鋁電解電容器用高壓陽極箔耐壓值檢測的影響研究

林穎

（新疆眾和股份有限公司烏魯木齊 830013）

鋁電解電容器是電子和電氣線路中極為重要的基礎電子元件之一，其在高能量脈沖電路、工業(yè)變頻器電路中，為了減少電路內阻，避免串聯(lián)使用，要求單電容器工作電壓越來越高[1]。而鋁電解電容器的陽極箔耐壓值是衡量鋁電解電容器耐壓能力的關鍵指標。

通過檢測電流、檢測液溫度、濃度和電壓滑跌時間四個方面分析對陽極箔耐壓值檢測結果的影響，并闡述了引起檢測結果差異的原因。進一步指出只有檢測時間超過電壓滑跌時間時，才能測出陽極箔耐壓值的最小值，才可以更好的判斷陽極箔品質。最后給出提高檢測電流和檢測液溫度，減小電壓滑跌時間的方法，以提高陽極箔耐壓值最小值的檢測效率。這對用戶區(qū)分不同廠商的陽極箔品質具有重大現(xiàn)實意義。

1 實驗

1.1 實驗材料和設備

實驗采用新疆眾和生產(chǎn)的高壓陽極箔，用深圳新宙邦科技股份有限公司生產(chǎn)的硼酸配置陽極箔耐壓值檢測液，用深圳聚英匯科自動化系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的全程控六通道時間電壓檢測儀（后文簡稱電壓檢測儀）檢測陽極箔耐壓值和電壓滑跌時間。

1.2 實驗方法

耐壓值檢測方法按新疆眾和《中高壓鋁電解電容器用陽極箔產(chǎn)品手冊》中的化成箔耐壓值檢測方法檢測，升壓時間Tr是電壓升至90%Vf所用的時間，耐壓值Vt 是檢測時間為Tr+180s 時的電壓。延長檢測時間至Tr+Tx，使電壓曲線呈現(xiàn)拐頭向上趨勢，則電壓從Vt（max）點滑跌至Vt（min）點所用的時間即為電壓滑跌時間，見圖1。

圖1 延長耐壓值檢測時間至Tr+Tx的電壓曲線示意圖

為保證檢測樣片耐壓值的一致性，樣片裁取方法見圖2。

圖2 陽極箔檢測樣片裁取示意圖

實驗一：用電壓檢測儀分別檢測從同一樣品上取下的4 個樣片的Vt，檢測液溫度85℃，檢測液硼酸濃度70g/L,檢測電流分別為1mA、2mA、4mA和8mA，檢測時間Tr+180s。

實驗二：用電壓檢測儀分別檢測從同一樣品上取下的4個樣片的Vt，檢測液硼酸濃度70g/L,檢測電流2mA，檢測液溫度分別為70℃、75℃、80℃、85℃、90℃和95℃，檢測時間Tr+180s。

實驗三：用電壓檢測儀分別檢測從同一樣品上取下的4 個樣片的Vt，檢測液溫度85℃,檢測電流2mA，檢測液硼酸濃度分別為20g/L、40g/L、60g/L，檢測時間Tr+180s。

實驗四：用電壓檢測儀分別檢測兩種用途的陽極箔Vt，檢測液溫度85℃,檢測液硼酸濃度70g/L,檢測電流2mA，檢測時間Tr+180s。

2 實驗結果與分析

2.1 檢測電流對陽極箔Vt檢測結果的影響

用不同檢測電流檢測陽極箔Vt 結果如圖3 所示。圖3 可以看出，檢測電流從1mA 逐步翻倍至8mA,所檢測的樣品Vt從656V增加至681V。

圖3 檢測電流對陽極箔Vt檢測結果的影響

在檢測時，樣品作為電化學反應的陽極，表面存在雙電層[2]，隨著檢測電流的增加，雙電層面電荷密度增加，雙電層電壓升高，導致陽極箔表觀電壓增加，即陽極箔Vt檢測值偏高，而陽極箔實際耐電壓能力并沒有提高。

2.2 檢測液溫度對陽極箔Vt檢測結果的影響

用不同溫度的檢測液檢測陽極箔Vt 結果如圖4所示。圖4可以看出，檢測液溫度從70℃逐步提升至95℃，所檢測的樣品Vt從697V降低至656V。

隨著檢測液溫度的增加，檢測液電導率從137μS/cm 升至140μS/cm，其所承擔電壓變化不大，但由于離子熱運動作用增強，使得雙電層面電荷密度減少[3]，雙電層電壓降低，導致陽極箔表觀電壓明顯降低，即陽極箔Vt檢測值偏低，而陽極箔實際耐電壓能力并沒有減弱。

圖4 檢測液溫度對陽極箔Vt檢測結果的影響

2.3 檢測液濃度對陽極箔Vt檢測結果的影響

用不同硼酸濃度的檢測液檢測陽極箔Vt結果如圖5 所示。圖5 可以看出，檢測液濃度從20g/L 逐步提升至60g/L，所檢測的樣品Vt從675V降低至668V。

圖5 檢測液濃度對陽極箔Vt檢測結果的影響

隨著檢測液硼酸濃度的增加，檢測液電導率從24μS/cm 升至110μS/cm，其所承擔電壓減少，導致陽極箔表觀電壓減少，即陽極箔Vt檢測值偏低，而陽極箔實際耐電壓能力并沒有減弱。

2.4 電壓滑跌時間對陽極箔Vt檢測結果的影響

用不同用途的陽極箔檢測其Vt 結果如圖6 所示。圖6 可以看出，檢測時間Tr+180s 時，普品Vt 是比長壽命產(chǎn)品高的，但延長檢測時間后，普品電壓會低于長壽命產(chǎn)品。

圖6 電壓滑跌時間對陽極箔Vt檢測結果的影響

長壽命產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特殊，較普品的陽極箔氧化膜更為致密，缺陷更少，從而由于電解液的浸蝕導致電壓下降較少[4]，延長檢測時間后，長壽命產(chǎn)品的電壓會高于普品。所以，通過延長檢測時間至Tr+Tx，測出Vt（min），可以更好反映出不同陽極箔的品質。但按照常規(guī)檢測方法，要測出Vt（min）所需時間較長，從圖3 和圖4 可以看出，通過提高檢測電流和檢測液溫度，可以使電壓達到Vt（max）后以更快的速度下降，同時也能提高氧化膜修復和后期生長的反應速率，使電壓曲線更快拐頭向上，從而減少電壓滑跌時間，提高陽極箔Vt（min）檢測效率，見圖7。

圖7 提高電流和溫度對檢測陽極箔Vt（min）所需時間的影響

隨著檢測電流和檢測液溫度的提高，普品的電壓滑跌時間從1304s 減小至313.75s，長壽命產(chǎn)品的電壓滑跌時間從305s 減小至62s，提高陽極箔Vt（min）檢測效率76%以上。

3 結論

通過分析檢測電流、檢測液溫度、濃度和電壓滑跌時間對陽極箔Vt 檢測結果的影響，強調檢測陽極箔Vt（min）的意義及找到提高其檢測效率的方法，并得出以下結論：

（1）隨著檢測電流的增加，雙電層面電荷密度增加，雙電層電壓升高，導致測得的陽極箔Vt偏高。

（2）隨著檢測液溫度的增加，離子熱運動作用增強，使得雙電層面電荷密度減少，雙電層電壓降低，導致測得的陽極箔Vt偏低。

（3）隨著檢測液硼酸濃度的增加，檢測液電導率增加，其所承擔電壓減少，導致測得的陽極箔Vt 偏低。

（4）無論怎么改變檢測電流、檢測液溫度和濃度，檢測時間只有超過電壓滑跌時間時，才能測出陽極箔的Vt（min），才可以更好的判斷陽極箔品質。

（5）提高檢測電流和檢測液溫度可以減小電壓滑跌時間，提高陽極箔Vt（min）的檢測效率。