一种铝电解电容器工作电解液添加剂的制备与研究

论文摘要

铝电解电容器工作电解液添加剂的制备是改善工作电解液性能的关键技术之一。聚乙二醇羧酸酯是一类多功能的大分子聚合物,在化工行业有着广泛的应用。本文系统的研究了聚乙二醇400丁二酸酯（PEGS）的最优合成工艺,对合成的PEGS进行了理化性能的测试和结构表征,并研究了PEGS对工作电解液性能的影响,以及PEGS在铝电解电容器中的应用。本文主要的内容如下。采用溶剂直接酯化法,在无催化剂、负压的条件下,以聚乙二醇400和丁二酸酐为原料合成了PEGS。研究了反应温度、反应时间及反应负压对酯化反应的影响,通过反应的酯化率、产物的酸值及平均分子量确定了反应的酸醇摩尔比。结果表明:合成PEGS的最佳工艺条件为反应温度为160℃、反应时间为4h、反应负压为15KPa、酸醇摩尔比为3:2。在此条件下酯化率可达到98.81%。利用NDJ-1旋转粘度测定仪、KF-Ⅱ型微量水分测定仪、HG/T 2708-1995、FT-IR和TG等方法和手段对合成产物PEGS进行理化性能的测试和结构表征。结果表明:合成的PEGS为两末端为羧基的酯类化合物,其粘度为120 mPa·s,含水量为0.83%,酸值为103.5mg KOH/g,有较好的热稳定性,PEGS在温度达到185℃时,失重仅有1.4%,直到温度升至430℃左右才完全失重降解,适用于工作温度低于150℃的铝电解电容器工作电解液中。将合成的PEGS添加到铝电解电容器工作电解液中,考察了PEGS的添加量和pH值对铝电解电容器工作电解液的闪火电压、电导率的影响。结果表明:PEGS可以提高工作电解液的闪火电压,同时有效的抑制电导率的降低,在添加PEGS的质量分数为3%时,工作电解液的闪火电压最大可升高45V,电导率只降低100×10-6S/cm左右,PEGS做添加剂时最佳pH值为6.0。用含PEGS的工作电解液应用到铝电解电容器中,通过寿命试验,对铝电解电容器的电容量、漏电流、损耗正切值、寿命等性能进行研究。结果表明:加入PEGS后,铝电解电容器的漏电流小,损耗小,以及损耗和电容量的变化率减小,提高铝电解电容器的热稳定性,延长了铝电解电容器的寿命,在35℃的室温下,铝电解电容器的寿命可达140年。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 铝电解电容器
• 1.1.1 铝电解电容器的特点
• 1.1.2 铝电解电容器的研究进展
• 1.2 铝电解电容器工作电解液
• 1.2.1 铝电解电容器工作电解液的组成及分类
• 1.2.2 高压铝电解电容器对工作电解液的要求
• 1.2.3 高压铝电解电容器工作电解液电解质的研究进展
• 1.2.4 高压铝电解电容器工作电解液添加剂的研究进展
• 1.3 聚乙二醇羧酸酯在铝电解电容器工作电解液中应用
• 1.4 聚乙二醇羧酸酯
• 1.4.1 聚乙二醇羧酸酯的简介
• 1.4.2 聚乙二醇羧酸酯的合成方法
• 1.5 本文的研究目的、主要工作及意义
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 主要工作
• 1.5.3 研究意义
• 第二章 聚乙二醇丁二酸酯的合成与表征
• 2.1 原料与合成方法及条件的选择
• 2.1.1 原料的选择
• 2.1.2 合成方法及合成条件的选择
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 聚乙二醇（400）丁二酸酯（PEGS）的合成
• 2.2.3 PEGS 的理化性能测试及结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PEGS 的合成
• 2.3.2 PEGS 的理化性能与结构表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 PEGS 对工作电解液性能的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料与仪器
• 3.1.2 工作电解液的配制
• 3.1.3 工作电解液性能的测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 工作电解液在低温下的稳定性
• 3.2.2 PEGS 添加量对工作电解液闪火电压的影响
• 3.2.3 PEGS 添加量对工作电解液电导率的影响
• 3.2.4 PEGS 的pH 值对工作电解液电性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 PEGS 在铝电解电容器中的应用
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料与仪器
• 4.1.2 铝电解电容器的制作
• 4.1.3 纹波寿命试验
• 4.1.4 铝电解电容器性能参数的测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 纹波寿命试验结果
• 4.2.2 漏电流与试验时间的变化关系
• 4.2.3 电容量与试验时间的变化关系
• 4.2.4 损耗角正切与试验时间的变化关系
• 4.2.5 电容器的预期寿命推算
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 全文结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