技术领域
[0001] 本申请属于电子元件技术领域,尤其涉及一种电解电容器及其制造方法、电驱控制器。
相关背景技术
[0002] 电解电容器被广泛用于光伏逆变、新能源汽车、充电桩、储能、消费电子等领域中,以铝电解电容器为例,引线式铝电解电容器作为电子线路上的一个常用器件,起着滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用。
[0003] 现有技术中,能够承受较高纹波电流并具有较长使用寿命的电解电容器电解较少,为此,提供一种纹波电流能力良好的电解电容器有着迫切的需求。
具体实施方式
[0041] 提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,在理解本申请的公开之后,在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如,在此描述的操作的顺序仅是示例,并且不限于在此阐述的那些顺序,而是除了必须以特定的顺序发生的操作之外,可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外,为了更加清楚和简明,本领域已知的特征的描述可被省略。
[0042] 在此描述的特征可以以不同的形式来实现,而不应被解释为限于在此描述的示例。相反,已提供在此描述的示例,以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式,所述许多可行方式在理解本申请的公开之后将是清楚的。
[0043] 如在此使用的,术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个以及任何两个或更多个的任何组合。
[0044] 尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分,但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反,这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。因此,在不脱离示例的教导的情况下,在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
[0045] 在说明书中,当元件诸如,层、区域或基底被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“安装到”另一元件时,该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“安装到”另一元件,或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反,当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接安装到”另一元件时,可不存在介于其间的其他元件。
[0046] 在此使用的术语仅用于描述各种示例,并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示,否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合,但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。术语“多个”代表两个以及大于两个的任一数量。
[0047] 本申请中的“上”、“下”、“顶部”和“底部”等方位词的限定,均是基于产品处于在正立放置时的方位进行的限定。
