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JP7849412B2 - Electrolytic capacitor and method for manufacturing an electrolytic capacitor - Google Patents
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JP7849412B2 - Electrolytic capacitor and method for manufacturing an electrolytic capacitor - Google Patents

Electrolytic capacitor and method for manufacturing an electrolytic capacitor

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JP7849412B2 JP2024080935A JP2024080935A JP7849412B2 JP 7849412 B2 JP7849412 B2 JP 7849412B2 JP 2024080935 A JP2024080935 A JP 2024080935A JP 2024080935 A JP2024080935 A JP 2024080935A JP 7849412 B2 JP7849412 B2 JP 7849412B2
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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。 This 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 a basic energy storage device consisting of a capacitor element in which an electrolyte is impregnated within a dielectric layer formed on an anode foil and a cathode foil, with a separator placed between them. Electrolytic capacitors can be classified into two types: one in which a non-solid electrolyte (liquid electrolyte) is introduced into the capacitor element, and another in which a solid electrolyte, such as a conductive polymer, is introduced. Furthermore, there are also so-called "hybrid" electrolytic capacitors that incorporate both a solid electrolyte and a liquid electrolyte within the capacitor element, aiming to combine the advantages of both solid and non-solid electrolytes.

従来の電解コンデンサでは、様々な市場の要求に応えるために、一例として、低インピーダンス化等を図ろうとして例えば電解液中の水の含有量を高めると、電極箔の金属元素と水との水和反応による水素ガスの発生量が増加する。或いは、他の例として、製品の小型化および高容量化を図ろうとすると、例えば箔の高容量化に伴って水素ガスの発生量が増加し、この水素ガスが縮小された外装ケース空間の内圧を上昇させる。こうした水素ガスの発生がもとになって、ひいては外観の膨れ、液漏れ、防爆弁の作動(開弁)等が起こり易くなるという問題があった。 In conventional electrolytic capacitors, in order to meet various market demands, for example, by increasing the water content in the electrolyte to lower impedance, the amount of hydrogen gas generated by the hydration reaction between the metal elements of the electrode foil and water increases. Alternatively, in other cases, when trying to miniaturize and increase the capacitance of the product, for example, the amount of hydrogen gas generated increases as the capacitance of the foil increases, and this hydrogen gas increases the internal pressure of the reduced outer casing space. This generation of hydrogen gas can lead to problems such as bulging of the exterior, leakage, and activation (opening) of explosion-proof valves.

そこで、従来、電解液にニトロ基を有するニトロ化合物が配合されることがあった(特許文献1:特開平4-10512号公報参照)。ニトロ化合物は、ニトロ基が還元されて水素イオンを吸収することで電解コンデンサ内の水素ガスの発生を抑制する作用効果を有する。 Therefore, conventionally, nitro compounds containing nitro groups have sometimes been incorporated into the electrolyte (see Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 4-10512). Nitro compounds have the effect of suppressing the generation of hydrogen gas within electrolytic capacitors by reducing the nitro group and absorbing hydrogen ions.

特開平4-10512号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-10512 特開2023-145741号公報Japanese Patent Publication No. 2023-145741

特許文献1(特開平4-10512号公報)に例示されるように、ニトロ化合物(ニトロ基)の水素ガス発生抑制作用はよく知られている。従来、電解コンデンサ用電解液には、ニトロ化合物の中で限られたニトロベンゼン化合物が用いられてきた(特許文献2:特開2023-145741号公報、段落0032)。 As illustrated in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-10512), the hydrogen gas generation suppression effect of nitro compounds (nitro groups) is well known. Conventionally, a limited number of nitrobenzene compounds have been used in electrolytes for electrolytic capacitors (Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2023-145741, paragraph 0032).

しかしながら、これまで用いられていたニトロ化合物は、エチレングリコール等の極性溶媒への溶解性が比較的低かったり、比較的高濃度では電解コンデンサの耐電圧を低下させたりするため、その配合量は比較的低濃度で、限定的であった。 However, the nitro compounds used until now had relatively low solubility in polar solvents such as ethylene glycol, and at relatively high concentrations, they reduced the voltage rating of electrolytic capacitors. Therefore, their use was limited to relatively low concentrations.

さらに、発明者は、従来のニトロ化合物は、特に高温負荷(一定時間の高温放置)を経た後の耐電圧低下が著しいという課題を新たに見出した。 Furthermore, the inventors discovered a new problem: conventional nitro compounds exhibit a significant decrease in dielectric strength, particularly after high-temperature loading (being left at high temperatures for a certain period).

そこで、本発明は、ニトロ化合物によって水素ガスの発生を抑制することができ、高温負荷を経た後の耐電圧の低下が抑制されて、高温を含む温度帯において安定して動作可能な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。 Therefore, the present invention aims to provide an electrolytic capacitor and a method for manufacturing an electrolytic capacitor that can suppress the generation of hydrogen gas by using a nitro compound, thereby suppressing the decrease in withstand voltage after high-temperature loading and enabling stable operation in a temperature range that includes high temperatures.

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-mentioned problem by a solution described below as one embodiment.

本発明に係る電解コンデンサは、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、4-ニトロピリジン N-オキシド化合物を含有することを特徴とする。 The electrolytic capacitor according to the present invention comprises 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 impregnated within the capacitor element, wherein the electrolyte contains a 4-nitropyridine N-oxide compound.

前記4-ニトロピリジン N-オキシド化合物が、4-ニトロピリジン N-オキシドであることが好ましい。 It is preferable that the 4-nitropyridine N-oxide compound is 4-nitropyridine N-oxide.

また、電解コンデンサ内の水素発生は電解液中の水分含有量が多い程問題になり易い。そのため、本発明は、前記電解液の溶媒が水を含有する溶媒である形態に、より好適である。 Furthermore, hydrogen generation within electrolytic capacitors becomes more problematic the higher the water content in the electrolyte. Therefore, the present invention is more preferable in a form where the solvent of the electrolyte contains water.

また、本発明に係る電解コンデンサの製造方法は、電解液に、4-ニトロピリジン N-オキシド化合物を配合することを特徴とする。 Furthermore, the method for manufacturing an electrolytic capacitor according to the present invention is characterized by incorporating a 4-nitropyridine N-oxide compound into the electrolyte.

前記4-ニトロピリジン N-オキシド化合物が、4-ニトロピリジン N-オキシドであることが好ましい。 It is preferable that the 4-nitropyridine N-oxide compound is 4-nitropyridine N-oxide.

前記電解液の溶媒には、水を含有する溶媒を好適に用いることができる。 A solvent containing water can be suitably used as the solvent for the electrolyte.

本発明に係る電解コンデンサは、4-ニトロピリジン N-オキシド化合物によって、電解コンデンサ内の水素ガスの発生を抑制することができ、高温負荷を経た後の耐電圧の低下が抑制されて、高温を含む温度帯において安定して動作させることができる。 The electrolytic capacitor according to the present invention can suppress the generation of hydrogen gas within the electrolytic capacitor by using a 4-nitropyridine N-oxide compound, thereby suppressing the decrease in withstand voltage after high-temperature loading and enabling stable operation in a temperature range that includes high temperatures.

