铝电解电容器用新型电解质的合成与应用

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支链长链羧酸由于具有优越的热稳定性,在乙二醇溶液中的溶解度高以及良好的化学自修复能力等特点,已被应用到铝电解电容器工作电解液中去。本文开发了一种新型的电解质——支链长链二元羧酸(SCPDA),系统研究SCPDA的合成工艺,对SCPDA进行理化性能测试和结构表征,并研究了SCPDA在乙二醇溶液的电化学性能以及在铝电解电容器中的应用。本文主要的内容如下。本文首次采用以环己酮、异戊二烯为原料,通过酯的合成、水解、酸化制备出SCPDA,通过正交实验和单因素实验方法研究了物料配比、反应温度、反应时间等因素对SCPDA合成工艺的影响。结果表明:合成SCPDA最佳工艺条件为环己酮与异戊二烯等摩尔反应,酯的合成温度-10~-5℃,酯的合成时间2h,水解温度95℃,水解时间3h,此条件下SCPDA产率可达61.3%。利用KF-Ⅱ型微量水分测定仪、酸碱滴定法、FT-IR和TG等手段对合成产物SCPDA进行理化性能测试和结构表征。结果表明:合成的SCPDA为长链羧酸类物质,含水量为0.37%,酸值为298.1mg KOH/g,热稳定性良好,220~340℃为产物的主要失重温度,可用在高温125℃下工作的铝电解电容器中。将本文所合成的SCPDA配成乙二醇溶液,考察SCPDA的氨解pH值和浓度对电解液的闪火电压、电导率的影响,并与癸二酸铵乙二醇溶液进行对比。结果表明:SCPDA最佳氨解pH值为7.4~8.2,其闪火电压随着浓度的增大而下降,电导率却随浓度的增大而增大;SCPDA铵盐在乙二醇中的溶解度远大于癸二酸铵,在浓度为5%的乙二醇溶液中,SCPDA电解液闪火电压比癸二酸铵的高出38V,电导率却低0.203ms/cm。把SCPDA铵盐与PA-08、M-18分别为电解质各自配制成工作电解液,应用到铝电解电容器中,对电容器的电容量变化、损耗、漏电流、寿命等性能进行研究。结果表明:SCPDA工作电解液闪火电压比其它两产品平均高出20V,电导率略低一点,对应的铝电解电容器电容量变化、损耗、漏电流较小,高温稳定性好,历经1440小时135℃高温加速寿命试验后,各项参数仍符合电容器试验标准,预计该电容器在105℃正常工作时寿命可超过10000小时。
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