CN103680981B - 一种80v电解电容器及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种80V电解电容器及其生产工艺，其中，包括外壳、芯子、密封塞、负极引线和正极引线；所述芯子包括阴极箔和阳极箔，所述芯子还包括绝缘电解纸；所述绝缘电解纸上添加有电解液；所述阳极箔的电压值为132VF；所述阴极箔的电压为1.5V‑5V；所述电解电容器容量为47μF‑470μF；所述绝缘电解纸采用复合两层绝缘电解纸，密度为60 g/m³，厚度为50μm；所述负极引线和正极引线均采用高温化成引线；所述密封塞采用100%IIR胶粒材料密封塞；所述外壳底面直径为8‑22mm，高为14‑36mm。本发明的电解电容器耐温性好，寿命长，在105℃的条件下，负载寿命达到10000‑15000小时。

Description

一种80V电解电容器及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种电解电容，尤其涉及的是一种80V电解电容器及其生产工艺。

背景技术

电解电容的体积（尺寸）大小是制约电解电容器性能的一个重要因素，如何增大电解电容的尺寸，以提高电解电容的耐温性和增加电解电容的寿命，是技术人员的研究方向。现有技术中的电解电容，在105℃（或以上）的条件下，负载寿命一般为1000-2000小时，这些电容用于隧道（公路）照明、海底照射、球场照明、广告照射等方面耐久性差，需要经常更换，但是由于使用场地的复杂性，更换难道较大，成本较高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种80V电解电容器及其生产工艺，旨在解决现有技术中的电解电容在105℃（或以上）的条件下负载寿命较短的技术问题。

本发明的技术方案如下：一种80V电解电容器，其中，包括外壳、芯子、密封塞、负极引线和正极引线；所述外壳设置成单端封闭式圆桶状，所述芯子置于外壳内部，密封塞设置在外壳的开口端处，负极引线和正极引线分别与芯子连接，均透过密封塞从外壳的开口端伸出；

所述芯子包括与负极引线卷绕连接的阴极箔和与正极引线卷绕连接的阳极箔，所述芯子还包括分别卷绕包裹阴极箔和阳极箔的绝缘电解纸，所述绝缘电解纸分隔阴极箔和阳极箔；所述绝缘电解纸上添加有电解液；

所述阳极箔的氧化膜耐电压的额定值为132V；

所述阴极箔的电压为1.5-5V；

所述电解电容器容量为47μF-470μF；

所述绝缘电解纸采用复合两层绝缘电解纸，密度为60g/m³，厚度为50μm；

所述负极引线和正极引线均采用高温化成引线；

所述密封塞采用100%IIR胶粒材料密封塞；

所述外壳底面直径为8-22mm，高为14-36mm。

所述的80V电解电容器，其中，所述80V电解电容器容量为47μF，所述外壳底面直径为8mm，高为14mm。

所述的80V电解电容器，其中，所述80V电解电容器容量为68μF，所述外壳底面直径为10mm，高为16mm。

所述的80V电解电容器，其中，所述80V电解电容器容量为100μF，所述外壳底面直径为13mm，高为20mm。

所述的80V电解电容器，其中，所述80V电解电容器容量为220μF，所述外壳底面直径为16mm，高为25mm。

所述的80V电解电容器，其中，所述80V电解电容器容量为330μF，所述外壳底面直径为18mm，高为36mm。

所述的80V电解电容器，其中，所述80V电解电容器容量为470μF，所述外壳底面直径为22mm，高为35mm。

所述的80V电解电容器的生产工艺，其中，包括以下步骤：

A.制作阴极箔和阳极箔：电腐蚀阴极箔和阳极箔，电腐蚀完毕后氧化阴极箔和阳极箔，在阴极箔和阳极箔表面形成氧化膜；

B.裁剪阴极箔、阳极箔和绝缘电解纸，分别将引线与阴极箔和阳极箔连接，形成负极引线和正极引线，将绝缘电解纸和阴极箔、阳极箔卷绕；

C.添加电解液，将电解液浸渍到绝缘电解纸上；

D.进行最后的装配、卷边、充电，老化测试和参数检测；

所述电解液包括以下成分：

主溶剂：乙二醇 40%-70%；

辅助性溶剂：丙三醇10%-40%、γ-羟基丁酸内酯10%-40%；

主溶质：苯甲酸铵 1%-10%、壬二酸的乙二醇溶液1%-10%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 2%-8%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.1%-0.9%。

