multimeter TY710). Both electrodes were placed in 70 g of electrolyte at room temperature in a glass beaker to form a test apparatus. In this test apparatus, the current value was measured 5 minutes after placing the electrodes in the electrolyte. Table 4 shows the electrolyte composition and the measurement results of the current value. The measurement results are also shown in a graph in Figure 6.

本試験装置における電極反応は、以下の通りである。
アルミニウム電極反応
Al ⇒ Al3+ + 3e (Al + 3OH⇒ Al(OH) + 3e
白金電極反応
3HO + 3e ⇒ 3OH + 3/2H
The electrode reaction in this test device is as follows:
Aluminum electrode reaction: Al ⇒ Al 3+ + 3e - (Al + 3OH - ⇒ Al(OH) 3 + 3e - )
Platinum electrode reaction 3H 2 O + 3e - ⇒ 3OH - + 3/2H 2

すなわち、ここで測定される電流値の大きさは、アルミニウム箔の水和劣化の進行度を表す。それと共に、各例において、電流値が低い程、電解液中のリン酸によって箔の水和劣化が良好に抑制されていることを表す。 In other words, the magnitude of the current value measured here represents the degree of hydration deterioration of the aluminum foil. At the same time, in each example, the lower the current value, the better the hydration deterioration of the foil is suppressed by the phosphoric acid in the electrolyte.

表4および図6に示すように、リン酸と共にホスホン酸系キレート剤を配合しない電解液組成である比較例5と比較して、リン酸と共に各種のホスホン酸系キレート剤を配合した実施例17~20では、いずれのリン酸量においても、電流値が低く、箔の水和劣化が抑制された。より詳しくは、従来の標準的な電解液中リン酸量(約100mmol/kg)では、実施例17~20と比較例5との電流値の差は相対的に小さかった。しかしながら、リン酸量が2倍(約200mmol/kg)、3倍(約300mmol/kg)、4倍(約400mmol/kg)、5倍(約500mmol/kg)に増加すると、比較例5では電流値が比較的急峻に上昇したのに対して、実施例17~20では電流値の上昇が比較的緩慢であり、特に実施例17、18、20では電流値の上昇は顕著に緩慢であった。その結果、実施例17~20と比較例5との電流値の差は相対的に大きくなった。このことから、リン酸にホスホン酸系キレート剤を併用することで、電解液中に標準量の5倍程度までの極多量のリン酸(リン酸イオン源)を配合して、電極箔の劣化を十分に抑制することができ、ひいては試験1および試験2で確かめられた電解コンデンサにおける漏れ電流の低減および長寿命化を図ることができる。 As shown in Table 4 and Figure 6, compared to Comparative Example 5, which had an electrolyte composition that did not contain a phosphonic acid chelating agent in addition to phosphoric acid, Examples 17-20, which contained various phosphonic acid chelating agents in addition to phosphoric acid, exhibited low current values and suppressed foil hydration degradation at all phosphoric acid levels. More specifically, at a conventional standard amount of phosphoric acid in the electrolyte (approximately 100 mmol/kg), the difference in current values between Examples 17-20 and Comparative Example 5 was relatively small. However, when the amount of phosphoric acid was doubled (approximately 200 mmol/kg), tripled (approximately 300 mmol/kg), quadrupled (approximately 400 mmol/kg), or five times (approximately 500 mmol/kg), Comparative Example 5 exhibited a relatively steep increase in current value, while Examples 17-20 exhibited a relatively gradual increase in current value, and Examples 17, 18, and 20 exhibited a particularly gradual increase in current value. As a result, the difference in current value between Examples 17-20 and Comparative Example 5 became relatively large. Therefore, by using a phosphonic acid chelating agent in combination with phosphoric acid, it is possible to incorporate an extremely large amount of phosphoric acid (phosphate ion source) into the electrolyte, up to about five times the standard amount, and sufficiently suppress deterioration of the electrode foil, thereby reducing leakage current and extending the lifespan of the electrolytic capacitor, as confirmed in Tests 1 and 2.

これまでの試験結果から、本発明においては、ホスホン酸系キレート剤を併用することで、電解液中のリン酸イオン源の配合量(含有量)を、120.0~500.0mmol/kg、120.0~400.0mmol/kg、120.0~300.0mmol/kg、120.0~200.0mmol/kg、120.0~170.0mmol/kg、120.0~160.0mmol/kg、125.0~155.0mmol/kg、130.0~155.0mmol/kg、130.0~150.0mmol/kg等の範囲で設定できる。 Based on the test results to date, in the present invention, by using a phosphonic acid chelating agent in combination, the amount (content) of the phosphate ion source in the electrolyte can be set within the following ranges: 120.0 to 500.0 mmol/kg, 120.0 to 400.0 mmol/kg, 120.0 to 300.0 mmol/kg, 120.0 to 200.0 mmol/kg, 120.0 to 170.0 mmol/kg, 120.0 to 160.0 mmol/kg, 125.0 to 155.0 mmol/kg, 130.0 to 155.0 mmol/kg, 130.0 to 150.0 mmol/kg, etc.

