CN111540608A - 一种用于新能源汽车的滤波电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电容器领域，具体涉及一种用于新能源汽车的滤波电容器，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质按质量份计，组分包括三氯联苯5‑25份、硫酸亚铁8‑32份，二氧化锰5‑30份、活性碳粉20‑30份、丙烯酸酯1‑2份、聚乙烯醇铝箔粘胶0.5‑3份。本发明的滤波电容器高温稳定性较好、闪火电压较高、较宽工作温度范围的，加热后电导率高且稳定的电容器，电容器本身耐充放性能明显提高；同时电容器的负极与铝箔之间的距离增加，降低了电荷传导至阴极的机率，从而能降低该电容器的短路风险。
Description
技术领域
本发明属于电容器领域，具体涉及一种用于新能源汽车的滤波电容器。
背景技术
随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视LCD和PDP笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。
目前新能源汽车在生产中，需要大量的电容器，然而现有电容器在加工方面成本较高，生产工艺较为繁琐，导致生产效率低，针对以上的问题，在此我们提出一种用于新能源汽车电容器。
现有的滤波电容器还存在着一些不足的地方，例如；现有的滤波电容器使用过程中容易出现阳极化成箔和阴极化成箔产生接触，以至于电容器的损坏。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种用于新能源汽车的滤波电容器。本发明滤波电容器高温稳定性较好、闪火电压较高、较宽工作温度范围，加热后电导率高且稳定，电容器本身耐充放性能明显提高；同时电容器的负极与铝箔之间的距离增加了，降低了电荷传导至阴极的机率，从而能降低该电容器的短路风险。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于新能源汽车的滤波电容器，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质包括三氯联苯、硫酸亚铁、二氧化锰、活性碳粉、丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶进行固定比例混合；按质量份计，组分包括三氯联苯5-25份、硫酸亚铁8-32份，二氧化锰5-30份、活性碳粉20-30份、丙烯酸酯1-2份、聚乙烯醇铝箔粘胶0.5-3份。
进一步的，所述绝缘电介质按质量份计，组分包括三氯联苯15份、硫酸亚铁30份，二氧化锰20份、活性碳粉25份、丙烯酸酯1.5份、聚乙烯醇铝箔粘胶1份。
进一步的，所述正极箔和负极箔加工厚度控制在8-15nm。
进一步的，所述正极箔和所述负极箔两面均设有所述绝缘电介质。
进一步的，所述绝缘电介质的包括以下制作工艺：
a.将上述组分按照重量份称取；
b.对制浆原料干燥及破碎：将所称得的原料分类分批送入烘炒机内，烘炒时间根据不同组分的湿度控制在5-15分钟，烘炒至完全干透；原料破碎：将烘炒好的原料分类分批送入粉碎机，使用60-150目筛网进行粉碎；
c.将催化溶剂顺次倒入至步骤b中，浓度为70％～85％的乙二醇作为溶剂，浸渍后进行混合搅拌，控制温度达到40-80℃，时间控制在5小时以内；
d.混合完成后，停止搅拌，进行高温融合，温度控制在75-105℃，持续5-12分钟；
e,将喷淋浸泡好的制浆原料送到挤浆机内进行挤浆并且注入固态催化物，挤出的粉液回收，然后干燥加入形成混合物，完成绝缘电介质。
进一步的，步骤d中，材料混合完成后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为100-400r/min。
进一步的，所述滤波电容器的包括以下加工步骤：
L1，裁切卷绕，将正极箔、负极箔、电解纸分切成需要宽度的卷材，再将正极箔、负极箔、电解纸、引出箔、胶带一起卷绕成芯包；
L2，装配，将引出箔冷压铆在盖板上；
