電解電容

1、特點

　　電解電容器特點一：單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數百倍。

　　電解電容器特點二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬μf甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。

　　電解電容器特點三：價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設備也都是普通的工業(yè)設備，可以大規(guī)模生產，成本相對比較低。常見的日系電解電容以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，臺系電容則以LELON（立隆）、SUSCON（冠坤）、TEAPO（智寶）、CAPXON（豐賓）為代表，港系：SAMXON（萬裕），國內以TH（華裕）、capsun(青佺電容)、Beryl（綠寶石）、Acon（中元）、Chang（華威）、Xunda（訊達)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，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。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質液（液態(tài)電解質）的薄紙/薄膜或電解質聚合物構成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質作為負電極（注意和電介質區(qū)分），電解電容器因而得名。

3、應用

　　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、信號耦合及時間常數設定、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，其陽極（正極）應與電源電壓的正極端相連接，陰極（負極）與電源電壓的負極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。

　　無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機S校正電路及單相電動機的起動電路。

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

　　電解電容的極性，注意觀察在電解電容的側面有“—”，是負極，如果電解電容上沒有標明正負極，也可以根據它的引腳的長短來判斷，長腳為正極，短腳為負極。

4、發(fā)展

　　就現在的產量來說，鋁電解電容器在電容器中占第二位。這類電容器本來是一般的直流電容器，但現在已經從直流發(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、從一般結構發(fā)展到片式、扁平、書本式等結構。其上限容量已擴展到4F左右，使用頻率已達到30kHz，工作溫度范圍已達到-55℃—125℃，有的甚至高到150℃，額定電壓己達到700V。總之，鋁電解電容器的發(fā)展越來越廣。導致這些發(fā)展的基礎如下：

　　1、在材料上，現在用的鋁箔在成分和結構上都很考究。已經不再要求高純，例如、對陽極箔，要求其純度高到適當。為了提高起始腐蝕點數、機械強度及介質氧化膜的性能，箔中要適當的含有某些雜質．并有的采用合金箔。在結構上，對低壓箔，不要求立方結構占的比例很大，但是對高壓箔，則要求這種結構占到80%一90%以上。對陰極箔，為了提高其比容，則要求晶粒無規(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成．即溶劑、溶質和添加物，如已長期應用的電解液，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，這種電解液已遠不能滿足要求，故產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．以達到互補。②用兩種弱酸，以提供所需的兩種陰離子團。③加堿，如有機胺，以調整電解液的pH值和閃火電壓．改變其電阻率。④改進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，除了已經實現生產機械化和自動化以外，鋁電解電容器在工藝上的進展主要是腐蝕相賦能兩個工藝。鋁箔的腐蝕系數不但已經很高(低壓電容器箔已達100，高壓者達25)，而且可以根據對電容器的性能要求，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、結構、表面狀態(tài)、腐蝕過程中箔速度以及電源類型、波形、頻率、電壓等的動態(tài)平衡工藝。問題是如何得出最佳的動態(tài)平衡和如何根據要求確定出最傳平衡。因此，對現在的腐蝕工藝還不能說已經達到了最佳狀態(tài)。

　　現在的賦能工藝已經可以制造出優(yōu)質的介質氧化膜，而且還可以根據要求不同，制造出不同的介質氧化膜，例如，對直流電容器，制造出γ和γ’型結晶氧化鋁膜，對交流電容器，則為非晶膜。賦能工藝最大的進展是能將氫氧化鋁膜轉變成介質氧化鋁膜、并能在其表面形成防水層。此外，還能消除介質膜的疵點和龜裂。

　　3、在結構上，鋁電解電容器的結構已經多樣化，除了上述液體鋁電解電容器外．還有固體鋁電解電容器。其結構形式主要有兩種，一種是箔式卷繞形的，另一種是鋁粉燒結多孔塊狀的，所用的固體電解質主要是MnO2?！′X電解電容器的結構已經多樣化，如雙陽極結構、對陰極結構、書本式結構、三角式結構、片式結構。其中片式鋁電解電容器的出現是鋁電解電容器的又—進步。因為如果沒有高比容的鋁箔、耐高溫的電解液、優(yōu)異的密封結構和精細的加工技術，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

　　華裕電子的TH牌700V的電解電容及超大型高壓大容量100*270mm已經被研發(fā)出來，capsun以及TDK研制出的YDK-700V電容所用的材料為820V的已經應用于日本capsun集團的音響，這極具劃時代意義，這意味著380V整流出來后的537V再也不用2只400V的去串聯。未來鋁電解電容器的性能會隨著科技的進步更進一步的發(fā)展。700V100uf的正規(guī)電容體積通常為35*80-100MM或者50*80-96MM價位在22美元左右。目前應用于世界頂級的capsun，YAMAHA音響廣泛出口到歐美高檔酒店，價格1200美元到數百萬美元一套的音響價格昂貴，多應用于貴族家庭及酒店。小體積大容量的超級電容器也正逐步開發(fā)出來.

　　鋁電解電容器漏電流的測試方法和測試條件為：在25℃，被測電容器串聯一個1000Ω的保護電阻接于額定電壓，測量漏電流。施加電壓5min后，漏電流不超過說明書的最大值為合格。小容量的鋁電解電容器可以采用1min測試結果，大容量的鋁電解電容器將需要更長的測試時間，從特性曲線可以看到，電流將無限趨近于最終的“漏電流”值——補氧化鋁介質需要的電流值。電解電容器的損耗因數(dissipationfactor，DF)可以理解為在交流電流激勵下，電解電容器的無功功率和等效串聯電阻(ESR)的有功功率。很顯然，這是容抗與等效串聯電阻(ESR)之比。交流電路中的RC電路，而且這個比值非常像三角函數的對邊比鄰邊——正切函數。因此，電解電容器的損耗因數(簡稱DF)很多技術文獻中也稱為損耗角正切。鋁電解電容器的電壓指標主要有額定DC電壓、額定浪涌電壓、瞬間過壓和反向電壓，

　　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