液体电解质铝电解电容器的腐蚀失效案例简介

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铝电解电容器因其电容量大、价格相对低廉、制作工艺简单，在电子电路中被广泛使用，主要用于滤波、调谐、旁路、耦合等。与其他种类电容器相比，铝电解电容器的使用寿命相对较短，可靠性较差。目前，被大量使用的是液体电解质铝电解电容器，其常见的失效模式有电容量下降、漏电流增大、开路、短路、防爆阀开裂等，具体失效模式、失效机理及失效原因见图1。

图1 液体电解质铝电解电容器常见失效模式分析图解

液体电解质铝电解电容器一般是指正极是铝箔、负极是电解液的电容器。通用型液体电解质铝电解电容器的基本结构为箔式卷绕型（图2（a）），阳极为铝金属箔，介质层是通过电化学方法在阳极金属箔上形成阀金属氧化膜（Al2O3）的；阴极则为多孔的电解纸所吸附的电解质（实际上的阴极为未经过化成处理形成电介质层的铝箔）。将阳极铝箔和阴极铝箔中间夹以电解纸卷绕起来（图2（b）），然后用胶带或浆糊粘着而成为铝电解电容器芯包，芯包浸含电解液后，就可以表现出电解电容器的基本功能。铝电解电容器的制造流程大致可以分为如下几个步骤：腐蚀铝箔增加其表面积（图2（c））、电化学法在铝箔上形成氧化铝（Al2O3）电介质层、分切铝箔、引线铆接、卷绕得到芯包、芯包浸含电解液、组装、套管、老化剔除不合格产品和后处理加工。

图2（a）铝电解电容的典型外观，（b）铝电解电容的芯包示意图，（c）阳极箔的切片形貌。

液体电解质铝电解电容器常见的失效机理之一：阳极腐蚀，所谓的阳极腐蚀是指铝电解电容器在使用过程中，有害的杂质的不断向阳极区迁移而富集造成阳极引出条或阳极箔被腐蚀，从而导致铝电解电容器失效的现象。造成这种腐蚀的主要原因是原材料的纯度不够（存在有害的杂质）和外部环境引入有害杂质，例如卤素离子。

图3 （a）液体电解质铝电解电容器阳极引出条腐蚀的典型形貌，（b）左图红圈所示区域灰色物质EDS谱图。

以氯离子为例，简述卤素离子对阳极的腐蚀机理：1）氯离子向阳极（铝箔或阳极引出条）迁移而富集，在阳极附近的氢离子浓度上升，即： 2Al+3H2O→2Al2O3+6H++6e-，阳极附近的pH值随之升高。2）由于阳极附近的pH上升，阳极铝箔或阳极引出条被溶解：2Al+6H+→2Al3++3H2↑3）腐蚀产物：2Al3++3OH-→Al(OH)3↓在这一过程中并不消耗氯离子，因此，氯离子的腐蚀作用能不断反复进行，最终的产物是白色或略带绿色（灰黄色）的氢氧化铝。
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另外，由于在腐蚀过程中有氢气产生，容易造成铝电解电容器壳体内部压力升高，造成壳体鼓包或防爆阀开裂。为防止阳极腐蚀，提高铝电解电容器的使用寿命，可以采取以下方法进行改进：
（1）严格控制生产环境，保证生产过程中无污染；
（2）应保证使用环境无污染
6 X9 X, |' j; R4 Q/ Q$ [（3）尽可能选择高纯度原材料；
! T5 _0 G( O% |8 z5 y（4）电解液中可以添加一些缓蚀剂。
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不错不错，很是专业和深度地道，值得好好学习下

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