一種高壓用鋁電解電容器電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電解電容器用電解液技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高壓用鋁電解電容器電 解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高溫負(fù)荷及紋波電流下常規(guī)普通高壓用鋁電解電容器電解液，隨著時間的流逝 電解液內(nèi)部分子之間不斷發(fā)生反應(yīng)：分解，酯化，酰銨化，鋁箱腐蝕等，使電容器容量不斷降 低，損耗正切不斷增大，且隨著酯化的不斷進(jìn)行產(chǎn)生的水一部分不斷分解產(chǎn)生氫氣一部分 因為高溫下水分蒸發(fā)導(dǎo)致電容器內(nèi)部壓力升高使電容器鼓底加速電容器失效速度。
[0003] 為解決這些問題，電容器電解液應(yīng)用研究者們使用特殊帶支鏈羧酸鹽，癸二酸及 其鹽，烷基癸二酸及其鹽，壬二酸氫銨，苯甲酸及其鹽，己二酸及其鹽作為溶質(zhì)，然而卻忽略 了酸的酯化反應(yīng)不斷生成的水導(dǎo)致溶質(zhì)劣化，鋁箱腐蝕才是電容器失效的根本原因。
[0004] 特開2014-33183號，特開平7-335497,特公昭60-13293,公報中公開丁基辛二酸 等多種支鏈材料在電解液中的應(yīng)用，其主要目的在于解決低溫溶質(zhì)結(jié)晶析出，支鏈二元羧 酸在乙二醇的溶解度比常規(guī)直鏈二元羧酸大，劣化速度比常規(guī)直鏈二元羧酸慢。
[0005] 然而，在有效控制二元羧酸酯化而不斷生成水技術(shù)問題上還未得到充分解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高壓用鋁電解電容器電解液。該電解 液能夠長時間的保持損耗角正切值，又能有效阻止羧酸的酯化反應(yīng)、抑制水的進(jìn)一步生成。
[0007] -種高壓用鋁電解電容器電解液，包括以下重量百分含量的各個組份：5%~ 12%的溶質(zhì)，0. 1%~5%的表面活性劑，1%~20%的阻礙羧酸酯化劑，0. 5%~5%的降低 內(nèi)壓劑，0. 5%~5%的閃火電壓提升劑，0. 1 %~2%的氧化膜形成修復(fù)劑，0. 1 %~2%的 消氫劑，余量為溶劑。
[0008] 具體的，所述表面活性劑為苯甲酸銨與聚乙二醇400反應(yīng)后得到的混合液。
[0009] 更具體的，在120~170°C的溫度條件下，苯甲酸銨與聚乙二醇400按0. 1~1 :1 的摩爾比投入反應(yīng)器中，加入苯甲酸銨與聚乙二醇400的總重量的0. 4%~0. 6 % (優(yōu)選為 〇. 5% )的酯化催化劑，恒溫攪拌8~12小時得到。
[0010] 苯甲酸銨與聚乙二醇400反應(yīng)后混合液中含有苯甲酸聚乙二醇400酯，在化合物 的兩尾端分別具有苯基及氫氧基，屬于酸酯型表面活性劑且易于覆蓋鋁箱表面，形成阻止 鋁箱腐蝕功能從而有效長時間保持損耗角正切值。
[0011] 具體的，所述阻礙羧酸酯化劑選自2- 丁基-2-乙基-1，3-丙二醇、2- 丁基-2-甲 基-1，3-丙二醇或新戊二醇中的任意一種或多種的混合。
