CN106252079A - 一种700v高压铝电解电容器的电解液 - Google Patents
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Abstract
一种700V高压铝电解电容器的电解液，包括50%‑80%的主溶剂、20%‑50%的辅助溶剂、5%‑20%的主溶质、2%‑10%的辅助溶质、0.1%‑1%的辅助添加剂和5%‑15%的闪火添加剂；所述主溶质包括壬二酸、壬二酸氢铵、癸二酸铵、癸烷二羧酸、7,9‑二甲基‑7,9‑二甲氧基羰基‑1,11‑十二烷二羧酸、7,8‑二甲基‑7,8‑二甲氧基羰基‑1，14‑十四烷二羧酸的一种或多种；所述辅助溶剂包括水杨酸铵、水杨酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苯甲酸铵、马来酸铵、马来酸氢铵、己二酸铵，己二酸的一种或多种。本发明的电解液闪火电压在700以上并且配制简单，性能稳定，相关参数优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解电容器的电解液，尤其涉及一种700V高压铝电解电容器的电解液。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，电子工业作为国民经济的支柱型产业面临着巨大的升级压力。铝电解电容器作为电子工业的基础“元器件”，其性能的优劣将关系到相关电子行业产品的核心竞争力。现阶段，铝电解电容器正朝着“小型化、轻量化、中高压、大容量”的方向发展，电解液作为铝电解电容器的核心，其性能直接影响到产品的开发和应用。铝电解电容器界的龙头企业在近几年纷纷推出了目前市场上最高工作电压（>600V系列）的产品。相比之下，由于目前国内由于技术水平相对落后，在超高压电容器电解液领域的研究尚显薄弱，相关超高压产品更是少之又少，因此开发超高压铝电解电容器电解液是符合未来发展趋势、迫在眉睫的使命。
目前国内高压产品主要集中在500-550V左右，相关600V及以上的产品鲜有报道，国外主要采用合成的大分子聚合酯类作为溶质，由于分子链体积庞大，分子间化学键能强，可以得到较高的闪火电压满足超高压产品的需求，但相关溶质的制备工艺精细且复杂、生产成本高，并不适合国内的环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种配制简单，性能稳定，相关参数优良的700V高压铝电解电容器的电解液。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种700V高压铝电解电容器的电解液，其特征在于：包括50%-80%的主溶剂、20%-50%的辅助溶剂、5%-20%的主溶质、2%-10%的辅助溶质、0.1%-1%的辅助添加剂和5%-15%的闪火添加剂；所述主溶质包括壬二酸、壬二酸氢铵、癸二酸铵、癸烷二羧酸、7,9-二甲基-7,9-二甲氧基羰基-1,11-十二烷二羧酸、7,8-二甲基-7,8-二甲氧基羰基-1，14-十四烷二羧酸的一种或多种；所述辅助溶质包括水杨酸铵、水杨酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苯甲酸铵、马来酸铵、马来酸氢铵、己二酸铵，己二酸的一种或多种。
本发明中采用带支链的长碳链的羧酸铵盐作为溶质；铝电解电容器的闪火电压随电导率的上升而下降，长碳链羧酸铵盐因为碳原子链长，分子量大，迁移率相对低，所以电解液的闪火电压大大高于短链的羧酸铵盐。另一方面由于带支链的长碳链的羧酸铵盐可以构成空间立体结构，紧紧吸附在阳极箔的表面，有效的保护了阳极箔。并且长碳链分子的空间立体结构吸附在阳极箔表面可以提高氧原子生成氧气的反应电位即2[O]生成O2，抑制阳极箔区域的氧气的释放，避免了电子雪崩对阳极箔的冲击，保护了阳极箔，使得电解液的闪火电压进一步提高。
上述的700V高压铝电解电容器的电解液，优选的，所述主溶剂包括乙二醇，二甘醇、丙二醇、1、4-丁二醇、甘油、丙三醇、一缩二乙二醇的一种或多种；
本发明的主溶剂具备以下的特征1、物理化学性能稳定；2、拥有较低的凝固点和较高的沸点；3、对所选用的溶质或添加剂有较高的溶解度；4、不和铝箔发生腐蚀等化学反应；5、价格相对低廉。
