[发明专利]一种二氧化硅内酯溶胶、制备方法以及铝电解电容器用电解液

说明书

为克服现有技术中添加了乙二醇硅溶胶的内酯类电解液在高温储存下，电导率大幅衰减的问题，本发明提供了一种二氧化硅内酯溶胶，以内酯类化合物为溶剂，分散表面改性二氧化硅胶粒，控制表面改性二氧化硅的每平方纳米表面上羟基数量小于3，表面改性二氧化硅的粒径大小为5～200nm。本发明还提供一种二氧化硅内酯溶胶的制备方法。本发明还提供一种铝电解电容器用电解液，包括主溶剂、主溶质和使用二氧化硅内酯溶胶。本发明提供的二氧化硅内酯溶胶，明显提高内酯类电解液的闪火电压，使内酯类电解液在耐高温储存中电导率保持稳定，而且能稳定存在于内酯类电解液中。

技术领域

本发明属于铝电解电容器用电解液领域，具体涉及一种二氧化硅内酯溶胶、制备方法以及铝电解电容器用电解液。

背景技术

闪火电压是铝电解电容器工作电解液的重要参数之一，它直接决定了电容器的额定工作电压的高低。提高闪火电压的添加剂一般有以下几种：(1)大分子羧基酸易被氧化铝膜吸附，大分子羧基酸在溶剂中电离出阴离子，在电场的作用下，定向被吸附到阳极表面，形成一个吸附层。这个吸附层具有屏蔽电场的作用，并使作用在电极的电场均匀，消除了边缘效应。同时，吸附层具有强的氧化能力，也能提高闪火电压；(2)一些形成性能好的电解质(如己二酸等)和一些氧化性较强物质(如重铬酸铵、马来酸等)容易释放氧，能快速修复介质膜损伤，改善形成性能，更有助于提高闪火电压；(3)磷酸及其盐类，如磷酸、次亚磷酸和磷酸二氢铵等，可修复介质膜，防止水合，保证闪火电压。

在传统的电解液配制材料中，提高电解液的闪火电压最有效的方法就是加入大分子羧酸使其在阳极表面形成吸附层，但大分子羧酸不可避免的会增加电解液的黏度和电阻率，这对电容器的使用性能是不利的。硅溶胶因其颗粒尺寸小、带电荷、分散均匀、纯度高、耐高温和可吸附性能强等的特性被应用于铝电容器的工作电解液中。高纯硅溶胶能有效提高铝箔的抗击穿性能，从而提高铝电解电容器的闪火电压。相比于大分子羧基酸，由于硅溶胶的粘度较低，添加到电解液中不会对电解液的粘度和电阻率造成影响。相比于己二酸、部分氧化性较强物质和磷酸及其盐类等的闪火电压提升剂，闪火电压的提升效果也优于上述材料。

由于纳米材料粒径小,比表面积高,表面能大，处于能量不稳定状态,因此纳米粉末很容易团聚导致沉降分层，使纳米粉末的良好特性得不到很好的发挥。纳米粉末只有在经过特殊处理后，才能均匀稳定的分散于溶液中，才能添加到工作电解液中。目前，应用在铝电解电容器电解液领域的硅溶胶普遍为纳米二氧化硅乙二醇溶胶，使用电解液的不同，提升闪火的效果普遍在20～40V之间。市场上应用最广泛的液态铝电解电容器工作电解液主要是乙二醇、γ-丁内酯两种溶剂体系，这两种溶剂体系约占液态铝电解电容器工作电解液市场的95％以上。纳米二氧化硅乙二醇溶胶广泛使用在以乙二醇溶剂为体系的工作电解液。纳米二氧化硅乙二醇溶胶提升闪火电压的效果良好，也不会对电容器的其他参数造成影响。对于使用γ-丁内酯体系的工作电解液，目前提升电压的方法基本也是添加纳米二氧化硅乙二醇溶胶。添加纳米二氧化硅乙二醇溶胶虽然可以提升电解液的闪火电压，但却在γ-丁内酯溶液中引入了乙二醇。引入乙二醇会导致电解液在高温储存中电导率的大幅降低，影响电容器电性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中添加二氧化硅乙二醇溶胶的内酯类电解液在高温储存下，电导率大幅衰减的问题，提供一种二氧化硅内酯溶胶、制备方法以及铝电解电容器用电解液。

本发明解决上述问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种二氧化硅内酯溶胶，包括以下组分：

溶剂以及表面改性二氧化硅；

其中，所述溶剂包括内酯类化合物，所述表面改性二氧化硅的每平方纳米表面上羟基数量小于3，所述表面改性二氧化硅的粒径大小为5～200nm。

可选的，以所述二氧化硅内酯溶胶的总重量为100％计，所述溶剂的含量为30％～99％，所述表面改性二氧化硅的含量为1％～40％。