一种铝电解电容器容量比表征方法及装置与流程

本发明实施例涉及电容器技术领域，尤其涉及一种铝电解电容器容量比表征方法及装置。

背景技术：

电解液是铝电解电容器的工作阴极，其适用温度范围、使用寿命、工作电压、理化性质等参数决定了铝电解电容器的应用条件和工作环境，也是提高铝电解电容器品质的关键因素。因此，在传统的铝电解电容器开发过程中，主要是通过优化电解液来优化铝电解电容器的性能。

在宽温铝电解电容器的开发过程中，通常通过制备铝电解电容器样品，并进一步测试铝电解电容器在不同温度下的电参数，才能判断出所优化的电解液是否有优化效果。

然而，从铝电解电容器的制备到完成测试这一过程，需要耗费较长的时间，导致研发效率低下。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种铝电解电容器容量比表征方法，以解决需要使用优化后的电解液制备铝电解电容器并测试该铝电解电容器的容量比，才能判断出优化后的电解液是否有优化效果的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种铝电解电容器容量比表征方法，该方法包括：获取铝电解电容器的电解液在设定温度范围内多个温度下的电导率；获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比，其中，预设温度在设定温度范围内。

进一步地，设定温度范围为-55℃～-20℃。

进一步地，根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系包括：根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比，采用进行二次曲线拟合，确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；其中，cx℃*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，c表示铝电解电容器阳极氧化膜的电容量，ω表示加在铝电解电容器两端的电压角频率，c纸表示浸有电解液的电解纸的电容量，r液表示浸有电解液的电解纸的串联电阻，p表示电解纸含浸电解液后的电阻率，l表示电解纸的厚度，s表示电解纸的面积，表示电解液电导率与电解纸含浸电解液后的电阻率的等效系数，σ表示电解液的电导率，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

进一步地，获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比包括获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的电容量；根据确定使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；

其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，cx℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的电容量，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

进一步地，在获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比之前，还包括：通过改变电解液的主溶质质量比和/或改变电解液的溶剂成分组成，以获取优化后电解液。

第二方面，本发明实施例还提供了一种铝电解电容器表征装置，该装置包括：电导率获取模块，用于获取铝电解电容器的电解液在设定温度范围内多个温度下的电导率；容量比获取模块，用于获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；对应关系确定模块，用于根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；优化后电解液容量比确定模块，用于获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比，其中，预设温度在设定温度范围内。

进一步地，设定温度范围为-55℃～-20℃。

进一步地，对应关系确定模块具体用于根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比，采用进行二次曲线拟合，确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，c表示铝电解电容器阳极氧化膜的电容量，ω表示加在铝电解电容器两端的电压角频率，c纸表示浸有电解液的电解纸的电容量，r液表示浸有电解液的电解纸的串联电阻，p表示电解纸含浸电解液后的电阻率，l表示电解纸的厚度，s表示电解纸的面积，表示电解液电导率与电解纸含浸电解液后的电阻率的等效系数，σ表示电解液的电导率，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

进一步地，容量比获取模块包括：电容量获取单元，用于获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的电容量；容量比获取单元，用于根据确定使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，cx℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的电容量，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

进一步地，该装置还包括电解液优化模块，用于通过改变电解液的主溶质质量比和/或改变电解液的溶剂成分组成，以获取优化后电解液。

本发明实施例提供的一种铝电解电容器容量比表征方法，该方法包括获取铝电解电容器的电解液在设定温度范围内多个温度下的电导率；获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比，其中，预设温度在设定温度范围内。本发明实施例提供的技术方案可以解决需要使用优化后的电解液制备铝电解电容器并测试该铝电解电容器的容量比，才能判断出优化后的电解液是否有优化效果的问题，达到了省去使用优化后电解液制备铝电解电容器并测试该铝电解电容器容量比的步骤，缩短研发周期，提高研发效率的有益效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种铝电解电容器容量比表征方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种铝电解电容器容量比表征方法的流程图；

图3是本发明实施例二提供的铝电解电容器第一等效电路图；

图4是本发明实施例二提供的铝电解电容器第二等效电路图；

图5是本发明实施例二提供的铝电解电容器第三等效电路图；

图6是本发明实施例二提供的铝电解电容器第四等效电路图；

图7是本发明实施例二提供的容量比-电导率对应关系曲线图；

图8是本发明实施例三提供的一种铝电解电容器容量比表征装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种铝电解电容器容量比表征方法的流程图。本实施例可适用于对铝电解电容器容量比进行表征的情况，该铝电解电容器容量比表征方法可以由铝电解电容器容量比表征方法装置执行，该铝电解电容器容量比表征装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在终端中。进一步的，终端包括但不限定于：台式计算机、笔记本电脑以及平板电脑等智能终端。继续参考图1，该铝电解电容器容量比表征方法具体包括如下步骤：

s110、获取铝电解电容器的电解液在设定温度范围内多个温度下的电导率。

其中，电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值，铝电解电容器的电解液的电导率随温度的变化而变化。

