CN107910183B - 一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐‑40℃低温的高压铝电解电容器，包括壳体和盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包浸有电解液，所述的电解液在‑40℃时的电导率为1.4ms/cm以上，所述芯包由阳极箔、阴极箔和电解纸重叠并卷绕而成，其中阴极箔和阳极箔的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸，所述电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸。所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维。本发明通过对工艺步骤和条件的改进，整体协同，使高压铝电解电容器在‑40℃低温条件下的静电容量提升到20℃条件下的65%~80%，有效提高高压铝电解电容器的耐低温能力，能够降低成本，缩小电容器的体积，更好的满足目前加严的电子设计技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及电解电容器技术领域，尤其是涉及一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器及其制造方法。
背景技术
目前，电子类产品已经成为现代生活不可或缺的重要部分，各种类型的电子产品和电子设备大量应用于人们生产和生活的方方面面，且各种类型的电子产品和电子设备大量出口远销全球，为了在全球不同温度环境条件下电子产品和电子设备均能正常工作，所设计的电子产品和电子设备均需为宽温设计。然而决定其宽温稳定性的往往是其中所使用的铝电解电容器的低温特性。铝电解电容器的低温特性主要以阻抗比作为检验标准，往往用-25℃，-40℃及-55℃的阻抗与+20℃的阻抗之比（阻抗是指120Hz或100Hz的电容阻抗）来表征。过去，设计者/制造商在选用铝电解电容器时为了适应低温环境会对电容器静电容量留有足够的余量。但目前随着电子技术的提升及设计要求（成本、体积等）的进一步加严，设计者/制造商开始对铝电解电容器的低温时剩余容量重视。
目前的高压铝电解电容器在设计上，其电解纸采用单层耐高压电解纸设计或在体积过大时使用双层耐高压电解纸搭配设计。但是采用上述设计的高压铝电解电容器，在-40℃的低温条件下其阻抗比合格，但在-40℃的低温条件下高压铝电解电容器的静电容量只有20℃条件下的30%~50%，是无法满足目前加严的电子设计技术要求的（成本、体积等）。其高压电解纸，由于采用高紧度的材质，对电解液的吸附性能力不足，容易造成低温时电容器由于电解液含量不够而引起的静电容量下降及电容器寿命过早失效。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器及其制造方法，能显著提高高压铝电解电容器的耐低温能力及对电解液的吸附性能力，使电容器既能低温时保证静电容量又能保证寿命。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包浸有电解液，所述的电解液在-40℃时的电导率为1.4ms/cm以上，所述芯包由阳极箔、阴极箔和电解纸重叠并卷绕而成，其中阴极箔和阳极箔的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸，贯穿封装层设置有与阳极箔钉接的正极导针和与阴极箔钉接的负极导针或贯穿盖体设置有与阳极箔钉接的正极导箔条和与阴极箔钉接的负极导箔条，所述电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，所述内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧。
进一步地，所述内层电解纸的紧度不小于0.70g/cm3，外层电解纸的紧度不小于0.90g/cm3。
进一步地，所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸。
进一步地，所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维。
进一步地，所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇28%-29%、纯水0.6-0.68%、癸二酸铵0.8-1.4%、五鹏酸铵1.6-2.1%、异癸二酸铵6-7%、对硝基苯甲酸0.56-0.68%、次亚磷酸1.4-1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。
本发明还提供上述耐-40℃低温的高压铝电解电容器的制造方法，包括以下步骤得到：
1) 裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸；
2) 钉绕，透过盖体将正极导针与阳极箔钉接，将负极导针与阴极箔钉接，将电解纸与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；
3) 循环式抽真空、加压含浸，将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；
4) 组装，将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器；
5) 套管，将裸品电容器套上绝缘套管；
6) 老化；
7) 特性测试。
本发明具有如下有益效果：
本发明的高压铝电解电容器的电解纸采用双层结构，其中内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸，外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；同时芯包浸有特定组成和配比的电解液，通过对工艺步骤和条件的改进，整体协同，使高压铝电解电容器在-40℃低温条件下的静电容量提升到20℃条件下的65%~80%，有效提高高压铝电解电容器的耐低温能力，能够降低成本，缩小电容器的体积，更好的满足目前加严的电子设计技术要求。
