CN110706928A - 一种导针型铝电解电容器及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导针型铝电解电容器，属于电容器的技术领域，其包括带有开口的壳体和位于壳体开口处的封装层，壳体内设置有芯包，芯包包括阳极铝箔、阴极铝箔、内层电解纸和外层电解纸，芯包浸有电解液，所述内层电解纸和外层电解纸分别位于阴极铝箔和阳极铝箔的同一侧，按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维40‑55份、棉纤维20‑30份、剑麻纤维15‑28份，外层电解纸包括木浆纤维35‑45份、马尼拉纤维20‑28份、剑麻纤维18‑25份；本发明还涉及一种导针型铝电解电容器的生产方法，包括以下步骤：S1：裁切；S2：钉绕；S3：配制电解液；S4浸渍；S5：组装与老化；本发明具有提高铝电解电容器的耐高压交流电冲击能力的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电容器的技术领域，尤其是涉及一种导针型铝电解电容器及生产方法。
背景技术
电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。
目前，电子类产品已经成为现代生活不可或缺的重要部分，各种类型的电子产品和电子设备大量应用于人们生产和生活的方方面面。但电网的不稳定常会造成产品底鼓现象。市场上400V的铝电解电容，其抗交流电压在380V左右，如果电子类产品遭受高压交流电冲击，长时间使用期间，高压交流电冲击很容易造成铝电解电容过压而导致铝电解电容器发生击穿底鼓现象，从而使得电源部分失效，影响电子产品的正常使用，严重时甚至还会引起局部电路燃烧，给大家的财产和生命造成威胁。
因此，抗高压交流电安全是电子类产品必须要考虑的问题，提高铝电解电容器的耐高压交流电冲击能力很有必要。
发明内容
本发明的目的一是提供一种导针型铝电解电容器，提高铝电解电容器的耐高压交流电冲击能力。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种导针型铝电解电容器，包括带有开口的壳体和位于壳体开口处的封装层，壳体内设置有芯包，芯包包括阳极铝箔、阴极铝箔、内层电解纸和外层电解纸，芯包浸有电解液，所述内层电解纸和外层电解纸分别位于阴极铝箔和阳极铝箔的同一侧，按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维40-55份、棉纤维20-30份、剑麻纤维15-28份，外层电解纸包括木浆纤维35-45份、马尼拉纤维20-28份、剑麻纤维18-25份。
通过采用上述技术方案，电解纸是构成铝电解电容器的关键材料之一，电解纸作为电解液的吸附载体，起到隔离阳极铝箔与阴极铝箔的作用，也与电解液共同组成铝电解电容器的阴极。电解纸的不同将导致电容器性能的不同。
内层电解纸选用芳族聚酰胺纤维、棉纤维和剑麻纤维。首先，芳族聚酰胺纤维与剑麻纤维配合使用，电气性能及抗张强度优异，但吸液性相对较差。为获得吸液性较好的内层电解纸材料，加入棉纤维，棉纤维的吸收性好，温度特性优良，工作温度范围宽，抗张强度略低。将芳族聚酰胺纤维、剑麻纤维及棉纤维配合使用，可获得抗张强度及吸收性均优良的内层电解纸，以确保阴极铝箔和阳极铝箔表面电解液充足，满足较小的ESR需求。
外层电解纸选用为木浆纤维、马尼拉纤维和剑麻纤维。木浆纤维具有致密度高、耐电压、耐铝箔毛刺的优点，但木浆纤维的吸水性差，且ESR较大；马尼拉纤维吸水性好、高温性能稳定且抗张强度高；剑麻纤维比马尼拉纤维短，抗张强度低，但纯度高、电气性能优异，且价格适中，将木浆纤维、马尼拉纤维及剑麻纤维混合使用，并严格控制比例，可获得性能较好的外层电解纸。
