一种凝胶电解质铝电解电容器及其制备方法与流程

1.本发明涉及电容器技术领域，尤其涉及一种凝胶电解质铝电解电容器及其制备方法。


背景技术：

2.在电子电路中，电容器作为整流或滤波元件，是必不可少的基础元器件。液态电容器是指在电容器芯子中含浸有电解液的电容器，固液混合电容器是指电容器芯子上附着有固态的导电高分子，且电容器芯子上含浸有电解液的电容器。液态电容器和固液混合电容器中因为含浸有电解液，能够提供大量离子修复正极氧化膜，产品漏电流低、抗过压能力强、成本低。
3.但是，液态电容器因内部有液体，容易出现泄漏，电容器的安全性较低。固液混合电容器虽然兼具固态和液态电容器的优点，但是极端工作条件下电容器防爆阀打开时，液体电解液依然有泄漏风险，会造成电子产品的损坏，严重的会引起安全事故。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种凝胶电解质铝电解电容器及其制备方法。本发明提供采用凝胶电解质替代传统的液态电解质，所得凝胶电解质电容器不会发生液体泄漏，安全性高，且耐压能力强，耐高温性能好。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种凝胶电解质铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：
7.(1)将隔离纸置于正极铝箔和负极箔之间，然后卷绕成电容器芯子；
8.(2)将所述电容器芯子在水凝胶电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子进行固化和封装，得到凝胶电解质铝电解电容器；所述水凝胶电解液的组成成分包括溶剂、溶质、添加剂、单体、引发剂和交联剂，且所述水凝胶电解液中不包括含苯环结构的化合物；
9.或，将所述电容器芯子在水凝胶溶液中含浸后进行固化和干燥，然后再在电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子封装，得到凝胶电解质铝电解电容器；所述水凝胶溶液的组成成分包括溶剂、单体、引发剂和交联剂；所述电解液的组成成分包括溶剂、溶质和添加剂；
10.其中，所述单体为能够聚合成凝胶化合物的单体。
11.优选的，卷绕得到电容器芯子后，还包括将所述电容器芯子在导电高分子分散液中含浸后干燥的步骤。
12.优选的，所述水凝胶电解液和水凝胶溶液的组成成分独立地还包括导电高分子。
13.优选的，所述水凝胶电解液和水凝胶溶液中的单体独立地包括环氧树脂、丙烯酸树脂、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、羟基乙基丙烯酰胺、n
‑
羟基甲基丙烯酰胺、n
‑
羟基乙基丙烯酰胺、单乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯和二丙酮丙烯酰胺中的一种或几种；
14.所述水凝胶电解液和水凝胶溶液中的引发剂独立地包括聚酰胺、聚酰亚胺、过氧
化氢和偶氮类引发剂中的一种或几种；
15.所述水凝胶电解液和水凝胶溶液中的交联剂独立地包括聚氨酯、乙二醇二丙烯酸、乙二醇二丙烯酸盐，二乙二醇二丙烯酸、二乙二醇二丙烯酸盐、聚乙二醇丙烯酸、聚乙二醇丙烯酸盐和聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或几种。
16.优选的，所述水凝胶电解液、水凝胶溶液和电解液中的溶剂独立地包括乙二醇、二甘醇、甘油、聚乙二醇、r
‑
丁内酯、环丁砜和水中的一种或几种；
17.所述水凝胶电解液和电解液中的溶质独立地包括硼酸、硼酸盐、有机酸、有机酸盐、胺、胺盐和铵盐中的一种或几种；
18.所述水凝胶电解液中的添加剂包括含磷化合物、高分子聚合物、纳米二氧化硅和硼酸酯的中的一种或几种；
19.所述电解液中的添加剂包括含磷化合物、高分子聚合物、纳米二氧化硅、硼酸酯的和含苯环结构的化合物中的一种或几种。
20.优选的，所述水凝胶电解液和所述电解液中的添加剂独立地还包括抗氧化剂和/或螯合剂。
21.优选的，所述水凝胶电解液和水凝胶溶液中，交联剂的质量独立地为单体质量的5～50％，引发剂的质量独立地为单体质量的0.1～15％。
22.优选的，所述水凝胶电解液中，以溶剂、溶质、添加剂的总质量为100％计，所述溶质的质量分数为3～30％，添加剂的质量分数为0.1～15％，溶剂的质量分数为50～95％；
23.所述水凝胶电解液中，单体的质量为所述溶剂、溶质和添加剂总质量的5～50％。
24.优选的，所述固化为热固化或光固化。
25.本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的凝胶电解质铝电解电容器，包括外壳、封装于外壳中的电容器芯子以及附着在电容器芯子上的凝胶电解质。