可选的，设定温度范围为-55℃～-20℃。

示例性的，在温度范围为-55℃～-20℃内，可以每间隔5℃记录一次铝电解电容器的电解液的电导率。需要说明的是，相邻两次记录电导率时对应的温度之间的间隔可以是固定值，也可以是不同的数值，可根据实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。

s120、获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比。

其中，记录铝电解电容器的电解液的电导率时对应的多个温度与记录铝电解电容器的容量比时对应的多个温度相同，具体的，若记录铝电解电容器的电解液的电导率时对应的温度为t1、t2···tn，则应当相应记录t1、t2···tn温度下铝电解电容器的容量比。

s130、根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系。

s140、获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比，其中，预设温度在设定温度范围内。

其中，铝电解电容器由阳极箔、阴极箔、电解纸等材料组成，上述材料均对铝电解电容器的电容量产生影响，当上述材料固定不变时，则称为铝电解电容器的材料配套一定。在铝电解电容器的材料配套一定时，铝电解电容器的容量比-电导率的对应关系是一个内在关系，不会随电解液的改变而发生变化，因此，理论上，使用优化前电解液的铝电解电容器的容量比-电导率对应关系与使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比-电导率对应关系相同。

本发明实施例的技术方案，通过利用铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系以及优化后电解液的电导率，即可计算出使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比。因此，无需像现有技术中先使用优化后的电解液制备铝电解电容器，再测试该铝电解电容器的容量比，才能判断出优化后的电解液是否有优化效果，所以本发明实施例解决了由于使用优化后的电解液制备铝电解电容器带来的研发周期长的问题，达到了减少了铝电解电容器的制备次数，降低研发成本和研发时间，提高研发效率的有益效果。

实施例二

图2是本发明实施例二提供的一种铝电解电容器容量比表征方法的流程图。该铝电解电容器容量比表征方法具体包括如下步骤：

s210、获取铝电解电容器的电解液在设定温度范围内多个温度下的电导率。

s220、获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的电容量，根据确定使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比。

其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，cx℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的电容量，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

s230、根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比，采用进行二次曲线拟合，确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系，其中，

其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，c表示铝电解电容器阳极氧化膜的等效电容的电容量，ω表示加在铝电解电容器两端的电压角频率，c纸表示浸有电解液的电解纸的等效电容的电容量，r液表示浸有电解液的电解纸的串联电阻的电阻值，p表示电解纸含浸电解液后的电阻率，l表示电解纸的厚度，s表示电解纸的面积，表示电解液电导率与电解纸含浸电解液后的电阻率的等效系数，σ表示电解液的电导率，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

s240、获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比，其中，预设温度在设定温度范围内。

可选的，在获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比之前，还包括：通过改变电解液的主溶质质量比和/或改变电解液的溶剂成分组成，以获取优化后电解液。

示例性的，可以通过改变电解液的主溶质的质量比来优化电解液，如将主溶质的质量比从5％变为3％、6％或8％；和可以通过改变电解液的溶剂成分组成来优化电解液，如将电解液中的乙二醇溶剂改变成乙二醇和γ-丁内脂的混合溶剂。

图3是本发明实施例二提供的铝电解电容器第一等效电路图。继续参照图3，铝电解电容器阳极氧化膜cst1的电容量为c，阳极氧化膜的等效并联电阻rst1的电阻值为r，浸有电解液的电解纸cst2的电容量为c纸，浸有电解液的电解纸的串联电阻rst2的电阻值为r液。通常r的值很大，因此，cst1与rst1的并联可等效为cst1，即忽略r。得到图4，图4是本发明实施例二提供的铝电解电容器第二等效电路图，继续参照图4，cst2与rst2并联，按串、并联等效电路换算，得到图5，图5是本发明实施例二提供的铝电解电容器第三等效电路图，其中，浸有电解液的电解纸的等效串联电容cst3的电容量为c′纸，浸有电解液的电解纸的等效串联电阻rst3的电阻值为r′液，

其中，ω表示加在铝电解电容器两端的电压角频率。

又由于cst1和cst3是串联的，按串联等效电路换算，得到图6，图6是本发明实施例二提供的铝电解电容器第四等效电路图，其中，电容器的等效电容cst4的电容量为cr，

显然，当r液＝0时，即电解液的电导率非常大的理想情况下，cr＝c；

在低温时，ωc纸r液＜＜1，此时，cr可进一步化简得：

在铝电解电容器的材料配套一定时，c纸和c为固定值，而

其中，p表示电解纸含浸电解液后的电阻率，l表示电解纸的厚度，s表示电解纸的面积，表示电解液电导率与电解纸含浸电解液后的电阻率的等效系数，σ表示电解液的电导率。

进一步地，铝电解电容器在温度x℃下的容量比为：

其中，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

显然，在铝电解电容器的材料配套一定时，铝电解电容器的电容量的计算公式中，只有电解液的电导率随温度的变化而变化，并且铝电解电容器的电容量与电解液的电导率的具有二次关系，进一步地，铝电解电容器的容量比随温度的变化而变化，并且铝电解电容器的容量比与电解液的电导率的具有二次关系。

