本发明涉及了铝电解电容器技术领域，特别是涉及了一种耐高温长寿命的铝电解电容器。
背景技术：
随着节能理念的普及与深入，led照明行业蓬勃发展，led很重要的优点之一是使用寿命长，约为3万-10万小时，而led照明的寿命主要取决于led驱动电源内部铝电解电容器的寿命、高温特性等，而目前用于led驱动电源的铝电解电容器的寿命比较短，约为5000小时，这是制约led驱动电源寿命的主要原因。
为了解决上述问题，cn102222568a公开一种led驱动电源专用铝电解电容器及其制作方法，该铝电解电容器包括铝壳、正导针、阳极箔、负导针、阴极箔及电解纸，电解纸置于阳极箔和阴极箔之间并与阳极箔和阴极箔一起卷绕成芯包，芯包上套有盖体并置于铝壳内，所述负导针与阴极箔的钉接处设有一贴箔，该贴箔覆盖住阴极箔和负导针的钉接孔，所述阳极箔为高耐压的阳极箔，所述阴极箔上添加有非活性金属，所述电解纸为高紧度、低厚度的电解纸。该led驱动电源铝电解电容器，有效地提高了电容器耐高温性能，使用寿命长，其高温负荷寿命达到耐105℃，8000小时；耐高纹波电流，此外，产品体积在原来体积的基础上缩小5-25％，使得结构做到小型化。
但本申请的发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：上述led驱动电源专用铝电解电容器在105℃的高温条件下其寿命时间远远达不到客户的设计要求。
因此，提供一种用于led驱动电源的耐高温长寿命铝电解电容器，已经成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种耐高温长寿命的铝电解电容器，能显著提高铝电解电容器的耐高温能力，使电容器在105℃高温条件下能保证10000h的寿命。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种耐高温长寿命的铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包吸附有电解液；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成；所述阳极箔是由铝箔经过四级化成、再化成和干燥处理制备而成，其中四级化成的化成液为硼酸溶液，四级化成中化成液的浓度依次增大；再化成的化成液为磷酸二氢铵溶液；所述电解液的组分按重量百分含量计包括：主电解质：5%-15%；辅助电解质：1.8%-5%；溶剂：60%-85%；闪火电压提高剂：4%-10%；稳定剂：4%-12%；消氢剂：0.2%-1%；纳米sio2溶胶：0.2-1%。
进一步地，所述四级化成包括如下步骤：（1）一级化成处理：将铝箔加入一级化成液中进行化成处理，得到一级化成铝箔；所述一级化成液为浓度为1.5-2.5wt%的硼酸溶液；（2）二级化成处理：将一级化成铝箔加入二级化成液中进行化成处理，得到二级化成铝箔；所述二级化成液为浓度为3-4wt%的硼酸溶液；（3）三级化成处理：将二级化成铝箔加入三级化成液中进行化成处理，得到三级化成铝箔；所述三级化成液为浓度为4-5wt%的硼酸溶液；（4）烘焙处理：将三级化成铝箔进行烘焙；（5）四级化成处理：将经过烘焙的三级化成铝箔加入四级化成液中进行化成处理，得到四级化成铝箔；所述四级化成液为浓度为5-7wt%的硼酸溶液。
进一步地，所述一级化成处理中，控制温度为80-90℃，电压为140-160v，化成时间为8-12分钟；所述二级化成处理中，控制温度为80-90℃，电压为140-160v，化成时间为8-12分钟；所述三级化成处理中，控制温度为80-90℃，电压为140-160v，化成时间为8-12分钟；所述烘焙处理中，控制温度为480-520℃，时间为2-4分钟；所述四级化成处理中，控制温度为80-90℃，电压为200-250v，化成时间为40-60分钟。
