CN105244166A

CN105244166A - 650v超高压铝电解电容器工作电解液及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN105244166A
Application number: CN201510569446.0A
Authority: CN
Inventors: 叶盛松; 叶春艳; 陆美
Original assignee: Nantong Sancon Electronic Technology Corp
Current assignee: Nantong Sancon Electronic Technology Corp
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明公开了一种650V超高压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：54～70％；闪火电压提高剂：2～10％；辅助溶剂：5～15％；稳定剂：2～5％；溶质8～15％；氢气吸收剂：0.5～3％；所述的主要溶剂为乙二醇或乙二酸。本发明公开的一种650V超高压铝电解电容器工作电解液，该电解液采用了混合的长支链酸溶质和合适的闪火电压提高剂和稳定剂，提高了电解液的耐高压、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85℃，5000小时，耐高压达到650V，不会因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。

Description

650V超高压铝电解电容器工作电解液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电解液及其制备方法和应用，具体地说是一种650V超高压铝电解电容器工作电解液及其制备方法和应用。

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。为了适应这种趋势，开发了650V或者650V以上超高电压的铝电解电容器。

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性作用。一般的电解液配方主要由溶质、溶剂和添加剂组成,但此类电解液只能用于500V电解电容器，用于更高电压的电解电容器就会发生短路击穿。

因此，目前还未有能应用于650V或者650V以上超高电压的铝电解电容器的工作电解液。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足，克服耐高压性能不理想的问题，本发明提供了一种650V超高压铝电解电容器工作电解液以及其制备方法和应用。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的一种650V超高压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：54～70％；闪火电压提高剂：2～10％；

辅助溶剂：5～15％；稳定剂：2～5％；

溶质8～15％；氢气吸收剂：0.5～3％

所述的主要溶剂为乙二醇或乙二酸。

作为优选的，所述的辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、苯甲醇、N-甲基吡咯烷酮、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种的混合物。

作为优选的，所述的溶质为选自硼酸、硼酸铵、五硼酸铵、癸二酸铵、1,10-十二双酸铵，1,7-癸二酸铵，1,6-十二酸铵，2-甲基壬二酸，2,7-二丁基辛二酸，2-丁基辛二酸，带支链二十碳二元酸中的一种或多种的混合物。

作为优选的，所述的闪火电压提高剂为选自聚合度300～2400的聚乙烯醇、聚丙烯酸铵以及聚合度400～30000的聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、SiO2nm级分散剂、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种的混合物。

作为优选的，所述的稳定剂为选自硼酸酯化物、磷酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、蔗糖、磷酸、磷酸铵、亚磷酸、亚磷酸铵、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵盐、烷基磷酸酯中的一种或多种的混合物。

作为优选的，所述的氢气吸收剂为对硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基苯甲醚、邻硝基茴香醚、对硝基苯甲醇中的一种或多种的混合物。

本发明的一种650V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54～70％的主要溶剂与5～15％的辅助溶剂充分混合，加热至110～150℃；然后加入重量百分比为2～10％闪火电压提高剂，充分搅拌均匀，加热至140～160℃；

将上述混合液通过自然冷却到80-100℃，加入重量百分比为8～15％的溶质，搅拌混合均匀，然后加入重量百分比为2～5％的稳定剂，再加热至120～135℃；

将上述混合液自然冷却到90-110℃，加入重量百分比为0.5～3％的氢气吸收剂，混合均匀后自然冷却，制得650V超高压铝电解电容器用工作电解液。

本发明的650V超高压铝电解电容器用工作电解液应用于高压电解电容器的制备，该电解电容器包括电容器芯包组、铝壳、电解液、日本1739盖板等。

本发明的有益效果是，

本发明公开的一种650V超高压铝电解电容器工作电解液及其制备方法和应用，该电解液采用了混合的长支链酸溶质和合适的闪火电压提高剂和稳定剂，提高了电解液的耐高压、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85℃，5000小时，耐高压达到650V，不会因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的具体实施例是，

实施例1

电解液的制备：

按表1的配方，将乙二醇与二甘醇充分混合，加热至110-150℃，再加入聚乙烯醇，SiO2nm级分散剂，充分搅拌均匀，加热至140～160℃；

将上述混合液自然冷却到80～100℃，再加入硼酸、1,10-十二双酸铵和2-甲基壬二酸，搅拌混合均匀，然后加入甘露醇，再加热至120～135℃；自然冷却到90～110℃，再加入对硝基苯甲醇，混合均匀后自然冷却，制得超高压铝电解电容器用工作电解液。