[0012] 2- 丁基-2-乙基-1，3-丙二醇，2- 丁基-2-甲基-1，3-丙二醇，新戊二醇，其空間 立體結(jié)構(gòu)較特殊，都具備0碳原子，在與羧酸酯的化反應(yīng)過程中具備優(yōu)先反應(yīng)的地位，且 反應(yīng)過程中生成的六元環(huán)構(gòu)造中間體，受熱分解后又回復(fù)到羧酸類物質(zhì)，因此能有效阻止 羧酸的的酯化反應(yīng)、抑制水的進(jìn)一步生成。
[0013] 具體的，所述所述溶質(zhì)選自硼酸、硼酸鹽、癸二酸、癸二酸鹽、帶支鏈羧酸二元羧 酸、帶支鏈羧酸二元羧酸鹽、壬二酸氫銨、苯甲酸、苯甲酸鹽、己二酸、己二酸鹽、超長碳鏈烯 烴類羧酸或超長碳鏈烯烴類羧酸鹽中的任意一種或多種的混合。
[0014] 優(yōu)選的，所述溶質(zhì)的組分中：
[0015] 硼酸鹽為硼酸的銨鹽；
[0016] 癸二酸鹽為癸二酸的銨鹽；
[0017] 帶支鏈羧酸二元羧酸鹽為9~15個碳的帶支鏈羧酸二元羧酸的銨鹽；苯甲酸鹽為 苯甲酸的銨鹽；
[0018] 己二酸鹽為己二酸的銨鹽；
[0019] 超長碳鏈烯烴類羧酸為17~24個碳的直鏈或支鏈烯烴類羧酸，超長碳鏈烯烴類 羧酸鹽為17~24個碳的直鏈或支鏈烯烴類羧酸的銨鹽。
[0020] 具體的，所述的降低內(nèi)壓劑選自蔗糖、葡萄糖或甘露醇中的任意一種。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述的降低內(nèi)壓劑為甘露醇中。
[0022] 具體的，所述的閃火電壓提升劑選自酒石酸、檸檬酸或聚乙烯醇中的任意一種。
[0023] 優(yōu)選的，所述的閃火電壓提升劑為聚乙烯醇。
[0024] 具體的，所述的氧化膜形成修復(fù)劑選自磷酸、亞磷酸或次亞磷酸銨中的任意一種。
[0025] 優(yōu)選的，所述的氧化膜形成修復(fù)劑為次亞磷酸銨。
[0026] 具體的，所述的消氫劑選自間硝基苯甲酸、間硝基苯乙酮或?qū)ο趸揭彝械娜?意一種。
[0027] 優(yōu)選的，所述的消氫劑為對硝基苯乙酮。
[0028] 具體的，所述的溶劑包括水和乙二醇，以高壓用鋁電解電容器電解液的總質(zhì)量為 基準(zhǔn)，水的含量為lwt%~5wt%。優(yōu)選的，水的含量為lwt%~3wt%。
[0029] 以上，除有特殊說明，各試劑均來自現(xiàn)有技術(shù)，可以通過市售等方式購買得到。
[0030] 總體上，本發(fā)明所提供的高壓用鋁電解電容器電解液具有更長的使用壽命和更穩(wěn) 定的使用性能，不易鼓底，降低損耗正切值和容量衰退速度。
【具體實施方式】
[0031] 以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限 定本發(fā)明的范圍。
[0032] 電解液的配制
[0033]乙二醇和水的混合液為溶劑，水的含量在1~5wt%，低于3wt%更佳。
[0034] 選擇硼酸及其鹽，癸二酸及其鹽，帶支鏈羧酸二元羧酸及其鹽，壬二酸氫銨，苯甲 酸及其鹽，己二酸及其鹽，超長碳鏈烯烴類羧酸及其鹽的一種或多種為溶質(zhì)，溶質(zhì)的含量在 5~15重量％。根據(jù)具體應(yīng)用要求可適當(dāng)調(diào)整溶質(zhì)含量，低于12更加，因在低溫下出現(xiàn)晶 體析出的可能。
