CN107863252A - 中压铝电解电容器工作电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中压铝电解电容器工作电解液，所述电解液质量比包括：主溶剂：36.5%～78%、辅助溶剂：3%～20%、主溶质：8%～15%、辅助溶质：6%～17%、防水合剂：0.05%～0.3%、耐压提升剂：2%～7%、形成特改性剂：1.5%～3%、消氢剂：0.6%～1.5%，所述主溶剂为乙二醇。本发明采用了混合溶剂体系，既保证了高温特性，又兼顾了低温特性，因为二甘醇的沸点高（245ºC），γ‑丁内酯的凝固点低（‑44ºC）；其次添加了适量的耐压提升剂，因为U闪＝algρ+b(V)其中ρ为电解液的电阻率（Ω.cm）；a，b为电解液的有关的常数，因而中压电解液由于电导率高而导致闪火电压就低，所以耐压提升剂的引入即可保证高电导率的情况下有足够的耐压能力；另外添加了防腐剂，这样就减少了长时间工作时的腐蚀概率，从而保证了产品的寿命。
Description
技术领域
本发明属于电容器制备领域，特别是一种120V～250V长寿命中压铝电解电容器工作电解液及其制备方法。
背景技术
铝电解电容器是电子产品中应用最广泛的基础元件，随着科学技术、电子产业的快速发展，对各种元器件的要求也进一步提升，特别是对铝电解电容器的性能要求也提出了新的挑战。
电解液是铝电解电容器的核心组分，是铝电解电容器的实际阴极，电容器的使用寿命、可靠性及电气化参数都与之息息相关，其性能的优劣直接影响到品质的高低。
目前电子技术的小型化发展亦对元器件的小型化提出了更高的要求，而铝电解电容器的小型化的根本在于正极箔具有更高的比表容，这就对电解液的性能要求更高，否则易造成容量变化大及漏电高，从而影响整个器件的寿命。
再加上近几年LED的快速发展及芯片排列方式的优化，对输出部分铝电解电容的要求越来越高，既要耐压又要长寿命，从一开始的16V，逐步演变到现在的160V，甚至200V以上。
中压铝电解电容器一般是指耐压从120V～250V的电容，既要求有较高的电导率（一般要4000ms/cm以上），又要求具有高的闪火电压（350V以上）。而目前关于这方面的专利几乎空白，本发明即重点解决这个问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种既保证了高温特性，又兼顾了低温特性，可保证高电导率的情况下有足够的耐压能力，减少了长时间工作时的腐蚀概率，保证了产品寿命的中压铝电解电容器工作电解液及其制备方法
本发明采用的技术方案如下：一种中压铝电解电容器工作电解液，所述电解液按照质量比包括：主溶剂：36.5%～78%、辅助溶剂：3%～20%、主溶质：8%～15%、辅助溶质：6%～17%、防水合剂：0.05%～0.3%、耐压提升剂：2%～7%、形成特改性剂：1.5%～3%、消氢剂：0.6%～1.5%，所述主溶剂为乙二醇。
所述辅助溶剂为：二甘醇、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、丙三醇、苯甲醇中的一种或两种的混合物；
所述主溶质为癸二酸及其铵盐、壬二酸及其铵盐、壬二酸氢铵、苯甲酸及其铵盐、1,10-十二二酸及其铵盐中的一种或两种以上物质的混合物；
所述辅助溶质为己二酸及其铵盐、1,7-癸二酸铵、五硼酸及其铵盐中的一种或两种以上的混合物；
所述防水合剂为磷酸、亚磷酸或其铵盐、次亚磷酸或其铵盐、多聚磷酸、甘露醇中的一种或两种以上的混合物；
所述耐压提升剂为聚合度为300～1000的聚乙烯醇、聚合度为500～10000的聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米二氧化硅乙二醇溶液中的一种或两种以上的混合物；
所述形成特性改性剂为氨基磺酸、氨基磺酸铵、对氨基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物；
所述消氢剂为对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵、对硝基苯甲醇、对苯酚、邻硝基苯甲醚、间硝基乙酰苯中的一种或两种以上的混合物。
一种中压铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括以下步骤：将主溶剂和辅助溶剂加入反应釜中，边搅拌边加热，使溶剂充分混合均匀，待温度升至120 ºC时加入耐压提升剂聚乙烯醇，继续加热至140 ºC使聚乙烯醇充分溶解并与溶剂均匀结合；
加入一半的主溶质和辅助溶质，保持140 ºC30分钟，而后用循环冷却水将釜温将至130ºC，加入剩余的主辅溶质搅拌至完全溶解并保持30分钟；
最后将釜温降至110 ºC，加入防水合剂、防腐剂及消氢剂，充分搅拌以使完全溶解和混合均匀，40分钟，而后自然冷却到室温即得到成品电解液。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
采用了混合溶剂体系，既保证了高温特性，又兼顾了低温特性，因为二甘醇的沸点高（245 ºC），γ-丁内酯的凝固点低（-44 ºC）；其次添加了适量的耐压提升剂，因为中压电解液由于电导率高因而闪火电压就低，所以耐压提升剂的引入即可保证高电导率的情况下有足够的耐压能力；另外添加了防腐剂，这样就减少了长时间工作时的腐蚀概率，从而保证了产品寿命。
具体实施方式
以下以通过优选实施例对本发明工艺作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例一
实施例二
实施例三
实施例四
