專利名稱：乙二醇混合物、含乙二醇混合物的a1－電解質電容器和乙二醇混合物的用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種乙二醇混合物，它除了含有乙二醇外還含有五硼酸銨。此外，本發明還涉及一種含乙二醇混合物作為電解質的鋁-電解質電容器。本發明還涉及乙二醇混合物的用途。
上述類型含五硼酸銨(NH4B5O8×4H2O)的乙二醇混合物是已知的。五硼酸銨在乙二醇中形成離子，以致于已知的乙二醇混合物在A1-電解質電容器中可用作電解質。
鋁-電解質電容器是由一種陰極箔和一種陽極箔組成的疊層組件構成，其中的陰極箔例如是一種薄的表面粗糙的A1-箔，其厚度可以是20～50微米，其中的陽極箔例如可以是厚度約為100微米表面粗糙的鋁箔并且具有起電解質作用的氧化物層，該氧化物層是通過電化學法直接涂覆在陽極箔上的。陰極箔也有厚度約為1.5～3納米的氧化物薄層。疊層組件一般纏繞在心軸上形成線卷，而線卷插在鋁杯中。
箔片之間夾有一層或多層紙層，該紙層被工作電解質浸漬。工作電解質表示實際的陰極。這些箔片通常是以纏繞在線卷心軸上的線卷投入使用的。
已知乙二醇混合物存在的缺點是水含量很高，高達40％(重量)。陽極或陰極箔上的氧化物層因水遭受侵蝕。由于陰極氧化物被侵蝕，而使陰極箔裸露出來，并且產生氫氣。從而縮短了電容器的使用壽命。
陽極箔上的氧化物遭受侵蝕的結果是氧化物中存在的裂縫擴大，因此，流過電容器中的剩余電流變大。變大的剩余電流導致因工作電解質的電解形成的氣體更多。基于這一點，人們不希望剩余電流變大。
已知乙二醇混合物的另一缺點是較高的水含量也使電導率增大。因此，已知的采用已知乙二醇混合物作為電解質的已知電解質電容器存在的缺點是火花電壓低。因此，已知電解質電容器不適合在高于500伏特的電壓下工作。
因此，本發明的目的是提供一種乙二醇混合物，它適合于用作A1-電解質電容器的電解質，并且水含量低以及火花電壓高。
本發明的目的通過權利要求1的乙二醇混合物實現。其他的權利要求中包括了本發明的優選實施方案，具有本發明乙二醇混合物的鋁-電解質-電容器和本發明的用途。
本發明的乙二醇混合物具有a)20～70重量％乙二醇b)1～10重量％五硼酸銨c)1～10重量％甘露糖醇d)0～1.0重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.5重量％次磷酸銨f)3～35重量％二甘醇一丁基醚g)2～10重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
除了這些基本組分外，本發明的乙二醇混合物還含有少量的其他通用組分，這些組分不影響混合物的所需特性。
本發明乙二醇混合物的優點是水含量較低。本發明之所以能夠降低乙二醇混合物的水含量，是因為乙二醇混合物中所含的二聚酸和三聚酸具有長鏈羧酸，它們具有高的電導率。因此，降低的水含量對乙二醇混合物的導電性沒有影響。
除了水含量外，存在的長鏈羧酸對于乙二醇混合物的電導率是重要的。基于良好的導電性，還可降低本發明乙二醇混合物中的硼離子含量，而不會影響乙二醇混合物的導電性。長鏈羧酸的另一優點是火花電壓高。
此外，特別優選的乙二醇混合物包含a)50～60重量％乙二醇b)2～4.5重量％五硼酸銨c)1～4重量％甘露糖醇d)0.2～0.7重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.2重量％次磷酸銨f)15～22重量％二甘醇一丁基醚g)3～9重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
除了這些基本組分外，該乙二醇混合物還可含有少量的其他通用組分，這些組分不影響混合物的所需特性。試驗證明這種乙二醇混合物特別適用于鋁-電解質-電容器。
在本發明特別優選的實施方案中，二聚酸和三聚酸的混合物包括從下列CAS號中選擇的二聚酸或三聚酸61788-89-4、68783-41-5、68937-90-6。
這些二聚酸和三聚酸由Henkel Corporation Chemicals Group公司提供，商品名為EMPOL。這種產品是一種粘性液體，通過低聚C18酸制備。盡管實際中它們是以二元、三元和一元酸的混合物形式存在的，但是可以得出二聚酸和三聚酸的理想化結構式。二聚酸含有少量的中間酯，而三聚酸含有酐。
二聚酸是C36-脂族、二元酸。其結構由帶有兩個烷基側鏈的長鏈二元羧酸構成。該結構含有至少一個乙烯鍵和另一鍵，它們是由兩種不飽和酸分子的聚合形成的，從而形成二聚酸。眾所周知，在原始存在的酸鏈之間存在多種結合的可能性。
三聚酸是一種C54長鏈三元羧酸。三聚酸的一種可能結構與一種二聚酸類似，但是，根據其18個碳原子的增加數值，它更復雜。三聚酸具有三個或多個烷基側鏈以及至少一個乙烯基鍵合位置。
