CN106783178A - 耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，包括按质量百分比主溶剂45%‑75%，辅助溶剂15%‑40%，溶质3%‑12%，闪火提升添加剂0.5%‑2%，气体吸收添加剂0.2%‑1.5%；所述主溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚义二醇200、聚乙二醇400的一种或几种；所述辅助溶剂为γ‑丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；辅助溶剂还可为碳酸丙烯酯加上γ‑丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种。本发明的铝电解电容器工作电解液能够耐‑55℃、600V高压。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解电容器的工作电解液，尤其涉及一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液及其制备方法。
背景技术
铝电解电容器是电子产品中应用最广泛的基础元件。近些年，随着科学技术、电子产业的飞速发展，各种户外电器产品和设备不断推陈出新，要求电器设备具备良好的温度性能和稳定性以应对复杂多变的自然环境。这些需求极大的拓宽了耐低温、高压铝电解电容器的市场，与此同时也对铝电解电容器产品的性能提出了新的挑战。
电解液作为铝电解电容器的核心组分，电容器的使用寿命、可靠性以及相应的电气化参数都和电解液息息相关，其性能的优劣直接影响到电容器产品品质的高低。电解液需要具备宽泛的温度特性和稳定的耐压范围；然而目前市场上还没有耐-55℃、600V高压的铝电解电容器工作电解液。
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，提供一种耐-55℃、600V高压的铝电解电容器工作电解液及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，包括按质量百分比主溶剂45%-75%，辅助溶剂15%-40%，溶质3%-12%，闪火提升添加剂0.5%-2%，气体吸收添加剂0.2%-1.5%；所述主溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚义二醇200、聚乙二醇400的一种或几种；所述辅助溶剂为γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；辅助溶剂还可为碳酸丙烯酯加上γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；所述闪火电压提升剂为酒石酸、柠檬酸、变性硅油、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000，聚乙烯醇5000，聚乙烯醇7000的一种或多种。
本发明中，溶剂是优良的极性质子性溶剂，对羧酸盐具有良好的溶解度，通过混合辅助超低凝固点的溶剂一方面可以利用不同溶剂的沸点、凝固点不同达到共凝固点、共沸点的目的，显著降低混合溶剂体系的凝固点，从而满足电解液低温环境不凝固的要求。另一方面，混合溶剂体系可以进一步加强溶质的溶剂化作用，促进溶质在低温下的电离度，提高电容器低温下的性能参数。
通过添加闪火提升剂，其成分在工作通电情况下吸附、覆盖在阳极介质膜的表面，形成一层保护层，降低和减少阳极介质膜瑕疵处击穿的情况，因而可以提升电解液的闪火电压，使得电解液的闪火电压达到600V。
上述的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，优选的，所述溶质为丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸铵、壬二酸铵、庚二酸铵、癸二酸铵、硼酸、五硼酸铵、1,6-十二双酸铵、1,4-十二双酸铵、2-己基己二酸、磷酸丁酯、磷酸单丁酯、苯二酸、对苯二酸的一种或几种。
上述的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，优选的，所述气体吸收添加剂为对硝基苯甲醇、邻硝基茴香醚、对硝基苯酚、间硝基苯乙酮中的一种或多种。
本发明中的气体吸收添加剂能够有效吸收铝电解电容器在使用过程中产生的气体。
一种如上述的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括以下步骤：1）在湿度小于60%的条件下，按质量百分比混合主溶剂和辅助溶剂并且升温至70-90摄氏度；通过控制制备环境湿度，从源头上减少水分对电解液性能的影响。
2）将溶质加入到步骤1）中的混合溶液中，并且加热到120-140摄氏度搅拌溶解；
3）维持120-140摄氏度的温度40-80分钟。该步骤一方面可以有效的加快电解液中溶剂和溶质的反应速率和产率，得到性能更稳定的电解液体系；另一方面，在高温烧煮情况下可以进一步降低电解液中的水含量，避免水含量过高造成的电解液凝固点、饱和蒸汽压升高的不良影响。
4）冷却至90-110摄氏度，加入闪火提升添加剂和气体吸收添加剂，搅拌溶解并且冷却至室温。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的的铝电解电容器工作电解液在-55摄氏度时不凝固，具有良好的抗冻性，适合气候严寒地区的自然环境，同时，本发明电解液还具备>600V的闪火电压，适合于500-550V的高压铝电解电容器产品，具有良好的应用背景。
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。