L3，激光点焊，在上述步骤L2中冷压铆的基础上，对引出箔和冷压铆再进行激光焊接；
L4，含浸，在温度30-50℃下,含浸时保持负压环境，压力为0～-30KPa,将所述芯包放入电解液中浸渍6-10小时；
L5，打阀、封装：将压力阀用气枪打入盖板的压力孔，通过压力孔注入绝缘电介质；通过钛材料磁控溅射形成密封的电容器。
进一步的，L4步骤中电解液中包括闪火电压提升剂，所述闪火电压提升包括纳米二氧化硅分散剂、无定型的铜纳米颗粒、甘油衍生物、甘油、磷酸。
本发明的有益效果：
1、本发明中通过绝缘电介质的加入，能有效的增强了滤波电容器使用过程中的阴阳电极的隔离效果，避免了电容器阳极箔和阴极箔产生接触，以至于电容器的损坏。
2、本发明的滤波电容具有满意的电导率，并且即使在使用电压高的情况下也不短路，同时提高电容器本身耐充放电性能。
3、本发明中绝缘电介质增加了该容器的负极与铝箔之间的距离，从而降低了电荷传导至阴极的机率，从而能降低该电容器的短路风险，同时也有低漏电、低介质损耗、低纹波电流的特性，易于制作，使用方便；绝缘电介质中丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶增加了绝缘电介质与铝箔的粘合性，使处理后的绝缘电介质更易于在高温、高电离、和液相环境中不与铝箔分离，保证了铝箔之间的分离效果。
4、本发明中加入无定型的铜纳米颗粒后，可以发挥铜的催化效应，降低电解纸中反应动力中的阻力，还能借助铜良好的导电性提高电导性能，有利于容量的发挥。不仅可获得的电容器容量高，还稳定提高了导电率，在加热处理后失效率低。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
一种用于新能源汽车的滤波电容器，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质包括三氯联苯、硫酸亚铁、二氧化锰、活性碳粉、丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶进行固定比例混合；按质量份计，组分包括三氯联苯5-25份、硫酸亚铁8-32份，二氧化锰5-30份、活性碳粉20-30份、丙烯酸酯1-2份、聚乙烯醇铝箔粘胶0.5-3份。
优选的，所述绝缘电介质按质量份计，组分包括三氯联苯15份、硫酸亚铁30份，二氧化锰20份、活性碳粉25份、丙烯酸酯1.5份、聚乙烯醇铝箔粘胶1份。
优选的，所述正极箔和负极箔加工厚度控制在8-15nm。
优选的，所述正极箔和所述负极箔两面均设有所述绝缘电介质。
优选的，所述绝缘电介质的包括以下制作工艺：
a.将上述组分按照重量份称取；
b.对制浆原料干燥及破碎：将所称得的原料分类分批送入烘炒机内，烘炒时间根据不同组分的湿度控制在5-15分钟，烘炒至完全干透；原料破碎：将烘炒好的原料分类分批送入粉碎机，使用60-150目筛网进行粉碎；
c.将催化溶剂顺次倒入至步骤b中，浓度为70％～85％的乙二醇作为溶剂，浸渍后进行混合搅拌，控制温度达到40-80℃，时间控制在5小时以内；
d.混合完成后，停止搅拌，进行高温融合，温度控制在75-105℃，持续5-12分钟；
e,将喷淋浸泡好的制浆原料送到挤浆机内进行挤浆并且注入固态催化物，挤出的粉液回收，然后干燥加入形成混合物，完成绝缘电介质。
优选的，步骤d中，材料混合完成后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为100-400r/min。
优选的，所述滤波电容器的包括以下加工步骤：
L1，裁切卷绕，将正极箔、负极箔、电解纸分切成需要宽度的卷材，再将正极箔、负极箔、电解纸、引出箔、胶带一起卷绕成芯包；
L2，装配，将引出箔冷压铆在盖板上；
L3，激光点焊，在上述步骤L2中冷压铆的基础上，对引出箔和冷压铆再进行激光焊接；
L4，含浸，在温度30-50℃下,含浸时保持负压环境，压力为0～-30KPa,将所述芯包放入电解液中浸渍6-10小时；
L5，打阀、封装：将压力阀用气枪打入盖板的压力孔，通过压力孔注入绝缘电介质；通过钛材料磁控溅射形成密封的电容器。
