一种新型抗雷击的铝电解电容器及其制备方法与流程

本发明涉及电解电容器技术领域，尤其涉及一种新型抗雷击的铝电解电容器及其制备方法。

背景技术：

现有铝电解电容一般应用在照明或日常家用电器使用中，其因突发性恶劣天气出现闪电击中输电线路时，会出现居民用输电线路产生瞬间的高压浪涌，会使照明电器或家电等电路的普通电解电容因为过压而出现击穿、爆炸或鼓底等不良现象，使电器性能异常，甚至造成电器的损坏。

电解电容是电子设备中大量使用的元器件之一，广泛应用与电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面，然而普通的铝电解电容，通常额定使用电压在500wv，抗瞬间大电压不会超过1000v，当瞬间大电压超过1000v时，电容器将出现损坏爆裂。

cn102226978a公开了一种抗雷击导针型安规铝电解电容器，其电解纸采用双层结构，其中内层电解纸采用低紧度吸液性好的材质保证了阴极箔和阳极箔表面电解液充足，外层电解纸采用高紧度电解纸的材质提升了电解纸层的耐高电压冲击能力，进而增加了铝电解电容器的耐高压冲击能力。但是该铝电解电容器只能承受1kv上述的瞬间高压冲击，是无法承受更高的瞬间高压冲击的。其电解纸双层结构中，内层电解纸由于采用低紧度吸液性好的材质保证了阴极箔和阳极箔表面电解液充足但耐高电压冲击能力不强，而外层电解纸采用高紧度电解纸的材质提升了电解纸层的耐高电压冲击能力但对电解液的吸附性能力不足，容易造成电容器寿命过早失效。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种新型抗雷击的铝电解电容器及其制备方法，有效提高了产品的整体耐电压能力，使得铝电解电容器的耐瞬间高压能力提升至2.2kv，具有既能承受更高瞬间高压又能保证寿命的效果。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种新型抗雷击的铝电解电容器，包括壳体、包覆在壳体外侧的胶管、以及套装在壳体内的芯包，所述芯包上方且位于壳体的开口处设有封装层，所述的芯包浸有闪火电压在490v以上的电解液，所述芯包由阳极箔、阴极箔和电解纸重叠并卷绕而成，其中阴极箔和阳极箔的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸，贯穿封装层设置有与阳极箔钉接的正极导针和与阴极箔钉接的负极导针，所述电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，所述内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧，所述内层电解纸和外层电解纸的紧度一致。

进一步地，所述内层电解纸的紧度不小于0.95g/cm³，外层电解纸的紧度不小于0.95g/cm³。

进一步地，所述内层电解纸材质为西班牙草。

进一步地，所述外层电解纸材质为西班牙草。

进一步地，所述内层电解纸的厚度为50μm，所述外层电解纸的厚度为50μm。

进一步地，所述封装层为密封胶塞或合成橡胶。

进一步地，所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇30%-35%、纯水0.7-1.2%、癸二酸铵0.7-1.5%、五鹏酸铵1.5-2.2%、异癸二酸铵5-8%、对硝基苯甲酸0.52-0.70%、次亚磷酸0.9-1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。

本发明还提供上述新型抗雷击的铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤得到：

1)裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸；

2)钉绕，透过封装层将正极导针与阳极箔钉接，将负极导针与阴极箔钉接，将电解纸与阴极箔、阳极箔层叠，并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包；其中电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧，所述内层电解纸和外层电解纸的紧度一致；

3)循环式抽真空、加压含浸：将芯包浸入电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；

4)组装，将浸渍好的芯包与壳体和封装层组成裸品电容器；

5)套管，将裸品电容器套上胶管；

6)老化；

7)特性测试。

进一步地，所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇30%-35%、纯水0.7-1.2%、癸二酸铵0.7-1.5%、五鹏酸铵1.5-2.2%、异癸二酸铵5-8%、对硝基苯甲酸0.52-0.70%、次亚磷酸0.9-1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。