[0035] 對于表面活性劑制作，在120~170°C，苯甲酸銨與聚乙二醇400按0. 1~1 :1 的摩爾比例投入反應(yīng)器中，加入0. 5重量％酯化催化劑，恒溫攪拌8-12小時得到苯甲酸聚 乙二醇400酯。在本發(fā)明高壓用鋁電解電容器用電解液中苯甲酸聚乙二醇400酯用量在 〇. 1~5重量％，苯甲酸聚乙二醇400酯即使只用少量也能在鋁箱表面形成致密的保護(hù)模， 同時保持電容器內(nèi)部隔離紙具備良好的濕潤性，使電解液在電容器內(nèi)部分布均勻，而用量 過多會導(dǎo)致溶質(zhì)的析出。
[0036] 電解液中添加降低內(nèi)壓劑0. 5~5重量％甘露醇。添加閃火電壓提升劑0. 5~5 重量％聚乙烯醇。添加0.1~2重量％氧化膜形成修復(fù)劑次亞磷酸銨。添加0.1~2重 量％消氫劑對硝基苯乙酮。
[0037] 對比例和實施例的具體數(shù)據(jù)記錄記載在表一中。支鏈羧酸鹽為武漢海斯普林生產(chǎn) HS-02產(chǎn)品。所有比較例和實施例其測定條件為30°C。
[0038] 表一
[0039]
[0040]
[0041] 比較例1和2看出，在溶質(zhì)質(zhì)量不變情況下，添加甘露醇，聚乙烯醇，次亞磷酸銨， 對硝基苯乙酮，電導(dǎo)率下降0. 04mS/cm，而閃火電壓提升30V。
[0042] 比較例1，2和實施例3,4,5,6,7電解液的電導(dǎo)和閃火電壓參數(shù)滿足400V高壓用 鋁電解電容器的應(yīng)用要求。
[0043] 我們發(fā)現(xiàn)添加苯甲酸聚乙二醇400無論含量在0. 4重量％或2重量％其電導(dǎo)率和 閃火電壓無太大變化。而含量在2重量％時，電解液在常溫下放置2000小時會有晶體析出。
[0044] 我們發(fā)現(xiàn)添加含0碳原子二元醇（在本發(fā)明中以2-丁基-2-乙基_1，3_丙二醇， 2- 丁基-2-甲基-1，3-丙二醇，新戊二醇中的一種或多種為代表進(jìn)行實施例），隨著含量的 增加電導(dǎo)不斷下降，而含量在8-12重量％時下降不太明顯，閃火電壓不隨含量的增加而發(fā) 生顯著變化。
[0045] 我們再將全部樣品應(yīng)用在高壓用鋁電解電容器中，測試其損耗角正切，靜電容量 變化，觀察其外觀變化并進(jìn)行比較。
[0046] 特別強(qiáng)調(diào)為進(jìn)行電解液應(yīng)用情況對比結(jié)果鮮明，105°CDC直流368V，紋波有效值 32V條件下，所使用高壓用鋁電解電容器陽極箱化成電壓530VF，測試溫度為30°C，如表二 所示
[0047] 表二
[0048]
[0049] 由表二結(jié)果可知，在不添加阻止羧酸酯化劑，表面活性劑，降低內(nèi)壓劑甘露醇，閃 火電壓提升劑聚乙烯醇，氧化膜形成修復(fù)劑次亞磷酸銨及消氫劑對硝基苯乙酮情況下，高 壓用鋁電解電容器壽命只有1000小時，而在不添加阻止羧酸酯化劑，表面活性劑，僅僅添 加降低內(nèi)壓劑甘露醇，閃火電壓提升劑聚乙烯醇，氧化膜形成修復(fù)劑次亞磷酸銨及消氫劑 對硝基苯乙酮情況下高壓用鋁電解電容器在3000小時以失效。
[0050] 由實施例3，4看出，苯甲酸聚乙烯醇400含量在0. 4wt%或在2wt%時其結(jié)果未隨 含量的增大而發(fā)生改變。但與比較例1，2比較看出，添加苯甲酸聚乙二醇400后電容器的 損耗角正切明顯降低，其主要