CN103915258A - 650v～700v超高压铝电解电容器、工作电解液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，包括如下重量百分比含量的组分：主要溶剂：45～65%；辅助溶剂：5～20.5%；溶质：10～20%；闪火电压提高剂：8-25%；稳定剂：5-10%；氢气吸收剂：0.2～3%；其他添加剂：2-5%。本发明还公开了一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法以及650V～700V超高压铝电解电容器。本发明采用合理范围内的闪火电压提高剂和稳定剂，提高电解液的耐高压、耐高温特性，同时具有低产气性能，且用该电解液制成铝电解电容器，耐久性寿命在85℃，2000小时纹波试验时，耐压可达650～700V甚至更高，不会因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。

Description

650V～700V超高压铝电解电容器、工作电解液及其制备方法

技术领域

本发明涉及电解液领域，尤其涉及650V～700V超高压铝电解电容器、所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液及其制备方法。 

背景技术

近年来，变频器和AC伺服放大器、电子汽车等能源电子机器的发展日新月异。以低燃料消耗、低排出气体为目标的混合动力机车和燃料电池车，其车体的轻量化是发展的趋势。为此，大功率驱动用变频电源的高电压化、低电流化（IGBT的高电压化）是研究的主要目标，而现在的很多情况是在电源中将电容器串联使用。为了节省空间、降低成本，电子机器厂家越来越要求减少串联电容器的个数。电解液是铝电解电容器的真正阴极，其性能对铝电解电容器的特性有很大的影响，特别是电解液的闪火电压对电容器的耐压有决定作用。一般的电解液配制主要是由溶质、溶剂和添加剂组成。中国专利200410051254.2公开了一种铝电解电容器工作电解液，包括溶剂、溶质、抗腐蚀用添加剂和改性添加剂，抗腐蚀用添加剂是选自8-羟基喹啉、甘露糖醇、磷酸单丁酯、有机酸中的一种或几种物质；改性添加剂的组成分包括：聚乙烯醇和/或聚乙二醇、次亚磷酸和/或次亚磷酸铵、硼酸和/或五硼酸铵、以及乙二醇；此配方耐高压性能效果不明显，只能做成500V电解电容器。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供650V～700V超高压铝电解电容器、所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液及其制备方法，旨在采用合理范围内的闪火电压提高剂和稳定剂，提高电解液的耐高压、耐高温特性，同时具有低产气性能，且用该电解液制成铝电解电容器，耐久性寿命在85℃，2000小时纹波试验时，耐压可达650～700V甚至更高，不会因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。 

为实现上述目的，本发明提供的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，包括如下重量百分比含量的组分： 

主要溶剂：45～65%； 

辅助溶剂：5～20.5%； 

溶质：10～20%； 

闪火电压提高剂：8-25%； 

稳定剂：5-10%； 

氢气吸收剂：0.2～3%； 

其他添加剂：2-5%。 

优选地，所述主要溶剂为乙二醇； 

所述辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、二甘醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种； 

所述溶质为硼酸、五硼酸铵、1，7-癸二酸铵、1，6-十二双酸铵盐、聚合羧酸铵、C16、C24、C30等带支链的双羧酸铵中的一种或多种； 

所述闪火电压提高剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米SiO2、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种； 

