本發(fā)明涉及電容器，尤其涉及一種鋁電解電容器用電解液、鋁電解電容器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋁電解電容器是一種電容器，其陽極由鋁箔組成，陰極則是由浸有電解液的紙和鋁箔組成。鋁電解電容器的主要特點(diǎn)包括：大容量：鋁電解電容器由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝制造技術(shù)，具有較大的電容值。這主要是因?yàn)樵陉枠O鋁箔表面形成的氧化膜（al2o3）非常薄且致密，這層氧化膜作為電介質(zhì)，具有高介電常數(shù)，能夠有效地存儲(chǔ)電荷。此外，鋁箔的電化學(xué)蝕刻過程增加了表面積，從而提高了電容值。鋁電解電容器通常采用將平板電容器卷繞起來的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)允許在相對(duì)較小的空間內(nèi)增加電極的表面積，從而提高了電容器的容量。有正負(fù)極性：鋁電解電容器具有明確的正負(fù)極性，使用時(shí)必須注意正負(fù)極的正確連接。如果接反，電容器不僅無法正常工作，還可能因?yàn)槁╇娏鬟^大而發(fā)熱，損壞氧化膜，甚至可能發(fā)生爆炸。這種現(xiàn)象稱為“閥門效應(yīng)”，是鋁電解電容器具有極性的原因。耐壓限制：鋁電解電容器的耐壓主要受到氧化鋁膜的厚度和鋁箔表面的不平整度的限制。氧化鋁膜的厚度與耐壓成正比，但過厚的氧化膜在鋁箔的粗糙多孔表面上容易變脆裂開，產(chǎn)生裂紋，引起漏電。鋁箔表面的不平整度也會(huì)影響電容器的耐壓，因?yàn)椴黄秸瓤赡軐?dǎo)致局部電壓集中，從而可能導(dǎo)致?lián)舸?。氧化膜的自我修?fù)功能：鋁電解電容器在工作過程中，氧化鋁膜會(huì)逐漸增厚，形成一層保護(hù)層，防止鋁在電解液中被溶解。當(dāng)電容器內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，電容器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)自我修復(fù)功能，通過熱效應(yīng)和離子擴(kuò)散效應(yīng)，使得氧化鋁膜重新形成并且增厚，最終恢復(fù)其正常工作狀態(tài)。

2、cn112927938a公開了一種鋁電解電容器的電解液、鋁電解電容器及電子器件，涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。所述鋁電解電容器的電解液包括以下組分：醇類溶劑、輔助溶劑、溶質(zhì)、閃火電壓提升劑、緩蝕劑及新型消氫劑。該發(fā)明提出的鋁電解電容器的電解液，一通過引入長碳鏈并帶支鏈的溶質(zhì)，抑制電解液在高溫下發(fā)生酯化反應(yīng)，減少水分產(chǎn)生，提高產(chǎn)品高溫穩(wěn)定性；二通過輔助溶劑和新型消氫劑的協(xié)同作用，使得鋁電解電容器的內(nèi)部氣壓保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)，安全穩(wěn)定、防止出現(xiàn)鋁電解電容器的鼓起，提升了鋁電解電容器的壽命。

3、cn107910183a公開了一種耐﹣40℃低溫的高壓鋁電解電容器，包括殼體和蓋體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有芯包，所述芯包浸有電解液，所述的電解液在﹣40℃時(shí)的電導(dǎo)率為1.4ms/cm以上，所述芯包由陽極箔、陰極箔和電解紙重疊并卷繞而成，其中陰極箔和陽極箔的相同側(cè)分別設(shè)置有作為襯底的電解紙，所述電解紙包括內(nèi)層電解紙和外層電解紙，所述內(nèi)層電解紙材質(zhì)為馬尼拉麻和牛皮紙。所述外層電解紙材質(zhì)為未經(jīng)涂布處理和漂白處理的植物纖維。該發(fā)明通過對(duì)工藝步驟和條件的改進(jìn)，整體協(xié)同，使高壓鋁電解電容器在﹣40℃低溫條件下的靜電容量提升到20℃條件下的65%~80%，有效提高高壓鋁電解電容器的耐低溫能力，能夠降低成本，縮小電容器的體積，更好的滿足目前加嚴(yán)的電子設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

4、鋁電解電容器廣泛應(yīng)用于電源濾波、退耦、信號(hào)耦合及時(shí)間常數(shù)設(shè)定等場合，其優(yōu)點(diǎn)包括單位體積的電容量大、價(jià)格低廉，但其缺點(diǎn)是介質(zhì)損耗和容量誤差較大，耐低溫性及耐腐蝕性較差。通常電解液在﹣25℃以下易發(fā)生電解質(zhì)析出或電解液凍結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致電容器容量急劇衰減，當(dāng)?shù)蜏厝萘克p超過一定值時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致整機(jī)無法啟動(dòng)。以及電解電容器所存在的陽極腐蝕現(xiàn)象，會(huì)極大地降低電解電容器的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種鋁電解電容器用電解液、鋁電解電容器及其制備方法。