示例性的，分别测试电解液a1在-34℃、-36℃、-38℃、-40℃和-45℃下的电导率，具体的，将电解液a1放置于电导率测试仪探头的保护罩中，然后将保护罩与探头旋紧连接，并保证其密封性；将装有电解液a1的测试探头放进低温试验箱中，测试探头连接电导率测试仪的一端从低温试验箱中侧面伸出与电导率仪连接，然后将低温试验箱的温度调至-34℃；当低温试验箱的温度达到-34℃后，每隔20分钟记录一次电导率值，当前后两次数值不变时，该数值即为电解液a1在-34℃下的电导率。最后，继续调整低温试验箱的温度，分别测试出电解液a1在-36℃、-38℃、-40℃和-45℃下的电导率。

测试使用电解液a1制备的铝电解电容器在-34℃、-36℃、-38℃、-40℃和-45℃的容量比。具体的，使用温频测试系统，分别测出电解液制备的铝电解电容器在相应温度下的电容量，再计算出其相应的容量比。电解液a1在-34℃、-36℃、-38℃、-40℃和-45℃下的电导率以及使用电解液a1制备的铝电解电容器在-34℃、-36℃、-38℃、-40℃和-45℃下的容量比，参见表1。

表1电解液a1的电导率与容量比数据表

根据上述电解液的电导率以及铝电解电容器的容量比，得到该铝电解电容器在低温下，容量比与电导率的对应关系为：

c^*＝0.69153+0.01071×σ-1.2160×10^-4×σ⁴

在电解液a1的基础上进行优化，得到电解液a2、a3、a4、a5、a6、a7，分别测试电解液a2、a3、a4、a5、a6、a7在-40℃下的电导率及相应电容器在-40℃下的容量比，并根据上述容量比与电导率的对应关系计算相应电解液的容量比，参见表2。

表2电解液a2-a7的电导率与容量比数据表

容量比是表征宽温铝电解电容器低温性能的重要参数，其数值一般要求大于等于0.80。图7是本发明实施例二提供的容量比-电导率对应关系曲线图，其中，矩形块-实线表示容量比-电导率对应关系实测曲线，圆点-实线表示容量比-电导率对应关系拟合曲线，可以看出，电导率越大，容量比越大，电解液a3、a4、a5、a6、a7的计算容量比c^#≥0.8，满足宽温铝电解电容器的要求，电解液a2则不满足宽温铝电解电容器的要求。由实测结果可以看出，计算的结果与实测的结果基本一致。

值得注意的是，该方法能够通过电解液的电导率变化趋势来判断容量比的变化趋势，从而不必计算出使用优化后电解液制备的铝电解电容器容量比的具体值，便可以根据优化后电解液的电导率变化趋势快速判断出优化后电解液是否具有优化效果。

实施例三

图8是本发明实施例三提供的一种铝电解电容器容量比表征装置的结构示意图。该装置包括：电导率获取模块110，用于获取铝电解电容器的电解液在设定温度范围内多个温度下的电导率；容量比获取模块120，用于获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；对应关系确定模块130，用于根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；优化后电解液容量比确定模块140，用于获取优化后电解液在预设温度下的电导率，并根据铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系计算使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比，其中，预设温度在设定温度范围内。

本发明实施例的技术方案，通过利用铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系以及优化后电解液的电导率，即可计算出使用优化后电解液的铝电解电容器的容量比。因此，无需像现有技术中先使用优化后的电解液制备铝电解电容器，再测试该铝电解电容器的容量比，才能判断出优化后的电解液是否有优化效果，所以本发明实施例解决了由于使用优化后的电解液制备铝电解电容器带来的研发周期长的问题，达到了减少了铝电解电容器的制备次数，降低研发成本和研发时间，提高研发效率的有益效果。

可选的，设定温度范围为-55℃～-20℃。

可选的，对应关系确定模块130具体用于根据多个温度下的电导率以及多个温度下的容量比，采用进行二次曲线拟合，确定铝电解电容器的容量比与电导率的对应关系；其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，c表示铝电解电容器阳极氧化膜的电容量，ω表示加在铝电解电容器两端的电压角频率，c纸表示浸有电解液的电解纸的电容量，r液表示浸有电解液的电解纸的串联电阻，p表示电解纸含浸电解液后的电阻率，l表示电解纸的厚度，s表示电解纸的面积，表示电解液电导率与电解纸含浸电解液后的电阻率的等效系数，σ表示电解液的电导率，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

可选的，容量比获取模块包括120：电容量获取单元，用于获取使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的电容量；容量比获取单元，用于根据确定使用该电解液的铝电解电容器在多个温度下的容量比；其中，cx℃^*表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的容量比，cx℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度x℃下的电容量，c20℃表示使用该电解液的铝电解电容器在温度20℃下的电容量。

可选的，该装置还包括电解液优化模块，用于通过改变电解液的主溶质质量比和/或改变电解液的溶剂成分组成，以获取优化后电解液。

本发明实施例提供的铝电解电容器容量比表征装置具备本发明实施例提供的铝电解电容器容量比表征方法相应的有益效果，这里不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。