电解质溶液和使用该电解质溶液的电解质电容器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电解质电容器的电解质溶液，它包括（１）由２０—８０重量％的有机溶剂和８０—２０重量％的水组成的溶剂；（２）至少一种选自于羧酸、羧酸盐、无机酸和无机酸盐中的电解质；和（３）螯合物。优选地，混合使用有机酸或其盐和无机酸或其盐。螯合物可选自于亚乙基二胺－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四乙酸等。本发明专利技术也公开了一种将所公开的电解质溶液用作其电解质溶液的电解质电容器。（*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质电容器。特别是，本专利技术涉及一种用于具有较低的阻抗和良好的低温稳定性等特征的电解质电容器的电解质溶液。电容器是一种常规电器部件，并广泛地用在各种电器产品和电子产品中，其主要用于电源线路、数字线路的噪音过滤器等中。现在，可以使用各种类型的电容器。本专利技术涉及一种铝电解质电容器。典型的铝电解质电容器按以下方法制备蚀刻高纯铝箔以增加其表面积、阳极化铝箔表面以提供介电表面膜、制备由阳极箔、阳极箔介电表面膜对面的并具有蚀刻表面的铝阴极箔和插入阳极箔和阴极箔之间的隔离物构成的层压物。将层压物卷曲以提供卷曲结构的元件、用电解质溶液浸渍该元件、将浸渍后的元件置入一壳体(典型地由铝构成)中、并用弹性密封胶将该壳体密封。也有具有非卷曲结构的电解质电容器。在这样的电解质电容器中，电解质溶液的特性是决定电解质电容器性能的重要因素。特别是，电解质电容器的小型化导致使用通过蚀刻具有较高表面积的阳极和阴极，这致使电容器具有较高的电阻率。结果，总是要求在这种电容器中使用的电解质溶液具有较低的电阻率(比电阻)和较高的电导率。用于常规电解质电容器的典型电解质溶液包括由乙二醇(EG)主溶剂和大约不超过10重量％的附加水构成的溶剂、和溶解在溶剂中的电解质，电解质为羧酸，如已二酸、或苯甲酸或其铵盐。这样的电解质溶液具有1.5Ω·m(150Ω·cm)的比电阻。电容器必须具有较低的阻抗(Z)。电容器的阻抗由各种因素决定。例如，具有较大电极表面的电容器表现出较低的阻抗，相应地，较大的电容器自然阻抗较小。另外，人们试图通过改善隔离物使其具有较低的阻抗。然而，特别是在较小的电容器中，电解质溶液的比电阻对于阻抗来说是决定性的因素。尽管最近开发出具有较低比电阻的非质子传递型电解质溶液(γ-丁内酯等)(JP-A-62-145713，JP-A-62-145714，和JP-A-62-145715)，但与使用电子导体(其作为比电阻较低的电解质而为人所知)的固体电解质电容器相比，使用非质子传递型电解质溶液的电容器阻抗仍然不尽人意。另外，由于使用了电解质溶液，铝电解质电容器低温稳定性较差，而且，事实上，在100千兆(kHz)下，其-40℃时的阻抗与20℃时的阻抗之比(Z(-40℃)/Z(20℃))大约为40，其变化是明显的。另一方面，在铝电解质电容器的电解质溶液中，作为溶剂一部分使用的水是对阳极和阴极箔来说为活性的物质，并且通常，通过与阳极和阴极箔发生反应(水合反应)导致电解质电容器的使用寿命减少。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于具有较小阻抗、优异低温稳定性(用低温和常温阻抗之比表示)和其它良好特性的铝电解质电容器的电解质溶液。本专利技术的再一个目的是用本专利技术的电解质溶液提供一种具有较小阻抗、改进的低温稳定性和较长使用寿命的电解质电容器。