[0048] 除非另有定义,否则在此使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与由本发明所属领域的普通技术人员在理解本发明之后通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义,否则术语诸如,在通用词典中定义的术语应被解释为具有与它们在相关领域的上下文和本发明中的含义一致的含义,并且不应被理想化或过于形式化地解释。
[0049] 此外,在示例的描述中,当认为公知的相关部件或功能的详细描述将引起对本发明的模糊解释时,将省略这样的详细描述。
[0050] 下面将结合图2和图3来介绍本申请的实施例提供的电解电容器。
[0051] 根据本申请的第一方面,提供一种电解电容器,具体为中压段的铝电解电容器,用于车辆的电驱控制器中,其中,如图2和图3所示,电解电容器包括壳体1、芯子2以及电解液,其中,芯子2设置在壳体中,芯子由依次叠铺的阴极箔23、电解纸21和阳极箔22卷绕而成;电解液附着于阴极箔23和阳极箔22表面;;其中,形成阳极箔的化成电压为电解电容器的工作电压的1.4倍以上,阴极箔的击穿电压在3V以上,其中,电解电容器的工作电压为160V‑250V,其中,电解液的闪火电压为350V‑400V,电导率为3.8mS/cm‑4.8mS/cm。
[0052] 根据本申请实施例提供的电解电容器,具备预设电压的阳极箔、预设击穿电压的阴极箔以及特定的电解液,在这种情况下,该电解电容器能够承受较高纹波电流并具有较长使用寿命。具体地,能够将纹波电流由533mA(105℃120Hz)提升到900mA(105℃120Hz),提升率在60%以上。
[0053] 根据本申请,电解电容器的工作电压为160V‑250V,工作电压即为电解电容器用于工作的电压范围。在这个范围内,电解电容器可以稳定地工作并发挥其性能。阳极箔的化成电压为电解电容器工作电压的1.4倍以上。化成电压是阳极箔化成处理时施加的电压,能够决定阳极箔表面氧化膜的厚度和质量。在本申请中,化成电压较高,意味着在阳极箔表面具有合适厚度的氧化膜,以及阳极箔具有良好的耐腐蚀性,如此,由此阳极箔形成的电解电容器能够在中压段(例如,160V‑250V)稳定工作。
[0054] 在一些实施例中,电解电容器的工作电压为160V‑250V,阳极箔的化成电压为电解电容器的工作电压的1.4倍以上,优选地为,1.4倍‑2.0倍。即,阳极箔的化成电压可以为224V‑500V。优选地,为224V‑300V。
[0055] 在一些实施例中,阳极箔为表面经过腐蚀处理后的金属箔经化成处理后得到。作为示例,阳极箔的腐蚀处理工艺通常包括前处理、前级腐蚀、后级腐蚀和后处理等多个步骤。这些步骤共同作用于阳极箔,以实现其表面结构的优化和性能的提升。其中,前处理是对光箔(未经腐蚀处理的铝箔)进行电蚀前的一系列物理和化学处理。其主要目的是去除铝箔表面的油污、杂质及自然氧化膜,调整铝箔的组织结构,改善其表面状态,使其表面均匀、活化,以利于后续腐蚀处理时形成均匀分布的初始孔洞。优选地,可以在前处理液中会加入含Zn或Pb的化合物或混合物作为添加剂。这些添加剂在腐蚀过程中有助于形成更均匀的腐蚀坑,提高铝箔的扩面率和比容,同时保持其良好的机械强度。前级腐蚀和后级腐蚀是阳极箔腐蚀处理的核心步骤。这两个阶段通常采用不同的腐蚀液和腐蚀条件,以在铝箔表面形成不同深度和形状的腐蚀坑。前级腐蚀主要形成初始的腐蚀坑,而后级腐蚀则进一步加深和细化这些腐蚀坑,以获得更高的表面积。后处理是对腐蚀后的阳极箔进行清洗、干燥等处理,以去除残留的腐蚀液和其他杂质,保证阳极箔的表面清洁度和稳定性。
[0056] 在这些实施例中,阳极箔的表面腐蚀处理能够扩大其有效表面积,进而增加mS/cm面积的静电容量(比容)。通过化学或电化学的腐蚀处理,可以在阳极箔表面形成高密度且均匀分布的腐蚀坑,这些腐蚀坑能够显著增加铝箔的表面积,从而提高电解电容器的电容量。另外,合理的腐蚀处理工艺可以使阳极箔表面的腐蚀坑分布更加均匀,提高电解电容器的性能稳定性。此外,在腐蚀处理过程中,通过优化工艺参数和添加适当的添加剂,可以在提高铝箔表面积的同时保持其良好的机械强度。
