CD133型铝电解电容器工作用电解液的研制

摘 要：随着各类应用产品对于电子产品的要求不断提高，如何提高电解电容器的工作温度和使用寿命等成了当下研究的热点。本文主要对CD133型铝电解电容器的工作电解液进行研究，电容器能够在105℃温度下连续负载稳定工作10000小时以上，本文的研究成果有望应用于动车贮能电容器上。

关键词：铝电解电容器；导电性；电解液

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

1 前言

铝电解电容器是三大被动式电子元器件之一，随着电子产品质量的不断提高，对铝电解电容器的上限工作温度、使用寿命的要求不断提高。所以，耐高温性能是当前铝电解电容器的主要研究方向之一。铝电解电容器工作电解液是电容器工作中的实际阴极，对阳极氧化膜具备修复作用，对电容器的使用温度范围、使用寿命、容量、损耗、漏电流等电性能起着决定性作用，本文主要对CD133型铝电解电容器的工作电解液进行研究，使电容器能够在105℃工作环境下，加负载连续工作10000小时以上，在动车贮能电容器的研究和开发上实现质的飞跃。

2 工作电解液的性能要求

如上所述，电解液作为电容器的实际阴极，是一种特殊电极。因为它除了能像金属电极一样起导电作用和形成电场外，还具有供氧、增强阳极氧化膜单向导电性等功能。

（1）作为电容器的阴极电极，由于它接触阳极氧化膜，有以下要求：

1）不腐蚀、不水合阳极氧化膜，所以电解液pH值应该接近中性溶液的pH值。另外，电解液也不能腐蚀其他电容器组成材料。2）具备金属的导电性能。因此，配制电解液需要选用电离常数大的溶质和粘度小的溶剂；为了保证电解液导电性能的稳定性，电解液的电阻率受温度变化的影响要降到最低，如此才能保证电解液良好的导电性。3）作为电极，电解液需要长时间保持良好的物性，要求其化学性能稳定，蒸汽压小，不会逐渐干涸。

（2）为了保证其他特殊功能，电解液还需具备一下特性：

1）供氧速度快，能够很好的形成氧化膜；2）具备合适的界面电压，能够增强阳极氧化膜的单向导电性，提高其闪火电压。

（3）电解液还需符合相关环保标准法律法规，做到无毒无公害。

（4）为了节约生产成本，配制电解液应该选用工艺性能良好的廉价材料。

3 平衡电解液的闪火电压和电阻率，可以采用以下几种解决办法

（1）选用高沸点、低冰点、低蒸汽压的溶剂；

（2）选用大分子结构、离子导电性能强的化学物质；

（3）添加能够提高闪火电压的添加剂；

（4）添加能够吸附气体的添加剂等。

4 工作电解液的配置原理

电解液的配制过程需要经过蒸煮，所以配制完成的电解液不是原材料的混合物，而是经过化学反应的混合物。

4.1 配制过程

（1）优选配方，根据对工作电解液的要求先选溶剂，再选溶质，最后选用合适的添加剂。

（2）确定添加顺序，配制过程中各原始成分的添加顺序对电解液的最后组成成分和其电性能有很大的影响。

（3）确定烧煮工艺，烧煮过程中温度决定化学变化速度，时间决定化学变化程度，搅拌决定化学变化的均匀度。

4.2 溶剂的选择

溶剂是工作电解液的基础，主要决定了电容器的使用温度范围。对高压宽温工作电解液来说，其溶剂一般选择质子性溶剂或偶极非质子性溶剂，前者为优良的负离子化剂，后者为优良的正离子化剂。为了改善电解液的高低温特性，溶剂通常选用一种或多种质子性溶剂和偶极非质子性溶剂混合，有利于电介质的电离平衡向离子化方向移动，提高电解液的形成能力，还可降低溶剂体系蒸汽压，提高电解液活性。本研究的溶剂选用乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙三醇、苯甲醇、二甘醇丁醚、乙二醇丁醚DMF中的一种或多种。

4.3 溶质的选择

主要选择方向为含氧弱酸或者其盐类，还有诸如氨水、有机胺等碱类，碱类含有合适的阳离子，可以调整电解液的pH值、电阻率和闪火电压等特性参数。

4.4 添加剂的选择

添加剂在电解液中的用量少，但对电解液的性能改善起着十分重要的作用。添加剂有以下几种不同的主要功能，根据CD133型电容器的具体特性加以选用：

（1）防止铝电极和氧化膜受到腐蚀；

（2）改善电解液性能，提高氧化能力，提高闪火电压，降低电阻率；

（3）防止电解液漏出和逸气。

5 工作电解液的配方概算

在选用好合适的溶剂溶质和添加剂后，要对各原始成分的用量配比进行概算，确定各组成成分的配比范围，最终配制成功CD133型电解电容器的工作电解液。

电容器作为当今使用最为广泛的电子元器件之一，使用的数量逐年增长。我国是世界上生产电容器最大的国家之一，所生产的铝电解电容器约占了总产量的一半。对铝电解电容器相关技术的研究可以有效提升相关产品的性能，因而具有非常重要的意义。CD133型电解电容器的工作电解液的成功研制可以有效改善电容器的性能，对研究其他电容器及电解液的配置具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]冯莉.浅谈铝电解电容器技术现状及未来发展趋势[J].电子制作，2016（07）：78-79+81.

[2]闫晓金，潘艳，陈永真.开关电源对电解电容器性能的基本要求[J].电源世界，2008（04）：63-65+36.

[3]楊宏，毛卫民.铝电解电容器铝箔的研究现状和技术发展[J].材料导报，2005（09）：1-4.

[4]何平洲，何建.环保型铝电解电容器电解液配方的研究与开发[J].安徽科技，2011（12）：55-56.

[5]冯丽蓉，高泉涌，李魁，赵国鹏，于欣伟.中高压铝电解电容器工作电解液的研究进展[J].广东化工，2007（12）：75-78.

作者简介：葛红飞（1971-），女，江苏南通人，大专，中级，研究方向：电解液研制。