内、外层电解纸分别选用不同的纤维，内层电解纸具有较优异的吸水性，同时抗张强度及耐电压能力也能达到相应的要求；外层电解纸的耐电压性能较优异同时又具有良好的吸水性；内、外层电解纸的设置以及材质的选用使得阴极铝箔和阳极铝箔表面电解液充足，使得该铝电解电容器具有较强的耐高压交流电冲击能力。
本发明进一步设置为：所述内层电解纸的打浆度为20-38°SR。
通过采用上述技术方案，打浆度的控制对最终纸张的性能有很大的影响，打浆度太高，内层电解纸的吸液性较差，打浆度太低，纸张强度太低；严格控制打浆度便于获得综合性能好的内层电解纸。
本发明进一步设置为：所述内层电解纸的厚度为30-45μm。
通过采用上述技术方案，同打浆度一致，厚度太薄或太厚都会对电解纸的吸水性及纸张强度造成一定的影响，需要严格控制内层电解质的纸张厚度，方能获得吸水性及强度较好的内层电解纸。
本发明进一步设置为：所述外层电解纸的打浆度为60-85°SR。
通过采用上述技术方案，与内层电解纸相比外层电解纸的打浆度稍高，由此可得到强度较高的外层电解纸。
本发明进一步设置为：所述外层电解纸的厚度为40-50μm。
通过采用上述技术方案，与内层电解纸相比，外层电解纸的厚度较厚，可进一步增加外层电解质的纸张强度，加强外层电解质的耐电压性能。
本发明进一步设置为：按照重量份数计，所述电解液包括二甘醇20-25份、聚甘油醚10-18份、碳酸乙烯酯15-26份、壬二酸铵20-28份、柠檬酸3-5份、酒石酸3-5份。
本发明的目的二在于提供一种导针型铝电解电容器的生产方法，包括以下步骤：
S1：裁切：裁切阴极铝箔、阳极铝箔和电解纸；
S2：钉绕：将正极导针穿过封装层与阳极铝箔钉接，将负极导针穿过封装层与阴极铝箔钉接；由下而上依次铺设阴极铝箔、内层电解纸、阳极铝箔、外层电解纸，再将阳极铝箔、阴极铝箔、电解纸卷绕成芯包；
S3：浸渍：将芯包浸入电解液50-70min，使电解液充分浸渍到电解纸上；
S4：组装与老化：将浸渍好的芯包与壳体和封装层组装成电容器，并进行老化。
通过采用上述技术方案，按照本发明提供的生产方法，在钉绕时将内层电解纸及外层电解质铺设后与阴极铝箔、阳极铝箔卷绕成芯包，并将芯包浸入电解液中，可得到耐高压交流电冲击能力的铝电解电容器。
本发明进一步设置为：步骤S3中，将芯包于电解液中浸入20-35min后；将芯包内部抽真空进行真空浸渍5-10min，真空度为75-85KPa；再向芯包内通入压缩空气，至压力为3-5atm，进行加压浸渍10-20min。
通过采用上述技术方案，常压浸渍后，进行真空浸渍，最后加压浸渍，使得正极铝箔与负极铝箔之间的电解液更加充分，增强电解液的浸渍效果。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.内层电解纸选用芳族聚酰胺纤维、棉纤维和剑麻纤维；外层电解纸选用为木浆纤维、马尼拉纤维和剑麻纤维；内、外层电解纸的设置以及材质的选用使得阴极铝箔和阳极铝箔表面电解液充足，使得该铝电解电容器具有较强的耐高压交流电冲击能力；
2.常压浸渍后，进行真空浸渍，最后加压浸渍，使得正极铝箔与负极铝箔之间的电解液更加充分，增强电解液的浸渍效果。
具体实施方式
实施例1
一种导针型铝电解电容器的生产方法，包括以下步骤：
S1：裁切：裁切阴极铝箔、阳极铝箔和电解纸；其中，按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维40份、棉纤维20份、剑麻纤维15份，外层电解纸包括木浆纤维35份、马尼拉纤维20份、剑麻纤维18份。
S2：钉绕：将正极导针穿过封装层与阳极铝箔钉接，将负极导针穿过封装层与阴极铝箔钉接；由下而上依次铺设阴极铝箔、内层电解纸、阳极铝箔、外层电解纸，再将阳极铝箔、阴极铝箔、电解纸卷绕成芯包；
S3：配制电解液：将二甘醇20份、聚甘油醚10份、碳酸乙烯酯15份混合均匀后，加热至50℃，然后加入壬二酸铵20份，搅拌均匀后获得混合液A；将混合液A加热至100℃，保温45min后，加入酒石酸3份、柠檬酸3份，搅拌均匀后冷却至室温；
