本發(fā)明涉及一種阻燃型鋁電解電容器用電解液。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，LED燈及車載電源的使用電壓日趨上升，在這類電器中使用的鋁電解電容器是一種關(guān)鍵電子元件，通常以串并聯(lián)的組合使用，對(duì)可靠性及安全性要求較高。
電解液的性能對(duì)鋁電解電容器的諸多特性有決定性的影響。作為L(zhǎng)ED燈及車載電源電容器用電解液，要求電解液具有較高的電導(dǎo)率、較高的閃火電壓，同時(shí)具備較好的阻燃性能。
現(xiàn)有專利(日本特開(kāi)2003-142346)，電解液為四氟鋁酸組成的有機(jī)體系電解液，其電導(dǎo)及閃火電壓均很高，存在的問(wèn)題在于應(yīng)用要求高，少量的水份存在會(huì)導(dǎo)致電解液反應(yīng)產(chǎn)生氟化氫，產(chǎn)生腐蝕，影響安全性。
中國(guó)專利(201210164156.4)，通過(guò)加入阻燃添加劑的方式，得到寬溫高壓用阻燃性電解液。其使用場(chǎng)合為400V以上，在100V-250V電壓范圍內(nèi)，由于其電導(dǎo)率較偏低，不適用。
中國(guó)專利(201510557960.2)，通過(guò)加入消氫劑和磷酸，抑制氫氣產(chǎn)生和降低電解液蒸汽壓，提高電解液阻燃性。其使用場(chǎng)合為450V以上，在100V-250V電壓范圍內(nèi)，由于其電導(dǎo)率較偏低，不適用。
現(xiàn)有專利(201510221424.5)，通過(guò)復(fù)配兩種咪唑或者咪唑啉鹽，電解液達(dá)到高電導(dǎo)，高閃火的性能。存在的問(wèn)題在于咪唑/咪唑啉鹽制備工藝較為復(fù)雜，且并未對(duì)電解液阻燃性進(jìn)行研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種具有較高電導(dǎo)率、較高閃火電壓，具有阻燃效果的鋁電解電容器電解液。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種阻燃型鋁電解電容器用電解液，所述的電解液包括電解質(zhì)鹽和溶劑，所述的電解質(zhì)鹽包括電解質(zhì)鹽1和電解質(zhì)鹽2，所述的電解質(zhì)鹽1的結(jié)構(gòu)式為：電解質(zhì)鹽2的結(jié)構(gòu)式為：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～5的烷基。
優(yōu)選地，R1、R2、R3獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～2的烷基，R4、R5、R8、R9獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～2的烷基，R6、R7獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為2～4的烷基。
更優(yōu)選地，R1、為乙基，R2、R3為甲基或乙基且R2、R3為相同的基團(tuán)，R4、R9均為甲基，R5、R8均為乙基，R6、R7為乙基或丁基且R6、R7為相同的基團(tuán)。
優(yōu)選地，所述的電解質(zhì)鹽1的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的1～40％，所述的電解質(zhì)鹽2的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的1～40％。
更優(yōu)選地，所述的電解質(zhì)鹽1的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的5～30％，所述的電解質(zhì)鹽2的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的1～30％。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的電解質(zhì)鹽1的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的10～25％，所述的電解質(zhì)鹽2的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的1～10％。