具体实施方式
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。本发明人对电解液的组成和配比进行改进，经过发明人多次的试验研究，发明人出乎意料地发现，采用本发明特定的电解液，同时在阴极箔和阳极箔的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸，电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，所述内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧，内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸，外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；采取上述方案可以使高压铝电解电容器在-40℃低温条件下的静电容量提升到20℃条件下的65%~80%，有效提高高压铝电解电容器的耐低温能力。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器的制造方法，包括以下步骤得到：
1) 裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸；
2) 钉绕，透过盖体将正极导针与阳极箔钉接，将负极导针与阴极箔钉接，将电解纸与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；所述内层电解纸的紧度不小于0.70g/cm3，外层电解纸的紧度不小于0.90g/cm3；所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸；所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；
3) 循环式抽真空、加压含浸，将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；
所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇28.5%、纯水0.64%、癸二酸铵1.1%、五鹏酸铵1.8%、异癸二酸铵6.5%、对硝基苯甲酸0.62%、次亚磷酸1.45%、柠檬酸2%、二甘醇2%。
所述电解液烧煮的方法为：1)先将己二醇及纯水加热至70-90℃；2)在上述溶剂中加入癸二酸铵、五鹏酸铵、异癸二酸铵；3)将溶液继续加热到130-145℃；4)加入对硝基苯甲酸、次亚磷酸、柠檬酸、二甘醇并使之完全溶解；5)自然冷却；
4) 组装，将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器；
5) 套管，将裸品电容器套上绝缘套管；
6) 老化；
7) 特性测试。
实施例2
一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器的制造方法，包括以下步骤得到：
1) 裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸；
2) 钉绕，透过盖体将正极导针与阳极箔钉接，将负极导针与阴极箔钉接，将电解纸与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；所述内层电解纸的紧度不小于0.70g/cm3，外层电解纸的紧度不小于0.90g/cm3；所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸；所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；
3) 循环式抽真空、加压含浸，将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；
所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇28%、纯水0.6%、癸二酸铵0.8%、五鹏酸铵1.6%、异癸二酸铵6%、对硝基苯甲酸0.56%、次亚磷酸1.4%、柠檬酸2%、二甘醇2%。
所述电解液烧煮的方法为：1)先将己二醇及纯水加热至70-90℃；2)在上述溶剂中加入癸二酸铵、五鹏酸铵、异癸二酸铵；3)将溶液继续加热到130-145℃；4)加入对硝基苯甲酸、次亚磷酸、柠檬酸、二甘醇并使之完全溶解；5)自然冷却；
4) 组装，将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器；
5) 套管，将裸品电容器套上绝缘套管；
6) 老化；
7) 特性测试。
实施例3
一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器的制造方法，包括以下步骤得到：
1) 裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸；
2) 钉绕，透过盖体将正极导针与阳极箔钉接，将负极导针与阴极箔钉接，将电解纸与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；所述内层电解纸的紧度不小于0.70g/cm3，外层电解纸的紧度不小于0.90g/cm3；所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸；所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；
3) 循环式抽真空、加压含浸，将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；
