本發(fā)明涉及電解電容技術(shù)領(lǐng)域，具體的是指一種用于充電樁的耐充放電鋁電解電容器。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，伴隨而來(lái)的是對(duì)我們賴(lài)以生存的環(huán)境的污染，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注節(jié)能和環(huán)保。新能源汽車(chē)作為一種新型的綠色交通工具應(yīng)運(yùn)而生受到了廣泛關(guān)注，實(shí)施新能源汽車(chē)推廣計(jì)劃已經(jīng)勢(shì)在必行。而充電樁是保證新能源汽車(chē)使用的一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)。充電樁充電方式是將市電整流濾波逆變?cè)俳祲赫鳛V波，然后給電瓶充電，本質(zhì)是一個(gè)電源系統(tǒng)。

鋁電解大電容是充電樁的核心部件，幾乎在充電樁整個(gè)運(yùn)行模塊中均會(huì)用到。它主要運(yùn)用在PFC中起到直流支撐，濾波以及與電感起到諧振的作用。由充電樁本身技術(shù)規(guī)范和工作環(huán)境及狀況等特點(diǎn)決定，充電樁用電容重要應(yīng)用環(huán)境是頻繁進(jìn)行開(kāi)關(guān)，反復(fù)短周期的快速充放電的電路。

鋁電解電容器在反復(fù)充放電條件下，施加電壓時(shí)正極箔的電介質(zhì)上就會(huì)積累電荷，在放電時(shí)，積累在正極箔的電荷就就會(huì)移動(dòng)到負(fù)極箔，此時(shí)，負(fù)極箔的鋁和電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成電介質(zhì)，如氧化膜。像這樣反復(fù)多次充放電的場(chǎng)合下，發(fā)生負(fù)極箔容量下降和鋁電解電容器容量減少，與此同時(shí)，鋁電解電容器的阻抗值會(huì)增大，反復(fù)充放電時(shí)產(chǎn)生發(fā)熱和大量的氣體，這樣電容器鋁殼內(nèi)壓力會(huì)上升，壓力累計(jì)到一定程度后產(chǎn)生閥動(dòng)作或產(chǎn)品破壞等情況。

目前市面上大部分的性能均大致滿(mǎn)足充電樁的運(yùn)用，但是在不同條件下的充放電特性沒(méi)有得到滿(mǎn)足。因一般的電容器不做充放電對(duì)應(yīng)，鋁電解電容器會(huì)因氣脹導(dǎo)致開(kāi)閥和容量下降，急劇充放電時(shí)、負(fù)引線和引線附近的部位因化成發(fā)生氣脹以及短路的可能性會(huì)變大。

因此，充電樁市場(chǎng)快速擴(kuò)張，需求量增大的情況下，充電樁設(shè)計(jì)時(shí)需要選用耐充放電的鋁電解電容器，研發(fā)出一種耐充放電充電樁用鋁電解電容器尤為迫切。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題而提出一種用于充電樁的耐充放電的鋁電解電容器，本發(fā)明通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的鋁電解電容器中的正極箔、負(fù)極箔及隔離紙進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，增加鋁電解電容器的充放電次數(shù)以提高鋁電解電容器的耐充放電性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出一種用于充電樁的耐充放電的鋁電解電容器，包括由正極箔、負(fù)極箔及隔離紙卷繞形成的素子，所述素子封裝于鋁殼之內(nèi)，所述鋁殼的頂部設(shè)有電木蓋，所述電木蓋上設(shè)有通過(guò)引線與所述正極箔與負(fù)極箔分別連接的正端子與負(fù)端子，所述正極箔采用磷酸系藥粉化成，所述負(fù)極箔的純度為99.7%及以上，所述隔離紙采用密度范圍0.50～0.95，厚度范圍20～70um的電解紙。

本發(fā)明將正極箔采取磷酸系化成液化成，在化成形成氧化膜的各階段反應(yīng)槽中添加了不同含量的磷酸、磷酸二氫銨、亞磷酸、次亞磷酸、次亞磷酸銨等含磷元素物質(zhì)，并在鋁箔表面氧化膜形成時(shí)每一步通過(guò)加電，將磷元素滲透到氧化膜中，形成一部分含磷的氧化膜，其結(jié)構(gòu)為，該物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)為四面體。該工藝化成的氧化膜主要含有和等均勻混合到整個(gè)氧化膜，該氧化膜漏電流特低和良好的防水合性能，在反復(fù)充放電時(shí)，鋁電解電容器低漏電流可以減小發(fā)熱，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。即使在某些極限條件下產(chǎn)品產(chǎn)生高溫時(shí)，正極箔材料可能發(fā)生水合現(xiàn)象，此時(shí)具有較強(qiáng)的防水合性能磷酸系正極箔就顯示巨大優(yōu)勢(shì)。

