一种电解电容器的制作方法

文档序号:16848761发布日期:2019-02-12 22:33阅读:147来源:国知局

本发明涉及电容器领域,具体涉及一种电解电容器。



背景技术:

电解电容是电容的一种,金属箔为正极(铝或钽),与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质,阴极由导电材料、电解质(电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成,因电解质是阴极的主要部分,电解电容因此而得名。

目前,现有变频器专用铝电解电容器由于采用的工作电解液体系比较单一,工作电解液高温物化性能不稳定,闪火电压偏低,易发生热分解、酰胺化以及酯化等反应,同时由于其采用常规设计,电容器稳定性不高,耐纹波电流能力较差,且高温反应下易分解等,导致产品在生产充电老化的过程中,便出现产品内部发热高,温升变化大的现象。加之,产品的小型化,内部空间的减少,温升变化大的现象直接导致产品内部重复打火烧伤、微爆炸,该不良产品外观无明显失效特征,重复充电老化时该现象会重复出现,测试与分选的过程中无法完全剔除,该不良现象在使用过程中会导致短路,开路现象,存在严重的质量隐患。



技术实现要素:

本发明解决的技术问题为提高电容的使用寿命,提供一种电解电容器。

为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:

一种电解电容器,包括表面具有氧化铝被膜的铝箔构成的阳极、铝箔阴极、间隔件和电解液,所述的间隔件配置在阳极和阴极之间的电解液中;所述的电解液中包括:乙二醇65~70质量份、改性剂1~6质量份、葵二酸铵8~10质量份、十二双酸铵1~2质量份、聚乙二醇5~8质量份、助剂2~4质量份。

铝箔构成的阳极或者阴极可以显著的抑制铝的溶解,降低电容的阻抗且寿命更长;同电解液联用可以更进一步的提高电容的寿命。

铝箔包覆的阳极与阴极使得电容的阻抗下降,产品的使用寿命得到了显著的提高。

优选地,所述的电解液包括:乙二醇66~70质量份、改性剂5~6质量份、葵二酸铵9~10质量份、十二双酸铵1.5~2质量份、聚乙二醇7.5~8质量份、助剂3~4质量份。在此范围内配制的电解液可以进一步提高电容的寿命。

优选地,所述的电解液包括:乙二醇66质量份、改性剂5质量份、葵二酸铵9质量份、十二双酸铵1.5质量份、聚乙二醇7.5质量份、助剂3质量份。按此配比配置的电解液可以更进一步的提高电容的寿命。

优选地,所述的改性剂为改性纳米二氧化硅。改性剂纳米二氧化硅具有较高的闪火电压和氧化效率,可以调高电解液的热稳定性,同时具有一定的防腐蚀性,可以耐高温,实用寿命长。

优选地,所述的改性纳米二氧化硅的制备方法为:取39~53份无水乙醇和7.5~8.5份去离子水,混合均匀后待用,得到无水乙醇溶液;取29~51份25%氨水;取4.3~8.7份的正硅酸乙酯和39~41份的无水乙醇,混合均匀,得到正硅酸乙酯溶液;将配置好的无水乙醇溶液和氨水在搅拌下加热,搅拌转速为150r/min,温度为60℃,冷凝回流反应8h,在温度升到40℃后,加入正硅酸乙酯溶液,得到第一反应体系;冷凝回流反应8h后,取1.4~3.6份的硅烷偶联剂kh570和29~31份无水乙醇,置于烧杯中混合均匀,将混合溶液以1份/min的速度加入第一反应体系中,将搅拌速率提高到250r/min,反应15min,得到第二反应体系;将第二反应体系超声水浴1~3h,水浴温度为50~80℃,超声频率为80~100khz;加入无水乙醇100~200质量份,搅拌洗涤3~6min后抽滤,取滤饼与无水乙醇混合制成溶液,得到第三反应体系;在第三反应体系中加入去离子水200质量份搅拌5min后抽滤,取滤饼干燥;干燥后研磨得到改性纳米二氧化硅粉体颗粒。经冷凝回流、超声分散、真空干燥并研磨后制得的纳米二氧化硅具有形貌规整、粒径均匀、分散良好的特点,且加入到电解液中可以显著的提高电容的耐高温的效果,进一步提高电容的使用寿命。