进一步地，在所述四级化成处理之前，先进行前处理；所述前处理操作为：将铝箔浸入90-100℃的高纯水中静置9-12分钟。
进一步地，所述再化成的操作为：将四级化成铝箔置入浓度为6-9wt%、温度为60-80℃的磷酸二氢铵溶液中，在160-200v的直流电场作用下处理7-10分钟。
进一步地，所述干燥处理的温度为200-250℃，时间为1-4分钟。
进一步地，所述溶剂为乙二醇。
进一步地，所述主电解质为支链多元羧酸盐；所述辅助电解质为直链二元羧酸或其盐。
进一步地，所述支链多元羧酸盐为支链多元羧酸铵盐。
进一步地，所述铝电解电容器的长度与直径之比为4以上。
本发明具有如下有益效果：
组成铝电解电容器的各部件构成一个稳定的整体，当需要改变其中一个部件的特性时（比如改变其尺寸或者材料等），其他部件的特性需要发生相对的改变，以保证电解电容器正常工作。经过发明人多次的试验研究，采用本发明具有优良介电性能的阳极箔，配合采用本发明特定的电解液，对产品的外形尺寸进行优化，通过对工艺材料和条件的改进，整体协同，大大提高了电容器的散热效率，进而提高铝电解电容器的耐高温性，同时电解电容器的使用寿命得到很好提高，本发明的电解电容器在105℃的条件下正常工作，寿命达到10000小时，远远大于现有技术的电解电容器的使用寿命。
具体实施方式
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
如无特殊说明，本说明书中的术语的含义与本领域技术人员一般理解的含义相同，但如有冲突，则以本说明书中的定义为准。
本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由…组成”和“基本上由…组成”。本发明的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组分、步骤或限制项组成。
在说明书和权利要求书中使用的涉及组分量、工艺条件等的所有数值或表述在所有情形中均应理解被“约”修饰。涉及相同组分或性质的所有范围均包括端点，该端点可独立地组合。由于这些范围是连续的，因此它们包括在最小值与最大值之间的每一数值。还应理解的是，本申请引用的任何数值范围预期包括该范围内的所有子范围。
铝电解电容器在在工作过程成中会有高纹波电流通过，快速充放电以及高纹波负荷，会使铝电解电容器内部产生许多热量，这种热的产生会使铝电解电容器寿命明显缩短，并会导致电容器失效。产生的热量分为两个部分，一是电容器漏电流所造成的发热，二是电容器损耗角在纹波电压作用下产生的热量。在一般情况下，漏电流引起的发热量较小；电容器在高纹波下工作，由于阳极箔的介质极化滞后，导致能量传递损失而在介质中产生热量，长时间高温的作用使氧化膜介质恶化，导致漏电流增大，加速介质绝缘性能破坏，如此恶性循环使气体大量产生，最后造成电容器鼓气直至短路失效。本发明人为解决该技术问题进行了更加深入的研究，从而发现：提高阳极箔的质量和合理配制使用电解液，这两个因素会相互协同，有效减少铝电解电容器发热量，进而提高铝电解电容器的耐高温性和使用寿命，这是本领域技术人员无法从现有技术预料的技术效果。本发明正是基于上述发现和认识而完成。
一种耐高温长寿命的铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包吸附有电解液；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成。
