专利名称：乙二醇混合物、含乙二醇混合物的a1－电解质电容器和乙二醇混合物的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种乙二醇混合物，它除了含有乙二醇外还含有五硼酸铵。此外，本发明还涉及一种含乙二醇混合物作为电解质的铝-电解质电容器。本发明还涉及乙二醇混合物的用途。
上述类型含五硼酸铵(NH4B5O8×4H2O)的乙二醇混合物是已知的。五硼酸铵在乙二醇中形成离子，以致于已知的乙二醇混合物在A1-电解质电容器中可用作电解质。
铝-电解质电容器是由一种阴极箔和一种阳极箔组成的叠层组件构成，其中的阴极箔例如是一种薄的表面粗糙的A1-箔，其厚度可以是20～50微米，其中的阳极箔例如可以是厚度约为100微米表面粗糙的铝箔并且具有起电解质作用的氧化物层，该氧化物层是通过电化学法直接涂覆在阳极箔上的。阴极箔也有厚度约为1.5～3纳米的氧化物薄层。叠层组件一般缠绕在心轴上形成线卷，而线卷插在铝杯中。
箔片之间夹有一层或多层纸层，该纸层被工作电解质浸渍。工作电解质表示实际的阴极。这些箔片通常是以缠绕在线卷心轴上的线卷投入使用的。
已知乙二醇混合物存在的缺点是水含量很高，高达40％(重量)。阳极或阴极箔上的氧化物层因水遭受侵蚀。由于阴极氧化物被侵蚀，而使阴极箔裸露出来，并且产生氢气。从而缩短了电容器的使用寿命。
阳极箔上的氧化物遭受侵蚀的结果是氧化物中存在的裂缝扩大，因此，流过电容器中的剩余电流变大。变大的剩余电流导致因工作电解质的电解形成的气体更多。基于这一点，人们不希望剩余电流变大。
已知乙二醇混合物的另一缺点是较高的水含量也使电导率增大。因此，已知的采用已知乙二醇混合物作为电解质的已知电解质电容器存在的缺点是火花电压低。因此，已知电解质电容器不适合在高于500伏特的电压下工作。
因此，本发明的目的是提供一种乙二醇混合物，它适合于用作A1-电解质电容器的电解质，并且水含量低以及火花电压高。
本发明的目的通过权利要求1的乙二醇混合物实现。其他的权利要求中包括了本发明的优选实施方案，具有本发明乙二醇混合物的铝-电解质-电容器和本发明的用途。
本发明的乙二醇混合物具有a)20～70重量％乙二醇b)1～10重量％五硼酸铵c)1～10重量％甘露糖醇d)0～1.0重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.5重量％次磷酸铵f)3～35重量％二甘醇一丁基醚g)2～10重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
除了这些基本组分外，本发明的乙二醇混合物还含有少量的其他通用组分，这些组分不影响混合物的所需特性。
本发明乙二醇混合物的优点是水含量较低。本发明之所以能够降低乙二醇混合物的水含量，是因为乙二醇混合物中所含的二聚酸和三聚酸具有长链羧酸，它们具有高的电导率。因此，降低的水含量对乙二醇混合物的导电性没有影响。
除了水含量外，存在的长链羧酸对于乙二醇混合物的电导率是重要的。基于良好的导电性，还可降低本发明乙二醇混合物中的硼离子含量，而不会影响乙二醇混合物的导电性。长链羧酸的另一优点是火花电压高。
此外，特别优选的乙二醇混合物包含a)50～60重量％乙二醇b)2～4.5重量％五硼酸铵c)1～4重量％甘露糖醇d)0.2～0.7重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.2重量％次磷酸铵f)15～22重量％二甘醇一丁基醚g)3～9重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
除了这些基本组分外，该乙二醇混合物还可含有少量的其他通用组分，这些组分不影响混合物的所需特性。试验证明这种乙二醇混合物特别适用于铝-电解质-电容器。
在本发明特别优选的实施方案中，二聚酸和三聚酸的混合物包括从下列CAS号中选择的二聚酸或三聚酸61788-89-4、68783-41-5、68937-90-6。
这些二聚酸和三聚酸由Henkel Corporation Chemicals Group公司提供，商品名为EMPOL。这种产品是一种粘性液体，通过低聚C18酸制备。尽管实际中它们是以二元、三元和一元酸的混合物形式存在的，但是可以得出二聚酸和三聚酸的理想化结构式。二聚酸含有少量的中间酯，而三聚酸含有酐。
二聚酸是C36-脂族、二元酸。其结构由带有两个烷基侧链的长链二元羧酸构成。该结构含有至少一个乙烯键和另一键，它们是由两种不饱和酸分子的聚合形成的，从而形成二聚酸。众所周知，在原始存在的酸链之间存在多种结合的可能性。
三聚酸是一种C54长链三元羧酸。三聚酸的一种可能结构与一种二聚酸类似，但是，根据其18个碳原子的增加数值，它更复杂。三聚酸具有三个或多个烷基侧链以及至少一个乙烯基键合位置。