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。Figure 1 is a schematic diagram (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示す概略図(分解斜視図)である。Figure 2 is a schematic diagram (exploded perspective view) showing an example of a capacitor element in an electrolytic capacitor according to this embodiment. 図3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示す概略図(基本構成の模式図)である。Figure 3 is a schematic diagram (a schematic diagram of the basic configuration) showing an example of a capacitor element in the electrolytic capacitor according to this embodiment. 図4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。Figure 4 is a flowchart showing an example of a manufacturing method for an electrolytic capacitor according to this embodiment. 図5Aおよび図5Bは、試験3の実施例1および比較例1、2ならびに参考例1の結果を示すグラフである。Figures 5A and 5B are graphs showing the results of Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example 1 of Test 3. 図6Aおよび図6Bは、試験3の実施例2および比較例4ならびに参考例1の結果を示すグラフである。Figures 6A and 6B are graphs showing the results of Example 2, Comparative Example 4, and Reference Example 1 of Test 3. 図7は、試験4の実施例3および比較例5ならびに参考例1の結果を示すグラフである。Figure 7 is a graph showing the results of Example 3, Comparative Example 5, and Reference Example 1 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。したがって、本発明は、コンデンサ素子に電解液が含浸されるタイプの電解コンデンサに適用可能である。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2内に、非固体電解質としての電解液6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1の例で説明する。但し、本発明に係る電解コンデンサは、上記の本発明の性質上、ここで説明するタイプの電解コンデンサ1に限定されない。すなわち、本発明に係る電解コンデンサは、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。また、本発明を実施するための形態として、リード端子(リード線)10、11を有するリード端子形(リード線形)の電解コンデンサ1の例で説明する。但し、本発明に係る電解コンデンサは、上記の本発明の性質上、この端子形態に限定されない。すなわち、本発明に係る電解コンデンサは、例えば、ネジ端子を有するネジ端子形、リベット留めされた外部端子が立設される基板自立形、その他に面実装形等の端子形態の電解コンデンサをも包含する。また、本発明を実施する形態として、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。但し、本発明に係る電解コンデンサは、上記の本発明の性質上、この素子形態に限定されない。すなわち、本発明に係る電解コンデンサは、例えば、積層型、コイン型等の素子形態の電解コンデンサをも包含する。 This invention relates to an electrolytic capacitor having structural features in the composition of its electrolyte and a method for manufacturing the same. Therefore, this invention is applicable to electrolytic capacitors of the type in which an electrolyte is impregnated into a capacitor element. Hereinafter, as an embodiment for carrying out the present invention, an example of an electrolytic capacitor 1 of the type in which an electrolyte 6 as a non-solid electrolyte is introduced into a capacitor element 2 (a type in which a solid electrolyte is not introduced) will be described. However, due to the nature of the present invention described above, the electrolytic capacitor according to the present invention is not limited to the type of electrolytic capacitor 1 described here. That is, the electrolytic capacitor according to the present invention also includes, for example, a so-called "hybrid type" electrolytic capacitor in which an electrolyte is introduced into a capacitor element together with a solid electrolyte such as a conductive polymer. Furthermore, as an embodiment for carrying out the present invention, an example of a lead-terminal type (lead-wire type) electrolytic capacitor 1 having lead terminals (lead wires) 10, 11 will be described. However, due to the nature of the present invention described above, the electrolytic capacitor according to the present invention is not limited to this terminal configuration. That is, the electrolytic capacitor according to the present invention also includes, for example, a screw-terminal type having screw terminals, a substrate-free type with riveted external terminals erected, and other surface-mount type electrolytic capacitors. Furthermore, as an embodiment of the present invention, an electrolytic capacitor 1 having a wound-type capacitor element 2 will be described as an example. However, due to the nature of the present invention described above, the electrolytic capacitor according to the present invention is not limited to this element form. That is, the electrolytic capacitor according to the present invention also includes electrolytic capacitors of element forms such as multilayer type and coin type.

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、見易くするために、コンデンサ素子2は断面構造を示さない。図2および図3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の例を説明する概略図である。図2はコンデンサ素子2の形成(巻回)工程S01を示す分解斜視図である。図3はコンデンサ素子2の基本構成を模式的に示す説明図である。 Hereinafter, this specification will describe in detail embodiments for carrying out the present invention with reference to the drawings. Figure 1 is a schematic diagram (front cross-sectional view) showing an example of an electrolytic capacitor 1 according to this embodiment. However, for ease of viewing, the cross-sectional structure of the capacitor element 2 is not shown. Figures 2 and 3 are schematic diagrams illustrating an example of the capacitor element 2 in the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment. Figure 2 is an exploded perspective view showing the formation (winding) process S01 of the capacitor element 2. Figure 3 is an explanatory diagram schematically showing the basic configuration of the capacitor element 2.

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6が含浸されたコンデンサ素子2が有底筒状の外装ケース7に収容されている。エポキシ樹脂等の絶縁材料からなる充填剤(不図示)によって、コンデンサ素子2と外装ケース7の内壁との隙間が埋められてもよい。外装ケース7には、例えば、気密性、耐熱性および耐腐食性が比較的高いアルミニウム製のケース等を用いることができる。外装ケース7の底部には、圧力弁である防爆弁8が設けられている。防爆弁8は、外装ケース7の底面の一部が薄肉に形成されていることにより、電解コンデンサ1内で比較的急激且つ多量にガスが発生し、内圧が上昇して一定以上に達した場合、当該薄肉部が割れてガスを外部に逃がすことができる。なお、実装上は、さらに塩化ビニル等の絶縁材料からなる外装スリーブ(不図示)によって、外装ケース7が被覆されている。 As shown in Figure 1, the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment houses a capacitor element 2 impregnated with an electrolyte 6 in a bottomed cylindrical outer case 7. The gap between the capacitor element 2 and the inner wall of the outer case 7 may be filled with a filler (not shown) made of an insulating material such as epoxy resin. For the outer case 7, for example, an aluminum case with relatively high airtightness, heat resistance, and corrosion resistance can be used. An explosion-proof valve 8, which is a pressure valve, is provided at the bottom of the outer case 7. The explosion-proof valve 8 is designed so that if a relatively rapid and large amount of gas is generated inside the electrolytic capacitor 1 and the internal pressure rises above a certain level, the thin-walled portion will crack, allowing the gas to escape. Furthermore, for mounting purposes, the outer case 7 is covered with an outer sleeve (not shown) made of an insulating material such as polyvinyl chloride.

外装ケース7の開口部7aには封口体9が装着されている。コンデンサ素子2に接続されたリード端子(陽極リード端子10および陰極リード端子11)が封口体9に設けられた貫通穴を貫通し、貫通穴から電解コンデンサ1外へ引き出されている。封口体9が外装ケース7の開口部7aによって、封口体9の装着方向(図面のZ方向)の垂直方向に加締められた第1の加締め部7cが設けられている。封口体9が外装ケース7の開口端7bによって、封口体9の装着方向(図面のZ方向)の平行方向に加締められた第2の加締め部7dが設けられている。このように、外装ケース7は、封口体9によって封口されると共に、二箇所の加締め部7c、7dによって密閉されている。 A sealing body 9 is fitted into the opening 7a of the outer casing 7. The lead terminals (anode lead terminal 10 and cathode lead terminal 11) connected to the capacitor element 2 pass through through holes in the sealing body 9 and are led out of the electrolytic capacitor 1 through these holes. The sealing body 9 is crimped by the opening 7a of the outer casing 7, forming a first crimped portion 7c perpendicular to the mounting direction of the sealing body 9 (Z direction in the drawing). The sealing body 9 is crimped by the open end 7b of the outer casing 7, forming a second crimped portion 7d parallel to the mounting direction of the sealing body 9 (Z direction in the drawing). Thus, the outer casing 7 is sealed by the sealing body 9 and also sealed by the two crimped portions 7c and 7d.

続いて、本実施形態に係る巻回型のコンデンサ素子2は、図2に示すように、陽極箔3と陰極箔4とがセパレータ5を挟んで重ね合わせられて巻回され、テープ等の保持材(不図示)で保持されて、円柱状のコンデンサ素子2が形成されている。 Next, as shown in Figure 2, the wound capacitor element 2 according to this embodiment is formed by winding the anode foil 3 and cathode foil 4 together with a separator 5 in between, and holding them with a retaining material (not shown), such as tape, to form a cylindrical capacitor element 2.

その基本構成は、図3に示すように、陽極箔3と、陰極箔4と、これらの陽極箔3と陰極箔4の間に配設されたセパレータ5と、を備えている。陽極箔3には陽極リード端子10が接続されている。陰極箔4には陰極リード端子11が接続されている。 The basic configuration, as shown in Figure 3, includes an anode foil 3, a cathode foil 4, and a separator 5 disposed between the anode foil 3 and the cathode foil 4. Anode lead terminals 10 are connected to the anode foil 3. Cathode lead terminals 11 are connected to the cathode foil 4.

電極箔(陽極箔3および陰極箔4)には、アルミニウム、タンタル等の弁金属が用いられる。或いは、複数種類の弁金属からなる弁金属合金が用いられてもよい。或いは、一または複数の弁金属に、電極箔3、4としての機能を果たし得る範囲で弁金属以外の金属元素その他非金属元素が添加された弁金属合金が用いられてもよい。なお、これらの弁金属または弁金属合金における、電極箔3、4としての機能を果たし得る範囲での意図しない不純物の含有は許容される。 The electrode foils (anode foil 3 and cathode foil 4) may be made of valve metals such as aluminum or tantalum. Alternatively, a valve metal alloy composed of multiple types of valve metals may be used. Or, a valve metal alloy may be used in which one or more valve metals are mixed with other metallic elements or non-metallic elements to the extent that they can function as electrode foils 3 and 4. It should be noted that the presence of unintended impurities in these valve metals or valve metal alloys, within the limits that allow them to function as electrode foils 3 and 4, is permissible.

電極箔3、4は、芯部の基材と、基材を被覆する被覆材との複数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上記の弁金属または弁金属合金により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 3 and 4 may be formed from multiple layers, consisting of a core substrate and a coating material covering the substrate. In this case, at least the outer coating layer should be made of the valve metal or valve metal alloy described above. That is, the composition of the substrate and the composition of the coating material may be the same or different.

電極箔3、4は、拡面処理が施されることにより拡面構造を有している。拡面処理としては、典型的にはエッチング処理が挙げられる。或いは、他の例として、金属粉末の蒸着、焼結等によって拡面構造が形成されてもよい。この場合、例えば、芯部の基材に、上記の弁金属または弁金属合金粉末を、蒸着または焼結により被覆することによって、電極箔3、4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3、4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 3 and 4 have an expanded surface structure due to a surface expansion treatment. Typical surface expansion treatments include etching. Alternatively, the expanded surface structure may be formed by other methods such as metal powder deposition or sintering. In this case, for example, the electrode foils 3 and 4 themselves and the expanded surface structure can be formed by coating the core substrate with the valve metal or valve metal alloy powder by deposition or sintering. The expanded surface structure of the electrode foils 3 and 4 increases the specific surface area and thus the capacitance.

