CN108257786B - 一种缩体耐大纹波电容器用电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缩体耐大纹波电容器用电解液，包括以下重量百分比的原料：主溶剂乙二醇50％～80％，辅助溶剂2％～20％，主溶质1％～8％，副溶质0.5％～5％，闪火电压提升剂1％‑15％，吸氢剂0.3％～8％，化成提升剂0.05％～5％，防水合添加剂0.5％～6％，以及阻化剂0.05％～5％；所述阻化剂选自如说明书中通式(I)所表示的化合物中的一种或多种。本发明的电解液的性能满足产品要求，鼓底小，无腐蚀断等异常情况。
Description
技术领域
本发明涉及高压铝电解电容器用电解液技术领域，尤其涉及一种缩体耐大纹波电容器用电解液。
背景技术
缩体电容器主要是为了满足新一代电子整机的小型化、轻便化的要求。假设电容器规格为450V 680μF，标准品的尺寸为如果为缩体电容器，则尺寸可为空间缩小了约9％(体积比)，实现了小型化，因而能够提供最适于节省空间的电路设计的铝电解电容器。缩体主要是为了减小空间、减轻设备，同时也降低成本。如需容量450V 5600μF，需10个450V 560μF、的电容器；而只需8.23个450V 680μF、的电容器，电容器个数减少，成本也降低。
对于400-450W V焊针型缩体电容器，日系大厂家NICHICON、CHEMICON、RUBYCON，以及国内的江海、EPCOS都有推出，但是没有推出专门针对400-450W V焊针型缩体电容器用的电解液。为了达到小体积化的要求，需要采用新材料(在保证电导率的情况下，电解纸的耐压选择较高型，同时降低电解纸的厚度)，选择优化的电解液、高比容正极箔，优化卷绕设备以减少留边量等。以这些手段来增加铝箔的卷绕面积，从而在相同的容量下，体积做到最小。对缩体铝电解电容器一般要求如下：容量要足、体积要小、高频低阻特性较好、耐纹波能力要强、漏电流要小、高低温特性要好、绝缘性能要好。为了达到电容器的这些优异性能，应用于缩体电容器的电解液也要有一些优化，而目前还没有400-450W V焊针型缩体电容器用的电解液相关专利报道。
发明内容
本发明提供一种缩体耐大纹波电容器用电解液，能够满足电容器的性能要求。
一种缩体耐大纹波电容器用电解液，包括以下重量百分比的原料：主溶剂乙二醇50％～80％，辅助溶剂2％～20％，主溶质1％～8％，副溶质0.5％～5％，闪火电压提升剂1％-15％，吸氢剂0.3％～8％，化成提升剂0.05％～5％，防水合添加剂0.5％～6％，以及阻化剂0.05％～5％；上述阻化剂选自如下通式(I)所表示的化合物中的一种或多种，
其中，R为直链或支链的亚烷基，或带有羟基、醚键、羧基的亚烷基，其碳原子数为6～30；R1、R2分别独立的为-NH2、-OR3H中的一种，其中R3为-(CH2CH2O)n-或-(CH2CHOHCH2O)n-，其中n为1～40的整数。
进一步地，上述通式(I)中，R为-CH(C4H9)(CH2)5-，上述R3中，n为1～8的整数。
进一步地，上述阻化剂选自和/或
进一步地，上述主溶质为支链溶质，选自2-丁基辛二羧酸、2-己基己二羧酸、2-甲基壬二双羧酸、4-羧甲基-1,2,4,9-十一烷四羧酸或其铵盐中的一种或多种。
进一步地，上述辅助溶剂选自二甘醇、分子量200～6000的聚乙二醇、N-乙烯吡咯烷酮、γ-丁内酯中的一种或多种。
进一步地，上述副溶质选自癸二酸、壬二酸、十二双酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八碳烯酸、硼酸或其铵盐中的一种或多种。
进一步地，上述闪火电压提升剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、纳米二氧化硅乙二醇溶液、含硅长链聚合物、聚乙二醇甘油醚中的一种或多种。
进一步地，上述吸氢剂为硝基苯类物质，选自对硝基苯甲醇、间硝基乙酰苯、邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵中的一种或多种。
进一步地，上述化成提升剂选自磷酸、亚磷酸、次亚磷酸或其铵盐中的一种或多种，或磷酸单丁酯、磷酸异丙酯中的一种或多种。
