技術領域:
:本發(fā)明涉及一種-60℃~+150℃超寬溫低壓鋁電解電容器工作電解液及其制備方法。
背景技術:
::隨著電子技術的迅猛發(fā)展,由于鋁電解電容器具有性能優(yōu)良、大容量、價格低廉、易于加工、使用便捷等優(yōu)勢,加上本身技術的改進,向小體積、低成本、高頻低阻抗方向的發(fā)展,使鋁電解電容器成為電子行業(yè)關鍵的、不可或缺的元件。另一方面超人規(guī)模集成電路(vlsi)的發(fā)展,小容量的電容器被集成到電路內部,ic的發(fā)展使電路系統(tǒng)的工作頻率大大提高,導致電解電容器在部分電路中被別的電容器所取代,但是由于ic電路的電源部分始終離不開電解電容器,再者電解電容器自身性能的提高也向其它電容器的應用領域擴展,特別是向低損耗、高純度、高強度薄型化發(fā)展使其具有更強的生命力。由于近幾年led技術的不斷成熟,使led燈的用途有了突飛猛進的發(fā)展,因而對鋁電解電容器提出了更高的要求,必須要適應高低溫的嚴酷環(huán)境以使led真正達到它應有的壽命。目前低壓鋁電解電容器所使用的低壓電解液主要有兩種,一是水系,即用高純度離子水加上一些有機直鏈銨鹽配置,特點是電導率較高,產品損耗小,但缺點是,由于水的冰點高以及蒸汽壓較高,導致使用溫度范圍較窄,高低溫狀況下容易出問題而影響產品的壽命,一般只能應用于-40℃~105℃;二是γ-丁內酯系,即以γ-丁內酯作為溶劑,配以四級銨鹽,它的特點是使用溫度范圍有了較大改進,一般能延伸到-55℃~130℃,但是電導率較低,導致產品的損耗較大,引起使用過程中的溫升較高,亦會導致使用壽命縮短。技術實現要素::本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足,提供了一種新體系低壓電解液,既能滿足嚴酷的高低溫使用環(huán)境又能保證具有較好的產品特性,滿足產品的使用壽命。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現:一種超寬溫低壓鋁電解電容器工作電解液,所述電解液由如下占比構成:溶劑一:60%~82.95%,溶劑二:32.4%~15%,溶質:5.8g~25.3g/100g溶劑,ph調節(jié)劑:調節(jié)ph=3~7.5,消氫劑:2.5%~1%,防水合劑:0.1%~0.05%,耐壓穩(wěn)定劑:5%~1%。優(yōu)選的是,溶劑一為甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺等酰胺中的一種或兩種的混合物。優(yōu)選的是,溶劑二為甲基二乙二醇乙醚、乙基二乙二醇甲醚、甲基二乙二醇甲醚、乙基二乙二醇乙醚中的一種或兩種的混合物。優(yōu)選的是,溶質為馬來酸、馬來酸的酸性鹽、馬來酸銨、檸檬酸、檸檬酸銨中的一種或兩種的混合物。優(yōu)選的是,ph調節(jié)劑為二乙胺、三乙胺中的一種或兩種的混合物。優(yōu)選的是,消氧劑為對硝基苯甲酸、對硝基苯甲醚、間硝基乙酰苯中的一種或兩種的混合物。優(yōu)選的是,防水合劑為磷酸、聚磷酸、磷酸銨、次業(yè)磷酸銨中的一種或兩種的混合物。優(yōu)選的是,耐壓穩(wěn)定劑為二氧化硅納米級乙二醇溶液、聚合度500~1000的馬來酸-氧化乙烯共聚物中的一種或兩種的混合物。一種超寬溫低壓鋁電解電容器工作電解液的制備方法,包括以下步驟:首先將溶劑一與溶劑二按比例投入密閉反應釜中,邊攪拌邊加熱,以使兩溶劑充分混合,待溫度升到90℃時,加入規(guī)定量的耐壓穩(wěn)定劑,繼續(xù)邊加熱邊攪拌,溫度升到120℃時,加入溶質,并保持此溫度攪拌40分鐘,再加入ph調節(jié)劑將ph調整至規(guī)定值,最后加入消氫劑和防水合劑,再攪拌40分鐘后降溫至常溫即得。本發(fā)明與現有技術相比具有以下優(yōu)點:避免了水合的發(fā)生,使正極箔能維持更久的壽命;具有較低的冰點及較小的蒸汽壓,提升了電容器的高低溫壽命;采用小分子溶質,具有較強的遷移率及極高的溶解度,因而具有滿意的電導率,并且具有更高的耐高溫特性。