CN101447337A - 节能灯用长寿命铝电解电容器、其制造方法及专用电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容器制造领域，具体涉及一种节能灯用长寿命铝电解电容器、其制造方法及其专用电解液。该电容器是将正极箔、负极箔、电解纸和引出线卷绕在一起制成所述电容器芯包，该芯包在浸渍过所述电解液后，放入所述铝壳中，用所述胶塞封口而成。所述电解液的组分包括溶剂86－93份，溶质6－12份和添加剂1－2份。所得电容器主要应用于高档节能灯，低阻抗，耐高温电流，长寿命，105℃耐久性试验达到8000小时。
Description
技术领域
本发明涉及电容器制造领域，具体涉及一种节能灯用长寿命铝电解电容器、其制造方法及其专用电解液。
背景技术
发展绿色能源，绿色照明是全球的主旋律，中国也正在大力扶持和推进节能灯的生产。高档节能灯的寿命要求为10万小时，因此对各种电子元器件的要求就越来越高，其中对于节能灯中关键元件---铝电解电容器来说，相应的寿命要求为105℃8000小时。
节能灯内部空间狭小，有时为了安装的要求，还把它们全部密封起来，而且节能灯本身就是一个很大的发热源，所以节能灯工作时内部的温度高达70～90℃，这就对铝电解电容器提出了更高的要求，一是要能承受大的纹波电流，阻抗要小，自身发热小；二是要在高温下能够长期稳定地工作。
发明内容
为了满足节能灯的特殊要求，本发明首要目的是提供一种有利于提高节能灯用电容器性能的电解液。
本发明的目的还在于提供一种含有上述电解液的节能灯用长寿命的铝电解电容器。
本发明的另一目的是提供一种上述电容器的制造方法。
为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：一种电解液，其特征在于包括以下重量份的组分：溶剂86-93份，溶质6-12份和添加剂1-2份；
所述溶剂是乙二醇、二甘醇、纯水、聚乙二醇中的至少一种；所述溶质是硼酸、五硼酸铵、己二酸铵、癸二酸铵、苯甲酸铵和十二双酸铵中的至少一种；所述添加剂是聚乙烯醇、次亚磷酸铵、磷酸二氢铵、对硝基苯甲酸、和对硝基苯甲醇中至少一种。
本发明还提供了一种节能灯用长寿命铝电解电容器，该电容器包含由正极箔、负极箔、电解纸和引出线卷绕在一起制成电容器芯包、上述电解液、铝壳和封口胶塞。
为使上述的电容器得到更好的性能，本发明提供了更为优选的方案：
所述电容器芯包的体积优选是所述铝壳内部体积的80～92％。
如果芯包体积过大，电容器内部空间就变小，那么在电容器生产时老练过程中产生的气体，和在电子线路上使用时产生的气体就没有足够的缓冲空间，就会造成电容器底部鼓起，甚至防爆阀打开，电容器失效；相反，如果芯包体积过小，说明正极箔的开片长度太短，正极箔的有效面积不够，电容器的阻抗值变大，自身发热增大，同时，芯包体积小也不利于热量向外扩散，引起产品内部温升过高，寿命缩短。
所述电解纸要选用低密度的电解纸，这样才能保证产品有较低的阻抗值，减少产品自身的发热。优选由木材纤维、马尼拉麻、西班牙草和大麻中两种种纤维复合而成，密度优选0.35～0.60g/cm3。
所述封口胶塞优选采用丁基橡胶IIR，硬度则优选75～85IRHD。
铝电解电容器的封口胶塞是非常重要的部件，直接影响到产品的密封性和稳定性。本发明的封口胶塞采用丁基橡胶IIR，硬度为75～85IRHD。丁基胶塞是由100％的丁基橡胶和炭黑等混炼而成，具有非常优良的气密性，能够保证工作电解液不会挥发跑掉，而合适的硬度既保证胶塞在长时间105℃高温条件下不会发软向外鼓起，又不会硬化影响气密性。
而所述正极箔厚度优选80-110μm，所述负极箔厚度优选20-50μm，所述电解纸厚度优选40-60μm。
本发明还提供了所述的节能灯用长寿命铝电解电容器的制备方法：是将上述正极箔、负极箔、电解纸和引出线卷绕在一起制成所述电容器芯包，该芯包在浸渍过所述电解液后，放入上述铝壳中，用上述胶塞封口而成。
本发明相对现有技术具有如下的有益效果：
本发明得到的电容器具有低阻抗，耐高纹电流，长寿命的特点，其在105℃耐久性试验达到8000小时，特别适合在节能灯中使用。
附图说明
图1是本发明节能灯用长寿命铝电解电容器的剖视图。
图2是本发明节能灯用长寿命铝电解电容器的芯包的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图进一步说明本发明，但本发明的实施方式不限于此。
首先，表1和2给出了本发明提供的四个电解液配方及它们的性能。
表1 工作电解液配方实例
| 组分(重量百分比％) | 配方例1 | 配方例2 | 配方例3 | 配方例4 |
| 乙二醇 | 75 | 77 | 81 | 83 |
| 二甘醇 | 6 | 6 | 10 | 10 |
| 纯水 | 5 | 3 | 1 | |
| 硼酸 | 1 | |||
| 五硼酸铵 | 3 | 2 | ||
| 葵二酸铵 | 5 | 3 | 4 | 2 |
