CN117954229B - 一种高保真音响用电容工作电解液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容工作电解液技术领域，且公开了一种高保真音响用电容工作电解液及其制备方法，星型多臂高分子添加剂结构中含有多个稳定性能好的硼酸聚酯结构，易与羧酸铵盐的铵根离子形成配位键，吸附于阳极氧化膜表面，且聚合物分子量大、色散力强，不容易发生解吸附，使得带负电的羧酸根离子在阳极箔表面的浓度降低，进而增加电解液的闪火电压；高分子添加剂中的季铵盐和四氟硼酸离子结构，具有较小的离子半径，可以在电解液中快速迁移，进而增加了电解液的电导率；由工作电解液组装而成的电容器显示出良好的电容特性及可逆性，广泛应用于电动汽车、无线通信和电子设备等领域。
Description
技术领域
本发明涉及电容工作电解液技术领域，具体为一种高保真音响用电容工作电解液及其制备方法。
背景技术
高保真音响是指能完美再现原著声音或影像的设备，它要求音响在重放过程中，对声音信号各项指标不失真地放大、处理，以还原声源的本来面貌，强调的是原汁原味；近年来，随着电子元器件集成化与高速处理化技术的迅猛发展，人们对音响的环绕立体声、多声道等音质的要求增加，因此需要对音响设备的关键部位如电容进行改良，以达到改善音质的效果；其中铝电解电容器是音响设备中不可替代的基础元件，铝电解电容器主要由电容芯子和工作电解液构成，工作电解液性能是影响音响电容质量的一个重要影响因素，因此对音响用电容工作电解液的研究，对开发高保真音响具有重要意义。
工作电解液起到随时修补阳极氧化膜缺陷的作用，维护电容器的性能，工作电解液要求具有高氧化效率、稳定物化性质、较小电阻率等，且对铝箔和密封材料无腐蚀；现有技术中，一般采用硼酸和乙二醇体系，但二者在高温下会发生酯化反应会生成水，产生水汽化而使内压增加，导致电容器容易破裂，使得该体系无法在高温环境中应用；也有技术采用直链羧酸盐和乙二醇体系，但直链羧酸盐在低温下有结晶析出的现象，影响了电容器的低温性能，并且直链羧酸盐体系的氧化效率较低，制约了电容器性能的进一步提高；现有铝电解电容器工作电解液闪火电压低、离子电导率小且热稳定性能差，因此需要进一步进行改性。
季铵盐类电解质可在苛刻的环境下正常工作，而且能够提供更高的电化学窗口，提高能量密度和功率密度，有机硼高分子化合物的耐高温高压性能非常好，因此本发明将季铵盐类电解质和有机硼结合起来，制备出一种闪火电压高、离子电导率大且热稳定性能好的星型多臂高分子添加剂，在电解液中不易发生酯化、酰胺化以及高温水合等导致电容器性能恶化的不良作用，热稳定性好，特别适用于高保真音响用电容工作电解液的制备。
发明内容
本发明解决的技术问题如下：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高保真音响用电容工作电解液及其制备方法，制备了一种具有良好电化学性能的电容、能够满足音响设备高保真性能要求的电容工作电解液。
本发明的技术方案如下：
一种电容工作电解液的制备方法，所述电容工作电解液包括以下重量份数的组分：65-75份乙二醇，2-4份乙腈、5-11份酸铵电解质添加剂、0.5-1.5份吸氢剂、0.2-0.5份防水合剂、0.1-0.15次亚磷酸铵、1-8份星型多臂高分子添加剂。
所述酸铵电解质添加剂包括癸二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、十二双酸铵中的任意一种或组合。
所述制备方法按照以下步骤进行：在手套箱内，将计量好的乙二醇加入到反应瓶中，加入乙腈、酸铵电解质添加剂和次亚磷酸铵，升温至60-70℃，搅拌溶解后，加入星型多臂高分子添加剂，加热至120-140℃，搅拌至全溶，然后降温至95-105℃，加入吸氢剂和防水合剂，保温2-5h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
更进一步地，所述吸氢剂对硝基苯甲酸、间苯二酚、对苯醌中的任意一种。
更进一步地，所述防水合剂为次亚磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵中的任意一种。
更进一步地，所述星型多臂高分子添加剂的制备方法按照以下步骤进行：
(1)向反应烧瓶中加入4-(溴甲基)苯硼酸和氯仿，搅拌均匀后，加入聚乙二醇单甲醚和无水硫酸镁，加热进行回流反应，反应结束后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体。
