一种长寿命液态电容器的电解液及制备方法与流程

专利检索2022-05-10  4



1.本发明涉及液态电容器领域,具体涉及一种长寿命液态电容器的电解液。


背景技术:

2.电容器作为一种储能元件,具有高功率密度、高循环寿命和能快速充放电等优点。其在电子线路中具有调谐、滤波、耦合和旁路等作用。随着现代科学技术的进步,电容器被广泛应用于电子产品、通信产品、自动化控制、光电产品等多个领域。
3.常用的高压电容器中,在电解液制备时,基本使用乙二醇作为溶剂,硼酸、有机酸或者它们的铵盐作为主电解质。当乙二醇和硼酸或者有机酸之间发生酯化反应时,会生成大量的缩合水,造成电解液系统内部水分含量升高。除此之外,在电容器的制备过程中,电容器暴露在空气中,也会吸收空气中的水分。因此当电容器在具体应用时,在高温下电解液中的水分会蒸发成水蒸气,随之而来的,电容器中的组件内压升高,当内部气体量增加到一定程度时,电容器被破坏,当气体量进一步增加时,甚至可能导致电容器膨胀爆裂,存在一定的安全隐患。


技术实现要素:

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种长寿命液态电容器的电解液。
5.为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:一种长寿命液态电容器的电解液,其各组分按重量份计包括:主溶剂40

60份、辅助溶剂10

25份、主溶质8

20份、辅助溶质4

10份、闪火电压提升剂5

15份、消氢剂0.5

3份、直链淀粉1

5份、聚丙烯酸1

2份。
6.上述长寿命液态电容器的电解液,优选的,所述溶剂为乙二醇。
7.上述长寿命液态电容器的电解液,优选的,所述辅助溶剂为二甘醇、丙三醇、甲氧基聚乙二醇和乙二醇甲醚中的一种或多种。
8.上述长寿命液态电容器的电解液,优选的,所述主溶质为2

甲基壬二酸、2,7二甲基辛二酸、2

丁基辛二酸、2,9

二甲基癸二酸和1,10

二甲基十八双酸及其铵盐中的一种。
9.上述长寿命液态电容器的电解液,优选的,所述辅助溶质为苯甲酸、壬二酸、癸二酸和十二双酸及其铵盐中的一种或多种。
10.上述长寿命液态电容器的电解液,优选的,所述闪火电压提升剂为甘露醇、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或多种。
11.上述长寿命液态电容器的电解液,优选的,所述消氢剂为对硝基苯甲酸、对硝基苯甲醚、对硝基苯甲醇和对硝基苯酚中的一种或多种。
12.上述长寿命液态电容器的电解液的制备方法,包括以下步骤:1)在反应釜内,将主溶剂和辅助溶剂加热至80

100℃;2)向经步骤1)处理后的溶液中,加入主溶质和辅助溶质,继续加热至140

150℃;3)向经步骤2)处理后的溶液中,加入闪火电压提升剂、消氢剂、直链淀粉、聚丙烯
酸,搅拌使之完全溶解;4)自然冷却,得到电解液。
13.与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明中将直链淀粉添加到电解液中,通过直链淀粉在酸性条件下水解,从而消耗电解液中的水分;同时直链淀粉水解所产生的葡萄糖可作为电解液的防水合剂,不影响电解液的性质;其次添加少量的聚丙烯酸,作为淀粉的交联剂,与淀粉形成“淀粉—聚丙烯酸”交联体,可提高电解液的耐压。因此,由本发明中电解液所制备出来的液态电容器,既能降低电解液中水分对电容器的影响,又能提高电解液的闪火电压,极大提高电容器的使用寿命。
具体实施方式
14.为了便于理解本发明,下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
15.需要特别说明的是,当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时,它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上,也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
16.除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
17.实施例1本实施例中,长寿命液态电容器的电解液各组分按重量份计分别为:主溶剂55

60份、辅助溶剂15

20份、主溶质10

15份、辅助溶质5

8份、闪火电压提升剂10份、消氢剂1份、直链淀粉2份、1份聚丙烯酸。
18.其中主溶剂为乙二醇,辅助溶剂为甲氧基聚乙二醇和乙二醇甲醚,两者的质量比为2:3,主溶质为2,9

