CN108538587A - 一种铝电解电容器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝电解电容器，包括芯包、铝壳和橡胶塞，芯包上分布均匀有凝胶状态的电解液；正极导针和负极导针均包括连接部和站立部，连接部的一端铆接在正极箔或者负极箔上、另一端伸出橡胶塞与站立部连接，站立部水平设置；站立部包括内支撑杆和外支撑杆，内支撑杆和外支撑杆之间通过弧形部连接；电解液包括凝胶液和电解液，电解液均匀的附着在凝胶液上；凝胶液包括单体、交联剂、粘合剂和引发剂，电解液包括主溶剂、辅助溶剂、溶质和添加剂。本发明的铝电解电容器在进行线路板焊接的时候非常方便，并且不需要底座，节省了成本，并且焊接完成后可以非常方便的观测焊接的效果。同时，本实施例的铝电解电容器的安全性能高，含浸速度快。

Description

一种铝电解电容器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铝电解电容器，尤其涉及一种引线结构特殊的铝电解电容器及其制备方法。

背景技术

传统铝电解电容器由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重叠卷绕而成芯子，其芯子含浸电解液后，经组立、套管、老化和检测步骤后制备而成。

为了提高电容器容量，需要在有限空间卷入更多的铝箔，所以芯包的卷绕一般较为紧凑。由此造成芯子在含浸电解液时，较难含浸完全，为了使芯包更好的含浸电解液，电解液配制时一般会注意粘度调节，以避免粘度过高不利于含浸。但粘度越高的电解液越有利于提高电容器闪火电压和安全性能，因此，高粘度电解液性能更优与高粘度电解液更难含浸是一对矛盾，在现有技术中，一般在能解决含浸问题的情况下，采用尽量调高电解液粘度的方法来解决这一矛盾。

因此，如何在保证铝电解电容器含浸电解液粘度的前提下同时提高电容器闪火电压和安全性能，是一个亟待解决的技术问题。

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，提供一种含浸容易并且电解液粘度高的铝电解电容器，本发明提供的这种铝电解电容器实质上是一种不需要底座的贴片式铝电解电容器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种铝电解电容器，包括芯包、铝壳和橡胶塞，所述橡胶塞将芯包密封设置在铝壳内，所述芯包由正极箔、电解纸和负极箔卷绕而成，所述正极箔和负极箔上分别铆接有正极导针和负极导针；所述芯包上分布均匀有凝胶状态的电解液；所述正极导针和负极导针均包括连接部和站立部，所述连接部的一端铆接在正极箔或者负极箔上、另一端伸出橡胶塞与站立部连接，所述站立部水平设置；所述站立部包括内支撑杆和外支撑杆，所述内支撑杆和外支撑杆之间通过弧形部连接，所述内支撑杆连接在连接部上；所述正极导针的站立部和负极导针的站立部呈镜像对称布置或者呈中心对称布置。目前电子元器件向着轻便化、小型化以及功能突出化发展，传统的贴片式电容器是有底座的，在焊接的时候是采用回流焊的形式，首先在线路板上放入焊料，然后将底座放置在线路板上，在回流工艺的作用下使得正极导针和负极导针分别与各自对应的焊料接触。但是这种工艺在焊接完成后无法直接观测到正极导针和负极导针与线路板的焊接情况，因为底座直接焊死在线路板上；同时，需要更换电容器的时候也非常麻烦，将底座从线路板上拔下，十分容易对线路板造成损伤。采用本发明的引线结构就不会出现这个问题，本发明中没有底座，焊接完成偶可以直接判断正极导针和负极导针与线路板的连接情况；同时本发明中的站立部完全可以使得电容器平稳的放置在线路板上完成回流焊的焊接，焊接完成后，若需要更换电容器，也只需要直接将正极导针和负极导针扭断，重新焊接上新的电容器即可。