[0057] 根据本申请,阴极箔的击穿电压在3V以上,这里,击穿电压是电解电容器能承受的最大电压值,超过此值电解电容器将发生击穿现象而损坏。在一些实施例中,阴极箔的击穿电压在3V以上,优选为3V‑4V。在这种情况下,该电解电容器具有良好的纹波电流能力,因此能够承受较高纹波电流并具有较长使用寿命。
[0058] 根据本申请,电解液为储存在芯子中的导电液体,作为电解电容器的内部电极之间的导电介质。电解液的成分和性能对电解电容器的性能有重要影响,例如,其会影响电解电容器的纹波寿命、高温温度性能。
[0059] 在一些实施例中,电解液为包括纳米二氧化硅的电解液,电解液的闪火电压为350V‑400V,电导率为3.8mS/cm‑4.8mS/cm。如此,能够有效提升电解液的高温稳定性和耐纹波能力。纳米二氧化硅的纳米效应能够改善电解液的导电路径,减少了离子迁移的阻力,同时提高了电解液的闪火电压至350V以上,从而增强了电解电容器的高温温度性能和可靠性。作为示例,在电解液中,除了包括纳米二氧化硅,还包括磷酸、甘露醇、对硝基苯甲酸、柠檬酸和三梨醇和水。具体地,以电解液的重量百分数计,纳米二氧化硅为0.8%‑1.2%、磷酸为0.3%~0.5%、甘露醇为1%~5%、对硝基苯甲酸为0.5%~2%、柠檬酸为0.1%~
0.5%、三梨醇为1%~3%和余量的水。其中,磷酸的含量控制在0.3%~0.5%之间,有助于调节电解液的酸度和提供必要的离子导电性。甘露醇的含量控制在1%~5%之间,作为稳定剂,有助于防止电解液在高温下分解或产生沉淀。对硝基苯甲酸的含量控制在0.5%~
2%之间,作为防腐剂,有助于延长电解液的使用寿命。柠檬酸的含量控制在0.1%~0.5%之间,有助于调节电解液的pH值,提高电容器的稳定性。三梨醇的含量控制在1%~3%之间,作为增稠剂,有助于改善电解液的流动性和均一性。如此,能够形成具有上述闪火电压和电导率的电解液,从而能够保证电解液具备多方面的优势,例如,但不限于,直接影响电容器的纹波电流承受能力和寿命。另外,根据本申请,电解液pH=8.0±1.0,能够使得电容器中的氧化铝在此种情况下保持稳定,从而利于电容器的稳定性。水分含量≤8%,以确保电解液的稳定性和电容器的长期可靠性。在测试温度为30±2℃的条件下,电导率为3.8mS/cm‑4.8mS/cm,电导率较高,产品的导电性能和响应速度较好。
[0060] 在一些实施例中,电解电容器还包括阳极引线和阴极引线,其中,阳极引线连接阳极箔,并凸出于壳体;阴极引线连接阴极箔,并凸出于壳体。
[0061] 在这些实施例中,阳极引线、阴极引线连接到芯子中对应的阳极箔、阴极箔,并从壳体的一个位置凸出来,能够便于实现与外部电路连接。
[0062] 在一些实施例中,壳体1具有开口,芯子2通过壳体1的开口放置于壳体1的内部,其中,如图3所示,电解电容器还包括密封塞3,密封塞3设置于壳体1的开口处,密封塞3用于将芯子2密封在壳体1中,并且阴极引线4、阳极引线5能够穿过密封塞3凸出于壳体。
[0063] 在这些实施例中,电解电容器的壳体1设置有开口,以便于在制造电解电容器时能够通过开口将浸渍有电解液的芯子放入壳体1的内部。在芯子被妥善放置后,使用密封塞来封闭这个开口,以确保壳体内的电解液不会泄漏,并且维持芯子内部的湿度和压力稳定。密封塞设置于壳体的开口处,密封塞不仅起到密封的作用,还需要为阳极引线和阴极引线的引出提供通道。具体地,两根引线通过密封塞上的孔或通道穿过,并凸出于壳体,以便与外部电路进行连接。密封塞的设计需要确保既能紧密地封闭壳体开口,防止电解液泄漏,又能让引线顺畅地穿过,不影响电解电容器的正常工作和寿命。
