CN112951610A - 一种长寿命高压铝电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种长寿命高压铝电解电容器，属于铝电解电容器技术领域。本发明提供的长寿命高压铝电解电容器包括铝壳和封装于所述铝壳中的铝电解电容素子，所述铝壳内部添加有金属氢氧化物。本发明通过在铝电解电容器的铝壳内添加金属氢氧化物，使得铝电解电容器内产生的二氧化碳气体与金属氢氧化物产生化学反应，生成固体化合物，从而减少铝电解电容器的内压，防止铝电解电容器的防爆阀打开，延长其使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器技术领域，尤其涉及一种长寿命高压铝电解电容器。
背景技术
高压铝电解电容器作为交流电转直流电的整流滤波必不可少的基础元器件，它的寿命及可靠性决定了整机工作的稳定性，在大型服务器、充电桩、5G基站等领域，因环境恶劣对高压大尺寸电解电容器的耐高温特性和长寿命要求更苛刻。整机的功率越大，选择的高压铝电解电容的容量越高，容量高，尺寸越大，铝电解电容器在工作时内温也越高，因铝电解电容器内含有电解液液体，内温高，内部产生复杂的化学变化，进而引起电容铝壳防爆阀打开，造成早期失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长寿命高压铝电解电容器，杜绝铝电解电容器防爆阀打开，延长电容器使用寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种长寿命高压铝电解电容器，包括铝壳和封装于所述铝壳中的铝电解电容素子，所述铝壳内部添加有金属氢氧化物。
优选的，所述金属氢氧化物包括氢氧化镁、氢氧化钡或氢氧化钙。
优选的，所述铝电解电容素子由正箔、负箔和电解纸制备而成。
优选的，将所述铝电解电容素子含浸于电解液后，封装于铝壳中。
优选的，所述电解液包括溶剂、溶质和添加剂，所述溶剂包括乙二醇，所述溶质包括葵二酸铵、十二双酸铵、1，7-葵二酸铵、1，6-十二双酸铵和已二酸铵中的一种或几种，所述添加剂包括次亚磷酸铵和吸氢剂。
优选的，所述电解液中，所述溶质的质量浓度为3～10％，所述添加剂的质量浓度为0.1～2％。
优选的，所述金属氢氧化物与电解液的质量比为(0.001～0.05):1。
本发明提供了一种长寿命高压铝电解电容器，包括铝壳和封装于所述铝壳中的铝电解电容素子，所述铝壳内部添加有金属氢氧化物。本发明基于铝电解电容器内部产生二氧化碳是造成铝电解电容器早期失效的原因，通过在铝电解电容器的铝壳内添加金属氢氧化物，使得铝电解电容器内产生的二氧化碳气体与金属氢氧化物产生化学反应，生成固体化合物，从而减少铝电解电容器的内压，防止铝电解电容器的防爆阀打开，延长其使用寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种长寿命高压铝电解电容器，包括铝壳和封装于所述铝壳中的铝电解电容素子，所述铝壳内部添加有金属氢氧化物。
在本发明中，若无特殊说明，所需原料或部件均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明基于以下测试，作为本发明上述方案：在铝电解电容器的铝壳打洞，把内部产生的气体引流收集，然后在115℃条件下施加450V直流电压负载，再用气相光谱仪对收集的气体进行分析，发现所产生的气体包括少量的水蒸气、少量的氨气、少量的氢气、少量的氧气以及大部分二氧化碳。本发明对所述气相光谱仪没有特殊的限定，本领域熟知的气相光谱仪均可。本发明发现铝电解电容器内部产生二氧化碳是造成铝电解电容器早期失效的原因。
本发明提供的长寿命高压铝电解电容器包括铝壳。本发明对所述铝壳的规格没有特殊的限定，本领域熟知的铝电解电容器用铝壳均可。
本发明提供的长寿命高压铝电解电容器包括封装于所述铝壳中的铝电解电容素子。在本发明中，所述铝电解电容素子优选由正箔、负箔和电解纸制备而成，本发明对将所述正箔、负箔和电解纸制备成铝电解电容素子的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程和排布方式将正箔、负箔和电解纸卷绕在一起形成铝电解电容素子即可。本发明对所述铝电解电容素子的具体规格没有特殊的限定，本领域熟知规格的铝电解电容素子均可；在本发明的实施例中，所述铝电解电容素子的820UF/450V、470UF/450V或220UF/450V。
本发明对所述正箔、负箔和电解纸的具体规格没有特殊的限定，选用本领域熟知的正箔和负箔均可；本发明对所述电解纸在铝电解电容素子中的卷绕层数没有特殊的限定，按照本领域熟知的卷绕层数得到铝电解电容素子即可。在本发明的实施例中，所述正箔的皮膜耐压具体为660VF，比容具体为0.45UF/cm2；所述负箔的皮膜耐压具体为0V，比容具体为50UF/cm2，所述电解纸的型号具体为W285-30，层数具体为4层。
