CN114927349A - 一种高电压型的电容器电解液及其制备方法 - Google Patents
一种高电压型的电容器电解液及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114927349A CN114927349A CN202210571829.1A CN202210571829A CN114927349A CN 114927349 A CN114927349 A CN 114927349A CN 202210571829 A CN202210571829 A CN 202210571829A CN 114927349 A CN114927349 A CN 114927349A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- electrolyte
- regulator
- performance additive
- capacitor electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 44
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 20
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 15
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 claims abstract description 15
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000019794 sodium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N Benzyl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 20
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 20
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 20
- BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 4-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 17
- 229920000858 Cyclodextrin Polymers 0.000 claims description 15
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 15
- HGKOWIQVWAQWDS-UHFFFAOYSA-N bis(16-methylheptadecyl) 2-hydroxybutanedioate Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CC(O)C(=O)OCCCCCCCCCCCCCCCC(C)C HGKOWIQVWAQWDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- FNAQSUUGMSOBHW-UHFFFAOYSA-H calcium citrate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O FNAQSUUGMSOBHW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 15
- 239000001354 calcium citrate Substances 0.000 claims description 15
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 15
- HFHDHCJBZVLPGP-UHFFFAOYSA-N schardinger α-dextrin Chemical compound O1C(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC(C(O)C2O)C(CO)OC2OC(C(C2O)O)C(CO)OC2OC2C(O)C(O)C1OC2CO HFHDHCJBZVLPGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 235000013337 tricalcium citrate Nutrition 0.000 claims description 15
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 235000019445 benzyl alcohol Nutrition 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N phenyl(114C)methanol Chemical compound O[14CH2]C1=CC=CC=C1 WVDDGKGOMKODPV-ZQBYOMGUSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 5
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- -1 oxygen anion Chemical class 0.000 description 5
