CN110648848A

CN110648848A - 一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器

Info

Publication number: CN110648848A
Application number: CN201910887870.8A
Authority: CN
Inventors: 黄汝梅; 刘泳澎; 陈家活; 李琳
Original assignee: ZHAOQING BERYL ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHAOQING BERYL ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-01-03

Abstract

本发明公开了一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器，包括芯包，设置在芯包外的壳体，以及覆盖在芯包上方用于密封壳体的胶粒，所述芯包吸附有电解液；所述电解液由溶剂、第一溶质、第二溶质、以及添加剂组成；所述电解液的溶剂由Y丁内酯、乙二醇、以及除乙二醇之外的其他多元醇类混合而成；所述电解液的第一溶质为长碳链羧酸铵盐液，所述电解液的第二溶质为脂肪醇硫酸盐，所述添加剂包括8‑羧基喹啉化合物。

Description

一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器

技术领域

本发明涉及电容器制造技术领域，特别是涉及了一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器。

背景技术

开关电源是当今信息家电设备的主要电源，为电子设备小型轻便化作出不可磨灭的贡献。开关电源不断的小型化、轻量化和高效率，在电子设备中使用量越来越大，普及率越来越高。相应的就要求电解电容器小型大容量化，耐纹波电流，高频低阻抗化，高温度长寿命化和更适应高密度组装。

铝电解电容器属于有极性元件，通常主要用于直流电路中。当极性接反，或施加的直流电压中叠加的纹波过大时，其损耗与漏电流的增大会产热升温，导致内部气体恶性膨胀而炸裂，有时甚至铝壳向外弹射，芯纸絮屑四溅沾污，这种情况在开关电源中为多见，因为开关电源的工作频率很高，主滤波铝电解电容的CV积大，且叠加上的交流纹波电流较大，处境远比普通工频滤波电路中的电解电容器要恶劣的多。这种大的交流纹波电流其实是真正导致主滤波电解电容器屡损屡爆的罪魁祸首。电源开关在启动瞬间需要耐大纹波的电容器来保持整个过程的稳定性，要求电容器必须有耐大纹波能力，所以开关电源电路总必须采用耐大纹波电流的那种专用的高纹波型铝电解电容器才能有效提高可靠性与安全性。

目前，国内外大纹波的铝电解电容器，普遍产品的使用温度都在105℃，暂没见公布一种115度大纹波电解电容器。例如国外日本黑金刚NCC(Chemi-con)、红宝石（Rubycon）和国内艾华（AisHi）等。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器，提高了电容器的耐高温大纹波能力，耐温由105℃提高到115℃。

本发明提供的一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器，包括芯包，设置在芯包外的壳体，以及覆盖在芯包上方用于密封壳体的胶粒，所述芯包吸附有电解液；所述电解液由溶剂、第一溶质、第二溶质、以及添加剂组成；所述电解液的溶剂由Y丁内酯、乙二醇、以及除乙二醇之外的其他多元醇类混合而成；所述电解液的第一溶质为长碳链羧酸铵盐液，所述电解液的第二溶质为脂肪醇硫酸盐，所述添加剂包括8-羧基喹啉化合物。

进一步地，所述电解液的溶剂的组分按重量百分含量计包括：Y丁内酯40%、乙二醇30%、除乙二醇之外的其他多元醇类30%。

进一步地，所述长碳链羧酸铵盐的碳链长度为10个碳原子以上；所述长碳链羧酸铵盐带有支链，具有一个或多个垸基支链。

进一步地，所述带有支链的长碳链羧酸铵盐为支链二元羧酸铵盐、支链四羧元酸铵盐、以及少量支链三元羧酸铵盐的混合物。

进一步地，所述电解液的组分按重量百分含量计包括：溶剂35-55％、第一溶质20-35%，第二溶质15-20％，及添加剂8-20％，各组分共计100％。

进一步地，所述添加剂还包括次亚磷酸铵和磷酸酯类化合物。

进一步地，所述胶粒为经过树脂硫化剂硫化的丁基胶粒。

进一步地，所述树脂硫化剂为辛基酚醛树脂、叔丁基酚醛树脂、溴化甲基酚醛树脂、溴化甲基烷基酚醛树脂中的任意一种。

进一步地，所述芯包由电解纸、阴极箔、阳极箔层叠卷绕而成；所述阴极箔和阳极箔为高纯度铝箔580VF；所述电解纸的紧度不小于0.95g/cm³，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸；所述芯包的损耗角正切tanσ≦0.24。

