用于电解电容器的电解溶液及电解电容器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电解电容器的电解溶液，它包含由２０－８０％重量有机溶剂和８０－２０％重量水组成的溶剂、和至少一种由羧酸或其盐组成的电解质和至少一种由无机酸或其盐组成的电解质，所述溶液还包含至少一种硝基化合物。该电解溶液具有低阻抗和优异的低温稳定性以及良好的工作寿命特性，此外，如果该电解溶液在其混合溶剂中包含显著增加量的水，或在高温条件下使用该电解电容器，那么它还表现出优异的氢气吸收功能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电解电容器。更具体地说，本专利技术涉及一种具有低阻抗和优异低温稳定性以及良好工作寿命特性的用于电解电容器的电解溶液、以及一种使用它的电解电容器，尤其是铝电解电容器。
技术介绍
一般来说，电容器是一种通用的电元件，在各种电/电子元件中广泛用作供电电路、噪音过滤器和数字电路组件。电容器粗分为电解电容器和其它电容器如陶瓷电容器、膜电容器等。目前使用各种类型的电解电容器，其例子包括铝电解电容器、湿钽质电容器和类似物。本专利技术则由一种铝电解电容器预期达到特别优异的功能。因此，本专利技术现参考这种类型的电解电容器进行描述。除非另有所指，本文所用的术语“电解电容器”是指一种铝电解电容器。常规的铝电解电容器通常通过使用阳极箔和表面仅被蚀刻的阴极箔而制成，其中所述阳极箔通过蚀刻高纯铝箔以增加其表面积，然后将该铝箔阳极氧化得到氧化物膜而制成。所得阳极箔和阴极箔相互相对放置，然后在这些箔间插入隔离物(隔离纸)，制成具有卷绕结构的元件，然后将该元件浸渍在电解溶液中。将浸渍有电解溶液的该元件包含在一外壳(通常由铝制成)中，然后用弹性密封剂密封，这样就完成了一种电解电容器。电解电容器还包括不具有卷绕结构的电解电容器。在上述电解电容器中，电解溶液的特性是决定电解电容器性能的一个重要因素。随着电解电容器的尺寸下降，已经使用具有通过蚀刻产生的大表面积的阳极箔或阴极箔，因此该电容器的电阻率最近已得到提高。因此，作为用于电解电容器的电解溶液，需要一种电阻率(比电阻)低并因此导电率高的电解溶液。用于电解电容器的常规电解溶液一般通过将作为电解质的羧酸如己二酸、苯甲酸等或其铝盐溶解到溶剂中而制成，其中所述溶剂通过将约10％重量或更低的水加入作为基本溶剂的乙二醇(EG)中而制成。这种电解溶液的比电阻为约1.5Ω·m(150Ω·cm)。另一方面，要求该电容器具有低阻抗(Z)以充分发挥其性能。阻抗由各种因素决定，例如它随着电容器电极面积的增加而下降。因此，在大型电容器时当然要尝试降低阻抗。还已尝试通过改进隔离物来降低阻抗。但电解溶液的比电阻是一个大的控制因素，尤其是在小型电容器中。最近已开发出用非质子有机溶剂如GBL(γ-丁内酯)的较低比电阻电解溶液(参见，日本未审专利公开(Kokai)62-145713、62-145714和62-145715)。但使用这种非质子电解溶液的电容器在阻抗上远不如使用比电阻1.0Ω·cm或更低的电子导体的固体电容器。铝电解电容器由于使用电解溶液而低温稳定性不好，目前，在-40℃下的阻抗与在20℃(100kHz)下的阻抗的比率Z(-40℃)/Z(20℃)可高至约40。在这些情况下，目前需要提供一种具有低阻抗和优异低温稳定性的铝电解电容器。此外，在铝电解电容器的电解溶液中用作部分溶剂的水对构成阳极箔或阴极箔的铝是一种化学活性物质。因此存在这样一个问题，水会与阳极箔或阳极箔反应，产生氢气并急剧破坏电容器性能。为了解决电解电容器在负荷寿命测试中产生氢气这样的问题，迄今为止已尝试吸收所产生的氢气。例如，日本已审专利公开(Kokoku)59-15374公开了一种用于电解电容器操作的电解溶液，通过将羧酸和该羧酸的铵盐加入其中已加入5-20％重量水的溶剂中，得到一种缓冲溶液，然后向该缓冲溶液中再加入0.05-3％重量的对-硝基苯酚而制成。如果使用这种电解溶液，可得到这样一种电解电容器，其中低温稳定性和工作寿命特性可通过抑制勃姆石反应的出现和氢气的产生而提高。日本未审专利公开(Kokai)63-14862还公开了一种用于电解电容器操作的电解溶液，它能够表现出优异的针对卤化烃洗涤的防腐功能，通过将邻硝基茴香醚加入电解溶液(通过将各种有机酸、无机酸或其盐溶解在仅由乙二醇组成的溶剂中而制成)而制成。该出版物描述，用作阻蚀剂的邻硝基茴香醚具有氢气吸收功能，即，能够在使用电解电容器时吸收从内部产生的氢气，这样可抑制安全放空操作的事故以及电容的变化。但本专利技术人研究发现，在用于电解电容器操作的低水浓度的常用电解溶液时，对-硝基苯酚或邻硝基茴香醚可表现出起始氢气吸收功能，但如果水含量为基于电解溶液中溶剂的20％重量或更高，或电解电容器在高温条件下长期使用，它们就不能表现出和保持令人满意的氢气吸收功能。