二甲基癸二酸,辅助溶质为苯甲酸,闪火电压提升剂为聚乙烯醇,消氢剂为对硝基苯甲酸。
19.在本实施例中,电解液中的溶剂由主溶剂和辅助溶剂组成,因此溶剂中包含了多种物质,通过对混合溶剂的搭配以及使用,可以很好的增强溶剂化作用,提高电解液中有关溶质的溶解度,降低电解液在实际应用时,尤其是在高温环境下时的物质的挥发量,可以很好的改善电容器的性能,提高电容器的寿命。
20.同时,本实施例中的主溶质为支链多元羧酸,将其添加到电容器的电解液中,可以起到提供氧离子以及随时修补阳极氧化膜的作用,因而能进一步的延长电容器的寿命。
21.本实施例中,长寿命液态电容器的电解液的制备方法,包括以下步骤:1)按重量份计,取共计55

60份的乙二醇;取共计15

20份的甲氧基聚乙二醇和乙二醇甲醚,其中两者的质量比为2:3;将上述所取的物质加入高温高压反应釜内,加热至80

85℃。
22.2)按重量份计,取10

15份的2,9

二甲基癸二酸,5

8份的苯甲酸;将上述所取的物质加入到经步骤1)处理后的溶液中,继续加热至145

150℃。
23.3)按重量份计,取10份聚乙烯醇,1份对硝基苯甲酸,2份直链淀粉,1份聚丙烯酸;将上述所取的物质加入到经步骤2)处理后的溶液中,搅拌均匀,并使之完全溶解。
24.4)停止加热,自然冷却到室温,得到电解液。
25.在本实施例中,电解液的制备全程在高温高压反应釜中进行,是一个很好的封闭空间,因此可以避免在制备电解液时,有空气中的水分,以及其他物质掺杂进来,影响电解液的性质。在高温高压环境下,还可以增加所有物质在溶剂中的溶解度,使它们能更好的溶解在溶剂中,进一步增加溶质的溶解量,同时使得各种添加剂能更好的发挥作用。
26.实施例2本实施例中,电解液各组分按重量份计分别为:主溶剂50

55份、辅助溶剂12

17份、主溶质12

16份、辅助溶质6

9份、闪火电压提升剂10份、消氢剂2份、直链淀粉3份、1份聚丙烯酸。
27.其中主溶剂为乙二醇,辅助溶剂为甲氧基聚乙二醇和乙二醇甲醚,两者的质量比为2:3,主溶质为2

丁基辛二酸,辅助溶质为十二双酸,闪火电压提升剂为聚乙二醇,消氢剂为对硝基苯甲醇。
28.本实施例中,长寿命液态电容器的电解液的制备方法,所有步骤与实施例1基本相同,只需将所加入的物质及其用量加以替换即可。
29.实施例3本实施例中,电解液各组分按重量份计分别为:主溶剂45

50份、辅助溶剂10

15份、主溶质14

18份、辅助溶质7

10份、闪火电压提升剂10份、消氢剂3份、直链淀粉5份、1份聚丙烯酸。
30.其中主溶剂为乙二醇,辅助溶剂为甲氧基聚乙二醇和乙二醇甲醚,两者的质量比为2:3,主溶质为1,10

二甲基十八双酸,辅助溶质为癸二酸,闪火电压提升剂为甘露醇,消氢剂为对硝基苯酚。
31.本实施例中,长寿命液态电容器的电解液的制备方法,所有步骤与实施例1基本相同,只需将所加入的物质及其用量加以替换即可。
32.对比例所有步骤与实施例1相同,将直链淀粉、聚丙烯酸换成乙二醇即可。
33.1、闪火电压比较比较项目闪火电压比较实施例1518v实施例2525v实施例3536v对比例485v2、寿命比较测试规格为400v8.210x12规格的电容,老化后投入105度高温直流负荷。
34.。
35.通过实验测试比较可以发现,实施例1

3与对比例相比,闪火电压有一定的提升。实施例1

3中的电容器在105℃高温下工作5000小时,电容器的各项测试指标变化相对较小,而对比例中的电容器的容量(cap)明显降低,介质损耗因数(df)明显升高。因此由本实施例所得电解液制备得到的电容器与传统电容器相比,闪火电压有了一定提升,使用寿命有了极大的提高。
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