所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇29%、纯水0.68%、癸二酸铵1.4%、五鹏酸铵2.1%、异癸二酸铵7%、对硝基苯甲酸0.68%、次亚磷酸1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。
所述电解液烧煮的方法为：1)先将己二醇及纯水加热至70-90℃；2)在上述溶剂中加入癸二酸铵、五鹏酸铵、异癸二酸铵；3)将溶液继续加热到130-145℃；4)加入对硝基苯甲酸、次亚磷酸、柠檬酸、二甘醇并使之完全溶解；5)自然冷却；
4) 组装，将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器；
5) 套管，将裸品电容器套上绝缘套管；
6) 老化；
7) 特性测试。
对比例1
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中内层电解纸材质为西班牙草。
对比例2
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中外层电解纸材质为植物纤维，所述植物纤维经过了涂布处理和漂白处理。
对比例3
基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇30%-35%、纯水0.7-1.2%、癸二酸铵0.7-1.5%、五鹏酸铵1.5-2.2%、异癸二酸铵5-8%、对硝基苯甲酸0.52-0.70%、次亚磷酸0.9-1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。
试验例
制作实施例1-3及对比例1-3的高压铝电解电容器各20个，在20 ℃、-40℃温度下测试电容器各参数，检测结果显示，实施例1-3中的高压铝电解电容器在-40℃的阻抗与20℃的阻抗之比均合格，在-40℃低温条件下的静电容量分别为20℃条件下的79%、75%、68%，而对比例1-3中的高压铝电解电容器在-40℃低温条件下的静电容量分别为20℃条件下的32%、38%、42%。
可见当内层电解纸未改进、外层电解纸未进行改进、电解液未进行改进，均导致所得高压铝电解电容器在-40℃低温条件下的静电容量小，证明了只有同时采用这些处理和/或工艺参数，才能取得最好的技术效果。
可以理解，本发明的技术效果是各个步骤技术特征协同作用的总和，各步骤之间具有一定的内在相关性，并非单个技术特征效果的简单叠加。本发明通过（1）合理选用马尼拉麻和牛皮纸作为内层电解纸材质，（2）合理采用未经涂布处理和漂白处理的植物纤维作为外层电解纸材质，以及（3）以己二醇、纯水、癸二酸铵、五鹏酸铵、异癸二酸铵、对硝基苯甲酸、次亚磷酸、柠檬酸、二甘醇的复配物作为电解液，并合理控制各组分的配比，可以使高压铝电解电容器在-40℃低温条件下的静电容量提升到20℃条件下的65%~80%，有效提高高压铝电解电容器的耐低温能力。本发明产生的上述效果是相互协同所得到的，是不可分割的。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包浸有电解液，所述的电解液在-40℃时的电导率为1.4ms/cm以上，所述芯包由阳极箔、阴极箔和电解纸重叠并卷绕而成，其中阴极箔和阳极箔的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸，贯穿盖体设置有与阳极箔钉接的正极导箔条和与阴极箔钉接的负极导箔条，所述电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，所述内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；所述内层电解纸的紧度不小于0.70g/cm3，外层电解纸的紧度不小于0.90g/cm3；所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸；所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇28%-29%、纯水0.6-0.68%、癸二酸铵0.8-1.4%、五硼 酸铵1.6-2.1%、异癸二酸铵6-7%、对硝基苯甲酸0.56-0.68%、次亚磷酸1.4-1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。
2.一种耐-40℃低温的高压铝电解电容器的制造方法，包括以下步骤得到：
1) 裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸；
2) 钉绕，透过盖体将正极导针与阳极箔钉接，将负极导针与阴极箔钉接，将电解纸与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧；所述内层电解纸的紧度不小于0.70g/cm3，外层电解纸的紧度不小于0.90g/cm3；所述内层电解纸材质为马尼拉麻和牛皮纸；所述外层电解纸材质为未经涂布处理和漂白处理的植物纤维；
3) 循环式抽真空、加压含浸，将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；所述的电解液在-40℃时的电导率为1.4ms/cm以上；所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇28%-29%、纯水0.6-0.68%、癸二酸铵0.8-1.4%、五硼 酸铵1.6-2.1%、异癸二酸铵6-7%、对硝基苯甲酸0.56-0.68%、次亚磷酸1.4-1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%；
4) 组装，将浸渍好的芯包与铝壳和盖体组成裸品电容器；
5) 套管，将裸品电容器套上绝缘套管；
6) 老化；
7) 特性测试。
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