一種電解液及其製備方法和所得鋁電解電容器的製備方法
2023-08-06 09:41:36 1
專利名稱：一種電解液及其製備方法和所得鋁電解電容器的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁電解電容器，尤其涉及一種鋁電解電容器的電解液 及其製備方法。
背景技術：
隨著科學技術日新月異地發展，目前汽車電子、程控交換器、變頻控
制器以及UPS不間斷電源等整機行業對螺栓型鋁電解電容器的要求已是愈
來愈高。由於上述整機行業特點是電路比較複雜，使用環境苛刻，因此需 要鋁電解電容器具備耐高溫、長壽命、大容量以及耐大紋波電流衝擊的特 性。現有技術螺栓型鋁電解電容器採用的工作電解液體系比較單一，工作 電解液高溫物化性能不穩定，易發生熱分解、醯胺化以及酯化等反應，採 用常規設計，導致電容器穩定性不高，使用壽命短，耐穩波電流能力差。
現有技術產品主要是在工作一段時間後，易出現如下早期失效
(1) 當電容器長期在電路中工作時，陽極引出條以及陽極鋁箔易發生腐蝕， 甚至陽極引出條全部被腐蝕斷，使產品處於開路狀態而失效。
(2) 產品高溫穩定性差，當市電發生波動或長時間連續工作時，易出現閃 火、擊穿，引起短路爆炸，甚至著火，引起安全事故。
(3) 產品耐紋波電流能力不夠，使用一段時間後內部壓力急劇升高，導致
產品底部鼓脹或防爆塞打開，造成電解液被蒸化掉而使芯子乾涸。
(4) 由於電解液耐高溫性不夠，產品電容量易衰減以及損耗回升較快，導 致ESR增加，電容器內部溫升變大，促使產品提前失效。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種耐高溫、高閃火電壓、抗腐蝕性 強以及具有良好的高溫穩定性的螺栓型鋁電解電容器的電解液；本發明還 提供了該電解液的製備方法以及包含該電解液的螺栓型鋁電解電容器的制 備方法。
為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的 一種鋁電 解電容器用電解液，其重量百分組成為主溶劑38. 5 85. 7wt°/。、輔助溶劑 5 25wt%、溶質4 20wt0/0、改性添加劑5 15wt%、消氫劑O. 2 lwt%、防 水合劑O. l 0.5wt%。所述的主溶劑是乙二醇；輔助溶劑是磷酸三丁酯、磷 酸單丁酯、二甘醇二丁醚中的一種或幾種；溶質是癸二酸銨、1.6-十二雙 酸銨、1.10-十二雙酸銨有機羧酸鹽中的一種或幾種。
進一步在上述鋁電解電容器用電解液中，為提高其抗腐蝕性、閃火 電壓等特性，需添加多種改性添加劑、消氫劑以及防水合劑。首先高壓鋁 電解電容器長時間連續在高溫高壓下工作，產品的陽極箔片極易發生腐蝕， 為防止電容器陽極腐蝕，所述改性添加劑是在電解液中加入防腐劑，該防 腐劑是季戊四醇、磷鎢酸、磷檬酸中一種或幾種。其次為提高、改善工作 電解液閃火電壓以及高溫穩定能，所述改性添加劑還可以包括聚乙二醇、 正矽酸乙酯以及納米二氧化矽等中的一種或幾種。再次消氫劑是對消基苯 甲醇、對消基苯酚中的一種或兩種物質，防水合劑是次亞磷酸、次亞磷酸 銨中的一種或兩種物質。
在上述電解液的製備方法中，將主溶劑、輔助溶劑加熱至70-9(TC後加 入溶質，繼續加熱至110-135'C，再加入改性添加劑、消氫劑、防水合劑， 使之完全溶解後自然冷卻。該工作電解液適應於額定電壓為315-450V的鋁 電解電容器產品。
本發明還提供了一種包含上述電解液的鋁電解電容器的製備方法，它 包括巻繞、含浸、蓋板鉚接、老化步驟，在含浸步驟中，需要在含浸缸中 交替循環施加正壓力與抽真空，其中正壓力為O. 1-0. 7Mpa，真空度為-0.2 -0.05Mpa，循環含浸的時間間隔為20-60分鐘，所含浸的電解液就是本發 明的上述電解液。所述的老化步驟是在常溫下，電容器開口老化，老化結 束後再巻邊封口。
與現有技術相比，本發明選擇優良的配方組合，得到一種耐高溫、高 閃火電壓、抗腐蝕性強以及具有高溫穩定性的工作電解液；為提高其抗腐 蝕性、閃火電壓等特性，添加多種改性添加劑，如防腐劑和提高電解液閃 火電壓的物質。利用這種電解液生產額定工作電壓為315-450V的螺栓型鋁 電解電容器產品，該電容器的使用壽命達105°C8000小時或125°C2000小 時，確保鋁電解電容器產品能完全滿足大型電子整機的超高要求，帶動相 關產業的發展與升級。
具體實施例方式