拡面化された陽極箔3の表面には、化成処理が施されることにより誘電体層としての酸化皮膜3aが形成されている。一方、拡面化された陰極箔4に対しては、化成処理は任意である。すなわち、有極性の電解コンデンサ1では、化成処理は施されず、通常、陰極箔4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。或いは、化成処理以外の処理が施されて、例えば、拡面化された陰極箔4の表面に、さらに弁金属または弁金属合金粉末が被覆されてもよい。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4の表面に、陽極箔3と同様に化成処理が施されて、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 surface of the enlarged anode foil 3, a dielectric oxide film 3a is formed by chemical conversion treatment. On the other hand, chemical conversion treatment is optional for the enlarged cathode foil 4. That is, in a polarized electrolytic capacitor 1, chemical conversion treatment is not applied, and normally, a natural oxide film (not shown) is formed on the surface of the cathode foil 4 by oxygen in the air. Alternatively, a treatment other than chemical conversion treatment may be applied; for example, valve metal or valve metal alloy powder may be further coated on the surface of the enlarged cathode foil 4. This can increase the dielectric constant and improve the capacitance. Alternatively, the surface of the enlarged cathode foil 4 may be treated with chemical conversion treatment in the same way as the anode foil 3, resulting in a non-polarized electrolytic capacitor 1.

リード端子10、11は、ステッチ接続や冷間圧接等により電極箔3、4に接続され、コンデンサ素子2から引き出されている。 The lead terminals 10 and 11 are connected to the electrode foils 3 and 4 by stitch connections, cold pressure welding, etc., and are led out from the capacitor element 2.

セパレータ5(電解紙)には、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、混紡品等を用いることができる。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3は、コンデンサ素子2の基本構成を模式的に示しており、セパレータ5を1枚示しているが、その数は限定されず、陽極箔3と陰極箔4とを仕切る目的を達せられるように、必要に応じて複数枚(例えば、図2では3枚)用いられてもよい。 The separator 5 (electrolytic paper) can be made from paper made from natural cellulose fibers such as Manila hemp pulp, or from cloth, sheets, films, etc., made from synthetic fibers such as nylon, or from blends or mixed products of these materials. Of these, synthetic fibers have the advantage of allowing the selection of materials with particularly excellent heat resistance. Examples of such synthetic fibers include nylon, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), and polyphenylene sulfide (PPS). Figure 3 schematically shows the basic configuration of the capacitor element 2, and while it shows one separator 5, the number is not limited, and multiple separators (for example, three in Figure 2) may be used as needed to achieve the purpose of separating the anode foil 3 and the cathode foil 4.

また、コンデンサ素子2には電解液6が含浸されている。図3に模式的に示すように、有極性の電解コンデンサ1における電解液6は、陽極箔3と陰極箔4との間における空隙に存在する。電解液6は、陽極箔3に形成された誘電体層(酸化皮膜3a)と、陰極箔4とに接触することで、陰極箔4に代わって実質的に陽極箔3の対極をなす真の陰極として機能する。なお、セパレータ5は、電解液6の成分を陽極箔3側と陰極箔4側とに自由に通すが、セパレータ5の構成や材料によっては、電解液6はセパレータ5内にも含浸されている。 Furthermore, the capacitor element 2 is impregnated with an electrolyte 6. As schematically shown in Figure 3, in the polarized electrolytic capacitor 1, the electrolyte 6 exists in the gap between the anode foil 3 and the cathode foil 4. The electrolyte 6, by contacting the dielectric layer (oxide film 3a) formed on the anode foil 3 and the cathode foil 4, functions as a true cathode, effectively acting as the counter electrode to the anode foil 3 in place of the cathode foil 4. While the separator 5 allows the components of the electrolyte 6 to pass freely between the anode foil 3 and the cathode foil 4, depending on the configuration and material of the separator 5, the electrolyte 6 may also be impregnated within the separator 5.

電解液6は、電解質と、電解質を溶解または分散させる溶媒とを有している。 The electrolyte solution 6 comprises an electrolyte and a solvent for dissolving or dispersing the electrolyte.

電解質には、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 electrolyte can be an organic acid, an inorganic acid, a compound of an organic acid and an inorganic acid, a derivative thereof, or a salt thereof. One of these may be used alone, or two or more may be used in mixture. For example, both an organic acid and an inorganic acid may be used.

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, caprylic acid, and 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, 1,10-decanedicarboxylic acid, and their derivatives. Examples of hydroxycarboxylic acids include citric acid, salicylic acid, and their derivatives. Examples of inorganic acids and their derivatives include boric acid, sulfamic acid, and their derivatives. Furthermore, examples of complex compounds of organic and inorganic acids and their derivatives include boron complexes of dicarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids. Examples include borodisuoic acid, borodimalonic acid, borodisuccinic acid, borodiadipic acid, borodimaleic acid, borodiphthalic acid, borodiglycolic acid, borodicitric acid, borosalicylic acid, and their derivatives.

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。 Furthermore, examples of salts of organic acids, inorganic acids, complex compounds of organic and inorganic acids, and their derivatives include ammonium salts, alkylammonium salts, amine salts, amidine salts, sodium salts, potassium salts, etc. 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, thiazolidine, etc.

溶媒には、1種または2種以上の有機溶剤のみからなる組成、または、1種または2種以上の有機溶剤と水とからなる組成、水のみからなる組成等を適用することができる。 The solvent can consist of one or more organic solvents, one or more organic solvents and water, or water alone.

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, as protic solvents, monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol; dihydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, and propylene glycol; trihydric alcohols such as glycerin; and derivatives thereof. Examples of aprotic solvents include lactone compounds such as γ-butyrolactone; sulfolane, methylsulfolane, dimethylsulfolane, 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. Of these, one may be used alone, or two or more may be used in mixture. For example, both protic and aprotic solvents may be used.

本実施形態に係る電解液6は、さらにニトロ化合物の一つである4-ニトロピリジン N-オキシド化合物(NpNO化合物)を含有する。ここでいう4-ニトロピリジン N-オキシド化合物は、下記の化学式(1)に示すように、4-ニトロピリジン N-オキシド(C)またはその誘導体を含む化合物である。 The electrolyte 6 according to this embodiment further contains a 4-nitropyridine N-oxide compound (NpNO compound) , which is one of the nitro compounds. The 4-nitropyridine N-oxide compound referred to here is a compound containing 4- nitropyridine N-oxide ( C5H4N2O3 ) or a derivative thereof, as shown in the following chemical formula ( 1 ).

化学式(1)中、X、X、XおよびXは、それぞれが独立して水素原子もしくは水素以外の原子または基を表し、それぞれが同一でも異なってもよい。 In chemical formula (1), X1 , X2 , X3 , and X4 each independently represent a hydrogen atom or an atom or group other than hydrogen, and they may be the same or different.

基本的な実施形態としては、4-ニトロピリジン N-オキシドが用いられるが、上記の化学式(1)に示すように、4-ニトロピリジン N-オキシドの水素原子X-Xの一個以上が他の原子または基によって置換されていてもよい。そのような誘導体としては、例えば4-ニトロピリジン N-オキシドの水素原子の一個以上がアルキル基で置換された化合物(化学式(1)で表現すると、X、X、XおよびXが、それぞれが独立して水素原子またはアルキル基を表し、それぞれが同一でも異なってもよいNpNO化合物)を用いることができる。具体的に、例えば3-メチル-4-ニトロピリジン N-オキシド(C)(化学式(1)で表現すると、X、XおよびXが水素原子(H)であり、Xがメチル基(-CH)であるNpNO化合物)等を用いることができる。 As a basic embodiment, 4-nitropyridine N-oxide is used, but as shown in the chemical formula (1) above, one or more hydrogen atoms X1 - X4 of 4-nitropyridine N-oxide may be substituted with other atoms or groups. As such derivatives, for example, a compound in which one or more hydrogen atoms of 4-nitropyridine N-oxide are substituted with an alkyl group (expressed in chemical formula (1), X1 , X2 , X3 , and X4 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and may be the same or different NpNO compound) can be used. Specifically, for example, 3-methyl-4- nitropyridine N-oxide (C6H6N2O3 ) (expressed in chemical formula ( 1 ), an NpNO compound in which X1 , X3 , and X4 are hydrogen atoms (H) and X2 is a methyl group ( -CH3 )) can be used.