所述稳定剂为硼酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵、烷基磷酸酯中的一种或两种； 

所述氢气吸收剂为对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基茴香醚、邻硝基苯甲醚中的一种。 

优选地，包括如下重量百分比含量的组分： 

乙二醇：50%； 

二甘醇：9%； 

硼酸：2.5%； 

聚合羧酸铵：15%； 

C16双羧酸铵：3%； 

聚乙二醇：2%； 

聚乙烯醇：1%； 

纳米SiO2：6%； 

甘露糖醇：6%； 

对硝基苯甲醇：0.5%； 

其他添加剂：5%。 

优选地，包括如下重量百分比含量的组分： 

乙二醇：45%； 

二甘醇：10%； 

二甘醇丁醚：9%； 

硼酸：3%； 

C16双羧酸铵：3%； 

C30双羧酸铵：9%； 

聚乙二醇：1.5%； 

聚环氧乙烷环氧丙烷醚：2%； 

纳米SiO2：6%； 

聚磷酸铵：0.3%； 

山梨糖醇：7%； 

邻硝基苯甲醚：2%； 

其他添加剂：2.2%。 

优选地，包括如下重量百分比含量的组分： 

乙二醇：54%； 

二甘醇丁醚：8%； 

五硼酸铵：3%； 

聚合羧酸铵：11%； 

C30双羧酸铵：5%； 

纳米SiO2：6%； 

聚乙二醇：3%； 

甘露糖醇：5%； 

次亚磷酸铵：0.05%； 

对硝基苯甲醇：0.45%； 

其他添加剂：4.5%。 

优选地，所述其他添加剂包括重量百分比含量为1-3%的润滑剂。 

优选地，所述润滑剂的重量百分比含量为2%。 

本发明进一步提供一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括： 

将重量百分比为45～65%的主要溶剂与5～20%的辅助溶剂充分混合后，加热至60～90℃； 

加入重量百分比为0.5～2.5%的闪火电压提高剂，并充分搅拌均匀后，加热至140～155℃； 

将上述混合液通过循环水冷却至120℃后，加入重量百分比为10～20%的溶质，搅拌混合均匀，然后加入重量百分比为6～10%的稳定剂，再加热到110～130℃； 

最后加入重量百分比为0.2～3%的氢气吸收剂及重量百分比为2-5%的其他添加剂，混合均匀后自然冷却，制得650～700V超高压铝电解电容器用工作电解液。 

优选地，所述主要溶剂为乙二醇； 

所述辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、二甘醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种； 

所述溶质为硼酸、五硼酸铵、1，7-癸二酸铵、1，6-十二双酸铵盐、聚合羧酸铵、C16、C24、C30等带支链的双羧酸铵中的一种或多种； 

所述闪火电压提高剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米SiO2、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种； 

所述稳定剂为硼酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵、烷基磷酸酯中的一种或两种； 

所述氢气吸收剂为对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基茴香醚、邻硝基苯甲醚中的一种。 

本发明进一步提供一种650V～700V超高压铝电解电容器，采用所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液。 

本发明650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，包括如下重量百分比含量的组分：主要溶剂：45～65%；辅助溶剂：5～20.5%；溶质：10～20%；闪火电压提高剂：8-25%；稳定剂：5-10%；氢气吸收剂：0.2～3%；其他添加 剂：2-5%。本发明采用合理范围内的闪火电压提高剂和稳定剂，提高电解液的耐高压、耐高温特性，同时具有低产气性能，且用该电解液制成铝电解电容器，耐久性寿命在85℃，2000小时纹波试验时，耐压可达650～700V甚至更高，不会因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。 

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。 

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明提供一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，用于650V～700V超高压铝电解电容器的制备；所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液包括如下重量百分比含量的组分： 

主要溶剂：45～65%；辅助溶剂：5～20.5%；溶质：10～20%； 

闪火电压提高剂：8-25%；为提高电解液的耐高压，本实施例在电解液中添加了闪火电压提高剂，明显减少电解液与铝箔氧化膜界面的阴离子浓度，从面提高阴离子的放电电压，同时这些聚合物在铝箔氧化表面强有力吸附后，又可以防止水的侵蚀，提高了高温的稳定性。 

稳定剂：5-10%；稳定剂的添加不但防止电解液在工作过程中因电压突变波动造成的电容器耐压不稳定，而且可以避免电容器在高温储存后电性能的变坏。 

氢气吸收剂：0.2～3%；为了防止电容器在老化和工作过程中产生氢气，添加了氢气吸收剂，在老化过时以及高温高压的工作环境中，电容器氧化膜会因存在缺陷而被再次化成修补，在氧化修补过程中电容器阴极将不可避免的产生氢气，如果不及时将气体消除或者说在氢原子结合成为分子前没有被消化掉，那电容器内部的压力将会越来越大，结果会导致产品鼓底，为了解决这个问题，利用具有某些电负性基团如硝基化合物、酚类来吸收产生的氢气或者说置换氢原子，以减少最后的氢气压力。 

其他添加剂：2-5%；作为优选，所述其他添加剂包括重量百分比含量为1-3%的润滑剂，最佳实施例中，所述润滑剂的重量百分比含量为2%；所述润滑剂可以为XP-23B；所述其他添加剂中还可以包括表面活性剂等，如HA-13。 

本实施例采用合理范围内的闪火电压提高剂和稳定剂，提高电解液的耐高压、耐高温特性，同时具有低产气性能，且用该电解液制成铝电解电容器，耐久性寿命在85℃，2000小时纹波试验时，耐压可达650～700V甚至更高，不会因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。 

进一步地，所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液中： 

所述主要溶剂为乙二醇； 

所述辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、二甘醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种； 

所述溶质为硼酸、五硼酸铵、1，7-癸二酸铵、1，6-十二双酸铵盐、聚合羧酸铵、C16、C24、C30等带支链的双羧酸铵中的一种或多种； 

所述闪火电压提高剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米SiO2、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种； 

