电解液知识介绍

1、电解液知识介绍一. 电解质由溶剂和和溶质构成。在电解液中常使用的溶剂有二甲基甲酰胺、-丁内酯、乙二醇、丙三醇、水等。二甲基甲酰胺是一种军用电容器的溶剂，它具有很广的工作温度范围。在亚洲，-丁内酯作为电解质的溶剂使用也很流行，主要用在低压小型电容器，使用这种溶剂 为主溶剂的电容器具有较低的 ESR。乙二醇是使用最广泛的溶剂，低压电容器通常用的是乙二醇加部分水为溶剂的体系。 电解液中的溶质主要用的是硼酸、硼酸盐、羧酸盐及少量的其他无机盐和去极化消氢剂、缓蚀剂、水解抑制剂等。 对于低压电解液中一般人为添加部分水，改善电解液的导电性能；中高压电解液，通常使用的是无水乙二醇体系，即使含水也要求在 3%以

2、下。二. 电解液的发展历史第一代：硼酸+乙二醇体系，已发明50多年了，水的含量较高，否则电导率太低。硼酸和乙二醇酯化以及硼酸变成偏硼酸都会产生水，水少量存在于电解液中有助于支持氧化物的形成，对于提高氧化膜的修复能力是有益处的，但大量的水会引起电极箔的腐蚀，产生氢气，并且在高温下的蒸汽压较高，容易致使电容器爆裂。所以这种体系的电容器无法用在105。 第二代：直链羧酸盐+硼酸+乙二醇体系，改进目标是如何降低并控制水的含量，这意味着必须使用硼酸替代物或其它溶剂，以便获得水含量稳定、低阻抗的电解质。目前国内仍有使用的改进体系为硼酸+直链羧酸铵盐(DCA)+乙二醇体系。该体系虽能一定程度地降低水含量并具

3、有使用成本低的优点，但 DCA 的强度随碳链的增长而降低。较弱的酸虽能用于较高的电压而不崩溃，但其盐的可溶性随分子量的增大而降低，从而阻抗增加。直链二元羧酸在低温下有结晶析出的趋势，电容器的工作温度范围受到制约，这些问题成为了制造中、高压、低阻抗、宽温度范围、长寿命电解电容器的大障碍。 第三代：直链羧酸盐+乙二醇体系，铝电解电容器在漏电流方面较第二代电解液有较显据改善，但羧酸盐由于分子量的增大闪火上升，但其溶解量下降。 第四代：支链羧盐+乙二醇体系，支链羧酸盐取代或部分取代直链羧盐，支链羧酸盐溶解量大，热稳定性较优，但造价一般较高。 近年来在电解液研究开发方面走在世界前列的国家是日本，他们采用

4、支链二元羧酸盐取代或部分取代直链二元羧酸盐。由于一些支链二元羧酸盐在乙二醇溶液中的溶解度和热稳定性均优于直链羧酸盐，并且有化学自行修复能力，所以使用含有支链二元羧酸盐的乙二醇体系能制造出高耐压、低有效电阻、对纹波电流有高承受能力、高耐热、长寿命的电容器产品，而中国才刚刚起步生产支链羧酸盐系电解液。三. 电解液的种类从电解液水含量来分为：水系和非水系，部分非水系为-丁内酯（GBL）体系从电压来分为：低压，中压，高压电解液四. 电解液材料介绍1. 溶剂序号名称简称分子式分子量冰点()沸点()密度外观、特性1乙二醇又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇EGC2H6O262.07-13.2197.851.

5、1155无色、无臭、有甜味、粘稠液体2二甘醇又称二乙二醇醚，二乙二醇DEGC4H10O3106.11-10.452451.1184无色透明的粘稠液体，有辛辣气味。有吸水性的油状液体。无腐蚀性，低毒3丙三醇C3H8O392.0917.82901.26362无色澄明黏稠液体。无臭。有暖甜味。4丙二醇别名丙烯甘醇，1,2丙二醇C3H8O276.09-59188.21.0381无色粘稠稳定的吸水性液体，几乎无味无臭5N,N-二甲基甲酸胺DMFC3H7NO73.10-60.51560.9487无色液体，有微弱的特殊臭味6r-丁内酯4-羟基丁酸内酯, 1,4-丁内酯GBLC4H6O286.1-442041

6、.125无色透明，有类似丙酮气味油状液体7乙二醇独甲醚乙二醇一甲醚；甲基溶纤剂；2-甲氧基乙醇C3H8O276.09-85.1124.60.9647愉快气味的无色液体(略有气味)8乙二醇独丁醚乙二醇丁醚C6H14O2118.17-701710.901无色液体，略有气味。溶于水、乙醇、乙醚等多数有机溶剂9苯甲醇C7H8O108.13-15.3205.71.04无色液体，有芳香味。 溶于水，易溶于醇、醚、芳烃。10聚乙二醇400HO(CH2CH2O)nH40051.110本品为无色或几乎无色的黏稠液体；略有特臭。水或乙醇中易溶，在乙醚中不溶。11N-甲基吡咯烷酮又称：1-甲基-2吡咯烷酮;N-甲基

