CN109243827B - 一种电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容领域，提供一种电容器及其制造方法，用于提高电容的使用寿命。本发明提供的一种电容器，包括阳极、阴极和电解液；所述的电解液包括乙二醇70~80质量份，己二酸铵2~12质量份，苯甲酸铵3~8质量份，五硼酸铵3~7质量份，磷酸二氢铵0.2~1质量份，磷酸单丁酯0.3~1.2质量份，对硝基苯甲酸0.2~0.5质量份。复配制得的电解液可以显著提高电容的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电容领域，具体涉及一种电容器及其制造方法。
背景技术
电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。
目前，现有变频器专用铝电解电容器由于采用的工作电解液体系比较单一，工作电解液高温物化性能不稳定，闪火电压偏低，易发生热分解、酰胺化以及酯化等反应，同时由于其采用常规设计，电容器稳定性不高，耐纹波电流能力较差，且高温反应下易分解等，导致产品在生产充电老化的过程中，便出现产品内部发热高，温升变化大的现象。加之，产品的小型化，内部空间的减少，温升变化大的现象直接导致产品内部重复打火烧伤、微爆炸，该不良产品外观无明显失效特征，重复充电老化时该现象会重复出现，测试与分选的过程中无法完全剔除，该不良现象在使用过程中会导致短路，开路现象，存在严重的质量隐患。
发明内容
本发明解决的技术问题为提高电容的使用寿命，提供一种电容器。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种电容器，包括阳极、阴极和电解液； 所述的电解液包括乙二醇70~80质量份，己二酸铵2~12质量份，苯甲酸铵3~8质量份，五硼酸铵3~7质量份，磷酸二氢铵0.2~1质量份，磷酸单丁酯0.3~1.2质量份，对硝基苯甲酸0.2~0.5质量份。
复配制得的电解液可以显著提高电容的寿命。
本申请的电解液开业显著的抑制电极的溶解，提高电容的使用寿命。
优选地，所述的电解液包括乙二醇75~80质量份，己二酸铵5~12质量份，苯甲酸铵5~8质量份，五硼酸铵6~7质量份，磷酸二氢铵0.7~1质量份，磷酸单丁酯0.7~1.2质量份，对硝基苯甲酸0.3~0.5质量份。在此范围内配制的电解液可以进一步提高电容的寿命。
优选地，所述的电解液包括乙二醇75质量份，己二酸铵5质量份，苯甲酸铵5质量份，五硼酸铵6质量份，磷酸二氢铵0.7质量份，磷酸单丁酯0.7质量份，对硝基苯甲酸0.3质量份。按此配比配置的电解液可以更进一步的提高电容的寿命。
优选地，所述的电解液中还包括改性剂，所述的改性剂为改性碳纳米材料。改性碳纳米材料可以调高电解液的热稳定性，同时具有一定的防腐蚀性，可以耐高温，使用寿命长。
优选地，所述的改性碳纳米材料的改性方法为： 将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为2.3~3.8%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性4~6h，所述的改性气体的流速为0.2~0.6L/min； 改性气体在穿过碳纳米材料前先通入5~10%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体可以夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为20~80:1。经夹带次氯酸钠液滴的臭氧气体改性后的碳纳米材料可以提高电容耐高温的效果，进一步提高电容的使用寿命。
优选地，所述的改性碳纳米材料的改性方法为： 将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为3.1~3.8%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性5~6h，所述的改性气体的流速为0.32~0.6L/min； 改性气体在穿过碳纳米材料前先通入6~10%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体可以夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为36~80:1。按此配比制成的改性碳纳米材料加入到电解液中可以进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。
优选地，所述的改性碳纳米材料的改性方法为： 将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为3.1%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性5h，所述的改性气体的流速为0.32L/min； 改性气体在穿过碳纳米材料前先通入6%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体可以夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为36:1。按此配比制成的改性碳纳米材料加入到电解液中可以更进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。