[0064] 在一些实施例中,密封塞包括丁基胶,其中,在密封塞中,丁基胶的重量百分数不少于28%。作为示例,包括丁基胶的密封塞为EPDM+IIR混合丁基胶或者IIR丁基胶密封塞,具体地,EPDM+IIR混合丁基胶密封塞中丁基胶的重量百分数不少于28%‑45%,如上包括丁基胶的密封塞均能够满足产品的实际要求,具备较长的使用寿命,因此能够提升电解电容器的纹波电流能力以及使用寿命。并且,IIR丁基胶密封塞的使用寿命超长。
[0065] 根据本申请,电解纸作为电解电容器中的一个关键组件,主要起到隔离和支撑的作用。它能够有效地将电解电容器的阳极和阴极分隔开,防止短路,并同时提供一定的机械支撑,确保电容器的结构稳定性。在本申请中,电解纸的类型能够在一定程度上提高电解电容器的纹波电流能力。
[0066] 在选择电解纸时,需要综合考虑绝缘性能、吸液能力、机械强度、ESR、容量和损耗等多个因素,以确保电解电容器具有优良的性能和稳定的可靠性。在一些实施例中,电解质为双层纤维复合电解纸,双层纤维复合电解纸由两层或多层不同纤维或材料复合而成。双层纤维复合电解纸可以结合不同材料的优点,从而能够在提高机械强度的同时保持良好的吸液能力、绝缘性能以及较低的ESR。如此,能够更好地适应大纹波电流的工作环境,减少因电解电容器内部振动和形变而导致的性能下降。具体地,双层纤维复合电解纸为双层剑麻纤维复合电解纸,其中,以剑麻纤维作为本申请的电解纸的材料,能够获得高比强度、高比模量、良好的透气性、环保、可回收等。同时,剑麻纤维表面具有一定的羟基基团,易与高分子聚合物发生共聚,形成复合材料,具有传统单一材料所不具备的复合优势。此外,剑麻纤维还具有良好的吸湿性和散热性能,这对于电容器在工作过程中产生的热量管理具有重要意义。
[0067] 如图2可见,电解纸采用双层结构,内层为剑麻纤维纸层,位于阴极箔和阳极箔之间,主要负责吸附和保持电解液;外层为剑麻纤维增强的电解电容器纸层,设置在整个芯子的外侧,能够提供必要的机械和电气强度,并防止电荷击穿。
[0068] 在一些实施例中,电解纸的厚度为40微米至50微米,密度为0.7g/cm3至0.8g/cm3。适当的厚度和密度能够很好地平衡绝缘性能、吸液能力、机械强度、ESR、容量和损耗等多个方面的性能。适当厚度和密度的电解纸既能确保电解电容器内部的正负极有效隔离,又能提供足够的机械强度,防止电容器在使用过程中因振动或冲击而损坏。同时,适中的厚度和密度还能保持较低的内阻,使得电容器在高频信号下仍能保持较好的性能。此外,适当的厚度和密度还有助于维持电解电容器的良好损耗角,即电容器在交流电下工作时,其能量损耗保持在较低水平。并且,适当的厚度和密度能够保证电解纸的吸液能力,即吸收和保持电解液的能力,避免因吸液能力不足会导致电容器内部电解液分布不均,进而影响电容器的容量和稳定性。
[0069] 在上述实施例中,电解纸类型能够综合考虑绝缘性能、吸液能力、机械强度、ESR、容量和损耗等多个因素,其与电解液、电极箔相互作用,以确保电解电容器具有优良的性能和稳定的可靠性。
[0070] 根据本申请的第二方面,如图1所示,提供一种制造电解电容器的方法,其中,方法包括:
[0071] 步骤S101,提供阳极箔,其中,形成阳极箔的化成电压为电解电容器的工作电压的1.4倍以上,电解电容器的工作电压为160V‑250V。
[0072] 在本申请实施例中,包括制造阳极箔的步骤,其中,阳极箔的化成电压是电解电容器工作电压的1.4倍以上。作为示例,阳极箔的化成电压可以在224V至350V之间,如此,能够确保制造得到的电解电容器在160V‑250V的工作电压范围内能够安全、稳定地工作。
[0073] 在本申请实施例中,高化成电压的阳极箔表面的氧化铝膜更加致密和均匀,从而有助于降低电解电容器在承受纹波电流时的发热量,提高电解电容器的使用寿命和稳定性。