本发明的有益效果：本发明通过对电解电容器的各个部件的特性进行合理配置，并且配合本发明的电解液，实现了增大80V电解电容器的整体体积，达到在保证电解电容正常工作的前提下提高其耐温性和延长其寿命的实际应用效果，本发明的电解电容器在105℃的条件下正常工作，负载寿命达到10000-15000小时，远远大于现有技术的电解电容器的负载寿命。

附图说明

图1是本发明中80V电解电容器的结构示意图。

图2是本发明中80V电解电容器芯子的结构示意图。

图3是本发明中80V电解电容器的测试数据表格图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明公开了一种80V电解电容器，如图1所示，包括外壳100、芯子200、密封塞300、负极引线400和正极引线500；其中，外壳100设置成单端封闭式圆桶状，即外壳100一端封闭，一端开口；芯子200置于外壳100内部，靠近外壳100的封闭端；密封塞300设置在外壳的开口端处，用于将芯子200与外界隔绝，保护芯子200；负极引线400和正极引线500分别与芯子200连接，均透过密封塞300从外壳100的开口端伸出，电解电容器使用时，负极引线400和正极引线500分别连接外界电路。

如图2所示，芯子200包括与负极引线400卷绕连接的阴极箔210和与正极引线500卷绕连接的阳极箔220，所述芯子200还包括分别卷绕包裹阴极箔210和阳极箔220的绝缘电解纸230，所述绝缘电解纸230分隔阴极箔210和阳极箔220；所述绝缘电解纸230上添加有电解液。

电解电容器是一种体积较小的精密元器件，组成电解电容器的各部件的特性共同影响着电解电容器最终产品的性能，经研究发现，只单纯增大每一个部件的尺寸（包括增大外壳、阴极箔、阳极箔和绝缘电解纸的尺寸），以增大电解电容器的体积（内部空间），是无法达到在保证电解电容正常工作的前提下提高其耐温性和延长其寿命的实际应用效果，甚至无法保证电解电容器的正常工作。

组成电解电容器的各部件构成一个稳定的整体，当需要改变其中一个部件的特性时（比如改变其尺寸、电压或者材料等），其他部件的特性需要发生相对的改变，以保证电解电容器正常工作。经过发明人多次的试验研究，采取以下方案可以达到很好的技术效果：设置阳极箔220的电压值为132VF（其实是化成箔氧化膜耐电压的额定值为132V），可以有效的降低电解电容器负载时的温度，提高电解电容器的耐温性；阴极箔210的电压为1.5V-5V（其实是阴极箔在化成过程中被施加的最终电压为1.5V-5V）并且电解电容器容量在47μF-470μF之间，这样可以有效的防止电解电容器在负载时被旁路干扰；绝缘电解纸230采用复合两层绝缘电解纸，其密度为60 g/m³，绝缘电解纸230的厚度为50μm；负极引线400和正极引线500均采用高温化成引线，这样可以提高电解电容器的耐温性，保证电解电容器在高温工作时的性能（因为在高温时，负极引线400和正极引线500的材料受高温影响发生变化，容易影响电解电容器管脚的导电性）；密封塞采用100%IIR（丁基胶）胶粒材料密封塞，这样可以增加电解电容器的密封性，保证芯子200不受外界影响；外壳100底面直径为8-22mm，高为14-36mm，适当增大外壳的尺寸可以增大电解电容器的内部空间，有利于加强电解电容器在负载时的散热功能，从而提高电解电容器的寿命。

