CN112908702A - 一种电解电容器用电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容器领域，提供一种电解电容器用电解液，用于提高电解液的阻燃效果问题。本发明提供的电解电容器用电解液，包括：乙二醇15～34质量份，乙二酸铵3～14质量份，次亚磷酸铵1～6质量份，甲酸铵4～18质量份，超纯水1～6质量份，阻燃剂0.2～1.5质量份，所述阻燃剂为磷腈化合物。显著提高了电解液的阻燃性能，电容器的安全性大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及电容器领域，具体涉及电解电容器用电解液。
背景技术
铝电解电容器是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器称作铝电解电容器。它是一种用铝材料制成的电性能好、适用范围宽、可靠性高的通用型电解电容器。
现在提高阻燃剂的阻燃效果通常通过添加阻燃剂的形式，但阻燃效果提升有限。
发明内容
本发明解决的技术问题为提高电解液的阻燃效果问题，提供电解电容器用电解液。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种电解电容器用电解液，包括：乙二醇15～34质量份，乙二酸铵3～14质量份，次亚磷酸铵1～6质量份，甲酸铵4～18质量份，超纯水1～6质量份，阻燃剂0.2～1.5质量份，所述阻燃剂为磷腈化合物。
有机酸体系中添加不同种类阻燃剂搭配,来获得良好的离子导电性、水溶性等特殊性能。
显著提高了电解液的阻燃性能，电容器的安全性大幅提高。
优选地，包括：乙二醇25～34质量份，乙二酸铵10～14质量份，次亚磷酸铵3～6质量份，甲酸铵12～18质量份，超纯水4～6质量份，阻燃剂1～1.5质量份。。
优选地，包括：乙二醇25质量份，乙二酸铵10质量份，次亚磷酸铵3质量份，甲酸铵12质量份，超纯水4质量份，阻燃剂1质量份。。
优选地，还包括改性碳纳米管1～3质量份。。
优选地，所述改性碳纳米管的制备方法为：
取碳纳米管1～3质量份，六氯环三磷腈1～3质量份，氢氧化钠0.1～0.3质量份，四氢呋喃30～40质量份；
将碳纳米管与六氯环三磷腈、氢氧化钠、四氢呋喃充分混合，超声处理1～2h，通入氮气30～60min，在60～70摄氏度下搅拌，回流反应48h，反应结束后抽滤，得到的产物用四氢呋喃及丙酮多次洗涤后，在80～90摄氏度下干燥10～15h，得到改性碳纳米管。碳纳米管同有机电解液联用，同时以碳纳米管的形式复杂部分阻燃剂，可以提高阻燃效果，同时提高电容器的性能。
优选地，所述碳纳米管的制备方法为：
取多壁碳纳米管1～3质量份，氧化石墨烯0.5～1质量份，三(羟甲基)胺基甲烷2～6质量份，多巴胺2～8质量份，异丙醇150～300质量份；
将三(羟甲基)胺基甲烷、异丙醇、纯水300～800质量份混合均匀，搅拌至三(羟甲基)胺基甲烷溶解，加入酸化后的多壁碳纳米管，超声处理1～2h；再加入多巴胺，在室温下搅拌48h，离心，得到的产物用纯水洗涤，在60～70摄氏度下真空干燥，得到中间体；
将中间体分散到纯水1～2L中，将氧化石墨烯分散到纯水1～2L中，将两种分散液混合，搅拌48h，离心分离，得到的产物用纯水洗涤，在60～70摄氏度下真空干燥，得到碳纳米管。将碳纳米管通过聚多巴胺、石墨烯预改性后，再负载阻燃剂，可以进一步提高电解液的性能。
优选地，多壁碳纳米管1.5～3质量份，氧化石墨烯0.6～1质量份，三(羟甲基)胺基甲烷3～6质量份，多巴胺4.2～8质量份，异丙醇200～300质量份。。