ホスホン酸系キレート剤の中では、PBTC(実施例19)と比較して、HEDP(実施例17)、NTMP(実施例18)、およびEDTMP(実施例20)の方が、電流値がより低い傾向を示して良好であった。電解液中のリン酸量が約500mmol/kgの極多量であっても、PBTC(実施例19)では54.09μAの低値に抑えられ、HEDP(実施例17)では20.65μAのさらに低値に抑えられ、NTMP(実施例18)では14.87μA、EDTMP(実施例20)では15.53μAのさらに顕著に低値に抑えられた。本試験条件を考慮すると、室温での使用が想定される電解コンデンサ等においては、ホスホン酸系キレート剤のうち、PBTCが好適であり、HEDPがより好適であり、NTMPおよびEDTMPがさらに好適である。 Among the phosphonic acid chelating agents, HEDP (Example 17), NTMP (Example 18), and EDTMP (Example 20) tended to produce lower current values compared to PBTC (Example 19). Even with an extremely high amount of phosphoric acid in the electrolyte of approximately 500 mmol/kg, PBTC (Example 19) suppressed the current to a low value of 54.09 μA, HEDP (Example 17) suppressed it to an even lower value of 20.65 μA, NTMP (Example 18) suppressed it to 14.87 μA, and EDTMP (Example 20) suppressed it to an even lower value of 15.53 μA. Considering the test conditions, for electrolytic capacitors and the like expected to be used at room temperature, among the phosphonic acid chelating agents, PBTC is preferred, HEDP is more preferred, and NTMP and EDTMP are even more preferred.

[試験4]
さらに、ホスホン酸系キレート剤の配合量(含有量)について調べる目的で、表5に示す組成の各例の電解液を調製した。試験3と同じ構成の試験装置において、電解液の中に電極を入れてから5分後の電流値を測定した。表5に、電解液組成と共に電流値の測定結果を示す。また、図7に、当該測定結果をグラフで示す。
[Test 4]
Furthermore, in order to investigate the blending amount (content) of the phosphonic acid chelating agent, electrolyte solutions of each example with the compositions shown in Table 5 were prepared. Using a test device with the same configuration as in Test 3, the current value was measured 5 minutes after placing the electrodes in the electrolyte solution. Table 5 shows the electrolyte solution composition and the measurement results of the current value. The measurement results are also shown in a graph in Figure 7.

表5および図7に示すように、リン酸と共にホスホン酸系キレート剤を配合しない電解液組成である比較例6と比較して、リン酸と共に各種のホスホン酸系キレート剤を配合した実施例21~24では、いずれのホスホン酸系キレート剤量においても、電流値が低く、箔の水和劣化が抑制された。すなわち、電流値は、比較例27.45μAに対して、ホスホン酸系キレート剤0.2質量%配合(実施例21-1、22-1、23-1、24-1)において既に13.5μA未満の顕著に低値に抑えられ、ホスホン酸系キレート剤0.6質量%以上の配合(実施例21-2~21-4、22-2~22-4、23-2~23-4、24-2~24-4)において9.0μA未満のさらに顕著に低値に抑えられた。このように、ホスホン酸系キレート剤0.2質量%配合において既に比較例に対して顕著な効果を奏し、ホスホン酸系キレート剤1.5配合まで安定的に顕著な効果が持続したことから、リン酸と共にホスホン酸系キレート剤を少なくとも0.1乃至0.2質量%配合することで、電極箔の劣化を十分に抑制することができ、ひいては試験1および試験2で確かめられた電解コンデンサにおける漏れ電流の低減および長寿命化を図ることができる。 As shown in Table 5 and Figure 7, compared to Comparative Example 6, which had an electrolyte composition that did not incorporate a phosphonic acid chelating agent with phosphoric acid, Examples 21 to 24, which incorporated various phosphonic acid chelating agents with phosphoric acid, exhibited low current values and suppressed foil hydration degradation regardless of the amount of phosphonic acid chelating agent. That is, compared to Comparative Example 2 (7.45 μA), the current value was already significantly reduced to less than 13.5 μA when 0.2% by weight of phosphonic acid chelating agent was incorporated (Examples 21-1, 22-1, 23-1, and 24-1), and was even more significantly reduced to less than 9.0 μA when 0.6% by weight or more of phosphonic acid chelating agent was incorporated (Examples 21-2 to 21-4, 22-2 to 22-4, 23-2 to 23-4, and 24-2 to 24-4). Thus, a significant effect was already achieved compared to the comparative example at a blending rate of 0.2% by mass of phosphonic acid chelating agent, and a stable and significant effect was maintained up to a blending rate of 1.5% by mass of phosphonic acid chelating agent. This suggests that blending at least 0.1 to 0.2% by mass of phosphonic acid chelating agent together with phosphoric acid can sufficiently suppress electrode foil deterioration, thereby reducing leakage current and extending the lifespan of electrolytic capacitors, as confirmed in Tests 1 and 2.