比較而言，目前國(guó)內(nèi)很多鋁電容器家采取硼酸系的化成箔，該化成箔主要工藝在化成加電槽以硼酸和五硼酸銨為主，形成氧化膜為及，當(dāng)氧化膜耐壓到達(dá)所要求的化成電壓時(shí)，最后才使用磷酸等化學(xué)藥粉極化處理，在氧化膜最外層去掉一定的水合氧化膜，簡(jiǎn)單覆蓋了一層，而且這一層AlPO4也僅僅是通過(guò)與磷酸等進(jìn)行一般化學(xué)方法附著。而磷酸系正極箔在開(kāi)始形成氧化膜時(shí)，內(nèi)部就滲透了含P元素，整個(gè)氧化膜都含有物質(zhì)。其次硼酸系正極箔在形成過(guò)程中一直有OH根離子的存在，所以漏電流大。因此磷酸系正極箔相比普通硼酸系正極箔無(wú)論是防水合能力還是漏電流都具有較大優(yōu)勢(shì)。

充電樁用電容器頻繁充放電時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)要求負(fù)極箔容量高，原材料純度高，負(fù)極箔氧化膜形成2～7V。當(dāng)鋁電解電容器在充電和放電條件下，施加電壓時(shí)正極箔的電介質(zhì)上就會(huì)積累電荷，在放電時(shí)，積累在正極箔的電荷就就會(huì)移動(dòng)到負(fù)極箔，此時(shí)，負(fù)極箔的鋁和電解液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成電介質(zhì)，如氧化膜。像這樣反復(fù)多次充放電的場(chǎng)合下，會(huì)導(dǎo)致負(fù)極箔容量下降進(jìn)而使鋁電解電容器容量減少。因此，有必要在設(shè)計(jì)時(shí)增加負(fù)極箔容量。

同時(shí)，普通負(fù)極箔使用化學(xué)腐蝕得到較高的容量，而化學(xué)腐蝕所要求的負(fù)極箔純度一般在98.4%，原材料還有較高的Cu元素，負(fù)極箔的Al和Cu元素由于存在電位差，電容器長(zhǎng)期負(fù)載或充放電時(shí)，負(fù)極箔容易發(fā)生原電池反應(yīng)，出現(xiàn)腐蝕，負(fù)極箔容量減少的現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)耐充放電鋁電解電容時(shí)必須提高負(fù)極箔原材料純度，本發(fā)明使用99.8%以上的原材料。在原材料純度提高的情況，負(fù)極箔通過(guò)化學(xué)腐蝕獲取高容量的方法已經(jīng)變得很困難，因此，采取電化學(xué)腐蝕的方法，才能提高負(fù)極腐蝕箔容量。

負(fù)極腐蝕箔自然氧化膜一般在0.5～0.9V，按照前面所述，在反復(fù)充放電情況下負(fù)極氧化膜會(huì)增加，耐壓上升，同時(shí)負(fù)極箔容量下降，因此負(fù)極箔氧化膜僅為0.5～0.9V時(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須提高氧化膜耐壓。一般可以采取2～7V的負(fù)極箔來(lái)應(yīng)對(duì)電容器頻繁充放電的環(huán)境。

隔離紙采取密度范圍0.50～0.95，厚度范圍20～70um，其具有耐電壓高，吸水性中等的特性。在考慮紙張的時(shí)候必須同時(shí)兼顧降低產(chǎn)品ESR值和防止正負(fù)極電極短路，過(guò)厚電解紙或密度過(guò)大的隔離紙，會(huì)導(dǎo)致電容器的ESR大，產(chǎn)品施加紋波電流時(shí)，發(fā)熱量過(guò)大，縮短產(chǎn)品壽命，也不利于電容器耐充放電能力。隔離紙厚度過(guò)薄或密度過(guò)低，容易使鋁電解電容器發(fā)生短路。

優(yōu)選的，上述鋁電解電容其包括牛角鋁電解電容器和螺栓鋁電解電容器。

上述鋁電解電容可用于充電樁的耐充放電的鋁電解電容器在充電樁模塊、伺服電機(jī)、工業(yè)變頻中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：

1.與傳統(tǒng)的采用硼酸系的藥粉化成的正極箔相比，本發(fā)明通過(guò)采用磷酸系化成液化成，具有防水合性能好、漏電流低，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)；

2.本發(fā)明負(fù)極箔采取純度高的原材料，純度要求99.7%以上，使用電化學(xué)方法進(jìn)行腐蝕，在腐蝕箔的基礎(chǔ)上加壓2～7V，使得負(fù)極箔具有高容量的特點(diǎn)；

3.本發(fā)明的隔離紙采取中高密度電解紙，充分降低電容器Tanδ，降低電容器充放電時(shí)發(fā)生的熱量。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)例一：使用充電樁常用產(chǎn)品①snap-in 105℃ 2000H 820uF/315V 30X60