本发明具有如下有益效果：

本发明的铝电解电容器的电解纸采用双层结构，其中内层电解纸和外层电解纸均使用耐高电压冲击能力强及电解液吸附能力强的电解纸，同时芯包浸有特定组成和配比的电解液，通过对工艺步骤和条件的改进，整体协同，有效提高了产品的整体耐电压能力，使得铝电解电容器的耐瞬间高压能力提升至2.2kv，具有抗冲击能力强，安全性能高又能保证寿命的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明双层电解纸结构剖面示意图。

图中：1-胶管；2-壳体；31-负极导针；32-正极导针；4-封装层；5-电解纸；51-内层电解纸；52-外层电解纸；6-阳极箔；7-阴极箔。

具体实施方式

电解液作为铝电解电容器的核心组分，电容器的使用寿命、可靠性以及相应的电气化参数都和电解液息息相关，其性能的优劣直接影响到电容器产品品质的高低。本发明人对电解液的组成和配比进行改进，经过发明人多次的试验研究，发明人出乎意料地发现，采用本发明特定的电解液，同时在阴极箔和阳极箔的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸，电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，所述内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧，内层电解纸和外层电解纸均使用耐高电压冲击能力强及电解液吸附能力强的电解纸，所述内层电解纸和外层电解纸的紧度一致，采取上述方案可以使得铝电解电容器的耐瞬间高压能力提升至2.2kv，具有抗冲击能力强，安全性能高又能保证寿命的效果。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1

一种新型抗雷击的铝电解电容器的制备方法，步骤如下：

1)裁切，裁切阴极箔、阳极箔和电解纸，其中上述电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔内侧，所述内层电解纸和外层电解纸的紧度一致；

2)钉绕，透过封装层将正极导针和负极导针分别与阳极箔和阴极箔钉接，将电解纸、阴极箔、阳极箔层叠成电解纸-阴极箔-电解纸-阳极箔的层状结构，再将该层状结构卷绕成芯包，其中上述电解纸包括内层电解纸和外层电解纸，内层电解纸位于对应的阴极箔或阳极箔一侧；所述内层电解纸的紧度不小于0.95g/cm³，所述内层电解纸材质为西班牙草；所述外层电解纸的紧度不小于0.95g/cm^3，所述外层电解纸材质为西班牙草；所述内层电解纸的厚度为50μm，所述外层电解纸的厚度为50μm；

3)循环式抽真空、加压含浸：将芯包浸入经过烧煮的电解液，周期性对其加载负压和正压，使电解液充分浸渍到电解纸上；

所述电解液包括如下重量百分比的成分：己二醇32%、纯水1%、癸二酸铵1%、五鹏酸铵1.8%、异癸二酸铵6%、对硝基苯甲酸0.6%、次亚磷酸1.2%、柠檬酸2%、二甘醇2%；

所述电解液烧煮的方法为：1)先将己二醇及纯水加热至70-90℃；

2)在上述溶剂中加入癸二酸铵、五鹏酸铵、异癸二酸铵；

3)将溶液继续加热到136-145℃；

4)加入对硝基苯甲酸、次亚磷酸、柠檬酸、二甘醇并使之完全溶解；

5)自然冷却；

4)组装，将浸渍好的芯包与壳体和封装层组成裸品电容器；

5)套管，将裸品电容器套上胶管；

6)老化；

7)特性测试。

实施例2

本实施例基本与实施1相同，不同的是，本实施例中，所述电解液的成分包括：己二醇30%%、纯水0.7%、癸二酸铵0.7%、五鹏酸铵1.5%、异癸二酸铵5%、对硝基苯甲酸0.52%、次亚磷酸0.9%、柠檬酸2%、二甘醇2%。

实施例3

本实施例基本与实施1相同，不同的是，本实施例中，所述电解液的成分包括：己二醇35%、纯水1.2%、癸二酸铵1.5%、五鹏酸铵2.2%、异癸二酸铵8%、对硝基苯甲酸0.70%、次亚磷酸1.5%、柠檬酸2%、二甘醇2%。

