CN103839682A - 600v铝电解电容器工作电解液及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种600V铝电解电容器工作电解液及其应用，该电解液重量份组分为：主要溶剂55-85%，主溶质2-10%，副溶质1-7%，添加剂0.1-35%；其中，主要溶剂选自醇类溶剂，酯类溶剂或醚类溶剂；主溶质选自碳原子数为20到40的高级脂肪酸及其铵盐。该电解液采用了合适的高级脂肪酸及其盐做选自主溶质及有机大分子聚合物作选自耐高温高压添加剂，从而实现使用该电解液制作而成的铝电解电容器能够耐高压、高温。
Description
技术领域
本发明属高压电解电容器领域，特别涉及一种600V铝电解电容器用电解液。
背景技术
近年来，随着大屏幕平板电视、电源、民用电子产品、高速铁路等的高速发展，进而促进了铝电解电容器的小型化和高压化。使用电压在600V-630V甚至更高使用电压的铝电解电容器的需求将得到进一步提高。
电解液是铝电解电容器的实际阴极，起到提供氧离子、修补阳极氧化膜的重要作用，因此高性能的电解液对于保证铝电解电容器起到至关重要的作用。然而，现有的电解液当应用于600V以上的铝电解电容器时会出现耐压不足的情况。这与现有电解液的溶质有关，电解液的溶质对电解液闪火电压有决定性的作用，现有电解液所使用的溶质如：癸二酸、壬二酸、十二二酸、己二酸、苯甲酸、甲酸、等有机羧酸及其铵盐，硼酸等无机酸及其铵盐，这些溶质由于链短，进而应用于600V以上的铝电解电容器会出现耐压不足，在铝电解电容器在使用过特别是很容易引起击穿，而致使铝电解电容器失效。专利CN101599367B，提供一种600V铝电解电容器，但是，该电容器只能应用于85℃，应用范围有限。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种耐600V且耐105℃高温铝电解电容器用电解液，及用该电解液制作而成的铝电解电容器。
本发明的技术方案提供了一种600V铝电解电容器工作电解液，包括如下重量份的组分：主要溶剂55-85%，主溶质2-10%，副溶质1-7%，添加剂0.1-35%；其中，主要溶剂选自醇类溶剂、酯类溶剂或醚类溶剂；主溶质选自碳原子个数为20-40的高级脂肪酸及其铵盐；副溶质选自硼酸、硼酸铵、五硼酸、五硼酸铵、苯甲酸、苯甲酸铵、己二酸、乙二酸铵、癸二酸、癸二酸铵、壬二酸、壬二酸铵、十二二酸、十二二酸铵、十三二酸、十三二酸铵、十四二酸、十四二酸铵、十五二酸、十五二酸铵、十六二酸或十六二酸铵；添加剂为消氢添加剂、防水合添加剂与耐高温高压添加剂的混合物。
根据本发明的技术方案提供的电解液，在一些实施方式中，醇类溶剂选自乙二醇、正丁醇、苯甲醇、一缩二乙二醇、正辛醇或聚乙二醇；所述酯类溶剂选自γ-丁内酯或醋酸丁酯；所述醚类溶剂选自乙二醇甲醚、二甘醇甲醚或乙二醇丁醚。
根据本发明的技术方案提供的电解液，在一些实施方式中，所述主溶质选自碳原子个数为30-40的高级脂肪酸或其铵盐。
在另一些实施方式中，主溶质选自二十二酸、二十二酸铵、二十五二酸、二十五二酸铵、三十二酸或三十二酸铵。
根据本发明的技术方案提供的电解液，在一些实施方式中，消氢添加剂选自对硝基苯酚硝基化合物或其盐、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸或对硝基苯甲醇。
根据本发明的技术方案提供的电解液，在一些实施方式中，防水合添加剂选自磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、磷钼酸或它们的铵盐。
根据本发明的技术方案提供的电解液，在一些实施方式中，耐高温高压添加剂选自聚-1,4-丁二酸酯、聚乙二醇(500-20000)、聚丙二醇2000、聚新戊二醇癸二酸酯、聚-1,2-丙二醇己二酸酯、聚丙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛。
本发明的又一个技术方案提供了上述技术方案提供的600V铝电解电容器工作电解液用于在制备高压电解电容器中的应用。
本发明的技术方案提供的电解液由于采用了碳原子个数为20-40的高级脂肪酸及其盐做为主溶质及有机大分子聚合物作为耐高温高压添加剂，从而实现使用该电解液制作而成的铝电解电容器能够，耐600V高压且耐105℃高温。
本发明所述的添加剂为消氢添加剂、防水合添加剂与耐高温高压添加剂的混合物，其中，消氢添加剂又称吸气剂，其目的是消除工作电解液在工作中释放出的气体（主要是氢气，其次是水蒸汽），以降低电容器的气体压力。抑制或消除氢气的添加剂一般为含硝基、芳香环和不饱和羟基的化合物，因此优选对硝基苯酚硝基化合物或其盐、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸或对硝基苯甲醇；防水合添加剂指能阻止或抑制铝氧化膜和工作电解液恶化、变性的添加剂，其作用机理是添加剂中的磷是亲氧元素，磷原子总是通过氧原子和别的原子或基团相联结的。它不仅单纯吸收着与表面，并且也可能形成磷酸铝ALPO4或P2O5之形态取代AL2O3晶格中之铝原子，这种磷酸铝的结构是稳定的，因该骨架的存在使形成箔的抗水合作用能力提高，耐腐蚀能力增强，提高介质膜的质量，因此优选磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、磷钼酸或它们的铵盐；耐高温高压添加剂是指耐600V高压且耐105℃高温的物质，一般为高聚物，其目的是提高电解液的耐温性和耐压性，防止氧化膜被破坏，出现击穿、腐蚀现象，因此优选聚-1,4-丁二酸酯、聚乙二醇(500-20000)、聚丙二醇2000、聚新戊二醇癸二酸酯、聚-1,2-丙二醇己二酸酯、聚丙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛。
