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长寿命电解电容耐高温耐高纹波电容器研制有什么要求(一)
Edit:管理员   Browse: Times  Date:2016-11-01
长寿命电解电容耐高温耐高纹波电容器研制有什么要求(一)
   长寿命电解电容必须通过优选材料,开发高温下劣化很小的电解液,配合特殊的铆接卷绕工艺,如负极增容贴片技术等,研制出耐高温高纹波的高可靠性铝电解电容器,其寿命可达135℃2000小时,适合以满足高品质节能灯使用要求。
   1.  原材料:
正极铝箔是铝电解电容的主要制造材料,其形成电压及比容高低与电解电容寿命有着直接的关系,形成电压越高,产品漏电越小,比容约低,体现在开片面积更大,单位发热量低。而且对于降低低频下的损耗从而减少温升有很大的益处。通过试验,我们认为要达到135℃要求,其正极铝箔形成电压必须高于590V,比容低于0.38uf/cm2
    负极铝箔主要是收集电流及正极铝箔形成复合容量,其复合容量的计算公式为:
    C=C+*C-/C++C
   式中C为复合容量,C+为正极容量,C-为负极容量。由此可见,选择高比容的负极铝箔有助于提升总容量及减少试验后的容量衰减。由于电解电容在放电时,其  负极可能会承受正向电压,负极耐压选择按下式:
    V≥C+*V充/C++C
    式中可以得出,负极形成电压越高,产品的可容许通过的纹波电流将更大,但负极形成电压提高,其比容会有所下降,因此我们选择形成电压为6V左右的40-50um厚度的负极铝箔。
    电解质对于电容器的损耗影响较大,在耐压容许的情况下,选用密度低(060-0.70kg/m3)厚度稍微厚一点的纸(80-90um),这里我们采用了WM270-80型号的电解纸,既保证了耐压,且损耗也维持在一个比较低的水平,又能够吸附较多的电解液,保证了电容器高温度下的长寿命工作要求。
     胶粒方面,由于产品所要求的温度较高,寿命较长,由于国内普遍采用的是过氧化物硫化的三元乙丙胶。使用了三元乙丙胶胶塞要达到135℃的要求,会加入许多抗氧化物以及使用无机填充物来提高抗热性,无机填充物虽然耐高温很高,但寿命很短,抗氧化剂可以耐高温但会影响过氧化物的硫化导致气密性和电气特性不好,使电容过早干枯失效,因此我们选择气密性更好的树脂硫化方式的丁基胶塞。
     2. 电解液
电解液是高温长寿命产品的关键。为了保证产品的高温长寿命,电解液应具有:极低的饱和蒸气压减少挥发,极好的高温稳定性防止高温性能劣化;较高的闪火电压防止击穿;较高的氧化效率能及时修复受损的氧化膜来降低漏电流等。
   溶剂方面,单用乙二醇以及其他多元醇类溶剂混合来降低饱和蒸汽压,更能有效的防止电容器高温工作时过早鼓底。

   而且由于节能灯需要经常开关,体现在电容器上需要经常进行充放电,开关的瞬间电流冲击对于电解电容器的可靠性来说,是一个比较重要的因素。铝电解电容器的工作负极-电解液,是离子导电性质,因此在达到一个比较强的电场时,发生氧离子放电生成氧气,出现闪火发生,极易造成击穿现象,再加上铝箔生产加工过程中形成的毛刺及电解纸密度的 不均匀等情况影响,更易发生。电容器外观表现为轻微起鼓或是防爆阀打开等不良。因此如何提高电解液的闪火电压及迅速修补氧化膜缺陷的能力成为解决此问题的首要办法,因此: 
 溶质方面使用含有长碳链羧酸铵盐来配制,随着其碳链的增长其闪火电压也越高。如使用带有支链的长碳链羧酸铵盐溶液,不仅由于其本身既为液态增加了在乙二醇中的溶解度,从而提升了电导率,而且由于拥有更长的碳链,因此其闪火电压也处于一个较高的水平。但电解液完全使用这类物质作为溶质则成本将会太贵,经过工艺试验验证后,我们还优选了一些传统的直链式二羧酸铵盐为第二溶质作为补充,不仅降低了成本,而且也能满足高温长寿命的要求。
 高压长寿命产品用电解液需要有着高的闪火电压及电导率,但这两个因素通常是相互制约的,溶质含量的增加必然降低闪火电压。因此在电解液中适当加入一些含有多个极性基团的高分子聚合物,如聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯基吡络烷酮等,由于这类高聚物一个分子中就有多个带负电荷的极性基团, 与带正电荷的阳极箔静电引力大, 加之高聚物分子量大, 色散力大, 总的吸附能大, 解吸不容易,能够牢固地吸附在阳极箔表面, 保护了氧化膜,也提高了闪火电压。
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