[0074] 步骤S102,提供阴极箔,其中,阴极箔的击穿电压在3V以上。
[0075] 在本申请实施例中,包括制造制造阴极箔的步骤,其中,阴极箔的击穿电压在3V以上。击穿电压是材料在电场作用下发生电击穿时的电压值,高击穿电压的阴极箔能够确保电解电容器在正常工作条件下不会发生电击穿,从而提高电解电容器在工作时的可靠性和安全性。
[0076] 步骤S103,提供电解纸,将依次叠铺的阳极箔、电解纸和阴极箔卷绕成芯子。
[0077] 在本申请实施例中,使用电解纸作为隔离层,将阳极箔和阴极箔分隔开,并通过卷绕的方式将它们和电解纸紧密地结合在一起,形成电解电容器的芯子。
[0078] 在本申请实施例中,电解纸不仅起到隔离阳极和阴极的作用,还参与电解液的吸收和保持,对电解电容器的性能有重要影响。另外,卷绕成芯子的结构有利于减小电解电容器的体积,提高空间利用率。
[0079] 步骤S104,将芯子烘干,并浸入电解液中浸渍。
[0080] 在本申请实施例中,在将芯子浸入电解液之前,首先需要进行烘干处理。烘干的目的是去除芯子中可能存在的水分或溶剂残留,确保电解液能够均匀地渗透到芯子内部,并与阳极箔和阴极箔充分接触。烘干通常在特定的烘箱或干燥设备中进行,温度和时间需要根据芯子的材料和尺寸进行调整,以确保烘干效果。作为示例,温度可以为80℃‑90℃,时间可以为2h‑3h。
[0081] 在本申请实施例中,烘干完成后,将芯子浸入电解液中。电解液是电解电容器的重要组成部分,它提供了离子导电通道,使得电容器能够储存和释放电荷。电解液的种类和浓度对电容器的性能有很大影响。作为示例,电解液包括纳米二氧化硅,并且闪火电压为350V‑400V,电导率为3.8mS/cm‑4.8mS/cm。电解液的闪光电压在合适的范围内,该电解液能够承受较高的电压而不发生电击穿,能够提高电解电容器的安全性和可靠性。电解液的电导率在合适的范围内,可以理解,该电解液中的离子传输速度更快,从而有助于降低电解电容器的内阻和提高其响应速度。
[0082] 在本申请实施例中,浸渍过程中,需要确保电解液能够充分渗透到芯子内部,并与阳极箔和阴极箔表面形成的氧化铝薄膜紧密结合。如此,有助于提高电容器的容量、降低漏电流和损耗。
[0083] 步骤S105,将储存有电解液的芯子装入壳体中进行密封。
[0084] 在本申请实施例中,将储存有电解液的芯子装入电解电容器的壳体中,并进行密封处理。壳体是保护电解电容器内部结构的外部屏障,密封处理可以防止电解液泄漏和外部环境对电解电容器的影响。
[0085] 在本申请实施例中,封装和密封处理能够确保电解电容器的完整性和可靠性。通过封装和密封,电解电容器可以安全地应用于各种电子设备中。
[0086] 根据本申请的制造电解电容器的方法,采用具备预设电压的阳极箔和预设击穿电压的阴极箔制造电解电容器,制得的电解电容器能够承受较高纹波电流并具有较长使用寿命。
[0087] 根据本申请,电解液对电解电容器的性能有着至关重要的影响。在一些实施例中,电解液包含纳米二氧化硅,并且具有特定的闪火电压和电导率。预设量的纳米二氧化硅的加入可以显著提高本申请的电解液的闪火电压。具体来说,纳米二氧化硅由于其高比表面积和优异的物理化学性质,能够在电解液中形成稳定的分散体系,从而改善电解液的绝缘性能和耐压能力。这种改善作用使得包含纳米二氧化硅的电解液在相同条件下能够承受更高的电压而不发生闪火,即提高了电解液的闪火电压。另外,纳米二氧化硅的加入也会提高电解液的电导率产生。这是因为,一方面,纳米二氧化硅颗粒表面存在大量的羟基和其他活性基团,这些基团可以与电解液中的离子发生相互作用,形成离子传输通道,从而能够提高电解液的离子导电性。另一方面,纳米二氧化硅颗粒在电解液中的均匀分散也可以增加电解液的离子迁移路径,进一步促进离子的传输。因此,也能够提高电解液的电导率。