NpNO化合物は、ニトロ基を有するニトロ化合物の一つとして電解コンデンサ1内の水素ガスの発生を抑制する作用効果を有し、電解コンデンサ1の内圧上昇を抑制することができる。その結果、内圧上昇の進行に伴う外観の膨れ、液漏れ、さらには防爆弁8の作動(開弁)を防止できる。電解コンデンサ1内の水素発生は電解液6中の水分含有量が多い程問題になり易いため、特に、水を含有する溶媒を用いた電解液6にNpNO化合物が配合されることで、好適に水素ガスの発生を抑制し、内圧上昇を抑制することができる。 NpNO compounds, as nitro compounds containing a nitro group, have the effect of suppressing the generation of hydrogen gas within the electrolytic capacitor 1, thereby suppressing the rise in internal pressure of the electrolytic capacitor 1. As a result, bulging of the exterior, leakage of electrolyte, and even the operation (opening) of the explosion-proof valve 8, which occur as the internal pressure rises, can be prevented. Since hydrogen generation within the electrolytic capacitor 1 becomes more problematic the higher the water content in the electrolyte 6, incorporating NpNO compounds into the electrolyte 6, which uses a water-containing solvent, effectively suppresses the generation of hydrogen gas and the rise in internal pressure.

また、NpNO化合物は、ニトロアセトフェノン、ニトロ安息香酸等のような従来物質と比較して、エチレングリコール等の極性溶媒への溶解性に優れる。これは、NpNO化合物がピリジン環を有し、さらに酸素の配位結合を有することで、比較的高い極性を有して極性溶媒への溶解性に優れているものと推測される。実際、発明者が、対象物を溶媒に加熱溶解した後、常温で1日放置したものを、目視による結晶の有無で溶解性を評価する方法により、主要な溶媒の一つであるエチレングリコールへの溶解性を検討すると、4-ニトロピリジン N-オキシドは、3’-ニトロアセトフェノンおよびニトロ安息香酸のそれぞれ2倍以上の濃度(質量%)量を溶解させることができた。 Furthermore, NpNO compounds exhibit superior solubility in polar solvents such as ethylene glycol compared to conventional substances like nitroacetophenone and nitrobenzoic acid. This is presumed to be because NpNO compounds possess a pyridine ring and an oxygen coordination bond, resulting in relatively high polarity and excellent solubility in polar solvents. In fact, when the inventors examined the solubility in ethylene glycol, one of the main solvents, by evaluating the presence or absence of crystals after heating and dissolving the substance in a solvent and leaving it at room temperature for one day, they found that 4-nitropyridine N-oxide could dissolve at more than twice the concentration (mass%) of both 3'-nitroacetophenone and nitrobenzoic acid.

さらに、NpNO化合物は、従来のニトロ化合物が比較的高濃度で配合された場合や高温負荷を経た後に起こす電解コンデンサ1の耐電圧低下を、殆ど生じさせない。すなわち、NpNO化合物は、こうした従来物質との比較で、明らかな耐電圧低下抑制効果を奏する。後述の実施例によれば、4-ニトロピリジン N-オキシドを配合した電解液6を用いた例において、125℃の高温で定電圧を500時間印加し続けた後も、耐電圧が低下した場合の絶縁破壊等によるショートを起こすことなく、電解コンデンサ1は正常に動作した。実際、125℃の高温負荷を経た電解液6に対して、酸化皮膜3a形成箔を用いて測定した耐電圧(火花電圧)は、従来の通常量範囲内の0.03mol/Lおよびそれを上回る0.12mol/Lのいずれにおいても高温負荷を経る前と比較して殆ど低下することがなかった。また、別の実施例として、4-ニトロピリジン N-オキシドをさらに高濃度(0.18mol/L)で配合しても耐電圧が低下しないことが確かめられている。このように、NpNO化合物の配合量(配合濃度)に関わらず、安定して良好な結果が得られている。したがって、NpNO化合物の電解液6中配合量(配合濃度)として、例えばエチレングリコールに対する溶解上限0.3mol/L程度まで増量した0.03~0.30mol/L、0.06~0.30mol/L、0.12~0.30mol/L、0.18~0.30mol/L等に設定可能である。さらには、NpNO化合物を、より溶解させ易い水等の溶媒に対してさらなる高濃度で配合することもできる。 Furthermore, the NpNO compound hardly causes the voltage drop of the electrolytic capacitor 1 that occurs when conventional nitro compounds are blended at relatively high concentrations or after high-temperature loading. In other words, the NpNO compound exhibits a clear voltage drop suppression effect compared to these conventional substances. As shown in the examples described later, in the case where an electrolyte 6 containing 4-nitropyridine N-oxide was used, the electrolytic capacitor 1 operated normally even after a constant voltage was applied at a high temperature of 125°C for 500 hours without short-circuiting due to dielectric breakdown or other issues that may occur when the voltage drops. In fact, the voltage drop (spark voltage) measured using an oxide film 3a-forming foil for the electrolyte 6 after high-temperature loading at 125°C hardly decreased compared to before high-temperature loading, at both the conventional normal amount range of 0.03 mol/L and the higher 0.12 mol/L. Furthermore, in another example, it has been confirmed that the dielectric strength does not decrease even when 4-nitropyridine N-oxide is added at an even higher concentration (0.18 mol/L). Thus, stable and favorable results are obtained regardless of the amount (concentration) of the NpNO compound. Therefore, the amount (concentration) of the NpNO compound in the electrolyte 6 can be set to, for example, 0.03-0.30 mol/L, 0.06-0.30 mol/L, 0.12-0.30 mol/L, 0.18-0.30 mol/L, etc., increasing up to approximately 0.3 mol/L, the upper limit of solubility in ethylene glycol. Moreover, the NpNO compound can be added at even higher concentrations in solvents such as water, which are more easily soluble.

その他、電解液6は、NpNO化合物に加えて、さらに電解コンデンサ1の電解液6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3a修復機能、耐圧機能、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。このような機能性物質としては、例えば、リン酸化合物、キレート化合物、所定のポリマー、糖質等が挙げられる。 In addition, the electrolyte 6 may contain known functional substances that can be incorporated into the electrolyte 6 of the electrolytic capacitor 1, in addition to the NpNO compound. These functional substances refer to substances that have some useful function in the electrolytic capacitor 1, such as oxide film 3a repair function, pressure resistance function, high temperature resistance function, low temperature resistance function, and hydrogen gas absorption function. Some functional substances can function as electrolytes (solutes), but when such substances are incorporated as functional substances, they are primarily incorporated for their effects due to useful functions other than electrolyte (solute) function. Examples of such functional substances include phosphoric acid compounds, chelate compounds, specific polymers, and carbohydrates.

[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4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。
[Manufacturing method for electrolytic capacitors]
Next, this specification will describe a method for manufacturing the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment. Figure 4 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment.

本実施形態に係る電解コンデンサ1は、図4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、封口工程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、電解液導入工程S02における特定の組成の電解液6を調製する操作が、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である。一方、これ以外の操作については、ここで例示する方法以外に、本実施形態および本実施形態以外のタイプ、例えば、ハイブリッドタイプ、リード線形以外の端子形態、巻回型以外の素子形態等におけるそれぞれ公知の製造工程、操作を用いることができる。 As shown in Figure 4, the electrolytic capacitor 1 according to this embodiment is manufactured, for example, by performing a capacitor element formation step S01, an electrolyte introduction step S02, a sealing step S03, and an aging step S04. Of these, the operation of preparing an electrolyte 6 of a specific composition in the electrolyte introduction step S02 is a novel and advantageous feature common to all electrolytic capacitors according to the present invention. On the other hand, for the other operations, known manufacturing processes and operations for this embodiment and other types, such as hybrid types, terminal configurations other than leaded types, and element configurations other than wound types, can be used in addition to the methods exemplified herein.

コンデンサ素子形成工程S01は、陽極箔3に対しては、予め拡面処理および化成処理を行う。拡面処理として、例えば、エッチング処理は、エッチング液(塩酸等の強酸性の水溶液)中で、アルミニウム箔等の原材料金属箔に直流電圧または交流電圧を印加する。これにより、当該金属箔の表面を凹凸にし、比表面積を拡大する。続いて、化成処理は、化成液(ほう酸アンモニウム等の弱酸性の水溶液)中で、エッチング箔に直流電圧を印加する。これにより、エッチング箔の表面に誘電体層としての酸化皮膜3aを形成する。また、陰極箔4に対しても、予め拡面処理、および必要に応じて化成処理その他の処理を行う。 In the capacitor element formation process S01, the anode foil 3 is subjected to a surface widening treatment and a chemical conversion treatment beforehand. For example, the etching treatment involves applying a DC or AC voltage to the raw material metal foil, such as aluminum foil, in an etching solution (a strongly acidic aqueous solution such as hydrochloric acid). This creates an uneven surface on the metal foil, increasing its specific surface area. Subsequently, the chemical conversion treatment involves applying a DC voltage to the etched foil in a chemical conversion solution (a weakly acidic aqueous solution such as ammonium borate). This forms an oxide film 3a as a dielectric layer on the surface of the etched foil. The cathode foil 4 is also subjected to a surface widening treatment and, if necessary, a chemical conversion treatment or other treatments.