所述阳极箔是由铝箔经过四级化成、再化成和干燥处理制备而成，其中四级化成的化成液为硼酸溶液，四级化成中化成液的浓度依次增大；再化成的化成液为磷酸二氢铵溶液。
具体地，所述四级化成包括如下步骤：
（1）一级化成处理：将铝箔加入一级化成液中进行化成处理，得到一级化成铝箔；
（2）二级化成处理：将一级化成铝箔加入二级化成液中进行化成处理，得到二级化成铝箔；
（3）三级化成处理：将二级化成铝箔加入三级化成液中进行化成处理，得到三级化成铝箔；
（4）烘焙处理：将三级化成铝箔进行烘焙；
（5）四级化成处理：将经过烘焙的三级化成铝箔加入四级化成液中进行化成处理，得到四级化成铝箔。
其中，一级化成处理中，所述一级化成液为浓度为1.5-2.5wt%的硼酸溶液；更优选地，所述一级化成液为浓度为2wt%的硼酸溶液；控制温度为80-90℃，电压为140-160v，化成时间为8-12分钟；更优选地，控制温度为85℃，电压为150v，化成时间为10分钟。
所述二级化成液为浓度为3-4wt%的硼酸溶液；更优选地，所述二级化成液为浓度为3.5wt%的硼酸溶液；控制温度为80-90℃，电压为140-160v，化成时间为8-12分钟；更优选地，控制温度为85℃，电压为150v，化成时间为10分钟。
所述三级化成液为浓度为4-5wt%的硼酸溶液；更优选地，所述三级化成液为浓度为4.5wt%的硼酸溶液；控制温度为80-90℃，电压为140-160v，化成时间为8-12分钟；更优选地，控制温度为85℃，电压为150v，化成时间为10分钟。
所述烘焙处理中，控制温度为480-520℃，时间为2-4分钟；更优选地，控制温度为500℃，时间为3分钟。
所述四级化成液为浓度为5-7wt%的硼酸溶液；更优选地，所述四级化成液为浓度为6wt%的硼酸溶液；控制温度为80-90℃，电压为200-250v，化成时间为40-60分钟；更优选地，控制温度为85℃，电压为220v，化成时间为50分钟。
在所述四级化成处理之前，先进行前处理；所述前处理操作为：将铝箔浸入90-100℃的高纯水中静置9-12min。本发明中，在四级化成处理前先将铝箔进行前处理，不仅可以洗去铝箔表面杂质，还可以在铝箔表面形成一层水合膜，有利于后面致密氧化膜的形成。
所述再化成的操作为：将四级化成铝箔置入浓度为6-9wt%、温度为60-80℃的磷酸二氢铵溶液中，在160-200v的直流电场作用下处理7-10分钟。
所述干燥处理的温度为200-250℃，时间为1-4分钟；更优选地，温度为220℃，时间为3分钟。
采用本发明中的阳极箔，一方面，提高氧化膜的致密性，增加化成时氧化膜的绝缘性能，减少漏电电流的产生，另一方面，可以减少绝缘介质的损耗角，减少因纹波在介质中产生的热量。
所述电解液的组分按重量百分含量计包括：主电解质：5%-15%；辅助电解质：1.8%-5%；溶剂：60%-85%；闪火电压提高剂：4%-10%；稳定剂：4%-12%；消氢剂：0.2%-1%；纳米sio2溶胶：0.2-1%。
其中，所述主电解质为支链多元羧酸盐；更优选地，所述支链多元羧酸盐为支链多元羧酸铵盐。本发明对支链多元羧酸铵盐的具体种类没有特别限制，可以是本领域技术人员所熟知的支链多元羧酸铵盐，作为举例，所述支链多元羧酸铵盐可以是为1,10-二甲基十八双酸铵、1,6-十二双酸铵，但不局限于此。
所述辅助电解质为直链二元羧酸或其盐，作为举例，所述直链二元羧酸或其盐可以是壬二酸、癸二酸或其盐、，但不局限于此。
所述溶剂为乙二醇，但不局限于此。
本发明中，对闪火电压提高剂的种类没有特殊限制，可以是任何允许用于电解液的闪火电压提高剂。作为举例，所述闪火电压提高剂为聚合度500-3000的聚乙二醇、聚乙烯醇中的一种或二种任意重量比的混合物。
