CN110875147B - 一种铝电解电容器芯包的含浸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解电容器芯包的含浸方法，其包括以下步骤：对芯包进行预热，然后真空状态下将预热后的芯包浸入到电解液中进行含浸处理，其中所述芯包浸入到电解液之前，所述芯包与电解液的温差控制在室温以上。由于电解液较冷，且芯包与电解液的温差大于或等于室温，这样的温差使得芯包中的材料骤然遇冷后收缩；而较冷的电解液直接与较热的芯包进行接触，较热的芯包对接触到的电解液及其周围的电解液进行加热，加热后使电解液的粘度降低，使得电解液更容易渗透进芯包中，大幅度缩短了含浸的时间，提高了含浸效率及一致性，提高了电容器的性能，也使得各种粘度的电解液均可进行含浸，对电解液的粘度要求降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器生产技术领域，特别涉及一种铝电解电容器芯包的含浸方法。
背景技术
传统的铝电解电容器生产中，其芯包一般均采用无序真空含浸法，即将芯包无序地放入含浸缸然后在真空状态下浸渍10～20小时，以保证含浸质量。但存在以下缺陷：一是含浸时间长，一般要5~20小时，针对芯包大直径的产品，常规含浸时间高达为15小时～20小时；二是含浸不充分，会使电容器的容量减小，损耗角加大；三是由于芯包杂乱，芯包上的引线容易弯折。
为了克服以上问题，行业内也提出了改良的含浸方法，如中国发明专利（公开号CN101916665A，公开日2010-12-15）公开了一种含浸时间短的铝电解电容器芯子浸渍方法，具体包括以下步骤：⑴将待含浸的芯子有序放入含浸缸；⑵将含浸缸抽真空至真空度为-0.05MPa～-0.15MPa，保压10分钟～15分钟；打开连通阀，将电解液从储液罐抽至含浸缸，关闭连通阀；⑶含浸缸施加抽真空至真空度为-0.05MPa～-0.15MPa，对芯子进行浸渍0.5小时～20小时；⑷将含浸后的芯子甩干；本发明方法简单可行，操作方便，经实验，含浸时间大大缩短，如直径为φ16mm～φ18mm的芯子，常规含浸时间为15小时～20小时，采用本方法仅需10小时～15小时，大大缩短了工艺时间，提高了生产效率，且产品质量得到明显提高。
改良后的含浸方法虽然一定程度上的缩短含浸时间，提高生产效率，但是依然存在以下缺陷：
一是芯包的含浸时间依然较长，小规格产品的芯包含浸时间一般为3小时以上，大规格产品的芯包含浸时间至少10小时以上，较长的含浸时间使得整个作业时间拉长，大幅提高了作业周期和作业成本，降低了生产效率。
二是整批芯包的含浸效果一致性一般，芯包是由铝箔和电解质卷绕而成则每个芯包的松紧度不同，再者电解液中不同位置的粘度会有所差异，在同一含浸时间情况下，整批芯包中有些芯包已经浸透了，有些芯包刚浸透，还有些芯包存在未浸透部分，从而导致了整批中每个芯包的含浸程度不同，造成成品电容器的一致性降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种铝电解电容器芯包的含浸方法，本发明通过预热芯包，使其与电解液的温差大于或等于室温，由于芯包的铝箔受热膨胀，浸入到较冷的电解液中则会缩收，则芯包中铝箔与电解纸的间隙被小幅度的增大，更有利于吸附电解液，也有利于电解液的渗透；同时，较冷的电解液直接与较热的芯包进行接触，较热的芯包对接触到的电解液及其周围的电解液进行加热，加热后使电解液的粘度降低，使得电解液更容易渗透进芯包中，大幅度缩短了含浸的时间，提高了含浸效率及一致性，提高了电容器的性能。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
为解决上述技术问题，一种铝电解电容器芯包的含浸方法，其包括以下步骤：对芯包进行预热，然后真空状态下将预热后的芯包浸入到电解液中进行含浸处理，其中所述芯包浸入到电解液之前，所述芯包与电解液的温差控制在室温以上。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，含浸处理时，所述电解液处于室温状态。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，含浸处理时，所述电解液处于室温以下、零度以上状态。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，含浸处理时，所述电解液处于室温以下、5℃以上状态。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，所述对芯包进行预热的步骤在真空状态或常压状态下进行。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，所述芯包与电解液的温差控制在30℃以上。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，所述芯包进行预热的温度控制在30℃以上。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，所述芯包进行预热的温度控制在85℃以上、150℃以下。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，所述含浸处理时，还包括加压步骤。
