CN114687247A - 一种低温铝电解电容器用电解纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种低温铝电解电容器用电解纸，包括棉纤维或/和麻纤维，棉纤维或/和麻纤维在有机溶剂中进行水热反应处理脱除木质素纤维素。本发明中的低温铝电解电容器用电解纸的限位空隙达到0.5‑0.9μm，在‑55℃的超低温环境下，电解液的粘度变大的情况下，电解液中的离子能够穿过电解纸，从而有效的缓解电解液的电导率降低，从而使得在‑55℃的超低温环境下电容器的电容量仅缩小18%，从而满足产品的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解电容器，尤其涉及一种低温铝电解电容器用电解纸及其制备方法。
背景技术
铝电解电容器的电解纸是用于阳极箔和阴极箔之间，它不但能防止阳极箔和阴极箔接触，而且还能保持电解液，也称电容器的隔离纸电解电容器纸和普通的纸有所不同，它对于纸的要求如下：(1)纸质要均匀，厚度和紧度要求均一，纤维排列要均匀，要有充分必要的机械、电气强度；(2)吸收性要好，能吸附足够的电解液；(3)要有较好的耐电压性能。
随着5G基站及户外照明的发展，铝电解电容器工作环境越来越极端，工作温度最低可达-55℃，在负温下容量变化率尤为重要，否则设备由于铝电解容量不足无法启动。
现有的电解纸由于纤维孔隙过小，不适合在超低温的环境下使用。在-55℃的超低温环境下由于电解液的粘度会变大，电导率降低，电解液中的离子移动是十分缓慢的，在-55℃的情况下离子很难穿过电解纸，故在-55℃的超低温环境下铝电解电容器的电容器会急剧的缩小，而目前的中高压铝电解电容器工作下限温度在-40℃，无法满足需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低温铝电解电容器用电解纸及其制备方法，这种电解纸在-55℃的超低温环境下能够使得电容器的电容量缩小在18%以内。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种低温铝电解电容器用电解纸，包括棉纤维或麻纤维，所述棉纤维或/和麻纤维在有机溶剂中进行水热反应处理脱除木质素纤维素。
上述的低温铝电解电容器用电解纸，优选的，所述电解纸的纤维孔径在0.5-1um之间。
上述的低温铝电解电容器用电解纸，优选的，所述棉纤维或/和麻纤维的水热反应处理包括以下步骤：
1）将棉纤维或/和麻纤维粉碎；
2）将粉碎后的棉纤维或/和麻纤维加入到有机溶剂中，分散均匀；
3）加入乙酸、甲酸、过氧化氢、亚硫酸钠、氢氧化钠或葸醌中的一种或者多种到步骤2）的有机溶剂中，加热到160~200℃下与棉纤维或者麻纤维反应1~2h脱除木质纤维素。
上述的低温铝电解电容器用电解纸，优选的，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、二甲基亚矾、正丁胺中的一种或者多种。
一种低温铝电解电容器用电解纸的制备方法，包括以下步骤；
1）将棉纤维或者麻纤维粉碎；
2）将步骤1）粉碎的棉纤维或/和麻纤维均匀分散在有机溶剂中，打浆，制备成重量浓度为2-8%的原浆料；
3）向步骤2）的有机溶剂中加入乙酸、甲酸、过氧化氢、亚硫酸钠、氢氧化钠或葸醌中的一种或者多种，搅拌均匀；
4）将步骤3）的溶液加热到160~200℃下与棉纤维或/和麻纤维反应1~2h脱除木质纤维素；
5）将步骤4）中的浆料捞出通过打浆机或者磨浆机制成成型浆；
6）将步骤5）的成型浆上网成型后，压榨、干燥制备成电解纸。
上述的低温铝电解电容器用电解纸，优选的，所述步骤3）中的有机溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、二甲基亚矾、正丁胺中的一种或者多种。
上述的低温铝电解电容器用电解纸，优选的，所述步骤5）中将浆料捞出后通过去离子水清洗干净。
上述的低温铝电解电容器用电解纸，优选的，所述步骤4）中进行加热反应的时候保持搅拌。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的低温铝电解电容器用电解纸的限位空隙达到0.5-0.9μm，在-55℃的超低温环境下，电解液的粘度变大的情况下，电解液中的离子能够穿过电解纸，从而有效的缓解电解液的电导率降低，从而使得在-55℃的超低温环境下电容器的电容量仅缩小18%，从而满足产品的需求。
附图说明
图1为实施例1中制备出来的低温铝电解电容器用电解纸的电镜扫描图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种低温铝电解电容器用电解纸，包括棉纤维和麻纤维，棉纤维和麻纤维的重量各占50%。在本实施例中，棉纤维和麻纤维在有机溶剂中进行水热反应处理脱除木质素纤维素。在本实施例中，采用的麻纤维为亚麻，在其他实施例中还可以是马尼拉麻、红麻、黄麻、亚麻、剑麻和大麻中的一种或多种混合。对于棉纤维也没有特别的要求只要是天然棉就可以。
本实施例的低温铝电解电容器用电解纸的制备方法，包括以下步骤；
1）将棉纤维和麻纤维粉碎；
2）将步骤1）粉碎的棉纤维和麻纤维均匀分散在有机溶剂中，打浆，制备成重量浓度为6%的原浆料；