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000005837 radical ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- OTLNPYWUJOZPPA-UHFFFAOYSA-N 4-nitrobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 OTLNPYWUJOZPPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- SATJMZAWJRWBRX-UHFFFAOYSA-N azane;decanedioic acid Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CCCCCCCCC([O-])=O SATJMZAWJRWBRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GPEVMRFAFMVKHK-UHFFFAOYSA-N azane;dodecanedioic acid Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CCCCCCCCCCC([O-])=O GPEVMRFAFMVKHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical group C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical compound O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/035—Liquid electrolytes, e.g. impregnating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/145—Liquid electrolytic capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本申请涉及电解液领域，具体公开了一种高电压型的电容器电解液及其制备方法，电解液包括以下重量份的原料：硼砂2‑10份，焦磷酸钠0.4‑1.2份，硅酸钠1‑4份，有机醇混合物46‑78份，水1‑5份，性能添加剂5‑13份，调节剂0.5‑3份。电解液的制备方法包括以下制备步骤：步骤一，制备性能添加剂和调节剂；步骤二，将硼砂，焦磷酸钠和硅酸钠加入水中溶解，制得缓冲液；步骤三，将有机醇混合物和性能添加剂和调节剂混合均匀，滴加缓冲液，缓冲液滴加完成后保温。通过本申请制得的电解液的具有优良的闪火电压和优异的电导率。在长时间使用后，闪火电压的差值小，能长久适用于高压型电容器。
Description
技术领域
本申请涉及电解液领域，更具体地说，它涉及一种高电压型的电容器电解液及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的飞速发展，电容器的应用更加广泛，性能要求也越来越高。铝电解电容器作为电子工业的基础“元器件”，其性能的优劣将关系到相关电子行业产品的核心竞争力。现阶段，对铝电解电容器有着越来越高的技术和质量要求，诸如汽车工业、军事领域、航天领域、家用电器、通信工程等领域都离不开铝电解电容器。
铝电解电容器的使用已普及到人们的具体生活中，比如程控交换机、电话机、手机、计算机、电脑、电视等高技术尖端产品，因此高品质、高质量的铝电解电容器的研制和生产越来越迫切。随之而来，越来越多的高端大型仪器和设备所需求的铝电容器工作电压也逐渐提高，而铝电容器工作电压又与其工作电解液的闪火电压有着密切的关系，电解液作为铝电解电容器的核心，其性能直接影响到产品的开发和应用，因此铝电容器工作电解液的闪火电压的研究也越来越引起行业人士的关注。
相关技术中，如公开号为CN104124062A的专利申请公开了一种启动电容器电解液，包括下列质量份原料：乙二醇为80-100份，癸二酸铵为3-5份，十二双酸铵0.5-1.5份，对硝基苯甲酸为0.1-0.3份，次亚磷酸0.1-0.3份，高分子添加剂0.6-2.6份，优化剂0.5-1.5份。发明人发现采用上述电解液仅能满足一般工作状态的电容器的使用要求，上述电解液无法在高压型电容器中使用，不能满足高压型电容器的需求。
发明内容
为了有效提高电解液的耐压性，以适用于高压型电容器的工作环境，本申请提供一种高电压型的电容器电解液及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种高电压型的电容器电解液采用如下的技术方案：
一种高电压型的电容器电解液，包括以下重量份的原料：硼砂2-10份，焦磷酸钠0.4-1.2份，硅酸钠1-4份，有机醇混合物46-78份，水1-5份，性能添加剂5-13份，调节剂0.5-3份，调节剂包括环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯；性能添加剂包括聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚。
电解液闪火电压的高低在一定程度上取决于阳极电介质界面处负离子的电荷密度，本申请采用有机醇混合物作为主要溶剂，将焦磷酸钠、硅酸钠和硼砂和水配成体系的缓冲液，仅能够有效促进离子的传输，还能够调节体系的酸碱度，缓冲液整体呈弱碱性，以使得体系中含氧酸根离子浓度降低，控制阳极表面的氧负离子的电荷密度，以使得氧负离子放电概率下降，从而提高电解液的山火电压。其中硼砂能够与有机醇混合物中的羟基发生一定程度的交联，提高体系的粘度，硅酸钠也能在一定程度上提高电解液的粘度，协同改善电解液的闪火电压。
由于缓冲液的配置有水的加入，会降低其电导率，在本领域中，电解液的电导率和闪火电压在一定程度上为反比关系，电导率降低其闪火电压升高，电导率和闪火电压的在一定程度上同步提升是很难的。而本申请的性能添加剂的加入，不仅能够有效提高电解液的电导率，还能够协助改善电解液的闪火电压。调节剂能够在电解液的使用过程中缓释钙离子，钙离子能够与硅酸钠反应形成具有一定粘性的物质，从而起到调节电解液使用过程中的粘度，进而使得电解液在使用一段时间后依旧具有优异的闪火电压。
优选的，聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的质量比为(1-2.3):(1-3):(8.5-12):(5-9)。