作为本发明提供的铝电解电容器芯包的含浸方法的一种改进，所述含浸处理的含浸时间控制在30分钟以内。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明通过预热芯包，使其与电解液的温差大于或等于室温，由于芯包的铝箔受热膨胀，浸入到较冷的电解液中则会缩收，则芯包中铝箔与电解纸的间隙被小幅度的增大，更有利于吸附电解液，也有利于电解液的渗透；同时，较冷的电解液直接与较热的芯包进行接触，较热的芯包对接触到的电解液及其周围的电解液进行加热，加热后使电解液的粘度降低，使得电解液更容易渗透进芯包中，大幅度缩短了含浸的时间，提高了含浸效率及一致性，提高了电容器的性能。
（2）采用本发明的含浸方法，针对小规格的芯包（如直径8~12mm）浸透的时间可缩短至4~10分钟，再结合加压方式，可进一步缩短含浸时间；针对大规格的芯包（如直径16~18mm）浸透时间可缩短至20~30min，再结合加压方式，可进一步缩短含浸时间，这是试验前未曾预料到的技术效果。相比现有的长达3h~10h，甚至高达15~20h的含浸时长，本发明的含浸时间极短，通过极短的含浸时间即可使大部分芯包可以被完全含浸，含浸时间短使得整个含浸作业时间减短，大幅度降低了作业周期和作业成本，显著地提高了生产效率。
（3）整批芯包含浸效果的一致性明显提高，每个芯包受热处于较热状态，电解液是较冷状态，较热的每个芯包浸入到电解液中不仅发生缩收增大铝箔与电解纸的空隙，而且对芯包周围的电解液进行加热，使得该部分的电解液粘度降低，更有利于电解液的渗透，使得每个芯包的含浸程度相同或基本一致，提高了整批电容器成品的一致性。
（4）常规应用于铝电解电容器的电解液的粘度有高有低，高粘度的电解液使用前需要加热使其粘度降低，低粘度的电解液可直接使用但其成本较高；但本发明对电解液的粘度无特别要求，对于高粘度的电解液无需进行加热处理，由于芯包的温度高于电解液的温度，相当于较热的芯包对接触到的电解液及其周围的电解液进行加热，加热后使其粘度降低，从而使得各种粘度的电解液均可进行含浸。
附图说明
图1为实施例1含浸4min的效果图。
图2为对比例1含浸5h的效果图。
图3为实施例1含浸100s的效果图。
图4为对比例1含浸1h的效果图。
图5为实施例2含浸4min的效果图。
图6为实施例2含浸100s的效果图。
图7为实施例3含浸4min的效果图。
图8为实施例3含浸100s的效果图。
图9为实施例4含浸4min的效果图。
图10为实施例4含浸100s的效果图。
图11为实施例5含浸4min的效果图。
图12为实施例5含浸100s的效果图。
图13为实施例6含浸20min的效果图。
具体实施方式
为了克服背景技术所描述的缺陷，本发明提供了一种铝电解电容器芯包的含浸方法，其包括以下步骤：对芯包进行预热，然后真空状态下将预热后的芯包浸入到电解液中进行含浸处理，其中所述芯包浸入到电解液之前，所述芯包与电解液的温差控制在室温以上。
本发明通过预热芯包，使其与电解液的温差大于或等于室温，由于芯包的铝箔受热膨胀，浸入到较冷的电解液中则会缩收，则芯包中铝箔与电解纸的间隙被小幅度的增大，更有利于吸附电解液，也有利于电解液的渗透；同时，较冷的电解液直接与较热的芯包进行接触，较热的芯包对接触到的电解液及其周围的电解液进行加热，加热后使电解液的粘度降低，使得电解液更容易渗透进芯包中，大幅度缩短了含浸的时间，提高了含浸效率及一致性，提高了电容器的性能。
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1：
一种铝电解电容器芯包的含浸方法，其包括以下步骤：
（1）芯包预热：将芯包加热至35℃；
（2）抽真空：将作业环境抽真空至-0.097MPa；
（3）电解液温度控制：将电解液冷却至5℃；
（4）含浸处理：将加热好的芯包含浸于经过温度控制的电解液中；
（5）含浸时间控制：控制含浸的时间为 4min。
作业环境的室温为25℃。
对比例1：
（1）芯包提供：提供室温状态下的芯包；
（2）抽真空：将作业环境抽真空至-0.097MPa；
