CN113593908B - 铝电解电容器电解液、其制备方法及铝电解电容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电容器技术领域，尤其涉及一种铝电解电容器电解液、其制备方法及铝电解电容器，该铝电解电容器电解液，包括如下组分：溶剂、溶质、缓蚀剂及添加剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

Description

铝电解电容器电解液、其制备方法及铝电解电容器

技术领域

本发明涉及铝电解电容器技术领域，特别是涉及铝电解电容器电解液、其制备方法及铝电解电容器。

背景技术

在高温负荷寿命实验过程中，200V以上的中高压铝电解电容器几乎都存在阳极腐蚀不良现象。在电容器生产过程中带进的杂质和电解液本身含有的杂质是引起电容器阳极腐蚀的主要原因，这些杂质主要是含有离子半径较小的Cl^-和SO₄ ^2-，它们一方面能妨碍金属钝化皮膜的形成；另一方面由于其半径小、穿透力强，容易破坏金属表面已形成的保护膜，在电容器使用过程中，容易对阳极引出条和铝箔进行局部腐蚀。电解液中过多的水分以及电容器中残留过多的电解液也是导致阳极腐蚀的一个重要因素，过多的水分容易破坏氧化膜结构，同时腐蚀产生的盐也会水解生成Al(OH)₃，过多的电解液易使最初的电化学腐蚀向纯化学腐蚀转化，使电容器的阳极腐蚀加剧。

阳极腐蚀现象会降低电容器的使用寿命，提高使用成本。

发明内容

基于此，为解决上述问题，本发明提供一种铝电解电容器电解液。

本发明还提供一种铝电解电容器电解液的制备方法。

本发明还提供一种铝电解电容器。

一种铝电解电容器电解液，包括如下组分：溶剂、溶质、缓蚀剂及添加剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

上述的铝电解电容器电解液，加入含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，通过缓蚀剂分子中的极性基团的吸附作用，改变金属表面的电荷状态和界面性质，减缓金属的被腐蚀速度，吸附在金属表面的缓蚀剂分子上的非极性基团在金属表面形成一层保护膜，阻碍与腐蚀反应有关的电荷或物质转移，从而提高工作电解液的耐腐蚀性能，通过该电解液制备成的铝电解电容器的耐腐蚀性能也相应提高，可延长铝电解电容器的使用寿命。

一实施例中，所述的铝电解电容器电解液包括如下重量份的组分：溶剂45-85份、溶质10-35份、缓蚀剂0.01-10份及添加剂2-10份。

一实施例中，所述溶剂为乙二醇、苯甲醇、乙二醇单甲醚及乙二醇单丁醚中的一种或几种的组合。

一实施例中，所述溶质为硼酸、癸二酸铵、壬二酸铵及二十双酸铵盐中的一种或几种的组合。

一实施例中，所述添加剂包括消氢剂、闪火提升剂及防水合剂。

一实施例中，所述消氢剂为对硝基苯甲醇，所述闪火提升剂为平均分子量200-1000的聚乙二醇，所述防水合剂为亚磷酸、次亚磷酸及次亚磷酸铵盐中的一种或几种的组合。

一实施例中，所述添加剂还包括防腐剂。

本发明还提供一种铝电解电容器电解液，包括如下组分：乙二醇、聚乙二醇400、苯甲醇、乙二醇单丁醚、硼酸、甘露醇、葵二酸铵、壬二酸铵、二十双酸铵、次亚磷酸铵、对硝基苯甲醇及缓蚀剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

本发明还提供一种所述的铝电解电容器电解液的制备方法，包括如下步骤：

将溶剂加热至120℃-140℃，加入硼酸，保温搅拌第一时间；

降温至100℃-120℃后，加入溶质和添加剂，保温搅拌第二时间后，降至常温，获得工作电解液A；

在所述工作电解液A中加入缓蚀剂，于60℃-100℃恒温搅拌第三时间，得铝电解电容器电解液。

本发明还提供一种铝电解电容器，由铝电解电容器芯包浸入所述的铝电解电容器电解液中含浸形成。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明提供一种铝电解电容器电解液，包括如下组分：溶剂、溶质、缓蚀剂及添加剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

进一步地，上述的铝电解电容器电解液，包括如下重量份的组分：溶剂45-85份、溶质10-35份、缓蚀剂0.01-10份及添加剂2-10份。

例如，溶剂45份、48份、50份、55份、60份、67份、70份、75份、80份及85份；溶质10份、15份、18份、20份、23份、28份、30份、32份及35份；缓蚀剂0.01份、0.1份、0.5份、1份、2份、3份、4份、6份、8份及10份；添加剂2份、2.5份、3份、3.5份、4份、5份、6份、7份、8份及10份。