所述电解液包括凝胶液和电解液，所述电解液均匀的附着在凝胶液上；所述凝胶液包括单体、交联剂、粘合剂和引发剂，所述电解液包括主溶剂、辅助溶剂、溶质和添加剂。

所述单体为PMMA、丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种；所述交联剂为三甘醇甲基丙烯酸酯，所述粘合剂为甲基丙烯酸羟乙酯，所述引发剂为过硫酸钠、叠氮盐类、过氧化醇类中的至少一种溶剂。

所述电解液主溶剂乙二醇、γ-丁内酯、DMF、一缩二乙二醇单丁醚中的至少一种溶剂，所述辅助溶剂包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、纳米二氧化硅溶液、甘油、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的两种或两种以上溶剂；溶质为癸二酸铵、己二酸铵、己二酸、硼酸、五硼酸铵、壬二酸铵、十二双酸铵、甲酸铵、苯甲酸铵、甘露醇、山梨醇、柠檬酸、乙二胺中的两种或两种以上混合物。

上述的铝电解电容器，优选的，所述添加剂包括消氢剂。

上述的铝电解电容器，优选的，所述正极导针和负极导针的站立部均由一根引线弯折而成，并且正极导针和负极导针的站立部均呈U字形布置，正极导针和负极导针的站立部均在一个水平面内。

上述的铝电解电容器的制作方法，包括以下步骤：1）裁切，将正极箔、电解纸和负极箔按照预设大小进行裁切；

2）风洗，将正极箔、电解纸和负极箔上的灰尘和杂屑通过风淋的方式吹洗干净；

3）钉卷，将正极导针和负极导针分别铆接在正极箔和负极箔上，然后正极箔、负极箔和电解纸一起卷绕成芯包；

4）修复，利用老化工艺将正极箔和负极箔表面的氧化膜进行修复；本发明中，只能够采用通电的形式将正极箔和负极箔表面的氧化膜。

5）电解液的含浸：电解液的配制，将主溶剂、辅助溶剂混合均匀后加热到90-120摄氏度，加入溶质，在110-140摄氏度下保温35-55分钟，冷却到85-95摄氏度加入添加剂，混合均匀并冷却到室温；

凝胶液的初配制，在常温下将单体和交联剂加入到配液池中，混合均匀后加入引发剂；

将步骤和步骤配制好的溶液按照1:3-2:1的比例在常温下混合均匀，得到均匀澄清的含浸液；

含浸，通过真空含浸的方式使得芯包含浸步骤配制好的含浸液；

组立，将含浸有含浸液的芯包装入到铝壳中，并且对橡胶塞进行束腰，对铝壳进行卷边封口；

聚合，将进行组立后的电容器放置在温度为70摄氏度-100摄氏度的烘箱内固化0.5-4小时。值得注意的是，本发明的铝电解电容器在聚合后，由于电解液呈凝胶状态，其不能够在较高温度下使用，电容器的温度不能够超过300摄氏度，一旦超过300摄氏度会破坏凝胶状态的电解液，并且这种破坏是不可逆的。

6）导针成型，首先将伸出橡胶塞的正极导针和负极导针弯折90度，弯折的方向为橡胶塞上正极导针和负极导针穿出孔连线的垂直方向；然后将正极导针和负极导针沿铝壳的外侧方向弯曲，使得正极导针和负极导针伸出橡胶塞的部分均呈U字形结构。

本发明中，采用的电解液是凝胶电解液，在含浸的时候因为电解液中混合有为聚合的凝胶液故粘度相对比较低，含浸会非常顺利；而聚合完成后电解液附着在凝胶液上，整体而言凝胶电解液的粘度非常高，故电容器的安全性能非常高，闪火电压也非常高，在实验中将芯包电火10秒后，可在3秒内自行熄灭；同时凝胶体包裹正极箔和负极箔的裁切部位，将最容易打火的部位保护起来，极大的提高电容器的安全性能。

