【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及電容器電解液制作，具體為一種超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方及制備方法。
技術(shù)介紹
1、眾所周知，電解液是一種能夠?qū)щ姷囊后w，它通常包含有電解質(zhì)。電解質(zhì)是在溶劑中能夠解離成離子的化合物，這些離子可以在電場(chǎng)的作用下定向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電荷的傳輸。例如，在常見(jiàn)的鉛酸蓄電池中，硫酸(h2so4)溶液就是電解液，硫酸在水中會(huì)解離出氫離子(h+)和硫酸根離子(so42-)，電解液的導(dǎo)電性是其最重要的物理性質(zhì)之一。它的導(dǎo)電性取決于電解質(zhì)的濃度、離子的遷移速率等因素。一般來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)濃度越高，離子數(shù)量越多，導(dǎo)電性越好。但是，當(dāng)電解質(zhì)濃度過(guò)高時(shí)，離子之間的相互作用會(huì)增強(qiáng)，反而可能會(huì)降低離子的遷移速率，影響導(dǎo)電性，例如，在一定范圍內(nèi)，隨著硫酸溶液濃度的增加，鉛酸蓄電池電解液的導(dǎo)電性增強(qiáng)，但是如果硫酸濃度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致溶液過(guò)于黏稠，離子遷移困難，導(dǎo)電性下降。
2、目前許多電容器電解液的電導(dǎo)率不能滿足高性能電子設(shè)備的需求。電導(dǎo)率較低會(huì)導(dǎo)致電容器在充放電過(guò)程中，離子遷移速度慢。例如，在一些需要快速充放電的應(yīng)用場(chǎng)景，如電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)和電子設(shè)備的快速充電模塊中，較低的電導(dǎo)率會(huì)使充電時(shí)間延長(zhǎng)，放電功率受限。以傳統(tǒng)的鋁電解電容器電解液為例，其電導(dǎo)率通常在一定范圍內(nèi)，當(dāng)應(yīng)用于高頻率、高功率的電路時(shí)，會(huì)因?yàn)殡妼?dǎo)率不足而產(chǎn)生較大的等效串聯(lián)電阻(esr)，從而導(dǎo)致能量損耗增加，電容器發(fā)熱嚴(yán)重。
3、綜上，鑒于容器電解液的電導(dǎo)率不能滿足高性能電子設(shè)備的需求,同時(shí)導(dǎo)致能量損耗增加，電容器發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn)象，迫切需要研發(fā)一種超高電導(dǎo)率的電容器電
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、1.解決的技術(shù)問(wèn)題
2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方及制備方法，具有高電導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn)。
3、(二)技術(shù)方案
4、本專(zhuān)利技術(shù)的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：電解液包括主溶劑、溶質(zhì)和添加劑，其中主溶劑為有機(jī)溶劑與低粘度有機(jī)溶劑的混合體系，有機(jī)溶劑選自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、γ-丁內(nèi)酯(gbl)中的一種或多種，低粘度有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)中的一種或多種，有機(jī)溶劑與低粘度有機(jī)溶劑的體積比為1:1-3:1；溶質(zhì)為高解離度鹽類(lèi)并具有大離子遷移率的有機(jī)鹽，高解離度鹽類(lèi)包括四氟硼酸鹽(bf4-)、五氧化二鉭(ta2o5)、硼酸(h3bo3)中的一種或多種，有機(jī)鹽為四丁基銨鹽，溶質(zhì)在電解液中的濃度為0.8-2.5mol/l；添加劑包括導(dǎo)電增強(qiáng)添加劑、電極保護(hù)添加劑和電解液穩(wěn)定添加劑，電極保護(hù)添加劑為碳酸亞乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)中的一種或多種，電解液穩(wěn)定添加劑為丁二腈(sn)、己二腈(adn)中的一種或多種，添加劑在電解液中的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％-8％。
5、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：一種超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，主溶劑中，當(dāng)含有碳酸乙烯酯(ec)時(shí)，其在混合溶劑中的體積占比為20％-50％；當(dāng)含有碳酸丙烯酯(pc)時(shí)，其在混合溶劑中的體積占比為15％-40％；當(dāng)含有γ-丁內(nèi)酯(gbl)時(shí)，其在混合溶劑中的體積占比為10％-30％；且碳酸二甲酯(dmc)和碳酸二乙酯(dec)的總體積占比為50％-80％，二者之間的比例可在1:3-3:1之間調(diào)整，以優(yōu)化溶劑的介電性能和離子遷移環(huán)境。
6、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：溶質(zhì)中，當(dāng)包含多種高解離度鹽類(lèi)時(shí)，四氟硼酸鹽(bf4-)、五氧化二鉭(ta2o5)和硼酸(h3bo3)之間的質(zhì)量比在1:0.5-2:0.2-1的范圍內(nèi)；當(dāng)高解離度鹽類(lèi)與有機(jī)鹽混合時(shí)，高解離度鹽類(lèi)與有機(jī)鹽的質(zhì)量比為2:1-5:1，以保證在高濃度下溶質(zhì)的充分解離和離子的高效傳輸。
