CN109616327B - 一种铝电解电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝电解电容器，铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型结构，是由经过腐蚀化成形成氧化膜的阳极箔，经过腐蚀的阴极箔，在中间隔电解纸，然后卷绕成芯包，芯包再浸电解液，然后铆上盖板，密封在铝壳中而制成。本发明阳极箔的长度降低，当卷绕完成后，铝电解电容器的卷绕圈数可以减少，从而可以减小铝电解电容器的体积；与现有技术中电解纸选用通用厚度和通用密度的电解纸相比，卷绕完成后，可以降低卷绕形成铝电解电容器的体积；降低铝电解电容器的击穿率，同时可以减少阳极箔在氧化时的氧化时长，提高效率，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，尤其涉及一种高电压450V-630V的铝电解电容器及其制造方法。
背景技术
电容器作为一种容纳电荷的器件，是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制等方面。其中，具有容量相对较大的优点的铝电解电容器在电子设备中广受欢迎。
目前，铝电解电容器广泛应用于笔记本电脑、镇流器、汽车电子等产业。
随着电子设备产业的不断发展和使用需求的不断增加，对铝电解电容器的要求也逐渐增加，例如，应用于摄影器材中的闪光灯、机顶灯、外拍灯等，由于这类灯具需要达到寿命长、有害光辐射少、发热量低、体积小等一些使用要求，因此，应用于这类灯具中的铝电解电容器也相应的需要满足电压高、体积小、容量大等要求，然而，现有的铝电解电容器的电压通常只能达到330V～360V，而上述应用于摄影器材中的灯具要求铝电解电容器的电压需要达到450V～630V甚至更高，此时，则需要将两个铝电解电容器串联，如此会增加应用于摄影器材中的灯具的体积、重量，造成应用于摄影器材中的灯具的使用不便。而即便是设计单个的高电压铝电解电容器，在现有的高电压铝电解电容器的结构设计中，阳极箔的耐压通常选择为1.3～1.4倍的工作电压，势必造成阳极箔的长度较长，进而造成阳极箔的卷绕圈数增加，而电解纸的厚度则选用为通用厚度和通用密度，即工作电压对应有电解纸的通用厚度和通用密度，而为了防止电解纸容易被击穿，在常规的通用密度下，电解纸的通用厚度通常设定较厚，因而势必造成电解纸在卷绕完成后所占用的空间较大，也依然会增加应用于摄影器材中的灯具的体积、重量，造成应用于摄影器材中的灯具的使用不便。
发明内容
本发明的目的在于为了解决现有的高电压铝电解电容器的结构设计中电解纸的通用厚度通常设定较厚，造成电解纸在卷绕完成后所占用的空间较大，也依然会增加应用于摄影器材中的灯具的体积、重量，造成应用于摄影器材中的灯具的使用不便的缺陷而提供一种降低铝电解电容器的体积，提高铝电解电容器的容量、降低铝电解容器的漏电流，降低铝电解电容器的击穿率与提高氧化效率的铝电解电容器。
本发明还提供了该铝电解电容器的制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝电解电容器，铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型结构，包括阳极箔(1)、阴极箔(2)、电解纸(3)、引出条(4)、盖板(5)、铝壳(6)、套管(7)与电解液，所述电解纸(3)间隔设置在阳极箔(1)与阴极箔(2)间，阳极箔(1)与阴极箔(2)上分别设置有引出条(4)。在本技术方案中，本发明提供一种铝电解电容器，铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型结构，是由经过腐蚀化成形成氧化膜的阳极箔，经过腐蚀的阴极箔，在中间隔电解纸，然后卷绕成芯包，芯包再浸电解液，然后铆上盖板，密封在铝壳中而制成。