通过采用上述技术方案，优化聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的用量关系，促进性能添加剂的效用发挥，从而改善电解液的性能。对硝基苯酚在具有一定的消氢作用，能够降低氧化膜的破坏程度。
优选的，环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯的质量比为(6-9.2):(1-2.5):(1-2)。
通过采用上述技术方案，优化环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯，以使得调节剂能在电解液使用一段时间后能够调节体系粘度，延长电解液的使用寿命，使得电解液在使用一段时间后依旧具有优异的闪火电压和电导率。
优选的，有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇中的至少两种。
通过采用上述技术方案，优化有机醇混合物的组分，以使得各原料组分之间的相容性好，形成均匀弥散的体系，促进离子的迁移和交换，改善电解液的电导率。
优选的，有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇，双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇的质量比为(1.7-2.9):(1-2.3):(2-3.2)。
通过采用上述技术方案，进一步优化有机醇混合物的组分用量，促进其效用发挥，改善电解液的性能。
第二方面，本申请提供一种高电压型的电容器电解液的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高电压型的电容器电解液的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一，制备性能添加剂和调节剂备用；
步骤二，将硼砂，焦磷酸钠和硅酸钠加入水中溶解，制得缓冲液；
步骤三，将有机醇混合物和性能添加剂和调节剂混合均匀，一边搅拌一边匀速滴加缓冲液，缓冲液滴加完成后在30-45℃的条件下保温5-10min。
通过采用上述技术方案，硼砂、焦磷酸钠和硅酸钠均易溶于水，形成缓冲液，与其它原料组分配合，能够协同改善电解液的闪火电压，同时提高电解液的电导率。
优选的，所述性能添加剂经由以下步骤制得：
步骤1，将石墨粉和聚酰亚胺纤维研磨成微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，随后进行烧结工艺，并进行磨粉处理，得到粒径5μm以下的固体产物；
步骤2，将对硝基苯酚熔融，加入固体产物，保温30-60min，随后冷却结晶烘干，得到性能添加剂。
通过采用上述技术方案，先将石墨粉和聚酰亚胺纤维磨成微粉后加入乙二醇中分散，乙二醇具有良好的润湿性和分散性，同时具备一定的粘度，能够促进石墨粉和聚酰亚胺纤维的均匀弥散性，改善固体产物的组分均匀性，在烧结过程中乙二醇随温度升高而蒸发，聚酰亚胺纤维在烧结过程中进行热解，最终生成具有高导电率的更为扩展的网络芳族石墨结构，与磨成微粉的石墨粉配合形成三维网络导电结构，加入熔融的对硝基苯酚中，冷却结晶烘干析出，共同改善电解液的电导率，同时提高电解液的闪火电压。
优选的，烧结工艺按照两段时效处理，所述两段时效处理的第一段时效阶段为：按照5-10℃/min升温速率升温到300-400℃，保温20-30min，随后进行第二段时效处理；所述第二段时效阶段为：按照2-3℃/min升温速率升温到850-900℃，保温40-50min，冷却到60℃以下。
通过采用上述技术方案，在烧结过程中采用两段时效处理，能够进一步改善烧结效果，以利于固体产物形成更佳的三维网络导电结构，以提高电解液的电导率。
优选的，调节剂经由以下步骤制得：将环糊精溶于水中形成饱和水溶液，加入柠檬酸钙，搅拌包合，然后采用喷雾干燥法制得包合物，将包合物与二异硬脂醇苹果酸酯进行捏合造粒，制得颗粒状的调节剂。
通过采用上述技术方案，先将环糊精溶于水形成饱和溶液，对柠檬酸钙进行包合，通过喷雾干燥形成能够缓释钙离子的缓释剂，二异硬脂醇苹果酸酯是由长链多支化型醇与苹果酸组成的双酚，与有机醇混合物相容性良好，且具有良好的成膜性和粘性，能够同时促进保护膜的修复并调节体系粘度，以使得电解液在使用一段时间后依旧具有优异的闪火电压。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.采用性能添加剂和调节剂配合，不仅能够有效提高电解液的电导率，还能够协助改善电解液的闪火电压。调节剂能够在电解液的使用过程中缓释钙离子，钙离子能够与硅酸钠反应形成具有一定粘性的物质，从而起到调节电解液使用过程中的粘度，进而使得电解液在使用一段时间后依旧具有优异的闪火电压。
2.将焦磷酸钠、硅酸钠和硼砂和水配成体系的缓冲液，仅能够有效促进离子的传输，还能够调节体系的酸碱度，缓冲液整体呈弱碱性，以使得体系中含氧酸根离子浓度降低，控制阳极表面的氧负离子的电荷密度，以使得氧负离子放电概率下降，从而提高电解液的山火电压。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请所用原料均为普通市售原料，本申请所用检测方法均为本领域的常规试验方法。
制备例
制备例一
性能添加剂经由以下步骤制得：
步骤1，将石墨粉和聚酰亚胺纤维研磨成10μm以下的微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，随后进行烧结工艺，烧结工艺按照两段时效处理，两段时效处理的第一段时效阶段为：按照5-10℃/min升温速率升温到300℃，保温30min，随后进行第二段时效处理；所述第二段时效阶段为：按照2-3℃/min升温速率升温到850℃，保温50min，冷却至常温；然后进行磨粉处理，得到粒径5μm以下的固体产物；
步骤2，将对硝基苯酚熔融，加入固体产物，保温30min，随后冷却结晶烘干，得到性能添加剂；
其中聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的质量比为1:1:8.5:5。