[0088] 在一些实施例中,在电解液中,纳米二氧化硅的重量占比为0.8%‑1.2%,余量为添加剂。作为示例,添加剂包括乙二醇、葵二酸/铵、二甘醇、己二酸铵等添加剂。其中,对于乙二醇、葵二酸/铵、二甘醇、己二酸铵各个组分的重量可以按照实际情况进行设定。如此,能够形成具有上述闪火电压和电导率的电解液,从而能够保证电解液具备多方面的优势,例如,但不限于,电解液包括提高的闪火电压、电导率、稳定性等。另外,纳米颗粒的均匀分布还能有效防止电解液中的杂质聚集,延长电容器的使用寿命。
[0089] 在一些实施例中,电解纸的厚度为40微米‑50微米;和/或电解纸的密度为0.7g/3 3
cm‑0.8g/cm;和/或电解纸为双层纤维复合电解纸。
[0090] 根据本申请,浸渍步骤是在特定的浸渍设备中进行的,并且浸渍设备的参数包括含浸真空度、压力以及含浸时间。其中,含浸真空度被设定在‑0.088MPa以上,具体地为‑0.08MPa~‑0.12MPa。真空度的设定有助于在浸渍过程中去除电解纸中的空气和气泡,使得电解液能够更充分地渗透到电解纸的孔隙和纤维中,提高电解液的渗透效率。同时,浸渍过程中的压力被设定在0.2MPa以上,具体地为0.2MPa~0.6MPa。增加的压力可以进一步促进电解液向电解纸内部渗透,特别是在高真空度下,压力的作用更加明显。适当的压力可以确保电解液能够均匀地分布在电解纸的各个部分,提高浸渍的均匀性和效果。含浸时间被设定为8小时以上,具体地为8h‑9h。浸渍时间的长短直接影响到电解液在材料中的渗透深度和渗透量。合适的浸渍时间可以确保电解液充分渗透到电解纸的深层结构中,达到更好的浸渍效果。
[0091] 在这些实施例中,通过合理调整这些参数,可以确保浸渍过程高效、均匀和充分地进行,从而满足芯子对浸渍效果的要求。
[0092] 根据本申请,在浸渍过程中,温度会直接影响到电解液在电解纸中的渗透速度、渗透深度以及浸渍效果。在一些实施例中,浸渍的温度被设定为45℃‑55℃,在这个温度范围内,电解液分子和电解纸的孔隙中的空气分子都会变得更加活跃。较高的温度有助于降低电解液的粘度,使其更容易流动并渗透到电解纸的微小孔隙中。同时,温度的提升也有助于电解纸表面张力的降低,进一步促进电解液的渗透。
[0093] 在这些实施例中,在这个温度范围内进行浸渍,既能够促进电解液的渗透和扩散,又能够避免过热带来的不利影响,同时确保产品的质量,例如,可以确保电解液均匀地渗透到电解纸的各个部分,形成稳定的结合层。
[0094] 根据本申请,将储存有电解液的芯子装入壳体中进行密封包括:将储存有电解液的芯子套入密封塞,然后再装入壳体中进行密封。在一些实施例中,将浸渍后的芯子套入密封塞后装入壳中的步骤需要在4小时之内完成,尽快将浸渍后的芯子套入密封塞并装入壳体中,有助于减少变质、异物引入等不利变化,保持浸渍效果。
[0095] 现有技术中,电解电容器内部含有液态电解液,其密封性能对防止电解液泄漏至关重要。密封塞的材质直接影响其与电解电容器壳体的密封紧密度。如果材质不佳,可能导致密封不严,进而引起电解液泄漏,影响电解电容器的性能和寿命。泄漏的电解液可能改变电解电容器的内部环境,增加电解质的电阻,从而影响纹波电流。另外,电解电容器在工作时,电解液会汽化产生蒸汽压。密封塞的材质和密封性能会影响蒸汽压的管理。如果密封性能差,蒸汽压可能无法有效控制在安全范围内,导致电解电容器内部压力升高,进而影响纹波电流的稳定性和电解电容器的寿命。
[0096] 根据本申请,密封塞包括丁基胶,其中,在密封塞中,丁基胶的重量百分数不少于28%。作为示例,包括丁基胶的密封塞为乙丙橡胶和丁基橡胶形成的混合丁基胶(EPDM+IIR混合丁基胶)的密封塞;或者为丁基胶(IIR丁基胶)密封塞。其中,混合丁基胶中丁基胶的重量百分数不少于28%‑45%,如上包括丁基胶的密封塞均能够满足密封性能、耐老化性能等的要求,具备较长的使用寿命,因此能够间接提升电解电容器的纹波电流能力以及使用寿命。并且,IIR丁基胶密封塞的使用寿命超长。