本发明中，对稳定剂的种类没有特殊限制，可以是任何允许用于电解液的稳定剂。作为举例，所述稳定剂为亚磷酸二异辛基苯基酯。
本发明中，对消氢剂的种类没有特殊限制，可以是任何允许用于电解液的消氢剂。作为举例，所述消氢剂为间苯二酚、对苯二酚、硝基苯甲酸、对硝基苯酚、对硝基苯甲醇、间硝基苯甲醚中的一种或几种。
本发明中添加的纳米sio2溶胶可以提高电解液的电导率，提高闪火电压。
本发明的电解液中包含支链多元羧酸盐、直链二元羧酸或其盐，直链二元羧酸或其盐电离后吸附在介质氧化膜表面，使表面电场均匀分布，对提高闪火电压和电解液的高温工作稳定性有一定的帮助；且支链多元羧酸盐、直链二元羧酸或其盐本身分子量较大，加上支链上基团的空间位阻效应，使其在高温环境中不宜分解、裂化，高温酯化反应生成的水少，可以减小水对铝箔的侵蚀和给电容器带来的鼓胀，从而提高电解液的活性与耐高温性。
电解液是铝电解电容器的实际阴极，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，多种组分协同作用，可以提高电解液的电导率及闪火电压，能很好地提高铝电解电容器的耐高温性，同时电解电容器的使用寿命得到很好提高。
发明人在实践中发现，铝电解电容器在高纹波电流条件下工作时，产生热量最多的是电容器芯包中间部分。现有技术中铝电解电容器的长度与直径之比为2左右。本发明中，所述铝电解电容器的长度与直径之比为4以上，更优选地，所述铝电解电容器的长度与直径之比为6。本发明中，对铝电解电容器的外形尺寸进行改进，在产品外形上拉长高度，缩小内部体积，增加外部散热面积，加快散热速度，从而降低内部发热量，提高电解电容器的寿命。
组成铝电解电容器的各部件构成一个稳定的整体，当需要改变其中一个部件的特性时（比如改变其尺寸或者材料等），其他部件的特性需要发生相对的改变，以保证电解电容器正常工作。经过发明人多次的试验研究，采用本发明具有优良介电性能的阳极箔，同时采用本发明特定的电解液，对产品的外形尺寸进行优化，通过对工艺材料和条件的改进，整体协同，大大提高了电容器的散热效率，进而提高铝电解电容器的耐高温性，同时电解电容器的使用寿命得到很好提高。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种耐高温长寿命的铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包吸附有电解液；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成。
所述阳极箔的制备方法包括如下步骤：（1）前处理：将铝箔浸入95℃的高纯水中静置10分钟；（2）一级化成处理：将铝箔加入一级化成液中进行化成处理，得到一级化成铝箔；所述一级化成液为浓度为2wt%的硼酸溶液，控制温度为85℃，电压为15v，化成时间为10分钟；（3）二级化成处理：将一级化成铝箔加入二级化成液中进行化成处理，得到二级化成铝箔；所述二级化成液为浓度为3.5wt%的硼酸溶液，控制温度为85℃，电压为150v，化成时间为10分钟；（4）三级化成处理：将二级化成铝箔加入三级化成液中进行化成处理，得到三级化成铝箔；所述三级化成液为浓度为4.5wt%的硼酸溶液，控制温度为85℃，电压为150v，化成时间为10分钟；（5）烘焙处理：将三级化成铝箔进行烘焙，控制温度为500℃，时间为3分钟；（6）四级化成处理：将经过烘焙的三级化成铝箔加入四级化成液中进行化成处理，得到四级化成铝箔；所述四级化成液为浓度为6wt%的硼酸溶液，控制温度为85℃，电压为220v，化成时间为50分钟；（7）再化成：将四级化成铝箔置入浓度为8wt%、温度为70℃的磷酸二氢铵溶液中，在180v的直流电场作用下处理8分钟；（8）干燥处理：将经过再化成的铝箔置于烘箱中烘烤，温度为220℃，时间为3分钟。