制备例二
性能添加剂经由以下步骤制得：
步骤1，将石墨粉和聚酰亚胺纤维研磨成10μm以下的微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，随后进行烧结工艺，烧结工艺按照两段时效处理，两段时效处理的第一段时效阶段为：按照5-10℃/min升温速率升温到400℃，保温20min，随后进行第二段时效处理；所述第二段时效阶段为：按照2-3℃/min升温速率升温到900℃，保温40min，冷却至常温；然后进行磨粉处理，得到粒径5μm以下的固体产物；
步骤2，将对硝基苯酚熔融，加入固体产物，保温30min，随后冷却结晶烘干，得到性能添加剂；
其中聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的质量比为2.3:3:12:9。
制备例三
性能添加剂经由以下步骤制得：
步骤1，将石墨粉和聚酰亚胺纤维研磨成10μm以下的微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，随后进行烧结工艺，烧结工艺按照两段时效处理，两段时效处理的第一段时效阶段为：按照5-10℃/min升温速率升温到340℃，保温25min，随后进行第二段时效处理；所述第二段时效阶段为：按照2-3℃/min升温速率升温到880℃，保温45min，冷却至常温；然后进行磨粉处理，得到粒径5μm以下的固体产物；
步骤2，将对硝基苯酚熔融，加入固体产物，保温50min，随后冷却结晶烘干，得到性能添加剂；
其中聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的质量比为1.5:1.8:10:7.8。
制备例四
与制备例三的区别在于，聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的质量比为0.8:3.8:12.5:4，其余均与制备例三相同。
制备例1
调节剂经由以下步骤制得：将环糊精溶于水中形成饱和水溶液，加入柠檬酸钙，搅拌包合，然后采用喷雾干燥法制得包合物，将包合物与二异硬脂醇苹果酸酯进行捏合造粒，制得颗粒状的调节剂；
环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯的质量比为6:1:1。
制备例2
与制备例1的区别在于，环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯的质量比为9.2:2.5:2；其余均与制备例1相同。
制备例3
与制备例1的区别在于，环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯的质量比为8.3:2:1.6；其余均与制备例1相同。
制备例4
与制备例1的区别在于，环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯的质量比为5:3.2:3.7；其余均与制备例1相同。
实施例
实施例1
高电压型的电容器电解液包括以下重量份的原料：硼砂2份，焦磷酸钠1.2份，硅酸钠1份，有机醇混合物46份，水1份，性能添加剂5份，调节剂0.5份；有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇和乙醇，双磷酸封端聚乙二醇和乙醇的质量比为1.7:2.3；
高电压型的电容器电解液的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一，选用制备例一制得的性能添加剂和制备例1制得的调节剂；
步骤二，将硼砂，焦磷酸钠和硅酸钠加入水中溶解，制得缓冲液；
步骤三，将有机醇混合物和性能添加剂和调节剂混合均匀，于100r/min的速度下搅拌并匀速滴加缓冲液，缓冲液的滴加速率为25ml/min，缓冲液滴加完成后在30℃的条件下保温10min。
实施例2
高电压型的电容器电解液包括以下重量份的原料：硼砂10份，焦磷酸钠0.4份，硅酸钠4份，有机醇混合物78份，水5份，性能添加剂13份，调节剂3份；有机醇混合物为苯甲醇和乙醇，苯甲醇和乙醇的质量比为2:3；
高电压型的电容器电解液的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一，选用制备例一制得的性能添加剂和制备例1制得的调节剂；
步骤二，将硼砂，焦磷酸钠和硅酸钠加入水中溶解，制得缓冲液；
步骤三，将有机醇混合物和性能添加剂和调节剂混合均匀，于100r/min的速度下搅拌并匀速滴加缓冲液，缓冲液的滴加速率为40ml/min，缓冲液滴加完成后在30℃的条件下保温10min。
实施例3
高电压型的电容器电解液包括以下重量份的原料：硼砂6份，焦磷酸钠1份，硅酸钠2.2份，有机醇混合物66份，水4份，性能添加剂10份，调节剂2.3份；有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇和苯甲醇，双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇的质量比为1.7:1:2；
高电压型的电容器电解液的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤一，选用制备例一制得的性能添加剂和制备例1制得的调节剂；
步骤二，将硼砂，焦磷酸钠和硅酸钠加入水中溶解，制得缓冲液；
步骤三，将有机醇混合物和性能添加剂和调节剂混合均匀，于100r/min的速度下搅拌并匀速滴加缓冲液，缓冲液的滴加速率为30ml/min，缓冲液滴加完成后在37℃的条件下保温8min。
实施例4
与实施例3的区别在于，有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇和苯甲醇，双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇的质量比为2.9:2.3:3.2；其余均与实施例3相同。
实施例5
