CN109659136B - 一种防水合低压铝电解电容器工作电解液 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防水合低压铝电解电容器工作电解液、其制备方法及应用。所述电解液包括溶质、主溶剂、辅助溶剂、防水合剂及其他添加剂，其中，防水合剂为乙二醇、十二烷基磷酸酯和十六烷基磷酸酯的混合物，由乙二醇、十二烷基磷酸酯和十六烷基磷酸酯按照8:1:1质量百分比于100～120℃温度下混合得到。本发明提供的电解液高温稳定性能好，由其组装成的电容器，高温使用寿命长，在工作电压U≤100V、105℃可实现20000h以上的寿命。

Description

一种防水合低压铝电解电容器工作电解液
技术领域
本发明涉及铝电解电容器工作电解液技术领域，特别涉及一种防水合低压铝电解电容器工作电解液、其制备方法及应用。
背景技术
随着电子技术的迅速发展，铝电解电容器作为电子产品其中之一的基础元件已经越来越被广泛应用，伴随而来的铝电解电容器所用的铝箔腐蚀技术也在不断地向前发展。电容器的铝箔比容越来越高，体积越来越小，电容器的损耗值相对变大，尤其是在高频领域其阻抗值变大，这在含水系低压铝电解电容器这块甚是明显。
铝电解电容器的品质性能很大程度上取决于工作电解液的性能，而低压电容器工作电解液多半是含水较多的，因为低压含水工作电解液有这样几个优点：一是工作电解液含较多水可以为工作电解液提供更高的电导率，从而降低整个产品的损耗值，减少产品工作时的发热，延长产品的使用寿命；二是水在工作电解液中作为优良的溶剂，可以提高工作电解液中的溶解度；三是水是提供修补氧化膜所需氧负离子的来源；四是水是比较廉价易得的原料。尽管含水较多的工作电解液有以上诸多优点，但是随之而来的缺点也不容忽视：含水较多的工作电解液容易跟阳极铝箔表面氧化膜发生水合作用，从而使得氧化膜性能遭到破坏(即水对氧化膜破坏的能力远远大于修补氧化膜的能力)，因此产品过早失效，这在高温条件下更为明显。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种低压铝电解电容器电解液及制备方法，该电解液具有在高温下长时间防水合的特点，从而大大的提高低压铝电解电容器的耐高温寿命。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：
一方面，本发明提供一种防水合低压铝电解电容器工作电解液，包括溶质、主溶剂、辅助溶剂、防水合剂及其他添加剂，所述防水合剂由乙二醇、十二烷基磷酸酯和十六烷基磷酸酯的混合物。
进一步的，所述防水合剂由乙二醇、十二烷基磷酸酯和十六烷基磷酸酯按照8:1:1质量百分比于100～120℃下混合得到。
进一步的，所述溶质选自己二酸铵、甲酸铵、丁二酸铵、癸二酸铵、十二双酸铵中的两种或两种以上的混合物。
进一步的，所述主溶剂为乙二醇。
进一步的，所述辅助溶剂选自去离子水、异丙醇、3-甲氧基丙胺、二丙酮醇、二乙醇苯醚中的两种或两种以上的混合物。
进一步的，所述其他添加剂选自对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵、次亚磷酸铵中两种或两种以上的混合物。
本发明的实施方式中，所述电解液中各组分重量百分比为：
Figure BDA0001430299820000021
其中，各组分重量百分比之和等于100％。
其中，在一些实施方式中，所述电解液中各组分重量百分比为：
Figure BDA0001430299820000022
在另一些实施方式中，所述电解液中各组分重量百分比为：
Figure BDA0001430299820000023
另一方面，本发明还提供一种上述电解液的制备方法，包括如下步骤：将主溶剂和辅助溶剂加热混合，添加溶质，然后加入防水合剂和其他添加剂，在恒温条件下搅拌反应，冷却得到电解液。
优选的，所述电解液的制备方法如下：首先，将主溶剂和辅助溶剂加热到60～70℃混合，添加溶质，然后加入防水合剂和其他添加剂在110℃恒温条件下搅拌反应15～20分钟，冷却至室温，得到电解液。
此外，本发明还提供了一种使用本发明所述电解液制成的低压铝电解电容器。
与现有技术相比，本发明的技术效果在于：
(1)本发明提供的电解液高温稳定性能好，由其组装成的电容器，高温使用寿命长，在工作电压U≤100V、105℃可实现20000h以上的寿命；
(2)本发明提供的电解液配方简单，制备方法控制方便，生产成本低，可以实现产业化生产。
术语定义
本发明意图涵盖所有的替代、修改和等同技术方案，它们均包括在如权利要求定义的本发明范围内。本领域技术人员应认识到，许多与本发明所述类似或等同的方法和材料能够用于实践本发明。本发明绝不限于本发明所述的方法和材料。在所结合的文献、专利和类似材料的一篇或多篇与本申请不同或相矛盾的情况下(包括但不限于所定义的术语、术语应用、所描述的技术等等)，以本申请为准。
