CN101004976B - 电解电容器用电解液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解电容器用电解液技术领域，特别涉及电解电容器用电解液；它包括62-95重量％的溶剂、5-27重量％的溶质、1-13重量％的优化性能添加剂，溶质为带有多支链多碳原子的有机酸或其盐，且该溶质的分子式中，酸根附近具有大分子取代基；所述的优化性能添加剂包括水溶性高分子化合物、大分子聚合物、消氢添加剂、防水合反应添加剂；本发明所得电解液可使铝电解电容器获得高频低阻抗、耐热性好、耐压高、耐高纹波电流冲击、长寿命等优点。

Description

电解电容器用电解液

技术领域：

本发明涉及电解液技术领域，特别涉及电解电容器用电解液。

背景技术：

近年来，随着现代通讯业的发展，现代通讯设备使用的电源功率越来越大，工作频率也向高频化发展，因此铝电解电容器应用于高频电路，如开关稳压电源、电子镇流器等的要求也越来越高，需要铝电解电容器具有：高频低阻抗、耐高温、耐大纹波电流冲击、长寿命等特点。

电解液是铝电解电容器的实际阴极，起提供氧离子、修补阳极氧化膜的重要作用，因此高性能的电解液对于保证电解电容器的性能起到至关重要的作用。现有的电解液中，将乙二醇、水，γ-丁内酯作为溶剂，并且将癸二酸，壬二酸及己二酸等有机羧酸及其盐和硼酸或五硼酸铵作为溶质为公众所知；这些体系的电解液应用于高温高压的环境时各组分间容易发生酯化反应，从而使铝电解电容器的使用寿命不长。为了解决这些问题，中国专利200410051254.2公开了一种电解液，包括溶剂、溶质、抗腐蚀用添加剂和改性添加剂，该工作电解液在一定程度上改善了铝电解电容器的耐高压、耐热性，但用该体系电解液的铝电解电容器在大纹波电流的冲击下，它的耐压性和耐热性还很不够，当电解电容器上有大纹波电流通过时，使用该电解液的电容器会很快失效，因为在高纹波电流的冲出下，电容器的发热会非常厉害，从而导致电容器加速失效；因而该电解液是不能应用于高频电路内的铝电解电容器。

溶质的选择影响到电解液的耐压和电导率的高低，而电容器的耐大纹波电流冲击的能力也要求电解液具备耐高压、高电导率等特点。现有的电解液体系多采用的溶质是直链型，如：己二酸、癸二酸、壬二酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、十二双酸等及其盐，由于这些溶质都是直链型的，随着碳原子数目的增多，它们在乙二醇中的溶解度也越来越低，而乙二醇又是电解液中的主溶剂，因此它们的使用受到限制。而且在温度低时这些直链型溶质也很容易析出。也有采用1，7-癸二酸、1，6-癸二酸、5，6-癸二酸、1，10十二二酸等及其盐这些溶质，也由于其在大纹波电流的冲击下不够稳定，而使得其不适用于高频电路的铝电解电容器中。

发明内容：

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种可使铝电解电容器获得高频低阻抗、耐热性好、耐压高、耐高纹波电流冲击、长寿命的电解电容器用电解液。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

它包括62-95重量％的溶剂、5-27重量％的溶质、1-13重量％的优化性能添加剂，溶质为带有多支链多碳原子的有机酸或其盐，且该溶质的分子式中，酸根附近具有大分子取代基。

所述的溶质为：8-苯基-8甲氧基壬二酸、2，3-二甲基-3-甲氧羰基-十一烷双酸、2，4，6-三甲基-4，6-二甲氧羰基-十三烷双酸、8，9-二甲基-8，9-二甲基羰基-十六烷双酸及其盐中的一种或两种以上混合。

所述的优化性能添加剂包括水溶性高分子化合物，如聚乙烯醇缩丁醛、聚清凉茶醇、聚丙烯醇等；优化性能添加剂还包括大分子聚合物，如聚乙二醇400单硬脂酸酯、聚乙二醇1000单硬脂酸酯、聚乙二醇癸二酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚-1，2-丙二醇癸二酸酯等。

所述的优化性能添加剂包括消氢添加剂，如：对亚硝基苯酚、2，4，6-三硝基苯酚、对硝基苯酚、硝基苯乙酮、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇等含硝基化合物及其盐。

所述的优化性能添加剂包括防水合反应添加剂，主要是含磷化合物。如：磷钼酸、磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次亚磷酸等及其铵盐。

由于采用了带有多支链多碳原子的有机酸或其盐为溶质，且添加了多种具有不同效果的添加剂，所以本发明所得电解液可使铝电解电容器获得高频低阻抗、耐热性好、耐压高、耐高纹波电流冲击、长寿命等优点。

具体实施方式：

本发明使用的溶剂有醇类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、吡咯烷酮溶剂等。醇类可以是：乙二醇、正丁醇、苯甲醇、一缩二乙二醇、乙烯醇、正辛醇等；酯类可以是：γ-戊内酯、δ-戊内酯等；醚类可以是：乙二醇独一丁醚、乙二醇独甲醚、二甘醇一丁醚等；吡咯烷酮溶剂如：N-甲基吡咯烷酮、α-吡咯烷酮等。溶剂的选用直接影响到所制得的电解液耐高温性能和电解液中溶质的溶解度；因此为了使电解液获得好的耐高温性和溶质大的溶解度，本发明采用上述的一种或两种以上组合使用。