所述稳定剂为硼酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵、烷基磷酸酯中的一种或两种； 

所述氢气吸收剂为对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基茴香醚、邻硝基苯甲醚中的一种。 

本发明进一步提供一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括： 

将重量百分比为45～65%的主要溶剂与5～20%的辅助溶剂充分混合后，加热至60～90℃； 

加入重量百分比为0.5～2.5%的闪火电压提高剂（此处添加的闪火电压提高剂不包含纳米SiO2），并充分搅拌均匀后，加热至140～155℃； 

将上述混合液通过循环水冷却至120℃后，加入重量百分比为10～20%的溶质，搅拌混合均匀，然后加入重量百分比为6～10%的稳定剂，再加热到110～130℃；在本发明中，所述闪火电压提高剂中若是含有纳米SiO2该种成分，则所述纳米SiO2需要在此处加入，且作为优选，使上述混合液降温至90度后，加入纳米SiO2； 

最后加入重量百分比为0.2～3%的氢气吸收剂及重量百分比为2-5%的其他添加剂，混合均匀后自然冷却，制得650～700V超高压铝电解电容器用工作 电解液。 

进一步地，上述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法中，所述主要溶剂为乙二醇； 

所述辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、二甘醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种； 

所述溶质为硼酸、五硼酸铵、1，7-癸二酸铵、1，6-十二双酸铵盐、聚合羧酸铵、C16、C24、C30等带支链的双羧酸铵中的一种或多种； 

所述闪火电压提高剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米SiO2、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种； 

所述稳定剂为硼酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵、烷基磷酸酯中的一种或两种； 

所述氢气吸收剂为对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基茴香醚、邻硝基苯甲醚中的一种。 

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明： 

在第一实施例中，如表1所示，所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液包括如下重量百分比含量的组分： 

乙二醇：50%； 

二甘醇：9%； 

硼酸：2.5%； 

聚合羧酸铵：15%； 

C16双羧酸铵：3%； 

聚乙二醇：2%； 

聚乙烯醇：1%； 

纳米SiO2：6%； 

甘露糖醇：6%； 

对硝基苯甲醇：0.5%； 

其他添加剂：5%，作为优选，所述其他添加剂包括重量百分比含量为2%的润滑剂。 

所述第一实施例中所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的配比可以制成耐压为650V的铝电解电容器。 

表1 

表1中电解液的制备过程为： 

按所述第一实施例的配方，将乙二醇、二甘醇充分混合，加热至60-90℃； 

加入聚乙二醇、聚乙稀醇并充分搅拌均匀后，加热至140～155℃； 

将上述混合液却到120℃后，加入硼酸、C16双羧酸铵、聚合羧酸铵，搅拌混合均匀，然后加入甘露糖醇，再加热到110～130℃； 

降温至90度，加入纳米SiO2； 

最后加入对硝基苯甲醇及其他添加剂（比如润滑剂），混合均匀后自然冷却，制得650～700V超高压铝电解电容器用工作电解液。 

在第二实施例中，如表2所示，所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液包括如下重量百分比含量的组分： 

乙二醇：45%； 

二甘醇：10%； 

二甘醇丁醚：9%； 

硼酸：3%； 

C16双羧酸铵：3%； 

C30双羧酸铵：9%； 

聚乙二醇：1.5%； 

聚环氧乙烷环氧丙烷醚：2%； 

纳米SiO2：6%； 

聚磷酸铵：0.3%； 

山梨糖醇：7%； 

邻硝基苯甲醚：2%； 

其他添加剂：2.2%。 

所述第二实施例中所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的配比可以制成耐压为660V的铝电解电容器。 

表2 

表2中电解液的制备过程按所述第二实施例中的组分配方，采用与所述第一实施例相同的制备方法，制得650～700V超高压铝电解电容器用工作电解 液。 

在第三实施例中，如表3所示，所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液包括如下重量百分比含量的组分： 

乙二醇：54%； 

二甘醇丁醚：8%； 

五硼酸铵：3%； 

聚合羧酸铵：11%； 

C30双羧酸铵：5%； 

纳米SiO2：6%； 

聚乙二醇：3%； 

甘露糖醇：5%； 

次亚磷酸铵：0.05%； 

对硝基苯甲醇：0.45%； 

其他添加剂：4.5%，作为优选，所述其他添加剂包括重量百分比含量为2%的润滑剂。 

所述第二实施例中所述650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的配比可以制成耐压为680V的铝电解电容器。 

