一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液及其生產方法
【專利摘要】一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，包括10?40份帶有烷基和烷氧基的多支鏈銨鹽、10?80份乙二醇和1?5份的水。本發明的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，在結構上引入烷基和烷氧基，由于側鏈上基團的空間位阻作用以及烷氧基團的極化作用，使長鏈多元羧酸在乙二醇中的溶解度增加，阻止酯化從而改善高溫性能，但電導率并不下降。
【專利說明】
一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液及其生產方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種電解液，尤其涉及一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液及其生產方法。
【背景技術】
[0002]電容器是使用最廣、用量最大，且不可取代的電子元件。其產量約占電子元器件總量的40%，而鋁電解電容器又占三大類電容器(電解電容器、陶瓷電容器、有機薄膜電容器)產量的36.8%左右。
[0003]目前，我國已成為全球鋁電解電容器的主要生產國。據IT情報中心的數據，2004年，中國鋁電解電容器的產量達到700億只，占全球同類產品的40%，銷售額超過100億元人民幣。隨著PC產品、電視機、DVD等視聽產品、洗衣機、節能燈等家用電器和變壓器、汽車電子品等的快速發展，鋁電解電容器的市場需求量將以不低于5%的速度增長。
[0004]鋁電解電容器的突出特點是:
(I)單位體積電容量大，是其它電容器的幾倍到幾十倍。
[0005](2)額定容量大，由于采用卷繞結構，很容易擴大體積，因此可以很容易地做到幾百甚至幾千微法的額定電容量。
[0006](3)具有自愈作用，由于在電容器內部存在電解液，在工作中電容器陽極鋁箔上的電介質一旦發生局部破損，電解液中的0H—根離子會在電場的作用下迅速到達，將破損位置堵住并將破壞的氧化膜修復，使電容器恢復正常。
[0007](4)工作電場強度高，由于陽極氧化膜在形成過程中每伏特生長約1.4nm，即陽極氧化膜生長時的電場強度約為7 X 17 V/cm，其工作狀態下的電場強度約為5 X 17 V/cm，此值遠遠大于陶瓷電容器和薄膜電容器的工作電場強度。
[0008](5)價格優勢，制造鋁電解電容器的成本相對較低，尤其是單位容量的制造成本比其它類型的電容器具有壓倒性優勢。
[0009]正是由于上述優點，鋁電解電容器得到了極其廣泛的應用和發展。雖然在發展過程中，鋁電解電容器遇到來自集成電路、整機電路的改進和在高壓、高頻、長壽命、小容量應用領域中其它電容器(如多層獨石陶瓷電容器、金屬化薄膜電容器、鉭電解電容器等)的相互滲透和挑戰，但由于鋁電解電容器容量價格比的優勢，并隨著鋁電解電容器自身的不斷改進和完善，小型化、片式化以及中高壓大容量鋁電解電容器的應用領域不斷拓寬，尤其是電動運載工具的投入使用以及各類電源的發展，鋁電解電容器不僅不會萎縮，還會具有更強的生命力和更廣闊的發展空間。
[0010]盡管國產電容器生產規模極大，然而高性能，尤其是耐高溫(160°C)的中、高壓鋁電解電容器仍需進口。如絕大部分生產出口節能燈行業用的鋁電解電容器均采用日本、韓國等進口廣品。
[0011]國產鋁電解電容器性能不高的主要原因，除了制造工藝水平、陽極鋁箔質量等原因外，電容器中的電解液性能是一個重要制約因素。
[0012]電解電容器中的電解液對電容器性能的影響至關重要。它決定了電容器的工作溫度特性、耐壓范圍和耐紋波電流大小，以及電容器壽命。
[0013]現在在國外進口國內電容器產品所表現出的承受紋波電流能力低、損耗因子容量在使用中變化快和壽命短等缺點，主要是由于電解液的影響，使得現在在生產高要求的中、高壓電解電容器時，只能采用日本、韓國的進口產品。
【發明內容】
[0014]本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種耐高溫、耐高壓、耐高紋波電流和壽命長的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液及其生產方法。
[0015]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為:一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，包括10-40份帶有烷基和烷氧基的多支鏈銨鹽、10-80份乙二醇和1-5份的水。
[0016]上述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，優選的，所述多支鏈銨鹽包括多支鏈的二元羧酸銨、多支鏈的三元羧酸銨、多支鏈的四元羧酸銨和多支鏈的六元羧酸銨，并且它們的側鏈上有烷基或烷氧基，兩個羧基之間的碳原子數等于或大于十八。
[0017]上述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，包括以下步驟:I)帶有支鏈的多元酸酯的合成，以丁烯酮和烷基戊烯酸酯作原料反應，以無機酸作催化劑，在有機溶劑介質中，加入Fenton試劑作為自由基反應引發劑，在-10-10°C的條件下反應2小時，得到多支鏈的多元羧酸酯；
2)多支鏈多元酸的形成，將步驟I)中得到的多元羧酸酯進行水解得到多支鏈多元酸。
[0018]3)電解液的制備，將步驟2)中得到的多元羧酸溶解在乙二醇中，通氨氣調節pH在6-8之間，得到多元羧酸銨鹽的乙二醇溶液即電解液。
[0019]上述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，優選的，在步驟2)中加入Fenton試劑作為相轉移催化劑。
