本發(fā)明涉及電解液，具體涉及一種消氫劑及其制備方法、鋁電解電容器電解液和鋁電解電容器。

背景技術(shù)：

1、鋁電解電容器電解液為了消除或抑制電容器工作時(shí)在陰極析出的氫氣，有效降低電容器內(nèi)壓，通常需要向電解液中添加消氫劑。目前常用的消氫劑通常是含硝基、芳香環(huán)和不飽和烴基等具有強(qiáng)還原性的化合物，例如對(duì)硝基苯甲醇、鄰硝基苯甲醚、間硝基苯乙酮、對(duì)硝基苯酚、間苯二酚、對(duì)苯醌等。但是這些消氫劑或多或少都存在降低電解液的閃火電壓的問(wèn)題。

2、因此，需要開(kāi)發(fā)一種消氫劑，既能夠起到消氫作用，又能夠改善閃火電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的消氫劑，該消氫劑既能夠起到消氫作用，又能夠改善電解液的閃火電壓。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種消氫劑，其具有通式i的結(jié)構(gòu)：

3、

4、其中，

5、r1、r2彼此獨(dú)立地選自未被取代或被取代基取代的以下基團(tuán)：芳基、雜芳基、c1-c6烷基芳基或c1-c6亞烷基；

6、m為1至5的整數(shù)；

7、n為1至300的整數(shù)。

8、本發(fā)明的消氫劑分子主鏈中含有ch2(ch2)mo重復(fù)單元，主鏈兩端的基團(tuán)均為硝基(即端基)。所述硝基能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其他官能團(tuán)，在此過(guò)程中會(huì)消耗氫，有效減少氫氣的產(chǎn)生，從而起到消氫作用。同時(shí)，消氫劑分子主鏈的原子個(gè)數(shù)在10以上并且主鏈中含有多個(gè)電負(fù)性大的氧原子和兩個(gè)硝基端基，使其容易吸附并覆蓋在帶正電荷的陽(yáng)極箔表面，降低陽(yáng)極箔與電解液交界處的負(fù)離子濃度，從而提高電解液的閃火電壓。因此，將該消氫劑應(yīng)用到鋁電解電容器電解液中，能有效減少氫氣的產(chǎn)生從而降低電容器內(nèi)壓，減輕起鼓，延緩漏液，同時(shí)提高電解液的閃火電壓。

9、另外，本發(fā)明的消氫劑分子主鏈中含有ch2(ch2)mo重復(fù)單元，該重復(fù)單元與電解液中常用的醇類溶劑(如乙二醇)具有相同或相似的極性，能夠幫助消氫劑溶解在電解液溶劑中，增強(qiáng)消氫劑的溶解性，從而提高消氫效果。

10、在一些實(shí)施例中，n可為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290或300。

11、在一些實(shí)施例中，m可為1、2、3、4或5，消氫劑分子主鏈中含有ch2(ch2)mo重復(fù)單元，該重復(fù)單元與電解液中的常用溶劑乙二醇具有相同的極性，能夠幫助消氫劑溶解在電解液溶劑中，增強(qiáng)消氫劑的溶解性，從而提高消氫效果。當(dāng)m大于5時(shí)，消氫劑合成困難，且由于碳鏈過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)鏈非極性烷基不易溶于極性醇類溶劑，導(dǎo)致溶解性不好。

12、在一些實(shí)施例中，n可為1至100的整數(shù)；m可為1、2、3、4或5。通過(guò)優(yōu)化n和m的數(shù)值，有利于在保證消氫效果的同時(shí)改善電解液的閃火電壓。

13、在一些實(shí)施例中，n為1至30的整數(shù)；m為1或2。

14、在一些實(shí)施例中，r1、r2彼此獨(dú)立地選自未被取代或被取代基取代的以下基團(tuán)：c6-c12芳基、c5-c12雜芳基、c1-c6烷基c6-c12芳基或c1-c6亞烷基。

15、所述“c6-c12芳基”或“c6-12芳基”可為苯環(huán)、萘環(huán)、蒽環(huán)、菲環(huán)等。

16、所述“c5-c12雜芳基”或“c5-12雜芳基”可為吡啶、噻吩、吡唑、噻唑、呋喃、噁唑、異噁唑等。

17、所述“c1-c6烷基c6-c12芳基”或“c1-6烷基c6-c12芳基”可為芐基、-ch2ch2-苯基、-ch2ch2ch2-苯基等。

18、所述“c1-c6亞烷基”或“c1-6亞烷基”可為具有1至6個(gè)碳原子的直鏈或支鏈基團(tuán)。例如，所述“c1-c6亞烷基”或“c1-6亞烷基”可為-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2-、-ch2ch(ch3)ch2-、-ch2ch2ch2ch2-、-ch2ch2ch2ch2ch2-或-ch2ch2ch2ch2ch2ch2-等。