これまでの試験結果から、本発明においては、電解液中のホスホン酸系キレート剤の配合量(含有量)を、0.1乃至0.2質量%以上に設定でき、例えば、本実施例の機能性物質の一部をホスホン酸系キレート剤に置き換えて上限を設定すると、0.1~5.0質量%、0.1~4.0質量%、0.1~3.5質量%、0.1~3.0質量%、0.1~2.5質量%、0.1~2.0質量%、0.1~1.6質量%、0.2~5.0質量%、0.2~4.0質量%、0.2~3.5質量%、0.2~3.0質量%、0.2~2.5質量%、0.2~2.0質量%、0.2~1.6質量%、0.2~1.5質量%等の範囲で設定できる。 Based on the test results to date, in the present invention, the amount (content) of phosphonic acid chelating agent in the electrolyte can be set to 0.1 to 0.2% by mass or more. For example, by replacing part of the functional substance in this example with a phosphonic acid chelating agent and setting the upper limit, the amount can be set to a range of 0.1 to 5.0% by mass, 0.1 to 4.0% by mass, 0.1 to 3.5% by mass, 0.1 to 3.0% by mass, 0.1 to 2.5% by mass, 0.1 to 2.0% by mass, 0.1 to 1.6% by mass, 0.2 to 5.0% by mass, 0.2 to 4.0% by mass, 0.2 to 3.5% by mass, 0.2 to 3.0% by mass, 0.2 to 2.5% by mass, 0.2 to 2.0% by mass, 0.2 to 1.6% by mass, 0.2 to 1.5% by mass, etc.

1 電解コンデンサ
2 コンデンサ素子
3 電解液
4 リード端子
4a 陽極端子
4b 陰極端子
5 封止材
6 ケース
6a 開口縁
7 防爆弁
8 陽極箔
8a 酸化皮膜
9 陰極箔
10 セパレータ
S01 コンデンサ素子形成工程
S02 電解液導入工程
S03 封止工程
S04 エージング工程
REFERENCE SIGNS LIST 1 Electrolytic capacitor 2 Capacitor element 3 Electrolyte 4 Lead terminal 4a Anode terminal 4b Cathode terminal 5 Sealing material 6 Case 6a Opening edge 7 Explosion-proof valve 8 Anode foil 8a Oxide film 9 Cathode foil 10 Separator S01 Capacitor element forming process S02 Electrolyte introduction process S03 Sealing process S04 Aging process

Claims (14)

