CN108666138B - 一种650-700v铝电解电容器用电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种650‑700V铝电解电容器工作电解液，包括：溶质、主溶剂、辅助溶剂及其他添加剂，其中溶质为式(I)所示高分子聚合物的铵盐，其分子量分布范围为50000～100000。以式(I)所示高分子聚合物的铵盐为溶质组成的电解液能够明显的提高电容器的闪火电压，所得电容器电导率较好，经高温长时间测试后电导率变化小，高温稳定性更好，能够满足650V及700V以上的超高压铝电解电容器的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及电容器电解液技术领域，特别涉及650-700V铝电解电容器用电解液及其制备方法。
背景技术
铝电解电容器是各种电子产品终端必不可少的元件，在工业、电源等应用中起着至关重要的作用。近年来，随着高压变频器、电动汽车、风力发电及光伏发电新能源等新技术领域的小体积、高稳定性能技术的高速发展，厂商对电容器提出了耐高电压、大纹波电流，以及超长寿命的要求。而电容器的工作电解液被称为电容器的“血液”，不仅作为电容器的实际阴极，具有提供氧离子、修补阳极氧化膜的重要作用，并且决定了电容器的工作温度范围、额定电压、损耗因子、阻抗、额定纹波电流、工作寿命等，直接影响着电容器的性能。
目前，为满足新型设备的需求，需要开发工作电压650-700V及700V以上的铝电解电容器，以减少串联个数，同时在某些领域还可以取代价格更贵的薄膜电容，以满足市场及新设备的需求，而国内一般超过500V的电容器还处于不太成熟的阶段，尤其是开发工作电压700V以上的产品，需要先开发相应的高稳定电解液。
发明内容
针对上述问题，本发明的技术方案提供一种650-700V铝电解电容器用电解液，包括：溶质、主溶剂、辅助溶剂及其他添加剂，其中溶质为式(I)所示高分子聚合物的铵盐，
所述式(I)所述高分子聚合物的分子量分布范围为50000～100000。
在一些实施方式中，所述电解液中各成分质量百分比为：
其中各组分含量百分数之和等于100％。
在一些实施方式中，所述主溶剂为乙二醇；所述辅助溶剂选自乙二醇、乙二醇单丁醚、二甘醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、正辛醇、二甘醇单丁醚、二甘醇二丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二***、γ-丁内酯、聚乙二醇和醋酸丁酯中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述其他添加剂包括消氢添加剂、防水合添加剂和闪火电压提升剂；其中，消氢添加剂为间苯二酚、对硝基苯酚、对硝基苯甲醇、邻硝基苯甲醚和对苯醌中的一种或多种；所述防水合添加剂选自磷酸、磷酸铵盐、次亚磷酸及其铵盐和硅酸化合物或其铝盐的一种或多种；所述闪火电压提升剂选自聚乙二醇400-20000、聚丙二醇、聚丙烯醇、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵和纳米无机氧化物的一种或多种。
在一些实施方式中，所述电解液由以下质量百分比的原料组成：
在一些实施方式中，所述电解液由以下质量百分比的原料组成：
在一些实施方式中，所述电解液由以下质量百分比的原料组成：
本发明的技术方案还公开式(I)所示的高分子聚合物的合成方法，所述方法包括：
1)向反应釜内加入十一烯酸、乙烯基正丁醚及丙烯酸三种反应单体、引发剂和溶剂；
2)室温搅拌0.5～1h后，升温至75～90℃，继续反应10～48h；
3)向反应釜内滴加等体积的水，继续搅拌2～4h后过滤，滤饼用水洗涤，干燥即得式(I)高分子聚合物。
在一些实施方式中，所述引发剂选自过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯中的一种；优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰。
在一些实施方式中，所述溶剂选自四氢呋喃、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、无水甲醇中的一种；优选的，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
在一些实施例中，所述反应中反应单体十一烯酸、乙烯基正丁醚和丙烯酸的摩尔比为1:1.5～2.5:0.5～1.0。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供以式(I)所示的高分子聚合物的铵盐作为溶质的电解电容器的电解液，能够明显的提高电容器的闪火电压，所得电容器电导率较好，经高温长时间测试后电导率变化小，高温稳定性更好，能够满足650V及700V以上的超高压铝电解电容器的使用要求。
术语定义
本发明意图涵盖所有的替代、修改和等同技术方案，它们均包括在如权利要求定义的本发明范围内。本领域技术人员应认识到，许多与本文所述类似或等同的方法和材料能够用于实践本发明。本发明绝不限于本文所述的方法和材料。在所结合的文献、专利和类似材料的一篇或多篇与本申请不同或相矛盾的情况下(包括但不限于所定义的术语、术语应用、所描述的技术等等)，以本申请为准。
应进一步认识到，本发明的某些特征，为清楚可见，在多个独立的实施方案中进行了描述，但也可以在单个实施例中以组合形式提供。反之，本发明的各种特征，为简洁起见，在单个实施方案中进行了描述，但也可以单独或以任意合适的子组合提供。
除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。