优选的，L4步骤中电解液中包括闪火电压提升剂，所述闪火电压提升包括纳米二氧化硅分散剂、无定型的铜纳米颗粒、甘油衍生物、甘油、磷酸。
实施例1
一种用于新能源汽车的滤波电容器，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质包括三氯联苯、硫酸亚铁、二氧化锰、活性碳粉、丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶进行固定比例混合；按质量份计，所述绝缘电介质按质量份计，组分包括三氯联苯15份、硫酸亚铁30份，二氧化锰20份、活性碳粉25份、丙烯酸酯1.5份、聚乙烯醇铝箔粘胶1份。
所述正极箔和负极箔加工厚度控制在12nm。所述正极箔和所述负极箔两面均设有所述绝缘电介质。
所述绝缘电介质的包括以下制作工艺：
a.将上述组分按照重量份称取；
b.对制浆原料干燥及破碎：将所称得的原料分类分批送入烘炒机内，烘炒时间根据不同组分的湿度控制在12分钟，烘炒至完全干透；原料破碎：将烘炒好的原料分类分批送入粉碎机，使用130目筛网进行粉碎；
c.将催化溶剂顺次倒入至步骤b中，浓度为75％的乙二醇作为溶剂，浸渍后进行混合搅拌，控制温度达到60℃，时间控制在4小时；
d.混合完成后，停止搅拌，进行高温融合，温度控制在85℃，持续8分钟；步骤d中，材料混合完成后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为160r/min。
e,将喷淋浸泡好的制浆原料送到挤浆机内进行挤浆并且注入固态催化物，挤出的粉液回收，然后干燥加入形成混合物，完成绝缘电介质。
所述滤波电容器的包括以下加工步骤：
L1，裁切卷绕，将正极箔、负极箔、电解纸分切成需要宽度的卷材，再将正极箔、负极箔、电解纸、引出箔、胶带一起卷绕成芯包；
L2，装配，将引出箔冷压铆在盖板上；
L3，激光点焊，在上述步骤L2中冷压铆的基础上，对引出箔和冷压铆再进行激光焊接；
L4，含浸，在温度30-50℃下,含浸时保持负压环境，压力为0～-10KPa,将所述芯包放入电解液中浸渍8小时；
L5，打阀、封装：将压力阀用气枪打入盖板的压力孔，通过压力孔注入绝缘电介质；通过钛材料磁控溅射形成密封的电容器。
L4步骤中电解液中包括闪火电压提升剂，所述闪火电压提升包括纳米二氧化硅分散剂、无定型的铜纳米颗粒、甘油衍生物、甘油、磷酸。
本实施例在-55℃-135℃工作温度下，工作状态良好。
实施例2
一种用于新能源汽车的滤波电容器，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质包括三氯联苯、硫酸亚铁、二氧化锰、活性碳粉、丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶进行固定比例混合；按质量份计，组分包括三氯联苯5份、硫酸亚铁8份，二氧化锰5份、活性碳粉20份、丙烯酸酯1份、聚乙烯醇铝箔粘胶0.5份。
所述正极箔和负极箔加工厚度控制在8nm。所述正极箔和所述负极箔两面均设有所述绝缘电介质。
所述绝缘电介质的包括以下制作工艺：
a.将上述组分按照重量份称取；
b.对制浆原料干燥及破碎：将所称得的原料分类分批送入烘炒机内，烘炒时间根据不同组分的湿度控制在5分钟，烘炒至完全干透；原料破碎：将烘炒好的原料分类分批送入粉碎机，使用60目筛网进行粉碎；
c.将催化溶剂顺次倒入至步骤b中，浓度为70％的乙二醇作为溶剂，浸渍后进行混合搅拌，控制温度达到40℃，时间控制在3小时；
d.混合完成后，停止搅拌，进行高温融合，温度控制在75℃，持续5分钟；步骤d中，材料混合完成后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为100r/min。
e,将喷淋浸泡好的制浆原料送到挤浆机内进行挤浆并且注入固态催化物，挤出的粉液回收，然后干燥加入形成混合物，完成绝缘电介质。
所述滤波电容器的包括以下加工步骤：
L1，裁切卷绕，将正极箔、负极箔、电解纸分切成需要宽度的卷材，再将正极箔、负极箔、电解纸、引出箔、胶带一起卷绕成芯包；
L2，装配，将引出箔冷压铆在盖板上；