优选地，多壁碳纳米管1.5质量份，氧化石墨烯0.6质量份，三(羟甲基)胺基甲烷3质量份，多巴胺4.2质量份，异丙醇200质量份。。
优选地，将中间体分散到纯水1L中，将氧化石墨烯分散到纯水1L中。。
优选地，所述电解液的制备方法包括：
将乙二醇、乙二酸铵、次亚磷酸铵、甲酸铵、超纯水、阻燃剂混合均匀后，加入碳纳米管，超声处理12h得到电解液。。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：显著提高了电解液的阻燃性能，电容器的安全性大幅提高。
具体实施方式
以下实施列是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1
电解电容器用电解液，包括：乙二醇25g，乙二酸铵10g，次亚磷酸铵3g，甲酸铵12g，超纯水4g，磷腈化合物1g。
还包括改性碳纳米管1.5g。
所述改性碳纳米管的制备方法为：
取碳纳米管1.5质量份，六氯环三磷腈1.2质量份，氢氧化钠0.2质量份，四氢呋喃36g质量份；
将碳纳米管与六氯环三磷腈、氢氧化钠、四氢呋喃充分混合，超声处理2h，通入氮气30min，在65摄氏度下搅拌，回流反应48h，反应结束后抽滤，得到的产物用四氢呋喃及丙酮多次洗涤后，在85摄氏度下干燥12h，得到改性碳纳米管。
所述碳纳米管的制备方法为：
多壁碳纳米管1.5g，氧化石墨烯0.6g，三(羟甲基)胺基甲烷3g，多巴胺4.2g，异丙醇200g
将三(羟甲基)胺基甲烷、异丙醇、纯水500g混合均匀，搅拌至三(羟甲基)胺基甲烷溶解，加入酸化后的多壁碳纳米管，超声处理2h；再加入多巴胺，在室温下搅拌48h，离心，得到的产物用纯水洗涤，在65摄氏度下真空干燥，得到中间体；
将中间体分散到纯水1L中，将氧化石墨烯分散到纯水1L中，将两种分散液混合，搅拌48h，离心分离，得到的产物用纯水洗涤，在605摄氏度下真空干燥，得到碳纳米管。
所述电解液的制备方法包括：
将乙二醇、乙二酸铵、次亚磷酸铵、甲酸铵、超纯水、阻燃剂混合均匀后，加入碳纳米管，超声处理12h得到电解液。
有机酸体系中添加不同种类阻燃剂搭配,来获得良好的离子导电性、水溶性等特殊性能。
显著提高了电解液的阻燃性能，电容器的安全性大幅提高。。。。碳纳米管同有机电解液联用，同时以碳纳米管的形式复杂部分阻燃剂，可以提高阻燃效果，同时提高电容器的性能。将碳纳米管通过聚多巴胺、石墨烯预改性后，再负载阻燃剂，可以进一步提高电解液的性能。。。。。
实施例2
电解电容器用电解液，包括：乙二醇25g，乙二酸铵10g，次亚磷酸铵3g，甲酸铵12g，超纯水4g，磷腈化合物1.7g，碳纳米管0.8g。
实施例3
电解电容器用电解液，包括：乙二醇25g，乙二酸铵10g，次亚磷酸铵3g，甲酸铵12g，超纯水4g，磷腈化合物1g。
还包括改性碳纳米管1.5g。
所述改性碳纳米管的制备方法为：
取碳纳米管1.5质量份，六氯环三磷腈1.2质量份，氢氧化钠0.2质量份，四氢呋喃36g质量份；
将碳纳米管与六氯环三磷腈、氢氧化钠、四氢呋喃充分混合，超声处理2h，通入氮气30min，在65摄氏度下搅拌，回流反应48h，反应结束后抽滤，得到的产物用四氢呋喃及丙酮多次洗涤后，在85摄氏度下干燥12h，得到改性碳纳米管。
所述碳纳米管为多壁碳纳米管。
实施例4
电解电容器用电解液，包括：乙二醇25g，乙二酸铵10g，次亚磷酸铵3g，甲酸铵12g，超纯水4g，磷腈化合物1.7g。
还包括碳纳米管1.5g。
所述碳纳米管的制备方法为：
多壁碳纳米管1.5g，氧化石墨烯0.6g，三(羟甲基)胺基甲烷3g，多巴胺4.2g，异丙醇200g，