19、在一些具體實(shí)施例中，r1、r2彼此獨(dú)立地選自未被取代的以下基團(tuán)：c6-c12芳基、c5-c12雜芳基、c1-c6烷基c6-c12芳基和c1-c6亞烷基。

20、在一些實(shí)施例中，r1、r2彼此獨(dú)立地選自未被取代或被取代基取代的以下基團(tuán)：c1-c4烷基苯基和c1-c4亞烷基。

21、在一些實(shí)施例中，所述取代基可選自羥基、氨基、羧基、酯基、c1-c6烷基或c1-c6烷氧基。

22、所述“c1-c6烷基”或“c1-6烷基”是指具有1至6個(gè)碳原子的直鏈或支鏈基團(tuán)。

23、所述“c1-c6烷氧基”或“c1-6烷氧基”是指c1-c6烷基-氧基基團(tuán)，其中c1-c6烷基如上所定義。

24、在一些具體實(shí)施例中，r1、r2彼此獨(dú)立地選自未被取代的以下基團(tuán)：c1-c4烷基苯基和c1-c4亞烷基。

25、在一些具體實(shí)施例中，r1、r2彼此獨(dú)立地選自未被取代的以下基團(tuán)：芐基、-ch2ch2苯基-、-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2-、-ch2ch(ch3)ch2-或-ch2ch2ch2ch2-。

26、在一些實(shí)施例中，r1和r2相同。r1和r2相同時(shí)，通式i的消氫劑更容易制得。

27、在一些實(shí)施例中，通式i的化合物選自如下化合物：

28、

29、以化合物為例，其分子主鏈的原子個(gè)數(shù)為15個(gè)，并且主鏈中含有3個(gè)電負(fù)性大的氧原子和兩個(gè)硝基端基，使其容易吸附并覆蓋在帶正電荷的陽(yáng)極箔表面，降低陽(yáng)極箔與電解液交界處的負(fù)離子濃度，從而提高電解液的閃火電壓。

30、第二方面，本發(fā)明提供上述消氫劑的制備方法，包括以下步驟：

31、在催化劑存在下，使與硝基醇化合物反應(yīng)生成通式i的消氫劑，其中，所述硝基醇化合物為ho-r1-no2、ho-r2-no2或其組合。

32、本發(fā)明方法步驟少，工藝簡(jiǎn)單，適用于大規(guī)模生產(chǎn)所述消氫劑，有利于商業(yè)推廣。

33、在一些實(shí)施例中，所述催化劑可包括質(zhì)子酸催化劑、固體酸催化劑中的至少一種。

34、優(yōu)選地，所述質(zhì)子酸催化劑可包括硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、對(duì)甲基苯磺酸、三氟磺酸、磷鎢酸、硅鉬酸、硅鎢雜多酸中的一種或多種。

35、優(yōu)選地，所述固體酸催化劑可包括質(zhì)子化a型分子篩、質(zhì)子化y型分子篩、絲光沸石、zsm-5分子篩、sap0-11分子篩、鎂的氧化物、鋁的氧化物、鈣的氧化物、鈦的氧化物中的一種或多種。

36、在一些實(shí)施例中，反應(yīng)溫度可為100-300℃，例如可為100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃。

37、在一些實(shí)施例中，反應(yīng)壓力可為0.1-10mpa，例如可為0.1mpa、0.5mpa、1mpa、1.5mpa、2mpa、2.5mpa、3mpa、3.5mpa、4mpa、4.5mpa、5mpa、5.5mpa、6mpa、6.5mpa、7mpa、7.5mpa、8mpa、8.5mpa、9mpa、9.5mpa或10mpa。

38、在一些實(shí)施例中，反應(yīng)時(shí)間可為1-24h，例如可為1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h或24h。

39、在一些實(shí)施例中，與所述硝基醇化合物的摩爾比可為1:2-1:10，例如可為1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5或1:10。

40、在一些實(shí)施例中，所述硝基醇化合物可為ho-r1-no2。

41、在一些實(shí)施例中，所述硝基醇化合物可為ho-r2-no2。

42、在一些實(shí)施例中，所述硝基醇化合物可為ho-r1-no2和ho-r2-no2的組合。在該實(shí)施例中，可先將的一個(gè)端羥基利用保護(hù)基團(tuán)進(jìn)行保護(hù)，在與ho-r1-no2反應(yīng)后，脫去保護(hù)基團(tuán)，再與ho-r2-no2進(jìn)行反應(yīng)，從而可制得r1和r2不同的消氫劑。