在本发明中，制成所述铝电解电容素子后，优选将所述铝电解电容素子含浸于电解液后，再封装于铝壳中。本发明对所述含浸和封装的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
在本发明中，所述电解液优选包括溶剂、溶质和添加剂，所述溶剂优选包括乙二醇，所述溶质优选包括葵二酸铵、十二双酸铵、1,7-葵二酸铵、1,6-十二双酸铵和已二酸铵中的一种或几种，当所述溶质为上述中的几种时，本发明对不同种类溶质的配比没有特殊的限定，任意配比均可。在本发明中，所述添加剂优选包括次亚磷酸铵和吸氢剂；本发明对所述次亚磷酸铵和吸氢剂的配比没有特殊的限定，按照本领域熟知的配比使用即可。在本发明中，所述吸氢剂优选为对硝基化合物，所述对硝基化合物优选包括对硝基苯甲醇。本发明所述电解液中，所述溶质的质量浓度优选为3～10％，更优选为5～6％，所述添加剂的质量浓度优选为0.1～2％，更优选为0.6～0.7％。
本发明对所述电解液与铝电解电容素子的质量比没有特殊的限定，根据实际需求进行调整即可。
在本发明中，将含浸于电解液后的铝电解电容素子封装于铝壳中后，优选将所得器件进行老化，得到铝电解电容器。本发明对所述老化的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行老化即可。
本发明提供的铝电解电容器的铝壳内部添加有金属氢氧化物，所述金属氢氧化物优选包括氢氧化镁、氢氧化钡或氢氧化钙。在本发明中，所述金属氢氧化物与电解液的质量比优选为(0.001～0.05):1，更优选为(0.01～0.04):1，进一步优选为(0.02～0.03):1。本发明对将所述金属氢氧化物添加至铝壳中的过程没有特殊的限定，按照上述质量比将金属氢氧化物均匀添加至铝壳中即可。
本发明基于铝电解电容器内部产生二氧化碳是造成铝电解电容器早期失效的原因，本发明通过在铝电解电容器的铝壳内添加金属氢氧化物，使得铝电解电容器内产生的二氧化碳气体与金属氢氧化物产生化学反应，生成固体化合物，从而减少铝电解电容器的内压，防止铝电解电容器的防爆阀打开，延长其使用寿命。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，电解液(100g)的组成为：乙二醇92.4g，葵二酸铵1g，十二双酸铵1g，1,6-十二双酸铵5g，次亚磷酸铵0.1g，对硝基苯甲醇0.5g。
实施例1
将正箔(660VF，0.45比容)、负箔(0V50比容)和电解纸(W285-30，4层)卷制成820UF/450V铝电解电容素子，将所得铝电解电容素子含浸于电解液中，在铝壳内部均匀加入2g氢氧化钙，将含浸好的铝电解电容素子封装于铝壳中，老化后，得到铝电解电容器。
实施例2
采用实施例1的材料制成470UF/450V的铝电解电容素子，按照实施例1的方法制成铝电解电容器。
实施例3
采用实施例1的材料制成220UF/450V铝电解电容素子，按照实施例1的方法制成铝电解电容器。
性能测试
分别将实施例1～3制备的铝电解电容器投入450V直流电压、115℃的烤箱中负载，观察铝电解电容外观变化，经过1000小时，外观无异常。
对比例
与实施例1的区别仅在于：省略掉在铝壳内部均匀加入氢氧化钙的步骤，制成铝电解电容器。
将对比例1制备的铝电解电容器投入450V直流电压、115℃的烤箱中负载，500小时后防爆阀全部打开，全部早期失效。
由上述实施例1～3和对比例可知，本发明的铝电解电容器能够减少铝电解电容器的内压，防止铝电解电容器的防爆阀打开，延长其使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种长寿命高压铝电解电容器，包括铝壳和封装于所述铝壳中的铝电解电容素子，其特征在于，所述铝壳内部添加有金属氢氧化物。
2.根据权利要求1所述的长寿命高压铝电解电容器，其特征在于，所述金属氢氧化物包括氢氧化镁、氢氧化钡或氢氧化钙。
3.根据权利要求1所述的长寿命高压铝电解电容器，其特征在于，所述铝电解电容素子由正箔、负箔和电解纸制备而成。
4.根据权利要求3所述的长寿命高压铝电解电容器，其特征在于，将所述铝电解电容素子含浸于电解液后，封装于铝壳中。
5.根据权利要求4所述的长寿命高压铝电解电容器，其特征在于，所述电解液包括溶剂、溶质和添加剂，所述溶剂包括乙二醇，所述溶质包括葵二酸铵、十二双酸铵、1,7-葵二酸铵、1,6-十二双酸铵和已二酸铵中的一种或几种，所述添加剂包括次亚磷酸铵和吸氢剂。
6.根据权利要求5所述的长寿命高压铝电解电容器，其特征在于，所述电解液中，所述溶质的质量浓度为3～10％，所述添加剂的质量浓度为0.1～2％。
7.根据权利要求6所述的长寿命高压铝电解电容器，其特征在于，所述金属氢氧化物与电解液的质量比为(0.001～0.05):1。
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