(2)向反应烧瓶中加入五甲基二亚乙基三胺和异丙醇，搅拌溶解后，加入硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，在75-80℃反应48-72h后，冷却至室温，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体。
(3)向反应烧瓶中加入多臂硼酸聚酯季铵盐中间体和乙醇，搅拌均匀后，滴加质量分数为35-45％的四氟硼酸溶液，加热进行回流反应，反应结束后，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到星型多臂高分子添加剂。
更进一步地，所述步骤(1)中4-(溴甲基)苯硼酸、氯仿、聚乙二醇单甲醚、无水硫酸镁的比例关系为1mo l:(4500-8000)mL:(3-5)mo l:(300-600)g。
更进一步地，所述步骤(1)中反应温度为50-60℃，反应时间为12-24h。
更进一步地，所述步骤(2)中五甲基二亚乙基三胺、异丙醇、硼酸聚酯基溴甲基苯中间体的比例关系为1mo l:(3200-4000)mL:(4.5-8)mo l。
更进一步地，所述步骤(3)中多臂硼酸聚酯季铵盐中间体、乙醇、四氟硼酸的比例关系为1mo l:(2500-5000)mL:(3-5)mo l。
更进一步地，所述步骤(3)中反应温度为75-85℃，反应时间为3-8h。
更进一步地，所述的制备方法得到的电容工作电解液在高保真音响中的应用。
本发明有益的技术效果如下：
本发明将4-(溴甲基)苯硼酸和聚乙二醇单甲醚在无水硫酸镁的作用下脱水，得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，然后与五甲基二亚乙基三胺发生季铵化反应，得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体，接着与四氟硼酸进行离子交换反应，得到星型多臂高分子添加剂，最后与乙腈、酸铵电解质、吸氢剂、防水合剂等混合均匀，得到高保真音响电容工作电解液。
星型多臂高分子添加剂结构中含有多个稳定性能好的硼酸聚酯结构，易与电解质羧酸铵盐的铵根离子形成配位键，同时硼酸聚酯的结构中带有多个负电荷的极性基团，易吸附于阳极氧化膜表面，且聚合物分子量大、色散力强、总吸附能大，不容易发生解吸附，使得带负电的羧酸根离子在阳极箔表面附近的浓度降低，进而增加电解液的闪火电压；此外星型多臂高分子添加剂中含有季铵盐和四氟硼酸离子结构，其中阴离子BF4 -有较小的离子半径，可以在电解液中快速迁移，去溶剂化后可以进入到电极微孔中，与季铵盐阳离子组合可实现良好的导电性能，破坏了离子之间的相互作用，使得电解质粒子的可迁移性增强；另一方面高介电常数的乙腈会产生空间隔离效应，削弱了阴阳离子静电吸引力，降低了阴阳离子缔合成离子对的概率，增加电解质盐的解离程度，进而增加了工作电解液的电导率。
吸氢剂如对硝基苯甲酸、间苯二酚、对苯醌中均具有“硝基效应”，具有较强的吸子能力的诱导效应和π-π共轭体系引起的共轭效应，能有效地抑制或消除电解过程中产生过多氢气导致电容内压升高的问题；防水合剂如次亚磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵在电解过程中，可以在铝氧化膜表面形成一层网络状磷酸铝转化膜，抑制水分子的侵入，具有抗水合能力高、耐腐蚀能力强的作用。
由本发明制备的电解液组装而成的电容器，其比电容和充放电效率均较高，使电容器的性能得到改善，显示出良好的电容特性及可逆性，进而改善音响音质，同时在电动汽车、无线通信、电子设备等领域中也可以得到广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
(1)向反应烧瓶中加入15mmo l的4-(溴甲基)苯硼酸和105mL氯仿，搅拌均匀后，加入60mmo l聚乙二醇单甲醚和7.5g无水硫酸镁，在55℃反应16h后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体。制备工艺原理如下：
(2)向反应烧瓶中加入12mmo l五甲基二亚乙基三胺和42mL异丙醇，搅拌溶解后，加入72mmo l硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，在75℃反应60h后，冷却至室温，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体。制备工艺原理如下：