本發明的主旨是通過選擇優良的配方組合，得到一種耐高溫、高閃火電 壓、抗腐蝕性強以及具有高溫穩定性的工作電解液；為提高其抗腐蝕性、閃 火電壓等特性，添加多種改性添加齊IJ、消氫劑以及防水合劑。利用這種電解 液生產額定工作電壓為315-450V的螺栓型鋁電解電容器產品，該電容器的使 用壽命達105'C8000小時或125"C2000小時。下面結合實施例對本發明的內容 作進一步詳述，實施例中所提及的內容並非對本發明的限定，製備方法中溫 度、時間等工藝條件的選擇可因地制宜而對結果並無實質性影響。
首先，簡述本發明配方的基本方案 一種鋁電解電容器用電解液，其 重量百分組成為主溶劑38. 5 85. 7wt%、輔助溶劑5 25wt%、溶質4 20wt%、改性添加劑5 15wt%、消氫劑O. 2 lwt%、防水合劑O. 1 0. 5wt%。
所述的主溶劑是乙二醇；輔助溶劑是磷酸三丁酯、磷酸單丁酯、二甘 醇二丁醚中的一種或幾種；溶質是癸二酸銨、1.6-十二雙酸銨、1.10-十二 雙酸銨有機羧酸鹽中的一種或幾種。
一種利用上述電解液的鋁電解電容器的製備方法，包括巻繞、含浸、 蓋板鉚接、老化步驟，在含浸步驟中，需要在含浸缸交替循環施加正壓力與抽真空度，其中正壓力為O. 1-0. 7Mpa，真空度為-0.2 -0. 05Mpa，循環 含浸時間間隔為20-60分鐘，所含浸的電解液是上述電解液。
實施例l
一種鋁電解電容器用電解液，其重量百分組成是表1的1號配方，其
中主溶劑是乙二醇，輔助溶劑是磷酸三丁酯，溶質是癸二酸銨，改性添 加劑是季戊四醇和聚乙二醇的混合物，消氫劑是對消基苯酚，防水合劑是
次亞磷酸。將乙二醇、磷酸三丁酯加熱至70-9CTC ，加入癸二酸銨，加熱到 110-135t:關火，最後加入季戊四醇、聚乙二醇、對消基苯酚以及次亞磷酸 混合物，使之完全溶解，自然冷卻後即可。將該電解液用於製作2200 uF/400 螺栓型鋁電解電容器產品，所得的產品性能如表2所述，105"C負荷8000h 後，產品性能仍然很優越(l號)。
實施例2
一種鋁電解電容器用電解液，其重量百分組成是表1的2號配方，其
中主溶劑是乙二醇，輔助溶劑是磷酸單丁酯，溶質是癸二酸銨和1.6-十
二雙酸銨，改性添加劑是磷鎢酸和正矽酸乙酯的混合物，消氫劑是對消基
苯酚，防水合劑是次亞磷酸銨。將乙二醇、磷酸單丁酯加熱至70-90°C，加 入癸二酸銨和1. 6-十二雙酸銨，加熱到110-135'C關火，最後加入磷鎢酸、 正矽酸乙酯、對消基苯酚以及次亞磷酸銨的混合物，使之完全溶解，自然 冷卻後即可。將該電解液用於製作2200u F/400螺栓型鋁電解電容器產品， 所得的產品性能如表2所述，105。C負荷8000h後，產品性能仍然很優越(2號)。
實施例3
一種鋁電解電容器用電解液，其重量百分組成是表1的3號配方，其中主溶劑是乙二醇，輔助溶劑是二甘醇二丁醚，溶質是癸二酸銨和1. 10-十二雙酸銨，改性添加劑是磷檬酸和納米二氧化矽混合物，消氫劑是對消
基苯酚，防水合劑是次亞磷酸。將乙二醇、二甘醇二丁醚加熱至70-9CTC， 加入癸二酸銨和1. 10-十二雙酸銨，加熱到110-135'C關火，最後加入磷檬 酸、納米二氧化矽、對消基苯酚以及次亞磷酸的混合物，使之完全溶解， 自然冷卻後即可。將該電解液用於製作2200UF/400螺栓型鋁電解電容器 產品，所得的產品性能如表2所述，105'C負荷8000h後，產品性能仍然很 優越(3號)。
實施例4
一種鋁電解電容器用電解液，其重量百分組成是表1的4號配方，其
中主溶劑是乙二醇，輔助溶劑是磷酸三丁酯和二甘醇二丁醚的混合物，
溶質是i. io-十二雙酸銨，添加劑是季戊四醇和納米二氧化矽的混合物，消
氫劑是對消基苯甲醇和對消基苯酚，防水合劑是次亞磷酸銨。將乙二醇、
磷酸三丁酯和二甘醇二丁醚的混合物加熱至70-90°C，加入1. 10-十二雙酸 銨，加熱到110-135'C關火，最後加入季戊四醇、納米二氧化矽、對消基苯 甲醇、對消基苯酚以及次亞磷酸銨的混合物，使之完全溶解，自然冷卻後 即可。將該電解液用於製作2200UF/400螺栓型鋁電解電容器產品，所得 的產品性能如表2所述，105'C負荷8000h後，產品性能仍然很優越(4號)。
實施例5
一種鋁電解電容器用電解液，其重量百分組成是表1的5號配方，其
中主溶劑是乙二醇，輔助溶劑是磷酸三丁酯和磷酸單丁酯的混合物，溶
質是1.6-十二雙酸銨，添加劑是磷鎢酸和聚乙二醇的混合物，消氫劑是對