实施例2

按表2的组分配方，采用与实施例1相同的制备方法，制得超高压铝电解电容器用工作电解液。

实施例3

按表3的组分配方，采用与实施例1相同的制备方法，制得超高压铝电解电容器用工作电解液。

实施例4

按表4的组分配方，采用与实施例1相同的制备方法，制得超高压铝电解电容器用工作电解液。

实施例5

使用表1～表4所列电解液的配方制成电解电容器：650V560μF，φ45*70，并在85℃环境下施加1.7A每只的纹波电流，时间为5000H，试验结果见下表5：

表5

结果：由表5的试验结果可知，采用实施例1～4工作电解液的650V超高压铝电解电容器经85℃，5000小时后，试验数据及外观正常，达到了设计的目标。

为了提高电解液的耐高压，本发明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，从而提高阴离子的放电电压；同时这些聚合物在铝箔氧化膜表面强力吸附后，又可以防止水的侵蚀，提高了高温稳定性；同时，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。

此外，为了防止电容器在老化和工作过程中产生氢气，在本发明的电解液中还添加氢气吸收剂，在老化时以及高温高压的工作环境下，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地产生氢气，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，结果会导致电容器产品鼓底，为了解决这问题，利用具有某些电负性的基团如硝基化合物、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。

本发明采用了合适的闪火电压提高剂和稳定剂，大大提高了电解液的耐高压、耐高温特性，同时具有低产气性能；并且采用该电解液制成铝电解电容器，耐久性寿命85℃，5000小时，耐高压达到650V，无论在电容器老化和耐久性试验过程都没有因为电解液闪火电压不稳定而发生击穿。

要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims

1.650V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：包括如下重量份的组分：

主要溶剂：54～70％；闪火电压提高剂：2～10％；

辅助溶剂：5～15％；稳定剂：2～5％；

溶质8～15％；氢气吸收剂：0.5～3％；

所述的主要溶剂为乙二醇或乙二酸。

2.根据权利要求1所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述的辅助溶剂为丙三醇、二甘醇、苯甲醇、N-甲基吡咯烷酮、二甘醇丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚或二甘醇甲醚中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述的溶质为选自硼酸、硼酸铵、五硼酸铵、癸二酸铵、1,10-十二双酸铵，1,7-癸二酸铵，1,6-十二酸铵，2-甲基壬二酸，2,7-二丁基辛二酸，2-丁基辛二酸，带支链二十碳二元酸中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述的闪火电压提高剂为选自聚合度300～2400的聚乙烯醇、聚丙烯酸铵以及聚合度400～30000的聚乙二醇、聚环氧乙烷环氧丙烷醚、SiO2nm级分散剂、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述的稳定剂为选自硼酸酯化物、磷酸酯化物、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、蔗糖、磷酸、磷酸铵、亚磷酸、亚磷酸铵、次亚磷酸、次亚磷酸铵、磷酸氢二铵、聚磷酸、聚磷酸铵盐、烷基磷酸酯中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述的氢气吸收剂为对硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯甲酸、偏硝基乙酰苯、间苯二酚、对苯二酚、邻硝基苯甲醚、邻硝基茴香醚、对硝基苯甲醇中的一种或多种的混合物。

7.如权利要求1所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括：

S1、将重量百分比为54～70％的主要溶剂与5～15％的辅助溶剂充分混合，加热至110～150℃；然后加入重量百分比为2～10％闪火电压提高剂，充分搅拌均匀，加热至140～160℃；

S2、将步骤S1制得的混合液通过自然冷却到80-100℃，加入重量百分比为8～15％的溶质，搅拌混合均匀，然后加入重量百分比为2～5％的稳定剂，再加热至120～135℃；

S3、将步骤S2制得的混合液自然冷却到90-110℃，加入重量百分比为0.5～3％的氢气吸收剂，混合均匀后自然冷却，制得650V超高压铝电解电容器用工作电解液。

8.如权利要求1-7任意一项所述的650V超高压铝电解电容器工作电解液的应用，其特征在于：所述650V超高压铝电解电容器工作电解液应用于超高压铝电解电容器的制备。