7、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：添加劑中，導(dǎo)電增強(qiáng)添加劑在電解液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％-5％，電極保護(hù)添加劑在電解液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％-3％，電解液穩(wěn)定添加劑在電解液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％-4％；導(dǎo)電增強(qiáng)添加劑其長(zhǎng)度范圍為10-500nm，直徑范圍為1-50nm，以形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；電極保護(hù)添加劑能夠在電極表面形成厚度為1-10nm的均勻保護(hù)膜，提高電極與電解液的界面穩(wěn)定性；電解液穩(wěn)定添加劑能夠在-20℃-80℃的溫度范圍內(nèi)，抑制電解液的分解和氧化反應(yīng)。
8、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：電解液配方的電容器電解液制備方法，包括以下步驟：首先，在惰性氣體保護(hù)下，將主溶劑置于溫度控制在20℃-40℃的反應(yīng)釜中，惰性氣體為氬氣或氮?dú)?，氣體流量為20-80ml/min；然后，緩慢加入溶質(zhì)，同時(shí)以400-1000rpm的攪拌速度進(jìn)行機(jī)械攪拌或磁力攪拌，攪拌時(shí)間為40-120分鐘，使溶質(zhì)充分溶解；接著，將添加劑緩慢加入到上述溶液中，攪拌速度調(diào)整為300-600rpm，攪拌時(shí)間為30-90分鐘；最后，對(duì)配制好的電解液進(jìn)行過(guò)濾處理，使用孔徑為0.05-0.5μm的濾膜，在真空度為-0.02--0.08mpa的條件下過(guò)濾，以去除雜質(zhì)。
9、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：在加入溶質(zhì)和添加劑的攪拌過(guò)程中，反應(yīng)釜內(nèi)的溫度波動(dòng)范圍控制在±2℃以內(nèi)；攪拌槳的材質(zhì)為聚四氟乙烯或不銹鋼，攪拌槳的形狀為錨式、槳式或渦輪式，以確保溶液攪拌的均勻性和穩(wěn)定性，避免局部過(guò)熱或溶質(zhì)團(tuán)聚現(xiàn)象。
10、在完成上述步驟后，電解液的ph值需要調(diào)整至6-8之間，以保證電解液的化學(xué)穩(wěn)定性。隨后，將配制好的電解液在無(wú)塵環(huán)境下靜置24小時(shí)，以確保所有化學(xué)反應(yīng)完全進(jìn)行，達(dá)到平衡狀態(tài)。最后，通過(guò)電導(dǎo)率測(cè)試儀對(duì)電解液的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測(cè)，確保其滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)以上步驟，可以制備出具有高電導(dǎo)率、良好穩(wěn)定性和優(yōu)異低溫性能的電容器電解液。
11、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：過(guò)濾處理可采用多級(jí)過(guò)濾，先使用孔徑為0.5μm的濾膜進(jìn)行粗濾，再使用孔徑為0.1-0.2μm的濾膜進(jìn)行精濾；過(guò)濾過(guò)程可重復(fù)2-3次，以進(jìn)一步提高電解液的純凈度，減少雜質(zhì)對(duì)電導(dǎo)率的影響。
12、在過(guò)濾過(guò)程中，確保濾膜的完整性至關(guān)重要，因此在每次使用前都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，以避免因?yàn)V膜破損導(dǎo)致的過(guò)濾失敗。此外，過(guò)濾設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行清潔和維護(hù)，以保證過(guò)濾效率和延長(zhǎng)濾膜的使用壽命。在過(guò)濾完成后，電解液應(yīng)通過(guò)微孔濾膜進(jìn)行最終的除菌處理，以確保電解液達(dá)到無(wú)菌標(biāo)準(zhǔn)，適用于高要求的電容器生產(chǎn)。通過(guò)這些精細(xì)的過(guò)濾步驟，可以確保電解液的高純度，為電容器提供更穩(wěn)定的性能和更長(zhǎng)的使用壽命。
13、本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步設(shè)置為：電解液的電容器，包括外殼、電極和隔膜，電極浸泡在電解液中，外殼用于封裝電極和電解液，隔膜置于兩個(gè)電極之間，隔膜材料為陶瓷隔膜、聚烯烴隔膜中的一種或多種，隔膜的厚度為10-50μm，孔隙率為30％-70％，以防止電極短路并允許離子通過(guò)。