优选地，所述的改性碳纳米材料再同金属材料复合，所述的复合方法为： 取5~9质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液； 将取50~80质量份的改性碳纳米材料分散于10~20%浓度的1000ml的双氧水中，在60~80℃下超声10~12h后，用大量去离子水清洗，过滤，在50~60℃下真空干燥10~20h后，在450~600℃下在氨气气氛中焙烧2~8h，得到基体； 取5~10质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散1~2h，过滤收集产物，在40~80℃下真空干燥后，在100~250℃的下用空气气氛焙烧5~18h，得到复合改性碳纳米材料。复合金属材料后的改性碳纳米材料加入到电解液中可以更进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。
优选地，所述的改性碳纳米材料再同金属材料复合，所述的复合方法为： 取7质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液； 将取60质量份的改性碳纳米材料分散于15%浓度的1000ml的双氧水中，在75℃下超声11h后，用大量去离子水清洗，过滤，在55℃下真空干燥15h后，在500℃下在氨气气氛中焙烧5h，得到基体； 取7质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散1.5h，过滤收集产物，在60℃下真空干燥后，在150℃的下用空气气氛焙烧12h，得到复合改性碳纳米材料。按此配比制成的复合金属材料后的改性碳纳米材料加入到电解液中可以更进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。
一种电容器的制备方法，将阳极、阴极和电解液封装，即得电容器。将阳极、阴极和电解液一同封装即可，制造方法简单，生产效率高。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：复配制得的电解液可以显著提高电容的寿命；复合改性的碳纳米材料可以调高电解液的热稳定性，同时具有一定的防腐蚀性，可以耐高温，实用寿命长。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
一种电容器，包括阳极、阴极和电解液；所述的电解液包括乙二醇75质量份，己二酸铵5质量份，苯甲酸铵5质量份，五硼酸铵6质量份，磷酸二氢铵0.7质量份，磷酸单丁酯0.7质量份，对硝基苯甲酸0.3质量份。所述的电解液中还包括改性剂，所述的改性剂为改性碳纳米材料。所述的改性碳纳米材料的改性方法为： 将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为3.1%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性5h，所述的改性气体的流速为0.32L/min； 改性气体在穿过碳纳米材料前先通入6%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体可以夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为36:1。所述的改性碳纳米材料再同金属材料复合，所述的复合方法为： 取7质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液； 将取60质量份的改性碳纳米材料分散于15%浓度的1000ml的双氧水中，在75℃下超声11h后，用大量去离子水清洗，过滤，在55℃下真空干燥15h后，在500℃下在氨气气氛中焙烧5h，得到基体； 取7质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散1.5h，过滤收集产物，在60℃下真空干燥后，在150℃的下用空气气氛焙烧12h，得到复合改性碳纳米材料。碳纳米材料可以是碳纳米管等多种碳纳米材料。
一种电容器的制造方法，将阳极、阴极和电解液封装，即得电容器。
复配制得的电解液可以显著提高电容的寿命。
本申请的电解液开业显著的抑制电极的溶解，提高电容的使用寿命。改性碳纳米材料可以调高电解液的热稳定性，同时具有一定的防腐蚀性，可以耐高温，使用寿命长。经夹带次氯酸钠液滴的臭氧气体改性后的碳纳米材料可以提高电容耐高温的效果，进一步提高电容的使用寿命。按此配比制成的改性碳纳米材料加入到电解液中可以进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。复合金属材料后的改性碳纳米材料加入到电解液中可以更进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。将阳极、阴极和电解液一同封装即可，制造方法简单，生产效率高。
