專利名稱：電解電容器用電解液及采用該電解液的電容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電解電容器用的電解液及采用該電解液的電容器，更具體地講，本發(fā)明涉及一種以N-甲基吡咯烷酮為主溶劑的片式鋁電解電容器用電解液及采用該電解液的電容器。
背景技術：
隨著電子整機產品向輕、薄、小的方向發(fā)展以及表面安裝技術在電子整機方面的廣泛應用，片式化已經成為電子元器件發(fā)展的主流。片式鋁電解電容器就是一種適用于表面安裝技術的電子元件，所用電解質是液體，稱為電解液。
根據現有技術，在片式鋁電解電容器用的電解液中，其溶劑多采用乙二醇、水、N，N-二甲基甲酰胺或其混合體系，溶質則多采用有機羧酸及其鹽。然而，這種電解液存在如下不足一方面，片式鋁電解電容器在安裝使用時要經過回流焊，回流焊時的最高溫可達260℃，在如此高的溫度下，使用這種電解液的片式鋁電解電容器容易出現膠粒凸、鋁殼凸等問題，影響了電容器的外觀；另一方面，這種電解液在承受回流焊時，還會產生很大的蒸汽壓力，這種蒸汽壓力很容易導致電容器的損壞變形。
因此，研究既能耐高溫、又不會產生高蒸汽壓而導致電容器變形的電解液，成為了當前的熱點。
中國專利申請CN 95108042.3公開了一種芯片型鋁電解電容器，在錫焊施加溫度時使該電解液的蒸汽壓在其帶底外殼以及封口材料的變形壓力以下；該電解液的電解質由胺鹽或季胺鹽構成，溶劑由γ-丁內酯構成，該電解液包括物理吸附，以化學鍵存在及反應生成的水，水的含量相對電解液的浸漬量而言在10％以下。
中國專利CN 87102200公開了一種電解電容器用的電解液，該專利采用非質子溶劑作為溶劑，采用1，3-二酮的烯醇式酸的烷基季銨鹽類作為溶質，其優(yōu)點是避免像CN 95108042.3一樣使用水等質子性溶劑，而使采用此類電解液的電容器能在較高溫度下如超過100℃時穩(wěn)定運行。但該專利仍不能保證高溫下使用其所提供的電解液的電容器性能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種電解電容器用電解液，該電解液能耐高溫，并且不會產生導致電容器變形的蒸汽壓。
本發(fā)明的電解電容器用電解液包括溶劑和溶質，而溶劑又包括主溶劑和輔助溶劑，其中主溶劑采用高沸點的非質子溶劑，而且主溶劑、輔助溶劑和溶質在整個電解液中所占的重量百分比分別為主溶劑40-82％，輔助溶劑8-32％，溶質6-28％。
上述的電解電容器用電解液中，主溶劑優(yōu)選采用N-甲基吡咯烷酮。與通常采用的非質子溶劑的電解液相比，本發(fā)明采用N-甲基吡咯烷酮等高沸點的非質子溶劑，使得電解液耐高溫的能力大大增強，從而使得電解電容器最高可耐受260℃的回流焊溫度，基本上避免了膠粒凸、鋁殼凸等影響電容器外觀的現象。當然，本發(fā)明也可以采用除N-甲基吡咯烷酮外的、其它的高沸點非質子溶劑。
本發(fā)明的電解液中，所用溶劑除了含有高沸點非質子溶劑以外，還含有輔助溶劑，所用的輔助溶劑是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物γ-丁內酯、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基甲酰胺、N-乙基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸丙二醇酯、二甲基亞砜和乙肼。
優(yōu)選地，所用輔助溶劑是γ-丁內酯、甲酰胺和N-甲基甲酰胺中的一種或其幾種的混合物。
一般來說，高沸點的主溶劑占總溶劑量的較大比例，而輔助溶劑相對主溶劑來說要少一些。但有時根據具體情況，輔助溶劑也可以多過主溶劑。
本發(fā)明的電解液中，所用溶質是有機羧酸和/或其鹽，或者是有機羧酸與咪唑、胺等有機堿的反應生成物。優(yōu)選地，所用溶質是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸鹽、富馬酸、富馬酸鹽、丁二酸和丁二酸鹽；更優(yōu)選地，所用溶質是鄰苯二甲酸鹽、富馬酸鹽和丁二酸鹽中的一種或起幾種的混合物；最優(yōu)選地，所用的鄰苯二甲酸鹽、富馬酸鹽和丁二酸鹽分別是其各自的咪唑鹽或三乙胺鹽。
以上的電解液特別適合于鋁電解電容器，尤其是片式鋁電解電容器。
針對在高溫下電解液會慢慢侵蝕鋁箔表面的氧化膜，而引起氧化膜的性質發(fā)生變化，導致產品性能惡化的問題，本發(fā)明在電解液中加入添加劑，以改善電解電容器的性能。所用添加劑占整個電解液總重量的0.1-4％，可以是選自于磷酸、磷酸鹽、磷酸酯、帶苯環(huán)的硝基化合物和帶苯環(huán)的羥基化合物中的一種或其幾種的混合物，優(yōu)選是選自于磷酸、磷酸二氫銨、次亞磷酸銨、磷酸單酯、硝基苯酚、對硝基苯甲酸和對硝基苯甲醇中的一種或其幾種的混合物。
即本發(fā)明中優(yōu)選采用以下兩類添加劑(1)磷酸、磷酸酯、磷酸鹽中的一種或其幾種的混合物。例如，磷酸、磷酸單酯、磷酸二氫銨、次亞磷酸銨等。這些物質可以在鋁氧化膜表面再形成一層網絡狀磷酸鋁石層，起到雙層保護電容器表面的作用，從而有效地抑制了漏電流的回升。
(2)帶苯環(huán)的硝基化合物和帶苯環(huán)的羥基化合物中的一種或其幾種的混合物。例如，硝基苯酚、對硝基苯甲酸、對硝基苯甲醇等。這類物質的特點是具有電負性基團，可以吸附電解液在修補氧化膜時產生的氫離子，從而能夠減少氫氣的產生量。除了所列舉的以上幾種物質外，其他具有負電基團的硝基和/或羥基的苯類衍生物也可以作為添加劑使用。本發(fā)明利用帶苯環(huán)的硝基化合物和帶苯環(huán)的羥基化合物的電負性基團能吸附氫離子的原理，在電解液中添加該類物質，使