[0097] 在一些实施例中,步骤S101,提供阳极箔,包括:
[0098] 步骤S1011,将经过腐蚀处理的金属箔置于化成液中,并施加预设的化成电压,其中,预设的化成电压为电解电容器的工作电压的1.4倍以上。这里,金属箔,通常是铝箔,因为铝具有良好的电化学性能和成本效益。将金属箔经过腐蚀处理。腐蚀处理的目的是在金属箔表面形成一层多孔的、高比表面积的氧化层,这有助于增加电解电容器的电容值。随后,将处理过的金属箔放入化成液中。化成液可以是含有电解质的水溶液。在金属箔置于化成液中的同时,需要施加一个预设的化成电压。这个电压是电解电容器工作电压的一个关键参数,它决定了化成过程中氧化层的生长速度和质量。预设的化成电压为电解电容器工作电压的“1.4倍”以上,这个设定是为了确保在化成过程中,氧化层能够充分、均匀地形成,并且具有一定的厚度和稳定性,以承受电解电容器在工作时所需的电压。较高的化成电压有助于形成更致密、更稳定的氧化层,从而提高电解电容器的性能和使用寿命。
[0099] 根据本申请的第三方面,再提供另一种制造电解电容器的方法,该方法包括:
[0100] 原材料裁切:裁切阳极铝箔、阴极铝箔和电解纸至所需宽度,确保后续卷绕的紧密性和一致性。
[0101] 在这个步骤中,阳极铝箔的化成电压应≥1.4倍电解电容工作电压,以提高电容器的稳定性能。具体地,采用混酸腐蚀工艺得到所需比容的腐蚀箔,并通过化成工艺生长氧化膜,从而形成所需化成电压的阳极铝箔。
[0102] 在这个步骤中,阴极铝箔选用带≥3V电压的阴极铝箔,通过腐蚀工艺得到所需比容的腐蚀箔,并生长氧化膜得到。阴极铝箔长度需比阳极箔略长,以确保卷绕时阴极箔能完全包住阳极箔,降低高温耐久性寿命中的容量衰减比例,提高产品稳定性。
[0103] 在这个步骤中,电解纸选用双层剑麻纤维复合电解纸,厚度40μm,密度0.7~0.8g/3
cm。双层结构有助于降低电解电容器的损耗角和ESR值,提高整体性能。
[0104] 刺铆卷绕:使用刺铆卷绕机将阳极导针和阴极导针分别铆接在阳极铝箔和阴极铝箔上,确保连接牢固。
[0105] 在阳极铝箔与阴极铝箔之间插入电解纸,通过卷绕形成圆柱形芯子,注意控制卷绕张力和紧密度,以避免影响电容器的性能。
[0106] 烘烤去湿:将卷绕好的圆柱形芯子放入80~90℃环境中烘烤1.5小时,以去除芯子中的多余水分,有助于提高电容器的稳定性和可靠性。
[0107] 电解液含浸:浸渍设备内真空度设置≤‑0.08MPa,以确保电解液能够充分渗透到芯子内部,减少气泡产生。加压压力设置≥0.2MPa,以增强电解液的渗透效果。含浸时间不低于480分钟,以确保芯子充分吸收电解液。含浸时间上限可根据实际情况调整,但应避免过长导致电解液溢出或芯子变形。含浸温度控制在50±10℃,以优化电解液的渗透速度和芯子的吸收效果。其中,电解液中添加质量占比为0.8~1.2%的纳米二氧化硅,以提高电解液的电导率和闪火电压(至350V以上),从而提升电容器的高温温定性能和可靠性。纳米二氧化硅的粒径和分散性需严格控制,以确保电解液性能的稳定。
[0108] 密封装配:将浸渍后的芯子迅速装入铝壳中,并用密封塞进行密封,整个过程需在4小时内完成,以防止电解液吸收空气中的水分。选用EPDM+IIR复合材质作为密封塞,其中IIR比例≥28%。这种材质组合具有良好的密封性、耐老化性和机械强度,有助于提高电容器的可靠性和使用寿命。另外,密封塞的密封性能对电容器的整体性能和纹波电流承受能力具有重要影响。
[0109] 套管标识:在电容器外部套上一层套管,例如,壳体,用于标识(如商标、容量、电压、型号、温度、极性等)和绝缘(防止极壳短路和静电),提高产品的安全性和识别度。
[0110] 高温加压老化:对密封好的电容器进行高温加压老化处理,以模拟实际使用中的恶劣环境,进一步稳定电容器的性能。