除非另外说明，应当应用本发明所使用的下列定义。出于本发明的目的，化学元素与元素周期表CAS版，和1994年第75版《化学和物理手册》一致。此外，有机化学一般原理可参考"Organic Chemistry",Thomas Sorrell,University Science Books,Sausalito:1999,和"March's Advanced Organic Chemistry”by Michael B.Smith and JerryMarch,John Wiley&Sons,New York:2007中的描述，其全部内容通过引用并入本发明。
术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
术语“室温”是指温度范围为25±5℃。
除非明确地说明与此相反，否则，本发明所述的温度为范围值。例如，“80℃高温”表示温度的范围为80℃±5℃。
具体实施方式
以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。
式(I)高分子聚合物铵盐的合成
1)向1000mL的圆底烧瓶中加入十一烯酸(18.4g)、乙烯基正丁醚(20.0g)、丙烯酸(5.0g)，同时加入引发剂过氧化苯甲酰(0.48g)、溶剂N,N-二甲基甲酰胺(200g)；
2)搅拌30min，然后将其转移至油浴中升温至80℃持续反应24h；
3)向反应釜内滴加等体积的水，继续搅拌4h后过滤，滤饼用水洗涤，干燥即得式(I)高分子聚合物(30.9g)，总收率80.5％；
4)将烘干后的式(I)高分子聚合物配制成20％的乙二醇溶液，并通氨气成盐。
对比例和本发明实施例的电解液组成，如表1所示。
表1对比例与实施例电解液配方
将上述电解液所得的电容器进行检测，初始值如表2所示。
表2初始检测值
| 水分(重量％) | 电导率(30℃、ms/cm) | 闪火电压(V) | |
| 实施例1 | 1.0 | 0.45 | 691 |
| 对比例1 | 1.02 | 0.38 | 676 |
| 实施例2 | 1.02 | 0.42 | 700 |
| 对比例2 | 1.02 | 0.34 | 685 |
| 实施例3 | 0.98 | 0.40 | 718 |
| 对比例3 | 1.00 | 0.33 | 697 |
本发明实施例与对比例的电解液所得电解电容器经105℃高温贮存后，电导率特性及变化如表3所示。
表3高温贮存参数
从表2和表3中电容器产品性能参数变化可发现，溶质选用式(I)所示高分子聚合物的铵盐体系的工作电解液所得的电解电容器闪火电压较高(≥691V)，电导率较对比例好，经高温长时间测试后电导率变化明显较小，高温稳定性更好。
从以上数据可以得出，本发明所制备的高分子主溶质不仅满足高压以及超高压的要求，同时在高温储存实验之后不发生结块凝胶的现象，与传统的铝电解电容器电解液相比，其经过高温储存实验之后电导率变化相对较小。
Claims (8)
1.一种650-700V铝电解电容器用电解液，包括：溶质、主溶剂、辅助溶剂及其他添加剂，其中溶质为式（I）所示高分子聚合物的铵盐，
其分子量分布范围为50000 ~100000；
所述溶质、主溶剂、辅助溶剂及其他添加剂的质量百分比为：
主溶剂 40% ~70%；
溶质 10% ~25%；
辅助溶剂 5% ~15%；
其他添加剂 0.1% ~10%；
其中各组分含量百分数之和等于100%。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述主溶剂为乙二醇；所述辅助溶剂选自乙二醇单丁醚、二甘醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、正辛醇、二甘醇单丁醚、二甘醇二丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二***、γ-丁内酯、聚乙二醇和醋酸丁酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述其他添加剂包括消氢添加剂、防水合添加剂和闪火电压提升剂；其中，消氢添加剂选自间苯二酚、对硝基苯酚、对硝基苯甲醇、邻硝基苯甲醚和对苯醌中的一种或多种；所述防水合添加剂选自磷酸、磷酸铵盐、次亚磷酸或其铵盐和硅酸化合物或其铝盐的一种或多种；所述闪火电压提升剂选自聚乙二醇400-20000、聚丙二醇、聚丙烯醇、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵和纳米无机氧化物的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中各成分的质量百分比为：
乙二醇 65.5%；
乙二醇单丁醚 8%；
聚乙二醇2000 6%；
式(I)高分子聚合物铵盐 19.5%；
次亚磷酸铵 0.4%；
对硝基苯甲醇 0.6%。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中各成分的质量百分比为：
乙二醇 66.5%；
聚丙烯醇 5%；
二甘醇单甲醚 6%；
式(I)高分子聚合物铵盐 21.5%；
磷酸 0.3%；
对硝基苯酚 0.7%。
6.一种使用权利要求1 ~5任一项权利要求所述电解液制成的铝电解电容器。
7.一种如权利要求1所述式（I）所示的高分子聚合物的合成方法，包括：
1）向反应釜内加入十一烯酸、乙烯基正丁醚及丙烯酸三种反应单体、引发剂和溶剂；
2）室温搅拌0.5 ~1 h后，升温至75 ~90 ℃，继续反应10 ~48 h；
3）向反应釜内滴加等体积的水，继续搅拌2 ~4 h后过滤，滤饼用水洗涤，干燥即得；
其中，所述引发剂选自过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和偶氮二异丁酸二甲酯中的一种；
所述溶剂选自四氢呋喃、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺和无水甲醇中的一种。
8.根据权利要求7所述的所述式（I）所示的高分子聚合物的合成方法，其特征在于，所述反应单体十一烯酸、乙烯基正丁醚和丙烯酸的摩尔比为1:1.5 ~2.5:0.5 ~1.0。
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