优选地,所述的改性纳米二氧化硅的制备方法为:取45~53份无水乙醇和8~8.5份去离子水,混合均匀后待用,得到无水乙醇溶液;取45~51份25%氨水;取6.9~8.7份的正硅酸乙酯和40~41份的无水乙醇,混合均匀,得到正硅酸乙酯溶液;将配置好的无水乙醇溶液和氨水在搅拌下加热,搅拌转速为150r/min,温度为60℃,冷凝回流反应8h,在温度升到40℃后,加入正硅酸乙酯溶液,得到第一反应体系;冷凝回流反应8h后,取2~3.6份的硅烷偶联剂kh570和30~31份无水乙醇,置于烧杯中混合均匀,将混合溶液以1份/min的速度加入第一反应体系中,将搅拌速率提高到250r/min,反应15min,得到第二反应体系;将第二反应体系超声水浴2~3h,水浴温度为60~80℃,超声频率为90~100khz;加入无水乙醇150~200质量份,搅拌洗涤5~6min后抽滤,取滤饼与无水乙醇混合制成溶液,得到第三反应体系;在第三反应体系中加入去离子水200质量份搅拌5min后抽滤,取滤饼干燥;干燥后研磨得到改性纳米二氧化硅粉体颗粒。按此配比制成的纳米二氧化硅加入到电解液中可以进一步提高电容的耐高温和寿命长的特点。

优选地,所述的改性纳米二氧化硅的制备方法为:取45份无水乙醇和8份去离子水,混合均匀后待用,得到无水乙醇溶液;取45份25%氨水;取6.9份的正硅酸乙酯和40份的无水乙醇,混合均匀,得到正硅酸乙酯溶液;将配置好的无水乙醇溶液和氨水在搅拌下加热,搅拌转速为150r/min,温度为60℃,冷凝回流反应8h,在温度升到40℃后,加入正硅酸乙酯溶液,得到第一反应体系;冷凝回流反应8h后,取2.6份的硅烷偶联剂kh570和30份无水乙醇,置于烧杯中混合均匀,将混合溶液以1份/min的速度加入第一反应体系中,将搅拌速率提高到250r/min,反应15min,得到第二反应体系;将第二反应体系超声水浴2h,水浴温度为60℃,超声频率为90khz;加入无水乙醇150质量份,搅拌洗涤5min后抽滤,取滤饼与无水乙醇混合制成溶液,得到第三反应体系;在第三反应体系中加入去离子水200质量份搅拌5min后抽滤,取滤饼干燥;干燥后研磨得到改性纳米二氧化硅粉体颗粒。按此配比制备的纳米二氧化硅加入到电解液中可以进一步提高电容耐高温和寿命长的性能。

优选地,所述的冷凝回流过程中,在升温期间当温度达到40℃时,以0.5份/min的速度加入正硅酸乙酯溶液。逐渐加入正硅酸乙酯溶液可以提高纳米二氧化硅的分散效果。

优选地,所述的第三反应体系抽滤后取滤饼进行干燥,所述的干燥的方式为真空干燥,干燥温度80℃,真空度0.1mpa,干燥时间1h。真空干燥可以有效的提高纳米二氧化硅加入到电解液中可以进一步提高电容的耐高温性能。

优选地,所述的过筛所用的筛网为300~500目筛。粒径较小的改性纳米二氧化硅对电容性能的提升效果较大。

与现有技术相比,本发明具有的有益效果为:铝箔构成的阳极或者阴极可以显著的抑制铝的溶解,降低电容的阻抗且寿命更长;同电解液联用可以更进一步的提高电容的寿命;改性剂纳米二氧化硅具有较高的闪火电压和氧化效率,可以调高电解液的热稳定性,同时具有一定的防腐蚀性,可以耐高温,实用寿命长。

