CN104934224B - 一种铝电解电容器 - Google Patents

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Abstract

一种铝电解电容器，包括电容器元件、至少浸渍于电容器元件中的电解液、用于收纳电容器元件和电解液的有底筒状的金属制壳体以及密封壳体的开口部的封口体，其电容器本体为双层结构卷绕或层叠成型，其双层结构基体为一层绝缘树脂垫层，每层绝缘树脂垫层在边缘位置包边，而阴极箔以及阳极箔分别成型在两层绝缘树脂垫层上，并在阴极箔、阳极箔与两层绝缘树脂垫层之间设置导电结构单元。本发明性能稳定可靠、使用寿命长，能有效降低相关元器件的生产成本。

Description

一种铝电解电容器
技术领域
本发明涉及固态电容，特别涉及一种具有低等效串连电感且工作稳定、使用寿命长的铝电解电容器。
背景技术
在现有技术，电容器作为一种储能元件，在电路中主要用来进行调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时控制操作。一般来说，常用的电容器依其功能大致可分为电解电容器与非电解电容器，电解电容器依正极材质又可分为铝质及钽质两大类。
其中，现在市面上常用的铝电解电容器通常都包括壳体以及包裹在壳体内的电容器元件，此电容器元件包括阳极箔和阴极箔，其阳极箔通常为有化学生成被膜的刻蚀箔，其与阴极箔之间通过类似绝缘纸等隔膜卷绕而成，电容器元件浸渗在工作电解液形成一个完整的电容器工作环境。但是，这种结构的电容器在充放电电路中使用时，阴极箔端由于伴生成膜反应等副反应而生成氢气等产物，导致所谓因电容器内压上升，使其发生漏电、短路等现象，影响到电容器本身的稳定性和使用寿命。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种铝电解电容器，这种铝电解电容器为一种大电容、可靠性高的电解电容器，。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种铝电解电容器，包括一电容器本体、一从电容器本体引出的正极接线端子及负极接线端子，其中，所述电容器本体通过金属壳体进行封闭，且在电容器本体与金属壳体之间通过电解液进行填充，而所述电容器本体为双层结构卷绕或层叠成型，所述双层结构的基体为一层绝缘树脂垫层，每层绝缘树脂垫层在边缘位置包边，而阴极箔以及阳极箔分别成型在两层绝缘树脂垫层上，所述阴极箔与绝缘树脂垫之间填充有一层导电结构单元，此导电结构单元为石墨烯层，且在此石墨烯层与阳极箔之间成型有碳胶、银胶或者CO3S4颗粒；而所述阳极箔则直接成型在绝缘树脂垫层，其上开有点阵孔，此点阵孔的孔径为80~120μm，孔间距为200~300μm，且在阳极箔表面成型有一层X7R材料介质，X7R材料介质具有较高的介电常数和稳定的温度特性，以有效提高其电容容量。
在本发明中，电容器本体与金属壳体之间用于浸渍和填充的电解液为混合电解液，包括以下质量份数的原料：
己二酸铵 100~150份
乙二醇 30~40份
1，7-辛烷二羧酸铵 6~8份
次磷酸铵 3~5份
纳米无机硅溶液 15~20份
四氧化三钴 3~10份
EDTA 0.5~1份
次磷酸铵 0.5~1份
铜离子络合盐 0.5~1份。
在本发明中，所述阴极箔为经过1.5~3mol/L盐酸进行腐蚀处理后的铝腐蚀箔，且连接此阴极箔的阴极端子表面经过铁离子刻蚀处理，且阴极端子的表面的刻蚀倍率为5%。
在本发明中，所述阳极箔与绝缘树脂垫之间填充有一层导电结构单元，此导电结构单元为石墨烯层，且在此石墨烯层与阳极箔之间成型有碳胶或者银胶颗粒。
在本发明中，所述阴极箔优选采用赋能电压在120~150V的腐蚀液赋能化成的铝箔。
在本发明中，所述绝缘树脂垫层优选采用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂或者聚苯乙烯树脂中的一种，且在绝缘树脂垫层内侧涂有一层10~20μm的绝缘膜以提高其绝缘效果。