(3)向反应烧瓶中加入5mmo l多臂硼酸聚酯季铵盐中间体和20mL乙醇，搅拌均匀后，滴加25mmo l质量分数为40％的四氟硼酸溶液，在80℃反应5h后，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到星型多臂高分子添加剂。制备工艺原理如下：
(4)在手套箱内，将按重量份数计的70份乙二醇加入到反应瓶中，加入3份乙腈、3份癸二酸铵、3份己二酸铵、5份苯甲酸铵和0.12份次亚磷酸铵，升温至65℃，搅拌溶解后，加入1份星型多臂高分子添加剂，加热至130℃，搅拌至全溶，然后降温至100℃，加入1份间苯二酚和0.3份次亚磷酸，保温4h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
实施例2
(1)向反应烧瓶中加入5mmo l的4-(溴甲基)苯硼酸和40mL氯仿，搅拌均匀后，加入25mmo l聚乙二醇单甲醚和3g无水硫酸镁，在50℃反应24h后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体。
(2)向反应烧瓶中加入8mmo l五甲基二亚乙基三胺和32mL异丙醇，搅拌溶解后，加入64mmo l硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，在75℃反应72h后，冷却至室温，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体。
(3)向反应烧瓶中加入3mmo l多臂硼酸聚酯季铵盐中间体和15mL乙醇，搅拌均匀后，滴加15mmo l质量分数为45％的四氟硼酸溶液，在75℃反应8h后，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到星型多臂高分子添加剂。
(4)在手套箱内，将按重量份数计的75份乙二醇加入到反应瓶中，加入2份乙腈、4份己二酸铵、4份苯甲酸铵、1份十二双酸铵0.1份次亚磷酸铵，升温至60℃，搅拌溶解后，加入3.5份星型多臂高分子添加剂，加热至140℃，搅拌至全溶，然后降温至95℃，加入1.5份对硝基苯甲酸和0.5份磷酸二氢铵，保温3h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
实施例3
(1)向反应烧瓶中加入10mmo l的4-(溴甲基)苯硼酸和45mL氯仿，搅拌均匀后，加入30mmo l聚乙二醇单甲醚和3g无水硫酸镁，在60℃反应12h后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体。
(2)向反应烧瓶中加入5.5mmo l五甲基二亚乙基三胺和17.6mL异丙醇，搅拌溶解后，加入25mmo l硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，在80℃反应48h后，冷却至室温，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体。
(3)向反应烧瓶中加入6mmo l多臂硼酸聚酯季铵盐中间体和15mL乙醇，搅拌均匀后，滴加185mmo l质量分数为35％的四氟硼酸溶液，在85℃反应3h后，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到星型多臂高分子添加剂。
(4)在手套箱内，将按重量份数计的68份乙二醇加入到反应瓶中，加入4份乙腈、2份癸二酸铵、3份己二酸铵、4份十二双酸铵和0.15份次亚磷酸铵，升温至70℃，搅拌溶解后，加入6份星型多臂高分子添加剂，加热至120℃，搅拌至全溶，然后降温至105℃，加入0.5份对苯醌和0.5份磷酸铵，保温2h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
实施例4
(1)向反应烧瓶中加入3mmo l的4-(溴甲基)苯硼酸和21mL氯仿，搅拌均匀后，加入10mmo l聚乙二醇单甲醚和1.5g无水硫酸镁，在60℃反应20h后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体。
(2)向反应烧瓶中加入14mmo l五甲基二亚乙基三胺和50mL异丙醇，搅拌溶解后，加入110mmo l硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，在80℃反应36h后，冷却至室温，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体。