14、在電容器的組裝過(guò)程中，外殼的密封性至關(guān)重要，以確保電解液不會(huì)泄漏，同時(shí)隔絕外界環(huán)境對(duì)電容器內(nèi)部的影響。電極材料的選擇也對(duì)電容器的性能有著直接的影響，通常采用高比表面積的活性炭材料，以增加電極與電解液接觸的表面積，從而提高電容器的電容量。此外，電容器的組裝應(yīng)在無(wú)塵室環(huán)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于：電解液包括主溶劑、溶質(zhì)和添加劑，其中主溶劑為有機(jī)溶劑與低粘度有機(jī)溶劑的混合體系，有機(jī)溶劑選自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、γ-丁內(nèi)酯（GBL）中的一種或多種，低粘度有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）中的一種或多種，有機(jī)溶劑與低粘度有機(jī)溶劑的體積比為1:1-3:1；溶質(zhì)為高解離度鹽類(lèi)并具有大離子遷移率的有機(jī)鹽，高解離度鹽類(lèi)包括四氟硼酸鹽（BF4?）、五氧化二鉭（Ta2O5）、硼酸（H3BO3）中的一種或多種，有機(jī)鹽為四丁基銨鹽，溶質(zhì)在電解液中的濃度為0.8-2.5mol/L；添加劑包括導(dǎo)電增強(qiáng)添加劑、電極保護(hù)添加劑和電解液穩(wěn)定添加劑，電極保護(hù)添加劑為碳酸亞乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）中的一種或多種，電解液穩(wěn)定添加劑為丁二腈（SN）、己二腈（ADN）中的一種或多種，添加劑在電解液中的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%-8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于主溶劑的具體比例和成分；
3.根據(jù)權(quán)利要求1的超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于溶質(zhì)的具體成分和
4.根據(jù)權(quán)利要求1的超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于添加劑的具體比例和性質(zhì)；
5.一種使用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)電解液配方的電容器電解液制備方法，其特征在于，包括以下步驟：首先，在惰性氣體保護(hù)下，將主溶劑置于溫度控制在20℃-40℃的反應(yīng)釜中，惰性氣體為氬氣或氮?dú)猓瑲怏w流量為20-80ml/min；然后，緩慢加入溶質(zhì)，同時(shí)以400-1000rpm的攪拌速度進(jìn)行機(jī)械攪拌或磁力攪拌，攪拌時(shí)間為40-120分鐘，使溶質(zhì)充分溶解；接著，將添加劑緩慢加入到上述溶液中，攪拌速度調(diào)整為300-600rpm，攪拌時(shí)間為30-90分鐘；最后，對(duì)配制好的電解液進(jìn)行過(guò)濾處理，使用孔徑為0.05-0.5μm的濾膜，在真空度為-0.02--0.08MPa的條件下過(guò)濾，以去除雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電容器電解液制備方法，其特征在于攪拌過(guò)程中的特殊要求；
7.根據(jù)權(quán)利要求5的電容器電解液制備方法，其特征在于過(guò)濾處理的進(jìn)一步優(yōu)化；
8.一種包含權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)電解液的電容器，其特征在于，包括外殼、電極和隔膜，電極浸泡在電解液中，外殼用于封裝電極和電解液，隔膜置于兩個(gè)電極之間，隔膜材料為陶瓷隔膜、聚烯烴隔膜中的一種或多種，隔膜的厚度為10-50μm，孔隙率為30%-70%，以防止電極短路并允許離子通過(guò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電容器，其特征在于電極和外殼的材料與結(jié)構(gòu)；
10.根據(jù)權(quán)利要求8的電容器，其特征在于電容器的性能參數(shù)；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于：電解液包括主溶劑、溶質(zhì)和添加劑，其中主溶劑為有機(jī)溶劑與低粘度有機(jī)溶劑的混合體系，有機(jī)溶劑選自碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、γ-丁內(nèi)酯（gbl）中的一種或多種，低粘度有機(jī)溶劑為碳酸二甲酯（dmc）、碳酸二乙酯（dec）中的一種或多種，有機(jī)溶劑與低粘度有機(jī)溶劑的體積比為1:1-3:1；溶質(zhì)為高解離度鹽類(lèi)并具有大離子遷移率的有機(jī)鹽，高解離度鹽類(lèi)包括四氟硼酸鹽（bf4?）、五氧化二鉭（ta2o5）、硼酸（h3bo3）中的一種或多種，有機(jī)鹽為四丁基銨鹽，溶質(zhì)在電解液中的濃度為0.8-2.5mol/l；添加劑包括導(dǎo)電增強(qiáng)添加劑、電極保護(hù)添加劑和電解液穩(wěn)定添加劑，電極保護(hù)添加劑為碳酸亞乙烯酯（vc）、氟代碳酸乙烯酯（fec）中的一種或多種，電解液穩(wěn)定添加劑為丁二腈（sn）、己二腈（adn）中的一種或多種，添加劑在電解液中的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%-8%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于主溶劑的具體比例和成分；
3.根據(jù)權(quán)利要求1的超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于溶質(zhì)的具體成分和比例；
4.根據(jù)權(quán)利要求1的超高電導(dǎo)率的電容器電解液配方，其特征在于添加劑的具體比例和性質(zhì)；
5.一種使用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)電解液配方的...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王德全，姚中峰，羅志剛，張維偉，鄧艷麗，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：深圳市新中元電子有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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