26.本发明提供了一种凝胶电解质铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：先将正极铝箔、负极箔和隔离纸卷绕成电容器芯子，然后将电容器芯子进含浸，其中含浸的方法包括两种，一种为一次性含浸，即直接将电容器芯子在凝胶电解液中含浸，固化封装后即可得到凝胶电解质电容器；另一种为二次含浸，即先将电容器芯子在水凝胶溶液中含浸，固化干燥后再在电解液中含浸，之后进行封装即可得到凝胶电解质电容器。本发明利用凝胶电解质替代传统的液态电解质，凝胶电解质是由三维高分子凝胶网络与电解液组成，具有液体和固体两方面性质，既能维持固态形状不变，又不影响凝胶中离子的自由通过；同时由于三维高分子凝胶网络附着在隔离纸上，增加了隔离纸的密度和厚度，进一歩提高电容器的耐压能力；此外，三维高分子凝胶网络包覆电解液，能够成功的降低电容器内部的饱和气压，提高电容器的使用温度，且此三维高分子凝胶网络具有高吸液性，不会造成液体泄漏，能够显著提高电容器的安全性。
27.此外，采用一次性含浸的方法时，本发明的凝胶电解液中不包括含苯环结构的化合物，含苯环结构的化合物对凝胶聚合有阻聚作用，本发明不在凝胶电解液中加入含苯环结构的化合物，可以保证凝胶聚合的顺利进行。采用二次含浸的方法时，本发明先含浸水凝胶溶液，再含浸电解液，由于在含浸电解液时凝胶已经聚合完成，所以电解液中可以加入含苯环结构的化合物。
28.进一步的，本发明的凝胶电解液或水凝胶溶液中还可以加入导电高分子，凝胶固
化后，导电高分子缠在三维高分子凝胶网络中，形成双层导电电解质层，从而降低电容器的内阻。
29.进一步的，本发明在卷绕得到电容器芯子后，还包括将电容器芯子在导电高分子分散液中浸渍后干燥的步骤，使导电高分子附着在电容器芯子上，然后再进行后续凝胶电解质的含浸，导电高分子以固态附着在电容器芯子上，可以进一步降低电容器的内阻。
30.本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的凝胶电解质铝电解电容器。本发明提供的凝胶电解质铝电解电容器既有固态铝电解电容器不会有液体泄漏的优点，又有液态电容器生成和修复氧化膜的优点，且抗过电压能力强，失效率低，电容器的可靠性和安全性好。
具体实施方式
31.本发明提供了一种凝胶电解质铝电解电容器的制备方法，包括以下步骤：
32.(1)将隔离纸置于正极铝箔和负极箔之间，然后卷绕成电容器芯子；
33.(2)将所述电容器芯子在水凝胶电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子进行固化和封装，得到凝胶电解质铝电解电容器；所述水凝胶电解液的组成成分包括溶剂、溶质、添加剂、单体、引发剂和交联剂，且所述水凝胶电解液中不包括含苯环结构的化合物；
34.或，将所述电容器芯子在水凝胶溶液中含浸后进行固化和干燥，然后再在电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子封装，得到凝胶电解质铝电解电容器；所述水凝胶溶液的组成成分包括溶剂、单体、引发剂和交联剂；所述电解液的组成成分包括溶剂、溶质和添加剂；
35.其中，所述单体为能够聚合成凝胶化合物的单体。
36.本发明将隔离纸置于正极铝箔和负极箔之间，然后卷绕成电容器芯子。在本发明中，所述负极箔优选为铝箔或碳箔；在本发明的具体实施例中，所述正极铝箔和负极箔使用市场上制造铝电解电容器的常规正极铝箔和负极箔，根据所要制备的铝电解电容器的规格进行选择即可。
37.在本发明中，所述隔离纸的材质优选为纤维或树脂，所述纤维优选为马尼拉麻、西班牙草或人造纤维中的一种或几种；所述树脂优选为聚酯系树酯、聚酰胺树酯、聚酰亚胺树酯、聚丙烯树酯和聚乙烯树酯中的一种或几种；在本发明的具体实施例中，所述隔离纸优选为牛皮纸。
38.本发明对所述卷绕的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的卷绕方法即可，具体的，将隔离纸夹在正铝箔和负极箔之间，卷绕后将末端粘住，即得到所述电容器芯子。在本发明的具体实施例中，在卷绕前，优选还包括根据目标电容器的尺寸将正极铝箔、负极箔和隔离纸进行裁切。
39.得到电容器芯子后，本发明在电容器芯子上含浸凝胶电解质，所述含浸凝胶电解质的方法包括两种，具体为一次性含浸法和二次含浸法，下面分别进行介绍：
40.在本发明中，所述一次性含浸法包括以下步骤：将所述电容器芯子在水凝胶电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子进行固化和封装，得到凝胶电解质铝电解电容器。在本发明中，所述水凝胶电解液的组成成分包括溶剂、溶质、添加剂、单体、引发剂和交联剂，且所述水凝胶电解液中不包括含苯环结构的化合物。