本发明还公开了一种80V电解电容器的生产工艺，其中，包括以下步骤：

A.制作阴极箔和阳极箔：电腐蚀阴极箔和阳极箔，使阴极箔和阳极箔表面凹凸不平，这样可以大大增加阴极箔和阳极箔与电解质的接触面积，提高电解电容器的导电性能；电腐蚀完毕后氧化阴极箔和阳极箔，在阴极箔和阳极箔表面形成氧化膜，实际应用中主要采用铝箔作为阴极箔和阳极箔，氧化铝箔使其表面形成三氧化二铝作为电解电容器的介质；

B.裁剪阴极箔、阳极箔和绝缘电解纸，分别将引线与阴极箔和阳极箔连接，形成负极引线和正极引线，将绝缘电解纸和阴极箔、阳极箔卷绕；实际应用中，引线可以分为与阴极箔和阳极箔直接连接的内引线和与内引线通过超声波键合法连接的外引线，内引线置于外壳内部，外引线置于外壳外部；

C.添加电解液，将电解液浸渍到绝缘电解纸上；吸附了电解液的绝缘电解纸与阴极箔和阳极箔层层贴合；

D.进行最后的装配、卷边、充电，老化测试和参数检测。

影响电解电容器性能的因素除了组成电解电容器的各部件的特性外，还有一个重要的因素就是制作电解电容器的电解液，电解液必须与组成电解电容器的各部件互相配合使用才能达到提高电解电容器性能的技术效果。

本发明中，所述电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 40%-70%；

辅助性溶剂：丙三醇10%-40%、γ-羟基丁酸内酯10%-40%；

主溶质：苯甲酸铵 1%-10%、壬二酸的乙二醇溶液1%-10%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 2%-8%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.1%-0.9%。

如图3所示，是本发明中的80V电解电容器的测试数据，其中包括47μF、68μF 、100μF、220μF、330μF和470μF六种容量，每一种容量取100个作为测试样品，图3中记录每种容量中100个样品的测量参数（包括容量、损耗和漏电这三个电解电容器最重要的参数）的最高值、最低值和100个样品的平均值。在电解电容的测量中，样品需要满足以下条件才是合格品（符合正常使用的标准）：

1、容量不能超出（高于或低于）额定容量的20%；

2、80V的电解电容器的损耗小于20×0.01；

3、漏电小于LC_max，其中LC_max=容量×电压×0.01（μA）；

本测试所用的测试仪器为TH2617型电容测试仪和TH2686型LC测试仪，采用的测试方法为温度加速测试法，其中测试温度为125℃，本发明的80V电解电容在125℃的条件下使用2500h仍能保持正常工作，也就是说本发明的电解电容器在125℃的条件下的寿命至少为2500h（即在115℃的条件下寿命约为5000h，在105℃的条件下寿命约为10000h）。

需要强调的是，本发明能且仅能适用于电压为80V的电解电容器，直接达到的技术效果是增加80V电解电容器的使用寿命（传统的80V电解电容器在105℃温度条件下的工作寿命只有1000-2000小时，使用本发明的技术后可以达到4000小时以上），并且特别适用于特定的容量的电容器，包括：47μF、68μF 、100μF、220μF、330μF和470μF的电容器（使用寿命可以达到10000-15000小时）。图3中可以看出，每种容量的100个测试样品，在125℃的条件下使用2500h之后，虽然其容量不断降低（例如对于47μF的产品，初始最高容量为52μF、平均容量为48μF，经过2500h使用后其最高容量只有45μF、平均容量只有42μF），其损耗不断增加（例如对于47μF的产品，初始最高损耗为4×0.01、平均损耗为3.7×0.01，经过2500h使用后其最高损耗高达19.2×0.01、平均损耗高达18.5×0.01），但是各测试样品的各参数依然满足电解电容的正常使用需求（即符合上述3个条件），并且本实验对每一个样品的表面外观进行详细检测，发现每一个样品的表面外观正常，也就是说，本测试中的每一个样品在125℃温度条件下工作2500小时后，其工作参数仍然符合正常使用要求，其外表完好，即采用本发明的制作的80V电解电容器可以在105℃的温度条件下至少工作10000小时。将本发明用于改进80V电解电容器，可以大大提高80V电解电容器在105℃温度条件下的使用寿命，尤其对于上述的六种特性的容量，其效果更加明显，可以达到至少10000小时的使用寿命。