铝电解电容器的构成及作用：阳极箔：作阳极，经腐蚀、赋能形成氧化膜作工作介质；阴极箔：起阴极引出作用，为腐蚀箔；电解纸：贮存电解液，起隔离阳极箔与阴极箔作用，且增加耐压；引出条：起连接引出作用；电解液：为实际阴极，起修补氧化膜的作用；盖板：起密封、安装作用；铝壳：保护芯子且固定作用；PVC热缩套管和绝缘垫片：起绝缘作用，同时使外观美观、整洁。
作为优选，阳极箔的耐压选定为1.2～1.3倍的工作电压。
在本技术方案中，在本发明提供的铝电解电容器中，阳极箔的耐压选定为1.2～1.3倍的工作电压，如此，在相同的工作电压的情形下，与现有技术相比，可以选用比容较高的阳极箔，通常，阳极箔的比容可以提升10％～15％，根据阳极箔的计算公式(A×D×L＝C，其中A为阳极箔的比容，D为阳极箔的宽度，L为阳极箔的长度)，可以得知，阳极箔的长度降低，当卷绕完成后，铝电解电容器的卷绕圈数可以减少，从而可以减小铝电解电容器的体积。
另外，阳极箔的耐压选定为1.2～1.3倍的工作电压，当在相同的体积的情形下，与现有技术相比，可以选用比容较高的阳极箔，根据阳极箔的计算公式(A×D×L＝C，其中A为阳极箔的比容，D为阳极箔的宽度，L为阳极箔的长度)，可以得知，可以提高铝电解电容器的容量。
再者，本发明提供的铝电解电容器中，阳极箔的耐压相比于通用耐压低，因此，可以降低阳极箔的成本，进而降低铝电解电容器的成本。
作为优选，电解纸的厚度为通用厚度的70％～80％，电解纸的密度为通用密度的110％～115％。
在本技术方案中，在本发明提供的铝电解电容器中，电解纸的厚度为通用厚度的70％～80％，电解纸的密度为通用密度的110％～115％，如此，在电解纸的长度相同的情形下，与现有技术中电解纸选用通用厚度和通用密度的电解纸相比，卷绕完成后，可以降低卷绕形成铝电解电容器的体积。
作为优选，电解液采用两种或两种以上的溶剂混合使用，电解液配比成分：主溶剂：55％-70％、辅助溶剂：8.5％-15％、主溶质：20％-35％与添加剂：0.5％-1.5％。
在本技术方案中，在本发明提供的铝电解电容器中，电解液是电容器的阴极，高闪火电压与高氧化效率的电解液能降低漏电流。在本发明中，电解液采用两种或两种以上的溶剂混合使用，它比单独使用一种溶剂时更具有较低的粘度，稳定性好等优良特性。同时在溶剂、溶质的前提下，添加了消氢剂，漏电流抑制剂，降低漏电流，提升闪火等的添加剂。
作为优选，主溶剂为乙二醇；
辅助溶剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、乙二醇甲醚、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮的一种或多种混合；
主溶质为癸二酸铵、异癸二酸铵、壬二酸氢铵、十二双酸铵、PA-16、HR-01的一种或多种混合；
添加剂为间二硝基苯、间硝基乙酰苯、对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、邻硝基苯甲醚、XP-08、XP-05的一种或多种混合。
在本技术方案中，上述电解液，通过溶剂、溶质以及消氢剂、漏电流抑制剂等的配合使用，配置出高闪火电压、高氧化效率的电解液，降低铝电解电容器的击穿率，同时可以减少阳极箔在氧化时的氧化时长，提高效率，降低成本。
一种铝电解电容器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
1)切箔：将电容器纸、阳极箔、阴极箔、铝引出条切成规定的尺寸，供下道工序使用；
2)卷绕：将引条或引线铆在相应的铝箔上，并将铆好的阳、阴极箔与电解纸卷成电容器芯子；
3)浸渍：芯子干燥后，以相应工作电压的电解液浸渍，作为阴极起修补氧化膜的作用；
4)装配封口：将芯子与盖板铆接或焊接，引线产品：芯子两引线插入皮头两孔压紧，装入外壳，并封口装配成电容器；
5)老练：通过施加直流电压，以修补铝箔表面被破坏的氧化膜；
6)套管：将电容器型号、规格等印于PVC套管上，将套管与垫片一起套于电容器上；