41.在本发明中，所述水凝胶电解液中的溶剂优选包括乙二醇、二甘醇、甘油、聚乙二
醇、r
‑
丁内酯、环丁砜和水中的一种或几种。
42.在本发明中，所述水凝胶电解液中的溶质优选包括硼酸、硼酸盐、有机酸、有机酸盐、胺、胺盐和铵盐中的一种或几种；所述有机酸优选包括甲酸、已二酸、苯甲酸、壬二酸、葵二酸、十二双酸、1,6
‑
葵烷二羧酸和1,7
‑
葵二酸中的一种或几种，所述有机酸盐优选为上述有机酸的铵盐；所述胺优选包括二乙胺和/或三乙胺；所述胺盐优选包括三乙基马来酸胺；所述铵盐优选包括1,4
‑
十二双酸铵、1,6
‑
十二双酸铵、四甲基邻苯二甲酸铵和四甲基支马来酸铵中的一种或几种。
43.在本发明中，所述水凝胶电解液中的添加剂优选包括含磷化合物、高分子聚合物、纳米二氧化硅和硼酸酯的中的一种或几种；所述含磷化合物优选包括含磷有机酸及其盐、含磷无机酸及其盐和磷酸酯类化合物中的一种或几种，所述含磷有机酸优选包括多胺基多醚基膦酸、二乙三胺五甲叉膦酸和羟基乙叉二膦酸中的一种或几种，所述含磷有机酸盐优选为磷酸脒基脲；所述含磷无机酸优选包括磷酸和/或次亚磷酸，所述含磷无机酸盐优选为次亚磷酸铵。在本发明中，所述高分子聚合物优选包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、甘露醇、硼酸与多糖类的聚合物和硼酸与醇类的聚合物中的一种或几种。在本发明中，所述高分子聚合物和纳米二氧化硅能够提高电解液的闪火电压。
44.在本发明中，所述添加剂优选还包括抗氧化剂和/或螯合剂，所述抗氧化剂优选包括对苯二酚、尿囊素、阿魏酸和氰尿酸中的一种或几种；所述螯合剂优选包括氨基羧酸及其盐中的一种或几种；所述氨基羧酸优选包括乙二胺四乙酸(edta)、二乙三胺五乙酸(dtpa)和氨基三乙酸(nta)中的一种或几种，所述氨基羧酸盐优选为上述种类氨基羧酸的钠盐；在本发明中，所述螯合剂能够与杂质离子生成螯合物，避免杂质离子对正极铝箔上氧化膜的生成产生破坏作用，提高电容器的使用寿命。
45.在本发明中，所述水凝胶电解液中的添加剂不能为含苯环结构的化合物，所述含苯环结构的化合物会阻止单体的聚合，从而影响凝胶的形成。在本发明的具体实施例中，可以在聚合形成凝胶后或封装前加入含苯环结构的化合物，或者将含苯环结构的化合物加入封装用铝壳中。
46.在本发明中，所述水凝胶电解液中的单体为能够聚合成凝胶化合物的单体，优选包括环氧树脂、丙烯酸树脂、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、羟基乙基丙烯酰胺、n
‑
羟基甲基丙烯酰胺、n
‑
羟基乙基丙烯酰胺、单乙烯醚、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯和二丙酮丙烯酰胺中的一种或几种；当所述水凝胶电解液中的单体为多种时，本发明对各个单体的用量比没有特殊要求，采用任意的比例均可，在本发明的具体实施例中，各个单体的用量优选相等。
47.在本发明中，所述水凝胶电解液中的引发剂优选包括聚酰胺、聚酰亚胺、过氧化氢和偶氮类引发剂中的一种或几种；所述偶氮类引发剂优选为2,2
‑
偶氮双(n
‑2‑
羟乙基)
‑2‑
甲基丙酰胺。
48.在本发明中，所述水凝胶电解液中的交联剂优选包括聚氨酯、乙二醇二丙烯酸、乙二醇二丙烯酸盐，二乙二醇二丙烯酸、二乙二醇二丙烯酸盐、聚乙二醇丙烯酸、聚乙二醇丙烯酸盐和聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或几种。
49.在本发明中，以所述水凝胶电解液中溶剂、溶质和添加剂的总质量为100％计，所述溶质的质量分数优选为3～30％，更优选为5～25％，添加剂的质量分数优选为0.1～
15％，更优选为1～10％，溶剂的质量分数优选为50～95％，更优选为60～85％；所述水凝胶电解液中，单体的质量优选为所述溶剂、溶质和添加剂总质量的5～50％，更优选为8～40％；所述交联剂的质量优选为单体质量的5～50％，更优选为8～40％，所述引发剂的质量优选为单体质量的0.1～15％，更优选为3～10％。在本发明的具体实施例中，优选先利用溶剂、溶质和添加剂配制电解液，然后将单体、交联剂和引发剂加入电解液中，得到水凝胶电解液。
50.在本发明中，所述水凝胶电解液的组成成分优选还包括导电高分子，所述导电高分子优选包括聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩
‑
聚苯乙烯磺酸(pedot/pss)、聚苯胺
‑
聚苯乙烯磺酸和聚吡咯
‑