进一步地，上述防水合添加剂选自甘露醇、山梨醇中的一种或两种。
本发明的缩体耐大纹波电容器用电解液与普通电解液相比，施加纹波电流1.96A/pcs(120HZ)，进行105℃负荷试验，2000小时试验后，性能满足产品要求，鼓底小，无腐蚀断等异常情况。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
现有普通电解液做400-450WV焊针型缩体大纹波电容器存在一些问题，容易产气鼓底、发热大、较早失效，表现为开阀漏液或腐蚀等。本发明主要解决上述问题，通过电容器试验后仍满足电容器的性能要求且不漏液。
本发明实施例中，一种缩体耐大纹波电容器用电解液，包括以下重量百分比的原料：主溶剂乙二醇50％～80％，辅助溶剂2％～20％，主溶质1％～8％，副溶质0.5％～5％，闪火电压提升剂1％-15％，吸氢剂0.3％～8％，化成提升剂0.05％～5％，防水合添加剂0.5％～6％，以及阻化剂0.05％～5％；上述阻化剂选自如下通式(I)所表示的化合物中的一种或多种，
其中，R为直链或支链的亚烷基，或带有羟基、醚键、羧基的亚烷基，其碳原子数为6～30；R1、R2分别独立的为-NH2、-OR3H中的一种，其中R3为-(CH2CH2O)n-或-(CH2CHOHCH2O)n-，其中n为1～40的整数。
围绕缩体电容器空间小、产气大、发热大等问题进行展开研究，得到本发明实施例的缩体耐大纹波电容器用电解液。
首先，溶剂方面选择主溶剂乙二醇和辅助溶剂混合使用，其中辅助溶剂可以选自二甘醇、分子量200～6000的聚乙二醇、N-乙烯吡咯烷酮、γ-丁内酯中的一种或多种，能够减少乙二醇的醚化产水，提高溶剂的稳定性。
其次，溶质方面选用支链溶质作为主溶质，可以选自2-丁基辛二羧酸、2-己基己二羧酸、2-甲基壬二双羧酸、4-羧甲基-1,2,4,9-十一烷四羧酸或其铵盐中的一种或多种。还搭配使用副溶质，可以是直链羧酸，例如癸二酸、壬二酸、十二双酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八碳烯酸、硼酸或其铵盐中的一种或多种。直链羧酸和支链溶质搭配使用，尤其是添加了支链溶质后高温稳定性较好。支链溶质优选2-丁基辛二羧酸铵乙二醇溶液，尤其是2-丁基辛二酸铵乙二醇溶液，相比2-己基己二羧酸铵乙二醇溶液成本上有优势。
再次，溶质的恶化会严重影响到电容器的品质特性，诸如损耗和漏电流增加、寿命缩短等。为了减少溶质的恶化，本发明中添加阻化剂G。阻化剂G的通式如下通式(I)所示。
其中，R为直链或支链的亚烷基，或带有羟基、醚键、羧基的亚烷基，其碳原子数为6～30，例如6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、18、20、22、25、27、28、29、30、8-25、10-20、12-18；R1、R2分别独立的为-NH2、-OR3H中的一种，R1、R2可以相同，也可以不同；其中R3为-(CH2CH2O)n-或-(CH2CHOHCH2O)n-，其中n为1～40的整数，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、18、20、22、25、27、29、30、35、38、40、2-38、5-30、8-25、10-20、12-18。
通式(I)中，优选情况下，R为-CH(C4H9)(CH2)5-，上述R3中，n为1～8的整数。更优选情况下，上述阻化剂选自和/或
对于上述阻化剂，可通过常规方法制备得到，例如将2-丁基辛二酸铵的乙二醇溶液加热至130～135℃进行反应，反应过程中用分水器除水，得到上述阻化剂的乙二醇溶液。
一方面，从减少凸底方向考虑，主要是选用吸氢效果较好的吸氢剂，例如硝基苯类物质，选自对硝基苯甲醇、间硝基乙酰苯、邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵中的一种或多种，以及增加吸氢剂含量，以降低电容器凸底程度。本发明优选地使几种吸氢剂混用，吸氢剂含量尽量多，但是由于吸氢剂的溶解度问题以及吸氢剂多了耐压会降低，所以对硝基苯甲醇用量在2％以下，间硝基乙酰苯在1％以下，邻硝基苯甲醚在5％以下。
