CN109903994A

CN109903994A - 一种高压高电导铝电解电容器用电解液

Info

Publication number: CN109903994A
Application number: CN201711282472.0A
Authority: CN
Inventors: 禤裕汉; 王明杰; 贾云
Original assignee: Shenzhen Capchem Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Capchem Technology Co Ltd
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-06-18
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: CN109903994B

Abstract

为克服现有技术中闪火电压及电导率均不够高的问题，本发明提供一种高压高电导铝电解电容器用电解液，包括40％～60％的主溶剂、15％～30％的主溶质、9％～15％的辅助溶剂、4％～7％的副溶质、5％～10％的闪火提升剂、0.2％～0.5％的消氢剂；主溶质为带支链的22～24个碳的长链双羧酸或其铵盐；副溶质选自壬二酸或其盐、癸二酸或其盐、十二双酸或其盐、带支链的16～18个碳的二元羧酸或其盐、无机酸或其盐；闪火提升剂选自含纳米硅的乙二醇分散液，还含聚乙烯醇硼酸酯、聚合度为300～3000的聚乙烯醇、聚合度为300～3500的聚丙三醇、聚合度为500～2500的聚丙烯醇、硅烷偶联剂、聚环氧丙烷醚、聚合脂肪酸或其铵盐。本发明提供的高压高电导铝电解电容器用电解液闪火电压高，达580V以上，且电导率相对现有电解液提高20％～40％。

Description

一种高压高电导铝电解电容器用电解液

技术领域

本发明涉及一种高压高电导铝电解电容器用电解液，尤其涉及一种500V高压高电导铝电解电容器用电解液。

背景技术

随着工业化领域的快速发展，工业设备的高效化和节能化带来电路系统的高电压化，使高压变频器、电子汽车等对铝电解电容器的高耐压、长寿命的性能要求不断提高。目前，为了满足所需要的高电压，工业电路中通常采用的是将几个电压较低的电容器串联在一起使用，然而，当串联电容器中某一个出现故障，往往会严重影响其他电容器的正常使用，缩短整体的使用寿命。为了节省整机空间，降低成本，延长电容器使用寿命，铝电解电容器的发展逐步趋向于开发高耐压高电导的电容器产品。

铝电解液作为铝电解电容器的实际阴极，有提供氧负离子、修补氧化膜的重要作用。电解液的耐压，直接关乎电容器在实际应用的耐电压能力，电解液耐压不足，电容器会很容易出现击穿失效情况。提高电解液闪火电压，同时提高电解液电导率，将有助于降低铝电容器损耗，减小ESR值，减少电容器发热量，能够延长电容器使用寿命。

市场现有的500V铝电解电容器用电解液，电导率基本处于1.0ms/cm范围，闪火电压在540V左右，其闪火电压及电导率均不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中闪火电压及电导率均不够高的问题，提供一种高压高电导铝电解电容器用电解液。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种高压高电导铝电解电容器用电解液，以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，包括40％～60％的主溶剂、15％～30％的主溶质、9％～15％的辅助溶剂、4％～7％的副溶质、5％～10％的闪火提升剂、0.2％～0.5％的消氢剂；所述主溶质为带支链的含22～24个碳的长链双羧酸或其铵盐；所述副溶质选自壬二酸或其盐、癸二酸或其盐、十二双酸或其盐、带支链的16～18个碳的二元羧酸或其盐、无机酸或其盐中的一种或者多种；所述闪火提升剂选自含纳米硅的乙二醇分散液，同时还含有聚乙烯醇硼酸酯、聚合度为300～3000的聚乙烯醇、聚合度为300～3500的聚丙三醇、聚合度为500～2500的聚丙烯醇、硅烷偶联剂、聚环氧丙烷醚、聚合脂肪酸或其铵盐中的一种或多种。