具体实施方式

以下实施列是对本发明的进一步说明,不是对本发明的限制。

实施例1

一种电解电容器,包括表面具有氧化铝被膜的铝箔构成的阳极、铝箔阴极、间隔件和电解液,所述的间隔件配置在阳极和阴极之间的电解液中;所述的电解液包括:乙二醇66质量份、改性剂5质量份、葵二酸铵9质量份、十二双酸铵1.5质量份、聚乙二醇7.5质量份、助剂3质量份。所述的改性剂为改性纳米二氧化硅。所述的改性纳米二氧化硅的制备方法为:取45份无水乙醇和8份去离子水,混合均匀后待用,得到无水乙醇溶液;取45份25%氨水;取6.9份的正硅酸乙酯和40份的无水乙醇,混合均匀,得到正硅酸乙酯溶液;将配置好的无水乙醇溶液和氨水在搅拌下加热,搅拌转速为150r/min,温度为60℃,冷凝回流反应8h,在温度升到40℃后,加入正硅酸乙酯溶液,得到第一反应体系;冷凝回流反应8h后,取2.6份的硅烷偶联剂kh570和30份无水乙醇,置于烧杯中混合均匀,将混合溶液以1份/min的速度加入第一反应体系中,将搅拌速率提高到250r/min,反应15min,得到第二反应体系;将第二反应体系超声水浴2h,水浴温度为60℃,超声频率为90khz;加入无水乙醇150质量份,搅拌洗涤5min后抽滤,取滤饼与无水乙醇混合制成溶液,得到第三反应体系;在第三反应体系中加入去离子水200质量份搅拌5min后抽滤,取滤饼干燥;干燥后研磨得到改性纳米二氧化硅粉体颗粒。所述的冷凝回流过程中,在升温期间当温度达到40℃时,以0.5份/min的速度加入正硅酸乙酯溶液。所述的第三反应体系抽滤后取滤饼进行干燥,所述的干燥的方式为真空干燥,干燥温度80℃,真空度0.1mpa,干燥时间1h。所述的过筛所用的筛网为400目筛。所述的助剂为钝化剂。

铝箔构成的阳极或者阴极可以显著的抑制铝的溶解,降低电容的阻抗且寿命更长;同电解液联用可以更进一步的提高电容的寿命。

铝箔包覆的阳极与阴极使得电容的阻抗下降,产品的使用寿命得到了显著的提高。改性剂纳米二氧化硅具有较高的闪火电压和氧化效率,可以调高电解液的热稳定性,同时具有一定的防腐蚀性,可以耐高温,实用寿命长。经冷凝回流、超声分散、真空干燥并研磨后制得的纳米二氧化硅具有形貌规整、粒径均匀、分散良好的特点,且加入到电解液中可以显著的提高电容的耐高温的效果,进一步提高电容的使用寿命。逐渐加入正硅酸乙酯溶液可以提高纳米二氧化硅的分散效果。真空干燥可以有效的提高纳米二氧化硅加入到电解液中可以进一步提高电容的耐高温性能。粒径较小的改性纳米二氧化硅对电容性能的提升效果较大。