聚苯乙烯磺酸中的一种或几种；在本发明中，所述导电高分子优选以导电高分子水性分散液的形式使用，具体为聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩
‑
聚苯乙烯磺酸水性分散液、聚苯胺
‑
聚苯乙烯磺酸水性分散液或聚吡咯
‑
聚苯乙烯磺酸水性分散液；本发明对上述导电高分子水性分散液的来源没有特殊要求，采用市售商品即可；在本发明的具体实施例中，所述聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩
‑
聚苯乙烯磺酸水性分散液优选为深圳新宙邦公司型号为pedt201的水性分散液。
51.在本发明中，所述导电高分子水性分散液中导电高分子的质量分数优选为0.5～5％；本发明优选直接将所述导电高分子水性分散液加入到凝胶电解液中；所述导电高分子水性分散液的添加量优选为所述水凝胶电解液中溶剂、溶质和添加剂总质量的20～50％，优选为30％。
52.本发明将所述电容器芯子在水凝胶电解液中含浸，然后将含浸后的电容器芯子进行固化和封装，即可得到水凝胶电解质电容器。在本发明中，所述含浸具体为将电容器芯子浸泡在水凝胶电解液中，本发明对所述浸泡的时间没有特殊要求，以充分浸透为宜；通过含浸使水凝胶电解液吸附在隔离纸中。
53.在本发明中，所述固化优选为热固化或光固化，具体的固化条件优选根据引发剂的种类进行确定。在本发明的具体实施例中，当引发剂为热引发剂时，所述固化的方法为热固化，所述热固化的温度优选为75～120℃，固化的时间优选为0.1～2h；当引发剂为光引发剂时，所述固化的方法为光固化，所述光固化的条件优选为光照0.1～2小时，本发明对所述光照用的光源没有特殊要求，只要能引发聚合即可；在本发明中，采用本领域技术人员熟知的光照灯即可，具体如，高压水银灯、led灯、紫外灯等。在固化过程中，单体在引发剂和交联剂的作用下发生聚合，形成凝胶。
54.本发明对所述封装的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法封装即可，具体是将含浸有电解液的电容器芯子置于铝壳中，然后使用胶塞封装。
55.本发明对所述固化和封装的顺序没有要求，可以先固化再封装，也可以先封装再固化，本发明不做具体要求。
56.在本发明中，所述二次含浸法包括以下步骤：将所述电容器芯子在水凝胶溶液中含浸后进行固化和干燥，然后再在电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子封装，得到凝胶电解质铝电解电容器。
57.在本发明中，所述水凝胶溶液的组成成分包括溶剂、单体、引发剂和交联剂，所述溶剂、单体、引发剂和交联剂的可选种类和上述方案所述水凝胶电解液中溶剂、单体、引发剂和交联剂的可选种类一致，在此不再赘述；所述水凝胶溶液中，交联剂的质量优选为单体
质量的5～50％，更优选为8～40％，引发剂的质量优选为单体质量的0.1～15％，更优选为3～10％；所述水凝胶溶液中单体的质量分数优选为8～30％。
58.在本发明中，所述水凝胶溶液的组成成分优选还包括导电高分子；所述导电高分子的种类和上述方案一致，在此不再赘述；所述导电高分子优选以导电高分子水性分散液的形式使用，所述导电高分子水性分散液的种类和浓度具体和上述方案一致，在此不再赘述；在本发明的具体实施例中，当所述水凝胶电解液中包括导电高分子时，优选直接将单体、交联剂和引发剂加入导电高分子水性分散液中，即得到包括导电高分子的水凝胶溶液；所述单体的加入量优选为导电高分子水性分散液质量的15～25％，更优选为20％。
59.本发明将所述电容器芯子在水凝胶溶液中含浸后进行固化和干燥。在本发明中，所述含浸的操作方法优选和上述方案一致，在此不再赘述；所述固化的方法及条件和上述方案一致，在此不再赘述；本发明对所述干燥的条件没有特殊要求，能够将固化后所得凝胶中的水分脱除即可。
60.干燥后，本发明将附着有干凝胶的电容器芯子在电解液中含浸，将含浸后的电容器芯子封装，得到凝胶电解质铝电解电容器。在本发明中，所述电解液的组成成分包括溶剂、溶质和添加剂；所述电解液中的溶剂、溶质的种类优选和上述方案所述水凝胶电解液中溶剂和溶质的种类一致，在此不再赘述；所述电解液中的添加剂优选包括含磷化合物、高分子聚合物、纳米二氧化硅、硼酸酯和含苯环结构的化合物中的一种或几种；所述含磷化合物和高分子聚合物的种类优选和上述方案一致，在此不再赘述；所述含苯环结构的化合物优选包括对硝基苯甲酸、对硝基苯酚、对硝基苯甲醇和间硝基苯酚中的一种或几种；在本发明中，所述含苯环结构的化合物具有吸氢作用，能够降低电容器内部压力，提高电容器的安全性和使用寿命。本发明的二次含浸法中，先制备凝胶，再利用凝胶的吸附溶胀性吸附电解液，由于此时凝胶已经聚合完成，所以电解液中可以加入含苯环结构的化合物。