S4浸渍：将芯包浸入电解液50min，使电解液充分浸渍到电解纸上；
S5：组装与老化：将浸渍好的芯包与壳体和封装层组装成电容器，并进行老化。
实施例2
一种导针型铝电解电容器的生产方法，包括以下步骤：
S1：裁切：裁切阴极铝箔、阳极铝箔和电解纸；其中，按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维48份、棉纤维25份、剑麻纤维22份，外层电解纸包括木浆纤维38份、马尼拉纤维25份、剑麻纤维22份。
S2：钉绕：将正极导针穿过封装层与阳极铝箔钉接，将负极导针穿过封装层与阴极铝箔钉接；由下而上依次铺设阴极铝箔、内层电解纸、阳极铝箔、外层电解纸，再将阳极铝箔、阴极铝箔、电解纸卷绕成芯包；
S3：配制电解液：将二甘醇23份、聚甘油醚25份、碳酸乙烯酯20份混合均匀后，加热至50℃，然后加入壬二酸铵24份，搅拌均匀后获得混合液A；将混合液A加热至100℃，保温45min后，加入酒石酸4份、柠檬酸4份，搅拌均匀后冷却至室温；
S4浸渍：将芯包浸入电解液60min，使电解液充分浸渍到电解纸上；
S5：组装与老化：将浸渍好的芯包与壳体和封装层组装成电容器，并进行老化。
实施例3
一种导针型铝电解电容器的生产方法，包括以下步骤：
S1：裁切：裁切阴极铝箔、阳极铝箔和电解纸；其中，按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维55份、棉纤维30份、剑麻纤维28份，外层电解纸包括木浆纤维45份、马尼拉纤维28份、剑麻纤维25份。
S2：钉绕：将正极导针穿过封装层与阳极铝箔钉接，将负极导针穿过封装层与阴极铝箔钉接；由下而上依次铺设阴极铝箔、内层电解纸、阳极铝箔、外层电解纸，再将阳极铝箔、阴极铝箔、电解纸卷绕成芯包；
S3：配制电解液：将二甘醇25份、聚甘油醚18份、碳酸乙烯酯26份混合均匀后，加热至50℃，然后加入壬二酸铵28份，搅拌均匀后获得混合液A；将混合液A加热至100℃，保温45min后，加入酒石酸5份、柠檬酸5份，搅拌均匀后冷却至室温；
S4浸渍：将芯包浸入电解液70min，使电解液充分浸渍到电解纸上；
S5：组装与老化：将浸渍好的芯包与壳体和封装层组装成电容器，并进行老化。
实施例4
一种导针型铝电解电容器的生产方法，与实施例2的区别在于：步骤S1中，内层电解纸的打浆度为20°SR，厚度为30μm。
实施例5
一种导针型铝电解电容器的生产方法，与实施例2的区别在于：步骤S1中，内层电解纸的打浆度为38°SR，厚度为45μm。
实施例6
一种导针型铝电解电容器的生产方法，与实施例2的区别在于：步骤S1中，内层电解纸的打浆度为28°SR，厚度为37μm。
实施例7
一种导针型铝电解电容器的生产方法，与实施例2的区别在于：步骤S1中，外层电解纸的打浆度为60°SR，厚度为40μm。
实施例8
一种导针型铝电解电容器的生产方法，与实施例2的区别在于：步骤S1中，外层电解纸的打浆度为85°SR，厚度为50μm。
实施例9
一种导针型铝电解电容器的生产方法，与实施例2的区别在于：步骤S1中，外层电解纸的打浆度为70°SR，厚度为45μm。
对比例1
与实施例2的区别在于：按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维48份、棉纤维25份、剑麻纤维22份。
对比例2
与实施例2的区别在于：按照重量份数计，外层电解纸包括木浆纤维38份、马尼拉纤维25份、剑麻纤维22份。
性能检测按照国家标准GB/T 461.1-2002进行吸液高度测试，按照国家标准GB/T458-2008进行透气度测试，按照国家标准GB/T 20628.2-2006进行电击穿强度测试，按照GB/T 12914-2008进行抗张强度测试，按照国家标准GB/T 12656-1990进行击穿电压测试，测试结果见表1。