将三(羟甲基)胺基甲烷、异丙醇、纯水500g混合均匀，搅拌至三(羟甲基)胺基甲烷溶解，加入酸化后的多壁碳纳米管，超声处理2h；再加入多巴胺，在室温下搅拌48h，离心，得到的产物用纯水洗涤，在65摄氏度下真空干燥，得到中间体；
将中间体分散到纯水1L中，将氧化石墨烯分散到纯水1L中，将两种分散液混合，搅拌48h，离心分离，得到的产物用纯水洗涤，在605摄氏度下真空干燥，得到碳纳米管。
所述电解液的制备方法包括：
将乙二醇、乙二酸铵、次亚磷酸铵、甲酸铵、超纯水、阻燃剂混合均匀后，加入碳纳米管，超声处理12h得到电解液。
实施例5
电解电容器用电解液，包括：乙二醇25g，乙二酸铵10g，次亚磷酸铵3g，甲酸铵12g，超纯水4g，磷腈化合物1.7g。
还包括氧化石墨烯1.5g。
所述电解液的制备方法包括：
将乙二醇、乙二酸铵、次亚磷酸铵、甲酸铵、超纯水、阻燃剂混合均匀后，加入氧化石墨烯，超声处理12h得到电解液。
对比例1
电解电容器用电解液，包括：乙二醇25g，乙二酸铵10g，次亚磷酸铵3g，甲酸铵12g，超纯水4g。
还包括改性碳纳米管1.5g。
所述改性碳纳米管的制备方法为：
取碳纳米管1.5质量份，六氯环三磷腈1.2质量份，氢氧化钠0.2质量份，四氢呋喃36g质量份；
将碳纳米管与六氯环三磷腈、氢氧化钠、四氢呋喃充分混合，超声处理2h，通入氮气30min，在65摄氏度下搅拌，回流反应48h，反应结束后抽滤，得到的产物用四氢呋喃及丙酮多次洗涤后，在85摄氏度下干燥12h，得到改性碳纳米管。
所述碳纳米管的制备方法为：
多壁碳纳米管1.5g，氧化石墨烯0.6g，三(羟甲基)胺基甲烷3g，多巴胺4.2g，异丙醇200g
将三(羟甲基)胺基甲烷、异丙醇、纯水500g混合均匀，搅拌至三(羟甲基)胺基甲烷溶解，加入酸化后的多壁碳纳米管，超声处理2h；再加入多巴胺，在室温下搅拌48h，离心，得到的产物用纯水洗涤，在65摄氏度下真空干燥，得到中间体；
将中间体分散到纯水1L中，将氧化石墨烯分散到纯水1L中，将两种分散液混合，搅拌48h，离心分离，得到的产物用纯水洗涤，在605摄氏度下真空干燥，得到碳纳米管。
所述电解液的制备方法包括：
将乙二醇、乙二酸铵、次亚磷酸铵、甲酸铵、超纯水、阻燃剂混合均匀后，加入碳纳米管，超声处理12h得到电解液。
实验例
通过确认元件的自熄性的有无，进行阻燃性的验证。使着火机构接近浸渗了电解液的元件，在火焰上烤10秒，使着火机构离开元件，确认自熄性的有无。本实验中，使着火机构离开元件后，通过元件的燃烧是否持续10秒以上来判定。试验对各元件实施3次。
同时将实施例和对比例中的电解液制成400V330μF的铝电解电容器，φ30×50，在105摄氏度下施加波纹电流，试验时间5000h，试验结果见下表：
| 自熄时间(s) | 初始容量μF | 容量变化率 | |
| 实施例1 | 0 | 324.1 | -4.26％ |
| 实施例2 | 3 | 325.6 | -10.23％ |
| 实施例3 | 2 | 323.4 | -7.13％ |
| 实施例4 | 3 | 326.7 | -6.95％ |
| 实施例5 | 3 | 321.2 | -6.89％ |
| 对比例1 | 4 | 325.3 | -7.26％ |
从上表可知，实施例1中采用在溶液中加入阻燃剂，并在碳纳米管上负载了磷腈化合物，几乎不可燃，阻燃效果明显。
实施例2中未采用碳纳米管负载阻燃剂，阻燃效果较差，即使将改性碳纳米管中的阻燃剂直接增加到电解液中也无法提高阻燃效果。且由于阻燃剂用量的加大，其性能也受到了一定的影响。实施例4和5未采用碳纳米管负载阻燃剂，其阻燃效果也较差，但其性能略好于实施例2。