所述电解液的组分按重量百分含量计包括：主电解质：10%；辅助电解质：3%；溶剂：72%；闪火电压提高剂：6%；稳定剂：8%；消氢剂：0.6%；纳米sio2溶胶：0.4%。
所述主电解质为支链多元羧酸铵盐，所述支链多元羧酸铵盐是1,10-二甲基十八双酸铵；所述辅助电解质为直链二元羧酸或其盐，所述直链二元羧酸或其盐可以是癸二酸盐；所述溶剂为乙二醇。
所述闪火电压提高剂为聚合度500-3000的聚乙二醇。
所述稳定剂为亚磷酸二异辛基苯基酯。
所述消氢剂为间苯二酚。
所述铝电解电容器的长度与直径之比为6。
实施例2
一种耐高温长寿命的铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包吸附有电解液；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成。
所述阳极箔的制备方法包括如下步骤：（1）前处理：将铝箔浸入90℃的高纯水中静置9min；（2）一级化成处理：将铝箔加入一级化成液中进行化成处理，得到一级化成铝箔；所述一级化成液为浓度为1.5wt%的硼酸溶液，控制温度为80℃，电压为140v，化成时间为8分钟；（3）二级化成处理：将一级化成铝箔加入二级化成液中进行化成处理，得到二级化成铝箔；所述二级化成液为浓度为3wt%的硼酸溶液，控制温度为80℃，电压为140v，化成时间为8分钟；（4）三级化成处理：将二级化成铝箔加入三级化成液中进行化成处理，得到三级化成铝箔；所述三级化成液为浓度为4wt%的硼酸溶液，控制温度为80℃，电压为140v，化成时间为8分钟；（5）烘焙处理：将三级化成铝箔进行烘焙，控制温度为480℃，时间为2分钟；（6）四级化成处理：将经过烘焙的三级化成铝箔加入四级化成液中进行化成处理，得到四级化成铝箔；所述四级化成液为浓度为5wt%的硼酸溶液，控制温度为80℃，电压为200v，化成时间为40分钟；（7）再化成：将四级化成铝箔置入浓度为6wt%、温度为60℃的磷酸二氢铵溶液中，在160v的直流电场作用下处理7分钟；（8）干燥处理：将经过再化成的铝箔置于烘箱中烘烤，温度为200℃，时间为1分钟。
所述电解液的组分按重量百分含量计包括：主电解质：5%；辅助电解质：1.8%；溶剂：84%；闪火电压提高剂：4%；稳定剂：4.8%；消氢剂：0.2%；纳米sio2溶胶：0.2%。
所述主电解质为支链多元羧酸铵盐，所述支链多元羧酸铵盐是1,6-十二双酸铵；所述辅助电解质为直链二元羧酸或其盐，所述直链二元羧酸或其盐是壬二酸；所述溶剂为乙二醇。
所述闪火电压提高剂为聚合度500-3000聚乙烯醇。
所述稳定剂为亚磷酸二异辛基苯基酯。
所述消氢剂为对苯二酚。
所述铝电解电容器的长度与直径之比为5。
实施例3
一种耐高温长寿命的铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包吸附有电解液；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成。
