铝电解电容器原材料的纯度对铝电解电容器耐久性的影响

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1、铝电解电容器原材料的纯度对铝电解电容器耐久性的影响　　摘要：为满足整机对铝电解电容器提出的105℃2000h及105℃5000h高可靠性要求，从溶质纯度、吸氢剂纯度以及电容器材料含水量等方面进行实验，研究了其对电容器耐久性的影响。实验结果表明，所用原材料的纯度及含水量均是影响铝电解电容器耐久性的重要因素。　　关键词：铝电解电容器　工作电解液　材料纯度　耐久性　含水量　烘干处理　　电容器耐久性的进一步提高受限于诸多因素：阴、阳极铝箔，电解纸，工作电解液，密封材料(零部件)等等。以往工作电解液的研究主要是

2、针对溶剂、溶质、各组分含量、反应机理以及基础性质等项目进行。传统观点认为：耐久性试验中寿命短或耐高温性能差都归因于电解液配方不合理；或认为溶剂、溶质组分选择不当；或认为某一组分含量不合适。通过反复试验研究发现，以上各因素固然重要，但各组分的纯度更不可忽视。对组分、含量完全相同的配方，在其他条件（电容器芯子、老练工艺等）也相同的情况下，往往由于某一组分纯度不同，效果会截然不同，尤其是上限工作温度提高到105℃以后，耐久性试验中寿命的长短相差很大。1　实验与结果分析1.1　溶质纯度对电容器耐久性的影响　　

3、为了研制节能灯用400V105℃2000h的高压铝电解电容器，从而进行105℃电解液的研究。溶剂选用乙二醇为主溶剂，壬二酸氢铵为主溶质，为改善电容器的频率特性，降低电容器损耗角正切值，选用了一种副溶质（本文简称JAA），其他条件完全相同的情况下，选用不同厂家生产的纯度不同的JAA，以相同比例进行试验对比。对比数据参见表1、表2、表3。表1　实验方案对比表实验号JAA的标称纯度w/%材料来源1电容器级1.5国内A厂2电容器级1.5进口分装3非标准级1.5国内A厂产品(自制提纯)4化学纯1.5国内B厂由表

4、可见，JAA的纯度对电容器质量和耐久性的影响，最为明显的是A厂生产的JAA产品，尽管其标称纯度是电容器级，但配成电解液制成的1号产品常规性能就不理想，因此在高温贮存和耐久性试验后早期失效是可以预见的。但同样是A厂生产的JAA，经过提纯后配成的3号电解液，其电容器的常规性能和耐久性结果均良好，显示了JAA作为副溶质有效的作用。若只进行1号试验，不进行提纯对比，就会掩盖JAA的真实效用，难以得到这个系列的优良配方。表2　高温贮存前后性能对比表（平均值）编号贮　存　前105℃贮存500hC/μFtgδI0/

5、μAI1/μA19.760.2352101650210.160.22639131310.10.2239120410.380.2236154注：测试条件：1.容量测试频率为1kHz；2.漏电流是410V10s的读数；3.测试温度为22℃。表3　耐久性试验前后性能对比编号0h测试105℃，500h后测试105℃，1000h后测试C0/μFtgδ0I0/μAC1/μFtgδ1I1/μAC2/μFtgδ2I2/μA110.230.232179.540.44130—0.58无210.10.22349.410.4

6、2309.020.8930310.360.2369.650.363329.20.7837410.730.2253610.070.4240—0.45无注：1.表中1号产品500h耐久性试验后已经有3只炸开,数据为其余7只的平均值。2.1号和4号产品1000h耐久性试验后各有8只和4只产品无容量,求平均值无意义。3.I2中的漏电流“无”表示电容器已开路，测不出漏电流。　　4号配方所用B厂生产的JAA，虽然标称纯度不是电容器级，但制成电容器后其常规性能，贮存性能良好，且耐久性试验中500h后电性能参数也很好

7、。然而进行1000h试验却发生失效，其原因，笔者认为还是由于JAA中杂质过多引起了早期失效。杂质的影响为什么发生在耐久性试验后期?这是由于杂质离子对氧化膜的破坏是一个长期的过程。在强电场作用下阳极会发生杂质阴离子的富集，只有在一定时间后杂质阴离子达到一定量时，该处氧化膜在高温下便被击穿，腐蚀便由此开始，直到氧化膜断裂引起早期失效。1.2　吸氢剂纯度对耐久性的影响　　同样是上述电解液系列，针对不同纯度的吸氢剂进行了对比试验。表4中5号、6号、7号三种配方用吸氢剂（二硝基苯酚）是属不同厂家生产，其余组分、

8、含量和工艺完全相同，对产品进行耐久性试验后，　对比结果参见表4。　耐久性试验500h后测试结果无异常，没列入表中。从表4可见，吸氢剂纯度对电容器耐久性影响很大，其原因仍是杂质离子的破坏作用。值得注意的是：许多厂家以为吸氢剂用量极少（一般在1/1000以下），就忽略纯度的要求，有时甚至采用生产年代久远的添加剂。这些做法都会影响电容器的耐久性和可靠性。表4　耐久性试验前后性能对比实　验　号0h测试105℃，1000h后测试备　　注C0/μFtgδ0I0/μA