应进一步认识到，本发明的某些特征，为清楚可见，在多个独立的实施方案中进行了描述，但也可以在单个实施例中以组合形式提供。反之，本发明的各种特征，为简洁起见，在单个实施方案中进行了描述，但也可以单独或以任意合适的子组合提供。
除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。
除非另外说明，应当应用本发明所使用的下列定义。出于本发明的目的，化学元素与元素周期表CAS版，和1994年第75版《化学和物理手册》一致。此外，有机化学一般原理可参考"Organic Chemistry",Thomas Sorrell,University Science Books,Sausalito:1999,和"March's Advanced Organic Chemistry"by Michael B.Smith and JerryMarch,John Wiley&Sons,New York:2007中的描述，其全部内容通过引用并入本发明。
术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
术语“室温”是指温度范围为25±5℃。
具体实施方式
以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1电解液配方及其配制
Figure BDA0001430299820000031
配制过程：按照上表中组分，首先，将主溶剂和辅助溶剂加热到60℃混合，添加溶质己二酸和甲酸铵，然后加入防水合剂和其他添加剂在110℃恒温条件下搅拌反应15分钟，冷却至室温，得到电解液。
实施例2电解液配方及其配制
Figure BDA0001430299820000041
配制过程：按照上表中组分，首先，将主溶剂和辅助溶剂加热到60℃混合，添加溶质己二酸和甲酸铵，然后加入防水合剂和其他添加剂在110℃恒温条件下搅拌反应15分钟，冷却至室温，得到电解液。
实施例3性能测试
工作电解液参数如表1所示。
表1工作电解液测试参数
性能参数 实施例1 实施例2
水分含量 25.0％ 20.0％
电导率(30℃ms/cm) 35 20
PH 6.68 6.33
闪火电压 150 280
低温特性(-40℃) 未冻结，未沉淀析出 未冻结，未沉淀析出
采用本发明实施例1电解液所得的电解电容器在6.3V～35V工作电压下的电气特性如表2所示；采用本发明实施例2电解液所得的电解电容器在50V～100V工作电压下的电气特性如表3所示。
表2 6.3V～35V工作电压下的电气特性(以6.3V 1500μf规格为例)
Figure BDA0001430299820000042
表3：50V～100V工作电压下的电气特性(以100V 330μf规格为例)
Figure BDA0001430299820000051
从表1中电解液的性能参数测试结果可知，添加由本发明提供的防水合剂的电解液具有高电导率、高闪火电压等性能特点，而且在-40℃低温环境下性能优越。
从表2和表3中电容器产品性能参数变化可发现，采用本发明电解液制备的电容器在105℃、20000h后，仍然具有较高的容量，且损耗和漏电流的变化较小，工作寿命较长，综合性能优异。

Claims (8)

1.一种防水合低压铝电解电容器工作电解液，包括溶质、主溶剂、辅助溶剂、防水合剂及其他添加剂，其特征在于，所述防水合剂由乙二醇、十二烷基磷酸酯和十六烷基磷酸酯按照8:1:1质量百分比于100～120℃下混合得到；
所述电解液中各组分重量百分比为：
Figure FDA0003288440370000011
其中，各组分重量百分比之和等于100％。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述溶质选自己二酸铵、甲酸铵、丁二酸铵、癸二酸铵、十二双酸铵中的两种或两种以上的混合物。
3.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。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述辅助溶剂选自去离子水、异丙醇、3-甲氧基丙胺、二丙酮醇、二乙醇苯醚中的两种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述其他添加剂选自对硝基苯甲酸、对硝基苯甲酸铵、次亚磷酸铵中两种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中各组分重量百分比为：
Figure FDA0003288440370000012
7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中各组分重量百分比为：
Figure FDA0003288440370000013
8.一种使用权利要求1-7任意一项所述的电解液制成的铝电解电容器。
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