CN104681278A - 一种高压铝电解电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高压铝电解电容器,其具有:电容器元件,其包括在表面具有电介质层的阳极箔、阴极箔、介于所述阳极箔和所述阴极箔之间的隔膜;电解液,其含浸于所述电容器元件中;以及外包覆体,其将所述电容器元件与所述电解液一起封闭;其中,所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,所述电解液包括:63-75%的乙二醇或多元醇;4-15%的24-50碳原子带支链的二元或三元羧酸铵盐;1-10%的五硼酸铵;1-12%的甘露醇;0.2-1%的磷酸一丁酯,上述百分比为质量百分比,其25℃下电导率为0.1-0.4ms,25℃下pH值为5.8-7.8。由于所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,以及所述电解液具有非常高的闪火电压,能达到700V以上,所以该电容器具有700V的工作电压,能有效的防止电容器击穿。

Description

一种高压铝电解电容器
技术领域
本发明涉及电解电容器,特别涉及一种高压铝电解电容器。
背景技术
铝电解电容器中,卷绕型、层叠型等形状被广为使用,该铝电解电容器具有在密封盒中容纳有下述的结构:由在表面具有氧化铝被膜的铝箔构成的阳极、由铝箔构成的阴极、及配置于阳极与阴极间且保持电解液的间隔件(Separator)。
电解电容器用电解液如上直接与电介质层接触,作为真正的阴极起作用。即,电解液介于电解电容器的电介质和集电阴极之间,将电解液的电阻成分串联插入电解电容器。因此,该电解液的特性成为左右电解电容器特性的大的主要原因。
作为用于低压铝电解电容器的驱动用电解液,以往已知有:将乙二醇作为主溶剂,并将己二酸、苯甲酸等羧酸或其铵盐等作为电解质的电解液;以及以γ-丁内酯作为主溶剂,并将邻苯二甲酸、顺丁烯二酸等羧酸的四级环状脒鎓盐(amidinium)等作为电解质的电解液。
作为用于中高压用电解电容器的电解液,为了谋求中高电压中的特性的稳定化,作为耐电压高且电极箔的劣化小的电解液,一般使用以乙二醇作为溶剂并将壬二酸、癸二酸、1-甲基-壬二酸、1,6-癸二酸或它们的盐用作溶质的电解液。
然而普通中高压铝电解电容器额定电压一般不超过630V,主要原因是因为没有配套的电解液及相应的高压阳极箔,满足不了目前对高压电容器生产的需要。
发明内容
本发明的发明目的在于克服现有技术问题,提供一种高压铝电解电容器。
为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
一种高压铝电解电容器,其具有:
电容器元件,其包括在表面具有电介质层的阳极箔、阴极箔、介于所述阳极箔和所述阴极箔之间的隔膜;
电解液,其含浸于所述电容器元件中;以及
外包覆体,其将所述电容器元件与所述电解液一起封闭;
其中,所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,所述电解液包括:
63-75%的乙二醇或多元醇;
4-15%的24-50碳原子带支链的二元或三元羧酸铵盐;
1-10%的五硼酸铵;
1-12%的甘露醇;
0.2-1%的磷酸一丁酯,
上述百分比为质量百分比,其25℃下电导率为0.1-0.4ms,25℃下pH值为5.8-7.8。
上述方案中,进一步优选如下:
乙二醇或多元醇的含量为65-70%;
羧酸铵盐优选26-40个碳原子带支链的二元羧酸铵盐;
五硼酸铵优选3-5%;
甘露醇优选3-6%;
上述方案中,还包括
0-1.0%的硝基甲酸;
0-0.5%的次磷酸铵。
采用上述技术方案所取得的技术效果在于:由于所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,以及所述电解液具有非常高的闪火电压,能达到700V以上,所以该电容器具有700V的工作电压,能有效的防止电容器击穿;同时,由于其具有700V的工作电压,在实际应用中,取代2个400V产品串联时可取消均压电阻,从而消除了使用均压电阻带来的技术隐患;另外,在减少整机使用的电子元器件数量的同时提高了整机的可靠性;此外,可减少整机的发热和降低无功功耗以及节省安装空间,有利于整机的小体积化。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式详予说明。
本发明的高压铝电解电容器,其具有:
电容器元件,其包括在表面具有电介质层的阳极箔、阴极箔、介于所述阳极箔和所述阴极箔之间的隔膜;
电解液,其含浸于所述电容器元件中;以及
外包覆体,其将所述电容器元件与所述电解液一起封闭;
其中,所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,所述电解液包括:
63-75%的乙二醇或多元醇;
4-15%的24-50碳原子带支链的二元或三元羧酸铵盐;
1-10%的五硼酸铵;
1-12%的甘露醇;
0.2-1%的磷酸一丁酯,
上述百分比为质量百分比,其25℃下电导率为0.1-0.4ms,25℃下pH值为5.8-7.8。
上述方案中多元醇可以是二甘醇、甘油、二甘醇丁醚,含量范围选择在63-75%的范围是基于电解液的性能及溶质溶解度的考虑,溶剂太少<63%时,溶质不能完全溶解;>75%时,电解液中其他成分相应的减少,从而达不到相应的电化学性能。该含量范围可以进一步优选65-70%。
带支链的二元或三元羧酸铵盐选择碳原子数量为24-50个的,可以进一步优选26-40个碳原子的,可以是以下物质:
当上述含量<4%时,导电性太差,不能达到所要求的性能,>15%时,难以完全溶解,且不具有经济性。
五硼酸铵的含量范围为1-10%,上述范围也是基于电化学性能及溶解度的考虑,小于1%起不到相应的效果,导电性也不够,>10%,不容易溶解,五硼酸铵优选3-5%。
甘露醇、磷酸一丁酯主要起到提高闪火电压的作用,含量太低,不能有效的提高闪火电压,含量太高,会影响电解液的其他性能,甘露醇含量分别优选3-6%。
电解液中还进一步含有0-1.0%的硝基甲酸及0-0.5%的次磷酸铵,这两种物质主要作用是消除工作电解液在工作中释放出的气体,以降低电容器内部的气体压力,另外次磷酸铵也起到提高闪火电压的作用。
下面将以具体实施例来详细说明本发明.
实施例1
按照惯常的生产工艺制作电容器,其工作电压为700V,容量为6800uF,其特别之处在于阳极箔选用化成电压为950Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
二甘醇63%、14%上述(1)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵10%,甘露醇12%,磷酸一丁酯1%。25℃下的电导率为0.4s/m,其25℃下pH值为5.8。
实施例2
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为980Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
乙二醇65%、15%上述(2)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵8.5%,甘露醇10%,磷酸一丁酯0.2%,硝基甲酸1%,次磷酸铵0.3%。25℃下的电导率为0.4s/m,其25℃下pH值为7.2。
实施例3
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为1000Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
二甘醇丁醚75%、8%上述(3)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵5%,甘露醇10.5%,磷酸一丁酯0.5%,硝基甲酸0.5%,次磷酸铵0.5%。25℃下的电导率为0.2s/m,其25℃下pH值为7.8。
实施例4
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为1100Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
乙二醇75%、15%上述(4)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵1%,甘露醇7.5%,磷酸一丁酯0.5%,硝基甲酸0.8%,次磷酸铵0.2%。25℃下的电导率为0.3s/m,其25℃下pH值为6.5。
实施例5
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为1200Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
甘油73%、14.5%上述(5)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵5%,甘露醇6%,磷酸一丁酯0.3%,硝基甲酸0.7%,次磷酸铵0.5%。25℃下的电导率为0.4s/m,其25℃下pH值为7.6。
实施例6
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为960Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
乙二醇74%、4%上述(6)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵9.5%,甘露醇10%,磷酸一丁酯1%,硝基甲酸1%,次磷酸铵0.5%。25℃下的电导率为0.1s/m,其25℃下pH值为7.2。
实施例7
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为980Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
乙二醇71.5%、15%上述(4)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵10%,甘露醇1%,磷酸一丁酯1%,硝基甲酸1%,次磷酸铵0.5%。25℃下的电导率为0.4s/m,其25℃下pH值为7.6。
实施例8
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为980Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
乙二醇70%、14.5%上述(5)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵10%,甘露醇3%,磷酸一丁酯1%,硝基甲酸1%,次磷酸铵0.5%。25℃下的电导率为0.4s/m,其25℃下pH值为7.2。
实施例9
该实施例与实施例1基本相同,其不同之处在于阳极箔选用化成电压为950Vf的阳极箔,其电解液成分如下:(质量百分比,下同):
乙二醇70%、12.5%上述(6)式所述羧酸铵盐,五硼酸铵3%,甘露醇12%,磷酸一丁酯1%,硝基甲酸1%,次磷酸铵0.5%。25℃下的电导率为0.4s/m,其25℃下pH值为7.3。
上述电容器在700V直流电,85℃烘箱中放置2000小时,再测量其容量保持率及损耗角正切值,详见表1.
表1各实施例测试数据
实施例 容量保持率% 损耗角正切值
1 80 0.20
2 83 0.19
3 80 0.18
4 85 0.19
5 80 0.20
6 81 0.18
7 84 0.19
8 83 0.19
9 82 0.18
从上表可以看出,采用本发明的技术方案的电容器,其在700V工作电压及85℃烘箱中放置2000小时寿命实验中均获得通过。由于所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,以及所述电解液具有非常高的闪火电压,能达到700V以上,所以该电容器具有700V的工作电压,能有效的防止电容器击穿;同时,由于其具有700V的工作电压,在实际应用中,取代2个400V产品串联时可取消均压电阻,从而消除了使用均压电阻带来的技术隐患;另外,在减少整机使用的电子元器件数量的同时提高了整机的可靠性;此外,可减少整机的发热和降低无功功耗以及节省安装空间,有利于整机的小体积化。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或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 (6)