| 苯甲酸铵 | 5 | |||
| 己二酸铵 | 2 | 2 | ||
| 十二双酸铵 | 1.8 | 2 | ||
| 次亚磷酸铵 | 0.2 | 0.2 | ||
| 磷酸二氢铵 | 0.5 | 0.2 | ||
| 对硝基苯甲酸 | 1.5 | 0.8 | ||
| 对硝基苯甲醇 | 1.0 | 0.8 |
表2 实例工作电解液特性
| 电解液 | 30℃PH值 | 30℃电导率 | 105℃闪火电压 |
| 配方例1 | 7.0 | 2.6 | ≥400V |
| 配方例2 | 6.7 | 2.4 | ≥400V |
| 配方例3 | 6.3 | 1.5 | ≥470V |
| 配方例4 | 6.5 | 1.2 | ≥470V |
图1和图2示出了本发明节能灯用长寿命铝电解电容器的结构。该电容器是将正极箔1、负极箔2、电解纸3和引出线4(包括由铝舌部(图中未示出)、铝梗部9和镀铜或镀锡的钢线10组成)卷绕在一起制成所述电容器芯包5，该芯包5在浸渍过电解液后，放入所述铝壳6中，用胶塞7封口而得到，其外可增设套管8。
下面给出电容器制造的几种具体方式。
实施例1铝电解电容器200V10μF，10 x 12
本实施例中采用配方1的电解液。
所用电解纸是马尼拉麻和西班牙草的复合物，密度0.45g/cm3。
所用正极箔的厚度80μm、负极箔的厚度50μm、电解纸的厚度40μm。
所得到电容器芯包的体积是铝壳内部体积的80％。
所用的胶塞为硬度为75IRHD的丁基橡胶IIR。
表3是耐久性试验的数据，试验的条件是105℃，施加含纹波电流的工作电压，纹波电流的大小是112mA/100HZ，试验时间8000小时。
表3.200V10μF，10 x 12 105℃耐久性试验数据
| 时间(h) | 0 | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 | 8000 |
| 电容量C(μF) | 10.07 | 10 | 10 | 9.96 | 9.90 | 9.89 | 9.83 | 9.78 | 9.78 |
| 容量变化率(％) | 0 | -0.64 | -0.7 | -1.08 | -1.69 | -1.81 | -2.40 | -2.68 | -2.88 |
| 损耗值tgδ(％) | 5.04 | 6.75 | 6.93 | 7.76 | 8.90 | 9.60 | 10.63 | 12.45 | 13.18 |
| 漏电流I(μA) | 4.47 | 1.28 | 1.2 | 1.13 | 1.12 | 1.22 | 1.11 | 1.24 | 1.25 |
| 阻抗Z(Ω/100KHz) | 1.7 | 2.48 | 2.85 | 2.98 | 3.82 | 4.16 | 5.35 | 6.21 | 7.07 |
实施例2 铝电解电容器200V22μF，10 x 20。
本实施例中采用配方2的电解液。
所用电解纸是马尼拉麻和西班牙草的复合物，密度0.35g/cm3。
所用正极箔的厚度104μm、负极箔的厚度50μm、电解纸的厚度50μm。
所得到电容器芯包的体积是铝壳内部体积的83％。
所用的胶塞为硬度为77IRHD的丁基橡胶IIR。
表4是耐久性试验的数据，试验的条件是105℃，施加含纹波电流的工作电压，纹波电流的大小是180mA/100H，试验时间8000小时。
表4.200V22μF，10 x 20 105℃耐久性试验数据
| 时间(h) | 0 | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 | 8000 |
| 电容量C(μF) | 20.37 | 20.10 | 20.24 | 20.16 | 20.01 | 19.91 | 19.83 | 19.63 | 19.52 |
| 容量变化率(％) | 0 | -1.31 | -0.63 | -1.01 | -1.75 | -2.24 | -2.67 | -3.63 | -4.2 |
| 损耗值tgδ(％) | 3.36 | 4.40 | 4.58 | 5.35 | 6.39 | 7.12 | 7.97 | 9.59 | 10.23 |
| 漏电流I(μA) | 3.93 | 4.36 | 4.37 | 4.71 | 2.8 | 3.73 | 3.19 | 3.01 | 3.83 |
| 阻抗Z(Ω/100KHz) | 0.81 | 1.14 | 1.28 | 1.42 | 1.79 | 2.04 | 2.39 | 2.98 | 3.12 |
实施例3铝电解电容器400V3.3μF，10 x 12。
本实施例中采用配方3的电解液。
所用电解纸是木材纤维和马尼拉麻的复合物，密度0.60g/cm3。
所用正极箔的厚度104μm、负极箔的厚度20μm、电解纸的厚度60μm。
所得到电容器芯包的体积是铝壳内部体积的85％。
所用的胶塞为硬度为83IRHD的丁基橡胶IIR。
