一种铝电解电容器电解液及其核心溶质的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铝电解电容器的电解液及其核心溶质的制备方法，特别是提供一种具有高的热稳定性的中、高压铝电解电容器用电解液。这种铝电解电容器电解液，其包括溶质和溶剂，其特征在于：所述溶质包括α位含支链的二元羧酸或其盐，所述溶剂为醇类、醇醚类、酰胺类、砜类、亚砜类、酯类溶剂中的一种试剂或一种以上形成的混合溶剂；其中α位含支链的二元羧酸或其盐以α位含支链的二元羧酸计的质量百分比含量为０．１－３０％，优选为２．５－１５％。另外还提供α位含支链的二元羧酸及其铵盐的制备方法。α位含支链的酸或其盐使的电解液在乙二醇中具有更好的溶解性和更好的热稳定性。所得电容器具有电容器寿命长、低温性能好的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝电解电容器的电解液及其核心溶质的制备方法，特 别是一种中、高压铝电解电容器的电解液及其核心溶质的制备方法。
技术介绍
已知的中、高压铝电解电容器的电解液，是以乙二醇为主溶剂，硼酸 或五硼酸铵等无机化合物为主溶质。这样的电解液存在电导率低的问题， 后来改用壬二酸、癸二酸、十二双酸等直链双酸或其铵盐等作为电解液的 主溶质，也有用以上的无机盐配合以上这些有机酸作为溶质的，这样的电 解液存在高温热稳定性差问题。经过长期高温后其电导率下降较大，从而 导致电容器的阻抗值升高而影响电容器寿命，其中硼酸或它的盐还会在高 温下与乙二醇反应产生水，影响电容器的寿命，而癸二酸铵、十二双酸铵及其酸在乙二醇中溶解度较小，常温下不超过6%，使铝电解电容器的低温 性能差。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是针对目前铝电解电容器的电解液高温热稳定性 差、高温导电率性能不佳而提供一种具有高的热稳定性的中、高压铝电解 电容器用电解液。这种铝电解电容器电解液，其包括溶质和溶剂，其特征在于所述溶 质包括a位含支链的二元羧酸或其盐，所述溶剂为醇类、醇醚类、酰胺类、 砜类、亚砜类、酯类溶剂中的一种试剂或一种以上形成的混合溶剂；其中a位含支链的二元羧酸或其盐以a位含支链的二元羧酸计的质量百分比含 量为0.1-30%，优选为2.5-15%。优选地，所述a位含支链的二元羧酸具有如下结构式HOOC(^H(CH2)n(j:HCOOH Ri其中Rl为l-20个碳原子的烃基或氢原子，该烃基可以是直链，也可以含支链，可以是饱和的，也可以是不饱和的，主链及支链上可以含醚基、 酯基、氰基、酰胺基、羟基、羧基等基团。R2为l-20个碳原子的烃基，该烃基可以是直链，也可以含支链，可以 是饱和的，也可以是不饱和的，主链及支链上可以含醚基、酯基、氰基、 酰胺基、羟基、羧基等基团。n为2-15的整数。优选地，所述a位含支链的二元羧酸盐，是指与氨或胺形成的盐。优选地，所述溶剂为乙二醇或Y-丁内酯中的一种物质或两种混合物。优选地，所述电解液还含有次亚磷酸、亚磷酸、磷酸、磷酸单烷基酯 或以上几种化合物的氨或胺盐中的一种或几种，其总的质量百分含量为 0.05%-5%，优选为0.1%-3%。优选地，所述电解液还含有对硝基苯酚、对硝基苯甲醇、邻硝基苯甲 醚，间硝基乙酰苯、对硝基苯甲酸等硝基化合物中的一种或以上几种化合 物的混合物，其总的质量百分含量为0.05%-15%，优选为0.1°/。-4%。优选地，所述电解液还含有其它有机羧酸或其铵盐，如硼酸或五硼酸 铵；癸二酸、壬二酸、苯甲酸、己二酸、十二双酸、1， 6-十二双酸、1， 7-癸二酸及其铵盐，其总的质量百分含量为1-20%。优选地，所述的电解液还含有能提高闪火电压的高分子化合物，比如 聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯醇硼酸酯、聚乙烯醇磷酸酯、聚乙烯吡咯烷酮，其总的质量百分含量为0.2-15%,，优选0.5-10%。优选地，所述a位含支链二元羧酸或其盐，优选主链为己二酸或庚二 酸，即本专利技术所述的a位含支链二元羧酸为己二酸或庚二酸衍生物，因为a位有支链，所以在高温下难以发生酯化和酰胺化，从而使l:电导下降较慢，因为主链是己二酸或庚二酸从而使得对应酸或盐在乙二醇中溶解 性大大提高，改善了溶解性。本专利技术的第二目的是提供一种上述电解液中核心溶质的制备方法。