[0111] 在具体的实施例中,本申请提供一种工作电压为160V的铝电解电容器,其中,该铝电解电容器的阳极箔的化成电压为224V,阴极箔的击穿电压在3V。
[0112] 实例一:在其他材料一致的情况下,使用化成电压分别为1.3倍、1.4倍、1.5倍的阳极铝箔制造得到铝电解电容器,并示出了各个铝电解电容器在以工作电压工作后的寿命试验对比,寿命试验参数为105℃5000小时,参数见下表1:
[0113] 表1各个铝电解电容器的容量变化
[0114] 铝箔化成电压 容量变化率(%)1.3倍工作电压 ‑12.41%
1.4倍工作电压 ‑2.65%
1.5倍工作电压 ‑1.85%
[0115] 从表1的实验结果可以看出,阳极箔的化成电压不足会导致产品寿命试验后的容量大幅衰减,因此,对于中压段的电解电容器,可以选择1.4倍以上电解电容器的工作电压铝箔。
[0116] 实例二:在其他材料一致的情况下,选用不同击穿电压的阴极铝箔制造得到铝电解电容器,并示出了各个铝电解电容器在以工作电压工作后的寿命试验对比,寿命试验参数为105℃,参数见下表2:
[0117] 表2各个铝电解电容器的容量变化率和使用寿命
[0118]阴极箔击穿电压 5000小时容量变化率 最长通过寿命时长
≥3V ‑2.43% 7000小时
≥1V ‑8.68% 4000小时
0V ‑10.41% 3000小时
[0119] 从表2的实验结果可以大致看出,带≥3V电压的阴极铝箔制造得到的电解电容器的寿命时长可以满足5000小时寿命,并且容量变化率可以维持在‑3%左右,变化率小。
[0120] 实例三:在其他材料一致的情况下,使用EPDM+IIR混合丁基胶、EPDM三元乙丙胶、IIR丁基胶作为密封塞制造得到铝电解电容器,并示出了各个铝电解电容器在以工作电压工作后的寿命试验对比,寿命试验参数为105℃,参数见下表3:
[0121] 表3各个铝电解电容器的使用寿命
[0122]丁基胶类型 寿命试验情况
IIR丁基胶 10000小时试验后胶塞无异常
EPDM+IIR混合丁基胶 6000小时试验后胶塞无异常
EPDM三元乙丙胶 5000小时后胶塞出现鼓起及开裂
[0123] 从表3的实验结果可以大致看出,EPDM+IIR混合丁基胶、IIR丁基胶可以满足产品设计要求。
[0124] 以160V电解电容器为例,以下表4中示出了各个电解电容器在经纹波试验耐久测试后的容量变化率:
[0125] 表4容量变化率记录表
[0126]
[0127] 通常,容量变化率的标准要求是在±20%以内,其中,容量变化率的绝对值越小则表示产品稳定性越好。
[0128] 从上述记录表可以看出,在经过纹波试验耐久试验后,本申请的电解电容器的容量变化率维持在‑3%左右,容量变化率的绝对值较小,说明产品稳定性能较好。
[0129] 综上,本申请的用于汽车电驱控制器上的中压段160V铝电解电容,105℃耐久寿命由2000小时提升到5000小时,提升了2.5倍,纹波电流由533mA(105℃120Hz)提升到900mA(105℃120Hz),提升了60%以上,以提高电解电容可靠性,从而提升电驱控制器使用寿命。另外,根据本申请的铝电解电容,耐温范围可以在‑40℃~+105℃,温度稳定性较高。
[0130] 根据本申请的第四方面,提供一种电驱控制器,其中,电驱控制器包括控制器本体以及与控制器本体连接的电解电容器,其中,电解电容器为根据上述实施例提供的电解电容器或者为根据上述实施例提供的制造电解电容器的方法制造得到的电解电容器。
[0131] 在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
[0132] 以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。