一种基于凝胶电解液的方形铝电解电容器及其制备方法技术

一种基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的卷绕式芯包、橡胶塞和盖板，橡胶塞和盖板将芯包密封在方形铝壳内；芯包的正极引线和负极引线的铝梗通过UV胶或环氧热固化胶与橡胶塞密封连接；芯包内部以及芯包与方形铝壳之间形成有凝胶状电解液；凝胶状电解液为溶液体系和溶液体系在引发剂的引发下聚合得到的凝胶状高分子化合物。本发明专利技术的方形结构铝电解电容器厚度（宽度）小，长度大，高度可以与圆柱形结构铝电解电容器相同，保证铝电解电容器体积容量密度要求的同时，满足扁平空间放置铝电解电容器的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子领域，尤其涉及一种基于凝胶电解液的方形铝电解电容器及其制备方法。
技术介绍
目前，市场上能够见到的铝电解电容器是圆柱形结构设计，此种电容器芯包是通过钉卷机卷绕制得，为圆柱形芯包，将圆柱芯包含浸电解液后置入圆柱形铝壳中经过束腰组立，制得圆柱形电容器。然而，有些应用场合，为减小集成电路的体积，提高体积利用率，只能留一扁平的空间来放置铝电解电容器，圆柱形结构铝电解电容器四周的空间不能得到有效利用，在扁平空间的体积利用率较低。另一方面，在高纹波电流的工况下，电容器内部容易积聚热量，如果热量不能有效散逸出去，会影响产品性能。由于电容器本身的结构特点，圆柱型电容器的径向热阻大，散热速率较慢，如果做成扁平式方形结构，厚度较小，散热速率快，有利用电容器性能的发挥。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种占用空间合理、阳极箔和阴极箔不易折断的方形铝电解电容器及其制作方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的卷绕式芯包、橡胶塞和盖板，所述橡胶塞和盖板将芯包密封在方形铝壳内；所述芯包的正极引线和负极引线的铝梗通过UV胶或环氧热固化胶与橡胶塞密封连接；所述芯包内部以及芯包与方形铝壳之间形成有凝胶状电解液；所述凝胶状电解液为溶液体系I和溶液体系II在引发剂的引发下聚合得到的凝胶状高分子化合物；所述溶液体系I和溶液体系II的混合配比为1:4-4:1；所述溶液体系II包括85％-95％聚合单体、2％-20％交联剂和0.1％-10％引发剂，所述聚合单体为含有双键的化合物或者是可开环进行聚合的丙烯酸及其衍生物；所述引发剂包括热引发剂或者光引发剂，所述热引发剂包括过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的一种或多种；所述光引发剂包括photoinitiator184、photoinitiator907、photoinitiator1173、photoinitiator369和二苯基乙酮的一种或多种。本专利技术使用的热引发剂为水溶性、无机类、中温型，可以均匀的溶解到电解液的溶剂中，可以得到均匀的凝胶态电解液，有效避免了其他类型引发剂不能均匀溶解到电解液溶剂中带来的局部聚合不充分、电容器内部短路等风险。热引发剂均匀的分散到溶剂中，在加热的情况下热引发剂自身发生分解，断裂，形成两个初始自由基，继而引发单体自由基发生聚合反应，得到的聚合体系的粘度比本体聚合低，混合和散热比较容易，生产操作和温度都易于控制，还可利用溶剂的蒸发以排除聚合热。常用的有机过氧化物聚合引发剂(例如：α,α`-偶氮二异丁腈)在其自身发生分解反应产生自由基的同时会产生氮气而以在凝胶内部包裹气泡的状态进行固化，由于气泡的存在，难以得到均匀的凝胶状高分子。本专利技术中，热引发剂分子含有弱键，通过加热分解产生两个初级自由基，初级自由基接着引发单体产生自由基从而发生链引发反应发生聚合反应从而形成凝胶态。如图1所示为过硫酸盐引发剂加热分解成自由基的示意图。聚合过程中引发作用分为以下几步:(1)引发剂在水相中分解成初始自由基；(2)初始自由基在水相(电解液在配制过程中甚至在配制完成后都会有水的存在)中引发聚合；(3)水相中的初始自由基单体扩散到乳胶粒中或单体液滴中；(4)自由基在乳胶粒中引发聚合，生成高分子聚合物，使得乳胶粒不断长大。第一阶段一一乳胶粒生成期。从开始引发聚合,直至乳化剂形成的胶束消失,聚合速率递增。水相中产生的自由基扩散进入胶束内，进行引发、增长，不断形成乳胶粒,同时水相中单体也可以引发聚合,吸附乳化剂分子形成乳胶粒。