CN107103998A - 超宽温低压铝电解电容器工作电解液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超宽温低压铝电解电容器工作电解液,所述电解液由如下占比构成:溶剂一:60%~82.95%,溶剂二:32.4%~15%,溶质:5.8g~25.3g/100g溶剂,PH调节剂:调节PH=3~7.5,消氢剂:2.5%~1%,防水合剂:0.1%~0.05%,耐压稳定剂:5%~1%,同时还提供一种超宽温低压铝电解电容器工作电解液的制备方法;本发明的优点在于:既能满足严酷的高低温使用环境又能保证具有较好的产品特性,满足产品的使用寿命。

Description

超宽温低压铝电解电容器工作电解液及其制备方法
技术领域:
本发明涉及一种-60℃~+150℃超宽温低压铝电解电容器工作电解液及其制备方法。
背景技术:
随着电子技术的迅猛发展,由于铝电解电容器具有性能优良、大容量、价格低廉、易于加工、使用便捷等优势,加上本身技术的改进,向小体积、低成本、高频低阻抗方向的发展,使铝电解电容器成为电子行业关键的、不可或缺的元件。
另一方面超人规模集成电路(VLSI)的发展,小容量的电容器被集成到电路内部,IC的发展使电路系统的工作频率大大提高,导致电解电容器在部分电路中被别的电容器所取代,但是由于IC电路的电源部分始终离不开电解电容器,再者电解电容器自身性能的提高也向其它电容器的应用领域扩展,特别是向低损耗、高纯度、高强度薄型化发展使其具有更强的生命力。
由于近几年LED技术的不断成熟,使LED灯的用途有了突飞猛进的发展,因而对铝电解电容器提出了更高的要求,必须要适应高低温的严酷环境以使LED真正达到它应有的寿命。
目前低压铝电解电容器所使用的低压电解液主要有两种,一是水系,即用高纯度离子水加上一些有机直链铵盐配置,特点是电导率较高,产品损耗小,但缺点是,由于水的冰点高以及蒸汽压较高,导致使用温度范围较窄,高低温状况下容易出问题而影响产品的寿命,一般只能应用于-40℃~105℃;二是γ-丁内酯系,即以γ-丁内酯作为溶剂,配以四级铵盐,它的特点是使用温度范围有了较大改进,一般能延伸到-55℃~130℃,但是电导率较低,导致产品的损耗较大,引起使用过程中的温升较高,亦会导致使用寿命缩短。
发明内容:
本发明的目的是为了克服以上的不足,提供了一种新体系低压电解液,既能满足严酷的高低温使用环境又能保证具有较好的产品特性,满足产品的使用寿命。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种超宽温低压铝电解电容器工作电解液,所述电解液由如下占比构成:溶剂一:60%~82.95%,溶剂二:32.4%~15%,溶质:5.8g~25.3g/100g溶剂,PH调节剂:调节PH=3~7.5,消氢剂:2.5%~1%,防水合剂:0.1%~0.05%,耐压稳定剂:5%~1%。
优选的是,溶剂一为甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺中的一种或两种的混合物。
优选的是,溶剂二为甲基二乙二醇乙醚、乙基二乙二醇甲醚、甲基二乙二醇甲醚、乙基二乙二醇乙醚中的一种或两种的混合物。
优选的是,溶质为马来酸、马来酸的酸性盐、马来酸铵、柠檬酸、柠檬酸铵中的一种或两种的混合物。
优选的是,PH调节剂为二乙胺、三乙胺中的一种或两种的混合物。
优选的是,消氧剂为对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醚、间硝基乙酰苯中的一种或两种的混合物。
优选的是,防水合剂为磷酸、聚磷酸、磷酸铵、次业磷酸铵中的一种或两种的混合物。
优选的是,耐压稳定剂为二氧化硅纳米级乙二醇溶液、聚合度500~1000的马来酸-氧化乙烯共聚物中的一种或两种的混合物。
一种超宽温低压铝电解电容器工作电解液的制备方法,包括以下步骤:首先将溶剂一与溶剂二按比例投入密闭反应釜中,边搅拌边加热,以使两溶剂充分混合,待温度升到90℃时,加入规定量的耐压稳定剂,继续边加热边搅拌,温度升到120℃时,加入溶质,并保持此温度搅拌40分钟,再加入PH调节剂将PH调整至规定值,最后加入消氢剂和防水合剂,再搅拌40分钟后降温至常温即得。
本发明与现有技术相比具有以下优点:避免了水合的发生,使正极箔能维持更久的寿命;具有较低的冰点及较小的蒸汽压,提升了电容器的高低温寿命;采用小分子溶质,具有较强的迁移率及极高的溶解度,因而具有满意的电导率,并且具有更高的耐高温特性。使用温度范围大大扩展。
具体实施方式:
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1:
本发明提供了一种超宽温低压铝电解电容器下作电解液,由以下质量百分比和添加量组成:溶剂一为60%~82.95%的二甲基甲酰胺;溶剂二为32.4%~15%的甲基二乙二醇乙醚;PH调节剂为三乙胺;消氢剂为2.5%~1%的对硝基苯甲醚与对硝基苯甲酸;防水合剂为0.1%~0.05%的三聚磷酸;耐压稳定剂为5%~1%聚合度500的马米酸-氧化乙烯共聚物与纳米二氧化硅乙二醇溶液;溶质为5.8g~25.3g/100g溶剂的马来酸。
实施例2:
超宽温低压工作电解液由以下质量百分比和添加量组成:溶剂一为62%的二甲基甲酰胺;溶剂二为30.4%的甲基二乙二醇乙醚;三乙胺作为PH调节剂,控制PH值最终为6.5;消氢剂为2.5%的对硝基苯甲醚;防水合剂为0.1%三聚磷酸;耐压稳定剂为5%的聚合度500的马来酸-氧化乙烯共聚物;溶质为25g/100g溶剂的马来酸。
实施例3:
超宽温低压工作电解液由以下质量百分比和添加量组成:溶剂一为65%的二甲基甲酰胺;溶剂二为27.92%的甲基二乙二醇乙醚;三乙胺作为PH调节剂,控制PH值最终为6.85;消氢剂为1.8%的对硝基苯甲醚和0.2%的对硝基苯甲酸;防水合剂为0.08%三聚磷酸;耐压稳定剂为3.5%的聚合度500的马来酸-氧化乙烯共聚物和1.5%的纳米二氧化硅乙二醇溶液;溶质为22.5g/100g溶剂的马来酸。
试验例:
将上述实施例2根据电解液的制作方法配制成电解液,与相同规格电容所使用的电解液进行对比,基础数据如表一所示:
表一:
将表一中三种电解液同时放入高低温测试设备中(ESPEC SETH-Z-022L),温度设定-40℃,并保持4小时,观察性状,结果见表二:
表二:
电解液 -40℃4小时性状
水系 果冻状,毫无流动性
γ-丁系 流动性尚好
实施例2 具有流动性
将表一中三种电解液同时做100V100μF电容,在135℃环境下进行例试,结果见表三:
备注:1、所有测试数据均在25℃;2、每种电解液的数据均为10只电容的平均值;3、容量变化率不超过初始值的±20%;4、损耗变化率不超过规定值的2倍。
结果:1、从表二中可看出,在-40℃时,水系电解液已成果冻状,溶液已失去流动性,离子迁移率即已很低,因而在那种状态下,电容器的阻抗会很大,从而引起产品发热量急剧增大,而导致失效;2、从表三中数据可知,水系由于高温蒸汽压大,因而引起电解液的脱离以及本身水合因素,而导致产品过早失效;3、γ-丁内酯系在-40℃时表现尚可,而在135℃高温情况下几近失效边缘:4、本发明超宽温电解液则在两种状况下均能满足产品的寿命要求,135℃达到3000小时,完全符合使用要求,达到了最初的设计目标。
本发明与现有技术相比具有如下优点:用本发明所配制的电解液与水系低压比较,其一、由于电解液中几乎不含水,因而避免了水合的发生,使正极箔能维持更久的寿命;其二、由于水系的冰点较高且蒸汽压大,特性较差,而本电解液则克服了此种缺陷,具有较低的冰点及较小的蒸汽压,从而提升了电容器的高低温寿命。用本发明所配制的电解液与γ-丁内酯系低压比较,γ-丁内酯系所用溶质为四级铵盐,电导率较低,做成产品后损耗较大,导致在线路上发热量大,而本发明则是采用小分子溶质,具有较强的迁移率及极高的溶解度,因而具有满意的电导率,所以就避免了此种情况的发生,并且具有更高的耐高温特性。由此使低压电解液的使用温度范围大大扩展。