实施例3中的碳纳米管的改性方法同实施例1不同，其效果也弱于实施例1，表明碳纳米管负载阻燃剂可以在一定程度上提高阻燃效果，同时提升电容器的性能。
对比例1中的电解液未直接加入阻燃剂，而是仅采用碳纳米管复杂阻燃剂，阻燃效果较差，因此，碳纳米管负载阻燃剂单独应用的效果不佳。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，以上实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (10)
1.一种电解电容器用电解液，其特征在于，包括：乙二醇15～34质量份，乙二酸铵3～14质量份，次亚磷酸铵1～6质量份，甲酸铵4～18质量份，超纯水1～6质量份，阻燃剂0.2～1.5质量份，所述阻燃剂为磷腈化合物。
2.根据权利要求1所述的电解电容器用电解液，其特征在于，包括：乙二醇25～34质量份，乙二酸铵10～14质量份，次亚磷酸铵3～6质量份，甲酸铵12～18质量份，超纯水4～6质量份，阻燃剂1～1.5质量份。
3.根据权利要求1所述的电解电容器用电解液，其特征在于，包括：乙二醇25质量份，乙二酸铵10质量份，次亚磷酸铵3质量份，甲酸铵12质量份，超纯水4质量份，阻燃剂1质量份。
4.根据权利要求1所述的电解电容器用电解液，其特征在于，还包括改性碳纳米管1～3质量份。
5.根据权利要求4所述的电解电容器用电解液，其特征在于，所述改性碳纳米管的制备方法为：
取碳纳米管1～3质量份，六氯环三磷腈1～3质量份，氢氧化钠0.1～0.3质量份，四氢呋喃30～40质量份；
将碳纳米管与六氯环三磷腈、氢氧化钠、四氢呋喃充分混合，超声处理1～2h，通入氮气30～60min，在60～70摄氏度下搅拌，回流反应48h，反应结束后抽滤，得到的产物用四氢呋喃及丙酮多次洗涤后，在80～90摄氏度下干燥10～15h，得到改性碳纳米管。
6.根据权利要求5所述的电解电容器用电解液，其特征在于，所述碳纳米管的制备方法为：
取多壁碳纳米管1～3质量份，氧化石墨烯0.5～1质量份，三(羟甲基)胺基甲烷2～6质量份，多巴胺2～8质量份，异丙醇150～300质量份；
将三(羟甲基)胺基甲烷、异丙醇、纯水300～800质量份混合均匀，搅拌至三(羟甲基)胺基甲烷溶解，加入酸化后的多壁碳纳米管，超声处理1～2h；再加入多巴胺，在室温下搅拌48h，离心，得到的产物用纯水洗涤，在60～70摄氏度下真空干燥，得到中间体；
将中间体分散到纯水1～2L中，将氧化石墨烯分散到纯水1～2L中，将两种分散液混合，搅拌48h，离心分离，得到的产物用纯水洗涤，在60～70摄氏度下真空干燥，得到碳纳米管。
7.根据权利要求6所述的电解电容器用电解液，其特征在于，多壁碳纳米管1.5～3质量份，氧化石墨烯0.6～1质量份，三(羟甲基)胺基甲烷3～6质量份，多巴胺4.2～8质量份，异丙醇200～300质量份。
8.根据权利要求6所述的电解电容器用电解液，其特征在于，多壁碳纳米管1.5质量份，氧化石墨烯0.6质量份，三(羟甲基)胺基甲烷3质量份，多巴胺4.2质量份，异丙醇200质量份。
9.根据权利要求6所述的电解电容器用电解液，其特征在于，将中间体分散到纯水1L中，将氧化石墨烯分散到纯水1L中。
10.根据权利要求4所述的电解电容器用电解液，其特征在于，所述电解液的制备方法包括：
将乙二醇、乙二酸铵、次亚磷酸铵、甲酸铵、超纯水、阻燃剂混合均匀后，加入碳纳米管，超声处理12h得到电解液。
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