43、第三方面，本發(fā)明提供一種鋁電解電容器電解液，包括本發(fā)明第一方面的消氫劑。

44、由于采用了本發(fā)明第一方面的消氫劑，因此本發(fā)明的鋁電解電容器電解液能夠有效減少氫氣的產(chǎn)生，從而降低電容器內(nèi)壓，減輕起鼓漏液，具有明顯的消氫效果，同時(shí)提高電解液的閃火電壓。

45、在一些實(shí)施例中，所述鋁電解電容器電解液包括以下組分：主溶劑、輔助溶劑、溶質(zhì)、本發(fā)明第一方面的消氫劑，和/或其他添加劑。

46、在一些實(shí)施例中，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述鋁電解電容器電解液包括以下組分：主溶劑30％-80％、輔助溶劑1％-30％、溶質(zhì)5％-40％、本發(fā)明第一方面的消氫劑0.1％-10％、其他添加劑1％-30％；各組分質(zhì)量百分比合計(jì)為100％。

47、在一些實(shí)施例中，所述主溶劑和所述輔助溶劑彼此獨(dú)立地選自乙二醇、二甘醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇、正辛醇、二甘醇單丁醚、二甘醇二丁醚、二甘醇單甲醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、γ-丁內(nèi)酯、醋酸丁酯中的一種或多種。

48、在一些實(shí)施例中，所述溶質(zhì)選自有機(jī)酸或其銨鹽，例如可為癸二酸、壬二酸、己二酸、苯甲酸、十二雙酸、1,6十二雙酸或1,7-癸二酸或它們的銨鹽中的一種或多種。

49、在一些實(shí)施例中，所述其他添加劑包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚合脂肪酸、聚合脂肪酸銨、納米二氧化硅硅溶膠、磷酸及其銨鹽、亞磷酸及其銨鹽、次亞磷酸及其銨鹽、乙二胺四乙酸、酒石酸、8-羥基喹啉、硅酸化合物、鋁鹽中的一種或多種。

50、在一些實(shí)施例中，所述主溶劑的質(zhì)量百分比可為30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％。

51、在一些實(shí)施例中，所述輔助溶劑的質(zhì)量百分比可為1％、5％、10％、15％、20％、25％或30％。

52、在一些實(shí)施例中，所述溶質(zhì)的質(zhì)量百分比可為5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％。

53、在一些實(shí)施例中，所述消氫劑的質(zhì)量百分比可為0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％。

54、在一些實(shí)施例中，所述其他添加劑的質(zhì)量百分比可為1％、5％、10％、15％、20％、25％或30％。

55、第四方面，本發(fā)明提供一種鋁電解電容器，包括本發(fā)明第三方面的鋁電解電容器電解液。

56、由于采用了本發(fā)明第三方面的電解液，因此本發(fā)明的鋁電解電容器產(chǎn)氣較少，能減輕起鼓，減少漏液失效現(xiàn)象的發(fā)生，具有明顯的消氫效果，同時(shí)具有提高的工作性能。

57、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果：

58、本發(fā)明提供一種新的消氫劑，該消氫劑分子主鏈中含有ch2(ch2)mo重復(fù)單元，主鏈兩端的基團(tuán)均為硝基(即端基)，硝基能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其他官能團(tuán)，在此過(guò)程中會(huì)消耗氫，有效減少氫氣的產(chǎn)生，從而起到消氫作用。同時(shí)，消氫劑分子主鏈的原子個(gè)數(shù)在10以上并且主鏈中含有多個(gè)電負(fù)性大的氧原子和兩個(gè)硝基端基，使其容易吸附并覆蓋在帶正電荷的陽(yáng)極箔表面，降低陽(yáng)極箔與電解液交界處的負(fù)離子濃度，從而提高電解液的閃火電壓。因此，將該消氫劑應(yīng)用到鋁電解電容器電解液中，能有效減少氫氣的產(chǎn)生從而降低電容器內(nèi)壓，減輕起鼓，延緩漏液，同時(shí)提高電解液的閃火電壓。

59、另外，本發(fā)明的消氫劑分子主鏈中含有ch2(ch2)mo重復(fù)單元，該重復(fù)單元與電解液中常用的醇類溶劑(如乙二醇)具有相同或相似的極性，能夠幫助消氫劑溶解在電解液溶劑中，增強(qiáng)消氫劑的溶解性，從而提高消氫效果。