61.在本发明中，所述含浸的方法和上述方案一致，在此不再赘述，在含浸过程中，利用凝胶良好的吸附溶胀性将电解液进行吸附。在本发明中，所述封装的方法优选和上述方案一致，在此不再赘述。
62.在本发明中，在电容器芯子在含浸凝胶电解质前，优选还包括将卷绕得到的电容器芯子在导电高分子分散液中含浸后干燥的步骤。在本发明中，所述导电高分子分散液具体为上述方案所述的导电高分子水性分散液，在此不再赘述；本发明对所述含浸没有特殊要求，将所述电容器芯子在导电高分子分散液中充分浸润即可，本发明对所述干燥的条件没有特殊要求，能够将含浸后的电容器芯子完全干燥即可。
63.在本发明中，所述含浸和烘干的次数优选为2次以上，优选为2～5次，进一步优选为2～3次，以含浸和烘干两次为例进行举例说明：先将电容器芯子在导电高分子溶液中进行第一次含浸，之后烘干，将烘干后的电容器芯子在导电高分子溶液中进行第二次含浸，然后再次烘干。本发明通过多次含浸烘干提高电容器芯子上导电高分子的附着量，得到内阻更低的电容器芯子。
64.本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的凝胶电解质铝电解电容器。在本发明中，所述凝胶电解质铝电解电容器包括外壳、封装于外壳中的电容器芯子以及附着在电容器芯子上的凝胶电解质；所述电容器芯子包括正极铝箔、负极箔和置于正极铝箔和负极箔之间的隔离纸，所述凝胶电解质具体是附着在电容器芯子的隔离纸上；所述凝胶电解质
由三维高分子凝胶网络和吸附在凝胶网络中的电解液组成；所述三维高分子凝胶网络由单体聚合形成；进一步的，当所述水凝胶电解液或所述水凝胶溶液中还包括导电高分子时，所述三维高分子凝胶网络骨架中还掺杂有导电高分子，从而获得内阻更低的电容器；更进一步的，所述电容器芯子表面还附着有导电高分子层，从而进一步降低电容器的内阻。
65.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
66.实施例1
67.本实施例制备的凝胶电解质铝电解电容器的额定电容/额定电压为1000uf/10v，尺寸(直径*高度)为8mm*14mm，正极铝箔采用市售商品，型号选用14vf，比容为130uf/cm2，负箔选用市售商品负箔，型号为1v，比容为350uf/cm2，正负极铝箔中间的隔离物用市售商品电解纸(凯恩公司，型号mj255
‑
40)，封装铝壳的尺寸为8mm*14.5mm，胶塞厚度3.0mm。
68.制备步骤如下：
69.(1)将隔离纸置于正极铝箔和负极箔之间，然后卷绕成规格为1000uf/10v的电容器芯子。
70.(2)将上述电容器芯子含浸水凝胶电解液，所述水凝胶电解液由电解液、单体、交联剂和引发剂配制得到，以质量分数计，电解液的组成成分为：乙二醇50％，纯水41％，已二酸铵8％，磷酸二氢铵0.5％，edta0.5％；电解液中添加有聚合单体丙烯酸羟乙酯(丙烯酸羟乙酯的添加量为电解液质量的20％)，交联剂聚乙二醇二丙烯酰胺(添加量为单体质量的20％)，引发剂过氧化氢(添加量为单体质量的3％)。
71.(3)将含浸水凝胶电解液后的电容芯子用铝壳、胶塞封装，95℃下热固化1h，得到凝胶电解质铝电解电容器。
72.共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，其中容量、损耗和使用lcr数字电桥测试；阻抗使用lcr电桥测试；漏电流使用漏电流测试仪进行测试；使用寿命通过电容器在额定电压、105℃下负载2000h后的容量进行表征；通过快速逆充进行破坏性试验，观察是否漏液。
73.测试结果如表1所示：
74.表1凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0075][0076]
根据表1中的数据可以看出，本发明制备的凝胶电解质铝电解电容器损耗低，漏电流小，阻抗小，在10v、105℃下负载2000h后，容量还能达到900uf以上，说明其具有较长的使
用寿命，破坏性试验后无漏液现象，说明本发明的凝胶电解质铝电解电容器不易发生漏液，安全性更好。
[0077]
实施例2
[0078]
其它条件和实施例1相同，仅聚合单体不同，将实施例1中的聚合单体丙烯酸羟乙酯改为羟基乙基丙烯酰胺。
[0079]
共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，其中容量、损耗和使用lcr数字电桥测试；阻抗使用lcr电桥测试；漏电流使用漏电流测试仪进行测试；使用寿命通过电容器在额定电压、105℃下负载2000h后的容量进行表征；通过快速逆充进行破坏性试验，观察是否漏液。
[0080]
测试结果如表2所示：
[0081]