本发明采用带有多支链多碳原子的有机酸及其盐作为溶质，且这类溶质的酸根附近有大的取代基。带多支链的溶质分子热力学稳定性比直链型溶质高，溶解度也比直链型溶质高，溶解度高且碳原子多使得电解液的耐压和电导率都得到提高，而且由于多支链型分子的空间立体结构，吸附在极箔表面对极箔的保护作用比直链分子强。电解液在高温高压的环境下各组分间容易发生酯化反应，从而使电解液劣化，而发生酯化反应主要是由溶质中的酸根引起的，如果溶质的酸根附近有大的取代基，则溶质由于大的取代基的影响使得酸根被隐藏起来，从而使得电解液在高温高压的环境下更稳定。这类溶质如：8-苯基-8甲氧基壬二酸、2，3-二甲基-3-甲氧羰基-十一烷双酸、2，4，6-三甲基-4，6-二甲氧羰基-十三烷双酸、8，9-二甲基-8，9-二甲基羰基-十六烷双酸及其盐，可采用上述的一种或两种以上溶质应用于本发明中。

为了使电解液有更好的性能，本发明在电解液中添加以下的优化性能添加剂；优化性能添加剂含量在：1-13重量％。

在高纹波电流的冲击下电容器的发热会非常厉害，而电解液中总会含有一定的水份，在高温下会有水蒸气的形成，因此在电解液中添加一种或两种以上能使电解液的耐热性更好的水溶性高分子，如：聚乙烯醇缩丁醛，聚清凉茶醇，聚丙烯醇等，因为它们有很强的亲水性可以使水分子固定，因此可以抑制或消除水蒸气引起的内压上升，从而使得电解液的耐热性得到进一步提高。

为了进一步提高电解液的耐压能力，在电解液添加一种或两种以上能使电解液的耐压得到提高的大分子聚合物，如：聚乙二醇400单硬脂酸酯、聚乙二醇1000单硬脂酸酯、聚乙二醇癸二酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚-1，2-丙二醇癸二酸酯等，这些大分子聚合物结构稳定、分子量大，有利于电解液耐压和耐热性的提高。

电容器在工作时，电解液会对阳极箔氧化膜进行修补，而这个过程中会产生气体，这部分气体主要是氢气，进而会导致电容器的内压上升，因此可加入一种或两种以上消氢添加剂，如：对亚硝基苯酚、2，4，6-三硝基苯酚、对硝基苯酚、硝基苯乙酮、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇等含硝基化合物及其盐。

另外为了抑制电容器的铝与电解液中的水反应，因此可使用一种或两种以上防水合反应的添加剂，主要是含磷化合物。如：磷钼酸、磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次业磷酸等及其铵盐。

采用本发明所制得的电容器，由阳极和阴极隔着隔板装在含浸有电解液的壳体内，阳极可以使用表面上形成有氧化铝保护层的铝，且铝的纯度大于等于99.9％；阴极可以使用纯铝，铝的纯度大于等于99.9％；隔板可以使用马尼拉纸、牛皮纸等纸，特别优选马尼拉纸。

以下是已往实施例和本发明实施例的成分组成，如表1所示：

表1

分别制备使用按表1中各例的成分组成配制而成的电解液的铝电解电容器，各制造20个，每个都供作寿命试验。铝电解电容器的规格皆为：450WV，180μF，Φ25×40，并在105℃的温度下进行了纹波负荷试验，每个电容器通过的纹波电流为：1.24A。试验结果如表2所示：

表2：

比较表2的寿命试验数据可以看出，用已往配方的铝电解电容器在高温高纹波下很容易就击穿失效，而用本发明配方的铝电解电容器在高温高纹波下经过5000小时的寿命试验后各种特性都很好，而且铝电解电容器的外观也良好。

Claims (4)

1.电解电容器用电解液，它包括62-95重量％的溶剂、5-27重量％的溶质、1-13重量％的添加剂，其特征在于：溶质为：8-苯基-8甲氧基壬二酸、2，3-二甲基-3-甲氧羰基-十一烷双酸、2，4，6-三甲基-4，6-二甲氧羰基-十三烷双酸、8，9-二甲基-8，9-二甲基羰基-十六烷双酸及其盐中的一种或两种以上混合。

2.根据权利要求1所述的电解电容器用电解液，其特征在于：添加剂包括：聚乙烯醇缩丁醛、聚清凉茶醇、聚丙烯醇、聚乙二醇400单硬脂酸酯、聚乙二醇1000单硬脂酸酯、聚乙二醇癸二酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚-1，2-丙二醇癸二酸酯中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的电解电容器用电解液，其特征在于：添加剂包括：对亚硝基苯酚、2，4，6-三硝基苯酚、对硝基苯酚、硝基苯乙酮、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇及其盐中的一种。

4.根据权利要求2所述的电解电容器用电解液，其特征在于：优化性能添加剂包括：磷钼酸、磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次亚磷酸及其铵盐中的一种或多种。