CN105304332B - 一种650v铝电解电容器工作电解液 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种650V铝电解电容器工作电解液，及使用该电解液制作而成的铝电解电容器。所述铝电解电容器工作电解液由溶质、溶剂和添加剂组成，主溶质为主碳链上碳原子数为32或34的有侧支链的脂肪酸或其铵盐；副溶质为C₈‑C₁₆羧酸；主溶剂选自乙二醇、正丁醇、一缩二乙二醇、正辛醇、γ—丁内酯、醋酸丁酯；副溶剂选自苯甲醇、乙二醇独甲醚、二甘醇独甲醚、乙二醇独丁醚、丙二醇或二甘醇该铝电解电容器具有耐高电压、大纹波电流、寿命长等优点，填补了国内额定电压达到650V铝电解电容器的空白。

Description

一种650V铝电解电容器工作电解液

技术领域

本发明具体涉及铝电解电容器工作电解液，还涉及一种铝电解电容器。

背景技术

铝电解电容器是各种电子产品终端必不可少的元件，在工业、电源等应用中起着至关重要的作用。近年来，随着高压变频器、电动汽车、风力发电及光伏发电新能源等新技术领域的小体积、高稳定性能技术的高速发展，厂商对电容器提出了耐高电压、大纹波电流，以及超长寿命的要求。为了适应该趋势，开发了650V超高压铝电解电容器。

电解液是铝电解电容器的真正阴极，起到提供氧离子、修补阳极氧化膜的重要作用，其性能对铝电解电容器的寿命起着至关重要的作用，而电解液的闪火电压对产品的耐压起着决定作用。通常为了获得高的闪火电压，一般的高压铝电解电容器用电解液采用的闪火提升剂为聚乙二醇，聚乙烯醇硼酸酯，聚乙烯磷酸酯，聚丙烯酸铵，纳米无机氧化物粒子，聚环氧丙烷醚中的一种或几种，但是其本身没有电导，只是作为闪火提升剂使用。因此，若要使电解液的闪火电压达到要求，必须添加大量此类闪火电压提升剂，由于电解液是铝电解电容器的实际阴极，而阴极的导电载流子不再是自由电子而是离子，因此这些添加剂并不能增强电解液的离子导电性，反而使电解液的电导率大大降低，同时也增加了铝电解电容器制作过程中的含浸难度，引起电容器的电性能降低，如介质损耗因素的增加或电容量的降低，产品击穿等，严重缩短电容器的使用寿命。

专利CN 101599367B提供了一种铝电解电容器，但是该电容器的耐压只有600V。目前650V铝电解电容器目前只有在日本的Chemi-Con公司目录中出现过。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提供一种增加导电性和闪火电压的电解液。为达到上述目的，电解液的主溶质采用主碳链上碳原子数为26、28、32、34的有侧支链的脂肪酸或其铵盐以提高电解液的闪火电压，同时在脂肪酸中引入了多个羟基、羧基等基团，以使其具有良好的溶解性。

本发明的目的由以下技术方案实现：

本发明的一个技术方案提供了一种铝电解电容器工作电解液，由溶质、溶剂和添加剂组成，其特征在于，所述溶质由主溶质和副溶质组成，溶剂由主溶剂和副溶剂组成，其中，主溶质为主碳链上碳原子数为32或34的有侧支链的脂肪酸或其铵盐；副溶质为C₈-C₁₆羧酸；主溶剂选自乙二醇、正丁醇、一缩二乙二醇、正辛醇、γ—丁内酯、醋酸丁酯；副溶剂选自苯甲醇、乙二醇独甲醚、二甘醇独甲醚、乙二醇独丁醚、丙二醇或二甘醇，添加剂由闪火提升剂、消氢剂、防水合剂组成；各组分的质量分数为：

根据上述技术方案提供的电解液，在一些实施方式中，主溶剂选自乙二醇、正丁醇、一缩二乙二醇、正辛醇、γ—丁内酯、醋酸丁酯。

在一些实施方式中，副溶质选自癸二酸铵或十二二酸铵。

在一些实施方式中，闪火提升剂选自聚乙二醇400-20000、聚丙二醇、聚丙烯醇、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸铵、纳米无机氧化物粒。