また、陽極箔3および陰極箔4に対して、ステッチ接続や冷間圧接等により、陽極リード端子10および陰極リード端子11を接続する。リード端子10、11の接続は、化成処理の前または後に行うことができる。 Furthermore, the anode lead terminals 10 and cathode lead terminals 11 are connected to the anode foil 3 and cathode foil 4 by stitch connections, cold pressure welding, or the like. The connection of the lead terminals 10 and 11 can be performed before or after the chemical conversion treatment.

そして、図2に示すように、陽極箔3と陰極箔4とをセパレータ5を挟んで重ね合わせて巻回して円柱状に形成し、テープ等の保持材(不図示)を貼り付けて巻回状態を保持する。これにより、コンデンサ素子2が形成される。 Then, as shown in Figure 2, the anode foil 3 and cathode foil 4 are overlapped with a separator 5 in between and wound to form a cylindrical shape, and a retaining material such as tape (not shown) is attached to hold the wound state. This forms the capacitor element 2.

なお、ハイブリッドタイプでは、コンデンサ素子2形成後、任意のタイミングで、欠損した酸化皮膜3a修復のために、化成処理を再度行う場合がある。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 hybrid type, after the formation of the capacitor element 2, the chemical conversion treatment may be performed again at any time to repair any damaged oxide film 3a. This re-chemical conversion treatment is optional; for example, it is not prohibited to perform the re-chemical conversion treatment on this embodiment, nor is it prohibited to refrain from performing it on the hybrid type.

次に、電解液導入工程S02は、電解液6を調製して、コンデンサ素子2内に当該電解液6を導入して含浸させる。電解液6の調製は、電解液6を導入する前であれば、いつでも実施可能である。電解液6の組成については、本実施形態に係る電解液6として既に説明した通りである。すなわち、電解質を溶媒に溶解または分散させた基本構成に、さらに4-ニトロピリジン N-オキシド化合物(NpNO化合物)を配合する。具体的な組成として、例えば、NpNO化合物を電解液6中に0.03~0.30mol/L配合することができる。また、例えば、NpNO化合物として、4-ニトロピリジン N-オキシドまたはその誘導体を配合することができる。さらに、電解液6に、任意に公知の機能性物質を配合してもよい。 Next, in the electrolyte introduction step S02, the electrolyte 6 is prepared and introduced into the capacitor element 2 to impregnate it. The preparation of the electrolyte 6 can be performed at any time before introducing the electrolyte 6. The composition of the electrolyte 6 is as already described for the electrolyte 6 according to this embodiment. That is, a 4-nitropyridine N-oxide compound (NpNO compound) is further added to the basic configuration in which the electrolyte is dissolved or dispersed in a solvent. Specifically, for example, 0.03 to 0.30 mol/L of the NpNO compound can be added to the electrolyte 6. Also, for example, 4-nitropyridine N-oxide or its derivatives can be added as the NpNO compound. Furthermore, any known functional substances may be optionally added to the electrolyte 6.

電解液6の導入は、電解液6中にコンデンサ素子2を所定時間浸漬する。なお、前述のように、電解液6の調製段階においてNpNO化合物その他機能性物質を配合してもよい。或いは、コンデンサ素子2内へ電解液6を導入する前または後に、電解液6とは別に、NpNO化合物その他機能性物質を含有する液体中にコンデンサ素子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6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。また、導入後、必要に応じて遠心分離機によって過剰な液体を除去してもよい。 The electrolyte 6 is introduced by immersing the capacitor element 2 in the electrolyte 6 for a predetermined time. As mentioned above, NpNO compounds and other functional substances may be added during the preparation of the electrolyte 6. Alternatively, functional substances may be introduced into the capacitor element 2 by immersing it in a liquid containing NpNO compounds and other functional substances separately from the electrolyte 6, either before or after introducing the electrolyte 6 into the capacitor element 2. The introduction of the electrolyte 6 and functional substances may be carried out under controlled pressure as needed. Furthermore, after introduction, excess liquid may be removed using a centrifuge as needed.

次に、封口工程S03は、コンデンサ素子2を有底筒状の外装ケース7内に収容し、外装ケース7の開口部7aに封口体9を装着する。コンデンサ素子2から引き出されたリード端子10、11を封口体9の貫通穴に貫通させることで、貫通穴から電解コンデンサ1外へ引き出す。外装ケース7の開口部7aを、封口体9の装着方向(図面のZ方向)の垂直方向に加締める。これにより、図1に示す第1の加締め部7cが形成される。また、外装ケース7の開口端7bを、封口体9の装着方向(図面のZ方向)の平行方向に加締める。これにより、図1に示す第2の加締め部7dが形成される。その結果、外装ケース7は、封口体9によって封口されると共に、二箇所の加締め部7c、7dによって密閉される。こうして、電解コンデンサ1が形成される。実装上は、さらに塩化ビニル等の絶縁材料からなる外装スリーブによって、外装ケース7を被覆する。当該被覆は、下記のエージング工程S04の前または後に行うことができる。 Next, in the sealing process S03, the capacitor element 2 is housed in a bottomed cylindrical outer case 7, and the sealing body 9 is attached to the opening 7a of the outer case 7. The lead terminals 10 and 11 drawn out from the capacitor element 2 are passed through the through-holes of the sealing body 9, thereby leading them out of the electrolytic capacitor 1 through the through-holes. The opening 7a of the outer case 7 is crimped in a direction perpendicular to the mounting direction of the sealing body 9 (Z direction in the drawing). This forms the first crimped portion 7c shown in Figure 1. The open end 7b of the outer case 7 is also crimped in a direction parallel to the mounting direction of the sealing body 9 (Z direction in the drawing). This forms the second crimped portion 7d shown in Figure 1. As a result, the outer case 7 is sealed by the sealing body 9 and sealed by the two crimped portions 7c and 7d. In this way, the electrolytic capacitor 1 is formed. For mounting purposes, the outer case 7 is further covered with an outer sleeve made of an insulating material such as polyvinyl chloride. This coating can be applied before or after the aging process S04 described below.

最後に、エージング工程S04は、高温条件下で、形成した電解コンデンサ1に直流電圧を印加する。これにより、電解液6中の所定の成分が有する酸化皮膜3a修復機能を作用させて、製造過程で酸化皮膜3aが剥離された部分や、酸化皮膜3a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 process S04, a DC voltage is applied to the formed electrolytic capacitor 1 under high-temperature conditions. This activates the oxide film 3a repair function of predetermined components in the electrolyte 6, repairing areas where the oxide film 3a was peeled off during the manufacturing process, as well as areas where the oxide film 3a is relatively thin, thereby suppressing leakage current and stabilizing performance. Furthermore, the aging process also provides a debugging effect, such as eliminating unexpected initial defects.

溶媒をエチレングリコールおよび水とし、そこに電解質として所定の有機酸および添加物として所定の機能性物質を溶解した基本組成に対して、表1に示すニトロ化合物を、添加後の電解液において表1に示す濃度になるようにそれぞれ添加し、実施例および比較例の電解液を調製した。これらの各例の電解液を用いて各試験を実施した。但し、比較例3については、ニトロ化合物である3’-ニトロアセトフェノンの添加量全てを溶媒に溶解させることができず、電解液を調製することができなかった。そのため、比較例3は後述の試験を全て実施不可とした。また、ニトロ化合物無添加の基本組成の組成比は、エチレングリコールが約65質量%、水が約5質量%、電解質が約10質量%、その他添加物が20質量%である。この基本組成の電解液は、参考例1として後述の試験3を実施した。 A basic composition was prepared by dissolving a predetermined organic acid as the electrolyte and a predetermined functional substance as an additive in ethylene glycol and water as the solvents. Nitro compounds shown in Table 1 were then added to the electrolyte solution to the concentrations shown in Table 1, thereby preparing the electrolyte solutions for the examples and comparative examples. Each test was conducted using these example electrolyte solutions. However, for Comparative Example 3, it was not possible to dissolve the entire amount of the added nitro compound, 3'-nitroacetophenone, in the solvent, and therefore the electrolyte solution could not be prepared. Consequently, all tests described later could not be performed for Comparative Example 3. The composition ratio of the basic composition without added nitro compounds was approximately 65% by mass of ethylene glycol, approximately 5% by mass of water, approximately 10% by mass of the electrolyte, and 20% by mass of other additives. This basic composition electrolyte solution was used as Reference Example 1, and Test 3 described later was performed.

[試験1]
前述の本実施形態に沿って通常の方法により、定格電圧450V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。リード端子を接続した陽極箔と陰極箔とを、セパレータを挟んで重ね合わせて巻回し、コンデンサ素子を形成した。次いで、このコンデンサ素子内に各例の電解液を導入し、外装ケースに収容して封口し、電解コンデンサを製造した。その後、所定のエージング処理を行った。
[Test 1]
An aluminum electrolytic capacitor with a rated voltage of 450V was manufactured by a conventional method in accordance with the embodiment described above. Etched aluminum foil was used for the anode and cathode foils, and an oxide film was formed on the anode foil by chemical conversion treatment. The anode foil and cathode foil, to which lead terminals were connected, were wound together with a separator in between to form a capacitor element. Next, the electrolyte for each example was introduced into this capacitor element, and it was housed in an outer case and sealed to manufacture an electrolytic capacitor. After that, a predetermined aging treatment was performed.