表5是耐久性试验的数据，试验的条件是105℃，施加含纹波电流的工作电压，纹波电流的大小是73mA/100HZ，试验时间8000小时。
表5.400V3.3μF，10 x 12 105℃耐久性试验数据
| 时间(h) | 0 | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 | 8000 |
| 电容量C(μF) | 3.27 | 3.31 | 3.31 | 3.30 | 3.29 | 3.29 | 3.26 | 3.27 | 3.24 |
| 容量变化率(％) | 0 | 1.35 | 1.31 | 0.90 | 0.76 | 1.00 | -0.05 | 0.53 | -0.40 |
| 损耗值tgδ(％) | 1.95 | 2.52 | 2.70 | 3.03 | 3.28 | 3.23 | 3.77 | 3.28 | 3.74 |
| 漏电流I(μA) | 17.54 | 0.96 | 0.96 | 1.24 | 0.91 | 1.49 | 1.02 | 1.38 | 1.52 |
| 阻抗Z(Ω/100KHz) | 2.81 | 3.33 | 3.88 | 4.46 | 4.93 | 4.86 | 5.83 | 5.97 | 7.02 |
实施例4铝电解电容器400V6.8μF，10 x 16。
本实施例中采用配方4的电解液。
所用电解纸是木材纤维和马尼拉麻的复合物，密度0.45g/cm3。
所用正极箔的厚度110μm、负极箔的厚度20μm、电解纸的厚度60μm。
所得到电容器芯包的体积是铝壳内部体积的92％。
所用的胶塞为硬度为85IRHD的丁基橡胶IIR。
表6是耐久性试验的数据，试验的条件是105℃，施加含纹波电流的工作电压，纹波电流的大小是95mA/100HZ，试验时间8000小时。
表6.400V6.8μF，10 x 16 105℃耐久性试验数据
| 时间(h) | 0 | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 | 8000 |
| 电容量C(μF) | 6.98 | 7.0 | 6.99 | 6.97 | 6.95 | 6.99 | 6.93 | 9.98 | 6.92 |
| 容量变化率(％) | 0 | 0.25 | 0.05 | -0.21 | -0.44 | 0.05 | -0.80 | 0.00 | -0.91 |
| 损耗值tgδ(％) | 3.07 | 3.79 | 3.97 | 4.35 | 4.66 | 4.50 | 5.08 | 4.66 | 5.79 |
| 漏电流I(μA) | 15.35 | 1.64 | 1.70 | 1.92 | 1.53 | 1.55 | 1.74 | 1.77 | 1.93 |
| 阻抗Z(Ω/100KHz) | 2.0 | 2.38 | 2.65 | 2.92 | 3.17 | 2.99 | 3.54 | 3.69 | 4.17 |
从4个产品实例的试验数据可以看出，产品经过105℃、8000小时的耐久性试验，电容量的变化率非常小，其他电参数的变化也不大，说明产品长时间在105℃的高温状态下工作是稳定的，完全能满足节能灯的要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1、一种电解液，其特征在于包括以下重量份的组分：溶剂86-93份，溶质6-12份和添加剂1-2份；
所述溶剂是乙二醇、二甘醇、纯水、聚乙二醇中的至少一种；所述溶质是硼酸、五硼酸铵、己二酸铵、癸二酸铵、苯甲酸铵和十二双酸铵中的至少一种；所述添加剂是聚乙烯醇、次亚磷酸铵、磷酸二氢铵、对硝基苯甲酸和对硝基苯甲醇中的至少一种。
2、一种节能灯用长寿命铝电解电容器，该电容器包含由正极箔、负极箔、电解纸和引出线卷绕在一起制成电容器芯包、电解液、铝壳和封口胶塞，其特征在于：所述电解液是权利要求1所述的电解液。
3、根据权利要求2所述的节能灯用长寿命铝电解电容器，其特征在于：所述电容器芯包的体积是所述铝壳内部体积的80～92％。
4、根据权利要求2所述的节能灯用长寿命铝电解电容器，其特征在于：所述电解纸是由木材纤维、马尼拉麻、西班牙草和大麻中至少两种纤维复合而成，密度为0.35～0.60g/cm3。
5、根据权利要求2所述的节能灯用长寿命铝电解电容器，其特征在于：所述封口胶塞采用丁基橡胶IIR，硬度为75～85IRHD。
6、根据权利要求2所述的节能灯用长寿命铝电解电容器，其特征在于：所述正极箔厚度为80-110μm，所述负极箔厚度为20-50μm，所述电解纸厚度为40-60μm。
7、一种权利要求2-6中任一项权利要求所述的节能灯用长寿命铝电解电容器的制备方法：是将所述正极箔、负极箔、电解纸和引出线卷绕在一起制成所述电容器芯包，该芯包在浸渍过所述电解液后，放入所述铝壳中，用所述胶塞封口而成。
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