进一步地，所述阳极箔上连接有正极导针，所述阳极箔上连接有负极导针；与阳极箔/阴极箔连接处导针的铝舌宽度为2.5~3.5mm。

本发明具有如下有益效果：

本发明，电解液的溶剂，选择了低黏度，高沸点的Y丁内酯和乙二醇以及多元醇类溶剂混合来降低饱和蒸汽压，更能有效的防止电容器高温工作时过早鼓底；溶质方面使用含有长碳链羧酸铵盐来配制，采用脂肪醇硫酸盐为第二溶质，这样保证了电解液本身耐高温，又保证低黏度低电阻率，能满足高温长寿命的要求。添加剂加入8-羧基喹啉，能够和电解中溶解下来的铝离子进行络合，更能有效的防止电容器在大纹波情况下工作时过早鼓底致产品失效。

附图说明

图1为本发明实施例所述的电解电容器的示意图；

图2为本发明实施例所述的导针的示意图。

附图标记：

11-阳极箔、12-阴极箔、21-第一电解纸、22-第二电解纸、30-导针、40-壳体、50-胶粒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器，包括：芯包，设置在芯包外的壳体40，以及覆盖在芯包上方用于密封壳体40的胶粒50。

芯包包括阳极箔11、阴极箔12、和电解纸，电解纸介入阳极箔11和阴极箔12之间，并与阳极箔11和阴极箔12一起层叠并卷绕成芯包。其中，阳极箔11上连接有正极导针30，阳极箔11上连接有负极导针30。芯包吸附有电解液。

阳极箔11和阴极箔12优选为铝。正极导针30和负极导针30优选为铝导针。

本实施例的电解液，由溶剂、第一溶质、第二溶质、以及添加剂组成。溶剂方面，选择由低黏度高沸点的Y丁内酯、乙二醇、以及除乙二醇之外的多元醇类溶剂混合制成，通过该溶剂来降低饱和蒸汽压，更能有效的防止电容器高温工作时过早鼓底。其中，电解液溶剂的组分按重量百分含量计包括：Y丁内酯40%、乙二醇30%、除乙二醇之外的其他多元醇类30%。除乙二醇之外的其他多元醇类可以是丙二醇、苯二甲酸、三羧甲基丙烷、季戊四醇中的一种或者多种。

溶质方面，电解液的第一溶质主要成分为带有支链的长碳链羧酸铵盐液，所述电解液的第二溶质为脂肪醇硫酸盐。

第一溶质，使用含有长碳链羧酸铵盐来配制，使用带有支链的长碳链羧酸铵盐液尤佳，不仅由于其本身即为液态，增加了在乙二醇的溶解度、提升了电导率，而且由于拥有更长的碳链，随着其碳链的增长其闪火电压也越高。作为优选，带有支链的长碳链羧酸铵盐，碳链长度为10个碳原子以上，具有一个或多个垸基支链。更进一步的，第一溶质选用所述带有支链的长碳链羧酸铵盐为支链二元羧酸铵盐、支链四羧元酸铵盐、以及少量支链三元羧酸铵盐三者的混合物。

第二溶质方面，采用脂肪醇硫酸盐为第二溶质，这样保证了电解液本身耐高温，又保证低黏度低电阻率，能满足高温长寿命的要求。

添加剂方面，加入8-羧基喹啉、次亚磷酸铵和磷酸酯类化合物添加剂，能够和电解中溶解下来的铝离子进行络合，更能有效的防止电容器在大纹波情况下工作时过早鼓底致产品失效。

以上电解液的组分，按重量百分含量计包括：溶剂35-55％、第一溶质20-35%，第二溶质15-20％，及添加剂8-20％，各组分共计100％。电解液各组分的重量百分含量配比可以如下：

溶剂35％、第一溶质35%，第二溶质20％，及添加剂10％，各组分共计100％；

或者，

溶剂50％、第一溶质28%，第二溶质15％，及添加剂7％，各组分共计100％；

或者，

溶剂51％、第一溶质20%，第二溶质17％，及添加剂12％，各组分共计100％；

或者，

溶剂44％、第一溶质28%，第二溶质20％，及添加剂8％，各组分共计100％；

或者，

溶剂55％、第一溶质22%，第二溶质15％，及添加剂8％，各组分共计100％；

在胶粒50方面，由于产品所要求的温度为115℃，要求长寿命。现在国内普遍采用的是过氧化物硫化的三元乙丙胶，使用三元乙丙胶要达到高温的要求，会加入许多抗氧化物以及使用无机填充物来提高抗热性，无机填充物虽然耐温高但寿命短，抗氧化剂可以耐高温但会影响过氧化物的硫化导致气密性和电气特性不好。

