サイクリックボルタモグラムによる有機電解液中のアルミニウムの陽極酸化皮膜の検討

【目的】有機電解液を駆動液としたアルミ電解コンデンサの自己修復機能における水分の影響について調べるため、有機電解液中でのアルミニウムの陽極酸化挙動をサイクリックボルタンメトリを中心に検討した。
【方法】有機電解液として、テトラメチルアンモニウムフタレイト、テトラエチルアンモニウムマレイト、テトラエチルメチルアンモニウムマレイトのγ－ブチロラクトン溶液を用い、加熱脱水したモレキュラーシーブスに水分を吸着させることで乾燥した。水分の量はカールフィッシャー滴定法により求めた。この電解液中でアルミニウム箔を試料極とし、参照極に銀電極を用いてサイクリックボルタモグラムを行った。さらに皮膜の耐圧の評価として定電流による電位－時間曲線の測定も行った。
【結果】水分濃度が 0.01 % 以下では、サイクリックボルタモグラムにアルミニウムの陽極酸化特有の電流平坦部分が現れない。水分濃度が 1% 以下では、平坦電流部分が現れているが(b)、水溶液中での挙動(a)とは異なり陽極酸化電流は低く、生じた酸化皮膜も電気化学的な挙動が異なる。
        
(a)                                                                        (b)
Fig.1 Cyclic voltammograms of aluminum in aqueous electrolyte(a) and non-aqueous electrolyte(b)

【考察】水溶液中のアルミニウム陽極酸化における電圧V と電気量q の挙動は、電場と電流の関係に基づき (1)式によって記述される。乾燥した有機電解液中では、酸素供給源である水分濃度の低下のため、酸化物内部の負の電荷のキャリアである酸化物イオンの濃度が低下した結果、反応抵抗が増加し、水溶液中と異なる挙動を示すものと思われる。
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