CN103779096A

CN103779096A - 电解电容器中高压用工作电解液

Info

Publication number: CN103779096A
Application number: CN201410043146.4A
Authority: CN
Inventors: 陆亚清; 薛瑄武
Original assignee: NANTONG REDA ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: NANTONG REDA ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2014-01-25
Filing date: 2014-01-25
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明涉及一种电解电容器中高压用工作电解液，该电解液采用2,2,4-三甲基己二酸与2,4,4-三甲基己二酸的混合酸为主电解质，添加各种添加剂配制成，2,2,4-三甲基己二酸与2，4,4-三甲基己二酸的混合酸在乙二醇中溶解度大，即使电解液中的乙二醇溶媒高温下挥发，所述电解质仍能保持其电导率，延长了电容器的使用寿命。

Description

电解电容器中高压用工作电解液

技术领域

本发明涉及电解电容器用电解液，即电解电容器的驱动用电解液，特别是涉及可有利地用作中高压用铝电解电容器的驱动用电解液的电解液组合物。

背景技术

工作电解液是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，研制高性能的工作电解液对于保证电容器的性能是至关重要的。现有的电解电容驱动用电解液大致可分为以下几类：

(1)硼酸+乙二醇体系：该体系为铝电解电容器早期使用的电解液。这样的电解液从硼酸产生结晶水、以及乙二醇和硼酸之间由于酯化反应生成大量的缩合水、造成电解液系统内部的水分含量升高、其结果在超过100℃的使用温度条件下使用该电解液时，电解液中的水将变成水蒸气而蒸发，随之电解电容的组件内压升高，难免产生所谓的破坏问题，该体系无法应用在高温环境，现已基本被淘汰。

(2)直链羧酸盐+乙二醇体系：采用含有壬二酸、癸二酸、十二烷二酸等直链型饱和二羧酸或其盐作为电解质的电解液，这是目前国内广泛使用的体系，但直链羧酸盐在低温下有结晶析出的现象，影响了电容器的低温性能；高温下随着电容器的使用，电解液中的乙二醇溶媒挥发，直链型饱和二羧酸容易结晶析出，因而产生过大电流，不能避免电容器高温特性劣化，并且直链羧酸盐体系的氧化效率较低，这些问题都制约着电容器性能的进一步提高。

(3)支链羧酸盐+乙二醇体系：国外厂商多使用支链羧酸盐作为主电解质。相对比于直链羧酸，支链羧酸中侧链基团的引入，使其在高温条件下抑制酯化的能力加强，从而提高了高温稳定性；而且由于侧链上基团的空间位阻作用以及烷氧基团的极化作用，使其在乙二醇中的溶解度增加，从而改善其低温性能，支链羧酸盐的溶解度和热稳定性均优于直链羧酸盐，能制造出性能更优异的电容器产品。支链羧酸盐体系电解液用于铝电解电容器工作电解液性能优异，但支链羧酸盐难于制备，价格昂贵。

CN1511326A公开了一种支链酸为2-丁基辛二酸，其来源为工业十二双酸中的少量成分，分离提纯困难。CN1289458C中公开了一种电解液，该种电解液的主溶质为2-甲基壬二酸与一种或多种侧链上具有烷基和烷氧基羰基、并且在两端的羧基之间的碳链在8个碳原子以上的长链二元酸混合，该种混合物在-15～-5℃低温条件下制备，条件苛刻，成本高，产能难于提高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新的电解电容器工作电解液，利用2,2,4-三甲基己二酸与2，4,4-三甲基己二酸的混合酸作为主电解质。

本发明的具体技术方案如下：

一种电解电容器中高压用工作电解液，该电解液的重量配比的组分组成如下：

主电解质：2％-10％；

溶剂：75％-90％；

闪火电压提升剂：2％-5％；

防水合剂：0.1％-1％；

消氢剂：0.1％-1％；

余量为辅助电解质。

所述主电解质为2,2,4-三甲基己二酸、2,4,4-三甲基己二酸中的一种或两种。

所述辅助电解质为硼酸、甲酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二双酸、苯甲酸、邻苯二甲酸一种或多种。

所述溶剂为醇类、醚类或酯类中的一种或多种。

所述闪火电压提升剂为多羟基化合物或多羟基水溶性聚合物，如甘露醇、山梨醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇等。