各例の電解コンデンサを、105℃の温度条件で直流電圧450Vを印加し、防爆弁が作動(開弁)するまでの時間を測定した。各例の供試数は10器とした。表2に結果を示す。 For each example, an electrolytic capacitor was subjected to a DC voltage of 450V at a temperature of 105°C, and the time until the explosion-proof valve activated (opened) was measured. Ten units were used in each example. The results are shown in Table 2.

[試験2]
また、各例の電解コンデンサを、125℃の温度条件で直流電圧450Vを500時間印加し、ショート(短絡)の発生の有無を調べた。各例の供試数は10器とした。表2に結果を示す。
[Test 2]
Furthermore, each electrolytic capacitor in each example was subjected to a DC voltage of 450V for 500 hours at a temperature of 125°C to check for the occurrence of a short circuit. Ten capacitors were used in each example. The results are shown in Table 2.

[試験3]
また、アルミニウム箔片にエッチング処理および化成処理を行って酸化皮膜を形成した陽極箔片(10×20mm)、および同サイズのプレーンなアルミニウム箔片である陰極箔片を準備した。陽極箔片と陰極箔片とを各例の電解液に2cm浸漬させて、電解液を85℃に温調しながら定電流を流して負荷を付加し、電圧挙動(初期電圧挙動)を測定した。
[Test 3]
In addition, anode foil pieces (10 x 20 mm) were prepared by etching and chemical conversion treatment to form an oxide film on aluminum foil pieces, and cathode foil pieces were prepared as plain aluminum foil pieces of the same size. The anode foil pieces and cathode foil pieces were immersed in 2 cm² of the electrolyte solution for each example, and a load was applied by passing a constant current while the electrolyte solution was kept at 85°C, and the voltage behavior (initial voltage behavior) was measured.

また、各例の電解液を入れたメジューム瓶を強制対流方式の恒温器(PH-202、エスペック社製)により125℃で500時間恒温した。その後、高温放置後の各例の電解液を用いて、上記と同様に、85℃で定電流を流しながら電圧挙動(高温放置後電圧挙動)を測定した。各例の供試数は1とした。図5Aに実施例1および比較例1、2ならびに参考例1の初期電圧挙動を示す。図5Bに実施例1および比較例1、2ならびに参考例1の高温放置後電圧挙動を示す。図6Aに実施例2および比較例4ならびに参考例1の初期電圧挙動を示す。図6Bに実施例2および比較例4ならびに参考例1の高温放置後電圧挙動を示す。図6Aおよび図6Bに示す参考例1は、図5Aおよび図5Bに示す参考例1の再掲である。図5Aおよび図5Bのグラフでは、横軸の時間範囲(最小値から最大値まで)、および縦軸の電圧範囲(最小値から最大値まで)を、それぞれ一致させている。また、図6Aおよび図6Bのグラフでは、横軸の時間範囲(最小値から最大値まで)、および縦軸の電圧範囲(最小値から最大値まで)を、それぞれ一致させている。このうち、縦軸の電圧範囲は、図5A、図5B、図6A、および図6Bの全図で一致する。また、全図において、比較の基準値としての同一の電圧値αを破線で示す。また、全図において、参考例1以外の各例では、時間の値に定数を加算してプロットをずらすことにより、各例の電圧挙動が重ならないようにした。各図に示す各例の電圧挙動において、スパークまたはシンチレーションによる上昇カーブの乱れが最初に観測された時点での電圧を火花電圧とした。当該火花電圧が高い程、耐電圧が高いことを示す。 Furthermore, the medium bottles containing the electrolytes for each example were kept at a constant temperature of 125°C for 500 hours using a forced-convection constant-temperature incubator (PH-202, manufactured by ESPEC). Afterward, the voltage behavior (voltage behavior after high-temperature storage) was measured using the electrolytes from each example after high-temperature storage, while a constant current was applied at 85°C, as described above. The number of samples for each example was one. Figure 5A shows the initial voltage behavior of Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example 1. Figure 5B shows the voltage behavior after high-temperature storage of Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example 1. Figure 6A shows the initial voltage behavior of Example 2, Comparative Example 4, and Reference Example 1. Figure 6B shows the voltage behavior after high-temperature storage of Example 2, Comparative Example 4, and Reference Example 1. Reference Example 1 shown in Figures 6A and 6B is a re-explanation of Reference Example 1 shown in Figures 5A and 5B. In the graphs of Figures 5A and 5B, the time range on the horizontal axis (from minimum to maximum value) and the voltage range on the vertical axis (from minimum to maximum value) are matched. Similarly, in the graphs of Figures 6A and 6B, the time range on the horizontal axis (from minimum to maximum value) and the voltage range on the vertical axis (from minimum to maximum value) are matched. Of these, the voltage range on the vertical axis is consistent across all figures: 5A, 5B, 6A, and 6B. In all figures, the same voltage value α, used as a reference value for comparison, is shown as a dashed line. Furthermore, in all figures, except for Reference Example 1, the plots are shifted by adding a constant to the time value to prevent overlap of the voltage behavior of each example. In the voltage behavior of each example shown in each figure, the spark voltage is defined as the voltage at the point when the disturbance in the rising curve due to sparking or scintillation was first observed. A higher spark voltage indicates a higher withstand voltage.

表2に示すように、試薬のニトロ化合物を従来の通常量範囲内の0.03mol/L添加した実施例1および比較例1、2については、いずれの試薬も溶媒に溶解させて電解液を調製することができた。そして、105℃の高温で定格電圧を印加した試験(試験1)においては、いずれの試薬を添加した例も、2000~2500時間で全ての供試機器の防爆弁が作動した。ニトロ化合物無添加の基本組成同等の電解液を用いた供試機器同等仕様の電解コンデンサにおいて本試験1と同様の条件で電圧を印加したとき、その殆どが500~1000時間で防爆弁作動に至る。それと比較すると、本試験1においていずれの試薬を添加した例も、電解コンデンサ内の水素ガス発生抑制効果が発揮され、その結果、防爆弁作動時間が延長されて電解コンデンサの寿命延長効果が得られた。各例の防爆弁作動時間は表2の区分において差異はなく、各試薬の水素ガス吸収性能は同程度と言えた。 As shown in Table 2, in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, where the nitro compound reagent was added at a conventional amount of 0.03 mol/L (within the normal range), all reagents could be dissolved in the solvent to prepare the electrolyte. In the test (Test 1) where the rated voltage was applied at a high temperature of 105°C, the explosion-proof valves of all tested equipment activated within 2000 to 2500 hours in all cases where the reagent was added. When electrolytic capacitors with the same specifications as the tested equipment, using an electrolyte with the same basic composition as the equipment without the nitro compound, were subjected to the same voltage conditions as in Test 1, the explosion-proof valves activated in almost all cases within 500 to 1000 hours. In comparison, in Test 1, the hydrogen gas generation suppression effect within the electrolytic capacitor was observed in all cases where the reagent was added, resulting in an extended explosion-proof valve activation time and thus an extended lifespan for the electrolytic capacitor. There was no difference in the explosion-proof valve activation times across the categories in Table 2, indicating that the hydrogen gas absorption performance of each reagent was comparable.

一方、さらに高温である125℃で定電圧を500時間印加した加速試験(試験2)においては、3’-ニトロアセトフェノンまたは4-ニトロベンジルアルコールを添加した比較例1、2では、複数の機器において耐電圧の低下に伴う絶縁破壊等によるショートが発生した。これに対して、4-ニトロピリジン N-オキシドを添加した実施例1では、全ての機器においてショートは発生せず、電解コンデンサは問題なく作動した。 On the other hand, in an accelerated test (Test 2) where a constant voltage was applied at an even higher temperature of 125°C for 500 hours, in Comparative Examples 1 and 2, where 3'-nitroacetophenone or 4-nitrobenzyl alcohol was added, short circuits occurred in multiple devices due to dielectric breakdown caused by a decrease in withstand voltage. In contrast, in Example 1, where 4-nitropyridine N-oxide was added, no short circuits occurred in any of the devices, and the electrolytic capacitors operated without problems.