7)测试：测量电容器三参数，剔除不良产品，使电容器符合客户要求；
8)包装：将合格产品装入包装盒，并封装。
作为优选，步骤3)中电解液采用两种或两种以上的溶剂混合使用，电解液配比成分：主溶剂：55％-70％、辅助溶剂：8.5％-15％、主溶质：20％-35％与添加剂：0.5％-1.5％。
作为优选，主溶剂为乙二醇；主溶质为癸二酸铵、异癸二酸铵、壬二酸氢铵、十二双酸铵、PA-16、HR-01的一种或多种混合。
作为优选，辅助溶剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、乙二醇甲醚、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮的一种或多种混合。
作为优选，添加剂为间二硝基苯、间硝基乙酰苯、对硝基苯甲醇、对硝基苯甲酸、邻硝基苯甲醚、XP-08、XP-05的一种或多种混合。
本发明的有益效果是，本发明阳极箔的长度降低，当卷绕完成后，铝电解电容器的卷绕圈数可以减少，从而可以减小铝电解电容器的体积；与现有技术中电解纸选用通用厚度和通用密度的电解纸相比，卷绕完成后，可以降低卷绕形成铝电解电容器的体积；降低铝电解电容器的击穿率，同时可以减少阳极箔在氧化时的氧化时长，提高效率，降低成本。
附图说明
图1是本发明铝电解电容器的展开结构示意图。
图2是本发明铝电解电容器的结构示意图。
图中，1、阳极箔；2、阴极箔；3、电解纸；4、引出条；5、盖板；6、铝壳；7、套管。
具体实施方式
以下结合具体实施例与附图，对本发明做进一步的说明。
本发明中所用的原料与试剂均可从市场购得。
参照图1与图2，一种铝电解电容器，铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型结构，包括阳极箔1、阴极箔2、电解纸3、引出条4、盖板5、铝壳6、套管7与电解液，所述电解纸(3)间隔设置在阳极箔1与阴极箔2间，阳极箔1与阴极箔2上分别设置有引出条4。
铝电解电容器的构成及作用：阳极箔：作阳极，经腐蚀、赋能形成氧化膜作工作介质；阴极箔：起阴极引出作用，为腐蚀箔；电解纸：贮存电解液，起隔离阳极箔与阴极箔作用，且增加耐压；引出条：起连接引出作用；电解液：为实际阴极，起修补氧化膜的作用；盖板：起密封、安装作用；铝壳：保护芯子且固定作用；PVC热缩套管和绝缘垫片：起绝缘作用，同时使外观美观、整洁。
实施例1
一种铝电解电容器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
1)切箔：将电容器纸、阳极箔、阴极箔、铝引出条切成规定的尺寸，供下道工序使用；阳极箔的耐压选定为1.2倍的工作电压；
2)卷绕：将引条或引线铆在相应的铝箔上，并将铆好的阳、阴极箔与电解纸卷成电容器芯子；电解纸的厚度为通用厚度的70％，电解纸的密度为通用密度的110％；
3)浸渍：芯子干燥后，以相应工作电压的电解液浸渍，作为阴极起修补氧化膜的作用；
4)装配封口：将芯子与盖板铆接或焊接，引线产品：芯子两引线插入皮头两孔压紧，装入外壳，并封口装配成电容器；
5)老练：通过施加直流电压，以修补铝箔表面被破坏的氧化膜；
6)套管：将电容器型号、规格等印于PVC套管上，将套管与垫片一起套于电容器上；
7)测试：测量电容器三参数，剔除不良产品，使电容器符合客户要求；
8)包装：将合格产品装入包装盒，并封装。
步骤3)中电解液采用两种或两种以上的溶剂混合使用，电解液配比成分：主溶剂：55％、辅助溶剂：9.5％、主溶质：35％与添加剂：0.5％。
主溶剂为乙二醇；主溶质为癸二酸铵与异癸二酸铵按质量比1∶1混合的混合物。
辅助溶剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600按体积比1∶1混合的混合溶剂。
添加剂为间二硝基苯、间硝基乙酰苯按质量比为1∶2混合的混合物。
实施例2
一种铝电解电容器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
