CN102983007A

CN102983007A - 新型纳米铝电解电容器

Info

Publication number: CN102983007A
Application number: CN2012105696570A
Authority: CN
Inventors: 庞雷; 王昕�; 石静山
Original assignee: STGCON NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: STGCON NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明提供了一种新型纳米铝电解电容器，包括圆筒形的芯包、自芯包一端引出的两根导针、连接导针并自导针引出的两根引线、及套设于芯包外围的圆筒形铝壳，所述芯包包括：阳极箔、阴极箔及夹设于所述阴极箔和阳极箔之间的电解纸，所述阴极箔的顶端高出所述电解纸，所述电解纸上附有内含羧基成分的电解液，所述电解液内还含有纳米级Al₂O₃。与现有技术相比，本发明所述铝电解电容器通过将阴极箔露出电解纸一定的距离，增加了阴极箔的散热面积，改善了散热性，同时利用电解液内的羧基成分抑制酯化反应和酰化反应，从而抑制电解电容器的ESR增大。

Description

新型纳米铝电解电容器

技术领域

本发明涉及电容制造技术，尤其涉及一种具有较长寿命和优良散热性能的新型纳米铝电解电容器。

背景技术

铝电解电容器是各种电子产品中不可替代的基础元件，广泛应用在电动汽车、工业节能产品、光伏逆变器等领域。近年电子元器件集成化与高速处理化技术的迅猛发展，全球市场对电容产品性能提出更高要求。长寿命、耐高温、耐高频纹波电流是铝电解电容器的发展趋势。

传统的铝电解电容器通常包括如下部件：用于保护芯包且起固定作用的圆筒形铝壳、收容于所述铝壳内的阳极、起阴极引出作用的阴极箔、电解液、用于贮存电解液并隔绝阴、阳极箔的电解纸、起连接引出作用的引出条、靠近铝壳顶端起密封安装作用的盖板、起连接引出条和盖板作用的铝垫圈、起绝缘作用的套管和绝缘垫片等。其中，所述阳极通常为铝金属箔材质，其经过腐蚀、赋能形成氧化膜作为工作介质；所述电解液为实际阴极，起修补氧化膜作用。

这类传统的铝电解电容器存在一些缺陷，例如：阴极箔上的热量无法有效导出导致散热性较差，电解液的配制和添加剂选用不佳导致使用寿命的下降，具体来说：

电容器在工作时内阻产生热量，随着外部电压电流的增大，电容器内部热量急剧升高，长时间使用后会影响电容使用寿命，严重时会造成电容损坏。而传统卷绕工艺中，阴极箔与电解纸露出高度基本一致，由于电解纸的导热性较差，积聚在阴极箔上的热量不能有效导出，导致散热性较差。

另外，一般的电解液通常含有氨或胺等，易发生酰胺化反应而生成化合物，致使电解液的电导率经长期使用后大大降低，造成电解电容等效串联电阻（ESR）显著增大，降低了纹波电流特性和使用寿命。

电解电容工作电解液是离子导体，电解液的电导率是决定电容器损耗的主要因素之一，电导率越高，损耗越小。影响电导率的因素很多，其中离子淌度越高，电导率也越高。离子淌度是由添加剂吸附电荷的能力决定的，由于目前使用的添加剂加工粒度在微米级，因此其吸附效率不高，致使电容器的损耗较大。

由上可知，传统的铝电解电容器无论在生产工艺、工作电解液配制和添加剂选用等方面都存在着许多缺陷，严重制约了产品的使用寿命、耐热度、耐高频纹波电流、闪火电压等性能。因此，确有必要提供一种新型的电容器来解决上述技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种新型纳米铝电解电容器，其能改善散热性并提高使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种新型纳米铝电解电容器，包括圆筒形的芯包、自芯包一端引出的两根导针、连接导针并自导针引出的两根引线、及套设于芯包外围的圆筒形铝壳，所述芯包包括：阳极箔、阴极箔及夹设于所述阴极箔和阳极箔之间的电解纸，所述阴极箔的顶端高出所述电解纸，所述电解纸上附有内含羧基成分的电解液，所述电解液内还含有纳米级Al₂O₃。

作为本技术方案的进一步改进，所述阴极箔顶端高出所述电解纸为2-3mm。

作为本技术方案的进一步改进，所述羧基成分的化学式为：

，

该化学式中R1，R2为烷基。

作为本技术方案的进一步改进，所述纳米级Al₂O₃的含量是5-10%。

作为本技术方案的进一步改进，所述羧基成分的含量是8-10% 。

作为本技术方案的进一步改进，所述阳极箔、电解纸、阴极箔、电解纸分别由内向外依次设置形成四层结构，所述四层结构通过卷绕工艺进行卷绕形成所述圆筒形芯包，所述阳极箔位于芯包最内侧。

与现有技术相比，本发明所述新型纳米铝电解电容器通过将阴极箔露出电解纸一定的距离，增加了阴极箔的散热面积，改善了散热性，同时利用电解液内的羧基成分抑制酯化反应和酰化反应，从而抑制电解电容器的ESR增大。

附图说明

图1为本发明所述新型纳米铝电解电容器的剖面视图。

图2为本发明所述新型纳米铝电解电容器芯包卷绕时示意图。

图3为本发明所述新型纳米铝电解电容器阴、阳极箔和电解纸结构的剖面视图。

具体实施方式

请参阅图1及图2所示，本发明提供一种新型纳米铝电解电容器及其制备方法，用于解决传统技术中存在的诸多不足，其改良了生产工艺、工作电解液配制、电解液添加剂，来改善铝电解电容器的性能。