L3，激光点焊，在上述步骤L2中冷压铆的基础上，对引出箔和冷压铆再进行激光焊接；
L4，含浸，在温度30℃下,含浸时保持负压环境，压力为0～-5KPa,将所述芯包放入电解液中浸渍6小时；
L5，打阀、封装：将压力阀用气枪打入盖板的压力孔，通过压力孔注入绝缘电介质；通过钛材料磁控溅射形成密封的电容器。
L4步骤中电解液中包括闪火电压提升剂，所述闪火电压提升包括纳米二氧化硅分散剂、无定型的铜纳米颗粒、甘油衍生物、甘油、磷酸。
本实施例在-55℃-135℃工作温度下，工作状态良好。
实施例3
一种用于新能源汽车的滤波电容器，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质包括三氯联苯、硫酸亚铁、二氧化锰、活性碳粉、丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶进行固定比例混合；按质量份计，组分包括三氯联苯25份、硫酸亚铁32份，二氧化锰30份、活性碳粉30份、丙烯酸酯2份、聚乙烯醇铝箔粘胶3份。
所述正极箔和负极箔加工厚度控制在15nm。所述正极箔和所述负极箔两面均设有所述绝缘电介质。
所述绝缘电介质的包括以下制作工艺：
a.将上述组分按照重量份称取；
b.对制浆原料干燥及破碎：将所称得的原料分类分批送入烘炒机内，烘炒时间根据不同组分的湿度控制在15分钟，烘炒至完全干透；原料破碎：将烘炒好的原料分类分批送入粉碎机，使用150目筛网进行粉碎；
c.将催化溶剂顺次倒入至步骤b中，浓度为85％的乙二醇作为溶剂，浸渍后进行混合搅拌，控制温度达到80℃，时间控制在5小时；
d.混合完成后，停止搅拌，进行高温融合，温度控制在105℃，持续12分钟；
e,将喷淋浸泡好的制浆原料送到挤浆机内进行挤浆并且注入固态催化物，挤出的粉液回收，然后干燥加入形成混合物，完成绝缘电介质。
步骤d中，材料混合完成后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为400r/min。
所述滤波电容器的包括以下加工步骤：
L1，裁切卷绕，将正极箔、负极箔、电解纸分切成需要宽度的卷材，再将正极箔、负极箔、电解纸、引出箔、胶带一起卷绕成芯包；
L2，装配，将引出箔冷压铆在盖板上；
L3，激光点焊，在上述步骤L2中冷压铆的基础上，对引出箔和冷压铆再进行激光焊接；
L4，含浸，在温度50℃下,含浸时保持负压环境，压力为-20～-30KPa,将所述芯包放入电解液中浸渍10小时；
L5，打阀、封装：将压力阀用气枪打入盖板的压力孔，通过压力孔注入绝缘电介质；通过钛材料磁控溅射形成密封的电容器。
L4步骤中电解液中包括闪火电压提升剂，所述闪火电压提升包括纳米二氧化硅分散剂、无定型的铜纳米颗粒、甘油衍生物、甘油、磷酸。
本实施例在-55℃-135℃工作温度下，工作状态良好。
对比例1
本对比例中绝缘电介质不包括丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶，其他同实施例1。
本对比例中电容器闭于耐压容器中，在125℃的干燥机中放置2000小时，实施耐热试验后，经测验有短路现象，短路率为13％，经检验绝缘电介质存在微小脱落情况造成短路。
对比例2
本对比例中，所述闪火电压提升剂不包括无定型的铜纳米颗粒。其他同实施例1。本对比例中借助铜良好的导电性提高电导性能，有利于容量的发挥，更好的设计高容量的滤波电容。同等条件下，添加了铜纳米颗粒比没有添加的滤波电容，容量可以多设计18％以上。
对比例3
本对比例中不包括绝缘电介质，其他同实施例1。
本对比例中电容器闭于耐压容器中，在125℃的干燥机中放置2000小时，实施耐热试验后，经测验有短路现象，短路率为62％，经检验电容器阳极箔和阴极箔产生接触，以至于电容器的损坏。
对比例4
本对比例中绝缘电介质不包括丙烯酸酯，其他同实施例1。
本对比例中电容器闭于耐压容器中，在125℃的干燥机中放置2000小时，实施耐热试验后，经测验有短路现象，短路率为10％，经检验绝缘电介质存在微小脱落情况造成短路。
工业实用性
本发明的滤波电容器劣化少，相比对比例的劣化少了35％以上，可以推广使用。