所述阳极箔的制备方法包括如下步骤：（1）前处理：将铝箔浸入100℃的高纯水中静置12min；（2）一级化成处理：将铝箔加入一级化成液中进行化成处理，得到一级化成铝箔；所述一级化成液为浓度为2.5wt%的硼酸溶液，控制温度为90℃，电压为160v，化成时间为12分钟；（3）二级化成处理：将一级化成铝箔加入二级化成液中进行化成处理，得到二级化成铝箔；所述二级化成液为浓度为4wt%的硼酸溶液，控制温度为90℃，电压为160v，化成时间为12分钟；（4）三级化成处理：将二级化成铝箔加入三级化成液中进行化成处理，得到三级化成铝箔；所述三级化成液为浓度为5wt%的硼酸溶液，控制温度为80-90℃，电压为160v，化成时间为12分钟；（5）烘焙处理：将三级化成铝箔进行烘焙，控制温度为520℃，时间为4分钟；（6）四级化成处理：将经过烘焙的三级化成铝箔加入四级化成液中进行化成处理，得到四级化成铝箔；所述四级化成液为浓度为7wt%的硼酸溶液，控制温度为90℃，电压为250v，化成时间为60分钟；（7）再化成：将四级化成铝箔置入浓度为9wt%、温度为80℃的磷酸二氢铵溶液中，在200v的直流电场作用下处理10分钟；（8）干燥处理：将经过再化成的铝箔置于烘箱中烘烤，温度为250℃，时间为4分钟。
所述电解液的组分按重量百分含量计包括：主电解质：15%；辅助电解质：5%；溶剂：60%；闪火电压提高剂：10%；稳定剂：8%；消氢剂：1%；纳米sio2溶胶：1%。
所述主电解质为支链多元羧酸铵盐，所述支链多元羧酸铵盐是1,10-二甲基十八双酸铵；所述辅助电解质为直链二元羧酸或其盐，所述直链二元羧酸或其盐可以是壬二酸盐；所述溶剂为乙二醇。
所述闪火电压提高剂为聚合度500-3000的聚乙二醇和聚乙烯醇。
所述稳定剂为亚磷酸二异辛基苯基酯。
所述消氢剂为间苯二酚和硝基苯甲酸。
所述铝电解电容器的长度与直径之比为5。
实施例4
一种耐高温长寿命的铝电解电容器，包括设置有开口的壳体和用于密封所述开口的盖体，所述壳体内设置有芯包，所述芯包吸附有电解液；所述芯包由阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕而成。
所述阳极箔的制备方法包括如下步骤：（1）前处理：将铝箔浸入92℃的高纯水中静置9分钟；（2）一级化成处理：将铝箔加入一级化成液中进行化成处理，得到一级化成铝箔；所述一级化成液为浓度为2wt%的硼酸溶液，控制温度为82℃，电压为145v，化成时间为10分钟；（3）二级化成处理：将一级化成铝箔加入二级化成液中进行化成处理，得到二级化成铝箔；所述二级化成液为浓度为3.5wt%的硼酸溶液，控制温度为82℃，电压为145v，化成时间为10分钟；（4）三级化成处理：将二级化成铝箔加入三级化成液中进行化成处理，得到三级化成铝箔；所述三级化成液为浓度为4.6wt%的硼酸溶液，控制温度为82℃，电压为145v，化成时间为10分钟；（5）烘焙处理：将三级化成铝箔进行烘焙，控制温度为480-520℃，时间为2-4分钟；（6）四级化成处理：将经过烘焙的三级化成铝箔加入四级化成液中进行化成处理，得到四级化成铝箔；所述四级化成液为浓度为6wt%的硼酸溶液，控制温度为82℃，电压为210v，化成时间为50分钟；（7）再化成：将四级化成铝箔置入浓度为7wt%、温度为68℃的磷酸二氢铵溶液中，在180v的直流电场作用下处理9分钟；（8）干燥处理：将经过再化成的铝箔置于烘箱中烘烤，温度为200℃，时间为4分钟。
所述电解液的组分按重量百分含量计包括：主电解质：8%；辅助电解质：4%；溶剂：78%；闪火电压提高剂：5%；稳定剂：4%；消氢剂：0.5%；纳米sio2溶胶：0.5%。
所述主电解质为支链多元羧酸铵盐，所述支链多元羧酸铵盐是1,6-十二双酸铵；所述辅助电解质为直链二元羧酸或其盐，所述直链二元羧酸或其盐是癸二酸；所述溶剂为乙二醇。
所述闪火电压提高剂为聚合度500-3000的聚乙二醇。
所述稳定剂为亚磷酸二异辛基苯基酯。
所述消氢剂为对硝基苯甲醇。
所述铝电解电容器的长度与直径之比为6。
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。