2、鋁電解電容器中電解液是關(guān)鍵成分，這是由于電解液與鋁電解電容器的性能存在密切關(guān)系，電解液作為鋁電解電容器的實(shí)際陰極，起提供氧離子、修補(bǔ)鋁陽極氧化膜的重要作用?，F(xiàn)在市場上常見的液態(tài)鋁電解電容器，其工作電解液中的電解質(zhì)多為直鏈多元羧酸，導(dǎo)致電解液的閃火電壓低、低溫性能差、熱穩(wěn)定性差等問題，極大限制了鋁電解電容器的性能。電解液通過其電導(dǎo)率、介電常數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性、量、添加劑以及溶劑化學(xué)特性，顯著影響電容器的靜電容量、充放電速率、長期可靠性和溫度特性，因此，選擇合適的電解液對(duì)于優(yōu)化電容器的整體性能至關(guān)重要。本發(fā)明提供了一種改性多元羧酸與有機(jī)羧酸銨鹽一同作為電解液中的電解質(zhì)，改性多元羧酸由于具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)及非極性基團(tuán)、磺酸基，因此具有更為穩(wěn)定的低溫電性能及較高的靜電容量，而磺酸基由于具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和酸性，能夠與金屬表面形成穩(wěn)定的吸附層，從而抑制金屬的腐蝕，因此在鋁電解電容器的電解液中，磺酸基可以作為緩蝕劑的一部分，通過與鋁箔表面發(fā)生作用，減少鋁箔在腐蝕過程中的點(diǎn)蝕和表面腐蝕剝落現(xiàn)象，改善表面隧道孔的分布，提高電容器的性能和壽命。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋁電解電容器，由陽極鋁箔、電解紙、陰極鋁箔以及電解液所組成；其中電解液包括以下重量份的原料：溶劑60~90份、改性多元羧酸1~5份、有機(jī)羧酸銨鹽5~20份、阻化劑1~4份、閃火電壓提升劑2~15份以及吸氫劑1~3份。

4、顯然，本發(fā)明也同步提供了一種鋁電解電容器用電解液，包括以下重量份的原料：溶劑60~90份、改性多元羧酸1~5份、有機(jī)羧酸銨鹽5~20份、阻化劑1~4份、閃火電壓提升劑2~15份以及吸氫劑1~3份。

5、所述改性多元羧酸的制備方法，包括如下步驟：

6、x1、將4-羥基環(huán)己烷-1-磺酸與鈉、無水四氫呋喃在惰性氣氛下混合，4-羥基環(huán)己烷-1-磺酸與鈉的摩爾比為1:1~1.5，升溫至40~50℃后攪拌6~10h，過濾后濃縮得到殘余物用于下一步；

7、x2、將上一步的產(chǎn)物加入到乙二醇中，再加入2-溴十四碳酸乙酯，升溫至70~80℃下攪拌4~8h后加入氫氧化鈉水溶液，上一步的產(chǎn)物與2-溴十四碳酸乙酯、氫氧化鈉的摩爾比為1:1~2:1~2,攪拌水解后加入磷酸調(diào)節(jié)至ph呈酸性即得。

8、進(jìn)一步的，所述溶劑為乙二醇、以及γ-丁內(nèi)酯中的一種或兩種混合而成。

9、進(jìn)一步的，所述有機(jī)羧酸銨鹽包括癸二酸二乙胺、癸二酸銨、壬二酸銨中的一種或幾種混合而成。

10、進(jìn)一步的，所述阻化劑為磷酸、亞磷酸或次亞磷酸中的一種。

11、進(jìn)一步的，所述閃火電壓提升劑為甘露醇、聚乙烯醇硼酸酯或聚合脂肪酸及銨鹽中的一種。

12、進(jìn)一步的，所述吸氫劑為對(duì)硝基苯甲酸、對(duì)硝基苯甲醇或?qū)ο趸椒又械囊环N。

13、所述鋁電解電容器用電解液的制備方法包括如下步驟：

14、將溶劑加熱至100~120℃后加入改性多元羧酸，升溫至130~150℃后保溫1~2h，降溫至100~120℃加入有機(jī)羧酸銨鹽，繼續(xù)降溫至80~90℃后加入阻化劑、閃火電壓提升劑以及吸氫劑，混合均勻，冷卻至室溫即得鋁電解電容器用電解液。

15、本發(fā)明還提供了一種鋁電解電容器的制備方法，包括如下步驟：

16、將陽極鋁箔、電解紙和陰極鋁箔卷繞成芯包，將芯包浸入電解液中，加壓含浸，充電老化即得。

17、進(jìn)一步的，所述加壓為3~5個(gè)大氣壓。

18、本發(fā)明的有益效果：

19、本發(fā)明提供了一種改性多元羧酸與有機(jī)羧酸銨鹽一同作為電解液中的電解質(zhì)，改性多元羧酸由于具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)及非極性基團(tuán)、磺酸基，因此具有更為穩(wěn)定的低溫電性能及較高的靜電容量，而磺酸基由于具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和酸性，能夠與金屬表面形成穩(wěn)定的吸附層，從而抑制金屬的腐蝕，因此在鋁電解電容器的電解液中，磺酸基可以作為緩蝕劑的一部分，通過與鋁箔表面發(fā)生作用，減少鋁箔在腐蝕過程中的點(diǎn)蝕和表面腐蝕剝落現(xiàn)象，改善表面隧道孔的分布，提高電容器的性能和壽命。