铝电解电容器用高压阳极箔耐压值检测的影响研究

林颖

（新疆众和股份有限公司乌鲁木齐 830013）

铝电解电容器是电子和电气线路中极为重要的基础电子元件之一，其在高能量脉冲电路、工业变频器电路中，为了减少电路内阻，避免串联使用，要求单电容器工作电压越来越高[1]。而铝电解电容器的阳极箔耐压值是衡量铝电解电容器耐压能力的关键指标。

通过检测电流、检测液温度、浓度和电压滑跌时间四个方面分析对阳极箔耐压值检测结果的影响，并阐述了引起检测结果差异的原因。进一步指出只有检测时间超过电压滑跌时间时，才能测出阳极箔耐压值的最小值，才可以更好的判断阳极箔品质。最后给出提高检测电流和检测液温度，减小电压滑跌时间的方法，以提高阳极箔耐压值最小值的检测效率。这对用户区分不同厂商的阳极箔品质具有重大现实意义。

1 实验

1.1 实验材料和设备

实验采用新疆众和生产的高压阳极箔，用深圳新宙邦科技股份有限公司生产的硼酸配置阳极箔耐压值检测液，用深圳聚英汇科自动化系统有限公司生产的全程控六通道时间电压检测仪（后文简称电压检测仪）检测阳极箔耐压值和电压滑跌时间。

1.2 实验方法

耐压值检测方法按新疆众和《中高压铝电解电容器用阳极箔产品手册》中的化成箔耐压值检测方法检测，升压时间Tr是电压升至90%Vf所用的时间，耐压值Vt 是检测时间为Tr+180s 时的电压。延长检测时间至Tr+Tx，使电压曲线呈现拐头向上趋势，则电压从Vt（max）点滑跌至Vt（min）点所用的时间即为电压滑跌时间，见图1。

图1 延长耐压值检测时间至Tr+Tx的电压曲线示意图

为保证检测样片耐压值的一致性，样片裁取方法见图2。

图2 阳极箔检测样片裁取示意图

实验一：用电压检测仪分别检测从同一样品上取下的4 个样片的Vt，检测液温度85℃，检测液硼酸浓度70g/L,检测电流分别为1mA、2mA、4mA和8mA，检测时间Tr+180s。

实验二：用电压检测仪分别检测从同一样品上取下的4个样片的Vt，检测液硼酸浓度70g/L,检测电流2mA，检测液温度分别为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃和95℃，检测时间Tr+180s。

实验三：用电压检测仪分别检测从同一样品上取下的4 个样片的Vt，检测液温度85℃,检测电流2mA，检测液硼酸浓度分别为20g/L、40g/L、60g/L，检测时间Tr+180s。

实验四：用电压检测仪分别检测两种用途的阳极箔Vt，检测液温度85℃,检测液硼酸浓度70g/L,检测电流2mA，检测时间Tr+180s。

2 实验结果与分析

2.1 检测电流对阳极箔Vt检测结果的影响

用不同检测电流检测阳极箔Vt 结果如图3 所示。图3 可以看出，检测电流从1mA 逐步翻倍至8mA,所检测的样品Vt从656V增加至681V。

图3 检测电流对阳极箔Vt检测结果的影响

在检测时，样品作为电化学反应的阳极，表面存在双电层[2]，随着检测电流的增加，双电层面电荷密度增加，双电层电压升高，导致阳极箔表观电压增加，即阳极箔Vt检测值偏高，而阳极箔实际耐电压能力并没有提高。

2.2 检测液温度对阳极箔Vt检测结果的影响

用不同温度的检测液检测阳极箔Vt 结果如图4所示。图4可以看出，检测液温度从70℃逐步提升至95℃，所检测的样品Vt从697V降低至656V。

随着检测液温度的增加，检测液电导率从137μS/cm 升至140μS/cm，其所承担电压变化不大，但由于离子热运动作用增强，使得双电层面电荷密度减少[3]，双电层电压降低，导致阳极箔表观电压明显降低，即阳极箔Vt检测值偏低，而阳极箔实际耐电压能力并没有减弱。

图4 检测液温度对阳极箔Vt检测结果的影响

2.3 检测液浓度对阳极箔Vt检测结果的影响

用不同硼酸浓度的检测液检测阳极箔Vt结果如图5 所示。图5 可以看出，检测液浓度从20g/L 逐步提升至60g/L，所检测的样品Vt从675V降低至668V。

图5 检测液浓度对阳极箔Vt检测结果的影响

随着检测液硼酸浓度的增加，检测液电导率从24μS/cm 升至110μS/cm，其所承担电压减少，导致阳极箔表观电压减少，即阳极箔Vt检测值偏低，而阳极箔实际耐电压能力并没有减弱。

2.4 电压滑跌时间对阳极箔Vt检测结果的影响

用不同用途的阳极箔检测其Vt 结果如图6 所示。图6 可以看出，检测时间Tr+180s 时，普品Vt 是比长寿命产品高的，但延长检测时间后，普品电压会低于长寿命产品。

图6 电压滑跌时间对阳极箔Vt检测结果的影响

长寿命产品生产工艺特殊，较普品的阳极箔氧化膜更为致密，缺陷更少，从而由于电解液的浸蚀导致电压下降较少[4]，延长检测时间后，长寿命产品的电压会高于普品。所以，通过延长检测时间至Tr+Tx，测出Vt（min），可以更好反映出不同阳极箔的品质。但按照常规检测方法，要测出Vt（min）所需时间较长，从图3 和图4 可以看出，通过提高检测电流和检测液温度，可以使电压达到Vt（max）后以更快的速度下降，同时也能提高氧化膜修复和后期生长的反应速率，使电压曲线更快拐头向上，从而减少电压滑跌时间，提高阳极箔Vt（min）检测效率，见图7。

图7 提高电流和温度对检测阳极箔Vt（min）所需时间的影响

随着检测电流和检测液温度的提高，普品的电压滑跌时间从1304s 减小至313.75s，长寿命产品的电压滑跌时间从305s 减小至62s，提高阳极箔Vt（min）检测效率76%以上。

3 结论

通过分析检测电流、检测液温度、浓度和电压滑跌时间对阳极箔Vt 检测结果的影响，强调检测阳极箔Vt（min）的意义及找到提高其检测效率的方法，并得出以下结论：

（1）随着检测电流的增加，双电层面电荷密度增加，双电层电压升高，导致测得的阳极箔Vt偏高。

（2）随着检测液温度的增加，离子热运动作用增强，使得双电层面电荷密度减少，双电层电压降低，导致测得的阳极箔Vt偏低。

（3）随着检测液硼酸浓度的增加，检测液电导率增加，其所承担电压减少，导致测得的阳极箔Vt 偏低。

（4）无论怎么改变检测电流、检测液温度和浓度，检测时间只有超过电压滑跌时间时，才能测出阳极箔的Vt（min），才可以更好的判断阳极箔品质。

（5）提高检测电流和检测液温度可以减小电压滑跌时间，提高阳极箔Vt（min）的检测效率。