一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，包括按质量百分比主溶剂45%-75%，辅助溶剂15%-40%，溶质3%-12%，闪火提升添加剂0.5%-2%，气体吸收添加剂0.2%-1.5%；主溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚义二醇200、聚乙二醇400的一种或几种；辅助溶剂为γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；辅助溶剂还可为碳酸丙烯酯加上γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；闪火电压提升剂为酒石酸、柠檬酸、变性硅油、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000，聚乙烯醇5000，聚乙烯醇7000的一种或多种。
本实施例中，溶质为丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸铵、壬二酸铵、庚二酸铵、癸二酸铵、硼酸、五硼酸铵、1,6-十二双酸铵、1,4-十二双酸铵、2-己基己二酸、磷酸丁酯、磷酸单丁酯、苯二酸、对苯二酸的一种或几种。
本实施例中，气体吸收添加剂为对硝基苯甲醇、邻硝基茴香醚、对硝基苯酚、间硝基苯乙酮中的一种或多种。
一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液的制备方法，包括以下步骤：1）在湿度小于60%的条件下，按质量百分比混合主溶剂和辅助溶剂并且升温至70-90摄氏度；
2）将溶质加入到步骤1）中的混合溶液中，并且加热到120-140摄氏度搅拌溶解；
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4）冷却至90-110摄氏度，加入闪火提升添加剂和气体吸收添加剂，搅拌溶解并且冷却至室温。
实施例1
一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，其成分有乙二醇50%、二甘醇单甲醚40%、
癸二酸铵6%、烷基十二双酸铵2%、柠檬酸1%、对硝基苯甲醇1%，以上成分均是按质量百分比。在配制本实施例的铝电解电容器工作电解液时，先在湿度小于60%的条件下，将乙二醇和二甘醇单甲醚混合，并且升温至90摄氏度；然后将癸二酸铵和烷基十二双酸铵加入到混合液中，并且加热到125摄氏度搅拌溶解维持125摄氏度的温度70分钟；最后冷却至100摄氏度，加入柠檬酸和对硝基苯甲醇，搅拌溶解并且冷却至室温。
测试实施例1的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液的参数，在30摄氏度测试条件下电解液电导率2450μs/cm，闪火电压>610V，PH值6.2-6.4，性状稳定，-55℃低温冷冻6h，电解液不发生凝固。
实施例1的铝电解电容器工作电解液，通过含浸、组立、老化，制备成12.5*20，550V，20μF的铝电解电容器器件，并进行性能检测；
电容器性能参数：本实施例测试了使用本实施例电解液的铝电解电容器在-25℃、-40℃以及-55℃下和20℃时的阻抗比，并测试了-25℃、-40℃以及两个温度下容量与20℃容量的损失比，结果分别是Z（-25℃）/Z（20℃）<1.2，Z（-40℃）/Z（20℃）<2.5，Z（-55℃）/Z（20℃）<8。△C（-25）=[C(20℃)-C(-25℃)]/C(20℃)<10%，△C（-40）=[C(20℃)-C(-40℃)]/C(20℃)<15%。
同类产品性能参数：
Z（-25℃）/Z（20℃）<1.5，Z（-40℃）/Z（20℃）<3，Z（-55℃）/Z（20℃）<15，△C（-25）<15%,△C（-40）<25%有了明显提高，证明该款电解液可以实现-55℃超低温使用温度环境又可以达到600V的工作电压条件。
Claims (4)
1.一种耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，其特征在于：包括按质量百分比主溶剂45%-75%，辅助溶剂15%-40%，溶质3%-12%，闪火提升添加剂0.5%-2%，气体吸收添加剂0.2%-1.5%；所述主溶剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚义二醇200、聚乙二醇400的一种或几种；所述辅助溶剂为γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；辅助溶剂还可为碳酸丙烯酯加上γ-丁内酯、二甲基甲酰胺、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚的一种或几种；所述闪火电压提升剂为酒石酸、柠檬酸、变性硅油、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000，聚乙烯醇5000，聚乙烯醇7000的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述溶质为丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸铵、壬二酸铵、庚二酸铵、癸二酸铵、硼酸、五硼酸铵、1,6-十二双酸铵、1,4-十二双酸铵、2-己基己二酸、磷酸丁酯、磷酸单丁酯、苯二酸、对苯二酸的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液，其特征在于：所述气体吸收添加剂为对硝基苯甲醇、邻硝基茴香醚、对硝基苯酚、间硝基苯乙酮中的一种或多种。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的耐低温和高压的铝电解电容器工作电解液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）在湿度小于60%的条件下，按质量百分比混合主溶剂和辅助溶剂并且升温至70-90摄氏度；
2）将溶质加入到步骤1）中的混合溶液中，并且加热到120-140摄氏度搅拌溶解；
3）维持120-140摄氏度的温度40-80分钟；
4）冷却至90-110摄氏度，加入闪火提升添加剂和气体吸收添加剂，搅拌溶解并且冷却至室温。
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