（3）电解液提供：提供室温状态下的电解液；
（4）含浸处理：将芯包含浸于电解液中；
（5）含浸时间控制：控制含浸的时间为 5h。
作业环境的室温为25℃。
请参阅图1和图2，通过对比实施例1和对比例1，对同一材料的电容器的芯包进行含浸实验，本实验中的实验材料均规格为耐压400V，容量10μF，芯包直径为8mm，高度为12mm，实施例1与对比例1的区别在于实施例1的芯包加热到35℃后直接与冷却至5℃的电解液进行含浸，其温差达到30℃，而对比例1中对室温状态下的芯包与室温状态下的电解液进行含浸，没有温度差。由图1和图2对比可以发现，实施例1只含浸4分钟，其含浸效率极高，对比例1含浸5小时后，芯包虽然可以完全浸湿，但对比例1与实施例1相比，其含浸程度较低，对比例1中有些含浸5小时后也能达到实施例1的状态，但是芯包的含浸程度无法得到有效控制，即使增加含浸时间至7小时或更长时间，仍然有部分芯包含浸程度较低，而部分则已经完全含浸，进而导致含浸时间较长且电容器一致性降低；且电解液往往需要进行加热后才能进行含浸，否则由于有些电解液较为浓稠，导致含浸效果更差甚至无法含浸。而实施例1由于芯包与电解液的温差为30℃，其温差大于室温25℃，使得温度为35℃的芯包突然接触到温度为5℃的电解液，芯包骤然遇冷后收缩，从而增大了芯包内部结构的间隙，使得电解液更容易渗透进芯包中；且由于较热的芯包对接触到的电解液及其周围的电解液进行加热，加热后使电解液的粘度降低，也使得电解液更容易渗透进芯包中，使得含浸效率大幅度提高。
请参阅图3，为实施例1含浸100s后抽出芯包的含浸效果图，其虽然只含浸了100秒，但是已经含浸了一大半，存在少量干斑，再对比图4，为对比例1含浸1h后抽出芯包的含浸效果图，其含浸1小时的含浸程度远低于实施例1中含浸100秒含浸效果，图4存在大量干斑。由此可知，实施例1的含浸效率远远大于对比例1的含浸效率。
实施例2：
基于实施例1中的含浸方法，不同之处在于，步骤（1）中，将芯包加热至50℃，步骤（3）中，将电解液的冷却至8℃。
请参阅图1、图5和图6，实施例1中芯包与电解液的温差为30℃且电解液的温度冷却至5℃，而实施例2中芯包与电解液的温差为42℃且对电解液冷却至8℃，且电解液处于室温以下、零度以上状态，本实施例中电解液处于室温以下、5℃以上状态，通过对比图1和图5，含浸4分钟后实施例1和实施例2均完全湿透，但是实施例2的含浸率大于实施例1的含浸率；再通过对比图3和图6，含浸100s后实施例2的干斑明显少于实施例1的干斑，因此实施例2的含浸效果比实施例1的含浸效果更好些。
实施例3
基于实施例1中的含浸方法，不同之处在于，步骤（3）中，将电解液的温度加热至40℃。
请参阅图1、图7和图8，实施例1中芯包与电解液的温差为30℃且电解液的温度冷却至5℃，而实施例3中芯包与电解液的温差为65℃且对电解液进行加热至40℃，通过对比图1和图7，含浸4分钟后实施例1和实施例3均完全湿透，但是实施例3的含浸率大于实施例1的含浸率；再通过对比图3和图8，含浸100s后实施例3的干斑明显少于实施例1的干斑。因此实施例3的含浸效果比实施例1的含浸效果更好些。对比图6和图8也可知，实施例3中温差大于实施例2的温差，实施例3的含浸效果比实施例2的含浸效果更好些。虽然该含浸效果相对较好一些，但是需要对电解液进行加热，增加了工艺步骤，对电解液加热后要想达到一定的温差，势必要对芯包加热到更高温度，在批量生产和经济性考虑中，该方案并不理想，通过直接对芯包加热和使用室温状态的电解液更有利于降低成本，提高生产效率。
实施例4：
基于实施例1中的含浸方法，不同之处在于，步骤（1）中，将芯包加热至105℃，步骤（3）中，提供室温状态下的电解液。
请参阅图1、图9和图10，实施例1中芯包与电解液的温差为30℃且电解液的温度冷却至5℃，而实施例4中芯包与电解液的温差为80℃且将电解液的温度为室温，通过对比图1和图9，含浸4分钟后实施例1和实施例4均完全湿透，但是实施例4的含浸率大于实施例1的含浸率；再通过对比图3和图10，含浸100s后实施例4的干斑明显少于实施例1的干斑。因此实施例4的含浸效果比实施例1的含浸效果更好些。对比图8和图10也可知，实施例4中温差大于实施例3的温差，实施例4的含浸效果比实施例3的含浸效果更好些。
由实施例1至实施例4可知芯包与电解液的温差越大，其含浸效果也越好。
通过对比实施例4和对比例1也可以发现，实施例4与对比例1的区别在于，将芯包加热至105℃，而对比例1的芯包温度为室温即25℃，实施例1和对比例1的电解液的温度都为室温即25℃，由于实施例1中芯包与电解液存在巨大的温差80℃，实施例1中芯包4分钟的含浸效果远大于对比例1中芯包5小时的含浸效果。