请参图1、图2所示，所述铝电解电容器100包括卷绕成圆筒形的芯包10、自芯包10一端引出的两根导针20、连接导针并自导针引出的两根引线30、套设于芯包10外围的圆筒形铝壳40、包覆于铝壳外围的套管50、位于芯包10顶端并固定所述导针20的橡胶头60、及浸润于所述芯包内的电解液70。所述芯包10包括：阳极箔11、阴极箔12及夹设于所述阴极箔12和阳极箔11之间及阴极箔12外侧的电解纸13，所述阳极箔11、电解纸13、阴极箔12、电解纸13共为4层结构，且由内向外依次设置，阳极箔11位于芯包最内侧，所述4层结构通过卷绕工艺进行卷绕形成所述圆筒形芯包10。

其中，本发明所述的铝电解电容器100在卷绕电容器时，所述阴极箔12和电解纸13的顶端边缘121、131并非齐平设置，而是将阴极箔12设置成高出所述电解纸13，且最佳高出的距离为2-3mm，请配合参阅图2所示，这样就增大了阴极箔12的散热面积，提高了电容的耐热性能、导流程度和耐高压度。

请参图3所示，所述电解纸13通过所述电解液浸润，所述阳极箔11面向电解纸13的侧面上形成有阳极氧化膜111，而所述阴极箔12面向电解纸13的侧面上形成有天然氧化膜121，所述浸润有电解液的电解纸13夹设于所述阳极氧化膜111和所述天然氧化膜121之间，而所述电解液70为实际的阴极而附于阳极氧化膜111表面，并具有修补氧化膜的作用。

另外，本发明所述的电解液采用含有羧基化合物的电解液，其内含有分子通式I的羧基化合物，含量是8-10%，分子通式I为：

其中，R1，R2为烷基。

作为电解质主链的碳两末端位置上有羧基和置换基为烷基构成的羧酸，烷基是接近于羧基形成立体阻碍，羧基与溶剂的乙二醇等醇类反应起阻碍作用，抑制了上述酯化反应和酰化反应，能防止工作电解液的电导率经长时间在高温环境下变小。其结果是抑制了电解电容器的ESR增大，提高了电解电容器的耐热、耐高温特性和使用寿命。

为了提高电解液的导电率，本发明在所述电解液中增加三氧化二铝（Al₂O₃）添加剂，含量是5-10%，来提高导电率。在电解液中加入纳米级Al₂O₃，由于纳米级Al₂O₃粒度是普通添加剂粒度的1/10，因此就有了更大的有效吸附面积，可以吸附更多的电荷，促进电荷运动能力，增加离子淌度，提高电导率。与常规添加剂比较，使用纳米级三氧化二铝可以降低ESR，提高闪火电压，从而提高了电容器的耐热、耐高温特性和使用寿命。

综上所述，本发明所述的铝电解电容器增大了电容器内部的散热面积，提高离子淌度，有效抑制酯化反应和酰化反应，与传统产品比较，其使用寿命可延长5-10%；耐压程度提高20V、耐热度提高5-7℃、耐高频纹波电流提高15-17%。

实施例：

以生产本发明所述的新型纳米铝电解电容器为例，其过程是：

1.切割：把电解纸、阴、阳极箔、导针按规定切成盘料供卷绕使用。

2.卷绕：将阳极箔、阴极箔分别与两根导针铆接，然后与电解纸卷成芯，在卷绕时阴极箔比电解纸高2-3mm，形成芯包。

3.浸渍：将干燥后的芯包浸渍上含有分子通式I的羧基化合物的电解液。

4.自动装配封口：将导针与盖板铆接，然后再将导针折成保适的形状塞入铝壳中，并将产品卷边密封成型。

5.手工装配封口：将浸好的芯包套上橡胶头装入铝壳中进行卷边密封并滚槽成型。

6.塑套：将电容器上印有产品标识的PVC热缩套管及绝缘垫片，使之绝缘、美观。

7.老炼：对电容器进行修补、完善氧化膜，改善电容器品质，剔除废次品。

8.测试：测量电容器电性能三参数剔除不良品，使电容器电性能符合要求。

9.包装：剔除外观不合格产品，将产品装到小包装盒中并贴合格证。

10.成型：将电容器的引出线按规定加工成所需要的形状和尺寸。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims

1.一种新型纳米铝电解电容器，包括圆筒形的芯包、自芯包一端引出的两根导针、连接导针并自导针引出的两根引线、及套设于芯包外围的圆筒形铝壳，所述芯包包括：阳极箔、阴极箔及夹设于所述阴极箔和阳极箔之间的电解纸，其特征在于：所述阴极箔的顶端高出所述电解纸，所述电解纸上附有内含羧基成分的电解液，所述电解液内还含有纳米级Al₂O₃。

2.根据权利要求1所述的新型纳米铝电解电容器，其特征在于：所述阴极箔顶端高出所述电解纸为2-3mm。

3.根据权利要求2所述的新型纳米铝电解电容器，其特征在于：所述羧基成分的化学式为：

，

该化学式中R1，R2为烷基。

4.根据权利要求3所述的新型纳米铝电解电容器，其特征在于：所述纳米级Al₂O₃的含量是5-10%。

5.根据权利要求3所述的新型纳米铝电解电容器，其特征在于：所述羧基成分的含量是8-10%。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的新型纳米铝电解电容器，其特征在于：所述阳极箔、电解纸、阴极箔、电解纸分别由内向外依次设置形成四层结构，所述四层结构通过卷绕工艺进行卷绕形成所述圆筒形芯包，所述阳极箔位于芯包最内侧。