表2凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0082][0083][0084]
根据表2中的数据可以看出，本发明制备的凝胶电解质铝电解电容器损耗低，漏电流小，阻抗小，在10v、105℃下负载2000h后，容量还能达到900uf以上，说明其具有较长的使用寿命，破坏性试验后无漏液现象，说明本发明的凝胶电解质铝电解电容器不易发生漏液，安全性更好。
[0085]
实施例3
[0086]
其他条件和实施例1相同，仅聚合单体不同，将实施例1中的丙烯酸羟乙酯改为羟基乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酯，羟基乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酯混合后的总重量与实施例1中丙烯酸羟乙酯的重量相同，羟基乙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸乙酯的重量比为1:1。
[0087]
共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，其中容量、损耗和使用lcr数字电桥测试；阻抗使用lcr电桥测试；漏电流使用漏电流测试仪进行测试；使用寿命通过电容器在额定电压、105℃下负载2000h后的容量进行表征；通过快速逆充进行破坏性试验，观察是否漏液。
[0088]
测试结果如表3所示：
[0089]
表3凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0090][0091][0092]
根据表3中的数据可以看出，本发明制备的凝胶电解质铝电解电容器损耗低，漏电流小，阻抗小，在10v、105℃下负载2000h后，容量还能达到900uf以上，说明其具有较长的使用寿命，破坏性试验后无漏液现象，说明本发明的凝胶电解质铝电解电容器不易发生漏液，安全性更好。
[0093]
对比例1
[0094]
其他步骤和实施例1相同，仅将步骤(2)改为：将电容器芯子含浸电解液，电解液的组成成分为：乙二醇50％，纯水41％，已二酸铵8％，磷酸二氢铵0.5％，edta 0.5％，将含浸后的电容器芯子用铝壳、胶塞封装；即省略实施例1中的单体、引发剂和交联剂，所得电容器为普通液态铝电解电容器。
[0095]
共制备100个上述液态铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，测试方法和实施例1一致。
[0096]
所得结果见表4。
[0097]
表4液态铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0098][0099]
根据表4中的数据可以看出，对比例1所得液态铝电解电容器损耗低，漏电流小，阻抗小，使用寿命也较长，但是破坏性试验后发生漏液，电容器的安全性较低。
[0100]
实施例4
[0101]
本实施例制备的凝胶电解质铝电解电容器的额定电容/额定电压为10uf/400v，尺寸(直径*高度)为10mm*16mm，正极铝箔采用市售商品，型号选用560vf，比容为0.7uf/cm2，负箔选用市售商品负箔，型号为3v，比容为100uf/cm2，正负极铝箔中间的隔离物用市售商品电解纸(凯恩公司，型号ws280
‑
60)，封装铝壳的尺寸为10mm*16.5mm，胶塞厚度3.0mm。
[0102]
制备步骤如下：
[0103]
(1)将隔离纸置于正极铝箔和负极箔之间，然后卷绕成规格为10uf/400v的电容器芯子。
[0104]
(2)将上述电容器芯子含浸水凝胶电解液，所述水凝胶电解液由电解液、单体、交联剂和引发剂配制得到，以质量分数计，电解液的组成成分为：乙二醇80％，纯水5％，聚乙二醇4.9％，1,6十二双酸铵8％，甘露醇2％，次亚磷酸铵0.1％；电解液中添加有聚合单体丙烯酸羟乙酯(丙烯酸羟乙酯的添加量为电解液质量的20％)，交联剂聚乙二醇二丙烯酰胺(添加量为单体质量的20％)，引发剂为2,2
‑
偶氮双(n
‑2‑
羟乙基)
‑2‑
甲基丙酰胺(添加量为单体质量的3％)。
[0105]
(3)将含浸水凝胶电解液后的电容芯子在95℃下热固化1h，然后用铝壳(铝壳内添加有吸氢剂对硝基苯甲醇)、胶塞封装，得到凝胶电解质铝电解电容器。
[0106]
共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，测试方法和实施例1一致。
[0107]
测试结果如表5所示：
[0108]
表5凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0109][0110][0111]