3）向步骤2）的有机溶剂中加入乙酸和过氧化氢的混合水溶液，搅拌均匀，乙酸的重量浓度为4-8%，过氧化氢的重量浓度为1-5%。本实施例中，有机溶剂采用乙醇。在其他实施例中，可以加入乙酸、甲酸、过氧化氢、亚硫酸钠、氢氧化钠或葸醌中的一种或者多种来去除木质纤维素，但是值得注意的是，氢氧化钠不能与乙酸和甲酸在一起使用。葸醌又名9,10-蒽二酮，是一种有机化合物，化学式为C14H8O2。
4）将步骤3）的溶液加热到160~200℃下乙酸和过氧化氢与棉纤维和麻纤维反应1~2h脱除木质纤维素，在反应过程中保持搅拌；过氧化氢能够溶解木质素和半纤维素以及破坏纤维素的结晶结构，在水热反应的时候有效的去除棉纤维和麻纤维中的木质纤维素。
5）将步骤4）中的浆料捞出通过打浆机或者磨浆机制成成型浆。在将步骤4）中的浆料捞出来的时候，用大量的去离子水清洗，直到清洗用的去离子水中没有过氧化氢的存在。
6）将步骤5）的成型浆上网成型后，压榨、干燥制备成电解纸。
为了测试本实施例制备出来的电解纸的性能，采用本实施例的电解纸制作400V的铝电解电容器，电解液的组分如下表：
| 成分 | 质量百分数 |
| 乙二醇 | 55 |
| DMF | 28 |
| 烷基癸二酸铵 | 3 |
| 壬二酸氢铵 | 4 |
| 异葵二酸铵 | 1 |
| 对硝基苯甲醇 | 1 |
| 聚环氧乙烷醚 | 0.5 |
| 柠檬酸 | 2 |
| 二甘醇 | 2 |
| 纳米二氧化硅 | 2 |
| 次亚磷酸铵 | 1.5 |
在本实施例中，采用去除了木质纤维素的棉纤维和麻纤维制备出来的电解纸的纤维孔径能够达到0.8μm。在-55℃的超低温环境下，电解液的粘度变大的情况下，电解液中的离子能够穿过电解纸，从而有效的缓解电解液的电导率降低，从而使得在-55℃的超低温环境下电容器的电容量仅缩小15.2%，铝电解电容器的等效串联电阻为54Ω，从而满足产品的需求。
实施例2
在本实施例中，仅用麻纤维作为基础材料来制备电解纸，在用水热反应去除麻纤维中的木质纤维素的时候，采用的是氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的重量浓度为4-10%。在本实施例中，氢氧化钠溶液能够破坏木质纤维素分子间的氢键，从而将木质纤维素从麻纤维中溶解出来，从而使得麻纤维制备出来的电解纸的纤维孔隙达到0.76μm。本实施例的其他部分与实施例1相同，在-55℃的超低温环境下本实施例的电解纸制备出来的电容器的电容量仅缩小18.6%，铝电解电容器的等效串联电阻为57Ω，能够满足产品的需要。
Claims (8)
1.一种低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：包括棉纤维或/和麻纤维，所述棉纤维或/和麻纤维在有机溶剂中进行水热反应处理脱除木质素纤维素。
2.根据权利要求1所述的低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：所述电解纸的纤维孔径在0.5-0.9um之间。
3.根据权利要求1所述的低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：所述棉纤维或/和麻纤维的水热反应处理包括以下步骤：
1）将棉纤维或/和麻纤维粉碎；
2）将粉碎后的棉纤维或/和麻纤维加入到有机溶剂中，分散均匀；
3）加入乙酸、甲酸、过氧化氢、亚硫酸钠、氢氧化钠或葸醌中的一种或者多种到步骤2）的有机溶剂中，加热到160~200℃下与棉纤维或者麻纤维反应1~2h脱除木质纤维素。
4.根据权利要求3所述的低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、二甲基亚矾、正丁胺中的一种或者多种。
5.一种低温铝电解电容器用电解纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
1）将棉纤维或者麻纤维粉碎；
2）将步骤1）粉碎的棉纤维或/和麻纤维均匀分散在有机溶剂中，打浆，制备成重量浓度为2-8%的原浆料；
3）向步骤2）的有机溶剂中加入乙酸、甲酸、过氧化氢、亚硫酸钠、氢氧化钠或葸醌中的一种或者多种，搅拌均匀；
4）将步骤3）的溶液加热到160~200℃下与棉纤维或/和麻纤维反应1~2h脱除木质纤维素；
5）将步骤4）中的浆料捞出通过打浆机或者磨浆机制成成型浆；
6）将步骤5）的成型浆上网成型后，压榨、干燥制备成电解纸。
6.根据权利要求5所述的低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：所述步骤3）中的有机溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、二甲基亚矾、正丁胺中的一种或者多种。
7.根据权利要求5所述的低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：所述步骤5）中将浆料捞出后通过去离子水清洗干净。
8.根据权利要求5所述的低温铝电解电容器用电解纸，其特征在于：所述步骤4）中进行加热反应的时候保持搅拌。
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