所述防水合剂为含磷化合物如磷酸、亚磷酸、次磷酸，磷酸酯类如磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、磷酸单丁酯、磷酸甲酯、磷酸二辛酯等，常用的为次磷酸和磷酸单丁酯。

所述消氢剂为硝基化合物，包括对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚或对硝基苯甲醇中的一种或多种。

本发明所采用的2,2,4-三甲基己二酸与2,4,4-三甲基己二酸的混合酸的制备路线为异佛尔酮催化加氢得二氢异佛尔酮，二氢异佛尔酮在相转移催化剂下用高锰酸钾或硝酸氧化得2,2,4-三甲基己二酸与2，4,4-三甲基己二酸得混合物，提纯至离子杂质符合电解液要求。

使用本电解电容器工作电解液可达到以下性能指标：闪火电压380-410V，40℃下电导率(2.3～2.7)×10^-3S/cm。

本发明利用2,2,4-三甲基己二酸与2，4,4-三甲基己二酸的混合酸及其盐在乙二醇中溶解度大，即使电解液中的乙二醇溶媒高温下挥发，所述电解质仍能保持其电导率，延长了电容器的使用寿命。且本发明所述的电解质原料易得，可大量供应。

具体实施方式

下述实施例是为更好地说明本发明，而非限制本发明的保护范围。

本发明提供一种铝电解电容工作电解液，其采用2，2，4-三甲基己二酸与2，4，4-三甲基己二酸的混合酸及其盐为主要溶质，添加各种添加剂配制成电解电容器驱动用高压工作电解液，其特征在于，它由下述重量配比的组分组成：

主电解质：2％-10％；

溶剂：75％-90％；

闪火电压提升剂：2％-5％；

防水合剂：0.1％-1％；

消氢剂：0.1％-1％；

余量为辅助电解质。

其中主电解质为2,2,4-三甲基己二酸与2,4,4-三甲基己二酸的混合酸盐；辅助电解质为硼酸、甲酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二双酸、苯甲酸、邻苯二甲酸一种或多种；溶剂为醇类、醚类或酯类中的一种或一种以上，常用的有乙二醇、Y-丁内酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二甲基甲酰胺(DMF)、单甲基甲酰胺(NMF)的一种或多种混合；所述闪火电压提升剂为多羟基化合物或多羟基水溶性聚合物，如甘露醇、山梨醇、聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇等；所述防水合剂为含磷化合物如磷酸、亚磷酸、次磷酸，磷酸酯类如磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、磷酸单丁酯、磷酸甲酯、磷酸二辛酯等，常用的为次磷酸和磷酸单丁酯；所述消氢剂为硝基化合物，包括对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚或对硝基苯甲醇中的一种或多种。

实施例1

配制本发明所述的电解液，见表1。

实施例2

配制本发明所述的电解液，见表1。

实施例3

配制本发明所述的电解液，见表1。

实施例4

配制本发明所述的电解液，见表1。

实施例5

配制本发明所述的电解液，见表1。

表1电解液配方表

将本发明所述的电解液与传统的电解液进行比较，结果见表1。从表1中可以看出，以三甲基己二酸为电解质所配制的电解液闪火电压及电导率均有明显提高，适用于400V以上电解液配制。

Claims

1.一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述的电解液各组分的重量配比如下：主电解质2％-10％；溶剂75％-90％；闪火电压提升剂2％-5％；防水合剂0.1％-1％；消氢剂0.1％-1％；余量为辅助电解质；

其中，所述主电解质为2,2,4-三甲基己二酸、2,4,4-三甲基己二酸中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述辅助电解质为硼酸、甲酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二双酸、苯甲酸、邻苯二甲酸一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述溶剂为醇类、醚类或酯类中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述闪火电压提升剂为多羟基化合物或多羟基水溶性聚合物。

5.根据权利要求1所述的一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述防水合剂为含磷化合物。

6.根据权利要求5所述的一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述的含磷化合物为磷酸、亚磷酸、次磷酸、磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、磷酸单丁酯、磷酸甲酯、磷酸二辛酯中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种电解电容器中高压用工作电解液，其特征在于，所述消氢剂为硝基化合物，包括对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚或对硝基苯甲醇中的一种或多种。