(1)類添加劑真正對電容器起到保護的作用。因此，優(yōu)選同時采用(1)類和(2)類添加劑。
本發(fā)明的電解液可采用如下方法進行制備a、將溶劑加熱，如加熱至60℃-80℃；b、溶質或者將溶質和添加劑一并加至溶劑中，進一步進行加熱，如將溫度升至80℃-100℃，并保持溫度，直至加入的物質完全溶解；c、將步驟b所得混合液冷卻，即得到電解電容器用電解液。
在上述步驟c中，冷卻的方法可以采用自然冷卻或人工冷卻。
本發(fā)明另一個目的是提供一種電解電容器，該電解電容器采用本發(fā)明的電解液。該電解電容器優(yōu)選為鋁電解電容器，尤其優(yōu)選片式鋁電解電容器。
采用本發(fā)明的電解液，能使鋁電解電容器在回流焊時承受的最高溫度提高到260℃，基本不產生變形現象。而且，由于添加劑的加入，增添了一層保護層，從而減少了高溫下的電解液對鋁箔表面的氧化膜的侵蝕，使產品的性能得到很大的改善。因此，本發(fā)明片式鋁電解電容器能具有優(yōu)良的性能和良好的外觀。
以下結合實施例，來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例，任何在本發(fā)明基本精神上的替代或改進，仍屬于本發(fā)明權利要求書中所要求保護的范圍。
具體實施例方式
將所有的溶劑按表1所示的重量百分比混合，加熱至60℃-80℃，然后將溶質和添加劑倒入混合溶劑中，加熱至80℃-100℃，并保持此溫度，使之完全溶解，然后自然冷卻后即可。
表1 按上述表1中的配方制備電解液，然后用制備的電解液制成片式鋁電解電容器，并檢驗其性能，見表2。
表 2

權利要求
1.一種電解電容器用電解液，該電解液包括溶劑和溶質，其特征在于，所述的溶劑包括主溶劑和輔助溶劑，所述的主溶劑為高沸點的非質子溶劑，而且所述的主溶劑、輔助溶劑和溶質在所述電解液中所占的重量百分比分別為主溶劑40-82％，輔助溶劑8-32％，溶質6-28％。
2.如權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的主溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
3.如權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的輔助溶劑是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物γ-丁內酯、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-乙基甲酰胺、N-乙基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、碳酸亞乙酯、碳酸丙二醇酯、二甲基亞砜和乙肼。
4.如權利要求3所述的電解液，其特征在于，所述的輔助溶劑是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物γ-丁內酯、甲酰胺和N-甲基甲酰胺。
5.如權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的溶質是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸鹽、富馬酸、富馬酸鹽、丁二酸和丁二酸鹽。
6.如權利要求5所述的電解液，其特征在于，所述的溶質是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物鄰苯二甲酸鹽、富馬酸鹽和丁二酸鹽。
7.如權利要求6所述的電解液，其特征在于，所述的鄰苯二甲酸鹽、富馬酸鹽和丁二酸鹽分別是其各自的咪唑鹽或三乙胺鹽。
8.如權利要求1所述的電解液，其特征在于，所述的電解液中還含有添加劑，所述的添加劑占所述電解液總重量的0.1-4％，而且所述的添加劑是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物磷酸、磷酸鹽、磷酸酯、帶苯環(huán)的硝基化合物和帶苯環(huán)的羥基化合物；優(yōu)選是選自于下列一組物質中的一種物質或其幾種物質的混合物磷酸、磷酸二氫銨、次亞磷酸銨、磷酸單酯、硝基苯酚、對硝基苯甲酸和對硝基苯甲醇。
9.如權利要求8所述的電解液，其特征在于，所述的添加劑包括磷酸、磷酸鹽和磷酸酯中的一種物質或其幾種物質，還包括帶苯環(huán)的硝基化合物和帶苯環(huán)的羥基化合物中的一種物質或其幾種物質。
10.一種電解電容器，其特征在于，該電解電容器采用權利要求1-9之一所述的電解液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解電容器用電解液及采用該電解液的電容器。這種電解液包括溶劑和溶質，溶劑又包括主溶劑和輔助溶劑，其中主溶劑為高沸點的非質子溶劑如N－甲基吡咯烷酮，主溶劑、輔助溶劑和溶質在整個電解液中所占的重量百分比分別為主溶劑40－82％，輔助溶劑8－32％，溶質6－28％。本發(fā)明的電解液還可以含有磷酸、對硝基苯甲酸等添加劑，有效地解決了電解液在高溫下侵蝕鋁箔表面的氧化膜的問題。本發(fā)明的電解液使電容器可耐受最高達260℃的回流焊溫度。
文檔編號H01G9/022GK1624833SQ20031011246
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權日2003年12月5日
發(fā)明者黃遠彬, 胡勇, 梁雅麗, 黃曉娟 申請人:廣東風華高新科技集團有限公司