上述的700V高压铝电解电容器的电解液，优选的，所述辅助溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、N-甲基乙酰胺、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇甲醚、二甘醇单丁醚、δ-戊内酯的一种或多种。
主溶剂往往很难同时兼备上述性能，需要添加辅助溶剂来改善相关性能，本发明中选用介电常数较大，高低温性能优良的辅助溶剂，一方面可以改善主溶剂高低温特性，另一方面，两种不同溶剂体系相互作用，有利于提高溶剂化作用，增大溶质的溶解度和电离度。
上述的700V高压铝电解电容器的电解液，优选的，所述闪火电压添加剂包括纳米二氧化硅凝胶、聚乙二醇（4000-10000）、聚乙烯醇（6000-15000）、硼酸聚酯凝胶、硼酸丙三醇聚酯凝胶、聚丙烯醇（2000-5000）凝胶的一种或多种。氧化膜击穿造成的闪火往往发生在氧化膜的薄弱地方，本发明的闪火添加剂的凝胶粒子是一种带负电的介电材料，能够在氧化膜上产生吸附，使得氧化膜薄弱点得以加强；进而提高了电解液的闪火电压。
上述的700V高压铝电解电容器的电解液，优选的，所述辅助添加剂包括次亚磷酸铵、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、次亚酸铵、邻硝基苯甲醚的一种或多种。
本发明中辅助添加剂包括防水合剂和消氢剂，其中防水合剂，如：次亚磷酸铵和次亚酸铵能够抑制铝氧化膜发生水合作用，延长电容器使用寿命，消氢剂，如：对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇和邻硝基苯甲醚能够吸收电解液修补氧化膜过程中在阴极产生的氢气，从而有效避免电容器底突、开阀等不良状况。
上述的700V高压铝电解电容器的电解液的制作方法，包括以下步骤1）将主溶剂和辅助溶剂混合均匀，并且升温至60摄氏度；
2）加入总重量20%-30%的主溶质和总重量30%-40的辅助溶质，并且将温度升至120摄氏度，升温时间为15-25分钟，使部分主溶质和辅助溶质在高温下与溶剂发生化学反应，产生大分子链的羧酸酯类有机物，提高电解液的闪火电压。
3）加入总重量30-50%的闪火添加剂，升温至145-165摄氏度将闪火添加剂溶解后降温至110-130摄氏度；
4）添加剩下的主溶质和辅助溶质，并且保温20-60分钟后降温至80摄氏度；
5）添加辅助添加剂和剩下的闪火添加剂，保温30-50分钟后冷却至室温。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中采用带支链的长碳链的羧酸铵盐作为溶质；铝电解电容器的闪火电压随电导率的上升而下降，长碳链羧酸铵盐因为碳原子链长，分子量大，迁移率相对低，所以电解液的闪火电压大大高于短链的羧酸铵盐。另一方面由于带支链的长碳链的羧酸铵盐可以构成空间立体结构，紧紧吸附在阳极箔的表面，有效的保护了阳极箔。并且长碳链分子的空间立体结构吸附在阳极箔表面可以提高氧原子生成氧气的反应电位即2[O]生成O2，抑制阳极箔区域的氧气的释放，避免了电子雪崩对阳极箔的冲击，保护了阳极箔，使得电解液的闪火电压进一步提高。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
一种700V高压铝电解电容器的电解液，包括50%-80%的主溶剂、20%-50%的辅助溶剂、5%-20%的主溶质、2%-10%的辅助溶质、0.1%-1%的辅助添加剂和5%-15%的闪火添加剂；主溶质包括壬二酸、壬二酸氢铵、癸二酸铵、癸烷二羧酸、7,9-二甲基-7,9-二甲氧基羰基-1,11-十二烷二羧酸、7,8-二甲基-7,8-二甲氧基羰基-1，14-十四烷二羧酸的一种或多种；辅助溶剂包括水杨酸铵、水杨酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苯甲酸铵、马来酸铵、马来酸氢铵、己二酸铵，己二酸的一种或多种。
本发明中，主溶剂包括乙二醇，二甘醇、丙二醇、1、4-丁二醇、甘油、丙三醇、一缩二乙二醇的一种或多种；
本发明中，辅助溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、N-甲基乙酰胺、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇甲醚、二甘醇单丁醚、δ-戊内酯的一种或多种。
本发明中，闪火电压添加剂包括纳米二氧化硅凝胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、硼酸聚酯凝胶、硼酸丙三醇聚酯凝胶、聚丙烯醇凝胶的一种或多种。