表3 

表3中电解液的制备过程按所述第三实施例中的组分配方，采用与所述第一实施例相同的制备方法，制得650～700V超高压铝电解电容器用工作电解液。 

本发明进一步提供一种650V～700V超高压铝电解电容器，采用所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液。本发明的650V～700V超高压铝电解电容器用工作电解液应用于650V～700V超高压铝电解电容器的制备。使用表1至表3所述实施例中的配方制成的650V～700V超高压铝电解电容器规格为：700V4700uF，Φ90×220，并在85℃环境施加700V电压，且所述700V电压由直流电压以及纹波电压（纹波电流18.2A）组成，其试验结果见下表4： 

表4 

结果：由表4的试验结果可知，采用第一实施例、第二实施例及第三实施例中的配方制成的650V～700V超高压铝电解电容器经85℃，2000H后试验数据以外观正常，达到了设计的目标。 

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (10)

1.一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于，包括如下重量百分比含量的组分：

主要溶剂：45～65%；

辅助溶剂：5～20.5%；

溶质：10～20%；

闪火电压提高剂：8-25%；

稳定剂：5-10%；

氢气吸收剂：0.2～3%；

其他添加剂：2-5%。

2.如权利要求1所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于，

所述主要溶剂为乙二醇；

所述辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、二甘醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种；

所述溶质为硼酸、五硼酸铵、1，7-癸二酸铵、1，6-十二双酸铵盐、聚合羧酸铵、C16、C24、C30等带支链的双羧酸铵中的一种或多种；

所述闪火电压提高剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米SiO2、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种；

所述稳定剂为硼酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵、烷基磷酸酯中的一种或两种；

所述氢气吸收剂为对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基茴香醚、邻硝基苯甲醚中的一种。

3.如权利要求2所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于，包括如下重量百分比含量的组分：

乙二醇：50%；

二甘醇：9%；

硼酸：2.5%；

聚合羧酸铵：15%；

C16双羧酸铵：3%；

聚乙二醇：2%；

聚乙烯醇：1%；

纳米SiO2：6%；

甘露糖醇：6%；

对硝基苯甲醇：0.5%；

其他添加剂：5%。

4.如权利要求2所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，包括如下重量百分比含量的组分：

乙二醇：45%；

二甘醇：10%；

二甘醇丁醚：9%；

硼酸：3%；

C16双羧酸铵：3%；

C30双羧酸铵：9%；

聚乙二醇：1.5%；

聚环氧乙烷环氧丙烷醚：2%；

纳米SiO2：6%；

聚磷酸铵：0.3%；

山梨糖醇：7%；

邻硝基苯甲醚：2%；

其他添加剂：2.2%。

5.如权利要求2所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于，包括如下重量百分比含量的组分：

乙二醇：54%；

二甘醇丁醚：8%；

五硼酸铵：3%；

聚合羧酸铵：11%；

C30双羧酸铵：5%；

纳米SiO2：6%；

聚乙二醇：3%；

甘露糖醇：5%；

次亚磷酸铵：0.05%；

对硝基苯甲醇：0.45%；

其他添加剂：4.5%。

6.如权利要求1至5任一项所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于，所述其他添加剂包括重量百分比含量为1-3%的润滑剂。

7.如权利要求6所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于，所述润滑剂的重量百分比含量为2%。

8.一种650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法，其特征在于，包括：

将重量百分比为45～65%的主要溶剂与5～20%的辅助溶剂充分混合后，加热至60～90℃；

加入重量百分比为0.5～2.5%的闪火电压提高剂，并充分搅拌均匀后，加热至140～155℃；

将上述混合液通过循环水冷却至120℃后，加入重量百分比为10～20%的溶质，搅拌混合均匀，然后加入重量百分比为6～10%的稳定剂，再加热到110～130℃；

最后加入重量百分比为0.2～3%的氢气吸收剂及重量百分比为2-5%的其他添加剂，混合均匀后自然冷却，制得650～700V超高压铝电解电容器用工作电解液。

9.如权利要求7所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法，其特征在于，

所述主要溶剂为乙二醇；

所述辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、二甘醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种；

所述溶质为硼酸、五硼酸铵、1，7-癸二酸铵、1，6-十二双酸铵盐、聚合羧酸铵、C16、C24、C30等带支链的双羧酸铵中的一种或多种；

所述闪火电压提高剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、纳米SiO2、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种；

所述稳定剂为硼酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵、烷基磷酸酯中的一种或两种；

所述氢气吸收剂为对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基茴香醚、邻硝基苯甲醚中的一种。

10.一种650V～700V超高压铝电解电容器，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的650V～700V超高压铝电解电容器工作电解液。