在一些实施方式中，消氢剂选自邻硝基苯酚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、对硝基苯酚或它们能形成的盐；

在一些实施方式中，防水合剂选自磷酸铵、磷钨酸、磷酸、亚磷酸、次亚磷酸、磷钼酸或它们的铵盐。

在一些实施方式中，电解液由以下质量分数的组份组成：

在一些实施方式中，电解液由以下质量分数的组份组成：

在一些实施方式中，电解液由以下质量分数的组份组成：

在一些实施方式中，电解液由以下质量分数的组份组成：

本发明的另一个技术方案提供了一种650V铝电解电容器，包括根据上述技术方案提供的电解液。

本发明的定义“C_n脂肪酸”表示最长碳链上碳原子数为n，如C₃₄脂肪酸代表最长碳链上碳原子数为34的脂肪酸。

本发明使用的定义“脂肪族的”或“脂肪族基团”，表示直链(即非支链)或支链，取代或非取代的完全饱和或含有一个或多个不饱和度的烃链。除非另外详细说明，脂肪族基团含有1-50个碳原子，其中一些实施例是，脂肪族基团含有1-16个碳原子，另外一些实施例是，脂肪族基团含有1-12个碳原子，另外一些实施例是，脂肪族基团含有1-6个碳原子，另外一些实施例是，脂肪族基团含有1-4个碳原子，另外一些实施例是，脂肪族基团含有1-3个碳原子。合适的脂肪族基团包括，但并不限于，直链或支链，取代或非取代的烷基，亚烷基，烯基或炔基基团，如甲基，乙基，丙基，乙烯基等。

本发明所述的纳米无机氧化物的粒径是10-50nm。

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，“主溶剂40-85份”表示主溶剂的份数n为40≤n≤85。

由本发明提供的电解液制成的铝电解电容器，可耐650V高压5000H，填补了国内650V铝电解电容器的空白。

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：650V，1200μF，Φ76*170mm，按照IEC-60384-4-1-2007标准测试其容量C(μF)、损耗Tanδ(％)、漏电流I(μA)，并在负载5000小时后测试其容量C(μF)、容量变化百分比ΔC(％)、损耗Tanδ(％)、漏电流I(μA)，负载条件为85℃、120Hz、纹波电流15.8A/只。试验结果见表7。

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。测试项目及标准同实施例1。试验结果见表7。

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。测试项目及标准同实施例1。试验结果见表7。

表3实施例3的配方

实施例4

按照表4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。测试项目及标准同实施例1。试验结果见表7。

表4实施例4的配方

对比例1

按照专利CN101599367B中实施例3的配方配置电解液，配方见表5。用配好的电解液制铝电解电容器10个，测试项目及标准同实施例1，结果见表7。

表5对比例1的配方

对比例2

用业内普遍采用的配方配置电解液，详细配方见表6。用配好的电解液制铝电解电容器10个，对每个都进行测试，测试项目及标准同实施例1。测试结果见表7。

表6对比例2的配方

表7试验结果

从表7的数据可知，按照对比例1和对比例2(以往实施例)中的配方制成的铝电解电容器，由于电解液的闪火电压偏低，导致产品在500和2000小时以内全部击穿失效；使用实施例1-5的电解液制作成的铝电解电容器能够达到650V、85℃下5000小时的寿命。

Claims (5)

1.一种铝电解电容器工作电解液，其特征在于，电解液由以下质量分数的组份组成：

所述C₃₂脂肪酸为有侧支链的脂肪酸。

2.一种铝电解电容器工作电解液，其特征在于，电解液由以下质量分数的组份组成：

所述C₃₂脂肪酸为有侧支链的脂肪酸。

3.一种铝电解电容器工作电解液，其特征在于，电解液由以下质量分数的组份组成：

所述C₃₄脂肪酸为有侧支链的脂肪酸。

4.一种铝电解电容器工作电解液，其特征在于，电解液由以下质量分数的组份组成：

所述C₃₄脂肪酸为有侧支链的脂肪酸。

5.一种650V铝电解电容器，其特征在于，包括根据权利要求1-4任一项所述的电解液。