そして、試験2と同じ125℃の高温負荷を付加した各例の電解液の耐電圧を測定した試験3においては、図5Aおよび図5Bに示すように、3’-ニトロアセトフェノンまたは4-ニトロベンジルアルコールを添加した比較例1、2では、初期と比較して、高温負荷を経て耐電圧の低下がみられた。これに対して、4-ニトロピリジン N-オキシドを添加した実施例1では、高温負荷を経ても耐電圧の低下はみられず、むしろ初期よりも上昇傾向であった。図5Aに示すように、ニトロ化合物無添加の参考例1を含む各例の初期の耐電圧は同程度であった。そこで、図5Bにおける高温放置後の各例のグラフを比較して見ると、高温負荷を経て、参考例1では耐電圧は殆ど変化せず、比較例1、2では耐電圧が低下し、実施例1では耐電圧が全く低下しないことがよく分かる。 In Test 3, where the dielectric strength of the electrolytes in each example was measured under the same high-temperature load of 125°C as in Test 2, as shown in Figures 5A and 5B, Comparative Examples 1 and 2, which had 3'-nitroacetophenone or 4-nitrobenzyl alcohol added, showed a decrease in dielectric strength after high-temperature loading compared to the initial state. In contrast, Example 1, which had 4-nitropyridine N-oxide added, showed no decrease in dielectric strength even after high-temperature loading; in fact, it showed an upward trend compared to the initial state. As shown in Figure 5A, the initial dielectric strength of each example, including Reference Example 1 which had no nitro compounds added, was similar. Therefore, comparing the graphs of each example after high-temperature storage in Figure 5B, it is clear that after high-temperature loading, the dielectric strength of Reference Example 1 hardly changed, the dielectric strength of Comparative Examples 1 and 2 decreased, and the dielectric strength of Example 1 did not decrease at all.

次に、試薬のニトロ化合物を従来の通常量範囲を上回る0.12mol/L添加した実施例2および比較例3、4については、前述の通り、比較例3の3’-ニトロアセトフェノンは添加量全てを溶媒に溶解させることができず、電解液が調製できなかった。一方、4-ニトロベンジルアルコール(比較例4)および4-ニトロピリジン N-オキシド(実施例2)については、試薬の添加量全てを溶媒に溶解させて電解液を調製することができた。そして、105℃の高温で定格電圧を印加した試験(試験1)においては、いずれの試薬を添加した例も、6000~6500時間で全ての供試機器の防爆弁が作動した。すなわち、これらの例では、試薬の増加に伴って電解コンデンサ内の水素ガス発生抑制効果が向上し、その結果、防爆弁作動時間がさらに延長されて電解コンデンサのさらなる寿命延長効果が得られた。 Next, in Example 2 and Comparative Examples 3 and 4, where the nitro compound reagent was added at a concentration exceeding the conventional normal range of 0.12 mol/L, as mentioned above, in Comparative Example 3, the 3'-nitroacetophenone could not be fully dissolved in the solvent, and the electrolyte could not be prepared. On the other hand, with 4-nitrobenzyl alcohol (Comparative Example 4) and 4-nitropyridine N-oxide (Example 2), the entire amount of the reagent added could be dissolved in the solvent, and the electrolyte could be prepared. Furthermore, in the test (Test 1) where the rated voltage was applied at a high temperature of 105°C, the explosion-proof valves of all tested equipment activated within 6000 to 6500 hours in all cases where the reagents were added. In other words, in these examples, the effect of suppressing hydrogen gas generation in the electrolytic capacitor improved with increasing reagent levels, and as a result, the explosion-proof valve activation time was further extended, resulting in a further extension of the electrolytic capacitor's lifespan.

一方、さらに高温である125℃で定電圧を500時間印加した加速試験(試験2)においては、4-ニトロベンジルアルコールを添加した比較例4では、同試薬を通常量添加した比較例2と比較して、高温放置後のショート発生率が2倍に上昇した。図5Aに示す比較例2と図6Aに示す比較例4とでは、初期の耐電圧が殆ど同じである一方、図5Bおよび図6Bに示すそれぞれの例の高温放置後の耐電圧を比較すると、比較例4における耐電圧の低下が著しく、試薬の増加に伴って耐電圧低下がより増長したことが分かる。 On the other hand, in an accelerated test (Test 2) where a constant voltage was applied at an even higher temperature of 125°C for 500 hours, Comparative Example 4, which had 4-nitrobenzyl alcohol added, showed a twofold increase in the short-circuit rate after high-temperature storage compared to Comparative Example 2, which had the usual amount of the reagent added. While the initial withstand voltage was almost the same for Comparative Example 2 (shown in Figure 5A) and Comparative Example 4 (shown in Figure 6A), a comparison of the withstand voltage after high-temperature storage for each example (shown in Figures 5B and 6B) reveals a significant decrease in withstand voltage in Comparative Example 4, indicating that the decrease in withstand voltage increased with increasing reagent levels.

4-ニトロピリジン N-オキシドを添加した実施例2では、表2に示すように、実施例1と比較して、試薬が増加しても全ての機器においてショートは発生せず、電解コンデンサは問題なく作動した。実際の耐電圧を見ると、図6Aおよび図6Bに示すように、初期と比較して、高温放置後も殆ど変化せず、高温負荷を経ても耐電圧の低下は殆どみられなかった。したがって、4-ニトロピリジン N-オキシドは、添加量(添加濃度)を増加させても耐電圧を殆ど低下させることなく、ほぼ不具合は生じないことが分かる。 In Example 2, where 4-nitropyridine N-oxide was added, as shown in Table 2, compared to Example 1, no short circuits occurred in any of the instruments even with increased reagent levels, and the electrolytic capacitors operated without problems. Looking at the actual withstand voltage, as shown in Figures 6A and 6B, there was almost no change even after being left at high temperatures compared to the initial state, and there was almost no decrease in withstand voltage even after high-temperature loading. Therefore, it can be seen that 4-nitropyridine N-oxide does not significantly reduce the withstand voltage even when the amount (concentration) added is increased, and virtually no malfunctions occur.

[試験4]
さらに、ニトロ化合物無添加の基本組成(参考例1)に対して、実施例3として4-ニトロピリジン N-オキシドを、または比較例5として4-ニトロフェノールを、それぞれ添加後の電解液において0.18mol/Lになるように添加した電解液について、試験3と同様の方法により、85℃に温調しながら定電流を流して負荷を付加し、電圧挙動(初期電圧挙動)を測定した。図7に結果を示す。図7に示す参考例1は、図5Aに示す参考例1の再掲である。図7の縦軸の電圧範囲(最小値から最大値まで)は、図5A-図6Bのそれらと一致する。図5A-図6Bに示した電圧値αを、図7においても同様に破線で示す。また、図7においても、参考例1以外の各例では、時間の値に定数を加算してプロットをずらすことにより、各例の電圧挙動が重ならないようにした。
[Test 4]
Furthermore, for the electrolyte solution containing 4-nitropyridine N-oxide as Example 3, or 4-nitrophenol as Comparative Example 5, added to the basic composition without nitro compounds (Reference Example 1) so that the concentration after addition reached 0.18 mol/L, the voltage behavior (initial voltage behavior) was measured by applying a load with a constant current while maintaining a temperature of 85°C, using the same method as in Test 3. The results are shown in Figure 7. Reference Example 1 shown in Figure 7 is a reproduction of Reference Example 1 shown in Figure 5A. The voltage range on the vertical axis of Figure 7 (from minimum to maximum value) is the same as that in Figures 5A-6B. The voltage value α shown in Figures 5A-6B is similarly shown as a dashed line in Figure 7. Also, in Figure 7, for each example other than Reference Example 1, a constant was added to the time value to shift the plot so that the voltage behavior of each example does not overlap.

図7に示すように、4-ニトロフェノールを添加した比較例5は、未添加の参考例1と比較して、耐電圧が低くなったが、4-ニトロピリジン N-オキシドを添加した実施例3では、参考例1と殆ど同じであった。 As shown in Figure 7, Comparative Example 5, to which 4-nitrophenol was added, had a lower dielectric strength compared to Reference Example 1, which did not contain 4-nitrophenol. However, Example 3, to which 4-nitropyridine N-oxide was added, showed almost the same dielectric strength as Reference Example 1.

以上のことから、ニトロ化合物は電解コンデンサ内の水素ガス発生抑制効果を有し、その増量に伴ってその効果も向上することが確認された。一方、このうち、ニトロベンゼン化合物に例示される従来物質は、特に、高温負荷を経て電解コンデンサの耐電圧を低下させてしまって(比較例1、2)、その増量に伴って耐電圧の低下も増長することが明らかにされた(比較例4)。また、従来物質の中には、高濃度では、高温負荷を経ずとも既に耐電圧が低下してしまったり(比較例5)、エチレングリコール等の極性溶媒への溶解性が不十分で、そもそも増量が困難であったりする(比較例3)ものも存在する。これに対して、本発明に係る4-ニトロピリジン N-オキシド化合物は、エチレングリコール等の極性溶媒への溶解性に優れて十分に増量が可能で、高濃度においても耐電圧を低下させない。また、4-ニトロピリジン N-オキシド化合物は、高温負荷を経ても耐電圧を低下させることはなく、添加量および温度に関わらずほぼ同等の耐電圧低下抑制効果を維持できる。 From the above, it was confirmed that nitro compounds have an effect of suppressing hydrogen gas generation in electrolytic capacitors, and that this effect improves with increasing concentration. On the other hand, conventional substances, exemplified by nitrobenzene compounds, particularly reduced the withstand voltage of electrolytic capacitors after high-temperature loading (Comparative Examples 1 and 2), and it was revealed that the decrease in withstand voltage increased with increasing concentration (Comparative Example 4). Furthermore, some conventional substances, at high concentrations, already reduced the withstand voltage even without high-temperature loading (Comparative Example 5), or had insufficient solubility in polar solvents such as ethylene glycol, making it difficult to increase the concentration (Comparative Example 3). In contrast, the 4-nitropyridine N-oxide compound according to the present invention has excellent solubility in polar solvents such as ethylene glycol, allowing for sufficient concentration increases, and does not reduce the withstand voltage even at high concentrations. Moreover, the 4-nitropyridine N-oxide compound does not reduce the withstand voltage even after high-temperature loading, and can maintain almost the same withstand voltage reduction suppression effect regardless of the amount added and temperature.

