基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器及其制备方法技术

一种基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，包括外壳和芯包，芯包密封设置在外壳内，芯包上形成有凝胶电解液，凝胶电解液包括溶液体系

Capacitor with high conductivity and photocurable gel electrolyte and its preparation method

A capacitor based on highly conductive light cured gel electrolyte comprises a shell and a core package, wherein the core package is sealed inside the shell, and a gel electrolyte is formed on the core package, and the gel electrolyte comprises a solution system.

【技术实现步骤摘要】
基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器及其制备方法
本专利技术涉及一种电容器，尤其涉及一种基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器及其制备方法。
技术介绍
铝电解电容器由正负极铝箔铆接导针与电解纸卷绕成芯包，含浸电解液后，通过铝壳与胶塞密封形成，但是传统的铝电解电容器具有以下的缺点：1、卷绕而成的芯包，最后由胶带缠绕，电容器层与层之间存在空隙。2、传统的电解液的电导率偏低直接影响到电容器的内阻。
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，提供一种保湿性好，寿命长，能够保持芯包结构稳定（与铝箔贴合紧密，层与层贴合紧密）、电气特性稳定（正负极贴合紧密）并且内阻小的基于电导率高的凝胶电解液的电容器及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，包括外壳和芯包，所述芯包密封设置在外壳内，所述芯包上形成有凝胶电解液，所述凝胶电解液包括溶液体系和溶液体系，所述溶液体系和溶液体系的体积比例为1:4-7:1，所述溶液体系为在UV光照射的情况下聚合得到的凝胶状高分子化合物，所述溶液体系附着在溶液体系上，所述溶液体系包括80%-95%的聚合单体、1%-8%的GN、1%-10%的交联剂和0.1%-5%的热引发剂，所述溶液体系包括45%-65%的主溶剂、15%-25%的辅助溶剂、8%-25%的主溶质、2%-5%的副溶质以及0.5%-3%的添加剂。常规加热聚合，热量传导至电解液内部需要一定时间，导致聚合反应慢。凝胶电解液在高温环境下时间过长会导致电解液挥发，从而影响电解液性能。特别是电容器素子含浸凝胶电解液一直含液量比较少，素子长时间处于高温下，电解液挥发严重，加上聚合反应时为放热反应，会导致素子内部温度更高，容易致使凝胶变少，素子变干。在本专利技术采用，UV光引发聚合的方式，由于没有外部的加热，故电解液的挥发比较少。本专利技术中，GN（纳米石墨，粒径20-50nm）在基体中均匀、稳定分散，几乎无团聚，GN被束缚在聚合物的网络结构中，被物理包裹，并在基体的网络结构中形成导电网络。本专利技术中，以纳米石墨为导电填料制备本专利技术的电解液。GN的加入能够大大提高纯聚合单体离子液体凝胶的导电性，GN含量为6.0%时，复合材料的电阻率约为3.016Ω·cm，相对聚丙烯酸凝胶，高了四个数量级。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述聚合单体包括丙烯酸、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。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯和甲基丙烯酸甲酯的一种或多种。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、α-酮戊二酸、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的一种或几种。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述主溶剂为乙二醇；所述辅助溶剂包括水、甘油、丙三醇、山梨醇、丙二醇和1，4-丁二醇的一种或多种。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述主溶质包括丁二酸、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。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述副溶质包括硼酸、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。上述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，优选的，所述添加剂包括对硝基苯酚、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。对硝基苯酚、邻硝基苯酚、间二硝基苯、对硝基苯甲醚和对硝基苯甲醇属于消氢剂，目的在于吸收电容器工作时内部化学反应产生的气体（氢气和水蒸气），降低电容器内部压力、避免其底凸、开阀，消氢剂主要成分是含硝基、芳香环类基团的化合物，可以有效吸收电解液中多余的H+，其化学反应过程如下所示：次亚磷酸铵属于阻化剂，化剂的作用是抑制或阻止电容器氧化膜、工作电解液的变性、恶化。其中，电解液中的水易和铝电解电容器的γ-Al2O3介质膜反应，形成水合氧化膜，使得电介质的耐压能力下降、损耗角变大，进而影响电容器的电气化性能。氧化膜水合反应如下式所示：一种基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器的制备方法，包括以下步骤1）裁切，将整卷电极箔与电解纸裁切成预定的宽度；2）将导针与电极箔铆接在一起，然后电极箔与电解纸层叠卷绕形成芯包；3）电解液的制备：3.1）溶液体系的制备，将聚合单体、GN以及交联剂混合并且用超声分散；在的混合溶液中加入热引发剂，持续搅拌10-900s；3.2）溶液体系的制备，将主溶剂和辅助溶剂混合并且加热到90-120℃，加入主溶质和副溶质，在110℃-140℃的温度下保温30-60分钟，冷却到100摄氏度加入添加剂，并冷却到室温；4）将溶液体系和溶液体系按比例1:4-7:1混合，常温搅拌1-12h；5）用真空含浸或者加压含浸的方式将芯包含浸步骤4）的溶液；6）在UV灯照射芯包两端的方式，将步骤5）的芯包进行固化，时间为10-900s；7）组立套管。上述的基于微波固化凝胶电解液的电容器的制备方法，优选的，所述溶液体系和溶液体系的混合比例为1:3，步骤4）中常温搅拌的时间为2h；所述步骤6）中UV灯照射的时间为100s。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术中的电解液具有很好的耐热性和高导电率，使得铝电解电容器有优异的ESR和耐热性。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。实施例一种基于电导率高的凝胶电解液的电容器，包括外壳和芯包，芯包密封设置在外壳内，芯包上形成有凝胶电解液，凝胶电解液包括溶液体系和溶液体系，溶液体系和溶液体系的体积比例为1:3，溶液体系为在微波加热的情况下聚合得到的凝胶状高分子化合物，溶液体系附着在溶液体系上，溶液体系包括90%的丙烯酸、6%的GN、2.75%的聚乙二醇二丙烯酸酯和1.25%的α-酮戊二酸，溶液体系包括60%的乙二醇、15%的甘油、10%的水、9%的葵二酸铵、3%的五硼酸铵、2%的对硝基苯甲酸和1%的次亚磷酸铵。本实施例的基于电导率高的凝胶电解液的电容器的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，其特征在于：包括外壳和芯包，所述芯包密封设置在外壳内，所述芯包上形成有凝胶电解液，所述凝胶电解液包括溶液体系

【技术特征摘要】
1.一种基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，其特征在于：包括外壳和芯包，所述芯包密封设置在外壳内，所述芯包上形成有凝胶电解液，所述凝胶电解液包括溶液体系和溶液体系，所述溶液体系和溶液体系的体积比例为1:4-7:1，所述溶液体系为在UV光照射的情况下聚合得到的凝胶状高分子化合物，所述溶液体系附着在溶液体系上，所述溶液体系包括80%-95%的聚合单体、1%-8%的GN、1%-10%的交联剂和0.1%-5%的热引发剂，所述溶液体系包括45%-65%的主溶剂、15%-25%的辅助溶剂、8%-25%的主溶质、2%-5%的副溶质以及0.5%-3%的添加剂。2.根据权利要求1所述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，其特征在于：所述聚合单体包括丙烯酸、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所述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，其特征在于：所述交联剂包括甲基丙烯酸-2-乙基己酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、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所述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，其特征在于：所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、α-酮戊二酸、1-羟基环己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的一种或几种。5.根据权利要求1-4任一项所述的基于电导率高的光固化凝胶电解液的电容器，其特征在于：所述主溶剂为乙二醇；所述辅助溶剂包括水、甘油、丙三醇、山梨醇、丙二醇和1，4-丁二...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾明，赖延清，刘芳洋，蒋良兴，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43