(3)向反应烧瓶中加入9mmo l多臂硼酸聚酯季铵盐中间体和36mL乙醇，搅拌均匀后，滴加45mmo l质量分数为42％的四氟硼酸溶液，在80℃反应7h后，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到星型多臂高分子添加剂。
(4)在手套箱内，将按重量份数计的65份乙二醇加入到反应瓶中，加入4份乙腈、1份癸二酸铵、2份己二酸铵、2份苯甲酸铵和0.1份次亚磷酸铵，升温至65℃，搅拌溶解后，加入8份星型多臂高分子添加剂，加热至140℃，搅拌至全溶，然后降温至100℃，加入1.5份间苯二酚和0.2份次亚磷酸，保温4h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
对比例1
(1)向反应烧瓶中加入15mmo l的4-(溴甲基)苯硼酸和105mL氯仿，搅拌均匀后，加入60mmo l聚乙二醇单甲醚和7.5g无水硫酸镁，在55℃反应16h后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体。
(2)在手套箱内，将按重量份数计的70份乙二醇加入到反应瓶中，加入3份乙腈、3份癸二酸铵、3份己二酸铵、5份苯甲酸铵和0.12份次亚磷酸铵，升温至65℃，搅拌溶解后，加入1份硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，加热至130℃，搅拌至全溶，然后降温至100℃，加入1份间苯二酚和0.3份次亚磷酸，保温4h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
对比例2
在手套箱内，将按重量份数计的70份乙二醇加入到反应瓶中，加入3份乙腈、3份癸二酸铵、3份己二酸铵、5份苯甲酸铵和0.12份次亚磷酸铵，升温至65℃，搅拌溶解后，加入1份间苯二酚和0.3份次亚磷酸，保温4h，冷却至室温，得到电容工作电解液。
闪火电压测试：采用电容器阳极箔TV特性测试仪，测定工作电解液的闪火电压，测定电流密度为5×10-3A/cm2。
电导率测试：采用电导率仪在25℃下对所制备的工作电解液进行电导率测试，将电解液置于细长型容器内，在恒温箱内保温3小时以达到指定温度后快速进行测试，每个样品测试3-5次，取其平均值。
耐久性测试：将电解液和相关电容器芯包制成铝电解电容器进行耐久性测试，将样品放入120℃高温试验箱中，施加含纹波电流的工作电压250V，纹波电流大小是230mA，放置5000h取出，再经室温放置16小时后计算电容量变化率ΔC。按照下式进行计算：
ΔC＝(C2-C1)/C1×100％。
式中，ΔC电容量变化率(％)；为C1为25℃下的电容(F)；C2为放置于120℃高温试验箱5000h后的电容(F)。
表1工作电解液的性能测试：
| 闪火电压(V) | 电导率(mS/cm) | 电容量变化率(％) | |
| 实施例1 | 482.4 | 5.16 | -1.93 |
| 实施例2 | 490.8 | 6.32 | -1.74 |
| 实施例3 | 515.7 | 7.09 | -1.56 |
| 实施例4 | 516.2 | 7.65 | -1.53 |
| 对比例1 | 480.6 | 3.30 | -2.14 |
| 对比例2 | 455.3 | 2.52 | -3.45 |
闪火电压是铝电解电容器工作电解液的重要参数之一，它直接决定了电容器的额定工作电压的高低，一般来说，闪火电压体现了电容器的稳定性，闪火电压越低，在加压情况下容易产生气泡，导致电容器损坏；由上表测试结果可知，随着电解液中星型多臂高分子添加剂含量的增加，其闪火电压得到较大提升，这是因为合成的星型多臂高分子添加剂含有较多硼酸酯结构，易与羧酸铵盐的铵根离子形成配位键，同时硼酸聚酯的结构中带有多个负电荷的极性基团，极易吸附于阳极氧化膜表面且聚合物分子量大，色散力强，总吸附能大，不容易发生解吸附，使得带负电的羧酸根离子在阳极箔表面附近的浓度降低，进而增加电解液的闪火电压；对比例2中不含有硼酸酯结构，其工作电解液的闪火电压值较低。
电解液中的电解质盐能够提供阴阳离子，因此电导率的大小与离子的可迁移性有着密切的关系；由上表测试结果可知，随着电解液中星型多臂高分子添加剂含量的增加，其电导率得到一定程度的增加，一方面由于星型多臂高分子添加剂中含有季铵盐和四氟硼酸离子结构，其阴离子BF4 -有较小的离子半径，可以在电解液中快速迁移，去溶剂化后可以进入到电极微孔中，与季铵盐阳离子组合可实现良好的导电性能，使得粒子的可迁移性增强，进而增加了电解液的电导率；另一方面高介电常数的乙腈会产生空间隔离效应，削弱了阴阳离子静电吸引力，降低了阴阳离子缔合成离子对的概率，增加电解质盐的解离程度；对比例2和对比例3中不含季铵盐和四氟硼酸离子结构，其电导率较差。
