CN109346327A - 一种耐高温的电解液及含有其的铝电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温的电解液及含有其的铝电解电容器，电解液包括以下重量百分比的组分：45～70wt％的主溶剂、5～30wt％的辅助溶剂、7～12wt％的溶质和5.9～15.8wt％的添加剂，其中，所述辅助溶剂为环丁砜，所述溶质包括羧酸铵盐，所述添加剂包括甘露醇、含磷化合物、高分子化合物和芳香族化合物。本发明的电解液由于使用两种复合溶剂，根据稀溶液的依数性，其整体沸点升高，饱和蒸汽压下降，这与溶质和添加剂的配合效果更好，能够使电解液在高温下更稳定，不易酯化、酰胺化和裂解，能够耐受140℃～150℃的高温。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器领域，具体涉及一种耐高温的电解液及含有其的铝电解电容器。
背景技术
铝电解电容容量大，价格便宜，在许多电子电路中具有多种不可替代的作用。
随着科技的发展，对铝电解电容也提出了更高的要求。如在变频、储能领域，对电解电容耐电压需求越来越高。而在大功率节能灯、汽车电子等领域，对电解电容则提出了更高的使用温度上限需求，如温度上限达到140℃～150℃，传统常用的铝电解电容器，特别是400V以上的高压铝电解电容器，在如此高温下，其电解液会发生酯化、酰胺化，这会使电解液参数明显恶化，其电解纸会发生碳化，这会使电解纸吸附能力减弱，其铝箔会发生耐压下降，或者更易被杂质侵蚀而使电容器失效，因此，有必要对上述的不足加以改进。
发明内容
为克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种能够耐受140℃～150℃高温的铝电解电容器用的电解液，其可通过以下技术方案实现：一种耐高温的电解液，包括以下重量百分比的组分：
45～70wt％的主溶剂、5～30wt％的辅助溶剂、7～12wt％的溶质和5.9～15.8wt％的添加剂，其中，所述辅助溶剂为环丁砜，所述溶质包括羧酸铵盐，所述添加剂包括甘露醇、含磷化合物、高分子化合物和芳香族化合物。
优选的，所述主溶剂为乙二醇，所述溶质还包括烷基苯甲酸，所述羧酸铵盐选自癸二酸铵、烷基癸二酸铵、1,4—十二双酸铵、2-丁基-辛二酸铵、1,6－十二双酸铵和苯甲酸铵中的一种或几种。
优选的，所述含磷化合物所占百分比为0.1～0.3wt％，所述高分子化合物所占百分比为5～10wt％，所述芳香族化合物所占百分比为0.3～2wt％。
本发明还提供一种含有上述电解液以耐受140℃～150℃高温的铝电解电容器，其可通过以下技术方案实现：一种耐高温的铝电解电容，包括正箔、负箔、电解纸和电解液，所述电解液为上述的电解液。
优选的，所述电解纸包括尼龙纤维和马尼拉麻。
优选的，所述正箔为高压阳极箔，所述负箔的纯度为99.9％以上。
本发明的电解液由于使用两种复合溶剂，根据稀溶液的依数性，其整体沸点升高，饱和蒸汽压下降，这与溶质和添加剂的配合效果更好，能够使电解液在高温下更稳定，不易酯化、酰胺化和裂解，能够耐受140℃～150℃的高温。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的描述：
作为一种示例，本实施例耐150℃高温的电解液，包括以下重量百分比的组分：59wt％的乙二醇、25wt％环丁砜、3.5wt％烷基癸二酸铵、2.5wt％烷基苯甲酸、1.5wt％癸二酸铵、5wt％硼酸聚乙二醇酯、2.5wt％甘露醇、0.2wt％次亚磷酸铵和0.3wt％对硝基苯甲醇。为了模拟上述的电解液在铝电解电容器中高温环境下的变化，并排除其它影响因素，将其装入密闭的不锈钢容器中，并在150℃环境下放置，并在不同的放置时间对电解液的各参数进行检测，检测结果如表一所示：
表一：电解液高温劣化实验(150℃)
通过表一可以发现，本实施例的电解液经过在150℃长时间放置，各特征参数均表现相对稳定，为了对其性能进一步地验证，将其与铝壳、丁基封口橡胶、正箔、负箔和电解纸一起制备成铝电解电容器。具体地，采用加厚丁基封口橡胶，化成电压650V、比容0.52μF/cm2正箔，纯度99.9％的高纯负箔，经过处理包括有尼龙纤维和马尼拉麻的电解纸厚度30μm，密度0.6，双层，电解纸上吸附适量上述的电解液，经组立得到20pcs铝电解电容器，其规格为47uF/400V，Φ16*25，验证其高温性能，具体地，高温负荷实验如表二所示：
| 时间(h) | CAP(μF) | DF(％) | LC(uA，60s) |
| 0 | 44.8 | 4.38 | 23.4 |
| 250 | 45.1 | 4.61 | 22 |
| 500 | 45.1 | 4.95 | 21.3 |
| 1000 | 44.9 | 5.63 | 18.5 |
| 2000 | 44.75 | 7.16 | 18 |
表二：电容高温负荷实验(150℃)
高温放置实验如表三所示：
| 时间(h) | CAP(μF) | DF(％) | LC(uA，60s) |
| 0 | 44.8 | 4.38 | 23.4 |
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表三：电容高温放置实验(150℃)
高温放置后质量变化如表四所示：
| 时间(h) | M(g) | 变化率(％) |
| 0 | 7.9102 | 0 |
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表四：电容高温放置实验(150℃)后质量变化
通过表二至表四可以发现，制得的铝电解电容各特征参数均能表现相对稳定，完全可以满足150℃、2000h正常使用，可作为需求耐高温高压铝电解电容的有效方案，这在大功率电子节能灯，汽车电子等使用温度很高的领域有较好的应用前景。
应当理解的是，在其他一些实施例中，上述的烷基癸二酸铵和癸二酸铵，还可以替换为其他的羧酸铵盐，可以癸二酸铵、烷基癸二酸铵、1,4—十二双酸铵、2-丁基-辛二酸铵、1,6－十二双酸铵和苯甲酸铵中的一种或几种的方式实施，与上述的烷基苯甲酸一起作为溶质；上述的硼酸聚乙二醇酯也可以替换为其他的高分子化合物，以增加闪火电压；上述的甘露醇可起到增加高温稳定性的作用；上述的次亚磷酸铵也可以替换为其他的含磷化合物，以提高化成性能；上述的对硝基苯甲醇也可以替换为其他的芳香族化合物，以减少气体产生，减小电容内压，产生硝基效应；上述的正箔还可以替换为其他低比容、高化成电压的正箔，这可降低其初始DF值，减少热量产生，并在高温下提供足够的耐压，防止耐压不足导致电容器失效，进而延长电容器使用寿命；上述的高纯负箔可以减少高温下杂质的腐蚀；上述的丁基橡胶耐腐蚀，高温气密性好，且经过加厚处理，以尽可能减少高温下电解液气化溢出量，以增长电容器使用寿命；上述经过处理的电解纸，可增强其高温下对电解液的吸附能力，提高耐高温可靠性，可有效避免电解纸在高温下微碳化导致对电解液吸附能力减弱，进而使更多电解液气化导致电容器内压增大而使其较快失效的后果。
具体实施时，上述含磷化合物所占百分比优选为0.1～0.3wt％，上述高分子化合物所占百分比优选为5～10wt％，上述芳香族化合物所占百分比优选为0.3～2wt％，以该方式实施的电解液综合耐高温性能更均衡优异。
需要说明的是，本发明的电解液的溶液由于包括两种不同的溶液，根据稀溶液的依数性，使其整体沸点升高，饱和蒸汽压下降，这对于提升电解液的耐高温性能，增强电解液的稳定性能是非常重要的。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种耐高温的电解液，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：
45～70wt％的主溶剂、5～30wt％的辅助溶剂、7～12wt％的溶质和5.9～15.8wt％的添加剂，其中，所述辅助溶剂为环丁砜，所述溶质包括羧酸铵盐，所述添加剂包括甘露醇、含磷化合物、高分子化合物和芳香族化合物。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述主溶剂为乙二醇，所述溶质还包括烷基苯甲酸，所述羧酸铵盐选自癸二酸铵、烷基癸二酸铵、1,4—十二双酸铵、2-丁基-辛二酸铵、1,6－十二双酸铵和苯甲酸铵中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含磷化合物所占百分比为0.1～0.3wt％，所述高分子化合物所占百分比为5～10wt％，所述芳香族化合物所占百分比为0.3～2wt％。
4.一种耐高温的铝电解电容器，包括正箔、负箔、电解纸和电解液，其特征在于，所述电解液为上述权利要求1所述的电解液。
5.根据权利要求4所述的铝电解电容器，其特征在于，所述电解纸包括尼龙纤维和马尼拉麻。
6.根据权利要求4所述的铝电解电容器，其特征在于，所述正箔为高压阳极箔，所述负箔的纯度为99.9％以上。
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