与实施例3的区别在于，有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇，双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇的质量比为2.2:1.8:2.1；其余均与实施例3相同。
实施例6
与实施例5的区别在于，选用制备例二制得的性能添加剂；其余均与实施例8相同。
实施例7
与实施例5的区别在于，选用制备例三制得的性能添加剂；其余均与实施例8相同。
实施例8
与实施例5的区别在于，选用制备例四制得的性能添加剂；其余均与实施例8相同。
实施例9
与实施例7的区别在于，选用制备例2制得的调节剂；其余均与实施例7相同。
实施例10
与实施例7的区别在于，选用制备例3制得的调节剂；其余均与实施例7相同。
实施例11
与实施例7的区别在于，选用制备例4制得的调节剂；其余均与实施例7相同。
对比例
对比例1
与实施例10的区别在于，不加入硅酸钠，其余均与实施例10相同。
对比例2
与实施例10的区别在于，性能添加剂经由以下步骤制得：将石墨粉磨成10μm以下的微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，将乙二醇蒸干后，加入熔融的对硝基苯酚中，保温50min，随后冷却结晶烘干，得到性能添加剂；其余均与实施例10相同。
对比例3
与实施例10的区别在于，性能添加剂经由以下步骤制得：将石墨粉和聚酰亚胺纤维研磨成微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，随后进行烧结工艺，烧结温度为880℃，烧结时间为50min，冷却至常温后进行磨粉处理，得到粒径5μm以下的性能调节剂；其余均与实施例10相同。
对比例4
与实施例10的区别在于，调节剂经由以下步骤制得：将环糊精和柠檬酸钙在二异硬脂醇苹果酸酯中进行研磨，均匀分散后制得调节剂；其余均与实施例10相同。
性能检测试验
将实施例1-11和对比例1-4制得的电解液进行初始时的闪火电压的测试，并采用电导率测定仪进行电导率的测定，使用2500小时后，再次进行闪火电压的测定，计算初始时和使用3000小时后闪火电压的差值，测试温度均为30℃，结果记录在表1。
表1试验结果
结合实施例1-11并结合表1可以看到，通过本申请制得的电解液的具有优良的闪火电压，最高闪火电压均在600V以上，同时兼具优异的导电性，导电率佳。在使用2500小时后，闪火电压的差值小，能适用于高压型电容器且使用寿命长。其中实施例3通过调整各原料组分用量，有机醇混合物选用双磷酸封端聚乙二醇、乙醇和苯甲醇，同时优化工艺参数，以使得闪火电压有一定程度的改善，同时保持良好的电导率。进一步优化性能添加剂和调节剂，均能在一定程度上改善电解液的闪火电压和电导率，在电解液长时间使用后，依旧能够保持良好的闪火电压，电解液的综合性能佳。
结合实施例10和对比例1并结合表1可以看出，缺少了硅酸钠，既影响缓冲液的效用发挥，又使得调节剂在电解液使用一段时间后释放出的钙离子无法与硅酸根离子结合，达到调节电解液粘度的目的，因而对比例1的初始闪火电压在一定程度上下降，在电解液长时间使用后，其闪火电压下降明显，使用寿命明显降低。
结合实施例10和对比例2-3并结合表1可以看出，对比例2中缺少了聚亚酰胺纤维和对应的烧结步骤，对比例3中采用一次性烧结且未加入对硝基苯酚，以使得对比例2和对比例3的闪火电压和电导率均明显下降，长时间使用后闪火电压的差值也更大，电解液的使用寿命缩短，其中对比例2的电导率下降更为明显，这是由于聚酰亚胺纤维在烧结过程中进行热解，最终生成具有高导电率的更为扩展的网络芳族石墨结构，与磨成微粉的石墨粉配合形成三维网络导电结构，加入熔融的对硝基苯酚中，冷却结晶烘干析出，共同改善电解液的电导率，同时提高电解液的闪火电压。
结合实施例10和对比例4并结合表1可以看到，对比例4中直接将环糊精和柠檬酸钙在二异硬脂醇苹果酸酯中研磨分散，对电解液的初始闪火电压和导电率有一定程度的影响，但电解液在长时间使用后，其闪火电压显著下降，无法长久在的高压型电容器的环境下工作，电解液的综合性能不佳。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种高电压型的电容器电解液，其特征在于，包括以下重量份的原料：硼砂2-10份，焦磷酸钠0.4-1.2份，硅酸钠1-4份，有机醇混合物46-78份，水1-5份，性能添加剂5-13份，调节剂0.5-3份，调节剂包括环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯；性能添加剂包括聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚。
2.根据权利要求1所述的高电压型的电容器电解液，其特征在于，聚酰亚胺纤维、石墨粉、乙二醇和对硝基苯酚的质量比为(1-2.3):(1-3):(8.5-12):(5-9)。
3.根据权利要求1所述的高电压型的电容器电解液，其特征在于，环糊精、柠檬酸钙和二异硬脂醇苹果酸酯的质量比为(6-9.2):(1-2.5):(1-2)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高电压型的电容器电解液，其特征在于，有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇中的至少两种。
5.根据权利要求4所述的高电压型的电容器电解液，其特征在于，有机醇混合物为双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇，双磷酸封端聚乙二醇、乙醇、苯甲醇的质量比为(1.7-2.9):(1-2.3):(2-3.2)。
6.权利要求1-5任一项所述的高电压型的电容器电解液的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
步骤一，制备性能添加剂和调节剂备用；
步骤二，将硼砂，焦磷酸钠和硅酸钠加入水中溶解，制得缓冲液；
步骤三，将有机醇混合物和性能添加剂和调节剂混合均匀，一边搅拌一边匀速滴加缓冲液，缓冲液滴加完成后在30-45℃的条件下保温5-10min。