最優(yōu)選地，所述的電解質(zhì)鹽1的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的20～25％，所述的電解質(zhì)鹽2的添加量占所述的電解液總質(zhì)量的1～5％。
優(yōu)選地，所述的電解質(zhì)鹽1和所述的電解質(zhì)鹽2的添加質(zhì)量比2～20：1。
更優(yōu)選地，所述的電解質(zhì)鹽1和所述的電解質(zhì)鹽2的添加質(zhì)量比4～16：1。
優(yōu)選地，所述的溶劑為選自γ-丁內(nèi)酯，環(huán)丁砜、乙二醇中的一種或多種。
更優(yōu)選地，所述的溶劑為γ-丁內(nèi)酯和乙二醇的混合溶劑，所述的γ-丁內(nèi)酯和所述的乙二醇的添加質(zhì)量比為6～7：1。
優(yōu)選地，所述的電解液還包括添加質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的0.5～5％的添加劑，所述的添加劑為選自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和磷酸三丁酯的至少一種。
更優(yōu)選地，所述的添加劑的添加質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的0.9～5％。
由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明的電解液能夠獲得較高的電導(dǎo)率和閃火電壓，并且具有很好的阻燃效果。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解以下實(shí)施例僅是示例性的，本發(fā)明并不受限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1：電解質(zhì)1：1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯的制備
在碳酸二甲酯的甲醇溶液中，滴加1-乙基咪唑，在120℃條件下攪拌36h，由此得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸二甲酯鹽的甲醇溶液
將二乙基磷酸酯(城北化學(xué)提供)加入1-乙基-3-甲基咪唑碳酸二甲酯鹽的甲醇溶液中，進(jìn)行鹽交換反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，為CO2，得到1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯陰離子的甲醇溶液。將上述溶液常壓下蒸出甲醇及體系中的CO2，隨后負(fù)壓條件下(5KPa以下減壓度，80℃)，將體系中殘留的甲醇以及未完全反應(yīng)的1-乙基咪唑、碳酸二甲酯等原料除去。由此得到電解質(zhì)1：1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯
實(shí)施例2：電解質(zhì)2：1-乙基-3-甲基咪唑二丁基磷酸酯的制備
在碳酸二甲酯的甲醇溶液中，滴加1-乙基咪唑，在120℃條件下攪拌36h，由此得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸二甲酯鹽的甲醇溶液。
將二丁基磷酸酯(城北化學(xué)提供)加入1-乙基-3-甲基咪唑碳酸二甲酯鹽的甲醇溶液中，進(jìn)行鹽交換反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，為CO2，得到1-乙基-3-甲基咪唑二丁基磷酸酯陰離子的甲醇溶液。將上述溶液常壓下蒸出甲醇及體系中的CO2，隨后負(fù)壓條件下(5KPa以下減壓度，80℃)，將體系中殘留的甲醇以及未完全反應(yīng)的1-乙基咪唑、碳酸二甲酯等原料除去。由此得到電解質(zhì)2：1-乙基-3-甲基咪唑二丁基磷酸酯
實(shí)施例3：電解質(zhì)3：二甲基乙基胺鄰苯二甲酸氫鹽的制備
在鄰苯二甲酸酐中加入水，在100℃條件下攪拌水解4h，得到鄰苯二甲酸水溶液。
將二甲基乙基胺加入到上述鄰苯二甲酸水溶液中，進(jìn)行中和反應(yīng)1h。反應(yīng)結(jié)束后，負(fù)壓條件下(5KPa以下減壓度，80℃)，將體系中的水除去，至反應(yīng)液總水份含量低于1％。由此得到電解質(zhì)3：二甲基乙基胺鄰苯二甲酸氫鹽