7、-2-吡咯烷酮NMPC5H9NO-242031.028无色透明油状液体，微有胺的气味。能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶。12正丁醇别 名: 丁醇、四丁醇C4H10O74.12-88.9117.70.8098无色透明液体，具有特殊气味。微溶于水，溶于乙醇 、醚多数有机溶剂13甲醇别名：木醇、木精CH3OH32.04-97.864.80.79无色澄清液体，有刺激性气味。溶于水，可混溶于醇、醚等多数有机溶剂。易燃，蒸气能与空气形成爆炸极限6.0%-36.5%（体积）。有毒，一般误饮15ml可致眼睛失明。14乙醇别名：酒精C2H5OH46.07-114.378.40.79无色透明液体。

8、有特殊香味。易挥发。与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。2. 溶质序号名称简称分子式分子量熔点()沸点（分解）密度外观、特性1己二酸铵C6H16N2O4180.202392.5白色鳞片状结晶。溶于水。2己二酸C6H10O4146.14153332.71.360白色结晶体。微溶于水，易溶于酒精、乙醚等大多数有机溶剂。3癸二酸铵C10H24N2O4236.31475.34癸二酸C10H18O4202.25134294.51.2705白色片状结晶。微溶于水，溶于酒精和乙醚。5甲酸铵别名：甲酸胺;蚁酸铵CH5NO263.061191.266无色晶体或粒状粉末，易潮解。固体是白色的，可溶于水

9、、乙醇，溶液呈无色。6苯甲酸铵别名安息香酸铵C7H9NO2139.151922361.197白色结晶或粉末。能溶于水、乙醇、甘油等。7丁二酸铵：丁二酸二铵；琥珀酸二铵，琥珀酸铵C4H12N2O4152.151851.57无色或白色、无嗅而具有酸味的固体。露置空气中逐渐失去氨。易溶于水；不溶于乙醚。8丁二酸：琥珀酸C4H6O4118.091852351.57无色或白色、无嗅而具有酸味的棱柱状或片状结晶。溶于水、乙醇、乙醚、丙酮。9磷酸二氢铵：又称为磷酸一铵、一铵NH4H2PO4115.031901.803白色结晶性粉末。在空气中稳定。微溶于乙醇，不溶于丙酮。水溶液呈酸性。10磷酸氢二铵：磷酸二铵

10、(NH4)2HPO4132.061551.619白色晶体或粉末。易溶于水，不溶于乙醇。11五硼酸铵：硼酸铵NH4B5O84H2O272.151.567无色斜方晶系双椎晶类结晶。可溶于水，不溶于醇。12马来酸氢铵：顺丁烯二酸氢铵; 马来酸氢铵C4H4 O4 . H3 N133.1400.71.49913壬二酸铵EG溶液C9H22N2O4236.31黄色或棕色14壬二酸：俗名杜鹃花酸C9H16O4188.22106.5286.51.03无色至淡黄色晶体或结晶粉末。 微溶于冷水，溶于热水、乙醚，易溶于乙醇。15柠檬酸：又名枸橼酸C6H8O7192.141531751.665白色结晶粉末，常含一分子结

11、晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水、乙醇、丙酮，不溶于乙醚、苯。16柠檬酸氢二铵：C6H14N2O7226.191001851.48无色细小结晶或白色颗粒。溶于约1份水，微溶于乙醇。溶液呈弱酸性，0.1mol/L水溶液的pH约为4.3。17柠檬酸氢三铵：别名 柠檬酸铵、枸橼酸三铵、枸橼酸铵C6H17N3O7243.221851.00白色结晶粉末，有氨味，溶于水和酸，水溶液呈酸性，难溶于乙醇，乙醚和丙酮。18十二双酸铵C12H28N2O4264.36394白色结晶粉末19十二双酸：C12H22O429444298.90.883无色针状结晶或粉末。不溶于水，溶于氯仿、苯、醇、醚、石油醚。20乙酸铵

12、：别名，醋酸铵C2H7O2N77.0831141.17稍有乙酸气味的白色三角晶体。溶于水和乙醇，不溶于丙酮，水溶液显中性！21苯甲酸：别名安息香酸C7H6O2122.1214122.132491.2659鳞片状或针状结晶,具有苯或甲醛的臭味。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸强。22水杨酸：别名，邻羟基苯甲酸C7H6O31381582111.44白色针状晶体或毛状结晶性粉末。溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿。23马来酸：顺丁烯二酸C4H4O4116.071392751.59无色单斜棱晶，有涩味。 溶于水、乙醇和丙酮，不溶于苯。24硼酸PTH3BO361.83169300