1)切箔：将电容器纸、阳极箔、阴极箔、铝引出条切成规定的尺寸，供下道工序使用；阳极箔的耐压选定为1.25倍的工作电压；
2)卷绕：将引条或引线铆在相应的铝箔上，并将铆好的阳、阴极箔与电解纸卷成电容器芯子；电解纸的厚度为通用厚度的75％，电解纸的密度为通用密度的112％；
3)浸渍：芯子干燥后，以相应工作电压的电解液浸渍，作为阴极起修补氧化膜的作用；
4)装配封口：将芯子与盖板铆接或焊接，引线产品：芯子两引线插入皮头两孔压紧，装入外壳，并封口装配成电容器；
5)老练：通过施加直流电压，以修补铝箔表面被破坏的氧化膜；
6)套管：将电容器型号、规格等印于PVC套管上，将套管与垫片一起套于电容器上；
7)测试：测量电容器三参数，剔除不良产品，使电容器符合客户要求；
8)包装：将合格产品装入包装盒，并封装。
步骤3)中电解液采用两种或两种以上的溶剂混合使用，电解液配比成分：主溶剂：59％、辅助溶剂：15％、主溶质：25％与添加剂：1％。
主溶剂为乙二醇；主溶质为十二双酸铵。
辅助溶剂为乙二醇甲醚。
添加剂为对硝基苯甲醇。
实施例3
一种铝电解电容器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
1)切箔：将电容器纸、阳极箔、阴极箔、铝引出条切成规定的尺寸，供下道工序使用；阳极箔的耐压选定为1.3倍的工作电压；
2)卷绕：将引条或引线铆在相应的铝箔上，并将铆好的阳、阴极箔与电解纸卷成电容器芯子；电解纸的厚度为通用厚度的80％，电解纸的密度为通用密度的115％；
3)浸渍：芯子干燥后，以相应工作电压的电解液浸渍，作为阴极起修补氧化膜的作用；
4)装配封口：将芯子与盖板铆接或焊接，引线产品：芯子两引线插入皮头两孔压紧，装入外壳，并封口装配成电容器；
5)老练：通过施加直流电压，以修补铝箔表面被破坏的氧化膜；
6)套管：将电容器型号、规格等印于PVC套管上，将套管与垫片一起套于电容器上；
7)测试：测量电容器三参数，剔除不良产品，使电容器符合客户要求；
8)包装：将合格产品装入包装盒，并封装。
步骤3)中电解液采用两种或两种以上的溶剂混合使用，电解液配比成分：主溶剂：70％、辅助溶剂：8.5％、主溶质：20％与添加剂：1.5％。
主溶剂为乙二醇；主溶质为壬二酸氢铵、PA-16、HR-01按质量比1∶1∶2混合的混合物。
辅助溶剂为聚乙二醇600、乙二醇甲醚、N，N-二甲基甲酰胺按体积比1∶2∶1混合的混合溶剂。
添加剂为间间硝基乙酰苯、XP-08、XP-05按质量比1∶2∶3混合的混合物。
以前的设计方案：
产品投入500只，击穿4只 合格率：0％。全部产品容量偏小，记录8只产品的参数：
| 序号 | 容量(μF) | 损耗(％) | 漏电流(μA) |
| 1 | 948 | 12.2 | 910 |
| 2 | 950 | 12.2 | 920 |
| 3 | 947 | 12.3 | 912 |
| 4 | 947 | 12.3 | 918 |
| 5 | 948 | 12.1 | 922 |
| 6 | 950 | 12.3 | 916 |
| 7 | 948 | 12.5 | 920 |
| 8 | 949 | 12.3 | 915 |
| 平均值 | 948 | 12.3 | 917 |
总结：按通用设计容量根本达不到要求。
实施例4：
阳极箔的耐压选定为1.2～1.3倍的工作电压，电解纸的厚度为通用厚度的70％～80％，电解纸的密度为通用密度的110％～115％
产品投入500只，击穿20只 合格率：0％。漏电流偏大，记录8只产品的参数：
| 序号 | 容量(μF) | 损耗(％) | 漏电流(μA) |
| 1 | 1275 | 12.7 | 1490 |
| 2 | 1266 | 12.6 | 1485 |
| 3 | 1268 | 12.7 | 1480 |
| 4 | 1269 | 12.6 | 1497 |
