CD133型鋁電解電容器工作用電解液的研制

摘 要：隨著各類應用產品對于電子產品的要求不斷提高，如何提高電解電容器的工作溫度和使用壽命等成了當下研究的熱點。本文主要對CD133型鋁電解電容器的工作電解液進行研究，電容器能夠在105℃溫度下連續負載穩定工作10000小時以上，本文的研究成果有望應用于動車貯能電容器上。

關鍵詞：鋁電解電容器；導電性；電解液

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.008

1 前言

鋁電解電容器是三大被動式電子元器件之一，隨著電子產品質量的不斷提高，對鋁電解電容器的上限工作溫度、使用壽命的要求不斷提高。所以，耐高溫性能是當前鋁電解電容器的主要研究方向之一。鋁電解電容器工作電解液是電容器工作中的實際陰極，對陽極氧化膜具備修復作用，對電容器的使用溫度范圍、使用壽命、容量、損耗、漏電流等電性能起著決定性作用，本文主要對CD133型鋁電解電容器的工作電解液進行研究，使電容器能夠在105℃工作環境下，加負載連續工作10000小時以上，在動車貯能電容器的研究和開發上實現質的飛躍。

2 工作電解液的性能要求

如上所述，電解液作為電容器的實際陰極，是一種特殊電極。因為它除了能像金屬電極一樣起導電作用和形成電場外，還具有供氧、增強陽極氧化膜單向導電性等功能。

（1）作為電容器的陰極電極，由于它接觸陽極氧化膜，有以下要求：

1）不腐蝕、不水合陽極氧化膜，所以電解液pH值應該接近中性溶液的pH值。另外，電解液也不能腐蝕其他電容器組成材料。2）具備金屬的導電性能。因此，配制電解液需要選用電離常數大的溶質和粘度小的溶劑；為了保證電解液導電性能的穩定性，電解液的電阻率受溫度變化的影響要降到最低，如此才能保證電解液良好的導電性。3）作為電極，電解液需要長時間保持良好的物性，要求其化學性能穩定，蒸汽壓小，不會逐漸干涸。

（2）為了保證其他特殊功能，電解液還需具備一下特性：

1）供氧速度快，能夠很好的形成氧化膜；2）具備合適的界面電壓，能夠增強陽極氧化膜的單向導電性，提高其閃火電壓。

（3）電解液還需符合相關環保標準法律法規，做到無毒無公害。

（4）為了節約生產成本，配制電解液應該選用工藝性能良好的廉價材料。

3 平衡電解液的閃火電壓和電阻率，可以采用以下幾種解決辦法

（1）選用高沸點、低冰點、低蒸汽壓的溶劑；

（2）選用大分子結構、離子導電性能強的化學物質；

（3）添加能夠提高閃火電壓的添加劑；

（4）添加能夠吸附氣體的添加劑等。

4 工作電解液的配置原理

電解液的配制過程需要經過蒸煮，所以配制完成的電解液不是原材料的混合物，而是經過化學反應的混合物。

4.1 配制過程

（1）優選配方，根據對工作電解液的要求先選溶劑，再選溶質，最后選用合適的添加劑。

（2）確定添加順序，配制過程中各原始成分的添加順序對電解液的最后組成成分和其電性能有很大的影響。

（3）確定燒煮工藝，燒煮過程中溫度決定化學變化速度，時間決定化學變化程度，攪拌決定化學變化的均勻度。

4.2 溶劑的選擇

溶劑是工作電解液的基礎，主要決定了電容器的使用溫度范圍。對高壓寬溫工作電解液來說，其溶劑一般選擇質子性溶劑或偶極非質子性溶劑，前者為優良的負離子化劑，后者為優良的正離子化劑。為了改善電解液的高低溫特性，溶劑通常選用一種或多種質子性溶劑和偶極非質子性溶劑混合，有利于電介質的電離平衡向離子化方向移動，提高電解液的形成能力，還可降低溶劑體系蒸汽壓，提高電解液活性。本研究的溶劑選用乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙三醇、苯甲醇、二甘醇丁醚、乙二醇丁醚DMF中的一種或多種。

4.3 溶質的選擇

主要選擇方向為含氧弱酸或者其鹽類，還有諸如氨水、有機胺等堿類，堿類含有合適的陽離子，可以調整電解液的pH值、電阻率和閃火電壓等特性參數。

4.4 添加劑的選擇

添加劑在電解液中的用量少，但對電解液的性能改善起著十分重要的作用。添加劑有以下幾種不同的主要功能，根據CD133型電容器的具體特性加以選用：

（1）防止鋁電極和氧化膜受到腐蝕；

（2）改善電解液性能，提高氧化能力，提高閃火電壓，降低電阻率；

（3）防止電解液漏出和逸氣。

5 工作電解液的配方概算

在選用好合適的溶劑溶質和添加劑后，要對各原始成分的用量配比進行概算，確定各組成成分的配比范圍，最終配制成功CD133型電解電容器的工作電解液。

電容器作為當今使用最為廣泛的電子元器件之一，使用的數量逐年增長。我國是世界上生產電容器最大的國家之一，所生產的鋁電解電容器約占了總產量的一半。對鋁電解電容器相關技術的研究可以有效提升相關產品的性能，因而具有非常重要的意義。CD133型電解電容器的工作電解液的成功研制可以有效改善電容器的性能，對研究其他電容器及電解液的配置具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1]馮莉.淺談鋁電解電容器技術現狀及未來發展趨勢[J].電子制作，2016（07）：78-79+81.

[2]閆曉金，潘艷，陳永真.開關電源對電解電容器性能的基本要求[J].電源世界，2008（04）：63-65+36.

[3]楊宏，毛衛民.鋁電解電容器鋁箔的研究現狀和技術發展[J].材料導報，2005（09）：1-4.

[4]何平洲，何建.環保型鋁電解電容器電解液配方的研究與開發[J].安徽科技，2011（12）：55-56.

[5]馮麗蓉，高泉涌，李魁，趙國鵬，于欣偉.中高壓鋁電解電容器工作電解液的研究進展[J].廣東化工，2007（12）：75-78.

作者簡介：葛紅飛（1971-），女，江蘇南通人，大專，中級，研究方向：電解液研制。