附图说明

图1为本发明中铝电解电容器的结构示意图。

图例说明

1、铝壳；2、内支撑杆；3、外支撑杆；4、弧形部。

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。

实施例1

如图1所示的一种铝电解电容器，包括芯包、铝壳1和橡胶塞，橡胶塞将芯包密封设置在铝壳1内，芯包由正极箔、电解纸和负极箔卷绕而成，正极箔和负极箔上分别铆接有正极导针和负极导针；芯包上分布均匀有凝胶状态的电解液；正极导针和负极导针均包括连接部和站立部，连接部的一端铆接在正极箔或者负极箔上、另一端伸出橡胶塞与站立部连接，站立部水平设置；站立部包括内支撑杆2和外支撑杆3，内支撑杆2和外支撑杆3之间通过弧形部4连接，内支撑杆2连接在连接部上；正极导针的站立部和负极导针的站立部呈镜像对称布置。本实施例中，正极导针和负极导针的站立部均由一根引线弯折而成，并且正极导针和负极导针的站立部均呈U字形布置，正极导针和负极导针的站立部均在一个水平面内。

电解液包括凝胶液和电解液，所述电解液均匀的附着在凝胶液上；所述凝胶液包括单体、交联剂、粘合剂和引发剂，所述电解液包括主溶剂、辅助溶剂、溶质和添加剂；

单体为PMMA、丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种；所述交联剂为三甘醇甲基丙烯酸酯，所述粘合剂为甲基丙烯酸羟乙酯，所述引发剂为过硫酸钠、叠氮盐类、过氧化醇类中的至少一种溶剂；

电解液主溶剂乙二醇、γ-丁内酯、DMF、一缩二乙二醇单丁醚中的至少一种溶剂，所述辅助溶剂包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、纳米二氧化硅溶液、甘油、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的两种或两种以上溶剂；溶质为癸二酸铵、己二酸铵、己二酸、硼酸、五硼酸铵、壬二酸铵、十二双酸铵、甲酸铵、苯甲酸铵、甘露醇、山梨醇、柠檬酸、乙二胺中的两种或两种以上混合物。

添加剂可以是硝基化合物，包括对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚或对硝基苯甲醇、次亚磷酸铵中的任一种或多种。

本实施例的铝电解电容器的制作方法，包括以下步骤：

1）裁切，将正极箔、电解纸和负极箔按照预设大小进行裁切；

2）风洗，将正极箔、电解纸和负极箔上的灰尘和杂屑通过风淋的方式吹洗干净；

3）钉卷，将正极导针和负极导针分别铆接在正极箔和负极箔上，然后正极箔、负极箔和电解纸一起卷绕成芯包；

4）修复，利用老化工艺将正极箔和负极箔表面的氧化膜进行修复；修复采用通电修复的模式，通电的电压为正极箔和负极箔的耐压值。

5）电解液的含浸：电解液的配制，将主溶剂、辅助溶剂混合均匀后加热到90-120摄氏度，加入溶质，在110-140摄氏度下保温45分钟，冷却到90摄氏度加入添加剂，混合均匀并冷却到室温；

凝胶液的初配制，在常温下将单体和交联剂加入到配液池中，混合均匀后加入引发剂；

将步骤和步骤配制好的溶液按照2:1的比例在常温下混合均匀，得到均匀澄清的含浸液；

含浸，通过真空含浸的方式使得芯包含浸步骤配制好的含浸液；

组立，将含浸有含浸液的芯包装入到铝壳1中，并且对橡胶塞进行束腰，对铝壳1进行卷边封口；

聚合，将进行组立后的电容器放置在温度为90摄氏度的烘箱内固化2小时；

6）导针成型，首先将伸出橡胶塞的正极导针和负极导针弯折90度，弯折的方向为橡胶塞上正极导针和负极导针穿出孔连线的垂直方向；然后将正极导针和负极导针沿铝壳1的外侧方向弯曲，使得正极导针和负极导针伸出橡胶塞的部分均呈U字形结构。

本实施例的铝电解电容器在进行线路板焊接的时候非常方便，并且不需要底座，节省了成本，并且焊接完成后可以非常方便的观测焊接的效果。同时，本实施例的铝电解电容器的安全性能高，含浸速度快。

