電解電容

1、特點(diǎn)

　　電解電容器特點(diǎn)一：?jiǎn)挝惑w積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。

　　電解電容器特點(diǎn)二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬(wàn)μf甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。

　　電解電容器特點(diǎn)三：價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。常見(jiàn)的日系電解電容以NipponChemi-con(黑金剛）、Nichicon（尼吉康）、Rubycon（紅寶石）、Matsushita(松下電器，從2005年改為Panasonic)、Hitachi（日立）、ELNA（埃爾納，俗稱依娜）為代表，臺(tái)系電容則以LELON（立?。USCON（冠坤）、TEAPO（智寶）、CAPXON（豐賓）為代表，港系：SAMXON（萬(wàn)裕），國(guó)內(nèi)以TH（華裕）、capsun(青佺電容)、Beryl（綠寶石）、Acon（中元）、Chang（華威）、Xunda（訊達(dá))等為代表，歐美以ELEBASIC、ITEDCON、KENDEIL、CDE、BHC，EVERALPHA為代表。

2、原理

　　電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過(guò)電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。

3、應(yīng)用

　　有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號(hào)耦合及時(shí)間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時(shí)，其陽(yáng)極（正極）應(yīng)與電源電壓的正極端相連接，陰極（負(fù)極）與電源電壓的負(fù)極端相連接，不能接反，否則會(huì)損壞電容器。

　　無(wú)極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機(jī)S校正電路及單相電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電路。

　　電解電容器廣泛應(yīng)用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為1~1000μF，額定工作電壓范圍為6.3~450V。其缺點(diǎn)是介質(zhì)損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時(shí)間長(zhǎng)容易失效。

　　電解電容的極性，注意觀察在電解電容的側(cè)面有“—”，是負(fù)極，如果電解電容上沒(méi)有標(biāo)明正負(fù)極，也可以根據(jù)它的引腳的長(zhǎng)短來(lái)判斷，長(zhǎng)腳為正極，短腳為負(fù)極。

4、發(fā)展

　　就現(xiàn)在的產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，鋁電解電容器在電容器中占第二位。這類電容器本來(lái)是一般的直流電容器，但現(xiàn)在已經(jīng)從直流發(fā)展到交流、從低溫發(fā)展到高溫、從低壓發(fā)展到高壓、從通用型發(fā)展到特殊型、從一般結(jié)構(gòu)發(fā)展到片式、扁平、書(shū)本式等結(jié)構(gòu)。其上限容量已擴(kuò)展到4F左右，使用頻率已達(dá)到30kHz，工作溫度范圍已達(dá)到-55℃—125℃，有的甚至高到150℃，額定電壓己達(dá)到700V?？傊?，鋁電解電容器的發(fā)展越來(lái)越廣。導(dǎo)致這些發(fā)展的基礎(chǔ)如下：

　　1、在材料上，現(xiàn)在用的鋁箔在成分和結(jié)構(gòu)上都很考究。已經(jīng)不再要求高純，例如、對(duì)陽(yáng)極箔，要求其純度高到適當(dāng)。為了提高起始腐蝕點(diǎn)數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度及介質(zhì)氧化膜的性能，箔中要適當(dāng)?shù)暮心承╇s質(zhì)．并有的采用合金箔。在結(jié)構(gòu)上，對(duì)低壓箔，不要求立方結(jié)構(gòu)占的比例很大，但是對(duì)高壓箔，則要求這種結(jié)構(gòu)占到80%一90%以上。對(duì)陰極箔，為了提高其比容，則要求晶粒無(wú)規(guī)則取向的含雜量一定的合金鋁箔。工作電解液有三種成分構(gòu)成．即溶劑、溶質(zhì)和添加物，如已長(zhǎng)期應(yīng)用的電解液，其成分為乙二醇、甘油、硼酸和氨水。由于鋁電解電容器的發(fā)展，這種電解液已遠(yuǎn)不能滿足要求，故產(chǎn)生了許多新型電解液，以降低電容器的工作溫度范圍(如-55℃——l25℃)。這些新型電解液的配方原則是：①用兩種溶劑混合．以達(dá)到互補(bǔ)。②用兩種弱酸，以提供所需的兩種陰離子團(tuán)。③加堿，如有機(jī)胺，以調(diào)整電解液的pH值和閃火電壓．改變其電阻率。④改進(jìn)電解液特性的添加物，如防止鋁氧化膜發(fā)生水合作用的磷酸或其鹽，吸收氫的二硝基苯等，提高電解液閃火電壓的乙烯氧化物。