一种中压铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括以下步骤：将乙二醇、γ-丁内酯、二甘醇加入反应釜中，边搅拌边加热，使溶剂充分混合均匀，待温度升至120 ºC时加入耐压提升剂聚乙烯醇，继续加热至140 ºC使聚乙烯醇充分溶解并与溶剂均匀结合；
加入一半重量的癸二酸铵、苯甲酸铵、己二酸铵，保持140 ºC30分钟，而后用循环冷却水将釜温将至130 ºC，加入剩余的癸二酸铵、苯甲酸铵、己二酸铵及1,7癸二酸铵搅拌至完全溶解30分钟；
最后将釜温降至110 ºC，加入二氧化硅、次亚磷酸铵、氨基磺酸铵、对硝基苯甲酸以及邻硝基苯甲醚，充分搅拌以使完全溶解和混合均匀，40分钟，而后自然冷却到室温即得到成品电解液。
将上述实施例一至四根据上面电解液的制作方法配制成电解液，基础数据如表一所示：
表一
将表一中实施例一和实施例二之电解液制成200V33uF电容器，并于125 ºC高温下进行纹波试验，试验条件为：125℃AC; 50Hz;AC:30V;DC;170V，3000h数据如表二所示。
表二
表中：C—电容量；DF—损耗角正切；IL—漏电流；指标之数据均为20只电容测试数据之平均值。
将表一中实施例三和实施例四之电解液制成120V330uF电容器，并于125 ºC高温下进行试验，试验条件为：125℃; DC;120V，3000h数据如表三所示。
表三
表中：C—电容量；DF—损耗角正切；IL—漏电流；指标之数据均为20只电容测试数据之平均值
结果：由表二和表三例试数据可知，采用此实施例中压电解液经125 ºC纹波或是125 ºC直流均能满足产品需要，容量变化只有要求的三分之一（规定不超过30%），而损耗亦不到初始值的2倍（规定不超过初始值的3倍），且外观正常，因而达到了设计目标。
本发明采用了混合溶剂体系，既保证了高温特性，又兼顾了低温特性，因为二甘醇的沸点高（245 ºC），γ-丁内酯的凝固点低（-44 ºC）；其次添加了适量的耐压提升剂，因为U闪＝algρ+b (V)其中ρ为电解液的电阻率（Ω. cm）；a，b为电解液的有关的常数，因而中压电解液由于电导率高而导致闪火电压就低，所以耐压提升剂的引入即可保证高电导率的情况下有足够的耐压能力；另外添加了防腐剂，这样就减少了长时间工作时的腐蚀概率，从而保证了产品的寿命。
申请人又一声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的实现方法及装置结构，但本发明并不局限于上述实施方式，即不意味着本发明必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开的范围之内。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述电解液按照质量比包括：主溶剂：36.5%～78%、辅助溶剂：3%～20%、主溶质：8%～15%、辅助溶质：6%～17%、防水合剂：0.05%～0.3%、耐压提升剂：2%～7%、形成特改性剂：1.5%～3%、消氢剂：0.6%～1.5%，所述主溶剂为乙二醇。
2.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述辅助溶剂为：二甘醇、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、丙三醇、苯甲醇中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述主溶质为癸二酸及其铵盐、壬二酸及其铵盐、壬二酸氢铵、苯甲酸及其铵盐、1,10-十二二酸及其铵盐中的一种或两种以上物质的混合物。
4.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述辅助溶质为己二酸及其铵盐、1,7-癸二酸铵、五硼酸及其铵盐中的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述防水合剂为磷酸、亚磷酸或其铵盐、次亚磷酸或其铵盐、多聚磷酸、甘露醇中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述耐压提升剂为聚合度为300～1000的聚乙烯醇、聚合度为500～10000的聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米二氧化硅乙二醇溶液中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述形成特性改性剂为氨基磺酸、氨基磺酸铵、对氨基苯磺酸中的一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的中压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述消氢剂为对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵、对硝基苯甲醇、对苯酚、邻硝基苯甲醚、间硝基乙酰苯中的一种或两种以上的混合物。
9.一种中压铝电解电容器工作电解液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将主溶剂和辅助溶剂加入反应釜中，边搅拌边加热，使溶剂充分混合均匀，待温度升至120 ºC时加入耐压提升剂聚乙烯醇，继续加热至140 ºC使聚乙烯醇充分溶解并与溶剂均匀结合；
加入一半的主溶质和辅助溶质，保持140 ºC30分钟，而后用循环冷却水将釜温将至130ºC，加入剩余的主辅溶质搅拌至完全溶解并保持30分钟；
最后将釜温降至110 ºC，加入防水合剂、防腐剂及消氢剂，充分搅拌以使完全溶解和混合均匀，40分钟，而后自然冷却到室温即得到成品电解液。
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