电解电容器

电解电容器标称电容量和允许偏差

标称电容量是标志在电容器上的电容量。

电容器的基本单位是法拉（F），但是，这个单位太大，在实地标注中很少采用。

其它单位关系如下：

1F=1000mF

1mF=1000μF

1μF=1000nF

1nF=1000pF

电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。

精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（ 20%-10%）、Ⅴ-（ 50%-20%）、Ⅵ-（ 50%-30%）

一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取。

电解电容器额定电压

在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。

电解电容器绝缘电阻

直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。

当电容较小时，主要取决于电容的表面状态，容量〉0.1uf时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越大越好。

电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

电解电容器损耗

电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。

在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。

电解电容器频率特性

随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。

铝电解电容器的结构特点：

铝壳和胶盖密闭起来构成一个电解电容器。同其它类型的电容器相比，铝电解电容器在结构上表现出如下明显的特点：

（1）铝电解电容器的工作介质为通过阳极氧化的方式在铝箔表面生成一层极薄的三氧化二铝（Al2O3），此氧化物介质层和电容器的阳极结合成一个完整的体系，两者相互依存，不能彼此独立；我们通常所说的电容器，其电极和电介质是彼此独立的。

铝电解电容器的芯子是由阳极铝箔、电解纸、阴极铝箔、电解纸等4层重叠卷绕而成；芯子含浸电解液后，用

（2）铝电解电容器的阳极是表面生成Al2O3介质层的铝箔，阴极并非我们习惯上认为的负箔，而是电容器的电解液。

（3）负箔在电解电容器中起电气引出的作用，因为作为电解电容器阴极的电解液无法直接和外电路连接，必须通过另一金属电极和电路的其它部分构成电气通路。

（4）铝电解电容器的阳极铝箔、阴极铝箔通常均为腐蚀铝箔，实际的表面积远远大于其表观表面积，这也是铝质电解电容器通常具有大的电容量的一个原因。由于采用具有众多微细蚀孔的铝箔，通常需用液态电解质才能更有效地利用其实际电极面积。

（5）由于铝电解电容器的介质氧化膜是采用阳极氧化的方式得到的，且其厚度正比于阳极氧化所施加的电压，所以，从原理上来说，铝质电解电容器的介质层厚度可以人为地精确控制。

电解电容器电解电容器的用途

1．隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。

2．旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。

3．耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路

4．滤波：这个对DIY而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。

5．温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。

6．计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数，时间常数t=RC。

7．调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。

8．整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

9．储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。

电解电容器电容器的寿命

电解电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。

寿命估算(life expectancy)：电解电容在最高工作温度下，可持续动作的时间。

lx=lo*2(to-ta)/10

lx=实际工作寿命

lo=保证寿命

to=最高工作温度(85℃105℃)

ta=电容器实际工作周围温度

example：规范值105℃/1000hrs

65℃寿命推估：lx=1000*2(105-65)/10

实际工作寿命：16000hrs

高温负荷寿命(load life)将电解电容器在最高工作温度下，印加额定工作电压，经一持续规定完成时间后，须符合下列变化：δcap：试验前之值的20%以内

电解电容器的工作电压为4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、160V、200V、300V、400V、450V、500V，工作温度为-55°~ 155℃（4~500V）、，特点是容量大、体积大、有极性，一般用于直流电路中作滤波、整流。目前最常用的电解电容器有铝电解电容器和钽电解电容器。

目前全球铝电解电容器供应市场日趋成熟，主要集中在日本、中国大陆、台湾地区以及韩国等地区。从近几年的行业总体竞争格局来看，日本的电解电容器生产量开始逐渐萎缩减产，取而代之的是韩国企业，台湾企业，中国大陆企业。铝电解电容器这种产品在1978年之前，在中国大陆当时算是高新技术产品，而经过三十多年的发展，铝电解电容器这种产品对于国内铝电解电容器的生产商来说已不属于高新技术产品了。从技术的角度来看，国内某些知名品牌所生产的电容器已完全可以取代国外的电容器。

据《2013-2017年中国铝电解电容器行业发展前景与投资预测分析报告》数据显示2010年全球产值为52亿美元，过去7年的平均增长率为4%-5%，预计到2012年能达到55亿美元的市场规模，至2015年达到60亿美元左右。从全球铝电解电容器交货期看，2010年以来出现了明显的延长现象，这在很大程度上暗示着行业正在步入快速增长通道。