根据表5中的数据可以看出，本发明制备的凝胶电解质铝电解电容器损耗低，漏电流小，阻抗小，在400v、105℃下负载2000h后，容量还能达到9.0uf以上，说明其具有较长的使用寿命，破坏性试验后无漏液现象，说明本发明的凝胶电解质铝电解电容器不易发生漏液，安全性更好。
[0112]
实施例5
[0113]
(1)电容器芯子的规格以及制备方法和实施例4一致，得到规格为10uf/400v，尺寸10mm*16mm的电容芯子。
[0114]
(2)将上述电容器芯子先含浸包括导电高分子的水凝胶溶液，该水凝胶溶液由导
电高分子水性分散液、单体、引发剂和交联剂配制得到，其中导电高分子水性分散液采用3,4
‑
乙烯二氧噻吩
‑
聚苯乙烯磺酸水性分散液(市售商品，购买自深圳新宙邦公司，型号为pedt201，分散液中导电高分子的质量分数为1.5％)，导电高分子水性分散液中添加有聚合单体丙烯酸羟乙酯(添加量为导电高分子水性分散液质量的20％)，交联剂聚乙二醇二丙烯酰胺(添加量为单体质量的20％)，引发剂2,2
‑
偶氮双(n
‑2‑
羟乙基)
‑2‑
甲基丙酰胺(添加量为单体质量的3％)。含浸后的电容器芯子在95℃下热固化1h，然后干燥脱水。
[0115]
将附着有干凝胶的电容器芯子含浸电解液，以质量分数计，电解液的组成成分如下：乙二醇80％，纯水5％，聚乙二醇4.3％，1,6十二双酸铵8％，甘露醇2％，次亚磷酸铵0.1％，对硝基苯甲醇0.5％，对苯二酚0.1％。
[0116]
(3)将含浸电解液后的电容芯子用铝壳、胶塞封装，得到凝胶电解质铝电解电容器。
[0117]
共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，测试方法和实施例1一致。
[0118]
测试结果如表6所示：
[0119]
表6凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0120][0121][0122]
根据表6中的数据可以看出，本发明制备的凝胶电解质铝电解电容器损耗低，漏电流小，且由于本实施例添加了导电高分子，所得电容器的阻抗极低；在400v、105℃下负载2000h后，电容器的容量还能达到9.0uf以上，说明其具有较长的使用寿命，破坏性试验后无漏液现象，说明本发明的凝胶电解质铝电解电容器不易发生漏液，安全性更好。
[0123]
实施例6
[0124]
(1)电容器芯子的规格以及制备方法和实施例4一致，得到规格为10uf/400v，尺寸10mm*16mm的电容芯子。
[0125]
(2)将上述电容器芯子含浸添加有导电高分子的水凝胶电解液，所述水凝胶电解液由电解液、导电高分子水性分散液、单体、交联剂和引发剂配制得到，其中，以质量分数计，电解液的组成成分如下：乙二醇80％，纯水5％，聚乙二醇4.9％，1,6十二双酸铵8％，甘露醇2％，次亚磷酸铵0.1％；电解液中添加有聚合单体丙烯酸羟乙酯(添加量为电解液质量的20％)，交联剂聚乙二醇二丙烯酰胺(添加量为单体质量的20％)，聚合引发剂2,2
‑
偶氮双
(n
‑2‑
羟乙基)
‑2‑
甲基丙酰胺(添加量为单体质量的3％)；导电高分子分散液为聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩
‑
聚苯乙烯磺酸水性分散液，所述水性分散液采用市售商品，购买自深圳新宙邦公司，型号为pedt201，分散液中导电高分子的质量分数为1.5％，导电高分子分散液的添加量为电解液质量的30％。
[0126]
(3)将含浸完成的电容芯子用铝壳、胶塞封装，95℃热固化1h，得到凝胶电解质铝电解电容器。
[0127]
共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，测试方法和实施例1一致。
[0128]
测试结果如表7所示：
[0129]
表7凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0130][0131]
根据表7中的数据可以看出，本发明制备的凝胶电解质铝电解电容器损耗低，漏电流小，且由于本实施例添加了导电高分子，所得电容器的阻抗极低，在400v、105℃下负载2000h后，电容器的容量还能达到9.0uf以上，说明其具有较长的使用寿命，破坏性试验后无漏液现象，说明本发明的凝胶电解质铝电解电容器不易发生漏液，安全性更好。
[0132]
对比例2
[0133]
其他条件和实施例4一致，仅将步骤(2)改为：将步骤(1)所得电容器芯子含浸电解液，以质量分数计，电解液的组成成分如下：乙二醇80％，纯水5％，聚乙二醇4.9％，1,6十二双酸铵8％，甘露醇2％，次亚磷酸铵0.1％，将含浸后的电容器芯子用铝壳、胶塞封装。即省略实施例2中含浸水凝胶溶液的步骤，所得电容器为普通液态铝电解电容器。