Claims (9)

1.一种超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述电解液由如下占比构成:溶剂一:60%~82.95%,溶剂二:32.4%~15%,溶质:5.8g~25.3g/100g溶剂,PH调节剂:调节PH=3~7.5,消氢剂:2.5%~1%,防水合剂:0.1%~0.05%,耐压稳定剂:5%~1%。
2.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述溶剂一为甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述溶剂二为甲基二乙二醇乙醚、乙基二乙二醇甲醚、甲基二乙二醇甲醚、乙基二乙二醇乙醚中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述溶质为马来酸、马来酸的酸性盐、马来酸铵、柠檬酸、柠檬酸铵中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述PH调节剂为二乙胺、三乙胺中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述消氢剂为对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醚、间硝基乙酰苯中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述防水合剂为磷酸、聚磷酸、磷酸铵、次亚磷酸铵中的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的超宽温低压铝电解电容器工作电解液,其特征在于:所述耐压稳定剂为二氧化硅纳米级乙二醇溶液、聚合度500~1000的马来酸-氧化乙烯共聚物中的一种或两种的混合物。
9.一种超宽温低压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:首先将溶剂一与溶剂二按比例投入密闭反应釜中,边搅拌边加热,以使两溶剂充分混合,待温度升到90℃时,加入规定量的耐压稳定剂,继续边加热边搅拌,温度升到120℃时,加入溶质,并保持此温度搅拌40分钟,再加入PH调节剂将PH调整至规定值,最后加入消氢剂和防水合剂,再搅拌40分钟后降温至常温即得。
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