对比例1

基本与实施例1相同，不同的是，本对比例中，内层电解纸由厚度为40μm，紧度为0.3g/cm³的马尼拉麻制作；外层电解纸选用厚度为60μm，紧度为0.6g/cm³的牛皮纸。

对比例2

基本与实施例1相同，不同的是，本对比例中，内层电解纸和外层电解纸均为低紧度的电解纸，所述电解纸的紧度低至0.7g/cm³。

对比例3

基本与实施例1相同，不同的是，本对比例中，所述电解液的成分包括：65％-78％的n，n-二甲基酰胺、1-1.5％的纯水、0.8-2.3％的癸二酸铵、2.0-4.5％的乙醇胺、2.3-2.7％的磷酸二氢铵、1.2-2.5％的次亚磷酸、2％的的柠檬酸和2％的二甘醇。

试验例

制作实施例1-3及对比例1-3的铝电解电容器各20个，进行耐瞬间高压和使用寿命检测，检测结果显示，实施例1-3中的铝电解电容器的耐瞬间高压能力分别为2200v、2100v、2150v，对比例1-3中的铝电解电容器的耐瞬间高压能力分别为950v、900v、820v；寿命测试（105℃、400v负载、5000小时）后，实施例1-3中的铝电解电容器的容量、esr、漏电流等测试指标较初期测试指标波动性较小，而对比例1-3中的铝电解电容器的各测试指标波动性较大。

实施例4

参阅图1-2，一种新型抗雷击的铝电解电容器，包括壳体2、包覆在壳体外侧的胶管1、以及套装在壳体内的芯包，所述芯包上方且位于壳体2的开口处设有封装层4，所述芯包由阳极箔6、阴极箔7和电解纸5重叠并卷绕而成，其中阴极箔7和阳极箔6的相同侧分别设置有作为衬底的电解纸5，贯穿封装层4设置有与阳极箔6钉接的正极导针32和与阴极箔7钉接的负极导针31。

所述电解纸5包括内层电解纸51和外层电解纸52，所述内层电解纸51位于对应的阴极箔7或阳极箔6内侧，所述内层电解纸51和外层电解纸52的紧度一致。优选地，所述内层电解纸51的紧度不小于0.95g/cm³，外层电解纸52的紧度不小于0.95g/cm³。更优选地，所述内层电解纸51材质为西班牙草，所述外层电解纸52材质为西班牙草。本发明创造性地选择西班牙草作为电解纸5的材质，西班牙草由于其纤维结构及造纸的工艺较牛皮纸的不同，在相同的电解纸厚度下，其耐高电压冲击的能力强及电解液吸附的能力较牛皮纸要优异。具体地，对于耐压能力，西班牙草为250v/μm，牛皮纸为150v/μm；对于电解液吸附的能力（纵向吸液高度），西班牙草为10mm/10min，牛皮纸为7mm/10min。本发明内层电解纸51和外层电解纸52的材质均为西班牙草，耐高电压冲击能力强及电解液吸附能力强的电解纸，使电容器既能承受更高瞬间高压又能保证寿命。具体实施中，所述内层电解纸51的厚度为50μm，所述外层电解纸52的厚度为50μm。

所述的芯包浸有闪火电压在490v以上的电解液。具体地，该电解液按重量百分比构成如下：1)溶剂：包括主溶剂，30%-35%的己二醇，0.7-1.2%纯水；2)溶质：包括0.7-1.5%的癸二酸铵和1.5-2.2%的五鹏酸铵，5-8%异癸二酸铵；3)添加剂：包括0.52-0.70%的对硝基苯甲酸和0.9-1.5%的次亚磷酸；4)闪火电压提升剂：包括2%的的柠檬酸和2%的二甘醇。

具体实施中，所述封装层4为密封胶塞或合成橡胶。优选地，所述密封胶塞为绝缘电压500v以上的丁基胶，所述的壳体设于介电强度为10kv/mm以上的胶管1中。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。