1.一种高压铝电解电容器,其具有: 
电容器元件,其包括在表面具有电介质层的阳极箔、阴极箔、介于所述阳极箔和所述阴极箔之间的隔膜; 
电解液,其含浸于所述电容器元件中;以及 
外包覆体,其将所述电容器元件与所述电解液一起封闭; 
其特征在于,所述阳极箔的化成电压为950-1200Vf,所述电解液包括: 
63-75%的乙二醇或多元醇; 
4-15%的24-50碳原子带支链的二元或三元羧酸铵盐; 
1-10%的五硼酸铵; 
1-12%的甘露醇; 
0.2-1%的磷酸一丁酯, 
上述百分比为质量百分比,其25℃下电导率为0.1-0.4ms,25℃下pH值为5.8-7.8。 
2.根据权利要求1所述的高压铝电解电容器,其特征在于:所述乙二醇或多元醇的含量为65-70%。 
3.根据权利要求1所述的高压铝电解电容器,其特征在于:所述羧酸铵盐选自下列(1)-(6)所示物质的一种或多种: 
4.根据权利要求1所述的高压铝电解电容器,其特征在于:所述五硼酸铵含量为3-5%。 
5.根据权利要求1所述的高压铝电解电容器,其特征在于:所述甘露醇含量为3-6%。 
6.根据权利要求1所述的高压铝电解电容器,其特征在于:其电解液中还包括有0-1.0%的硝基甲酸及0-0.5%的次磷酸铵。 
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