除非明确地说明与此相反，否则，本发明引用的所有范围包括端值。例如，“包括如下重量份的组分：主要溶剂55-85%”主要溶剂的质量分数的范围a为55%≤a≤85%。
本发明使用的术语“或”表示备选方案，如果合适的话，可以将它们组合，也就是说，术语“或”包括每个所列出的单独备选方案以及它们的组合。例如，主要溶剂选自醇类溶剂，酯类溶剂或醚类溶剂表示主要溶剂选自醇类溶剂，酯类溶剂、醚类溶剂的一种或其一种以上的组合。
具体实施方式
以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1
按照表1中的配方配置电解液，用配好的电解液制铝电解电容器10个，每个都供做寿命试验。铝电解电容器的规格为：600WV，1200μF，Φ64×96，测试其容量C(μF)、损耗Tanδ(%)、漏电流LC(μA)并在105℃下做加600V负载后测试其容量C(μF)、容量变化百分比Δ(%)、损耗Tanδ(%)、漏电流LC(μA)。试验结果见表6。
表1实施例1的配方
实施例2
按照表2中的配方配置电解液，用配好的电解液制铝电解电容器10个，每个都供做寿命试验。铝电解电容器的规格为：600WV，1200μF，Φ64×96，并在105℃下做加600V负载，测试项目同实施例1。试验结果见表6。
表2实施例2的配方
实施例3
按照表3中的配方配置电解液，用配好的电解液制铝电解电容器10个，每个都供做寿命试验。铝电解电容器的规格为：600WV，1200μF，Φ64×96，并在105℃下做加600V负载，测试项目同实施例1。试验结果见表6。
表3实施例3的配方
实施例4
按照表2中的配方配置电解液，用配好的电解液制铝电解电容器10个，每个都供做寿命试验。铝电解电容器的规格为：600WV，1200μF，Φ64×96，并在105℃下做加600V负载，测试项目同实施例1。试验结果见表6。
表4实施例4的配方
对比例
按照表5中的配方配置电解液，用配好的电解液制铝电解电容器10个，每个都供做寿命试验。铝电解电容器的规格为：600WV，1200μF，Φ64×96，并在105℃下做加600V负载，测试项目同实施例1。试验结果见表6。
表5对比例的配方
表6试验结果
从表6的数据可以看出，采用本发明由于采用了碳原子个数为20到40的高级脂肪酸及其盐做为主溶质及有机大分子聚合物作为耐高温高压添加剂，使得电解液的闪火电压得到很大的提高，从而实现使用该电解液制作而成的铝电解电容器能够，耐600V高压且耐105℃高温。解决了600V以上的铝电解电容器的耐压性不足的问题。
Claims (8)
1.一种600V铝电解电容器工作电解液，包括如下重量份的组分：主要溶剂55-85%，主溶质2-10%，副溶质1-7%，添加剂0.1-35%；其中，主要溶剂选自醇类溶剂，酯类溶剂或醚类溶剂；主溶质选自碳原子个数为20-40的高级脂肪酸及其铵盐；副溶质选自硼酸、硼酸铵、五硼酸、五硼酸铵、苯甲酸、苯甲酸铵、己二酸、乙二酸铵、癸二酸、癸二酸铵、壬二酸、壬二酸铵、十二二酸、十二二酸铵、十三二酸、十三二酸铵、十四二酸、十四二酸铵、十五二酸、十五二酸铵、十六二酸或十六二酸铵；添加剂为消氢添加剂、防水合添加剂与耐高温高压添加剂的混合物。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述醇类溶剂选自乙二醇、正丁醇、苯甲醇、一缩二乙二醇、正辛醇或聚乙二醇，酯类溶剂选自γ-丁内酯或醋酸丁酯醚类溶剂选自乙二醇甲醚、二甘醇甲醚或乙二醇丁醚。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述主溶质选自碳原子个数为30-40的脂肪酸或其铵盐。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述主溶质选自二十二酸、二十二酸铵、二十五二酸、二十五二酸铵、三十二酸或三十二酸铵。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述消氢添加剂选自对硝基苯酚硝基化合物或其盐、邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸或对硝基苯甲醇。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述防水合添加剂选自磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、磷钼酸或它们的铵盐。
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述耐高温高压添加剂选自聚-1,4-丁二酸酯、聚乙二醇(500-20000)、聚丙二醇2000、聚新戊二醇癸二酸酯、聚-1,2-丙二醇己二酸酯、聚丙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛。
8.一种如权利要求1-7所述的600V铝电解电容器工作电解液用于在制备高压电解电容器中的应用。
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