实施例2
实施例2同实施例1不同之处在于，包括阳极、阴极和电解液； 所述的电解液包括乙二醇70质量份，己二酸铵2质量份，苯甲酸铵3质量份，五硼酸铵3质量份，磷酸二氢铵0.2质量份，磷酸单丁酯0.3质量份，对硝基苯甲酸0.2质量份。
实施例3
实施例3同实施例1不同之处在于，包括阳极、阴极和电解液； 所述的电解液包括乙二醇80质量份，己二酸铵12质量份，苯甲酸铵8质量份，五硼酸铵7质量份，磷酸二氢铵1质量份，磷酸单丁酯1.2质量份，对硝基苯甲酸0.5质量份。
实施例4
实施例4同实施例1不同之处在于，所述的改性碳纳米材料的改性方法为： 将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为2.3%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性4h，所述的改性气体的流速为0.2L/min； 改性气体在穿过碳纳米材料前先通入5%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体可以夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为20:1。
实施例5
实施例5同实施例1不同之处在于，所述的改性碳纳米材料的改性方法为： 将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为3.8%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性6h，所述的改性气体的流速为0.6L/min； 改性气体在穿过碳纳米材料前先通入10%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体可以夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为80:1。
实施例6
实施例6同实施例1不同之处在于，所述的改性碳纳米材料再同金属材料复合，所述的复合方法为： 取5质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液； 将取50质量份的改性碳纳米材料分散于10%浓度的1000ml的双氧水中，在60℃下超声10h后，用大量去离子水清洗，过滤，在50℃下真空干燥10h后，在450℃下在氨气气氛中焙烧2h，得到基体； 取5质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散1h，过滤收集产物，在40℃下真空干燥后，在100℃的下用空气气氛焙烧5h，得到复合改性碳纳米材料。
实施例7
实施例7同实施例1不同之处在于，所述的改性碳纳米材料再同金属材料复合，所述的复合方法为： 取9质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液； 将取80质量份的改性碳纳米材料分散于20%浓度的1000ml的双氧水中，在80℃下超声12h后，用大量去离子水清洗，过滤，在60℃下真空干燥20h后，在600℃下在氨气气氛中焙烧8h，得到基体； 取10质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散2h，过滤收集产物，在80℃下真空干燥后，在250℃的下用空气气氛焙烧18h，得到复合改性碳纳米材料。
实施例8
实施例8同实施例1不同之处在于，所述的电解液中不含改性碳纳米材料。
实施例9
实施例9同实施例1不同之处在于，所述的改性碳纳米材料未复合金属材料。
对比例1
对比例1同实施例1不同之处在于，包括阳极、阴极和电解液； 所述的电解液包括乙二醇50质量份，己二酸铵1~12质量份，苯甲酸铵9质量份，五硼酸铵8质量份，磷酸二氢铵2质量份，磷酸单丁酯2质量份，对硝基苯甲酸1质量份。
对比例2
对比例2同实施例1不同之处在于，包括阳极、阴极和电解液； 所述的电解液包括乙二醇90质量份，己二酸铵13质量份，苯甲酸铵2质量份，五硼酸铵1质量份，磷酸二氢铵0.1质量份，磷酸单丁酯0.2质量份，对硝基苯甲酸0.1质量份。
实验例
分别测试实施例1~9和对比例1~2制成的电解电容的电解液的闪火电压，以及经1000小时耐久试验后容量和损失角值；另进行耐纹波试验，测量电容内部的
从上表可知，实施例1~9中的电容器的性能显著优于对比例，对比例的容量损耗较大，可见加入了本申请的中的电解液的配方可以有效的提高电容的性能。
实施例1~7同实施例8相比，其电容的的容量损耗较小，表明改性碳纳米材料在一定程度上提高电容的使用寿命。
实施例1~7同实施例9相比，其电容的的容量损耗较小，闪火电压与内部温度较低，表明复合金属材料的改性碳纳米材料在一定程度上提高电容的性能。