13、1.4347白色粉末状结晶或三斜轴面鳞片状光泽结晶，有滑腻手感，无臭味。溶于水、酒精、甘油、醚类及香精油中，水溶液呈弱酸性。25邻苯二甲酸：别名，邻酞酸;1，2-苯二甲酸C8H6O4166.13191230（分解）1.593无色单斜晶体。微溶于水和乙醚、溶于甲醇和乙醇，不溶于氯仿和苯。26乙酸：别名，醋酸、冰醋酸C2H4O260.0516.7118.31.05无色液体，有刺鼻的醋味。能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有机溶剂。27醋酸钾C2H3KO298.142921.57无色或白色结晶性粉末。有碱味，易潮解。易溶于水，溶于甲醇、乙醇、液氨。不溶于乙醚、丙酮。3. 添加剂序号名称简称分子式

14、分子量冰点()沸点()密度外观、特性1对硝基苯酚又名，4-硝基苯酚C6H5NO3139.121142791.270淡黄色至棕色结晶体。易溶于醇、醚、氯仿，尚溶于水，微随水蒸汽挥发，能升华。消氢。2对硝基苯甲醇又名，4-硝基苯甲醇C7H7NO3153.14931851.33白色或淡黄色晶体。易溶于乙醇、乙醚，微溶于冷水，在25水中溶解度1%，100水中溶解度10%。消氢。3对硝基苯甲酸4-硝基苯甲酸C7H5NO4167.13242.41.55黄色结晶粉末，无臭，能升华。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮、沸水，微溶于苯、二硫化碳，不溶于石油醚。消氢。4对硝基苯甲酸铵又名，4-硝基苯甲酸铵NAC

15、7H8N2O4184.149411.3淡黄色结晶体，溶于水，及乙醇。电容电解液消氢助剂5邻硝基苯甲醚2-硝基苯甲醚、邻硝基茴香醚；邻甲氧基硝基苯C7H9NO123.159.62731.26无色结晶或微红色液体。不溶于水，溶于乙醇、乙醚、等多数有机溶剂。溶于稀的无机酸、乙醇和乙醚，微溶于水。6间硝基乙酰苯间硝基苯乙酮;3-硝基苯乙酮;1-(3-硝基苯基)乙酮;间硝基乙酰苯;3-硝基乙酰苯;3-硝基苯乙酮,;3-硝基苯乙酮C8H7NO3165.1576202黄色针状结晶。易溶于热水和乙醚，微溶于乙醇。能随水蒸气挥发。7次亚磷酸铵NH4.H2PO283.03200240分解1.634性状白色斜方片状

16、或颗粒结晶。溶解性溶于水、醇、氨，不溶于丙酮。其水溶液呈中性。防水合。8甘露醇甘露糖醇C6H14O6182.171662901.52白色针状结晶。可溶于约水、醇，较多地溶于热水，溶于吡啶和苯胺，不溶于醚。9葡萄糖酸内酯C6H10O6178解.0.6稍溶于乙醇,不溶于乙醚. 白色结晶或结晶性粉末，无臭，味先甜后苦，呈酸味。熔点150152(分解)。易溶于水(室温，60g/100mL)，微溶于乙醇(1g/100mL)，不溶于乙醚。在水溶液中水解为葡萄糖酸和内酯的平衡溶液，新配制的1%的水溶液Ph值为3.5，2h后变为2.5。10磷酸别名 正磷酸、原磷酸H3PO49842.

17、351581.685白色固体或者无色粘稠液体(42 C)。具有酸的通性，其酸性较硫胺、盐酸、硝酸为弱，但比醋酸、硼酸等强。溶于水和乙醇11次亚磷酸别名 次磷酸H3PO26626.51.206无色油状液体或易潮解结晶。任意比例与水互溶。12亚磷酸H3PO382742001.651无色晶体。有强吸湿性和潮解性，易溶于水和醇。防水合。13三乙胺别名：N,N-二乙基乙胺(C2H5)3N101.19-114.889.50.726无色油状液体，有强烈氨臭。微溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。14聚乙二醇2000HO(CH2CH2O)nH180022005121.125本品为白色蜡状固体薄片或颗粒状粉末

18、；略有特臭。本品在水或乙醇中易溶，在乙醚中不溶。15聚乙烯醇PVAC2H4On1.31白色片状、絮状或粉末状固体，无味。溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。微溶于二甲基亚砜。16乙二胺四乙酸PTEDTAC10H16N2O8292.24250白色无臭无味、无色结晶性粉末。不溶于冷水、醇及一般有机溶剂，微溶于热水，溶于氢氧化钠，碳酸钠及氨的溶液中，能溶于160份100沸水。17氨水别名，氢氧化铵NH3H2O35.05-770.91无色透明液体，有强烈的刺激性臭味。溶于水，醇。18山梨醇C6H14O6182.171.49为白色结晶性粉末；无

