CN102222569B - 一种长寿命铝电解电容器及其制作方法 - Google Patents

一种长寿命铝电解电容器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电解电容器技术领域。具体公开一种长寿命铝电解电容器及其制作方法，该铝电解电容器包括铝壳、正导针、阳极箔、负导针、阴极箔及电解纸，电解纸置于阳极箔和阴极箔之间并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，芯包上套有盖体并置于铝壳内，所述负导针与阴极箔的钉接处设有一贴箔，该贴箔覆盖住阴极箔和负导针的钉接孔，所述阳极箔为高耐压低比容的阳极箔，所述阴极箔为化成阴极箔，所述电解纸为低紧度、高厚度的电解纸。该铝电解电容器耐高温性能强，高温负荷寿命达到105℃、20000小时或以上，耐高纹波电流冲击，有效地解决现有技术铝电解电容器存在的使用寿命短、稳定性低以及耐稳波电流能力差的难题。

Description

一种长寿命铝电解电容器及其制作方法
技术领域
本发明属于电解电容器技术领域，特别涉及一种长寿命铝电解电容器及其制作方法。
背景技术
目前行业中，铝电解电容器的寿命普遍较短，一般中高压产品105℃寿命8000小时的为多数，少数使用寿命在10000或12000小时，目前电容器行业领先的日本企业公布的最好也只有15000小时使用寿命，不能满足终端客户对电子产品的寿命期望。
铝电解电容器在寿命方面的失效模式主要为产品在高温负荷寿命期内，容量下降，下降率超出标准范围；或产品损耗角正切值增大，超出标准范围。原因分析：
(1)阴极箔在高温或电应力下易与电解液发生水合作用，氧化膜增厚，造成阴极箔容量下降；
(2)电解液的化学稳定性差，在高温环境下发生各类化学反应，如酯化反应、醇氧化反应、水解、热解等。使电解液变劣。并且在反应中生成水，极易使电容器因水蒸气导致内压力增大，电容器漏液或防爆阀打开；
(3)电容器密封性差，电解液在高温通过封口胶粒和封口边缘向外逸出，并随时间的增加而逐渐干涸。
为使电容器达到较长寿命(20000小时或以上)要求，研发一种满足终端客户对电子产品的寿命期望的长寿命电容器迫在眉睫，其也能填补国内在此项技术上的空白。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种长寿命铝电解电容器，该铝电解电容器耐高温性能强，高温负荷寿命达到105℃、20000小时或以上，耐高纹波电流冲击，有效地解决现有技术铝电解电容器存在的使用寿命短、稳定性低以及耐稳波电流能力差的难题。
为了解决上述技术问题，本发明是按以下技术方案实现的：
本发明所述的一种长寿命铝电解电容器，包括铝壳、正导针、阳极箔、负导针、阴极箔及电解纸，所述正导针与阳极箔钉接，负导针与阴极箔钉接，电解纸置于阳极箔和阴极箔之间并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，芯包上套有盖体并置于铝壳内，所述负导针与阴极箔的钉接处设有一贴箔，该贴箔覆盖住阴极箔和负导针的钉接孔，所述阳极箔为高耐压低比容的阳极箔，所述阴极箔为化成阴极箔，所述电解纸为低紧度、高厚度的电解纸，电解纸的紧度低至0.70g/m3、厚度为70～90μm。
作为上述技术的进一步改进，所述阳极箔为采用1.8倍＊电容额定电压的化成耐压铝箔，通过选用高耐压(1.8倍WV)低比容(为同等耐压常规铝箔的50～75％)优质阳极箔，提升铝箔耐电压能力同时降低产品阻抗值(25～55％)；
所述阴极箔采用化成阴极箔，通常情况下阴极箔的耐压在1.0V，通过使用化成阴极箔将其耐压提升到3V～5V等，使产品阻抗值得到进一步优化(降低15～30)％，使其抵御纹波电流的能力提高30％。目前在行业内，采用阳极箔是化成过的，而阴极箔是没有化成的。化成是为铝箔表面处理，使其表面形成氧化膜，这个就是电容的绝缘介质。本发明中采用化成过的阴极箔，可使其可承受反向电夺3～5V，提高产品耐纹波性能。
本发明还公开了上述长寿命铝电解电容器的制作方法，其具体步骤是：
(1)选材和裁切：选用高耐压低比容的阳极箔，选用低紧度高厚度的电解纸，选用化成阴极箔，并对阳极箔、阴极箔和电解纸进行裁切；
(2)钉绕：在阴极箔与负导针钉接前进行冲孔并冲走铝屑的预处理，然后再在阴极箔与负导针的钉接处加贴有一片贴箔覆盖住钉接孔处不平整的凸起部分，所述贴箔为高铝纯度的阴极箔，具体是选用铝纯度为98.4％(含铜0.1～0.15％、铁0.2～0.28％、锰0.95～1.1％)的高机械强度阴极箔作为贴箔；
(3)循环式抽真空、加压含浸：将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；
(4)组装：将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器，此步骤中使用密封性、耐高温性能良好的丁基材质作为密封材料，预防电解液在高温通过封口胶粒和封口边缘向外逸出；
(5)套管：将裸品电容器套上绝缘套管；
(6)老化；
(7)特性测试。
作为上述技术的更进一步改进，上述步骤(3)中电解液按其重量配比组成如下：
(1)主溶剂46％～73％：所述主溶剂为乙二醇、
(2)辅助溶剂17.1％～34.5％：所述辅助溶剂为乙二醇甲醚、γ-丁内酯、N，N-二甲基酰胺中的一种或任意多种；
(3)溶质5.3％～12.6％：癸二酸铵、癸烷二羧酸、乙醇胺中的一种或任意多种；
(4)闪火电压提升剂0.3％～4.5％：次亚磷酸、甘露醇、磷酸二氢铵的一种或任意多种；
(5)消氢剂0.1％～1.3％：对硝基苯酚、对硝基苯甲醇中一种或两种；
(6)添加剂0.6％～2.3％：硅钨酸、苦味酸铵中一种或两种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的长寿命铝电解电容器，其结构设计与选材搭配能大幅度提高产品耐高电压及大电流冲击的能力，优化产品高温特性，延长产品使用寿命。具体是：产品高温负荷寿命达到105℃、20000小时或以上；其能耐高纹波电流冲击；此外，其耐高温性能好，其最高工作温度可达135℃。有效地解决现有技术铝电解电容器存在的使用寿命短、稳定性低以及耐稳波电流能力差的难题。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的说明：
图1本发明所述的长寿命铝电解电容器结构示意图。
具体实施方式
本发明所述的LED驱动电源电源专用电解电容器，包括包括铝壳2、正导针3、阳极箔8、负导针4、阴极箔9及电解纸6，所述正导针3与阳极箔8钉接，负导针4与阴极箔9钉接，电解纸6置于阳极箔8和阴极箔9之间并与阳极箔8和阴极箔9一起卷绕成芯包，芯包上套有盖体5并置于铝壳2内，所述负导针4与阴极箔9的钉接处设有一贴箔7，该贴箔9覆盖住阴极箔9与负导针4的钉接孔，所述阳极箔8为高耐压低比容的阳极箔，该阳极箔8是采用1.8倍*电容额定电压的化成耐压铝箔，通过选用高耐压(1.8倍WV)低比容(为同等耐压常规铝箔的50～75％)优质阳极箔，能有效提升铝箔耐电压能力同时降低产品阻抗值(25～55％)；所述阴极箔9为化成阴极箔，通过使用化成阴极箔将其耐压提升到3V、5V等，使产品阻抗值得到进一步优化(降低15～30)％，使其抵御纹波电流的能力提高30％。因为目前在行业内，采用阳极箔是化成过的，而阴极箔是没有化成的，化成是为铝箔表面处理，使其表面形成氧化膜，这个就是电容的绝缘介质。本发明中采用化成过的阴极箔，可使其可承受反向电夺3～5V，提高产品耐纹波性能。
所述电解纸6为低紧度、高厚度的电解纸，电解纸6的紧度低至0.70g/m3、厚度高达70～90μm。
以下分三个实施例对本发明所述的长寿命铝电解电容器的制作方法进行具体说明，
上述长寿命铝电解电容器的制作方法，其具体制作步骤是：
(1)选材和裁切：选用高耐压低比容的阳极箔，选用低紧度高厚度的电解纸，选用化成阴极箔，并对阳极箔、阴极箔和电解纸进行裁切；
(2)钉绕：在阴极箔与负导针钉接前进行冲孔并冲走铝屑的预处理，然后在阴极箔与负导针的钉接处加贴有一片贴箔覆盖住钉接孔处不平整的凸起部分，所述贴箔为高铝纯度的阴极箔；
(3)循环式抽真空、加压含浸：将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；
(4)组装：将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器，该组装过程中使用密封性、耐高温性能良好的丁基材质作为密封材料，预防电解液在高温通过封口胶粒和封口边缘向外逸出；
(5)套管：将裸品电容器套上绝缘套管；
(6)老化；
(7)特性测试。
上述步骤(3)中电解液中组成如下：
(1)主溶剂：所述主溶剂为乙二醇、
(2)辅助溶剂：所述辅助溶剂为乙二醇甲醚、γ-丁内酯、N，N-二甲基酰胺中的一种或任意多种；
(3)溶质：癸二酸铵、癸烷二羧酸、乙醇胺中的一种或任意多种；
(4)闪火电压提升剂：次亚磷酸、甘露醇、磷酸二氢铵的一种或任意多种；添加次亚磷酸、甘露醇、磷酸二氢铵一种或几种作为闪火电压提升剂，能有效提高产品耐电压能力；
(5)消氢剂：对硝基苯酚、对硝基苯甲醇中一种或两种；对硝基苯酚、对硝基苯甲醇的加入能起到消除工作电解液中释放的气体(主要是氢气，其次是水蒸汽)，以降低电容器内部的压力的，防止产品出现高温汽鼓现象，使产品最高耐温可达145℃；
(6)添加剂：硅钨酸、苦味酸铵；硅钨酸的加入能有效防止阳极氧化膜脱落，有较强的氧化能力，能降低漏电流，有效延长产品使用寿命；苦味酸铵的添加能抑制氯离子腐蚀，延长产品寿命。
上述各组分按其重量配比的不同可分为以下三个实施例，具体见下表：
  实施例1   实施例2   实施例3
  主溶剂   46％   57％   73％
  辅助溶剂   34.5％   29.7％   17.1％
  溶质   12.6％   11.0％   5.3％
  闪火电压提升剂   4.5％   0.3％   2.7％
  消氢剂   0.1％   0.6％   1.3％
  添加剂   2.3％   1.4％   0.6％
(表一)
按上表实施例1、实施例2、实施例3制作三个样品，其规格为10μF400V，φ13X20并测试产品性能。如下表二、表三所示：
1)产品性能参数：(其中漏电流为施加额定工作电压1钟测试)
  实施1   实施2   实施3
  静电容量(μF)   10.112   10.045   9.960
  损失角正切值(％)   3.70   3.65   3.57
  漏电流(μA)   7.3   5.2   5.6
(表二)
2)负荷寿命试验20000小时后(高温105℃施加额定工作电压)测试样品性能参数(其中漏电流为施加额定工作电压1分钟测试)
  实施1   实施2   实施2
  静电容量(μF)   8.425   8.306   8.420
  损失角正切值(％)   19.53   19.22   18.65
  漏电流(μA)   1.6   1.4   1.3
(表三)

Claims (3)

1.一种长寿命铝电解电容器，包括铝壳、正导针、阳极箔、负导针、阴极箔及电解纸，所述正导针与阳极箔钉接，负导针与阴极箔钉接，电解纸置于阳极箔和阴极箔之间并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，芯包上套有盖体并置于铝壳内，其特征在于：所述负导针与阴极箔的钉接处设有一贴箔，该贴箔覆盖住阴极箔和负导针的钉接孔，所述阳极箔为高耐压低比容的阳极箔，所述阴极箔为化成阴极箔，所述电解纸为低紧度、高厚度的电解纸；
所述阳极箔为采用1.8倍电容额定电压的化成耐压铝箔；
所述化成阴极箔的耐压为3V~5V；
所述高耐压为1.8倍电容额定电压，所述低比容为同等耐压常规铝箔的比容的50～75%，所述低紧度为紧度低至0.70g/cm3，所述高厚度为厚度范围是70～90μm。
2.根据权利要求1所述的长寿命铝电解电容器的制作方法，其具体步骤是：
(1)选材和裁切：选用高耐压低比容的阳极箔，选用低紧度高厚度的电解纸，选用化成阴极箔，并对阳极箔、阴极箔和电解纸进行裁切；
(2)钉绕：在阴极箔与负导针钉接前进行冲孔并冲走铝屑的预处理，然后在阴极箔与负导针的钉接处加贴有一片贴箔覆盖住钉接孔处不平整的凸起部分，所述贴箔为高铝纯度的阴极箔，所述高铝纯度为铝纯度为98.4%；
(3)循环式抽真空、加压含浸：将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上，所述电解液的重量配比组成如下：
主溶剂46%～73%：所述主溶剂为乙二醇；
辅助溶剂17.1%～34.5%：所述辅助溶剂为乙二醇甲醚、γ-丁内酯、N,N-二甲基酰胺中的一种或任意多种；
溶质5.3%～12.6%：癸二酸铵、癸烷二羧酸、乙醇胺中的一种或任意多种；
闪火电压提升剂0.3%～4.5%：次亚磷酸、甘露醇、磷酸二氢铵的一种或任意多种；
消氢剂0.1%～1.3%：对硝基苯酚、对硝基苯甲醇中一种或两种；
添加剂0.6%～2.3%：硅钨酸、苦味酸铵中一种或两种；
(4)组装：将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器；
(5)套管：将裸品电容器套上绝缘套管；
(6)老化；
(7)特性测试。
3.根据权利要求2所述的长寿命铝电解电容器的制作方法，其特征在于：在上述组装过程中，采用密封性、耐高温性能好的丁基材质作为密封材料。
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Owner name: ZHAOQING BERYL ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.

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Address after: 526020, Guangdong, Zhaoqing, Duanzhou Province on the eastern side of the eight road (continent Village) Workshop

Patentee after: ZHAOQING BERYL ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 526020, Guangdong, Zhaoqing, Duanzhou Province on the eastern side of the eight road (continent Village) Workshop

Patentee before: Zhaoqing Beryl Electronic Co., Ltd.

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Address after: 425000 northern part of Yao Du Avenue, Tuojiang Town, Jiang Hua Economic Development Zone, Yongzhou Yao Autonomous County, Hunan Province, Yongzhou

Patentee after: Jiang Hua emerald new energy energy storage technology Co., Ltd.

Address before: 526020 the east side of Duanzhou eight road, Zhaoqing, Guangdong province.

Patentee before: ZHAOQING BERYL ELECTRONIC TECHNOLOGY CO., LTD.