[0134]
共制备100个上述液态铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，测试方法和实施例1一致。
[0135]
所得结果见表8。
[0136]
表8液态铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0137]
[0138][0139]
根据表8中的数据可以看出，对比例2所得液态铝电解电容器损耗低，漏电流小，使用寿命也较长，但是阻抗和实施例4相比有增加，破坏性试验后发生漏液，电容器的安全性较低。
[0140]
实施例7
[0141]
本实施例制备的凝胶电解质铝电解电容器的额定电容/额定电压为100uf/35v，尺寸(直径*高度)为6.3mm*12mm，正极铝箔采用市售商品，型号选用51vf，比容为22uf/cm2，负箔选用市售商品碳箔，型号为0v，比容为2000uf/cm2，正负极铝箔中间的隔离物用市售商品电解纸(凯恩公司，型号sm255
‑
40)，封装铝壳的尺寸为6.3mm*12mm，胶塞厚度2.0mm。
[0142]
制备步骤如下：
[0143]
(1)将隔离纸置于正极铝箔和负极箔之间，然后卷绕后，得到规格为100uf/35v，尺寸为6.3mm*12mm的电容器芯子。
[0144]
(2)将上述电容器芯子用聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩
‑
聚苯乙烯磺酸分散液(市售商品，购买自深圳新宙邦公司，型号为ped
‑
201)含浸，烘干之后再次进行含浸和烘干，得到附着有导电高分子的电容器芯子。
[0145]
(3)将附着有导电高分子的电容器芯子含浸水凝胶电解液，所述水凝胶电解液由电解液、单体、引发剂和交联剂配制得到，以质量分数计，电解液的组成成分如下：乙二醇40％，纯水50％，已二酸铵8％，磷酸二氢铵1％，edta 1％；电解液添加有n
‑
羟基甲基丙烯酰胺单体(添加量为电解液质量的20％)，交联剂聚乙二醇丙烯酸酯(添加量为单体质量的30％)，引发剂2,2
‑
偶氮双(n
‑2‑
羟乙基)
‑2‑
甲基丙酰胺(添加量为单体质量的1％)。
[0146]
(4)将含浸完成的电容芯子用铝壳，胶塞封装，110℃加热固化2h，得到凝胶电解质铝电解电容器。
[0147]
共制备100个上述凝胶电解质铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试；容量、损耗、漏电流和阻抗的测试方法和实施例1一致，使用寿命通过电容器在额定电压、115℃下负载1000h后外观变化进行表征；在过压、过温(40v，125度)下的负载500h，观察是否漏液。
[0148]
测试结果如表9所示：
[0149]
表9凝胶电解质铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0150][0151]
根据表9中的数据可以看出，本实施例制备的电容器损耗低，漏电流小，阻抗极低，在35v、115℃下负载1000h后外观无变化，在过压过温条件下负载500h后，外观无变化，没有出现漏液现象，说明本实施例制备的电容器安全性较高。
[0152]
对比例3
[0153]
其他条件和实施例7相同，仅将步骤(3)改为：将步骤(2)所得附着有导电高分子的电容器芯子含浸电解液，以质量分数计，电解液的组成成分如下：乙二醇40％，纯水50％，已二酸铵8％，磷酸二氢铵1％，edta 1％，将含浸后的电容器芯子用铝壳、胶塞封装。即省略实施例7中的单体，引发剂和交联剂，所得电容器为普通的固液混合铝电解电容器。
[0154]
共制备100个上述固液混合铝电解电容器，所得电容器老化后随机挑选10个进行电学性能测试，测试方法和实施例7一致。
[0155]
测试结果如表10所示：
[0156]
表10固液混合铝电解电容器电学性能随机测试结果
[0157][0158]
根据表10可以看出，在过压和过温条件下负载500h后，所得固液混合铝电解电容器发生胶塞突出、漏液的现象。
[0159]
由以上实施例和对比例可以看出，本发明实施例制备的电容器中的电解质为凝胶电解质，在防爆阀打开的情况下，不会发生漏液，成功的提高了产品的可靠性；而没有形成凝胶电解质的铝电解电容器(液态铝电解电容器和固液混合铝电解电容器)都会发生漏液
现象；此外，水凝胶电解液(或水凝胶溶液)中添加了导电高分子的实施例以及电容器芯子上附着有导电高分子的实施例，所得电容器在防止液体泄漏的同时还具有极低的内阻。
[0160]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。