本专利技术的公开本专利技术已成功解决上述已有技术的问题，因此本专利技术的一个目的是提供一种用于电解电容器的电解溶液，它具有低阻抗和优异的低温稳定性(由低温阻抗与常温阻抗的比率来表示)以及良好的工作寿命特性，而且还具有优异的氢气吸收功能，即使电解溶液在其混合溶剂中包含显著增加量的水，或在高温条件下使用该电解电容器。本专利技术的另一目的是提供一种使用本专利技术电解溶液的电解电容器，尤其是铝电解电容器。本专利技术的这些目的以及其它目的可从以下详细描述中更显然得知。在本专利技术的一个方面，本专利技术涉及一种用于电解电容器的电解溶液，它包括一种包含由20-80％重量有机溶剂和80-20％重量水组成的溶剂、和至少一种选自羧酸或其盐和无机酸或其盐的电解质的溶液，其中已加入了至少一种选自硝基苯酚、硝基苯甲酸、二硝基苯甲酸、硝基苯乙酮和硝基茴香醚的硝基化合物。在本专利技术的电解溶液中，硝基化合物在结合其它电解溶液组分时具有优异的氢气吸收功能，即使该硝基化合物是单独使用的。为了达到更显著的效果，更优选将两种或多种硝基化合物结合使用。如果将硝基化合物加入本专利技术的电解溶液中，那么该硝基化合物的加入量为基于电解溶液总量的0.01-5％重量。与水一起用于形成混合溶剂的有机溶剂是一种质子溶剂、非质子溶剂或其混合物。即，质子溶剂和非质子溶剂可单独使用或视需要分别将其中的两种或多种结合使用。质子溶剂优选醇化合物，而非质子溶剂则优选内酯化合物。在本专利技术的电解溶液中用作电解质的羧酸或其盐优选为选自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、对-硝基苯甲酸、水杨酸、苯甲酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富马酸、马来酸、邻苯二甲酸、壬二酸、柠檬酸和羟基丁酸、及其铵盐、钠盐、钾盐、胺盐和烷基铵盐的至少一种。同样用作电解质的无机酸或其盐是选自磷酸、亚磷酸、次磷酸、硼酸、氨基磺酸、及其铵盐、钠盐、钾盐、胺盐和烷基铵盐的至少一种。除了硝基化合物，本专利技术电解质还可视需要包含选自以下的添加剂(1)螯合物化合物，(2)多糖，(3)羟基苄醇和/或L-谷氨酸二乙酸或其盐，和(4)葡糖酸和/或葡糖酸内酯。这些添加剂可单独使用，或视需要将其中的两种或多种结合使用。在本专利技术的另一方面，本专利技术涉及一种电解电容器，包含用于该电解电容器的电解溶液，该电解溶液包括一种包含由20-80％重量有机溶剂和80-20％重量水组成的溶剂、和至少一种选自羧酸或其盐和无机酸或其盐的电解质的溶液，其中已加入了至少一种选自硝基苯酚、硝基苯甲酸、二硝基苯甲酸、硝基苯乙酮和硝基茴香醚的硝基化合物。附图简要说明附图说明图1是表示按照本专利技术的电解电容器的一个优选实施方案的剖视图。图2是表示图1所示电解电容器的电容器元件构成的透视图。实施本专利技术的最佳方式如上所述，按照本专利技术的用于电解电容器的电解溶液的特征在于，其中包含至少一种选自硝基苯酚、硝基苯甲酸、二硝基苯甲酸、硝基苯乙酮和硝基茴香醚的硝基化合物，以及由20-80％重量有机溶剂和80-20％重量水组成的溶剂，和至少一种选自羧酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电解电容器的电解溶液，它包含由２０－８０％重量有机溶剂和８０－２０％重量水组成的溶剂、和至少一种由羧酸或其盐组成的电解质和至少一种由无机酸或其盐组成的电解质，所述溶液还包含至少一种硝基化合物。

【技术特征摘要】
JP 1998-12-1 356955/19981.一种用于电解电容器的电解溶液，它包含由20-80％重量有机溶剂和80-20％重量水组成的溶剂、和至少一种由羧酸或其盐组成的电解质和至少一种由无机酸或其盐组成的电解质，所述溶液还包含至少一种硝基化合物。2.根据权利要求1的用于电解电容器的电解溶液，其中所述硝基化合物选自硝基苯酚、硝基苯甲酸、二硝基苯甲酸、它们的盐、硝基苯乙酮和硝基茴香醚。3.根据权利要求1或2的用于电解电容器的电解溶液，其中所述硝基化合物是两种或多种硝基化合物的混合物。4.根据权利要求1或2的用于电解电容器的电解溶液，其中所述硝基化合物的加入量为基于电解溶液总量的0.01-5％重量。5.根据权利要求1或2的用于电解电容器的电解溶液，其中所述有机溶剂是一种质子溶剂、非质子溶剂或其混合物。6.根据权利要求1或2的用于电解电容器的电解溶液，其中所述羧酸或其盐选自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、对-硝基苯甲酸、水杨酸、苯甲酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富马酸、马来酸、邻苯二甲酸、壬二酸、柠檬酸和羟基丁酸、及其铵盐、钠盐、钾盐、胺盐和烷基铵盐。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：小松昭彦，小川原铁志，
申请(专利权)人：如碧空株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]