[0020]上述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，優選的，步驟3)中緩慢通入氨氣，并且通入氨氣的量為總質量的10%-20%。
[0021]上述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，優選的，步驟I)中的無機酸包括硫酸、磷酸和氫氟酸。
[0022]與現有技術相比，本發明的優點在于:1、本發明的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，在結構上引入烷基和烷氧基，由于側鏈上基團的空間位阻作用以及烷氧基團的極化作用，使長鏈多元羧酸在乙二醇中的溶解度增加，阻止酯化從而改善高溫性能，但電導率并不下降；2、利用反應體系的特點，控制反應條件可得到不同結構的多元羧酸，其比例調整，反應物質鏈條長度不同，能夠調控多元羧酸中的側鏈烷氧基團的多少。3、直接合成所需支鏈多元混合羧酸及其鹽，利用“混合物”的協同作用，既不需要“混合物”的分離，又可明顯提高電容器的耐溫、耐壓等電性能，此工藝路線目前尚未見報道。產品收率不低于90%。4、利用工藝特點，可明顯降低生產成本。5、可通過工藝參數的改變，調控產品結構及多元羧酸成分的比例，可以形成滿足不同性能要求的系列化產品。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為實施例1中獲得的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液的時間-電壓曲線。
【具體實施方式】
[0025]為了便于理解本發明，下文將結合較佳的實施例對本發明作更全面、細致地描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。
[0026]需要特別說明的是，當某一元件被描述為“固定于、固接于、連接于或連通于”另一元件上時，它可以是直接固定、固接、連接或連通在另一元件上，也可以是通過其他中間連接件間接固定、固接、連接或連通在另一元件上。
[0027]除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發明的保護范圍。
[0028]實施例1
如圖1所示的一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，包括10份帶有烷基和烷氧基的多支鏈銨鹽、80份乙二醇和3份的水。
[0029]本實施例中，多支鏈銨鹽包括多支鏈的二元羧酸銨、多支鏈的三元羧酸銨、多支鏈的四元羧酸銨和多支鏈的六元羧酸銨，并且它們的側鏈上有烷基或烷氧基，兩個羧基之間的碳原子數等于或大于十八。
[0030]本實施例中，中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，包括以下步驟:1)帶有支鏈的多元酸酯的合成，以丁烯酮和烷基戊烯酸酯作原料反應，以無機酸作催化劑，在有機溶劑介質中，加入Fenton試劑作為自由基反應引發劑，在10°C的條件下反應2小時，得到多支鏈的多元羧酸酯；
2)多支鏈多元酸的形成，將步驟I)中得到的多元羧酸酯進行水解得到多支鏈多元酸。
[0031]3)電解液的制備，將步驟2)中得到的多元羧酸溶解在乙二醇中，通氨氣調節pH在6-8之間，得到多元羧酸銨鹽的乙二醇溶液即電解液。
[0032]本實施例中，在步驟2)中加入Fenton試劑作為相轉移催化劑。
[0033]本實施例中，步驟3)中緩慢通入氨氣，并且通入氨氣的量為總質量的10%。
[0034]本實施例中，步驟I)中的無機酸為硫酸、磷酸和氫氟酸的任意一種。
【主權項】
1.一種中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，其特征在于:包括10-40份帶有烷基和烷氧基的多支鏈銨鹽、10-80份乙二醇和1-5份的水。2.根據權利要求1所述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液，其特征在于:所述多支鏈銨鹽包括多支鏈的二元羧酸銨、多支鏈的三元羧酸銨、多支鏈的四元羧酸銨和多支鏈的六元羧酸銨，并且它們的側鏈上有烷基或烷氧基，兩個羧基之間的碳原子數等于或大于十八。3.—種如權利要求1或2所述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，其特征在于，包括以下步驟:I)帶有支鏈的多元酸酯的合成，以丁烯酮和烷基戊烯酸酯作原料反應，以無機酸作催化劑，在有機溶劑介質中，加入Fenton試劑作為自由基反應引發劑，在-10-10°C的條件下反應2小時，得到多支鏈的多元羧酸酯； 2)多支鏈多元酸的形成，將步驟I)中得到的多元羧酸酯進行水解得到多支鏈多元酸； 3)電解液的制備，將步驟2)中得到的多元羧酸溶解在乙二醇中，通氨氣調節pH在6-8之間，得到多元羧酸銨鹽的乙二醇溶液即電解液。4.根據權利要求3所述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，其特征在于:在步驟2)中加入Fenton試劑作為相轉移催化劑。5.根據權利要求3所述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，其特征在于:步驟3)中緩慢通入氨氣，并且通入氨氣的量為總質量的10%-20%。6.根據權利要求3所述的中高壓鋁電解電容器多支鏈電解液生產方法，其特征在于:步驟I)中的無機酸包括硫酸、磷酸和氫氟酸。
【文檔編號】H01G9/035GK105931844SQ201610253257
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】彭帥凡, 馮耀邦
【申請人】益陽市安興電子有限公司