目前，市场现有500V铝电解液的电导率基本处于1.0ms/cm范围内，闪火电压通常为540V左右。而本发明提供的高压高电导铝电解电容器用电解液的电导率相对市场现有500V铝电解液提高20％～40％，闪火电压在580V以上。同时，本发明所提供的高压高电导铝电解电容器用电解液应用于铝电解电容器，经长期使用后容量衰减小、损耗变化小、不易产气鼓底，具有更好的耐电压能力、更长的使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的高压高电导铝电解电容器用电解液，以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，包括40％～60％的主溶剂、15％～30％的主溶质、9％～15％的辅助溶剂、4％～7％的副溶质、5％～10％的闪火提升剂、0.2％～0.5％的消氢剂；所述主溶质为带支链的含22～24个碳的长链双羧酸或其铵盐；所述副溶质选自壬二酸或其盐、癸二酸或其盐、十二双酸或其盐、带支链的16～18个碳的二元羧酸或其盐、无机酸或其盐中的一种或者多种；所述闪火提升剂选自含纳米硅的乙二醇分散液，同时还含有聚乙烯醇硼酸酯、聚合度为300～3000的聚乙烯醇、聚合度为300～3500的聚丙三醇、聚合度为500～2500的聚丙烯醇、硅烷偶联剂、聚环氧丙烷醚、聚合脂肪酸或其铵盐中的一种或多种。

根据本发明，主溶剂选自多元醇类化合物的一种或多种。多元醇类化合物作为主溶剂可保证对溶质、添加剂具有良好的溶解性，优选乙二醇为主溶剂。

本发明中，以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，主溶剂的含量为40％～60％。

在主溶剂的基础上，还选择加入相应的辅助溶剂，起到增加溶解性，稳定溶剂的作用。本发明中，可选的辅助溶剂包括二甘醇、丙三醇、二乙二醇单丁醚、正丁醇、正辛醇、二甘醇甲醚、二甘醇二甲醚等一种或几种。以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，辅助溶剂的含量为9％～15％。

根据本发明，主溶质为带支链的含22～24个碳的长链双羧酸或其铵盐。本领域技术人员可以知晓的，上述主溶质的主要部分为22～24个碳的长链烷基，长链烷基的两个末端均为羧基，同时，长链烷基上一处或多处连接有支链烷基，一般支链烷基的碳链为1-4个碳的碳链。

本发明中作为主溶质的带支链的含22～24个碳的长链双羧酸或其铵盐是本领域技术人员根据公知常识而容易合成的，或者可通过商购获得的。

需要注意的是，以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，主溶质的含量为15％～30％。

本发明中，需同时加入副溶质，用以提高电解液电导率和闪火电压。具体的，所述副溶质选自壬二酸或其盐、癸二酸或其盐、十二双酸或其盐、带支链的16～18个碳的二元羧酸或其盐、无机酸或其盐中的一种或者多种。其中，所述无机酸或其盐可采用本领域所常用的无机酸或其盐类，例如可采用硼酸或其铵盐。

以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，副溶质的含量为4％～7％。

根据本发明，所述高压高电导铝电解电容器用电解液还需添加闪火提升剂，用于提高电解液闪火电压。所述闪火提升剂选自含纳米硅的乙二醇分散液，同时还含有聚乙烯醇硼酸酯、聚合度为300～3000的聚乙烯醇、聚合度为300～3500的聚丙三醇、聚合度为500～2500的聚丙烯醇、硅烷偶联剂、聚环氧丙烷醚、聚合脂肪酸或其铵盐中的一种或多种。

所述含纳米硅的乙二醇分散液中，所述纳米硅在乙二醇中以球形分散、网状分散或线性分散的方式分散。

以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，闪火提升剂的含量为5％～10％。

为减少电解液在应用于电容器时产生的气体，所述高压高电导铝电解电容器用电解液中还包括消氢剂，所述消氢剂选自对硝基苯甲醇、间硝基乙酰苯、偏硝基乙酰苯、对硝基苯甲酸、对硝基苯酚、间硝基苯酚、邻硝基苯酚、对硝基苯乙酮中的一种或者多种。以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，消氢剂的含量为0.2％～0.5％。

本发明中，所述高压高电导铝电解电容器用电解液中还包括0.1％～0.3％的防水合剂。所述防水合剂选自次亚磷酸或其铵盐、磷酸或其铵盐、磷酸酯化物、亚磷酸或其铵盐、磷钨酸或其铵盐、磷钼酸或其铵盐、聚磷酸或其铵盐等一种或几种。

本发明提供的高压高电导铝电解电容器用电解液的电导率相对市场现有500V铝电解液提高20％～40％，闪火电压在580V以上。同时，本发明所提供的高压高电导铝电解电容器用电解液应用于铝电解电容器，经长期使用后容量衰减小、损耗变化小、不易产气鼓底，具有更好的耐电压能力、更长的使用寿命。以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明公开的高压高电导铝电解电容器用电解液。