したがって、電解液に4-ニトロピリジン N-オキシド化合物を高濃度に配合し、水素ガス発生を大いに抑制しながら、耐電圧を殆ど低下させないで高温を含む温度帯において安定して電解コンデンサを動作させることができる。電解液における4-ニトロピリジン N-オキシド化合物の配合量(配合濃度)として、例えば、実施例の濃度範囲に準ずる0.03~0.12mol/L、0.03~0.18mol/L、0.03~0.20mol/Lは当然に適用可能である。また、他の例として、従来の通常量範囲0.03~0.06mol/Lよりも高濃度である0.06~0.12mol/L、0.06~0.18mol/L、0.06~0.20mol/L、0.12~0.18mol/L、0.12~0.20mol/L等にも設定可能である。また、エチレングリコールに対する溶解上限0.3mol/L程度まで増量した0.03~0.30mol/L、0.06~0.30mol/L、0.12~0.30mol/L、0.18~0.30mol/L等にも設定可能で、さらにはより溶解させ易い水等の溶媒に対してさらなる高濃度で配合することもできる。 Therefore, by incorporating a high concentration of 4-nitropyridine N-oxide compound into the electrolyte, it is possible to stably operate the electrolytic capacitor in a temperature range including high temperatures while greatly suppressing hydrogen gas generation and hardly reducing the withstand voltage. As for the amount (concentration) of 4-nitropyridine N-oxide compound in the electrolyte, for example, the concentration ranges of 0.03 to 0.12 mol/L, 0.03 to 0.18 mol/L, and 0.03 to 0.20 mol/L, corresponding to the concentration range in the examples, are naturally applicable. Furthermore, as other examples, concentrations higher than the conventional normal range of 0.03 to 0.06 mol/L, such as 0.06 to 0.12 mol/L, 0.06 to 0.18 mol/L, 0.06 to 0.20 mol/L, 0.12 to 0.18 mol/L, and 0.12 to 0.20 mol/L, can also be set. Furthermore, the concentration can be increased to approximately 0.3 mol/L, the upper limit of solubility in ethylene glycol, allowing for concentrations of 0.03–0.30 mol/L, 0.06–0.30 mol/L, 0.12–0.30 mol/L, 0.18–0.30 mol/L, etc. It can also be formulated at even higher concentrations in solvents that dissolve more easily, such as water.

なお、電解液がコンデンサ素子内に含浸された後、NpNO化合物の一部は、電極箔等に吸着したり、エージング処理によって消費されたりするため、電解コンデンサにおける電解液中の含有量(含有濃度)は、配合量(配合濃度)と比較して多少低くなる。また、本技術分野の通常の分析手法における試料の遠心分離等によってもNpNO化合物が一部逸失する可能性もある。製品仕様にも左右されるため、配合量(配合濃度)に対応する含有量(含有濃度)を一様に規定することは困難であるが、例えば0.12mol/Lまたは0.18mol/Lのような比較的高濃度配合では、電解コンデンサにおける電解液中の含有量(含有濃度)は、通常、0.03mol/L以上になる。一方、0.03mol/Lのような比較的低濃度配合では、その含有量(含有濃度)は、0.01mol/L程度、さらには0.001mol/L程度にもなり得る。このことから、本発明に係るNpNO化合物についての電解コンデンサにおける電解液中の含有量(含有濃度)としては、例えば、0.001~0.12mol/L、0.001~0.18mol/L、0.001~0.20mol/L、0.001~0.30mol/L、0.01~0.12mol/L、0.01~0.18mol/L、0.01~0.20mol/L、0.01~0.30mol/L、0.03~0.12mol/L、0.03~0.18mol/L、0.03~0.20mol/L、0.03~0.30mol/L、0.06~0.12mol/L、0.06~0.18mol/L、0.06~0.20mol/L、0.06~0.30mol/L、0.12~0.18mol/L、0.12~0.20mol/L、0.12~0.30mol/L、0.18~0.30mol/L等と規定できる。 Furthermore, after the electrolyte is impregnated into the capacitor element, some of the NpNO compound is adsorbed onto the electrode foil, etc., or consumed during the aging process. Therefore, the content (concentration) of NpNO in the electrolyte of an electrolytic capacitor is somewhat lower than the blending amount (concentration). In addition, some NpNO compound may be lost due to centrifugation of the sample, which is a common analytical method in this field. It is difficult to uniformly define the content (concentration) corresponding to the blending amount (concentration) as it also depends on the product specifications. However, for relatively high-concentration blends such as 0.12 mol/L or 0.18 mol/L, the content (concentration) in the electrolyte of an electrolytic capacitor is usually 0.03 mol/L or higher. On the other hand, for relatively low-concentration blends such as 0.03 mol/L, the content (concentration) can be as low as 0.01 mol/L, or even as low as 0.001 mol/L. Therefore, the content (concentration) of the NpNO compound according to the present invention in the electrolyte of an electrolytic capacitor can be, for example, 0.001 to 0.12 mol/L, 0.001 to 0.18 mol/L, 0.001 to 0.20 mol/L, 0.001 to 0.30 mol/L, 0.01 to 0.12 mol/L, 0.01 to 0.18 mol/L, 0.01 to 0.20 mol/L, 0.01 to 0.30 mol/L, 0. 03-0.12mol/L, 0.03-0.18mol/L, 0.03-0.20mol/L, 0.03-0.30mol/L, 0.06-0.12mol/L, 0.06-0.18mol/L, 0.06 ~0.20 mol/L, 0.06~0.30 mol/L, 0.12~0.18 mol/L, 0.12~0.20 mol/L, 0.12~0.30 mol/L, 0.18~0.30 mol/L, etc.

1 電解コンデンサ
2 コンデンサ素子
3 陽極箔
3a 酸化皮膜
4 陰極箔
5 セパレータ
6 電解液
7 外装ケース
7a 開口部
7b 開口端
7c 第1の加締め部
7d 第2の加締め部
8 防爆弁
9 封口体
10 陽極リード端子
11 陰極リード端子
S01 コンデンサ素子形成工程
S02 電解液導入工程
S03 封口工程
S04 エージング工程
1 Electrolytic capacitor 2 Capacitor element 3 Anode foil 3a Oxide film 4 Cathode foil 5 Separator 6 Electrolyte 7 Outer case 7a Opening 7b Open end 7c First crimping part 7d Second crimping part 8 Explosion-proof valve 9 Sealing body 10 Anode lead terminal 11 Cathode lead terminal S01 Capacitor element formation process S02 Electrolyte introduction process S03 Sealing process S04 Aging process

Claims (6)

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、4-ニトロピリジン N-オキシド化合物を含有すること
を特徴とする電解コンデンサ。
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,
The capacitor element comprises an electrolyte impregnated within it,
The electrolytic capacitor is characterized in that the electrolyte contains a 4-nitropyridine N-oxide compound.
前記4-ニトロピリジン N-オキシド化合物が、4-ニトロピリジン N-オキシドであること
を特徴とする請求項1記載の電解コンデンサ。
The electrolytic capacitor according to claim 1, characterized in that the 4-nitropyridine N-oxide compound is 4-nitropyridine N-oxide.
前記電解液の溶媒が、水を含有する溶媒であること
を特徴とする請求項1または請求項2記載の電解コンデンサ。
The electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that the solvent of the electrolyte is a solvent containing water.
電解液に、4-ニトロピリジン N-オキシド化合物を配合すること
を特徴とする電解コンデンサの製造方法。
A method for manufacturing an electrolytic capacitor, characterized by incorporating a 4-nitropyridine N-oxide compound into the electrolyte.
前記4-ニトロピリジン N-オキシド化合物が、4-ニトロピリジン N-オキシドであること
を特徴とする請求項4記載の電解コンデンサの製造方法。
The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 4, characterized in that the 4-nitropyridine N-oxide compound is 4-nitropyridine N-oxide.
前記電解液の溶媒には、水を含有する溶媒を用いること
を特徴とする請求項4または請求項5記載の電解コンデンサの製造方法。
The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 4 or 5, characterized in that a solvent containing water is used as the solvent for the electrolyte.
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