而本申请，选择气密性更好的经过树脂硫化剂硫化的丁基胶粒50。经过树脂硫化剂硫化后，丁基胶粒50的硬度很高，因此不需要束腰很深即可达到很好的密封性能。树脂硫化剂有辛基酚醛树脂(ST137)、叔丁基酚醛树脂(SP1045，2402)、溴化甲基酚醛树脂(SP1055)、溴化甲基烷基酚醛树脂(SP1056)等。

为了提高电容器的耐高频纹波电流能力，需要对造成电容器发热的多方因素进行控制。从一角度考虑决定电容器的散热快慢的因素，包括电容器的体积大小，通过增大体积可以使散热更快，这有利于提高电容器耐高频纹波电流能力。但是增大电容器的体积却难以适应电子设备的小型化要求。

为了解决该问题，本实施例中，一方面，选用氧化膜介质损耗小的高纯度铝箔，纯度不小于99.9%，且该铝箔的化成电压是580VF。另一方面，选择渗透系数小的电解纸，采用双层结构电解纸，包括第一电解纸21和第二电解纸22：靠近阳极箔11一侧的第一电解纸21，和靠近阴极箔12一侧的第二电解纸22。卷绕后的内、外层电解纸的紧度均不小于0.95g/cm3。通过选用氧化膜介质损耗小的高纯度铝箔、选择渗透系数小的电解纸，通过铝箔和电解纸的搭配，可以降低产品的损耗角正切值tanσ，控制降低后的tanσ≦0.24；通过降低tanσ，增大产品散热系数，可提高产品耐纹波电流的能力，从而保证产品达到寿命长的要求。

产品要长寿命，必须要密封效果好，在素子含浸后，通过控制甩干后暴露于空气中的时间，甩干后到组装入壳体40的时间控制在2个小时之内，避免生产的时候卷芯/素子吸收空气中的水分及杂质而受到污染。

另外，本申请还提出，改变电容器内部芯包的结构：使用偏窄导针30；负极钉接处垫箔或垫纸；使用高密度和低阻抗值复合的电解纸，例如，电解纸的材质为西班牙草。从而使产品既有低的阻抗又能耐击穿，提高了电容器耐大电流冲击的能力。如图2所示，导针30包括头部和引出线，头部包括柱状部和铝舌打扁部。其中，铝舌与阳极箔11/阴极箔12进行连接。铝舌的宽度较窄，使导针30为偏窄导针30，铝舌打扁部的宽度W为2.5~3.5mm。本领域技术人员可以理解的是，铝导针30还可以用铝箔进行替换。

本发明具有如下有益效果：

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种115℃耐大纹波电流的铝电解电容器，包括芯包，设置在芯包外的壳体，以及覆盖在芯包上方用于密封壳体的胶粒，所述芯包吸附有电解液；其特征在于，

所述电解液由溶剂、第一溶质、第二溶质、以及添加剂组成；

所述电解液的溶剂由Y丁内酯、乙二醇、以及除乙二醇之外的其他多元醇类混合而成；

所述电解液的第一溶质为长碳链羧酸铵盐液，所述电解液的第二溶质为脂肪醇硫酸盐，

所述添加剂包括8-羧基喹啉化合物。

2.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述电解液的溶剂的组分按重量百分含量计包括：Y丁内酯40%、乙二醇30%、除乙二醇之外的其他多元醇类30%。

3.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述长碳链羧酸铵盐的碳链长度为10个碳原子以上；所述长碳链羧酸铵盐带有支链，具有一个或多个垸基支链。

4.根据权利要求3所述的电解电容器，其特征在于，所述带有支链的长碳链羧酸铵盐为支链二元羧酸铵盐、支链四羧元酸铵盐、以及少量支链三元羧酸铵盐的混合物。

5.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述电解液的组分按重量百分含量计包括：溶剂35-55％、第一溶质20-35%，第二溶质15-20％，及添加剂8-20％，各组分共计100％。

6.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述添加剂还包括次亚磷酸铵和磷酸酯类化合物。

7.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述胶粒为经过树脂硫化剂硫化的丁基胶粒。

8.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述树脂硫化剂为辛基酚醛树脂、叔丁基酚醛树脂、溴化甲基酚醛树脂、溴化甲基烷基酚醛树脂中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的电解电容器，其特征在于，所述芯包由电解纸、阴极箔、阳极箔层叠卷绕而成；所述阴极箔和阳极箔为高纯度铝箔；所述电解纸的紧度不小于0.95g/cm³，其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸；所述芯包的损耗角正切tanσ≦0.24。

10.根据权利要求9所述的电解电容器，其特征在于，所述阳极箔上连接有正极导针，所述阳极箔上连接有负极导针；与阳极箔/阴极箔连接处导针的铝舌宽度为2.5~3.5mm。