| 5 | 1275 | 12.8 | 1486 |
| 6 | 1273 | 12.7 | 1488 |
| 7 | 1277 | 12.7 | 1485 |
| 8 | 1274 | 12.7 | 1486 |
| 平均值 | 1272 | 12.7 | 1487 |
总结：改进后容量达到要求，漏电流明显增加。
实施例5(在实施例4的基础上进一步改进)
改进电解液配方：使用实施例2的电解液配方，闪火电压提升到原来的(1.08-1.15)倍，电导率提升到原来的(1.2-1.3)倍，氧化效率提升到原来的(1.1-1.2)倍。
产品投入500只，击穿1只，合格率：99.8％。老化时间由原来的20h降至16h，记录8只产品的参数：
| 序号 | 容量(μF) | 损耗(％) | 漏电流(μA) |
| 1 | 1277 | 7.8 | 790 |
| 2 | 1268 | 8.0 | 787 |
| 3. | 1269 | 8.1 | 789 |
| 4 | 1282 | 7.9 | 802 |
| 5 | 1280 | 7.8 | 805 |
| 6 | 1270 | 8.0 | 795 |
| 7 | 1283 | 8.0 | 785 |
| 8 | 1274 | 7.8 | 790 |
| 平均值 | 1275 | 7.9 | 793 |
总结：通过电解液改进后，漏电流，损耗明显下降，同时可缩短老化时间。
Claims (2)
1.一种铝电解电容器，铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型结构，其特征在于，包括阳极箔（1）、阴极箔（2）、电解纸（3）、引出条（4）、盖板（5）、铝壳（6）、套管（7）与电解液，所述电解纸（3）间隔设置在阳极箔（1）与阴极箔（2）间，阳极箔（1）与阴极箔（2）上分别设置有引出条（4）；阳极箔的耐压选定为1.2~1.3倍的工作电压；
所述电解液的配比成分为主溶剂59%、辅助溶剂15%、主溶质25%与添加剂1%；主溶剂为乙二醇；主溶质为十二双酸铵；辅助溶剂为乙二醇甲醚；添加剂为对硝基苯甲醇；所述电解纸的厚度为通用厚度的70%~80%，电解纸的密度为通用密度的110%~115%。
2.一种如权利要求1所述的铝电解电容器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤:
1）切箔：将电容器纸、阳极箔、阴极箔、铝引出条切成规定的尺寸，供下道工序使用；
2）卷绕：将引条或引线铆在相应的铝箔上，并将铆好的阳、阴极箔与电解纸卷成电容器芯子；
3）浸渍：芯子干燥后，以相应工作电压的电解液浸渍，作为阴极起修补氧化膜的作用；
4）装配封口：将芯子与盖板铆接或焊接，引线产品：芯子两引线插入皮头两孔压紧，装入外壳，并封口装配成电容器；
5）老练：通过施加直流电压，以修补铝箔表面被破坏的氧化膜；
6）套管：将电容器型号、规格等印于PVC套管上，将套管与垫片一起套于电容器上；
7）测试：测量电容器三参数，剔除不良产品，使电容器符合客户要求；
8）包装：将合格产品装入包装盒，并封装。
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Denomination of invention: An aluminum electrolytic capacitor and its manufacturing method Effective date of registration: 20220622 Granted publication date: 20210713 Pledgee: Dongyang Branch of China Construction Bank Co.,Ltd. Pledgor: HENGDIAN GROUP DMEGC JOINT-STOCK Co.,Ltd. Registration number: Y2022330001024 |