本发明中，辅助添加剂包括次亚磷酸铵、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、次亚酸铵、邻硝基苯甲醚的一种或多种。
本发明的700V高压铝电解电容器的电解液的制作方法，包括以下步骤1）将主溶剂和辅助溶剂混合均匀，并且升温至60摄氏度；
2）加入总重量20%-30%的主溶质和总重量30%-40的辅助溶质，并且将温度升至120摄氏度，升温时间为15-25分钟；
3）加入总重量30-50%的闪火添加剂，升温至145-165摄氏度将闪火添加剂溶解后降温至110-130摄氏度；
4）添加剩下的主溶质和辅助溶质，并且保温20-60分钟后降温至80摄氏度；
5）添加辅助添加剂和剩下的闪火添加剂，保温30-50分钟后冷却至室温。
实施例一
一种700V高压铝电解电容器的电解液的 成分如下：
| 成分 | 质量百分比 |
| 乙二醇 | 60% |
| γ-丁内酯 | 22% |
| 烷基癸二酸铵 | 10% |
| 7,9-二甲基-7,9-二甲氧基羰基-1,11-十二烷二羧酸 | 3% |
| 己二酸 | 3% |
| 硼酸丙二醇聚酯凝胶 | 1% |
| 次亚磷酸铵 | 0.5% |
| 对硝基苯甲醇 | 0.5% |
本实施例的电解液的闪火电压达到730V，电导率为620μS/cm，PH为5.7。
Claims (6)
1.一种700V高压铝电解电容器的电解液，其特征在于：包括50%-80%的主溶剂、20%-50%的辅助溶剂、5%-20%的主溶质、2%-10%的辅助溶质、0.1%-1%的辅助添加剂和5%-15%的闪火添加剂；所述主溶质包括壬二酸、壬二酸氢铵、癸二酸铵、癸烷二羧酸、7,9-二甲基-7,9-二甲氧基羰基-1,11-十二烷二羧酸、7,8-二甲基-7,8-二甲氧基羰基-1，14-十四烷二羧酸的一种或多种；所述辅助溶剂包括水杨酸铵、水杨酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苯甲酸铵、马来酸铵、马来酸氢铵、己二酸铵，己二酸的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的700V高压铝电解电容器的电解液，其特征在于：所述主溶剂包括乙二醇，二甘醇、丙二醇、1、4-丁二醇、甘油、丙三醇、一缩二乙二醇的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的700V高压铝电解电容器的电解液，其特征在于：所述辅助溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、N-甲基乙酰胺、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇甲醚、二甘醇单丁醚、δ-戊内酯的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的700V高压铝电解电容器的电解液，其特征在于：所述闪火电压添加剂包括纳米二氧化硅凝胶、聚乙二醇、聚乙烯醇、硼酸聚酯凝胶、硼酸丙三醇聚酯凝胶、聚丙烯醇凝胶的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的700V高压铝电解电容器的电解液，其特征在于：所述辅助添加剂包括次亚磷酸铵、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醇、次亚酸铵、邻硝基苯甲醚的一种或多种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的700V高压铝电解电容器的电解液的制作方法，其特征在于：包括以下步骤1）将主溶剂和辅助溶剂混合均匀，并且升温至60摄氏度；
2）加入总重量20%-30%的主溶质和总重量30%-40的辅助溶质，并且将温度升至120摄氏度，升温时间为15-25分钟；
3）加入总重量30-50%的闪火添加剂，升温至145-165摄氏度将闪火添加剂溶解后降温至110-130摄氏度；
4）添加剩下的主溶质和辅助溶质，并且保温20-60分钟后降温至80摄氏度；
5）添加辅助添加剂和剩下的闪火添加剂，保温30-50分钟后冷却至室温。
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