电容量变化率指电容量随温度变化的程度，由上表测试结果可知，经130℃、5000小时耐久性试验后，电容器的电容量相较于室温的电容量变化较小，说明所研制的铝电解电容器工作电解液具有良好的耐高温性和稳定性，这是因为星型多臂高分子添加剂中含有多个较稳定的硼酸酯结构，电解液随硼酸聚酯结构的增多而稳定性趋好，即应用本发明制备电解液的电容器能够获得更高的耐温性能及稳定性，性能优异，可满足更高的设计要求。
实施例5
(1)将活性物质活性炭、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮调整粘稠度，固定于磁力搅拌器中充分搅拌均匀，调成糊状浆料，将浆料涂于铝箔上，置于真空干燥箱中80℃干燥24h，冷却至室温后取出，用电极辊轧机压实，剪成直径为15mm的圆形电极片，置于手套箱中备用。
(2)取质量相近的两片电极，在手套箱中按照垫片、正极、隔膜、负极、垫片的顺序叠起来，置于电池测试池中，向其中注入所配电容工作电解液(由实施例1制备)，最后将电池测试池进行组装密封，得到模拟扣式电容器。
实施例6
(1)将活性物质活性炭、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮调整粘稠度，固定于磁力搅拌器中充分搅拌均匀，调成糊状浆料，将浆料涂于铝箔上，置于真空干燥箱中90℃干燥16h，冷却至室温后取出，用电极辊轧机压实，剪成直径为20mm的圆形电极片，置于手套箱中备用。
(2)取质量相近的两片电极，在手套箱中按照垫片、正极、隔膜、负极、垫片的顺序叠起来，置于电池测试池中，向其中注入所配电容工作电解液(由实施例2制备)，最后将电池测试池进行组装密封，得到模拟扣式电容器。
实施例7
(1)将活性物质活性炭、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮调整粘稠度，固定于磁力搅拌器中充分搅拌均匀，调成糊状浆料，将浆料涂于铝箔上，置于真空干燥箱中75℃干燥32h，冷却至室温后取出，用电极辊轧机压实，剪成直径为12mm的圆形电极片，置于手套箱中备用。
(2)取质量相近的两片电极，在手套箱中按照垫片、正极、隔膜、负极、垫片的顺序叠起来，置于电池测试池中，向其中注入所配电容工作电解液(由实施例3制备)，最后将电池测试池进行组装密封，得到模拟扣式电容器。
实施例8
(1)将活性物质活性炭、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮调整粘稠度，固定于磁力搅拌器中充分搅拌均匀，调成糊状浆料，将浆料涂于铝箔上，置于真空干燥箱中85℃干燥20h，冷却至室温后取出，用电极辊轧机压实，剪成直径为18mm的圆形电极片，置于手套箱中备用。
(2)取质量相近的两片电极，在手套箱中按照垫片、正极、隔膜、负极、垫片的顺序叠起来，置于电池测试池中，向其中注入所配电容工作电解液(由实施例4制备)，最后将电池测试池进行组装密封，得到模拟扣式电容器。
对比例3
(1)将活性物质活性炭、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮调整粘稠度，固定于磁力搅拌器中充分搅拌均匀，调成糊状浆料，将浆料涂于铝箔上，置于真空干燥箱中80℃干燥24h，冷却至室温后取出，用电极辊轧机压实，剪成直径为15mm的圆形电极片，置于手套箱中备用。
(2)取质量相近的两片电极，在手套箱中按照垫片、正极、隔膜、负极、垫片的顺序叠起来，置于电池测试池中，向其中注入所配电容工作电解液(由对比例1制备)，最后将电池测试池进行组装密封，得到模拟扣式电容器。
对比例4
(1)将活性物质活性炭、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，加入适量溶剂N-甲基吡咯烷酮调整粘稠度，固定于磁力搅拌器中充分搅拌均匀，调成糊状浆料，将浆料涂于铝箔上，置于真空干燥箱中80℃干燥24h，冷却至室温后取出，用电极辊轧机压实，剪成直径为15mm的圆形电极片，置于手套箱中备用。
(2)取质量相近的两片电极，在手套箱中按照垫片、正极、隔膜、负极、垫片的顺序叠起来，置于电池测试池中，向其中注入所配电容工作电解液(由对比例2制备)，最后将电池测试池进行组装密封，得到模拟扣式电容器。
采用电化学工作站对电容器进行恒电流充放电测试，充放电电压范围为0-3V、电流密度为1A/g。根据下式计算电容器的比电容C和充放电效率η：