用实施例1～3和对比例1～3的滤波电容器(额定电压为450V、电容量为550μF)。测定方法测定了耐热试验(放置于125℃下)开始时、1000小时后、3000小时后的漏电流(LC)。
以频率120HZ 20℃进行了测定了纹波电流，对于泄漏电流(LC)来说，在施加额定电压后，测定2分钟后的电流值；结果列于表1。
表1：
如表1所示，实施例1～3、比较例1～3在初始时均未发生短路，对比例1在1000小时、3000小时内发生了短路，对比例3在在1000小时、3000H发生了短路。
另外，实施例1～3在初始时的介电损耗也低，因而短路的危险性小，在3000小时的介电损耗也低，因而可以说短路的危险性更小，因而特性劣化更少。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，所述滤波电容器包括正极箔、负极箔和绝缘电介质，所述绝缘电介质设于滤波电容器的正极箔和负极箔表面，所述绝缘电介质在正极箔和负极箔卷绕方向的同一侧，绝缘电介质包括三氯联苯、硫酸亚铁、二氧化锰、活性碳粉、丙烯酸酯、聚乙烯醇铝箔粘胶进行固定比例混合；按质量份计，组分包括三氯联苯5-25份、硫酸亚铁8-32份，二氧化锰5-30份、活性碳粉20-30份、丙烯酸酯1-2份、聚乙烯醇铝箔粘胶0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，所述绝缘电介质按质量份计，组分包括三氯联苯15份、硫酸亚铁30份，二氧化锰20份、活性碳粉25份、丙烯酸酯1.5份、聚乙烯醇铝箔粘胶1份。
3.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，所述正极箔和负极箔加工厚度控制在8-15nm。
4.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，所述正极箔和所述负极箔两面均设有所述绝缘电介质。
5.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，所述绝缘电介质的包括以下制作工艺：
a.将上述组分按照重量份称取；
b.对制浆原料干燥及破碎：将所称得的原料分类分批送入烘炒机内，烘炒时间根据不同组分的湿度控制在5-15分钟，烘炒至完全干透；原料破碎：将烘炒好的原料分类分批送入粉碎机，使用60-150目筛网进行粉碎；
c.将催化溶剂顺次倒入至步骤b中，浓度为70％～85％的乙二醇作为溶剂，浸渍后进行混合搅拌，控制温度达到40-80℃，时间控制在5小时以内；
d.混合完成后，停止搅拌，进行高温融合，温度控制在75-105℃，持续5-12分钟；
e,将喷淋浸泡好的制浆原料送到挤浆机内进行挤浆并且注入固态催化物，挤出的粉液回收，然后干燥加入形成混合物，完成绝缘电介质。
6.根据权利要求5所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，步骤d中，材料混合完成后，利用搅拌设备进行搅拌，搅拌转速设为100-400r/min。
7.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，所述滤波电容器的包括以下加工步骤：
L1，裁切卷绕，将正极箔、负极箔、电解纸分切成需要宽度的卷材，再将正极箔、负极箔、电解纸、引出箔、胶带一起卷绕成芯包；
L2，装配，将引出箔冷压铆在盖板上；
L3，激光点焊，在上述步骤L2中冷压铆的基础上，对引出箔和冷压铆再进行激光焊接；
L4，含浸，在温度30-50℃下,含浸时保持负压环境，压力为0～-30KPa,将所述芯包放入电解液中浸渍6-10小时；
L5，打阀、封装：将压力阀用气枪打入盖板的压力孔，通过压力孔注入绝缘电介质；通过钛材料磁控溅射形成密封的电容器。
8.根据权利要求7所述的一种用于新能源汽车的滤波电容器，其特征在于，L4步骤中电解液中包括闪火电压提升剂，所述闪火电压提升包括纳米二氧化硅分散剂、无定型的铜纳米颗粒、甘油衍生物、甘油、磷酸。
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