Claims (4)

1.一种铝电解电容器，其特征在于：包括芯包、铝壳和橡胶塞，所述橡胶塞将芯包密封设置在铝壳内，所述芯包由正极箔、电解纸和负极箔卷绕而成，所述正极箔和负极箔上分别铆接有正极导针和负极导针；所述芯包上分布均匀有凝胶状态的电解液；所述正极导针和负极导针均包括连接部和站立部，所述连接部的一端铆接在正极箔或者负极箔上、另一端伸出橡胶塞与站立部连接，所述站立部水平设置；所述站立部包括内支撑杆和外支撑杆，所述内支撑杆和外支撑杆之间通过弧形部连接，所述内支撑杆连接在连接部上；所述正极导针的站立部和负极导针的站立部呈镜像对称布置或者呈中心对称布置；

所述电解液包括凝胶液和电解液，所述电解液均匀的附着在凝胶液上；所述凝胶液包括单体、交联剂、粘合剂和引发剂，所述电解液包括主溶剂、辅助溶剂、溶质和添加剂；

所述单体为PMMA、丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种；所述交联剂为三甘醇甲基丙烯酸酯，所述粘合剂为甲基丙烯酸羟乙酯，所述引发剂为过硫酸钠、叠氮盐类、过氧化醇类中的至少一种溶剂；

所述电解液主溶剂乙二醇、γ-丁内酯、DMF、一缩二乙二醇单丁醚中的至少一种溶剂，所述辅助溶剂包括聚乙二醇200、聚乙二醇400、纳米二氧化硅溶液、甘油、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯中的两种或两种以上溶剂；溶质为癸二酸铵、己二酸铵、己二酸、硼酸、五硼酸铵、壬二酸铵、十二双酸铵、甲酸铵、苯甲酸铵、甘露醇、山梨醇、柠檬酸、乙二胺中的两种或两种以上混合物。

2.根据权利要求1所述的铝电解电容器，其特征在于：所述添加剂包括消氢剂。

3.根据权利要求1所述的铝电解电容器，其特征在于：所述正极导针和负极导针的站立部均由一根引线弯折而成，并且正极导针和负极导针的站立部均呈U字形布置，正极导针和负极导针的站立部均在一个水平面内。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的铝电解电容器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：1）裁切，将正极箔、电解纸和负极箔按照预设大小进行裁切；

2）风洗，将正极箔、电解纸和负极箔上的灰尘和杂屑通过风淋的方式吹洗干净；

3）钉卷，将正极导针和负极导针分别铆接在正极箔和负极箔上，然后正极箔、负极箔和电解纸一起卷绕成芯包；

4）修复，利用老化工艺将正极箔和负极箔表面的氧化膜进行修复；

5）电解液的含浸：电解液的配制，将主溶剂、辅助溶剂混合均匀后加热到90-120摄氏度，加入溶质，在110-140摄氏度下保温35-55分钟，冷却到85-95摄氏度加入添加剂，混合均匀并冷却到室温；

凝胶液的初配制，在常温下将单体和交联剂加入到配液池中，混合均匀后加入引发剂；

将步骤和步骤配制好的溶液按照1:3-2:1的比例在常温下混合均匀，得到均匀澄清的含浸液；

含浸，通过真空含浸的方式使得芯包含浸步骤配制好的含浸液；

组立，将含浸有含浸液的芯包装入到铝壳中，并且对橡胶塞进行束腰，对铝壳进行卷边封口；

聚合，将进行组立后的电容器放置在温度为70摄氏度-100摄氏度的烘箱内固化0.5-4小时；

6）导针成型，首先将伸出橡胶塞的正极导针和负极导针弯折90度，弯折的方向为橡胶塞上正极导针和负极导针穿出孔连线的垂直方向；然后将正极导针和负极导针沿铝壳的外侧方向弯曲，使得正极导针和负极导针伸出橡胶塞的部分均呈U字形结构。