实施例2

实施例2同实施例1不同之处在于,所述的电解液中包括:乙二醇65质量份、改性剂1质量份、葵二酸铵8质量份、十二双酸铵1质量份、聚乙二醇5质量份、助剂2质量份。

实施例3

实施例3同实施例1不同之处在于,所述的电解液中包括:乙二醇70质量份、改性剂6质量份、葵二酸铵10质量份、十二双酸铵2质量份、聚乙二醇8质量份、助剂4质量份。

实施例4

实施例4同实施例1不同之处在于,所述的改性纳米二氧化硅的制备方法为:取39份无水乙醇和7.5份去离子水,混合均匀后待用,得到无水乙醇溶液;取29份25%氨水;取4.3份的正硅酸乙酯和39份的无水乙醇,混合均匀,得到正硅酸乙酯溶液;将配置好的无水乙醇溶液和氨水在搅拌下加热,搅拌转速为150r/min,温度为60℃,冷凝回流反应8h,在温度升到40℃后,加入正硅酸乙酯溶液,得到第一反应体系;冷凝回流反应8h后,取1.4份的硅烷偶联剂kh570和29份无水乙醇,置于烧杯中混合均匀,将混合溶液以1份/min的速度加入第一反应体系中,将搅拌速率提高到250r/min,反应15min,得到第二反应体系;将第二反应体系超声水浴1h,水浴温度为50℃,超声频率为80khz;加入无水乙醇100质量份,搅拌洗涤3min后抽滤,取滤饼与无水乙醇混合制成溶液,得到第三反应体系;在第三反应体系中加入去离子水200质量份搅拌5min后抽滤,取滤饼干燥;干燥后研磨得到改性纳米二氧化硅粉体颗粒。

实施例5

实施例5同实施例1不同之处在于,所述的改性纳米二氧化硅的制备方法为:取53份无水乙醇和8.5份去离子水,混合均匀后待用,得到无水乙醇溶液;取51份25%氨水;取8.7份的正硅酸乙酯和41份的水乙醇,混合均匀,得到正硅酸乙酯溶液;将配置好的无水乙醇溶液和氨水在搅拌下加热,搅拌转速为150r/min,温度为60℃,冷凝回流反应8h,在温度升到40℃后,加入正硅酸乙酯溶液,得到第一反应体系;冷凝回流反应8h后,取3.6份的硅烷偶联剂kh570和31份无水乙醇,置于烧杯中混合均匀,将混合溶液以1份/min的速度加入第一反应体系中,将搅拌速率提高到250r/min,反应15min,得到第二反应体系;将第二反应体系超声水浴3h,水浴温度为80℃,超声频率为100khz;加入无水乙醇200质量份,搅拌洗涤6min后抽滤,取滤饼与无水乙醇混合制成溶液,得到第三反应体系;在第三反应体系中加入去离子水200质量份搅拌5min后抽滤,取滤饼干燥;干燥后研磨得到改性纳米二氧化硅粉体颗粒。

实施例6

实施例6同实施例1不同之处在于,所述的改性剂为纳米二氧化硅。

实施例7

实施例7同实施例1不同之处在于,所述的冷凝回流过程中,当温度升到40℃后,一次性加入全部的正硅酸乙酯。

实施例8

实施例8同实施例1不同之处在于,将第三反应体系抽滤后得到滤饼放入烘箱中烘干。

对比例1

对比例1同实施例1不同之处在于,所述的电解液中不含改性剂。

对比例2

对比例2同实施例1不同之处在于,所述的阳极和阴极未包覆铝膜。

对比例3

对比例3同实施例1不同之处在于,所述的第二反应体系未经超声分散。

实验例

分别测试实施例1~9和对比例1~2制成的电解电容的电解液的闪火电压,以及经1000小时耐久试验后容量;另进行耐纹波试验,测量电容内部的温度。

从上表可知,实施例1~5中的电容器的性能显著优于对比例,对比例的容量损耗较大,可见加入了改性剂或者使用铝箔保护电极可以有效提高电容的寿命。

实施例1~5同对比例1相比,其电容的的容量损耗较小,表明改性纳米二氧化硅在一定程度上提高电容的使用寿命。

实施例1的容量损耗最小、闪火电压最高、内部温度较低,是较优的实施方案。

实施例1~3的容量损耗优于实施例4~5,表明实施例1~3中的纳米二氧化硅的制作方法及配方是更优的方案。

实施例6的用未改性的纳米二氧化硅作为改性剂,其效果较差,表明纳米二氧化硅改性的必要性;实施例7中的电容的性能较差,表明纳米二氧化硅制备过程中的正硅酸乙酯的加入方式对电解液品质有一定的影响;实施例8中的滤饼的干燥方式同实施例1有一定的差别,表明本申请中的各工艺过程是较为紧密的联系在一起的,必须采用相应的工艺步骤才能产生较好的效果。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明,以上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,均应包含于本案的专利范围中。

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