受成本上行压力和下游需求朝中国转移的影响，近几年来，海外知名铝电解电容器制造商纷纷来中国大陆投资建厂。铝电解电容器在传统消费电子领域稳步增长的同时，其应用领域随着结构转型与技术进步在节能灯、变频器、新能源等诸多新兴领域得以拓展。国家“十二五”规划中明确提出：推进大中小城市交通、通信、供电、给排水等基础设施一体化建设和网络化发展。这些新兴领域的发展将拓展新材料产品的需求空间，而作为国家重点发展产业的中国铝电解电容器行业也将获得巨大的发展空间。

铝电解电容器在电子线路中的基本作用一般概括为：通交流、阻直流，具有滤波、旁路、耦合和快速充放电的功能，并具有体积小、储存电量大、性价比高的特性。随着现代科技的进步与电容器性能的不断提高，铝电解电容器已广泛应用于消费电子产品、通信产品、电脑及周边产品、新能源、自动化控制、汽车工业、光电产品、高速铁路与航空及军事装备等。

铝电解电容器根据电解质形态的不同可划分为液态铝电解电容器和固态铝电解电容器；按引出方式的不同可分为引线式、焊针式、焊片式、螺栓式、贴片式等五种。按应用领域的不同铝电解电容器分为消费类、工业类和特种应用铝电解电容器，消费类铝电解电容器主要用于节能照明、电视机、显示器、计算机及空调等消费类市场；工业类铝电解电容器主要用于工业和通讯电源、专业变频器、数控和伺服系统、风力发电及汽车等工业领域；特种铝电解电容器主要应用于军事、航空航天以及其他特殊领域。

一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法专利目的

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》的目的是要提供一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法，该低压阳极用箔及其制造方法具有产品扩面率大、同时机械强度也十分优异、而且生产成本低等优点。

一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法技术方案

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》的技术解决方案之一是一种电解电容器低压阳极用铝箔，其组份包括Al和Si、Fe、Cu、其他微量元素、不可避免杂质，而所述铝箔的重量组份具体如下：Al含量为：99.980-99.993％，Si：15-50ppm，Fe：15-50ppm，Cu：20-60ppm，其他微量元素Mg Mn Zn Ga总含量：10-50ppm，不可避免杂质：余量。

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》是在高纯铝基体中通过必要的Si、Fe和Cu元素组合，控制Si、Fe单个元素含量≥15ppm，Cu≥20ppm，使原材料成本不至于太高。同时加入一定量的Mg、Mn、Zn、Ga等有益的微量元素，而其它则为不可避免杂质，这样一方面使铝箔的表面和内部有足够多的腐蚀核心，腐蚀时产生密集的蜂窝状腐蚀形貌，有效扩大表面积，提高比电容，同时利用上述元素的存在可以有效地提高阳极箔腐蚀后的机械强度。

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》低压阳极箔的具体改进还包括：其他微量元素Mg、Zn、Ga、Mn单个含量＜35ppm。不可避免杂质总含量＜30ppm。

所述不可避免杂质中，Cr、Ti、V、Ni、Ca、Cd、Sb单个元素的最高含量＜5ppm。

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》优选配方中各组份含量如下：Al含量为：99.980-99.991％。

其他微量元素Mg Mn Zn Ga总含量为：10-35ppm。

不可避免杂质总含量＜30ppm，Cr、Ti、V、Ni、Ca、Cd、Sb单个元素的最高含量＜5ppm。

Si：15-40ppm，Fe：15-40ppm，Cu：25-50ppm。

具体而言，在大量实验基础上，《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》阳极铝箔选择了如下的组份设计理念：

铝纯度限定在99.980％以上：这是因为，若铝纯度不到99.980％，即使含有设定的Si、Fe、Cu、Mg、Mn、Zn、Ga等形成腐蚀核的主要元素，在制造过程中，箔表面也不可避免地会有大量的粗大杂质析出，腐蚀处理时就会产生过溶解，箔表面就会形成粗大的孔径，这样就不能有效地扩大铝箔的的表面积，电解电容器用阳极箔也就不能获得高的静电容量。

Si含量为15-50ppm：若Si含量降到15ppm以下，不仅铝箔的强度较低，而且生产成本较高，不利于生产控制；另外，若Si含量超出50ppm，容易在基体中大量析出，腐蚀化成后得不到高的静电容量，而且也影响化成时间。

Fe含量为15-50ppm：若Fe含量降到15ppm以下，生产成本较高，不利于生产控制；若Fe含量超出50ppm，Fe容易以粗大的化合物的形式析出，该析出物与铝之间形成局部电池，导致铝在腐蚀液中产生过溶解，降低了阳极箔的比电容和增大漏电流。

Cu含量为20-60ppm：Cu是一种提高腐蚀箔的比电容最有效的元素，Cu的电极电位比Al高，且Cu在铝基体中固溶效果好，无论是固溶的Cu原子还是析出的CuAl₂都是阴极质点。当Cu均匀弥散地分布于基体中，其周围基体的电极电位由于相对较低，腐蚀时优先发生在这些区域，得到高密度、均匀一致的海绵状腐蚀孔，增加了铝箔的表面积，从而提高了铝箔比电容。若Cu含量不到20ppm，箔的腐蚀核心少，腐蚀效果欠佳，不能充分显示提高强度和提高比电容的效果，同时不利于降低原材料成本。若Cu含量超过60ppm，则作为低压箔溶解性太快、耐腐蚀性很差，生产不易控制。

10＜Mg Mn Zn Ga＜50ppm，其中Mg、Zn、Ga、Mn单个含量＜35ppm：在《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》中，Mg、Mn、Ga、Zn作为一种有益的微量元素加入，这些元素在Al中的固溶度大，在酸性环境下，在铝基体中形成的是均匀腐蚀，对提高比电容效果好，对腐蚀后的阳极箔强度也是有利的。如果Mg Mn Zn Ga含量达不到下限值，由于腐蚀核心不够，达不到进一步提高比容的目的，另一方面，如果Mg Mn Zn Ga含量超出上限值或单个含量超出上限值，腐蚀发孔点将过多，腐蚀时会引起局部过度腐蚀，这样反而不能得到高的扩面率，并且腐蚀损失增大，导致机械强度下降。

相应地，《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》的另一技术解决方案是一种如上所述电解电容器低压阳极用铝箔的制造方法，其包括如下步骤：熔炼、铸造、铣面、均匀化处理、热轧、冷轧和箔轧，而所述均匀化处理步骤的温度控制在550-610℃，金属保温时间5-40小时，所述热轧步骤的终轧温度控制在220～270℃。

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》制造方法采用高温均匀化热处理工艺和低的热终轧温度，使杂质元素有一定的固溶度，不至于析出太多影响铝箔的机械性能和失重率，从而确保铝箔中的化学组份配比得以恰当地实现。

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》低压阳极用铝箔制造方法的具体改进还包括：优选金属保温时间不超过30小时。

均热步骤中，在550-610℃下保温5-40小时：均热温度低于550℃，杂质元素析出太多，会导致过腐蚀；均热温度高于610℃，易导致板锭析氢，后续加工产生气泡。550-610℃均热，控制杂质元素固溶和析出在一个合适的比例，既有利于发孔和提高比电容，又不会产生过腐蚀。

均热时间少于5小时，其他微量元素和不可避免杂质元素固溶不足，均热时间超过40小时，增加生产成本、生产效率低。

热终轧温度220-270℃：在此温度范围内杂质元素不会从基体中析出，保持了均热固溶的效果，高于此温度范围时杂质元素会进一步从基体中析出，低于此温度范围时乳液会烧结在热轧卷坯上，使铝卷表面发黑，影响最终产品表面质量。

《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》的电解电容器低压阳极铝箔的生产可按常规工业化大生产方法进行。通过熔炼、半连续铸造法铸锭，经铣面、均匀化处理后，将锭坯进行热轧、冷轧及箔轧，最后制得低压阳极铝箔。这种铝箔可以在硬态或软态两种状态下进行电化学或化学腐蚀处理、以扩大铝箔的有效表面积，腐蚀后进行化成处理，继而用作电解电容器低压阳极箔。

一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法改善效果

如果使用《一种电解电容器低压阳极用铝箔及其制造方法》的电解电容器低压阳极铝箔，可以有效抑制腐蚀的局部过溶解从而形成大量细小且较深的腐蚀孔，正如后面实施例中所表明的那样，可以提供具有较高静电容量的低压阳极箔。而且，通过对局部溶解的抑制可以尽量减少与扩面率相对应的腐蚀失重，获得优异的机械强度。