　　2、在工藝上，除了已經(jīng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化以外，鋁電解電容器在工藝上的進(jìn)展主要是腐蝕相賦能兩個(gè)工藝。鋁箔的腐蝕系數(shù)不但已經(jīng)很高(低壓電容器箔已達(dá)100，高壓者達(dá)25)，而且可以根據(jù)對(duì)電容器的性能要求，腐蝕出不同坑洞形貌的鋁箔。腐蝕工藝是一種腐蝕液種類、濃度、溫度、原箔成分、結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)、腐蝕過(guò)程中箔速度以及電源類型、波形、頻率、電壓等的動(dòng)態(tài)平衡工藝。問(wèn)題是如何得出最佳的動(dòng)態(tài)平衡和如何根據(jù)要求確定出最傳平衡。因此，對(duì)現(xiàn)在的腐蝕工藝還不能說(shuō)已經(jīng)達(dá)到了最佳狀態(tài)。

　　現(xiàn)在的賦能工藝已經(jīng)可以制造出優(yōu)質(zhì)的介質(zhì)氧化膜，而且還可以根據(jù)要求不同，制造出不同的介質(zhì)氧化膜，例如，對(duì)直流電容器，制造出γ和γ’型結(jié)晶氧化鋁膜，對(duì)交流電容器，則為非晶膜。賦能工藝最大的進(jìn)展是能將氫氧化鋁膜轉(zhuǎn)變成介質(zhì)氧化鋁膜、并能在其表面形成防水層。此外，還能消除介質(zhì)膜的疵點(diǎn)和龜裂。

　　3、在結(jié)構(gòu)上，鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)多樣化，除了上述液體鋁電解電容器外．還有固體鋁電解電容器。其結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，一種是箔式卷繞形的，另一種是鋁粉燒結(jié)多孔塊狀的，所用的固體電解質(zhì)主要是MnO2。　鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)多樣化，如雙陽(yáng)極結(jié)構(gòu)、對(duì)陰極結(jié)構(gòu)、書(shū)本式結(jié)構(gòu)、三角式結(jié)構(gòu)、片式結(jié)構(gòu)。其中片式鋁電解電容器的出現(xiàn)是鋁電解電容器的又—進(jìn)步。因?yàn)槿绻麤](méi)有高比容的鋁箔、耐高溫的電解液、優(yōu)異的密封結(jié)構(gòu)和精細(xì)的加工技術(shù)，是很難制出合乎要求的片式鋁電解電容器的，目的，其片式化率還處于比較低的水平。

5、未來(lái)

　　華裕電子的TH牌700V的電解電容及超大型高壓大容量100*270mm已經(jīng)被研發(fā)出來(lái)，capsun以及TDK研制出的YDK-700V電容所用的材料為820V的已經(jīng)應(yīng)用于日本capsun集團(tuán)的音響，這極具劃時(shí)代意義，這意味著380V整流出來(lái)后的537V再也不用2只400V的去串聯(lián)。未來(lái)鋁電解電容器的性能會(huì)隨著科技的進(jìn)步更進(jìn)一步的發(fā)展。700V100uf的正規(guī)電容體積通常為35*80-100MM或者50*80-96MM價(jià)位在22美元左右。目前應(yīng)用于世界頂級(jí)的capsun，YAMAHA音響廣泛出口到歐美高檔酒店，價(jià)格1200美元到數(shù)百萬(wàn)美元一套的音響價(jià)格昂貴，多應(yīng)用于貴族家庭及酒店。小體積大容量的超級(jí)電容器也正逐步開(kāi)發(fā)出來(lái).

　　鋁電解電容器漏電流的測(cè)試方法和測(cè)試條件為：在25℃，被測(cè)電容器串聯(lián)一個(gè)1000Ω的保護(hù)電阻接于額定電壓，測(cè)量漏電流。施加電壓5min后，漏電流不超過(guò)說(shuō)明書(shū)的最大值為合格。小容量的鋁電解電容器可以采用1min測(cè)試結(jié)果，大容量的鋁電解電容器將需要更長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間，從特性曲線可以看到，電流將無(wú)限趨近于最終的“漏電流”值——補(bǔ)氧化鋁介質(zhì)需要的電流值。電解電容器的損耗因數(shù)(dissipationfactor，DF)可以理解為在交流電流激勵(lì)下，電解電容器的無(wú)功功率和等效串聯(lián)電阻(ESR)的有功功率。很顯然，這是容抗與等效串聯(lián)電阻(ESR)之比。交流電路中的RC電路，而且這個(gè)比值非常像三角函數(shù)的對(duì)邊比鄰邊——正切函數(shù)。因此，電解電容器的損耗因數(shù)(簡(jiǎn)稱DF)很多技術(shù)文獻(xiàn)中也稱為損耗角正切。鋁電解電容器的電壓指標(biāo)主要有額定DC電壓、額定浪涌電壓、瞬間過(guò)壓和反向電壓，

　　額定DC電壓VR額定DC電壓VR是電容器在額定溫度范圍內(nèi)所允許的連續(xù)工作電壓，它包括在電容器兩電極間的直流電壓和脈動(dòng)電壓或連續(xù)脈沖電壓之和。通常，鉭電容的額定電壓在電容器表面標(biāo)明。通常額定電壓≤100VT491B107M004AT為“低壓”鉭電容，而額定電壓≥150V為“高壓”電容器