鋁電容器陽極腐蝕問題的探討

1、 鋁電解電容器以其容量大、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于各種電子線路中 ,隨著國內(nèi)大屏幕彩電、變頻家電（如變頻空調(diào)）的普遍應(yīng)用和電子元器件的國產(chǎn)化 ,對(duì)鋁電解電容器 ,特別是中、高壓鋁電解電容器的質(zhì)量和可靠性的要求愈來愈高。尤其是大屏幕彩電中所用的中、高壓(160 v-450 v)鋁電解電容器主要用于開關(guān)電源部分，作整流后濾波，它的質(zhì)量好壞直接影響到整機(jī)的性能，是線路中的關(guān)鍵元件。 其中400以上高壓鋁電解電容器一直是鋁電解電容器生產(chǎn)中的難點(diǎn)，存在的技術(shù)問題最多，也最嚴(yán)重。綜合其失效原因，主要表現(xiàn)為高溫負(fù)荷下陽極腐蝕嚴(yán)重從而造成陽極引出條斷裂，電容器開路失效，嚴(yán)重影響整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。 所謂

2、陽極腐蝕，是指電容器在一定負(fù)荷條件下，經(jīng)過一段時(shí)間，陽極引出條，引出條與蓋板組件相連接的鋁鉚釘逐漸被電化學(xué)腐蝕，從而導(dǎo)致產(chǎn)品失效的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在400v以上高壓鋁電解電容器產(chǎn)品中出現(xiàn)較多，鉚釘發(fā)黑，產(chǎn)品漏電流變大，陽極引出條被腐蝕斷裂，嚴(yán)重時(shí)甚至把陽極鉚釘腐蝕掉。 陽極腐蝕現(xiàn)象一般發(fā)生在焊針、焊片和螺栓等系列電容器中，而引線系列的產(chǎn)品則很少，產(chǎn)生的原因與制造的工藝有關(guān)。鉚釘與引條處腐蝕引條腐蝕斷裂1.電極箔引條結(jié)構(gòu)： 一種含有氧化膜(Al2O3)的鋁箔，由于鋁箔制造化成工藝的差異其氧化膜結(jié)構(gòu)不同于電容器的陽極箔的氧化膜。2.腐蝕的主要因素： 存在雜質(zhì)離子，包括Cl-、SO42-、Fe3+、C

3、u2+等。AlCl-SO42-Fe3+Cu2+3.腐蝕的機(jī)理（以Cl- 為例）： Al 3e Al3+ 2Al3+ + 3O2- Al2O3 Al3+ + 3Cl- AlCl3(可溶性 ） AlCl3 + 3H2O Al(OH)3+ 3H+ + 3Cl- 由于電解液中的Cl- 等雜質(zhì)離子向陽極遷移而富集，并引起PH降低而酸化，從而促進(jìn)Al的溶解，所以這種電化學(xué)腐蝕過程我們稱為“自催化酸化”。4.腐蝕的產(chǎn)物： 白色絮狀氧化物沉淀Al(OH)3 它是鋁陽極溶解下來的Al3+與電解液中的OH-的反應(yīng)物。 Al3+ + 3OH- Al(OH)3 白色半透明凝膠狀多孔性氫氧化鋁； 黑色疏松粉末狀腐蝕物5

4、.陽極腐蝕的反應(yīng)條件：電場(chǎng)電壓電解液里的帶負(fù)電荷的Cl-、SO42-等雜質(zhì)離子因電場(chǎng)環(huán)境下向陽極遷移。溫度 電容器陽極腐蝕的另一個(gè)重要條件是溫度的影響。高溫的環(huán)境下能加快Cl-、SO42-等雜質(zhì)離子的遷移速度，并且能加速它們對(duì)陽極腐蝕的反應(yīng)進(jìn)程，從而使陽極腐蝕更容易發(fā)生。陽極周圍的環(huán)境：電解液 電解液在電容器中不僅作為電容器的陰極，而且還起到修補(bǔ)氧化膜的作用，所以電解液品質(zhì)的好壞直接決定電容器產(chǎn)品的性能好壞。 性能不穩(wěn)定的電解液在高溫負(fù)荷環(huán)境下容易發(fā)生劣化，劣化后的電解液不再修補(bǔ)氧化膜而是起到破壞氧化膜的作用。 鋁電容器用的主要原材料及零部件有陽極鋁箔、陰極鋁箔、電解紙、蓋板（皮頭）、鋁殼、引

5、條（引線）套管以及配制電解液用的各種化學(xué)藥品等。 眾所周知，原材料的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)質(zhì)的原材料是制造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的保證。特別要指出的是，原材料中存在的Cl-、SO42-等有害雜質(zhì)對(duì)產(chǎn)品性能影響極大。因?yàn)檫@些雜質(zhì)會(huì)腐蝕鋁箔和引出條，造成產(chǎn)品過早失效。因此原材料的檢測(cè)和分析對(duì)解決陽極腐蝕問題有很大的幫助。陽極腐蝕過程中雜質(zhì)離子的來源： 雜質(zhì)離子工藝配套蓋板（皮頭）鋁殼鋁箔電解紙材質(zhì)純度電解液藥品純度蓋板（皮頭）對(duì)陽極腐蝕的影響 電容器在工作中，蓋板（皮頭）中的Cl-、SO42-等雜質(zhì)離子會(huì)游離出來，向陽極引條移動(dòng)，從而破壞陽極引條，引起陽極腐蝕。鋁殼對(duì)陽極腐蝕的影響 由于鋁殼內(nèi)部的雜質(zhì)很難

6、遷移出來，故鋁殼本身對(duì)陽極腐蝕影響最小。但是如果在電容器生產(chǎn)制造過程中由于一些人為因素的影響帶進(jìn)了Cl-等雜質(zhì)離子，這種結(jié)果往往對(duì)電容器產(chǎn)品的性能影響就很大。鋁箔對(duì)陽極腐蝕的影響 鋁箔在鋁電容器整個(gè)原材料當(dāng)中占有舉足輕重的地位，鋁箔質(zhì)量的好壞直接決定產(chǎn)品的性能和壽命。所以要想獲得可靠性高、壽命更長、電性能更優(yōu)越的產(chǎn)品，這對(duì)鋁箔的純度要求是極其嚴(yán)格的。 由于鋁箔純度、化成工藝以及化成電壓的不同導(dǎo)致鋁箔生產(chǎn)的質(zhì)量各有差異。純度不夠、耐腐蝕性較差的鋁箔更容易發(fā)生陽極腐蝕現(xiàn)象。電解紙對(duì)陽極腐蝕的影響 電解紙?jiān)陔娙萜髦胁粌H作為陽極箔與陰極箔的絕緣層，而且最重要的作用是吸附電解液，使得電解液更加充分地覆蓋

7、在鋁箔表面，達(dá)到電容器產(chǎn)品容量最大化的目的。 制造電容器電解紙的材料主要是植物纖維，現(xiàn)在所用的主要是馬尼拉麻和木漿，由于不同廠家生產(chǎn)工藝的差異在生產(chǎn)制造過程中極易產(chǎn)生雜質(zhì)離子，從而影響到電容器的性能。電解液對(duì)陽極腐蝕的影響 電解液在整個(gè)鋁電容器原材料中同樣占有重要的地位。因電解液影響不同于其他原材料，故分析的原因比較復(fù)雜，現(xiàn)主要有以下幾個(gè)方面的因素：藥品的純度： 電解液所使用的化學(xué)藥品材料必須滿足電容級(jí)，材料的純度相當(dāng)于分析純（AR)級(jí)別,雜質(zhì)含量要求很少，所以藥品的純度直接影響到配制電解液的性能好壞。電解液中溶劑與溶質(zhì)的因素 電解液主要有溶劑、溶質(zhì)以及添加劑三種成分組成，溶劑和溶質(zhì)則為電解液

8、最核心的兩種，而往往電解液的性能好壞是由溶劑和溶質(zhì)共同決定的。所以溶劑和溶質(zhì)兼容性跟優(yōu)化很大程度上決定了電解液的性能。 電解液中的溶劑跟溶質(zhì)不兼容或組合優(yōu)化不合理，就會(huì)導(dǎo)致溶質(zhì)在高溫負(fù)荷環(huán)境下析出，這樣的結(jié)果必定會(huì)使得產(chǎn)品損耗變大，發(fā)熱嚴(yán)重，產(chǎn)品內(nèi)部溫度過高，從而加速陽極腐蝕的進(jìn)程。電解液與鋁箔的兼容性 鋁電容器性能的好壞跟電解液與鋁箔的兼容性有關(guān)。不同體系的電解液所使用在產(chǎn)品上的鋁箔也不同，電解液與鋁箔的兼容性好，電解液修補(bǔ)氧化膜的性能得到最大的提升，相反電解液有與鋁箔兼容性較差，電解液容易發(fā)生劣化，導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重，從而加速陽極的腐蝕。 綜合以上所述，為了防止陽極腐蝕，避免產(chǎn)品失效，可以采取以下幾點(diǎn)解決方案：選擇純度較高，含Cl-等雜質(zhì)離子較少的原材料。包括陽極鋁箔、陰極鋁箔、電解紙、蓋板（皮頭）、鋁殼、引條（引線）套管以及配制電解液用的各種化學(xué)藥品等。針對(duì)不同化成工藝的鋁箔研究與之相匹配的工作電解液。鋁電容器產(chǎn)品芯包內(nèi)電解液含量不能太多，