随着引发聚合的继续进行，增溶胶束不断成核,乳胶粒不断增多或增大，当单体转化率15％左右，胶束全部消失，不再形成新的乳胶粒，以后引发聚合完全在乳胶粒内进行。第二阶段一一恒速期。胶束消失后,聚合进入第二阶段。链引发、增长和终止反应继续在乳胶粒内进行，液滴仍起着仓库的作用,不断向乳胶粒供应单体。乳胶粒中单体浓度保持不变，加上乳胶粒数恒定,这一阶段的聚合速率也基本一定。单体转化率达50％左右，液滴全部消失，单体全部进入乳胶粒，开始转入第三阶段。第三阶段一一降速期。乳胶粒内由单体和聚合物两部分组成，水中的自由基可以继续扩散到乳胶粒引发或终止，但单体再无补充来源，聚合速率将随乳胶粒内单体浓度的降低而降低，直至聚合完成。光引发剂是一类在紫外光区(250-420nm)或可见光区(400-800nm)吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等从而引发单体聚合交联固化的化合物本专利技术采用的是自由基聚合光引发剂中的裂解型光引发剂，即引发剂分子吸收光能后，跃迁至激发单线态，经系间窜跃到激发三线态，在其激发单线态或三线态，分子结构呈不稳定状态，其中弱键会发生均裂产生初级活性自由基，引发聚合。光引发剂分子吸收光能后，由基态变成激发态分子发生NorrishΙ反应，羰基和相邻碳原子之间的共价键拉长、弱化、断裂、生成初级自由基。X-Y-------(X…Y)`-------X`+Y`光引发剂吸收UV灯的波长后释放初级自由基从而引发单体发生自由基链式聚合反应，活性自由基与不饱和官能团反应形成新的分子结构时，中心碳原子上可形成叔碳自由基，其能使原来的加成反应逆向进行或裂解聚合物原始的交联结构，再生成一个以碳原子为中心的自由基，即可逆加成、加成物断裂以及链转移反应。整个过程类都是一个双键打开和另一个双键的生成，在通过添加交联剂使得交联剂的官能基团与树脂聚合物交联链发生自由基介导的聚合反应，促使聚合物网状结构的交联链重新排列，使得原先的聚合收缩应力得以释放，且反应发生在整个聚合反应的过程中，从而得到交联密度适中，力学性能良好的凝胶态电解质。上述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，优选的，所述单体包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸乙酯的一种或多种。上述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，优选的，所述交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯和甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。交联剂为凝胶态电解质的共聚单体，通过添加量的变化可以控制得到的聚合产物的性状，粘度、硬度。上述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，优选的，所述溶液体系I为光引发系列或热引发系列；所述热引发系列包括45％-65％的热引发系列主溶剂、15％-25％的热引发系列辅助溶剂、8-25％的热引发系列主溶质、2％-5％的热引发系列副溶质以及0.5％-3％的热引发系列添加剂；所述热引发系列主溶剂可以为乙二醇，所述热引发系列辅助溶剂包括水、甘油、丙三醇、丙二醇和1，4-丁二醇的一种或多种；所述热引发系列主溶质包括丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸铵、辛二酸铵、壬二酸铵、癸二酸铵、1,7-癸二酸铵、异癸二酸铵、烷基癸二酸铵、十二双酸铵、2-己基己二酸的一种或多种；所述热引发系列副溶质包括硼酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸丁酯、磷酸单丁酯、五硼酸铵、苯二酸、对苯二酸、柠檬酸的一种或多种，通过添加副溶质来提高电解液的电导率；所述热引发系列添加剂包括硝基化合物，包括对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚或对硝基苯甲醇、次亚磷酸铵的一种或多种。