[发明专利]高电导率无硼系工作电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，更具体地说，涉及一种用于中高压铝电解电容器的高电导率无硼系工作电解液及其制备方法。

背景技术

中高压铝电解电容器广泛应用一般电子线路中，其主要用途是储能、滤波、耦合、振荡、移相、降压、积分、记忆等。中高压电解电容器工作电解液作为电解电容器的实际负极，在电解电容器产品中占据着极其重要的地位，它影响着产品能否长期正常工作，并且具有优化电容器电气性能的作用。

传统的中高压铝电解电容器用工作电解液是硼酸或硼酸盐加乙二醇体系，其中，硼酸或硼酸盐往往在中高压铝电解电容器用工作电解液中起到至关重要的作用。由于硼酸或硼酸盐和乙二醇会发生酯化反应，反应后会产生少量水。水少量存在于电解液中有助于电容器电极箔氧化膜的修复，少量水的存在也有利于工作电解液中溶质的溶解，有利于工作电解液电导率的提高；同时硼酸或硼酸盐还会与二甘醇或聚乙二醇或聚乙烯醇发生酯化反应，反应后会使工作电解液的闪火电压大幅提高，高闪火电压的工作电解液有利于中高压铝电解电容器产品的安全性和稳定性。

考虑到环保因素及电子线路的安全性，一些国家逐渐禁止在中高压铝电解电容器中使用硼及其盐类物质，例如欧盟化学品管理局公布的高关注物质（SVHC）列表中硼及其盐类物质都被列入禁用物质中。

由于硼酸或硼酸盐往往在中高压铝电解电容器用工作电解液中起到至关重要的作用，而禁用硼酸或硼酸盐，会降低中高压铝电解电容器用工作电解液的性能，因此需要一种既不用硼酸或硼酸盐，又不会降低中高压铝电解电容器用工作电解液性能的新型电解液。同时，现有技术的中高压铝电解电容器用工作电解液，还存在电导率较低、使用寿命较短的缺点，如在高频低阻场合或耐大纹波电流场合，现有技术的中高压铝电解电容器用工作电解液的电导率显得较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷：禁用硼酸或硼酸盐会降低中高压铝电解电容器用工作电解液的性能、现有技术的中高压铝电解电容器用工作电解液的电导率较低、使用寿命较短，提供一种高电导率无硼系工作电解液及其制备方法。本发明的高电导率无硼系工作电解液适用于中高压铝电解电容器，该电解液中无硼酸或硼酸盐，使用寿命长，其性能达到甚至超过现有技术中含硼酸或硼酸盐的电解液，特别是本发明的电解液的电导率较高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高电导率无硼系工作电解液，按重量百分比计，包括以下组份：

在本发明所述的高电导率无硼系工作电解液中，所述溶剂为乙二醇。乙二醇为工作电解液的基础溶剂。

在本发明所述的高电导率无硼系工作电解液中，所述修补剂为己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二双酸、1，7-癸二酸、1，6-十二双酸、1，10-十六双酸、1，12-十八双酸中的至少一种。

在本发明所述的高电导率无硼系工作电解液中，所述电导率调节剂为乙二胺、三乙胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、辛二胺、壬二胺中的至少一种。

在本发明所述的高电导率无硼系工作电解液中，所述钝化剂为次亚磷酸铵。钝化剂主要修补电极箔上氧化膜外层的磷化膜，而达到抑制水合的作用，磷化膜的完整存在使得铝氧化膜对水化反应不敏感，从而保护铝介质氧化膜。

同时，修补剂和钝化剂还具有以下作用：在中高压铝电解电容器老化和工作时主要修补电极箔上的氧化膜，氧化膜的完整存在提高了中高压铝电解电容器的电气特性和产品的寿命特性。

在本发明所述的高电导率无硼系工作电解液中，所述闪火电压提升剂为二甘醇醚、聚乙二醇醚、聚甘油醚、聚甘露醇醚、聚山梨糖醇醚中的至少一种。闪火电压提升剂能有效提高无硼系工作电解液的闪火电压，使本发明的电解液成为一种安全、稳定、长寿命的中高压铝电解电容器用工作电解液。

在本发明所述的高电导率无硼系工作电解液中，所述消氢剂为对硝基苯甲醇。在中高压铝电解电容器老化和工作过程中需要不断修补电极箔上的氧化膜缺陷，修补氧化膜缺陷就会产生氢气，氢气的产生会使电解电容器内压升高，严重时电解电容器会爆炸，而消氢剂就是在这一过程中起到吸收氢的作用。

本发明还提供一种高电导率无硼系工作电解液的制备方法，包括以下步骤：

S1、称重：称量溶剂、修补剂、电导率调节剂、钝化剂、闪火电压提升剂和消氢剂；

S2、第一次溶解：将溶剂和修补剂加入容器中，搅拌并加热至50℃，停止加热，搅拌至全溶；

S3、第二次溶解：将电导率调节剂滴入S2中已全溶的溶液中，并以大于S2的搅拌速度搅拌20～40分钟；