此外，本發明提供了一種A1-電解質-電容器，其中所用電解質是本發明的乙二醇混合物。該電容器具有具有陽極層和陰極層的疊層組件。陽極層和陰極層之間有被電解質浸透的隔離層。在朝向隔離層的一側上陽極層和陰極層分別具有氧化物層。陽極層和陰極層由鋁組成，同時氧化物層由氧化鋁組成。
采用已知的二聚酸和三聚酸可使已知乙二醇混合物的水含量從15％降低到2.6％。基于低的水含量，電容器氧化物層不會受到那么強的侵蝕。這一方面導致剩余電流和由此電容器中形成的氣體減少。另一方面也因此阻止了對陰極層上的氧化物或對陰極層本身的侵蝕，這就延長了電容器的壽命。
根據乙二醇混合物中存在的具有良好電導率的長鏈羧酸，已知乙二醇混合物中存在的部分硼離子可以被二聚酸和三聚酸替代，而不影響電解質的電導率。結果，與使用已知乙二醇混合物的情況相比，使用本發明的乙二醇混合物未使電容器的有效電阻(靜電連續電阻ESR)提高。
可以觀察到使用Henkel公司提供的二聚酸和三聚酸，使火花電壓從620伏特升高到680伏特。
此外，本發明提供了乙二醇混合物作為A1-電解質-電容器中電解質的用途，其電容器的電壓介于500和600伏特之間。基于高的電壓強度，本發明乙二醇混合物的優點是適合于用作電壓高達600伏特的A1-電解質-電容器的電解質。
下面借助實施例和其附圖
詳細說明本發明。
該圖示出了橫截面圖中本發明鋁-電解質-電容器的疊層組件。
本發明電解質-電容器的疊層組件由陽極層1構成，在其上面有第一氧化物層4。陽極層1是厚度為約50～120微米的鋁箔。第一氧化物層4由氧化鋁組成，并且厚度為1～10微米。
第一氧化物層4上有一隔離層3。隔離層3的厚度為30～200微米并且優選由紙組成。在隔離層3上有陰極層2，在朝向隔離層3的一側上有第二氧化物層5。陰極層2由鋁組成并且具有的厚度為20～60微米。第二氧化物層由氧化鋁組成并且具有的厚度為1.5～3納米。在該實施例中，第二氧化物層5是經過退火制備的陰極層2的氧化物層。陽極層1和陰極層2分別與電容器接線柱6導電式連接。
圖中所示的疊層組件一般是以纏繞在心軸上的線卷形式存在的，而線卷插入鋁杯中。
隔離層3被本發明的乙二醇混合物浸透，其中使用Henkel公司的產品類EMPOL的二聚酸和/或三聚酸。借助于這種乙二醇混合物，可以得到電容量為130mF和在120Hz頻率下有效電阻為500mΩ的電解質-電容器。
這說明，在使用本發明的乙二醇混合物時，與已知乙二醇混合物相比，盡管水含量低，但是不必經受較高的電容器有效電阻。這源于本發明乙二醇混合物中存在的酸具有高的電導率。
本發明不限于實施例中給出的實施方案，而是以其最普通的形式限定在權利要求1和權利要求4中。
權利要求
1.乙二醇混合物，具有a)20～70重量％乙二醇b)1～10重量％五硼酸銨c)1～10重量％甘露糖醇d)0～1.0重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.5重量％次磷酸銨f)3～35重量％二甘醇一丁基醚g)2～10重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
2.根據權利要求1的乙二醇混合物，具有a)50～60重量％乙二醇b)2～4.5重量％五硼酸銨c)1～4重量％甘露糖醇d)0.2～0.7重量％4-硝基苯甲酸e)0～0.2重量％次磷酸銨f)15～22重量％二甘醇一丁基醚g)3～9重量％二聚酸和三聚酸的混合物。
3.根據權利要求1或2的乙二醇混合物，其中由酸形成的混合物包括從下列CAS號中選擇的二聚酸或三聚酸61788-89-4、68783-41-5、68937-90-6。
4.權利要求1-3的乙二醇混合物用作電解質的A1-電解質-電容器，它包括疊層組件，所述組件具有陽極層(1)和陰極層(2)和位于兩者之間被電解質浸透的隔離層(3)，其中陽極層(1)和陰極層(2)在其朝向隔離層(3)的一側上分別具有氧化物層(4，5)。
5.權利要求1或2的乙二醇混合物作為電壓＞500V的A1-電解質-電容器中電解質的用途。
全文摘要
本發明涉及一種乙二醇混合物，包括a)20～70重量％乙二醇，b)1～10重量％五硼酸銨，c)1～10重量％甘露糖醇，d)0～1.0重量％4－硝基苯甲酸，e)0～0.5重量％次磷酸銨，f)3～35重量％二甘醇一丁基醚，g)2～10重量％二聚酸和三聚酸的混合物。通過使用由二聚酸和三聚酸組成的混合物，可以降低電解質的水含量。由此使剩余電流變小，延長電容器的使用壽命。此外，本發明涉及一種含本發明乙二醇混合物作為電解質的A1－電解質－電容器。本發明還涉及乙二醇混合物的用途。
文檔編號H01G9/02GK1430788SQ01809298
公開日2003年7月16日 申請日期2001年3月9日 優先權日2000年5月12日
發明者T·埃貝爾 申請人:埃普科斯股份有限公司