消基苯甲醇，防水合劑是次亞磷酸和次亞磷酸銨。將乙二醇、磷酸三丁酯
和磷酸單丁酯的混合物加熱至70-90°C，加入1.6-十二雙酸銨，加熱到 110-135'C關火，最後加入磷鎢酸、聚乙二醇、對消基苯甲醇、次亞磷酸以 及次亞磷酸銨混合物，使之完全溶解，自然冷卻後即可。將該電解液用於製作2200 u F/400螺栓型鋁電解電容器產品，所得的產品性能如表2所述， 105'C負荷8000h後，產品性能仍然很優越(5號)。
表l :各實施例電解液的重量百分比
l號2號3號4號5號
主溶劑85.773.462. 150.838.5
輔助溶劑510152025
溶質48121520
改性添加劑58101315
消氫劑0.20.40.60.81
防水合劑0. 10.20. 30.40. 5
表2:應用表1中1-5號電解液製作2200uF/400V鋁電解電容器產品， 高溫壽命試驗後的性能測試數據
\|能參數 序號\初始值105。C負荷8000hCtan SCtan 5IL
uF%nF%uA
l號21786. 5679210412.8421
2號21706.2657210612. 1430
3號21816.0638211011.9427
4號21836.0597210512. 3451
5號21785.8601210411.8447
8
權利要求
1、一種鋁電解電容器用電解液，其重量百分組成為主溶劑38.5～85.7wt％、輔助溶劑5～25wt％、溶質4～20wt％、改性添加劑5～15wt％、消氫劑0.2～1wt％、防水合劑0.1～0.5wt％；所述的主溶劑是乙二醇；輔助溶劑是磷酸三丁酯、磷酸單丁酯、二甘醇二丁醚中的一種或幾種；溶質是癸二酸銨、1.6-十二雙酸銨、1.10-十二雙酸銨有機羧酸鹽中的一種或幾種。
2、 根據權利要求l所述的鋁電解電容器用電解液，其特徵在於所述 的改性添加劑是防止陽極箔腐蝕的防腐劑，所述的防腐劑是季戊四醇、磷 鎢酸、磷檬酸中的一種或幾種物質。
3、 根據權利要求2所述的鋁電解電容器用電解液，其特徵在於所述 的改性添加劑還包括能提高閃火電壓的聚乙二醇、正矽酸乙酯、納米二氧 化矽中的一種或幾種。
4、 根據權利要求3所述的鋁電解電容器用電解液，其特徵在於所述 的消氫劑是對消基苯甲醇、對消基苯酚中的一種或兩種物質。
5、 根據權利要求4所述的鋁電解電容器用電解液，其特徵在於所述 的防水合劑是次亞磷酸、次亞磷酸銨中的一種或兩種物質。
6、 一種製備權利要求l-5中任一項鋁電解電容器用電解液的方法，其 特徵在於將主溶劑、輔助溶劑加熱至70-9(TC後加入溶質，繼續加熱至 110-135°C，再加入改性添加劑、消氫劑、防水合劑，使之完全溶解後自然 冷卻。
7、 一種利用權利要求卜5中任一項電解液的鋁電解電容器的製備方法， 包括巻繞、含浸、蓋板鉚接、老化步驟，其特徵在於在含浸步驟中，需 要在含浸缸交替循環施加正壓力與抽真空，其中正壓力為O. l-0.7Mpa，真 空度為-O. 2 -0. 05Mpa，循環含浸時間間隔為20-60分鐘。
8、 根據權利要求7所述鋁電解電容器的製備方法，其特徵在於所述 的老化步驟是在常溫下，電容器開口老化，老化結束後再巻邊封口。
全文摘要
一種電解液及其製備方法和所得鋁電解電容器的製備方法。其電解液重量百分組成為主溶劑38.5～85.7wt％、輔助溶劑5～25wt％、溶質4～20wt％、改性添加劑5～15wt％、消氫劑0.2～1wt％、防水合劑0.1～0.5wt％。所述的主溶劑是乙二醇；輔助溶劑是磷酸三丁酯、磷酸單丁酯、二甘醇二丁醚中的一種或幾種；溶質是癸二酸銨、1.6-十二雙酸銨、1.10-十二雙酸銨有機羧酸鹽中的一種或幾種。利用該電解液的鋁電解電容器的製備方法中，需要在含浸缸中交替循環施加正壓力與抽真空。循環含浸的間隔時間為20-60分鐘。該電解液耐高溫、高閃火電壓、抗腐蝕性強。該螺栓大容器的使用壽命達105℃8000小時或125℃2000小時。
文檔編號H01G9/035GK101556867SQ20091003965
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月20日 優先權日2009年5月20日
發明者周慶波, 楊嘉敏, 趙勇剛, 趙石華 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司