正極箔采取磷酸系化成液，厚度為110um～130um，純度99.99%，耐壓倍率為額定電壓的1.5倍，低比容，折曲大于25回的鋁箔；負(fù)極箔采取電化學(xué)方法進(jìn)行腐蝕，厚度為20～30um，耐壓3V，比容80 uF/ ，純度要求99.7%以上，折曲大于80回的負(fù)箔；隔離紙采取平均密度為0.6～0.7 ，一層高密度（BLT）的厚度為20um，密度為0.7和一層中密度（WCD265）的厚度為40um，密度為0.65 兩種組合密度的隔離紙；通過(guò)充放電測(cè)試，電壓變化率150V，周期3Hz 可以達(dá)到充放電1500萬(wàn)次，周期6Hz充放電3500萬(wàn)次，周期9Hz充放電5000萬(wàn)次。

實(shí)例二：使用充電樁常用產(chǎn)品②snap-in 105℃ 2000H 470uF/315V 30X30

正極箔采取磷酸系化成液，厚度為110um～130um，純度99.99%，耐壓倍率為額定電壓的1.45倍，低比容，折曲大于30回的鋁箔；負(fù)極箔采取電化學(xué)方法進(jìn)行腐蝕，厚度為30um，耐壓2V，比容100 uF/ ，純度要求99.7%以上，折曲大于80回的負(fù)箔；隔離紙采取平均密度為0.6～0.65 ，一層高密度（BLT）的厚度為20um，密度為0.7和一層中密度（WCD258）的厚度為40um，密度為0.58兩種組合密度的隔離紙。通過(guò)充放電測(cè)試，電壓變化率150V，周期3Hz可以達(dá)到充放電1500萬(wàn)次，周期6Hz充放電3500萬(wàn)次，周期9Hz充放電5000萬(wàn)次；

實(shí)例三：使用充電樁常用產(chǎn)品③snap-in 105℃2000H 270uF/450V 30X30

正極箔采取磷酸系化成液，厚度為110um～130um，純度99.99%，耐壓倍率為額定電壓的1.4倍，低比容，折曲大于20回的鋁箔；負(fù)極箔采取電化學(xué)方法進(jìn)行腐蝕，厚度20～30um，耐壓4V,比容60 uF/ ，純度要求99.7%以上，折曲大于80回的負(fù)箔；隔離紙采取平均密度為0.70～0.8，一層高密度（PSHS）厚度20um，密度0.9和一層中密度（WCD270）厚度50um，密度0.70兩種組合密度的隔離紙；通過(guò)充放電測(cè)試，電壓變化率150V,周期3Hz可以達(dá)到充放電2000萬(wàn)次，周期6Hz 充放電5000萬(wàn)次，周期9Hz 充放電7000萬(wàn)次；電壓變化率300V,周期3Hz 可以達(dá)到充放電1000萬(wàn)次，周期6Hz 充放電2000萬(wàn)次，周期9Hz充放電3000萬(wàn)次；

實(shí)例四：使用充電樁常用產(chǎn)品④snap-in 105℃ 2000H 680uF/400V 30X50

正極箔采取磷酸系化成液，厚度為110um～130um，純度99.99%，耐壓倍率為額定電壓的1.42倍，低比容，折曲大于23回的鋁箔；負(fù)極箔采取電化學(xué)方法進(jìn)行腐蝕，厚度20～30um，耐壓3V,比容80 uF/ ，純度要求99.7%以上，折曲大于80回的負(fù)箔；隔離紙采取平均密度為0.65～0.75 ，一層高密度（ESH）厚度20um，密度0.85和一層中密度（WCD258）厚度50um，密度0.58兩種組合密度的隔離紙；通過(guò)充放電測(cè)試，電壓變化率150V,周期3Hz 可以達(dá)到充放電2000萬(wàn)次，周期6Hz充放電5000萬(wàn)次，周期9Hz充放電7000萬(wàn)次；電壓變化率300V，周期3Hz可以達(dá)到充放電1000萬(wàn)次，周期6Hz充放電2000萬(wàn)次，周期9Hz充放電3000萬(wàn)次；

實(shí)例五：使用充電樁常用產(chǎn)品⑤screw 105℃ 2000H 1000uF/400V 50X80

正極箔采取磷酸系化成液，厚度為110um～130um，純度99.99%，耐壓倍率為額定電壓的1.45倍，低比容，折曲大于21回的鋁箔；負(fù)極箔采取電化學(xué)方法進(jìn)行腐蝕，厚度20～30um，耐壓4V,比容60 uF/，純度要求99.7%以上，折曲大于80回的負(fù)箔；隔離紙采取平均密度為0.65～0.75 ，一層中密度（WD270）厚度50um，密度0.70 和一層低密度（SM255）厚度40um，密度0.55 兩種組合密度的隔離紙，通過(guò)充放電測(cè)試，電壓變化率150V,周期3Hz可以達(dá)到充放電5000萬(wàn)次，周期6Hz充放電7000萬(wàn)次，周期9Hz充放電1億次，電壓變化率300V，周期3Hz可以達(dá)到充放電2000萬(wàn)次，周期6Hz充放電3000萬(wàn)次，周期9Hz充放電5000萬(wàn)次；

以上各實(shí)例數(shù)據(jù)見(jiàn)附表1

附表1 耐充放電充電樁用電容的實(shí)施方案

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施方式，基于本實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出任何創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。