其中，溶剂为乙二醇、苯甲醇、乙二醇单甲醚及乙二醇单丁醚中的一种或几种的组合。

溶质为硼酸、癸二酸铵、壬二酸铵及二十双酸铵盐中的一种或几种的组合。

添加剂包括消氢剂、闪火提升剂及防水合剂。消氢剂起消氢作用，提升电解液的抑制产气能力。闪火提升剂可以提高电解液的闪火电压，增强电容器的耐压能力。防水合剂主要起保护铝箔表面氧化膜的作用。

例如，消氢剂为对硝基苯甲醇，所述闪火提升剂为平均分子量200-1000的聚乙二醇，所述防水合剂为亚磷酸、次亚磷酸及次亚磷酸铵盐中的一种或几种的组合。

上述的添加剂还包括防腐剂。防腐剂可选甘露醇。

例如，本发明提供一种铝电解电容器电解液，包括如下组分：乙二醇、聚乙二醇400、苯甲醇、乙二醇单丁醚、硼酸、甘露醇、葵二酸铵、壬二酸铵、二十双酸铵、次亚磷酸铵、对硝基苯甲醇及缓蚀剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

该铝电解电容器电解液，通过各个组分的复配和相互作用，得到的铝电解电容器电解液质量较高，防腐蚀性能较好。

上述的铝电解电容器电解液，加入含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，通过缓蚀剂分子中的极性基团的吸附作用，改变金属表面的电荷状态和界面性质，减缓金属的被腐蚀速度，吸附在金属表面的缓蚀剂分子上的非极性基团在金属表面形成一层保护膜，阻碍与腐蚀反应有关的电荷或物质转移，从而提高工作电解液的耐腐蚀性能，通过该电解液制备成的铝电解电容器的耐腐蚀性能也相应提高，可延长铝电解电容器的使用寿命，制得的铝电解电容器出现腐蚀的概率从20％降至1％以下甚至不出现腐蚀，且在车间批量寿命试验过程出现腐蚀概率远远小于1％，铝电解电容器寿命由105℃2000H提高到105℃5000H以上。

本发明还提供一种上述的铝电解电容器电解液的制备方法，包括如下步骤：

将溶剂加热至120℃-140℃，加入硼酸，保温搅拌第一时间；

降温至100℃-120℃后，加入溶质和添加剂，保温搅拌第二时间后，降至常温，获得工作电解液A；

在所述工作电解液A中加入缓蚀剂，于60℃-100℃恒温搅拌第三时间，得铝电解电容器电解液。

其中，第一时间为40min-80min，第二时间为40min-80min，第三时间为30min-120min。

加入缓蚀剂后的搅拌转速控制在300RPM-1500RPM。

本发明还提供一种铝电解电容器，由铝电解电容器芯包浸入上述的铝电解电容器电解液中含浸形成。

具体地，该铝电解电容器的制备方法为：取铝电解电容器芯包，于铝电解电容器电解液中按照正常含浸工艺进行含浸后，再进行装配封口并加电老化，得铝电解电容器。

以下将通过几个实施例来进一步说明本发明的实施方式。

实施例一

本实施例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：乙二醇56.9份、聚乙二醇400 2份、苯甲醇1.5份、乙二醇单丁醚12份、硼酸2.3份、甘露醇1.7份、葵二酸铵2.5份、壬二酸铵0.5份、二十双酸铵20份、次亚磷酸铵0.1份、对硝基苯甲醇0.5份及缓蚀剂1份。其中的缓蚀剂为1，26-二氨基-3，6，9，12，15，18，21，24-八氧杂二十六烷。

实施例二

本实施例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：乙二醇单甲醚45份、硼酸5份、壬二酸铵10份、对硝基苯甲醇1份、聚乙二醇4000.5份、次亚磷酸0.5份及缓蚀剂0.5份。其中的缓蚀剂为1，23-二氨基-3，6，9，12，15，18，21-六氧杂二十三烷。

实施例三

本实施例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：苯甲醇30份、乙二醇单甲醚35份、硼酸2份、癸二酸铵6份、二十双酸铵盐2份、甘露醇1份、对硝基苯甲醇3份、聚乙二醇200 2份、次亚磷酸铵2份及缓蚀剂0.01份。其中的缓蚀剂为1，20-二氨基-3，6，9，12，15，18-六氧杂二十烷。

实施例四

本实施例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：乙二醇单甲醚45份、乙二醇单丁醚40份、硼酸10份、壬二酸铵10份、癸二酸铵15份、对硝基苯甲醇2份、聚乙二醇200 3份、次亚磷酸5份及缓蚀剂10份。其中的缓蚀剂为1，17-二氨基-3，6，9，12，15-五氧杂十七烷。

实施例五

本实施例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：乙二醇20份、硼酸15份、甘露醇2份、次亚磷酸铵3份及缓蚀剂0.02份。其中的缓蚀剂为1，14-二氨基-3，6，9，12-四氧杂十四烷。

对比例一

该对比例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：乙二醇56.9份、聚乙二醇400 2份、苯甲醇1.5份、乙二醇单丁醚12份、硼酸2.3份、甘露醇1.7份、葵二酸铵2.5份、壬二酸铵0.5份、二十双酸铵20份、次亚磷酸铵0.1份、对硝基苯甲醇0.5份及缓蚀剂1份。其中的缓蚀剂为聚天冬氨酸。