實(shí)施例4：電解質(zhì)4：三乙基胺鄰苯二甲酸氫鹽的制備
在鄰苯二甲酸酐中加入水，在100℃條件下攪拌水解4h，得到鄰苯二甲酸水溶液。
將三乙基胺加入到上述鄰苯二甲酸水溶液中，進(jìn)行中和反應(yīng)1h。反應(yīng)結(jié)束后，負(fù)壓條件下(5KPa以下減壓度，80℃)，將體系中的水除去，至反應(yīng)液總水份含量低于1％。由此得到電解質(zhì)4：三乙基胺鄰苯二甲酸氫鹽
實(shí)施例5：電解質(zhì)5：1-乙基-3-甲基咪唑鄰苯二甲酸氫鹽的制備
在碳酸二甲酯的甲醇溶液中，滴加1-乙基咪唑，在120℃條件下攪拌36h，由此得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸二甲酯鹽的甲醇溶液。
將鄰苯二甲酸加入1-乙基-3-甲基咪唑碳酸二甲酯鹽的甲醇溶液中，進(jìn)行鹽交換反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，為CO2，得到1-乙基-3-甲基咪唑鄰苯二甲酸氫鹽的甲醇溶液。將上述溶液常壓下蒸出甲醇及體系中的CO2，隨后負(fù)壓條件下(5KPa以下減壓度，80℃)，將體系中殘留的甲醇以及未完全反應(yīng)的1-乙基咪唑、碳酸二甲酯等原料除去。由此得到電解質(zhì)1：1-乙基-3-甲基咪唑鄰苯二甲酸氫鹽
將上述電解質(zhì)鹽1-5，按照一定比例，加入γ-丁內(nèi)酯，乙二醇等有機(jī)溶劑，加入磷酸三乙酯等添加劑，得到實(shí)施例及對(duì)比例，參見(jiàn)表1。
表1
對(duì)上述實(shí)施例和對(duì)比例得到的電解液，測(cè)定水份、電導(dǎo)率、閃火電壓、電解液阻燃性能，其結(jié)果示于表2。
水份：使用水份滴定儀測(cè)試，采用卡爾-費(fèi)休法。
電導(dǎo)率：使用電導(dǎo)率儀測(cè)試，采用DSJ-1C鉑黑電極，測(cè)試30℃的電導(dǎo)率
閃火電壓：使用閃火電壓測(cè)試儀測(cè)試，在陽(yáng)極采用高壓用化成蝕刻鋁箔，在陰極使用光鋁，在85℃下測(cè)定負(fù)荷定電流(10mA)時(shí)的電解液放電電壓。
阻燃性能：采用自熄時(shí)間(Self-extinguishing time，簡(jiǎn)稱SET)來(lái)評(píng)價(jià)。具體方法是以脫脂棉為原料，制成一定直徑的小棉球，安置在一根不銹鋼絲上，并將小棉球浸潤(rùn)足量電解液，記錄浸潤(rùn)前后的質(zhì)量即為所含浸電解液的質(zhì)量，將浸有電解液的棉球點(diǎn)燃，記錄點(diǎn)火機(jī)移開(kāi)后火焰自動(dòng)熄滅的時(shí)間，該時(shí)間除以棉球所浸電解液的質(zhì)量即為單位質(zhì)量電解液的自熄時(shí)間。以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)電解液的阻燃性能。
表2
表2的結(jié)果表明：使用兩種電解質(zhì)鹽組合的電解液，具有高的電導(dǎo)率和閃火電壓。
對(duì)比例3～7的結(jié)果顯示：使用單一的鄰苯二甲酸為陰離子的電解質(zhì)鹽，其電導(dǎo)率和閃火電壓均不高，無(wú)法適用100V以上產(chǎn)品。
實(shí)施例7,10,11,12的結(jié)果顯示：調(diào)整兩種電解質(zhì)鹽的比例，可以得到電導(dǎo)率和閃火電壓適宜的電解液。
實(shí)施例6,13-17的結(jié)果顯示：電解液中含有磷酸酯類的物質(zhì)，可以提高電解液的阻燃性能。不加阻燃劑，本發(fā)明電解液較對(duì)比例電解液，也具有更好的阻燃性能。
綜上所述，本發(fā)明的電解液，通過(guò)兩種電解質(zhì)鹽的復(fù)配，能夠同時(shí)獲得較高的電導(dǎo)率和閃火電壓。同時(shí)，磷酸酯類電解質(zhì)鹽的使用，使得本發(fā)明電解液具有更好的阻燃性能。因此，在LED、車載電源等市場(chǎng)上需要使用更高性能要求的競(jìng)爭(zhēng)中，本發(fā)明產(chǎn)品具有很好的市場(chǎng)價(jià)值。
上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。