本专利技术的用于电解质电容器的电解质溶液特征在于其包括(1)由20-80重量％有机溶剂和80-20重量％水组成的溶剂、(2)选自于羧酸、羧酸盐、无机酸和无机酸盐中的至少一种电解质和(3)螯合物化合物。在本专利技术的电解质溶液中螯合物化合物通过阻止电极箔的水合反应防止铝电极箔受损，从而提供使用寿命得到延长的电容器。使用羧酸或其盐的有机电解质和无机酸或其盐的无机电解质的混合物可有效地向电容器提供更长的使用寿命。本专利技术的电解质电容器的特征在于将本专利技术的电解质溶液用作电容器的电解质溶液。特别是，电解质电容器包括密封的壳体和包含在壳体中的卷曲元件，元件包括由阳极箔、阴极箔和隔离物构成的层压物，阳极箔由通过阳极化使之形成介电表面模的铝箔形成，铝阴极箔位于阳极箔介电表面膜对面，而隔离物插入阳极箔和阴极箔之间，并且用电解质溶液浸渍该元件，其中电解质溶液包括(1)由20-80重量％有机溶剂和80-20重量％水组成的溶剂、(2)选自于羧酸、羧酸盐、无机酸和无机酸盐中的至少一种电解质和(3)螯合物化合物。阳极箔在两个表面上都可有介电膜。熟悉本领域现有技术的专业人员从以下详细的说明书和附图中能够很好地理解本专利技术的以上和其它目的和优点，其中附图说明图1说明本专利技术的电解质电容器。在用于本专利技术电解质电容器的电解质溶液中，溶剂由有机溶剂和水组成。作为有机溶剂，可使用质子转移(protic)或非质子传递的溶剂。作为质子转移的溶剂的典型实例，可以使用醇化合物。醇化合物典型实例包括一元醇如乙醇、丙醇和丁醇；二元醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇和丙二醇；三元醇如甘油等。非质子传递的溶剂的实例包括分子内部是极性的化合物如内酯化合物，例如γ-丁内酯等。在本专利技术中，可使用一种或多种选自于质子转移的和非质子传递的溶剂。可使用很多质子转移的溶剂，或很多非质子传递的溶剂。另外，也可使用质子转移的溶剂和非质子传递的溶剂的混合系统。除了有机溶剂以外，本专利技术的电解质溶液还包括作为溶剂组分的水。因此，在本专利技术电解质溶液中，溶剂是有机溶剂和水的混合物。在本专利技术中，通过使用这样的混合溶剂可以降低溶剂的冰点，由此改善电解质溶液低温时的阻抗特性，以便获得良好的低温稳定性(用较小的低温和常温时的阻抗之比表示)。在溶剂中水的含量优选为20-80重量％，其余是有机溶剂。在水的含量小于20重量％和大于80重量％的情况下，电解质溶液冰点降低的程度不足，并且电解质电容器难于获得良好的低温稳定性。在溶剂中水的含量更优选为30-80重量％，而最优选为45-80重量％。作为电解质溶液中的电解质，可以使用一种或多种选自于有机酸(特别优选为羧酸、羧酸盐)、无机酸和无机酸盐中的电解质。可用于本专利技术中的羧酸包括一元羧酸、其代表为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、对-硝基苯甲酸、水杨酸和苯甲酸；和二元羧酸，其代表为乙二酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富马酸、马来酸、苯二甲酸和壬二酸。另外，可使用具有官能团如OH基的羧酸，例如柠檬酸和羟基丁酸。可用于本专利技术中的无机酸包括磷酸、亚磷酸、次磷酸、硼酸、氨基磺酸等。作为羧酸盐或无机酸盐，可使用以上例举的酸的铵、钠、钾、胺、烷基铵盐，其中铵盐是优选的。使用无机酸或其盐作为电解质，电解质溶液的冰点可望由此降低，人们认为这将导致进一步改善电解质溶液的低温稳定性。本专利技术电解质溶液中电解质的用量可是任意的，这取决于各工艺条件如电解质所要求的性能、所用溶剂的类型，所用电解质的类型等。