在本发明中，所述金属壳体的内侧涂有一层30~50μm的绝缘膜，以阻止铝壳本体内壁直接与电容芯子中的阴、阳两极接触而使电容器产生短路。
在本发明中，所述封口体为双层结构，其内层为硅胶树脂，外层为丁基橡胶、氟橡胶或者丁腈橡胶，其内层厚度与外层厚度之比为2:1。
在本发明中，所述金属壳体外层通过封装树脂或者封装塑料膜覆盖。
有益效果：本发明提供了一种大电容、可靠性高的铝电解电容器，这种铝电解电容器能有效扩大与阳极箔相对的阴极内部端子的面积，提高充放电特性提高，同时可防止以电解电容器中的阴极内部端子附近为起点的短路的发生，，尤其适合于在周期短且电压差大的充放电电路中使用时，可有效提高电解电容器的性能，延长其使用寿命。
附图说明
图1为本发明的实施例的结构示意图。
图2为本发明的实施例的电容器元件展开示意图。
其中：1、电容器元件；2、阳极端子；3、阴极端子；4、电解液；5、金属壳体；6、封口体；7、涂布层；8、阴极箔绝缘树脂垫层；9、阴极箔；10、阳极箔；11、阳极端子连接片；12、阳极箔绝缘树脂垫层；13、阴极端子连接片。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1、图2的一种铝电解电容器的较佳实施例的相关示意图，在实施例一中：
铝电解电容器包括电容器元件1，此电容器元件1封装在金属壳体5中，同时，在金属壳体5中还填充有电解液4，电解液4浸渍电容器元件1并在端部通过封口体6进行封闭，封口体6为双层结构，其内层为硅胶树脂，外层为丁基橡胶，其厚度之比为2:1，同时，在金属壳体5末端还设置有涂布层7封闭封口体6。而电解液4包括以下质量份数的原料：
己二酸铵 100份
乙二醇 30份
1，7-辛烷二羧酸铵 6份
次磷酸铵 3份
纳米无机硅溶液 15份
四氧化三钴 5份
EDTA 1份
次磷酸铵 1份
铜离子络合盐 1份。
电容器元件1为双层结构卷绕而成，其阳极箔10成型在阳极箔绝缘树脂垫层12表面，通过对铝箔实施侵蚀处理，使表面粗面化后采用阳极氧化处理形成电介质氧化膜而制作的，阳极箔绝缘树脂垫层12外缘翻边，并包裹阳极箔10，阳极箔10与阳极箔绝缘树脂垫层12之间填充有一层石墨烯作为导电结构单元，同时，为提高其导电效果，在石墨烯层与阳极箔10之间还均匀成型有碳胶颗粒。而在阳极箔10上开有点阵孔，此点阵孔的孔径为100μm，孔间距为200μm，且在阳极箔10表面成型有一层X7R材料介质。
而阴极箔9为经过3mol/L、赋能电压在150V的盐酸腐蚀液赋能化成的铝腐蚀箔，且连接此阴极箔9的阴极端子阴极端子连接片13以及与阴极端子连接片13直连的阴极端子3表面均经过铁离子刻蚀处理，且阴极端子连接片13与阴极端子3的表面的刻蚀倍率为5%，另外，在阴极箔9与阴极箔绝缘树脂垫层8之间同样填充有一层导电结构单元，此导电结构单元为表层均匀附带CO3S4颗粒的石墨烯层。
在本实施例中，阴极箔绝缘树脂垫层8以及阳极箔绝缘树脂垫层12为聚酰亚胺树脂制成，且在其内侧涂有一层20μm的绝缘膜以提高其绝缘效果。
在本实施例中，在金属壳体5外侧通过封装树脂覆盖保护，而内侧同样涂有一层30μm的同性绝缘膜以避免铝壳本体内壁直接与电容芯子中的阴、阳两极接触而使电容器产生短路。
封口体6将金属壳体5的开口部密封，其上开有供阳极端子2以及阴极端子3伸出的孔，而阳极端子2与阴极端子3在金属壳体5内分别与阳极端子连接片11以及阴极端子连接片13固连。
在实施例一的条件下，其成品电容器在温度90℃、相对湿度90％的极限环境下，无负载地进行2000小时的可靠性试验，其样品有液体渗漏为2%，失效率为1%，性能稳定可靠。
在实施例二中：
电解液4包括以下质量份数的原料：
己二酸铵 120份
乙二醇 34份
1，7-辛烷二羧酸铵 8份
次磷酸铵 4份
纳米无机硅溶液 18份
四氧化三钴 8份
EDTA 0.8份
次磷酸铵 0.8份