7.根据权利要求6所述的高电压型的电容器电解液的制备方法，其特征在于，所述性能添加剂经由以下步骤制得：
步骤1，将石墨粉和聚酰亚胺纤维研磨成微粉，加入乙二醇中，超声分散均匀，随后进行烧结工艺，并进行磨粉处理，得到粒径5μm以下的固体产物；
步骤2，将对硝基苯酚熔融，加入固体产物，保温30-60min，随后冷却结晶烘干，得到性能添加剂。
8.根据权利要求7所述的高电压型的电容器电解液的制备方法，其特征在于，烧结工艺按照两段时效处理，所述两段时效处理的第一段时效阶段为：按照5-10℃/min升温速率升温到300-400℃，保温20-30min，随后进行第二段时效处理；所述第二段时效阶段为：按照2-3℃/min升温速率升温到850-900℃，保温40-50min，冷却至常温。
9.根据权利要求6所述的高电压型的电容器电解液的制备方法，其特征在于，调节剂经由以下步骤制得：将环糊精溶于水中形成饱和水溶液，加入柠檬酸钙，搅拌包合，然后采用喷雾干燥法制得包合物，将包合物与二异硬脂醇苹果酸酯进行捏合造粒，制得颗粒状的调节剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210571829.1A CN114927349B (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种高电压型的电容器电解液及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210571829.1A CN114927349B (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种高电压型的电容器电解液及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114927349A true CN114927349A (zh) | 2022-08-19 |
| CN114927349B CN114927349B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=82809824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210571829.1A Active CN114927349B (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种高电压型的电容器电解液及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114927349B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT141625B (de) * | 1931-06-23 | 1935-05-10 | Zwietusch E & Co Gmbh | Elektrolyt, insbesondere für Elektrolytkondensatoren. |
| JPH08203786A (ja) * | 1995-01-24 | 1996-08-09 | Marcon Electron Co Ltd | 電解コンデンサ駆動用電解液 |
| KR20010097617A (ko) * | 2000-04-25 | 2001-11-08 | 이형도 | 고압용 알루미늄 전해 콘덴서용 전해액 제조방법 및이로부터 제조된 전해액 |
| US20030111355A1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-19 | Kemet Electronics Corporation | Electrolyte for very high voltage electrolytic capacitors |
| JP2015090934A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | カーリットホールディングス株式会社 | 電解コンデンサ用電解液及び電解コンデンサ |
| CN106449108A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-22 | 安徽飞达电气科技有限公司 | 一种电解电容器耐高温工作电解液 |
| CN111599597A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-08-28 | 铜陵市胜美达电子制造有限公司 | 一种高稳定性的能提高电容器工作寿命的电容器电解液 |
| CN113675457A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-11-19 | 惠州市纬世新能源有限公司 | 一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池 |
| CN113707458A (zh) * | 2021-08-28 | 2021-11-26 | 合肥工业大学 | 基于环糊精超分子凝胶体系的可逆过热自保护有机电解液及其制备方法 |
| CN113948318A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-18 | 西安交通大学 | 一种高压水系电解液及其制备方法和其在超级电容器中的应用 |
| CN114093674A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-25 | 赣州富之庆电子科技有限公司 | 一种超高温长寿命铝电解电容器的电解液及其制备方法 |
-
2022
- 2022-05-25 CN CN202210571829.1A patent/CN114927349B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT141625B (de) * | 1931-06-23 | 1935-05-10 | Zwietusch E & Co Gmbh | Elektrolyt, insbesondere für Elektrolytkondensatoren. |