C＝2·I·Δt/(m·ΔU)。
η＝Q1/Q2。
式中，C为比电容(F/g)；I为电流(A)；Δt为放电时间(s)；m为电极活性物质的质量(g)；ΔU为电压(V)。
η为充放电效率(％)；Q1为放电能量(J)；Q2为放电能量(J)。
表2电容器的性能测试：
一般电解液的电导率越大，则其导电性越好，电解液中离子的迁移阻力越小，电解液电阻越小，电容器的综合性能也就越好；由上表测试结果可知，由制备的电解液组装的电容器，其比电容和充放电效率随着电解液中型多臂高分子添加剂含量的增加而增加，这是因为电导率的增加，使电容器性能得到改善，显示出良好的电容特性及可逆性，拓宽了电容器的进一步应用。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该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，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述电容工作电解液包括以下重量份数的组分：65-75份乙二醇，2-4份乙腈、5-11份酸铵电解质添加剂、0.5-1.5份吸氢剂、0.2-0.5份防水合剂、0.1-0.15份次亚磷酸铵、1-8份星型多臂高分子添加剂；
所述酸铵电解质添加剂包括癸二酸铵、己二酸铵、苯甲酸铵、十二双酸铵中的任意一种或组合；
所述制备方法按照以下步骤进行：在手套箱内，将计量好的乙二醇加入到反应瓶中，加入乙腈、酸铵电解质添加剂和次亚磷酸铵，升温至60-70℃，搅拌溶解后，加入星型多臂高分子添加剂，加热至120-140℃，搅拌至全溶，然后降温至95-105℃，加入吸氢剂和防水合剂，保温2-5h，冷却至室温，得到电容工作电解液；
所述星型多臂高分子添加剂的制备方法按照以下步骤进行：
（1）向反应烧瓶中加入4-(溴甲基)苯硼酸和氯仿，搅拌均匀后，加入聚乙二醇单甲醚和无水硫酸镁，加热进行回流反应，反应结束后，冷却至室温，过滤，滤液浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到硼酸聚酯基溴甲基苯中间体；
（2）向反应烧瓶中加入五甲基二亚乙基三胺和异丙醇，搅拌溶解后，加入硼酸聚酯基溴甲基苯中间体，在75-80℃反应48-72h后，冷却至室温，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到多臂硼酸聚酯季铵盐中间体；
（3）向反应烧瓶中加入多臂硼酸聚酯季铵盐中间体和乙醇，搅拌均匀后，滴加质量分数为35-45%的四氟硼酸溶液，加热进行回流反应，反应结束后，浓缩，石油醚洗涤，干燥后得到星型多臂高分子添加剂。
2.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述吸氢剂为对硝基苯甲酸、间苯二酚、对苯醌中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述防水合剂为次亚磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中4-(溴甲基)苯硼酸、氯仿、聚乙二醇单甲醚、无水硫酸镁的比例关系为1mol:（4500-8000）mL:（3-5）mol:（300-600）g。
5.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中反应温度为50-60℃，反应时间为12-24h。
6.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中五甲基二亚乙基三胺、异丙醇、硼酸聚酯基溴甲基苯中间体的比例关系为1mol:（3200-4000）mL:（4.5-8）mol。
7.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中多臂硼酸聚酯季铵盐中间体、乙醇、四氟硼酸的比例关系为1mol:（2500-5000）mL:（3-5）mol。
8.根据权利要求1所述的电容工作电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中反应温度为75-85℃，反应时间为3-8h。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的电容工作电解液在高保真音响中的应用。
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| GR01 | Patent grant |