铜离子络合盐 0.8份。
在阳极箔10上开点阵孔的孔径为80μm，孔间距为250μm，且在阳极箔10表面成型有一层X7R材料介质。而阴极箔9为经过1.5mol/L、赋能电压在120V的盐酸腐蚀液赋能化成的铝腐蚀箔，且连接此阴极箔9的阴极端子阴极端子连接片13以及与阴极端子连接片13直连的阴极端子3表面均经过铁离子刻蚀处理，且阴极端子连接片13与阴极端子3的表面的刻蚀倍率为5%，另外，在阴极箔9与阴极箔绝缘树脂垫层8之间同样填充有一层导电结构单元，此导电结构单元为表层均匀附带CO3S4颗粒的石墨烯层。
在本实施例中，阴极箔绝缘树脂垫层8以及阳极箔绝缘树脂垫层12为聚酰亚胺树脂制成，且在其内侧涂有一层10μm的绝缘膜以提高其绝缘效果。
在本实施例中，在金属壳体5外侧通过封装树脂覆盖保护，而内侧同样涂有一层40μm的同性绝缘膜以避免铝壳本体内壁直接与电容芯子中的阴、阳两极接触而使电容器产生短路。
封口体6将金属壳体5的开口部密封，其上开有供阳极端子2以及阴极端子3伸出的孔，而阳极端子2与阴极端子3在金属壳体5内分别与阳极端子连接片11以及阴极端子连接片13固连。
在实施例二的条件下，其成品电容器在温度90℃、相对湿度90％的极限环境下，无负载地进行2000小时的可靠性试验，其样品有液体渗漏为1%，失效率为0.4%，性能稳定可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种铝电解电容器，包括一电容器本体、一从电容器本体引出的正极接线端子及负极接线端子，其特征在于，所述电容器本体通过金属壳体进行封闭，且在电容器本体与金属壳体之间通过电解液进行填充，而所述电容器本体为双层结构卷绕或层叠成型，所述双层结构的基体为一层绝缘树脂垫层，每层绝缘树脂垫层在边缘位置包边，而阴极箔以及阳极箔分别成型在两层绝缘树脂垫层上，所述阴极箔与绝缘树脂垫之间填充有一层导电结构单元，此导电结构单元为石墨烯层，且在此石墨烯层与阳极箔之间成型有碳胶、银胶或者Co3S4颗粒；而所述阳极箔则直接成型在绝缘树脂垫层，其上开有点阵孔，此点阵孔的孔径为80~120μm，孔间距为200~300μm，且在阳极箔表面成型有一层X7R材料介质。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解电容器，其特征在于，所述阴极箔为经过1.5~3mol/L盐酸进行腐蚀处理后的铝腐蚀箔，且连接此阴极箔的阴极端子表面经过铁离子刻蚀处理，且阴极端子的表面的刻蚀倍率为5%。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解电容器，其特征在于，所述阳极箔与绝缘树脂垫之间填充有一层导电结构单元，此导电结构单元为石墨烯层，且在此石墨烯层与阳极箔之间成型有碳胶或者银胶颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解电容器，其特征在于，所述阴极箔优选采用赋能电压在120~150V的腐蚀液赋能化成的铝箔。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解电容器，其特征在于，所述绝缘树脂垫层为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂或者聚苯乙烯树脂中的一种，且在绝缘树脂垫层内侧涂有一层10~20μm的绝缘膜。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解电容器，其特征在于，所述金属壳体的内侧涂有一层30~50μm的绝缘膜。
7.根据权利要求1所述的一种铝电解电容器，其特征在于，所述封口体为双层结构，其内层为硅胶树脂，外层为丁基橡胶、氟橡胶或者丁腈橡胶，其内层厚度与外层厚度之比为2:1。
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