使用溫度范圍大大擴展。具體實施方式:為了加深對本發(fā)明的理解,下面將結合實施例對本發(fā)明作進一步詳述,該實施例僅用于解釋本發(fā)明,并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。實施例1:本發(fā)明提供了一種超寬溫低壓鋁電解電容器下作電解液,由以下質量百分比和添加量組成:溶劑一為60%~82.95%的二甲基甲酰胺;溶劑二為32.4%~15%的甲基二乙二醇乙醚;ph調節(jié)劑為三乙胺;消氫劑為2.5%~1%的對硝基苯甲醚與對硝基苯甲酸;防水合劑為0.1%~0.05%的三聚磷酸;耐壓穩(wěn)定劑為5%~1%聚合度500的馬米酸-氧化乙烯共聚物與納米二氧化硅乙二醇溶液;溶質為5.8g~25.3g/100g溶劑的馬來酸。實施例2:超寬溫低壓工作電解液由以下質量百分比和添加量組成:溶劑一為62%的二甲基甲酰胺;溶劑二為30.4%的甲基二乙二醇乙醚;三乙胺作為ph調節(jié)劑,控制ph值最終為6.5;消氫劑為2.5%的對硝基苯甲醚;防水合劑為0.1%三聚磷酸;耐壓穩(wěn)定劑為5%的聚合度500的馬來酸-氧化乙烯共聚物;溶質為25g/100g溶劑的馬來酸。實施例3:超寬溫低壓工作電解液由以下質量百分比和添加量組成:溶劑一為65%的二甲基甲酰胺;溶劑二為27.92%的甲基二乙二醇乙醚;三乙胺作為ph調節(jié)劑,控制ph值最終為6.85;消氫劑為1.8%的對硝基苯甲醚和0.2%的對硝基苯甲酸;防水合劑為0.08%三聚磷酸;耐壓穩(wěn)定劑為3.5%的聚合度500的馬來酸-氧化乙烯共聚物和1.5%的納米二氧化硅乙二醇溶液;溶質為22.5g/100g溶劑的馬來酸。試驗例:將上述實施例2根據電解液的制作方法配制成電解液,與相同規(guī)格電容所使用的電解液進行對比,基礎數據如表一所示:表一:將表一中三種電解液同時放入高低溫測試設備中(especseth-z-022l),溫度設定-40℃,并保持4小時,觀察性狀,結果見表二:表二:電解液-40℃4小時性狀水系果凍狀,毫無流動性γ-丁系流動性尚好實施例2具有流動性將表一中三種電解液同時做100v100μf電容,在135℃環(huán)境下進行例試,結果見表三:備注:1、所有測試數據均在25℃;2、每種電解液的數據均為10只電容的平均值;3、容量變化率不超過初始值的±20%;4、損耗變化率不超過規(guī)定值的2倍。結果:1、從表二中可看出,在-40℃時,水系電解液已成果凍狀,溶液已失去流動性,離子遷移率即已很低,因而在那種狀態(tài)下,電容器的阻抗會很大,從而引起產品發(fā)熱量急劇增大,而導致失效;2、從表三中數據可知,水系由于高溫蒸汽壓大,因而引起電解液的脫離以及本身水合因素,而導致產品過早失效;3、γ-丁內酯系在-40℃時表現尚可,而在135℃高溫情況下幾近失效邊緣:4、本發(fā)明超寬溫電解液則在兩種狀況下均能滿足產品的壽命要求,135℃達到3000小時,完全符合使用要求,達到了最初的設計目標。本發(fā)明與現有技術相比具有如下優(yōu)點:用本發(fā)明所配制的電解液與水系低壓比較,其一、由于電解液中幾乎不含水,因而避免了水合的發(fā)生,使正極箔能維持更久的壽命;其二、由于水系的冰點較高且蒸汽壓大,特性較差,而本電解液則克服了此種缺陷,具有較低的冰點及較小的蒸汽壓,從而提升了電容器的高低溫壽命。用本發(fā)明所配制的電解液與γ-丁內酯系低壓比較,γ-丁內酯系所用溶質為四級銨鹽,電導率較低,做成產品后損耗較大,導致在線路上發(fā)熱量大,而本發(fā)明則是采用小分子溶質,具有較強的遷移率及極高的溶解度,因而具有滿意的電導率,所以就避免了此種情況的發(fā)生,并且具有更高的耐高溫特性。由此使低壓電解液的使用溫度范圍大大擴展。當前第1頁12