本专利技术所述的a位含支链二元羧酸通过如下反应式制备而成<formula>formula see original document page 7</formula>其中R,为l-20个碳原子的烃基或氢原子，该烃基可以是直链，也可以含支链，可以是饱和的，也可以是不饱和的，主链及支链上可以含醚基、酯基、氰基、酰胺基、羟基、羧基等基团，优选R1为l-8个碳原子或氢原子。R2为l-20个碳原子的烃基，该烃基可以是直链，也可以含支链，可以 是饱和的，也可以是不饱和的，主链及支链上可以含醚基、酯基、氰基、酰胺基、羟基、羧基等基团，优选R2为l-8个碳原子，R3、 R4为l-5个碳原子的烃基，可以相同，也可以不同，优选R3、 R4 为1-2个碳原子垸基。X为氯、溴、碘等卤素原子，磺酸基等基团；n为2-15的整数，优选n为2-3。优选地，所述a位含支链的二元羧酸是通过如下步骤制得① 称取反应物A和反应碱，其中反应物A与反应碱摩尔比为 0.8-1.2，投放到反应溶剂中；② 加热反应，其温度选择在30-150。C，反应时间l-10h;③ 待上述反应完成后，蒸去溶剂，用稀酸中和到中性；④ 分出油层，油层经减压蒸得到中间产物B; 上述中间物B加溶剂，并加入等摩尔的反应碱，再加入R2X;⑥ 加热反应，温度选择在60-20(TC，反应时间为2-50h;⑦ 待上述反应完成后，蒸去溶剂，用酸中和到中性；⑧ 分离油层，油层经减压蒸馏得到所要的酯；◎ 酯经强碱(KOH或NaOH)分解、酸化、清洗后即得到所述a位 含支链的二元羧酸。优选地，如需形成铵盐则所述a位含支链的二元羧酸与氨或胺反应形 成a位有支链铵盐，从而制的在电解液中不易被酯化或酰胺化，使电解液 具有更好热稳定性。根据上述优选结果反应A可以优选为己二酸二甲(乙)酯、庚二酸二 甲(乙)酉旨，2-甲基己二酸二甲酯等。做为上述优选结果，本专利技术所述的a位含支链的二元羧酸，优选为己 二酸或庚二酸的衍生物，如a-己基己二酸、ct-丁基己二酸、a-甲基-a，-丁基己二酸、a-己基庚二酸等。优选地，在化学方程式1和2所用的强碱可以选碱金属或碱土金属的 醇盐，碱金属或碱土金属的氢化物，碱金属或碱土金属烃基化合物，碱金 属或碱土金属的氨或胺化合物，碱在化学方程式1中与反应物A比例为 0.8-1.2，优选1.0-1.10比1碱稍过量，碱在化学方程式2中与反应物B摩尔 比为l:l。上述二个化学方程式中碱可以相同，也可以不同，上述碱举例如 甲醇钠、乙醇钠、氢化钠、叔丁醇钾、三苯甲垸钠等。优选地，作为上述化学方程式1和化学方程式2中的溶剂可以选醇、 醚、醇醚、酰胺、砜、亚砜等，化学方程式1和化学方程式2中溶剂可以 一样，也可以不一样，优选甲醇、乙醇、叔丁醇、乙二醇二甲醚、二乙二 醇二甲醚、四氢呋喃等。优选地，R2X与B反应摩尔比理论上为1:1 ，选择0.8-1.2，优选为1.0-1.1 ，R2X等量或稍过量。优选地，化学方程式1反应温度选择在30-15(TC，优选为40-8(TC，反 应时间为l-10h，优选2-7h。优选地，化学方程式2反应温度选择在60-200°C，优选70-15(TC，反 应时间为2-50h，优选5-30h。优选地，反应物A与反应强碱和溶剂反应结束后，用酸中和到中性分出油层，油层经减压蒸馏得到中间物B，中间物B加入溶剂和强碱再与 R2X —起反应，反应完毕后用酸中和到中性，分出油层。油层经减压蒸馏 得到酯，酯经浓NaOH或浓KOH酸式分解，酸化后经清洗，即可得到本专利技术所述a位含支链的二元羧酸，将其与氨或胺反应形成铵盐，其酸或盐即 可为本专利技术所述的中高压溶质。按照本专利技术提供的技术方案与现有技术相比具有以下几方面的优点本专利技术所述的a位含支链的酸或其盐制得的电解液在乙二醇中具有更 好的溶解性和更好的热稳定性。含有该电解液的中、高压铝电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝电解电容器电解液，其包括溶质和溶剂，其特征在于：所述溶质包括α位含支链的二元羧酸或其盐，所述溶剂为醇类、醇醚类、酰胺类、砜类、亚砜类、酯类溶剂中的一种试剂或一种以上形成的混合溶剂；其中α位含支链的二元羧酸或其盐以α位含支链的二元羧酸计的质量百分比含量为０．１－３０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑仲天，何天虔，陈长春，向秋芬，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]