本实施例提供的高压高电导铝电解电容器用电解液组成及其电导率和闪火电压如下表所示。

其中，电解液制备方法如下：将乙二醇和二甘醇加热到135℃～150℃，加入聚乙烯醇，搅拌溶解至溶液澄清透明。而后降温至125℃～130℃，加入硼酸和甘露醇，敞口保温30～45min。保温完毕，降温到110℃，加入主溶质物质、癸二酸铵、壬二酸按、对硝基苯甲醇和含纳米硅的分散液，使温度保持在90℃～100℃，保温30～45min。配制完成，冷却电解液。

电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

实施例2

电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

实施例3

电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

实施例4

电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

实施例5

电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

对比例1

本对比例用于对比说明本发明公开的高压高电导铝电解电容器用电解液。

本对比例提供的高压高电导铝电解电容器用电解液组成及其电导率和闪火电压如下表所示。

其中，电解液制备方法如下：将乙二醇和二甘醇加热到135℃～150℃，加入聚乙烯醇，搅拌溶解至溶液澄清透明。而后降温至125℃～130℃，加入硼酸，敞口保温30～45min。保温完毕，降温到110℃，加入主溶质物质A(含22个碳)、癸二酸铵、壬二酸铵、对硝基苯甲醇，使温度保持在90℃～100℃，保温30～45min。配制完成，冷却电解液。

其中电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

对比例2

其中，电解液制备方法如下：将乙二醇和二甘醇加热到135℃～150℃，加入聚乙烯醇，搅拌溶解至溶液澄清透明。而后降温至125℃～130℃，加入硼酸，敞口保温30～45min。保温完毕，降温到110℃，加入癸二酸铵、壬二酸按、对硝基苯甲醇和含纳米硅的分散液，使温度保持在90℃～100℃，保温30～45min。配制完成，冷却电解液。

其中电导率和闪火电压的测试方法为本领域所公知的：

对比实施例1-5与对比例1-2的测试结果可以看出，本发明提供的高压高电导铝电解电容器用电解液具有高的电导率以及闪火电压。

使用实施例1、对比例1和对比例2的电解液进行电容器实验，选择芯包规格尺寸为：500V470μF，Ф35*60。实验结果如下表：

测试结果表明，采用本发明方法制备的高压高电导铝电解电容器用电解液的电导率和闪火电压均非常高。在应用到铝电容器时，长时间高温负荷寿命实验下，电容器容量衰减小、损耗变化小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，以所述高压高电导铝电解电容器用电解液的总重量为基准，包括40％～60％的主溶剂、15％～30％的主溶质、9％～15％的辅助溶剂、4％～7％的副溶质、5％～10％的闪火提升剂、0.2％～0.5％的消氢剂；

所述主溶质为带支链的含22～24个碳的长链双羧酸或其铵盐；

所述副溶质选自壬二酸或其盐、癸二酸或其盐、十二双酸或其盐、带支链的16～18个碳的二元羧酸或其盐、无机酸或其盐中的一种或者多种；

所述闪火提升剂选自含纳米硅的乙二醇分散液，同时还含有聚乙烯醇硼酸酯、聚合度为300～3000的聚乙烯醇、聚合度为300～3500的聚丙三醇、聚合度为500～2500的聚丙烯醇、硅烷偶联剂、聚环氧丙烷醚、聚合脂肪酸或其铵盐中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述副溶质中，所述无机酸或其盐选自硼酸或其铵盐。

3.根据权利要求1所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述含纳米硅的乙二醇分散液中，所述纳米硅在乙二醇中以球形分散、网状分散或线性分散的方式分散。

4.根据权利要求1所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述主溶剂为多元醇类化合物。

5.根据权利要求1或4所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述辅助溶剂选自二甘醇、丙三醇、二乙二醇单丁醚、正丁醇、正辛醇、二甘醇甲醚、二甘醇二甲醚中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述高压高电导铝电解电容器用电解液中还包括0.1％～0.3％的防水合剂。

7.根据权利要求6所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述防水合剂选自次亚磷酸或其铵盐、磷酸或其铵盐、磷酸酯化物、亚磷酸或其铵盐、磷钨酸或其铵盐、磷钼酸或其铵盐、聚磷酸或其铵盐等一种或几种。

8.根据权利要求1所述的高压高电导铝电解电容器用电解液，其特征在于，所述消氢剂选自对硝基苯甲醇、间硝基乙酰苯、偏硝基乙酰苯、对硝基苯甲酸、对硝基苯酚、间硝基苯酚、邻硝基苯酚、对硝基苯乙酮中的一种或者多种。