发明人强调，电解电容器是一个完整的系统，组成电解电容器的各部件的特性共同影响着电解电容器最终产品的性能，任意改变其中一个参数（例如改变其外壳的大小尺寸，或者改变其阴极箔或阳极箔的电压）都可能造成该电解电容器无法正常工作，更不用说可以取得有益的技术效果。本发明是申请人经过无数次实验尝试，对可以用于制作80V电解电容器的无数种材料进行组合、测试、确定材料的参数，从而得出的最优技术方案，本发明制得的80V电解电容器与现有的80V电解电容器相比较，使用寿命至少可以延长2倍（对于特定的容量，可以达到延长10倍寿命的技术效果），本发明的80V电解电容器特别适合一些特性环境下的使用需求。本发明所公开的技术方案能且仅能适用于80V电解电容器，假如将本发明用于其他电压的电解电容器（例如用于100V电压的电解电容器），并不能达到将电解电容器寿命延长到10000小时的技术效果，假如需要将其他电压的电解电容器在105℃温度环境下的使用寿命延长到10000小时以上，必须要使用其他技术方案，详细请参考本申请人的其他申请方案。

本发明通过利用上述的电解液与上述各特定特性参数的部件组合制作电解电容器，得到的电解电容器比现有技术中的电解电容器的耐温性更强，寿命更长，在105℃的条件下，本发明的电解电容器的负载寿命是普通电解电容器的十倍，并且本发明提供的电解电容器特别适用于隧道（公路）照明、海底照射、球场照明或者广告照射等，其耐久性和可靠性显著。

实施例1

取阴极箔和阳极箔：电腐蚀阴极箔和阳极箔，电腐蚀完毕后氧化阴极箔和阳极箔，在阴极箔和阳极箔表面形成氧化膜；裁剪阴极箔、阳极箔和绝缘电解纸，分别将引线与阴极箔和阳极箔连接，形成负极引线和正极引线，将绝缘电解纸和阴极箔、阳极箔卷绕；添加电解液，将电解液浸渍到绝缘电解纸上；进行最后的装配、卷边、充电，老化测试和参数检测。

本实施例中，所述电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 40%；

辅助性溶剂：丙三醇40%、γ-羟基丁酸内酯10%；

主溶质：苯甲酸铵 5%、壬二酸的乙二醇溶液2%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 2.1%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.9%。

本实施例中，设置阳极箔的氧化膜耐电压的额定值为132V；阴极箔的电压为1.5V；绝缘电解纸采用复合两层绝缘电解纸，密度为60 g/m³，厚度为50μm；负极引线和正极引线均采用高温化成引线；密封塞采用100%IIR胶粒材料密封塞；电解电容器电压为80V，容量为47μF，外壳底面直径为8mm，高为14mm。

本实施例制作得到的电解电容器的耐温性好，寿命长，在105℃的条件下，负载寿命可达到10000-15000小时，特别适用于隧道（公路）照明、海底照射、球场照明或者广告照射等。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中，电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 70%；

辅助性溶剂：丙三醇10%、γ-羟基丁酸内酯10%；

主溶质：苯甲酸铵 1%、壬二酸的乙二醇溶液1%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 7.9%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.1%。

本实施例中，阴极箔的电压为5V，电解电容器容量为68μF，外壳底面直径为10mm，高为16mm。

实施例3

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中，电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 50%；

辅助性溶剂：丙三醇20%、γ-羟基丁酸内酯20%；

主溶质：苯甲酸铵 4%、壬二酸的乙二醇溶液2%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 3.4%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.6%。

本实施例中，电解电容器容量为100μF，外壳底面直径为13mm，高为20mm。

实施例4

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中，电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 51.1%；

辅助性溶剂：丙三醇10%、γ-羟基丁酸内酯10%；

主溶质：苯甲酸铵 10%、壬二酸的乙二醇溶液10%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 8%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.9%。