然而通常，羧酸或其盐的数量优选为电解质溶液总重量的3-30重量％。在少于3重量％的情况下，无法充分地获得满意的电导率，而在大于30重量％的情况下，羧酸或其盐的作用接近或达到极限，并且酸或盐将变得难于溶解在溶剂中。对于无机酸或其盐来说，其用量优选为电解质溶液总重量的0.1-15重量％。在少于0.1重量％的情况下，无法充分地获得满意的电导率，而在大于15重量％的情况下，无机酸或其盐的作用接近或达到极限，并且酸或盐将变得难于溶解在溶剂中。还有，当混合使用羧酸或其盐和无机酸或其盐时，它们的用量也可在上述范围内。本专利技术的电解质溶液包括螯合物添加剂，在本专利技术中使用的螯合物指与金属离子配位从而形成包括金属的环结构(作为“螯合环”而为人所知)的化合物。用于本专利技术的螯合物的典型实例是亚乙基二胺-N，N，N’，N’-四乙酸(EDTA)， 反-1，2-二氨基环己烷-N，N，N’，N’-四乙酸一水合物(CyDTA)， N，N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电解质电容器的电解质溶液，它包括：（１）由２０－８０重量％的有机溶剂和８０－２０重量％的水组成的溶剂；（２）至少一种选自于羧酸、羧酸盐、无机酸和无机酸盐中的电解质；和（３）螯合物。

【技术特征摘要】
JP 1998-12-1 356901/981.一种用于电解质电容器的电解质溶液，它包括(1)由20-80重量％的有机溶剂和80-20重量％的水组成的溶剂；(2)至少一种选自于羧酸、羧酸盐、无机酸和无机酸盐中的电解质；和(3)螯合物。2.权利要求1的电解质溶液，其中有机溶剂是至少一种选自于质子转移和非质子传递的溶剂中的溶剂。3.权利要求1的电解质溶液，其中，电解质选自于一元羧酸、二元羧酸及其盐。4.权利要求3的电解质溶液，其中电解质选自于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、对-硝基苯甲酸、水杨酸、苯甲酸、乙二酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、富马酸、马来酸、苯二甲酸、壬二酸、柠檬酸和羟基丁酸，及其铵、钠、钾、胺和烷基铵盐。5.根据权利要求1的电解质溶液，其中电解质是选自于磷酸、亚磷酸、次磷酸、硼酸、和氨基磺酸、及其铵、钠、钾、胺和烷基铵盐中的无机酸或其盐。6.根据权利要求1的电解质溶液，其中有机酸或其盐和无机酸或其盐可以混合使用。7.根据权利要求1的电解质溶液，其中螯合物选自于亚乙基二胺-N，N，N’，N’-四乙酸，反-1，2-二氨基环己烷-N，N，N’，N’-四乙酸一水合物，N，N-双(2-羟乙基)甘氨酸，亚乙基二胺-N，N，N’，N’-四(亚甲基膦酸)，二亚乙基三胺-N，N，N’，N”，N”-戊乙酸，1，3-二氨基-2-羟基丙烷-N，N，N’，N’-四乙酸，亚乙基二胺-N，N’-二乙酸，亚乙基二胺-N，N’-双(亚甲基膦酸)半水合物，O，O’-双(2-氨基乙基)乙二醇-N，N，N’N’-四乙酸，N-(2-羟乙基)亚乙基二胺-N，N’，N’-三乙酸。8.根据权利要求7的电解质溶液，其中螯合物是酸、盐、酯或酸酐。9.根据权利要求1的电解质溶液，其含有电解质溶液总重量的0.01-3重量％螯合物。10.根据权利要求1的电解质溶液，其还含有葡糖酸和葡糖酸内酯。11.一种电容器，包括密封的壳体和包含在该壳体中的卷曲元件，该元件包括由阳极箔和铝阴极箔和插入在阳极箔和阴极箔之间...

【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]