本专利技术的热引发系列的主溶剂具备以下的特征1、物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，其特征在于：包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的卷绕式芯包、橡胶塞和盖板，所述橡胶塞和盖板将芯包密封在方形铝壳内；所述芯包的正极引线和负极引线的铝梗通过UV胶或环氧热固化胶与橡胶塞密封连接；所述芯包内部以及芯包与方形铝壳之间形成有凝胶状电解液；所述凝胶状电解液为溶液体系和溶液体系在引发剂的引发下聚合得到的凝胶状高分子化合物；所述溶液体系和溶液体系的混合配比为1:4‑4:1；所述溶液体系包括85%‑95%聚合单体、2%‑20%交联剂和0.1%‑10%引发剂，所述聚合单体为含有双键的化合物或者是可开环进行聚合的丙烯酸及其衍生物；所述引发剂包括热引发剂或者光引发剂，所述热引发剂包括过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的一种或多种；所述光引发剂包括photoinitiator184、photoinitiator907、photoinitiator1173、photoinitiator369和二苯基乙酮的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，其特征在于：包括方形铝壳、呈扁平椭圆状的卷绕式芯包、橡胶塞和盖板，所述橡胶塞和盖板将芯包密封在方形铝壳内；所述芯包的正极引线和负极引线的铝梗通过UV胶或环氧热固化胶与橡胶塞密封连接；所述芯包内部以及芯包与方形铝壳之间形成有凝胶状电解液；所述凝胶状电解液为溶液体系和溶液体系在引发剂的引发下聚合得到的凝胶状高分子化合物；所述溶液体系和溶液体系的混合配比为1:4-4:1；所述溶液体系包括85%-95%聚合单体、2%-20%交联剂和0.1%-10%引发剂，所述聚合单体为含有双键的化合物或者是可开环进行聚合的丙烯酸及其衍生物；所述引发剂包括热引发剂或者光引发剂，所述热引发剂包括过氧化氢、过硫酸盐和氢过氧化物的一种或多种；所述光引发剂包括photoinitiator184、photoinitiator907、photoinitiator1173、photoinitiator369和二苯基乙酮的一种或多种。2.根据权利要求1所述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，其特征在于：所述单体包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸异丁酯和甲基丙烯酸乙酯的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，其特征在于：所述交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯和甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，其特征在于：所述溶液体系为光引发系列或热引发系列；所述热引发系列包括45%-65%的热引发系列主溶剂、15%-25%的热引发系列辅助溶剂、8-25%的热引发系列主溶质、2%-5%的热引发系列副溶质以及0.5%-3%的热引发系列添加剂；所述热引发系列主溶剂可以为乙二醇，所述热引发系列辅助溶剂包括水、甘油、丙三醇、丙二醇和1，4-丁二醇的一种或多种；所述热引发系列主溶质包括丁二酸、戊二酸、己二酸、己二酸铵、辛二酸铵、壬二酸铵、癸二酸铵、1,7-癸二酸铵、异癸二酸铵、烷基癸二酸铵、十二双酸铵、2-己基己二酸的一种或多种；所述热引发系列副溶质包括硼酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸丁酯、磷酸单丁酯、五硼酸铵、苯二酸、对苯二酸、柠檬酸的一种或多种；所述热引发系列添加剂包括硝基化合物，包括对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚或对硝基苯甲醇、次亚磷酸铵的一种或多种。5.根据权利要求1所述的基于凝胶电解液的方形铝电解电容器，其特征在于：所述光引发系列包括65%-80%的光引发系列溶剂、8%-...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少强，艾亮，贾明，黄家奇，张超，
申请(专利权)人：湖南艾华集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43