对比例二

该对比例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：γ—丁内酯40份、醋酸丁酯30.4份、硼酸2.3份、甘露醇1.7份、葵二酸铵2.5份、壬二酸铵0.5份、二十双酸铵20份、次亚磷酸铵0.1份、对硝基苯甲醇0.5份及缓蚀剂1份。其中的缓蚀剂为苯并***。

对比例三

该对比例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：γ—丁内酯40份、醋酸丁酯30.4份、有机羧酸27份、对硝基苯甲醇0.5份及缓蚀剂1份。其中的缓蚀剂为有机磷酸酯。

对比例四

该对比例提供一种铝电解电容器电解液，由如下重量份的组分组成：乙二醇56.9份、聚乙二醇400 2份、苯甲醇1.5份、乙二醇单丁醚12份、硼酸2.3份、甘露醇1.7份、葵二酸铵2.5份、壬二酸铵0.5份、二十双酸铵20份、次亚磷酸铵0.1份及对硝基苯甲醇0.5份。

以下将对上述各实施例以及对比例进行试验，以对比其相关技术数据。

试验条件如下：

铝电解电容器规格尺寸：450V820μFΦ35*50mm。

高温负荷试验条件：温度105℃、频率120Hz、纹波电流2.5A/pcs、电压为额定电压。

测试数据及分析：

铝电解电容器寿命试验方法，将各实施例以及对比例的电解液分别制作成电容器，各取样20只，在105℃恒温对流烘箱中进行寿命试验。

实验结果见表一。

表一

组别	寿命时间(Hr)	腐蚀数量(pcs)	腐蚀比例(％)
				实施例一	5500	0	0％
实施例二	5000	2	0.1％
				实施例三	5000	1	0.05％
实施例四	5000	3	0.15％
				实施例五	5000	2	0.1％
对比例一	3500	8	40％
				对比例二	4000	5	25％
对比例三	4000	5	25％
				对比例四	2500	20	100％

寿命试验进行到2500H时，对比例四的电源报警，取出铝电解电容器测其基本参数，铝电解电容器容量很低，损耗很大，拆解分析，其引条与盖板连接处严重腐蚀，甚至有断开的严重不良品。加入特定缓蚀剂的实施例一至实施例五电源未报警，继续试验；对比例一至对比例三的电源未报警。至5000H时，实施例一至实施例五的电源参数有略微变化，参数未见异常；拆解后有一只的引条有微小的腐蚀痕迹；拆解后其他对比例也有相应的腐蚀现象，但均不及对比例四严重。从上述结果得知，本发明所述的铝电容器电解液和电容器的耐腐蚀性得到了极大提高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝电解电容器电解液，其特征在于，包括如下组分：溶剂、溶质、缓蚀剂及添加剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

2.根据权利要求1所述的铝电解电容器电解液，其特征在于，包括如下重量份的组分：溶剂45-85份、溶质10-35份、缓蚀剂0.01-10份及添加剂2-10份。

3.根据权利要求1所述的铝电解电容器电解液，其特征在于，所述溶剂为乙二醇、苯甲醇、乙二醇单甲醚及乙二醇单丁醚中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的铝电解电容器电解液，其特征在于，所述溶质为硼酸、癸二酸铵、壬二酸铵及二十双酸铵盐中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的铝电解电容器电解液，其特征在于，所述添加剂包括消氢剂、闪火提升剂及防水合剂。

6.根据权利要求5所述的铝电解电容器电解液，其特征在于，所述消氢剂为对硝基苯甲醇，所述闪火提升剂为平均分子量200-1000的聚乙二醇，所述防水合剂为亚磷酸、次亚磷酸及次亚磷酸铵盐中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求5所述的铝电解电容器电解液，其特征在于，所述添加剂还包括防腐剂。

8.一种铝电解电容器电解液，其特征在于，包括如下组分：乙二醇、聚乙二醇400、苯甲醇、乙二醇单丁醚、硼酸、甘露醇、葵二酸铵、壬二酸铵、二十双酸铵、次亚磷酸铵、对硝基苯甲醇及缓蚀剂，所述缓蚀剂为含氮的胺类或者酰胺类缓蚀剂，结构如下：

9.一种如权利要求1-7任一项所述的铝电解电容器电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将溶剂加热至120℃-140℃，加入硼酸，保温搅拌第一时间；

降温至100℃-120℃后，加入溶质和添加剂，保温搅拌第二时间后，降至常温，获得工作电解液A；

在所述工作电解液A中加入缓蚀剂，于60℃-100℃恒温搅拌第三时间，得铝电解电容器电解液。

10.一种铝电解电容器，其特征在于，由铝电解电容器芯包浸入权利要求1-8任一项所述的铝电解电容器电解液中含浸形成。