实施例1的容量损耗最小、闪火电压最高、内部温度较低，是较优的实施方案。
实施例1~3的容量损耗优于实施例4~7，表明实施例1~3中的碳纳米材料的制作方法及配方是更优的方案。
实施例8的用未改性的碳纳米材料作为改性剂，其效果较差，表明碳纳米材料改性的必要性；实施例9中的电容的性能较差，表明改性后的碳纳米材料同金属材料复合后加入电解液中，同其他成分复配可以进一步提高电容性能；对比例1和2中的各物质的组分比例同实施例不同，表明本申请中的各物质的复配需按照一定的比例才能产生较好的效果。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (8)
1.一种电容器，其特征在于，包括阳极、阴极和电解液； 所述的电解液包括乙二醇70~80质量份，己二酸铵2~12质量份，苯甲酸铵3~8质量份，五硼酸铵3~7质量份，磷酸二氢铵0.2~1质量份，磷酸单丁酯0.3~1.2质量份，对硝基苯甲酸0.2~0.5质量份；
所述的电解液中还包括改性剂，所述的改性剂为复合改性碳纳米材料；
所述的复合改性碳纳米材料为改性碳纳米材料同金属材料复合，所述的复合方法为：取5~9质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液；
将取50~80质量份的改性碳纳米材料分散于10~20%浓度的1000ml的双氧水中，在60~80℃下超声10~12h后，用大量去离子水清洗，过滤，在50~60℃下真空干燥10~20h后，在450~600℃下在氨气气氛中焙烧2~8h，得到基体；
取5~10质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散1~2h，过滤收集产物，在40~80℃下真空干燥后，在100~250℃的下用空气气氛焙烧5~18h，得到复合改性碳纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种电容器，其特征在于，所述的电解液包括乙二醇75~80质量份，己二酸铵5~12质量份，苯甲酸铵5~8质量份，五硼酸铵6~7质量份，磷酸二氢铵0.7~1质量份，磷酸单丁酯0.7~1.2质量份，对硝基苯甲酸0.3~0.5质量份。
3.根据权利要求2所述的一种电容器，其特征在于，所述的电解液包括乙二醇75质量份，己二酸铵5质量份，苯甲酸铵5质量份，五硼酸铵6质量份，磷酸二氢铵0.7质量份，磷酸单丁酯0.7质量份，对硝基苯甲酸0.3质量份。
4.根据权利要求1所述的一种电容器，其特征在于，所述的改性碳纳米材料的改性方法为：
将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为2.3~3.8%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性4~6h，所述的改性气体的流速为0.2~0.6L/min；
改性气体在穿过碳纳米材料前先通入5~10%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为20~80:1。
5.根据权利要求4所述的一种电容器，其特征在于，所述的改性碳纳米材料的改性方法为：
将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为3.1~3.8%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性5~6h，所述的改性气体的流速为0.32~0.6L/min；
改性气体在穿过碳纳米材料前先通入6~10%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为36~80:1。
6.根据权利要求5所述的一种电容器，其特征在于，所述的改性碳纳米材料的改性方法为：
将碳纳米材料放置在臭氧体积分数为3.1%的改性气体中，所述的改性气体连续穿过碳纳米材料，改性5h，所述的改性气体的流速为0.32L/min；
改性气体在穿过碳纳米材料前先通入6%的次氯酸钠溶液中，使得改性气体夹带有次氯酸钠液滴，所述的次氯酸钠溶液与碳纳米材料的质量比为36:1。
7.根据权利要求1所述的一种电容器，其特征在于，所述的改性碳纳米材料再同金属材料复合，所述的复合方法为：
取7质量份的纳米二氧化钛颗粒分散于1000ml去离子水中，得到金属溶液；
将取60质量份的改性碳纳米材料分散于15%浓度的1000ml的双氧水中，在75℃下超声11h后，用大量去离子水清洗，过滤，在55℃下真空干燥15h后，在500℃下在氨气气氛中焙烧5h，得到基体；
取7质量份的基体加入到金属溶液中，超声分散1.5h，过滤收集产物，在60℃下真空干燥后，在150℃的下用空气气氛焙烧12h，得到复合改性碳纳米材料。
8.一种电容器的制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1~7任一项所述的电容器，将阳极、阴极和电解液封装，即得电容器。
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