另一方面，从电解液耐压方向考虑，为了电容器小型化，很多厂家为了节省空间，把电解纸变薄，电容器整体耐压下降，配合这种缩体电容器应用，电解液的耐压也要提高，提高耐压的一个方法是选择合适的闪火电压提升剂。优选地，闪火电压提升剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、纳米二氧化硅乙二醇溶液、含硅长链聚合物、聚乙二醇甘油醚中的一种或多种。
此外，在其他方面的优化，如使其含水量和产水量尽量低，降低凸底和防止水合。本发明将控制容易产水的硼酸或五硼酸铵的用量，也可采用硼酸或五硼酸铵与甘露醇先反应除水，减少电解液在电容器使用过程中产水导致性能劣化、电容器凸底等问题。
以下通过实施例详细说明本发明的技术方案和效果，应当理解，实施例并不是限制性的，不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
以下实施例中，主溶质为2-丁基辛二酸铵，其阻化剂G合成方法为：将2-丁基辛二酸铵质量含量为60％的乙二醇溶液加热至130～135℃反应8小时，反应过程中用分水器除水，得到含和的阻化剂的乙二醇溶液，其中乙二醇质量含量为40％。
按表1的配方分别配制3种电解液(A、B、C)，分别测量其30℃下的电导率、30℃下pH值、30℃下闪火电压、30℃下粘度，测得的电解液特性见表2。
表1电解液配方
表2电解液特性
实施例2
按照上述实施例1配制的电解液A与现有的常规电解液F做对比，做成450V 680μF、ф35*50的铝电解电容器，施加纹波电流1.96A/pcs(120HZ)，进行105℃负荷试验，结果如表3所示。
表3
电解液A与普通电解液F对比，2000小时试验后性能满足产品要求，鼓底小，而电解液F有2000小时5pcs腐蚀断。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：主溶剂乙二醇50％～80％，辅助溶剂2％～20％，主溶质1％～8％，副溶质0.5％～5％，闪火电压提升剂1％-15％，吸氢剂0.3％～8％，化成提升剂0.05％～5％，防水合添加剂0.5％～6％，以及阻化剂0.05％～5％；所述阻化剂是
2.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述主溶质为支链溶质，选自2-丁基辛二羧酸、2-己基己二羧酸、2-甲基壬二双羧酸、4-羧甲基-1,2,4,9-十一烷四羧酸或其铵盐中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述辅助溶剂选自二甘醇、分子量200～6000的聚乙二醇、N-乙烯吡咯烷酮、γ-丁内酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述副溶质选自癸二酸、壬二酸、十二双酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八碳烯酸、硼酸或其铵盐中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述闪火电压提升剂选自聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、纳米二氧化硅乙二醇溶液、含硅长链聚合物、聚乙二醇甘油醚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述吸氢剂为硝基苯类物质，选自对硝基苯甲醇、间硝基乙酰苯、邻硝基苯甲醚、对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述化成提升剂选自磷酸、亚磷酸、次亚磷酸或其铵盐中的一种或多种，或磷酸单丁酯、磷酸异丙酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的缩体耐大纹波电容器用电解液，其特征在于，所述防水合添加剂选自甘露醇、山梨醇中的一种或两种。
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