表1实施例1-9及对比例1-2的性能测试结果
另外，对实施例1-9及对比例1-2的电容器于105℃，通30min 410V交流电压，检测通电后的情况，结果见表2。
表2实施例1-9及对比例1-2抗交流电检测结果
由表1可看出，实施例1-9的各项性能均较优异，并且击穿电压均达440V以上，而对比例1中，由于外层电解纸与内层电解纸采用同样的原料与配比，故，对比例1中吸液高度与透气度较佳，而电击穿强度、抗张强度以及击穿电压均较差；同样的，由于对比例2中内电解纸与外层电解纸采用同样的原料于配比，故，对比例2的吸液高度及透气度较差。
由表2可看出，实施例1-9抗410V交流电压30min后无鼓底现象，而对比例1-2均出现鼓底现象，且对比例1的鼓底现象较为严重，也进一步说明本发明所制备的电容器抗高压交流电性能优异。
综上所述，内层电解纸选用芳族聚酰胺纤维、棉纤维和剑麻纤维；外层电解纸选用为木浆纤维、马尼拉纤维和剑麻纤维；内、外层电解纸的设置以及材质的选用使得阴极铝箔和阳极铝箔表面电解液充足，使得该铝电解电容器具有较强的耐高压交流电冲击能力。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种导针型铝电解电容器，包括带有开口的壳体和位于壳体开口处的封装层，壳体内设置有芯包，芯包包括阳极铝箔、阴极铝箔、内层电解纸和外层电解纸，芯包浸有电解液，其特征在于：所述内层电解纸和外层电解纸分别位于阴极铝箔和阳极铝箔的同一侧，按照重量份数计，内层电解纸包括芳族聚酰胺纤维40-55份、棉纤维20-30份、剑麻纤维15-28份，外层电解纸包括木浆纤维35-45份、马尼拉纤维20-28份、剑麻纤维18-25份。
2.根据权利要求1所述的一种导针型铝电解电容器，其特征在于：所述内层电解纸的打浆度为20-38°SR。
3.根据权利要求2所述的一种导针型铝电解电容器，其特征在于：所述内层电解纸的厚度为30-45μm。
4.根据权利要求1所述的一种导针型铝电解电容器，其特征在于：所述外层电解纸的打浆度为60-85°SR。
5.根据权利要求3所述的一种导针型铝电解电容器，其特征在于：所述外层电解纸的厚度为40-50μm。
6.根据权利要求1所述的一种导针型铝电解电容器，其特征在于：按照重量份数计，所述电解液包括二甘醇20-25份、聚甘油醚10-18份、碳酸乙烯酯15-26份、壬二酸铵20-28份、柠檬酸3-5份、酒石酸3-5份。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种导针型铝电解电容器的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：裁切：裁切阴极铝箔、阳极铝箔和电解纸；
S2：钉绕：将正极导针穿过封装层与阳极铝箔钉接，将负极导针穿过封装层与阴极铝箔钉接；由下而上依次铺设阴极铝箔、内层电解纸、阳极铝箔、外层电解纸，再将阳极铝箔、阴极铝箔、电解纸卷绕成芯包；
S3：配制电解液：将二甘醇、聚甘油醚、碳酸乙烯酯混合均匀后，加热至50-70℃，然后加入壬二酸铵，搅拌均匀后获得混合液A；将混合液A加热至100-110℃，保温45-75min后，加入酒石酸、柠檬酸，搅拌均匀后冷却至室温；
S4浸渍：将芯包浸入电解液50-70min，使电解液充分浸渍到电解纸上；
S5：组装与老化：将浸渍好的芯包与壳体和封装层组装成电容器，并进行老化。
8.根据权利要求7所述的一种导针型铝电解电容器，其特征在于：步骤S3中，将芯包于电解液中浸入20-35min后；将芯包内部抽真空进行真空浸渍5-10min，真空度为75-85KPa；再向芯包内通入压缩空气，至压力为3-5atm，进行加压浸渍10-20min。
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