本实施例中，阴极箔的电压为5V，电解电容器容量为220μF，外壳底面直径为16mm，高为25mm。

实施例5

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中，电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 40%；

辅助性溶剂：丙三醇30%、γ-羟基丁酸内酯10%；

主溶质：苯甲酸铵 5%、壬二酸的乙二醇溶液6.5%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 8%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.5%。

本实施例中，阴极箔的电压为5V，电解电容器容量为330μF，外壳底面直径为18mm，高为36mm。

实施例6

本实施例基本与实施例1相同，不同的是，本实施例中，电解液的成分包括：

主溶剂：乙二醇 60%；

辅助性溶剂：丙三醇10%、γ-羟基丁酸内酯10%；

主溶质：苯甲酸铵 2%、壬二酸的乙二醇溶液9.1%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 8%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.9%。

本实施例中，阴极箔的电压为3V，电解电容器容量为470μF，外壳底面直径为22mm，高为35mm。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种80V电解电容器，其特征在于，包括外壳、芯子、密封塞、负极引线和正极引线；所述外壳设置成单端封闭式圆桶状，所述芯子置于外壳内部，密封塞设置在外壳的开口端处，负极引线和正极引线分别与芯子连接，均透过密封塞从外壳的开口端伸出；

所述芯子包括与负极引线卷绕连接的阴极箔和与正极引线卷绕连接的阳极箔，所述芯子还包括分别卷绕包裹阴极箔和阳极箔的绝缘电解纸，所述绝缘电解纸分隔阴极箔和阳极箔；所述绝缘电解纸上添加有电解液；

所述阳极箔的氧化膜耐电压的额定值为132V；

所述阴极箔的电压为1.5-5V；

所述电解电容器容量为47μF-470μF；

所述绝缘电解纸采用复合两层绝缘电解纸，密度为60g/m³，厚度为50μm；

所述负极引线和正极引线均采用高温化成引线；

所述密封塞采用100%IIR胶粒材料密封塞；

所述外壳底面直径为8-22mm，高为14-36mm。

2.根据权利要求1所述的80V电解电容器，其特征在于，所述80V电解电容器容量为47μF，所述外壳底面直径为8mm，高为14mm。

3.根据权利要求1所述的80V电解电容器，其特征在于，所述80V电解电容器容量为68μF，所述外壳底面直径为10mm，高为16mm。

4.根据权利要求1所述的80V电解电容器，其特征在于，所述80V电解电容器容量为100μF，所述外壳底面直径为13mm，高为20mm。

5.根据权利要求1所述的80V电解电容器，其特征在于，所述80V电解电容器容量为220μF，所述外壳底面直径为16mm，高为25mm。

6.根据权利要求1所述的80V电解电容器，其特征在于，所述80V电解电容器容量为330μF，所述外壳底面直径为18mm，高为36mm。

7.根据权利要求1所述的80V电解电容器，其特征在于，所述80V电解电容器容量为470μF，所述外壳底面直径为22mm，高为35mm。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的80V电解电容器的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A.制作阴极箔和阳极箔：电腐蚀阴极箔和阳极箔，电腐蚀完毕后氧化阴极箔和阳极箔，在阴极箔和阳极箔表面形成氧化膜；

B.裁剪阴极箔、阳极箔和绝缘电解纸，分别将引线与阴极箔和阳极箔连接，形成负极引线和正极引线，将绝缘电解纸和阴极箔、阳极箔卷绕；

C.添加电解液，将电解液浸渍到绝缘电解纸上；

D.进行最后的装配、卷边、充电，老化测试和参数检测；

所述电解液包括以下成分：

主溶剂：乙二醇 40%-70%；

辅助性溶剂：丙三醇10%-40%、γ-羟基丁酸内酯10%-40%；

主溶质：苯甲酸铵 1%-10%、壬二酸的乙二醇溶液 1%-10%；

辅助性溶质：马来酸氢铵 2%-8%；

消氢剂：邻硝基苯甲醚 0.1%-0.9%。