此外，本发明提供了一种A1-电解质-电容器，其中所用电解质是本发明的乙二醇混合物。该电容器具有具有阳极层和阴极层的叠层组件。阳极层和阴极层之间有被电解质浸透的隔离层。在朝向隔离层的一侧上阳极层和阴极层分别具有氧化物层。阳极层和阴极层由铝组成，同时氧化物层由氧化铝组成。
采用已知的二聚酸和三聚酸可使已知乙二醇混合物的水含量从15％降低到2.6％。基于低的水含量，电容器氧化物层不会受到那么强的侵蚀。这一方面导致剩余电流和由此电容器中形成的气体减少。另一方面也因此阻止了对阴极层上的氧化物或对阴极层本身的侵蚀，这就延长了电容器的寿命。
根据乙二醇混合物中存在的具有良好电导率的长链羧酸，已知乙二醇混合物中存在的部分硼离子可以被二聚酸和三聚酸替代，而不影响电解质的电导率。结果，与使用已知乙二醇混合物的情况相比，使用本发明的乙二醇混合物未使电容器的有效电阻(静电连续电阻ESR)提高。
可以观察到使用Henkel公司提供的二聚酸和三聚酸，使火花电压从620伏特升高到680伏特。
此外，本发明提供了乙二醇混合物作为A1-电解质-电容器中电解质的用途，其电容器的电压介于500和600伏特之间。基于高的电压强度，本发明乙二醇混合物的优点是适合于用作电压高达600伏特的A1-电解质-电容器的电解质。
下面借助实施例和其附图
详细说明本发明。
该图示出了横截面图中本发明铝-电解质-电容器的叠层组件。
本发明电解质-电容器的叠层组件由阳极层1构成，在其上面有第一氧化物层4。阳极层1是厚度为约50～120微米的铝箔。第一氧化物层4由氧化铝组成，并且厚度为1～10微米。
第一氧化物层4上有一隔离层3。隔离层3的厚度为30～200微米并且优选由纸组成。在隔离层3上有阴极层2，在朝向隔离层3的一侧上有第二氧化物层5。阴极层2由铝组成并且具有的厚度为20～60微米。第二氧化物层由氧化铝组成并且具有的厚度为1.5～3纳米。在该实施例中，第二氧化物层5是经过退火制备的阴极层2的氧化物层。阳极层1和阴极层2分别与电容器接线柱6导电式连接。
图中所示的叠层组件一般是以缠绕在心轴上的线卷形式存在的，而线卷插入铝杯中。
隔离层3被本发明的乙二醇混合物浸透，其中使用Henkel公司的产品类EMPOL的二聚酸和/或三聚酸。借助于这种乙二醇混合物，可以得到电容量为130mF和在120Hz频率下有效电阻为500mΩ的电解质-电容器。
这说明，在使用本发明的乙二醇混合物时，与已知乙二醇混合物相比，尽管水含量低，但是不必经受较高的电容器有效电阻。这源于本发明乙二醇混合物中存在的酸具有高的电导率。
本发明不限于实施例中给出的实施方案，而是以其最普通的形式限定在权利要求1和权利要求4中。
权利要求
1.乙二醇混合物，具有a)20～70重量％乙二醇b)1～10重量％五硼酸铵c)1～10重量％甘露糖醇d)0～1.0重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.5重量％次磷酸铵f)3～35重量％二甘醇一丁基醚g)2～10重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
2.根据权利要求1的乙二醇混合物，具有a)50～60重量％乙二醇b)2～4.5重量％五硼酸铵c)1～4重量％甘露糖醇d)0.2～0.7重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.2重量％次磷酸铵f)15～22重量％二甘醇一丁基醚g)3～9重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
3.根据权利要求1或2的乙二醇混合物，其中由酸形成的混合物包括从下列CAS号中选择的二聚酸或三聚酸61788-89-4、68783-41-5、68937-90-6。
4.权利要求1-3的乙二醇混合物用作电解质的A1-电解质-电容器，它包括叠层组件，所述组件具有阳极层(1)和阴极层(2)和位于两者之间被电解质浸透的隔离层(3)，其中阳极层(1)和阴极层(2)在其朝向隔离层(3)的一侧上分别具有氧化物层(4，5)。
5.权利要求1或2的乙二醇混合物作为电压＞500V的A1-电解质-电容器中电解质的用途。
全文摘要
本发明涉及一种乙二醇混合物，包括a)20～70重量％乙二醇，b)1～10重量％五硼酸铵，c)1～10重量％甘露糖醇，d)0～1.0重量％4－硝基苯甲酸，e)0～0.5重量％次磷酸铵，f)3～35重量％二甘醇一丁基醚，g)2～10重量％二聚酸和三聚酸的混合物。通过使用由二聚酸和三聚酸组成的混合物，可以降低电解质的水含量。由此使剩余电流变小，延长电容器的使用寿命。此外，本发明涉及一种含本发明乙二醇混合物作为电解质的A1－电解质－电容器。本发明还涉及乙二醇混合物的用途。
文档编号H01G9/02GK1430788SQ01809298
公开日2003年7月16日 申请日期2001年3月9日 优先权日2000年5月12日
发明者T·埃贝尔 申请人:埃普科斯股份有限公司