低圧用電解コンデンサであって、
誘電体層が形成された陽極箔と、陰極箔と、前記陽極箔と前記陰極箔との間に配設されたセパレータと、を有するコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子内に含浸された電解液と、を備え、
前記電解液は、55wt%以上の水を含有する水系溶媒と、リン酸イオン源と、ホスホン酸基を有し、キレート能を有する化合物であるホスホン酸系キレート剤(但し、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(EDTMP)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)(EDTPO)、およびエチレンジアミン-N,N’-ビス(メチレンホスホン酸)、ならびにこれらと同一の化学構造を有する物質を除く。)とを含有すること
を特徴とする電解コンデンサ。
A low-voltage electrolytic capacitor,
a capacitor element including an anode foil on which a dielectric layer is formed, a cathode foil, and a separator disposed between the anode foil and the cathode foil; and an electrolyte solution impregnated in the capacitor element,
The electrolytic capacitor is characterized in that the electrolytic solution contains an aqueous solvent containing 55 wt % or more of water, a phosphate ion source, and a phosphonic acid-based chelating agent which is a compound having a phosphonic acid group and having chelating ability (however, excluding ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMP), ethylenediaminetetrakis(methylenephosphonic acid) (EDTPO), ethylenediamine-N,N'-bis(methylenephosphonic acid), and substances having the same chemical structure as these).
前記電解液は、有機酸アンモニウム塩を含有すること
を特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the electrolytic solution contains an organic acid ammonium salt.
前記有機酸アンモニウム塩は、アジピン酸アンモニウムを主体として、ギ酸アンモニウムが添加されていること
を特徴とする請求項記載の電解コンデンサ。
3. The electrolytic capacitor according to claim 2 , wherein the organic ammonium salt is composed mainly of ammonium adipate with ammonium formate added thereto.
前記リン酸イオン源は、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、これらの3種の酸それぞれの塩、前記3種の酸それぞれのエステルおよび該エステルの塩、ならびに、前記3種の酸それぞれの縮合体および該縮合体の塩、からなる群から選択される1種以上の物質であること
を特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the phosphate ion source is one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, salts of each of these three acids, esters of each of the three acids and salts of the esters, and condensates of each of the three acids and salts of the condensates.
前記リン酸イオン源は、リン酸、リン酸塩、リン酸エステル、およびリン酸エステルの塩からなる群から選択される1種以上の物質であること
を特徴とする請求項4記載の電解コンデンサ。
5. The electrolytic capacitor according to claim 4, wherein the phosphate ion source is one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphate salts, phosphate esters, and salts of phosphate esters.
前記ホスホン酸系キレート剤は、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、および2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸を含む群から選択される1種以上の物質であること
を特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the phosphonic acid chelating agent is one or more substances selected from the group consisting of 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, nitrilotris(methylenephosphonic acid), and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid.
前記リン酸イオン源が、前記電解液中に120.0~500.0mmol/kg(但し、前記電解液中に0.75wt%以下を除く。)含有すること
を特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。
2. The electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the phosphate ion source is contained in the electrolyte in an amount of 120.0 to 500.0 mmol/kg (excluding 0.75 wt % or less in the electrolyte).
低圧用電解コンデンサであって、
電解液に、少なくとも、55wt%以上の水を含有する水系溶媒と、リン酸イオン源と、ホスホン酸基を有し、キレート能を有する化合物であるホスホン酸系キレート剤(但し、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)(EDTMP)、エチレンジアミンテトラキス(メチレンホスホン酸)(EDTPO)、およびエチレンジアミン-N,N’-ビス(メチレンホスホン酸)、ならびにこれらと同一の化学構造を有する物質を除く。)とを配合すること
を特徴とする電解コンデンサの製造方法。
A low-voltage electrolytic capacitor,
A method for manufacturing an electrolytic capacitor, comprising blending, into an electrolytic solution, an aqueous solvent containing at least 55 wt % or more of water, a phosphate ion source, and a phosphonic acid chelating agent which is a compound having a phosphonic acid group and having chelating ability (excluding ethylenediaminetetra(methylenephosphonic acid) (EDTMP), ethylenediaminetetrakis(methylenephosphonic acid) (EDTPO), ethylenediamine-N,N'-bis(methylenephosphonic acid), and substances having the same chemical structure as these).
前記電解液は、有機酸アンモニウム塩を配合すること
を特徴とする請求項8記載の電解コンデンサの製造方法。
9. The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 8, wherein the electrolytic solution contains an organic acid ammonium salt.
前記有機酸アンモニウム塩は、アジピン酸アンモニウムを主体として、ギ酸アンモニウムが添加されていること
を特徴とする請求項記載の電解コンデンサの製造方法。
10. The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 9 , wherein the organic ammonium salt is composed mainly of ammonium adipate with ammonium formate added thereto.
前記リン酸イオン源を、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、これらの3種の酸それぞれの塩、前記3種の酸それぞれのエステルおよび該エステルの塩、ならびに、前記3種の酸それぞれの縮合体および該縮合体の塩、からなる群から選択される1種以上の物質とすること
を特徴とする請求項8記載の電解コンデンサの製造方法。
9. The method for producing an electrolytic capacitor according to claim 8, wherein the phosphate ion source is one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, salts of each of these three acids, esters of each of the three acids and salts of the esters, and condensates of each of the three acids and salts of the condensates.
前記リン酸イオン源を、リン酸、リン酸塩、リン酸エステル、およびリン酸エステルの塩からなる群から選択される1種以上の物質とすること
を特徴とする請求項11記載の電解コンデンサの製造方法。
12. The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 11, wherein the phosphate ion source is one or more substances selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphate salts, phosphate esters, and salts of phosphate esters.
前記ホスホン酸系キレート剤を、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、および2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸を含む群から選択される1種以上の物質とすること
を特徴とする請求項8記載の電解コンデンサの製造方法。
9. The method for producing an electrolytic capacitor according to claim 8, wherein the phosphonic acid chelating agent is one or more substances selected from the group consisting of 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, nitrilotris(methylenephosphonic acid), and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid.
前記リン酸イオン源を、前記電解液中に120.0~500.0mmol/kg(但し、前記電解液中に0.75wt%以下を除く。)配合すること
を特徴とする請求項8記載の電解コンデンサの製造方法。
9. The method for producing an electrolytic capacitor according to claim 8, wherein the phosphate ion source is blended in the electrolyte solution in an amount of 120.0 to 500.0 mmol/kg (excluding an amount of 0.75 wt % or less in the electrolyte solution).
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