通过对比例1、实施例1至实施例4可以发现，上述实施例中均为在真空状态或常压状态下进行。对比例1的芯包与电解液的温差为0℃，实施例1电解液的温差为30℃，实施例2电解液的温差为42℃，实施例3电解液的温差为65℃，实施例4电解液的温差为80℃，在含浸4分钟的含浸效果图中可知，温差越大，含浸效果越好，且实施例1至4含浸4分钟的含浸效果远好于对比例1含浸5小时。芯包与电解液的温差控制在30℃以上其效果最为明显；将芯包进行预热的温度控制在30℃以上效果更好，更优地，将芯包进行预热的温度控制在85℃以上、150℃以下；当芯包需要进行烘干去除水分时，将温度控制在85℃以上、150℃以下并保温2小时，以使得芯包内的水分可以被烘干。
需要说明的是，本发明所指的室温指的是正常的未经过特别加热或降温处理的室内温度，如室内温度为30℃时此时的室温指的是30℃，如室内温度为15℃时则此时的室温指的是15℃，本实施例中的室温为25℃。
实施例5：
基于实施例1中的含浸方法，不同之处在于，步骤（2）中，增加了加压步骤，将作业环境加压至0.38MPa。
请参阅图1、图11和图12，由于实施例5相较于实施例1增加了加压步骤，压力值为0.38MPa，实施例1仅将作业环境抽真空至-0.097MPa，对比图1与图11，含浸4分钟后实施例1和实施例5均可达到完全湿透，但实施例5的含浸率更高。通过对比图3和图12，含浸100s后抽出的芯包含浸效果图可知，实施例5的干斑明显比实施例1的干斑少，且由图10和图12对比可知，实施例5的含浸效果比实施例4的含浸效果更好些。由此实验可知，增加加压步骤后含浸效果更好。
实施例6：
基于实施例1中的含浸方法，不同之处在于，步骤（5）中，控制含浸的时间为20min。
请参阅图1和图13，由于实施例6相较于实施例4的含浸时间提高到了20分钟，而实施例4的含浸时间仅为4分钟，对比图1与图13，图13含浸20分钟后已经达到完全含浸。由此可知，提高含浸时间后含浸效果更好。优选地，含浸处理的含浸时间控制在30分钟以内。
需要说明的是，本发明中所指的电容器包括固态电容器和液态电容器，其均可适用。
实施例7：
基于实施例1中的含浸方法，不同之处在于，芯包的直径为16mm，步骤（5）中，控制含浸的时间为30min。
通过实验发现，对于直径较大的芯包，通过增加含浸时间，仍然可以使其完全湿透，如果时间较短如采用100秒抽出测试则会出现较多干斑，由此实验可知，对于直径越大的芯包，越长的含浸时间含浸效果越好。
进一步地，电解液通过制冷模块制冷至室温以下。本实施例中通过冷水降温系统进行制冷降温，在其他实施例中也可以选择制冷机、压缩机、冷凝器和蒸发器等，小规模生产中通过冰箱或者雪柜制冷也是可行的。
需要说明的是，上述实施例的真空度以及加压压力均作为一种实施例体现，具体实现时，可根据实际情况进行调整，属于现有常规调整，在此不再详述。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，其包括以下步骤：对芯包进行预热，然后真空状态下将预热后的芯包浸入到电解液中进行含浸处理，其中所述芯包浸入到电解液之前，所述芯包与电解液的温差控制在室温以上，含浸处理时，所述电解液处于室温状态或室温以下、零度以上状态。
2.根据权利要求1所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，含浸处理时，所述电解液处于室温以下、5℃以上状态。
3.根据权利要求1所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，所述对芯包进行预热的步骤在真空状态或常压状态下进行。
4.根据权利要求1所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，所述芯包与电解液的温差控制在30℃以上。
5.根据权利要求1所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，所述芯包进行预热的温度控制在30℃以上。
6.根据权利要求5所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，所述芯包进行预热的温度控制在85℃以上、150℃以下。
7.根据权利要求1所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，所述含浸处理时，还包括加压步骤。
8.根据权利要求1所述的铝电解电容器芯包的含浸方法，其特征在于，所述含浸处理的含浸时间控制在30分钟以内。
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