| JPH08203786A (ja) * | 1995-01-24 | 1996-08-09 | Marcon Electron Co Ltd | 電解コンデンサ駆動用電解液 |
| KR20010097617A (ko) * | 2000-04-25 | 2001-11-08 | 이형도 | 고압용 알루미늄 전해 콘덴서용 전해액 제조방법 및이로부터 제조된 전해액 |
| US20030111355A1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-06-19 | Kemet Electronics Corporation | Electrolyte for very high voltage electrolytic capacitors |
| JP2015090934A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-05-11 | カーリットホールディングス株式会社 | 電解コンデンサ用電解液及び電解コンデンサ |
| CN106449108A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-02-22 | 安徽飞达电气科技有限公司 | 一种电解电容器耐高温工作电解液 |
| CN111599597A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-08-28 | 铜陵市胜美达电子制造有限公司 | 一种高稳定性的能提高电容器工作寿命的电容器电解液 |
| CN113707458A (zh) * | 2021-08-28 | 2021-11-26 | 合肥工业大学 | 基于环糊精超分子凝胶体系的可逆过热自保护有机电解液及其制备方法 |
| CN113948318A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-18 | 西安交通大学 | 一种高压水系电解液及其制备方法和其在超级电容器中的应用 |
| CN113675457A (zh) * | 2021-10-21 | 2021-11-19 | 惠州市纬世新能源有限公司 | 一种锂电池电解液及其制备方法及锂电池 |
| CN114093674A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-25 | 赣州富之庆电子科技有限公司 | 一种超高温长寿命铝电解电容器的电解液及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114927349B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102519907B1 (ko) | 고점도 리튬 카르복시메틸 셀룰로오스 및 그 제조방법과 응용 | |
| CN110628044B (zh) | 一种三元交联水凝胶电解质、制备方法及其应用 | |
| KR20090125800A (ko) | 리튬 이온전지용 수성 바인더, 그 제조방법 및 리튬 이온전지 양극판 | |
| CN110085866B (zh) | 一种碳纳米管导电浆料及其制备方法和用途 | |
| EP4116355A1 (en) | Composite polymer, and preparation method therefor and application thereof | |
| CN109785994B (zh) | 一种perc电池背极浆料及其制备方法 | |
| CN109755483A (zh) | 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法及应用 | |
| CN112072168A (zh) | 一种半固态锂电池电解质及制备方法 | |
| CN114685883A (zh) | 一种超光滑高压电缆半导电内屏蔽料及其制备方法 | |
| CN114927349A (zh) | 一种高电压型的电容器电解液及其制备方法 | |
| CN113066981A (zh) | 一种n掺杂石墨烯浆料及使用该浆料改性的石墨材料 | |
| CN110444765B (zh) | 三聚氰胺交联聚乙烯醇水凝胶在锂电池硅负极材料中的应用 | |
| CN114551982B (zh) | 一种双盐peo基聚合物复合固体电解质及其制备方法 | |
| CN114874622A (zh) | 一种用于储能电容的pei/mof薄膜和制备方法 | |
| CN114605831A (zh) | 一种抗侵蚀磁屏蔽橡胶及其制备方法 | |
| CN114628783A (zh) | 一种高性能聚合物复合固体电解质的制备方法及应用 | |
| CN110789101A (zh) | 一种电缆桥架专用型耐腐蚀低重量复合材料的生产工艺 | |
| CN113410429B (zh) | 一种正极片及其制备方法与用途 | |
| CN115260762B (zh) | 聚醚酰亚胺介电复合材料及其制备方法、应用 | |
| CN115064666B (zh) | 一种导电高分子接枝石墨烯包覆的硅负极材料及制备方法 | |
| CN117143377B (zh) | 一种聚碳酸酯与聚氨酯共混型薄膜的制备方法及应用 | |
| CN111640579B (zh) | 一种超低温电解液 | |
| CN113921280B (zh) | 叠层铝电容器的阴极区聚合方法及铝电容器的制备方法 | |
| CN117624670B (zh) | 一种聚醚酰亚胺-三（2-羟乙基）异氰尿酸酯共混型薄膜的制备方法及应用 | |
| TWI826046B (zh) | 製造負極活性材料之方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |