【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋁電解電容器用電解液領域，尤其涉及一種電解液溶質及其制備方法、電解液、鋁電解電容器。
技術介紹
1、鋁電解電容器因其單位體積電容量大、體積小、重量輕、價格低而被廣泛地應用到濾波、旁路、耦合、諧振、移項、儲能等方面。
2、隨著新型技術(例如高壓變頻器、電動車、風力發電及光伏發電新能源、植入性醫療設備等)的快速發展，對鋁電解電容器提出了更高的要求：(1)具有高的耐壓能力(工作電壓＞600v，即超高壓鋁電解電容器)，能承受高浪涌電壓，并且必須以很小的電壓降工作；(2)具有耐更高紋波電流的能力。高頻紋波電流會引起電容器內部溫度升高，若芯子發熱嚴重，電解液會快速干枯，導致電容器失效；(3)滿足在要求的最高溫度下正常地工作，有高的耐熱穩定性；(4)有足夠長的工作壽命，在數千小時乃至數萬小時內電容器能正常地工作。
3、電解液是電容器的主要組成部分，電解液的特性是決定電容器性能的主要因素。如電解液的耐高溫性能對鋁電解電容器的高溫壽命起主要作用，而電解液的閃火電壓對鋁電解電容器的耐壓性能起主要作用。鋁電解電容器工作電解液由溶劑、溶質和適量添加劑構成，對高壓鋁電解電容器而言，工作電解液的溶質體系對其閃火電壓極其關鍵。
4、隨著材料的發展進步，經過多年來研究者的不斷改進，高壓電解液的主溶質體系不斷升級。最初是將硼酸或五硼酸作為主溶質制備電解液，高溫硼酸與乙二醇酯化會產生水，水含量過高會引起鋁電極箔的腐蝕并產生氫氣，使電解電容器的組件內壓升高，導致貯存性能、工作壽命和其他電性能變差。
5、之
6、為了獲得高的閃火電壓，通常還要添加閃火電壓提升劑，例如聚乙二醇、聚乙烯醇、納米無機氧化物粒子、聚環氧乙烷環氧丙烷醚等，但是這些材料本身沒有電導力，只是作為閃火電壓提升劑使用。對鋁電解電容器而言，由于液體電解液是鋁電解電容器的實際陰極，實際陰極的導電載流子不再是自由電子而是離子，因此這種添加劑并不能增強電解液的離子導電性。
7、大量的實踐證明，目前的高壓及超高壓鋁電解電容器隨著長時間的使用，驅動電解液中由于各組分緩慢發生化學反應，水分含量增加，電解液電導率降低，電容器的損耗角因子變化率增加。另外，電解液的閃火電壓降低，鋁電解電容器在高溫負荷時，電極箔出現打火現象，破壞氧化膜，這也是造成陽極腐蝕的主要原因。同時電容器各相關性能參數急劇惡化，造成電容器失效，可靠性不能滿足電容器發展的需要。因此，亟需提供一種超高壓鋁電解電容器電解液，以克服上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術提供了一種電解液溶質及其制備方法、電解液、鋁電解電容器，該電解液溶質可明顯提高電解液的電導率和閃火電壓，以及電容器的耐高低溫性能、耐壓性能、安全穩定性能等。同時該溶質的制備方法簡單、產物收率高、成本低、安全環保。
2、為此，本專利技術第一方面提供了一種電解液溶質，包括支鏈多元羧酸銨混合物，所述支鏈多元羧酸銨混合物包括7,7’-(十八烷-9,10-二乙基)二辛基十五烷二酸銨、8-(5-羧戊基)-7-辛烷十六烷二酸銨、10,11-二辛基二十烷二酸銨、8-羥基-7-辛烷十六烷二酸銨、(e)-7-十六碳-8-辛基烯二酸銨、十二烷二酸銨。
3、本專利技術提供的電解液溶質包含多種多元支鏈羧酸銨鹽，其側鏈上基團的空間位阻作用以及烷氧基團的極化作用使得支鏈多元羧酸鹽的溶解性和熱穩定性均優于直鏈羧酸鹽，同時可與其它羧酸銨鹽產生協同作用，可明顯提高電解液的電導率和閃火電壓(高達700v以上)，可用于650v超高壓鋁電解電容器，并提高電容器的耐高、低溫性能、耐壓性能、安全穩定性能等。
4、根據本專利技術的實施例，在所述支鏈多元羧酸銨混合物中所述7,7’-(十八烷-9,10-二乙基)二辛基十五烷二酸銨的質量占比為65％～82％；
5、所述8-(5-羧戊基)-7-辛烷十六烷二酸銨的質量占比為8％～20％；
6、所述10,11-二辛基二十烷二酸銨的質量占比為5％～14％；
7、所述8-羥基-7-辛烷十六烷二酸銨的質量占比為3％～10％；
8、所述(e)-7-十六碳-8-辛基烯二酸銨的質量占比為1％～5％；
9、所述十二烷二酸銨的質量占比為0.5％～2％。
10、本專利技術第二方面提供了一種第一方面所述的電解液溶質的制備方法，包括以下制備支鏈多元羧酸銨混合物的步驟：
11、環己酮通過開環反應得到帶有自由基的直鏈六烷羧酸酯；
12、所述帶有自由基的直鏈六烷羧酸酯與(z)-9-十八(碳)烯酸接觸，得到支鏈多元羧酸酯混合物；
13、所述支鏈多元羧酸酯混合物經水解反應、酸化處理得到支鏈多元羧酸；
14、所述支鏈多元羧酸經銨化處理得到所述支鏈多元羧酸銨混合物。
15、該制備方法簡單易行，所得產物均可作為工作電解液的溶質，不用分離和提純，工藝簡單，產物收率高，成本低，安全環保。
16、根據本專利技術的實施例，所述開環反應包括：所述環己酮在第一溶劑中與催化劑、氧化劑接觸。
17、根據本專利技術的實施例，所述第一溶劑包括甲醇、無水甲醇、乙醇、正丁醇、異丙醇、叔丁醇中的至少一種。
18、根據本專利技術的實施例，所述環己酮與所述第一溶劑的摩爾比為1:(0.5～20)。
19、根據本專利技術的實施例，所述催化劑包括硝酸、硫酸、鹽酸中的至少一種。
20、根據本專利技術的實施例，所述氧化劑包括過硫酸鈉、過氧化氫、過氧化鉀、過氧化鈉中的至少一種。
21、根據本專利技術的實施例，所述環己酮與所述氧化劑、催化劑的摩爾比為1:(0.1～2):(0.01～0.2)。
22、根據本專利技術的實施例，所述開環反應的溫度為-10℃～5℃。
23、根據本專利技術的實施例，所述開環反應的時間為10～120min。
24、根據本專利技術的實施例，所述帶有自由基的直鏈六烷羧酸酯與(z)-9-十八(碳)烯酸、還原劑接觸，得到支鏈多元羧酸酯混合物。
25、根據本專利技術的實施例，所述還原劑包括氯化亞銅、硫酸亞銅、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、七水硫酸亞鐵、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀中的至少一種。
26、根據本專利技術的實施例，所述環己酮與所述還原劑的摩爾比為1:(0.2～5)。
27、根據本專利技術的實施例，所述環己酮與(z)-9-十八(碳)烯酸的摩爾比為1:(0.8～1.2)。
28、根據本專利技術的實施例，所述水解反應包括將所述支鏈多元羧酸酯混合物溶于堿性溶液中。
29、根據本專利技術的實施例，所述堿性溶液中的堿性物質包括碳本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電解液溶質，其特征在于，包括支鏈多元羧酸銨混合物，所述支鏈多元羧酸銨混合物包括7,7’-(十八烷-9,10-二乙基)二辛基十五烷二酸銨、8-(5-羧戊基)-7-辛烷十六烷二酸銨、10,11-二辛基二十烷二酸銨、8-羥基-7-辛烷十六烷二酸銨、(E)-7-十六碳-8-辛基烯二酸銨、十二烷二酸銨。
2.根據權利要求1所述的電解液溶質，其特征在于，在所述支鏈多元羧酸銨混合物中所述7,7’-(十八烷-9,10-二乙基)二辛基十五烷二酸銨的質量占比為65％～82％；
3.一種權利要求1或2所述的電解液溶質的制備方法，其特征在于，包括以下制備支鏈多元羧酸銨混合物的步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述開環反應包括：所述環己酮在第一溶劑中與催化劑、氧化劑接觸；
5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述帶有自由基的直鏈六烷羧酸酯與(Z)-9-十八(碳)烯酸、還原劑接觸，得到支鏈多元羧酸酯混合物；
6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述水解反應包括將所述支鏈多元羧酸酯混合物溶于堿性溶液中；
7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述銨化處理包括將所述支鏈多元羧酸與氨氣、二甲胺、二乙胺、三乙胺中的至少一種接觸；
8.一種電解液，其特征在于，包括主溶質，所述主溶質包括權利要求1或2所述的電解液溶質，或根據權利要求3-7任一項所述的制備方法得到的電解液溶質。
9.根據權利要求8所述的電解液，其特征在于，還包括輔助溶質、主溶劑、輔助溶劑和添加劑；
10.一種鋁電解電容器，其特征在于，包括權利要求8或9所述的電解液。
...【技術特征摘要】
1.一種電解液溶質，其特征在于，包括支鏈多元羧酸銨混合物，所述支鏈多元羧酸銨混合物包括7,7’-(十八烷-9,10-二乙基)二辛基十五烷二酸銨、8-(5-羧戊基)-7-辛烷十六烷二酸銨、10,11-二辛基二十烷二酸銨、8-羥基-7-辛烷十六烷二酸銨、(e)-7-十六碳-8-辛基烯二酸銨、十二烷二酸銨。
2.根據權利要求1所述的電解液溶質，其特征在于，在所述支鏈多元羧酸銨混合物中所述7,7’-(十八烷-9,10-二乙基)二辛基十五烷二酸銨的質量占比為65％～82％；
3.一種權利要求1或2所述的電解液溶質的制備方法，其特征在于，包括以下制備支鏈多元羧酸銨混合物的步驟：
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述開環反應包括：所述環己酮在第一溶劑中與催化劑、氧化劑接觸；
5.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬姍，陳如祥，唐火強，董維福，郭德超，宋毅臻，張文斌，郭衛鑫，石玲，胡來文，
申請(專利權)人：東莞東陽光科研發有限公司，
類型：發明
國別省市：
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