19、臭，味略甜；微有引湿性。易溶于水，溶于乙醇。注射制：无色的澄明液体。19乙二胺四乙酸二铵C10H24N4O9344.32218639.2208-羟基喹啉C9H7NO145.1675267白色或淡黄色结晶或结晶性粉，不溶于水和乙醚，溶于乙醇、丙酮、氯仿、苯或稀酸，能升华。腐蚀性较末小。21间二硝基苯酚C6H4N2O5184.11113升华1.683外观为浅黄色单斜结晶.溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮、甲苯、苯、氯仿和吡啶，不溶于冷水，能随水蒸气挥发，加热升华。22间二硝基苯别名，1,3-二硝基苯C6H4N2O4168.11893011.57无色固体，有挥发性。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等。23磷酸

20、三丁酯TBPC12H27O4P266.32-791540.98无色、有刺激性气味的液体。难溶于水，溶于水约0.61%。溶于多数有机溶剂。24氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠NaOH40.0131813902.13熔融白色颗粒或条状，现常制成小片状。溶于水、乙醇时或溶液与酸混合时产生剧热。25硼砂Na2B4O710H2O381.378801575白色细小结晶体。易溶于水。26次亚磷酸钠又名，次磷酸钠NaH2PO2.H2O105.99901.388性状 无色单斜晶系结晶或有珍珠光泽的晶体或白色结晶性粉末。无臭，味咸。溶解性 易溶于水、乙醇、甘油；微溶于氨、氨水；不溶于乙醚。27三乙醇胺C6H15O3

21、N149.1921.23601.1242常温下无色、粘稠液体，稍有氨味。有吸湿性，能与水、乙醇、丙酮等混溶。28草酸即乙二酸，H2C2O490.04101150升华1.653无色单斜片状或棱柱体结晶或白色粉末。无气味。易溶于乙醇。溶于水。微溶于乙醚。不溶于苯和氯仿。29对硝基乙酰苯胺C8H8N2O3180.16100215白色棱状结晶。熔点215-216（207），沸点100（1.0610-3kPa）。溶于热水、醇、醚，溶于氢氧化钾溶液成橙色，水解生成对硝基苯胺，还原生成对氨基乙酰苯胺。几乎不溶于冷水。30硫脲CH4N2S76.121761.41白色光亮苦味晶体。溶于冷水、乙醇，微溶于乙醚。五

22、. 电解液材料的选择 工作电解液是电容器的关键工艺之一。它作为电容器的实际阴极，有但要求具有优良的电化学特性，不断提供氧离子，修补受损的氧化膜；还必须具有极佳的稳定性，不与组成材料发生反应或发生腐蚀作用。工作电解液按照组成成分为：溶剂、溶质和添加剂三部分。1溶剂的选择溶剂决定电容器的使用范围，要求溶剂具有沸点高、凝固点低、蒸汽压和粘度小，对溶质有良好的溶解性，满足电容器在-40+105范围内的电性能要求，部分要求为125甚至达到150以上（如节能灯铝电解电容），目前常用的主溶剂为乙二醇，沸点为196，凝固点为-12，其余辅助溶剂有：DMF、-丁内酯、二乙二醇、丙三醇等。DMF、-丁内酯有良好的

23、低温特性，常常应用在超低温电解液，如-55等产品上。2溶质的选择溶质是提供修补氧化膜，维持电容器正常工作的正、负离子或离子基团的主要成份。低压：甲酸铵、已二酸铵、马来酸铵等作溶质；中高压：壬二酸铵、葵二酸铵、已二酸铵、十二酸铵、苯甲酸铵、以及带支链的铵盐等作为其主溶质，保证高低温特性，提供氧化效率和高温稳定性。 3添加剂的选择 添加剂是调节电解液粘度、电导率、提升闪火电压、钝化氧化膜和抑制氢气等作用的。电解液中添加磷酸及其盐类、硝基化合物、水解抑制剂等，可以显剧改善电解液的特性。六. 电解液中的反应1 酯化反应：A.硼酸或其盐与乙二醇或其它多元醇酯化 H3BO3+R1-OH R1-(R1)i-O-B-(OH)-O-H2+XH2OB.羧酸或其盐与溶液中的醇或其它多元醇酯化 R1-COOH+HO-R2-OH R1-COO-R2-OH+H2O2 酰胺化反应：NH4OOC(CH2)nCOONH4 NH2OC(CH2)nCONH2+H2O3 醚化反应:R1-OH+R2-OH R1-O-R2+H2O4 缩聚反应：nHO-R-OH H-(OR)n-OH+(n-1)H2O5 消氢反应: