CN113539693A - 一种降低高压铝电解电容器损耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低导电聚合物固体铝电解电容器高频阻抗和损耗的方法，利用磷酸二氢铵和乙二醇高温反应得到的溶液，浸泡附有导电聚合物的电容器芯子，然后进行热处理，由于经过这种溶液热处理后可提高导电聚合物的电导率，从而减小了电容器的高频阻抗和损耗，与未用这种溶液处理过的电容器相比，高频阻抗和损耗大幅下降，同时这种方法还能简化电容器制备工艺。本发明所述方法工艺步骤简单，原料易得，处理成本低。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器技术领域，具体是指一种降低高压铝电解电容器损耗的方法。
背景技术
铝电解电容器由于价格低廉、比容量高，所以在各种电子设备中广泛应用，是近二十年来发展速度最快和最重要的电子元件之一。传统的卷绕型铝电解电容器一般是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重迭卷绕而成。当卷绕得到的电容器芯子含浸电解液后，用铝壳和胶塞(或盖板)密封起来就构成一个铝电解电容器。芯子中的电解纸则是起吸附工作电解液和衬垫隔离的作用。但由于使用离子导电的电解液作为阴极引出，电容器引出体系的电阻率较高，导致电容器的等效串联电阻较大、损耗较高，这使得电容器在实际应用时发热严重。为了解决这一问题，人们采用导电聚合物作为阴极引出材料，用来替代电解液，制备固体铝电解电容器。由于导电聚合物是电子性导体，电导率通常比电解液高2～3个数量级，且电导率受温度影响较小。例如，聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)就是目前常用的导电聚合物材料，其具有电导率高、热稳定性好、可配制成稳定的水分散液易于使用等优点，所以是最常用的制备固体铝电解电容器的阴极引出材料。用导电聚合物制作的固体铝电解电容器不仅能大大降低电容器的等效串联电阻，而且不会出现诸如传统液体铝电解电容器因电解液受热汽化造成的泄露、电容器外壳变形、甚至爆裂的危险情况，安全性和可靠性大大提高。
目前，用导电聚合物制作的固体铝电解电容器，虽然等效串联电阻和损耗比传统的液体电容器大大降低，但漏电流却明显升高。这是因为导电聚合物不像电解液那样具有修补氧化膜的能力。特别是，用导电聚合物制作的固体铝电解电容器，无法承受400V以上的高工作电压。因此，对于400V以上的高压电容器而言，目前仍然以传统的液体电容器产品为主，只能通过提高高压电解液的电导率来降低电容器损耗。然而，提高高压电解液的电导率会带来电容器耐压降低的风险，且电解液电导率提高的幅度也有限。对于很多应用场合如变频器领域，需要更低损耗和漏电流的高压铝电解电容器，这些传统的液体电容器很难满足要求。因此，如何进一步降低高压铝电解电容器的高频阻抗和损耗以及漏电流，成为迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低高压铝电解电容器损耗的方法，通过在电解纸上附着导电聚合物PEDOT并用硫酸处理以增强其电导率，再利用类似于传统工艺的方法制备液体高压铝电解电容器。由于电解纸中的导电聚合物可以降低电容器等效串联电阻，同时电解纸吸附的电解液可以有效修补氧化膜以降低漏电流，从而得到损耗大大降低的高压铝电解电容器，使其更好地满足高频化的电子线路中的应用。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种降低高压铝电解电容器损耗的方法，包括以下步骤：
步骤一：将电解纸放入PEDOT:PSS的分散液中含浸2min,然后在120℃烘箱内烘干5min，最后在5M硫酸中浸泡处理15min，用去离子水清洗后烘干，制得附有PEDOT的电解纸；
步骤二：将上述电解纸、阳极铝箔和阴极铝箔一起卷绕成电容器芯子；
步骤三：将制得的电容器芯子含浸工作电解液，置入铝壳内进行密封装配，经过老化处理后即得到低损耗高压铝电解电容器。
其中，步骤一中的PEDOT:PSS分散液的固含量为16％。
其中，步骤二中阳极铝箔的工作电压在400V以上。
与现有技术相比，本发明的突出优点在于结合了固体电容器和液体电容器的各自优势，即能降低高压铝电解电容器的损耗，又能得到很低的漏电流并承受高工作电压，通过在电解纸上直接附着和处理PEDOT膜，避免了PEDOT分散液和硫酸处理溶液对电极箔的损害，而且经过硫酸处理的PEDOT膜不仅能大大提高电导率，又能使PEDOT膜不再会溶于工作电解液；另外，本发明的制备工艺和设备与现有铝电解电容器的基本一致，只需添加处理电解纸的设备，有利于工业化生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例
将60μm厚电解纸放入固含量为16％的PEDOT:PSS分散液中含浸2min,然后在120℃的鼓风干燥烘箱中烘干5min，最后在5M硫酸中浸泡处理15min，用去离子水清洗后烘干制得附有PEDOT的电解纸，将附有PEDOT的电解纸与阳极铝箔好阴极铝箔一起卷绕而成电容器芯子；阳极铝箔采用厚度为110μm的530VF的赋能阳极铝箔，制备400V330μF的卷绕式电解电容器芯子，含浸工作电解液后，放入Φ35×30的铝壳中封口；采用430V的老化电压在常温下老化3h，90℃下老化2h后得到成品电容器。
比较例
除电解纸为未附有PEDOT的传统电解纸外，其他所用材料和制备工艺同实施例。
实施例和比较例所制备电容器的主要电性能参数对比如下表：
| 工作电压(V) | 电容量(μF) | 损耗角正切 | 漏电流(μA) | |
| 实施例 | 400 | 309 | 0.027 | 99 |
| 比较例 | 400 | 311 | 0.046 | 95 |
从表中数据可见，采用附有PEDOT的电解纸制备高压电解电容器，可以明显降低电容器的损耗，而漏电流性能与传统液体电容器类似。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
Claims (3)
1.一种降低高压铝电解电容器损耗的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将电解纸放入PEDOT:PSS的分散液中含浸2min,然后在120℃烘箱内烘干5min，最后在5M硫酸中浸泡处理15min，用去离子水清洗后烘干；
步骤二：步骤一中制得附有PEDOT的电解纸；
步骤三：将电解纸、阳极铝箔和阴极铝箔一起卷绕成电容器芯子；
步骤四：将步骤三中电容器芯子含浸工作电解液，置入铝壳内进行密封装配，经过老化处理后即得到低损耗高压铝电解电容器。
2.根据权利要求1所述的一种降低高压铝电解电容器损耗的方法，其特征在于：步骤一中的PEDOT:PSS分散液的固含量为16％。
3.根据权利要求1所述的一种降低高压铝电解电容器损耗的方法，其特征在于：步骤三中阳极铝箔的工作电压在400V以上。
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