去極化劑對液體鉭電容器高頻電性能的影響
發(fā)布時間:2019-07-13 17:20:26來源:
常規(guī)的液體鉭電容器(以下簡稱鉭電容器)僅適用于10kHz以下的電路,若應(yīng)用于高頻電路中,鉭電容器便出現(xiàn)容量大幅度下降、ESR(EquivalentSeries Resistance)增大的現(xiàn)象⑴。為適應(yīng)航空航天、大陸科學(xué)探測儀器在高頻設(shè)備中急需大容置低ESR液體鉭電容器的要求,降低鉭電容器在高頻電路中的ESR并提篼其電容置,除了提高鉭粉性能、優(yōu)化鉭電容器的嬴能工藝和鉭芯燒結(jié)工藝以外。鉭電容器的電容憊即量。
C0的大小基本上是一定的(由鉭電容器的殼號決定),那么(:》的大小將直接影響C的大小若(:*C0,則由⑴式可知,增大S,或減小“均可提高陰極容置C*,進(jìn)而提高鉭電容器的電容量C.液體鉭電容器的工作電解質(zhì)均含有一定量的水,水分子可電離成氫離子和氫氧根離子,在未加去極化劑的情況下,氫離子很容易被吸附于雙電層表面,并從陰極得到電子還原成氫原子,進(jìn)而合成氫分子(氫氣)。眾多氫離子被吸附于陰極表面,使增加,從而使下降,進(jìn)而降低C.而且眾多的氫分子(氫氣)又使鉭電容器內(nèi)部飽和蒸汽壓急劇上升,特別是在較篼溫度下,使電容器外殼開裂,造成產(chǎn)品早期失效如前所述,可在鉭電容器的工作電解質(zhì)溶液中加入硫酸鹽類(如硫酸銅、硫酸鐵等)作為去極化劑。
由于這些鹽類的陽離子的電極電位均比氫離子高,當(dāng)電容器工作時,這些陽離子將先于氫離子在陰極上得到電子被還原,從而抑制氫離子還原和氫氣的產(chǎn)生。
阻止了增大,從而提篼C*!。被還原的金屬離子還原成金屬原子附在鉭電容器外殼內(nèi)壁上,也可增加從而提篼C11*由電化學(xué)理論可知,金屬離子的電極越高,越容易先于氫離子在陰極得到電子還原為原子。£°(Fe3+ =0.771V,明顯篼于(Cu2+/Cu)=0.340V,因此3價鐵離子比2價銅離子更易于在鉭電容器陰極得到電子被還原,并附著于鉭電容器銀外殼的內(nèi)壁。
這對于降低鉭電容器內(nèi)部飽和蒸汽壓、增加電容器陰極有效面積、降低篼頻電路情況下電容器的容量損失均有貢獻(xiàn)。
3.2.3去極化劑對鉭電容器ESR的影響硫酸鹽去極化劑在電解質(zhì)溶液中有一定的溶解度,它的金屬離子溶于電解質(zhì)溶液中,有效地增加了電解質(zhì)中可導(dǎo)電的離子數(shù)目,降低電解質(zhì)溶液的電阻率。
根據(jù)公式:電阻:為電解質(zhì)溶液電阻:為導(dǎo)線及接觸電阻。
由上式可知,降低電解質(zhì)溶液的電阻值,就可降低鉭電容器的損耗值和ESR值。
中Cu2+所帶的電荷數(shù),所以加入Fe2 3的電解質(zhì)具有較低的電阻率,因而其浸潰的鉭電容器的損耗、阻抗及ESR特性均較為優(yōu)秀。
3.2.4另一方面,在電解質(zhì)溶液中,去極化劑的加入量不能太多,否則會造成金屬離子的沉淀在鉭電容器應(yīng)用于高頻電路中時,在外加電場的作用下,沉積的金屬離子可逐步遷移到鉭芯表面上,使電容器的漏電流增加。經(jīng)多次鉭電容器產(chǎn)品試驗(yàn),我們認(rèn)為加入去極化劑3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))比較適宜。
4結(jié)論的電解質(zhì)溶液時,為了降低其在一55X:下的阻抗及在高頻電路中的ESR和容量損失,除了提高電解質(zhì)溶液中可導(dǎo)電的離子濃度外,適當(dāng)加入去極化劑可使產(chǎn)品的篼頻電性能得到一定的改菩。
試驗(yàn)表明,在電解質(zhì)溶液中加入3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Fe2(S04)3作為去極化劑可以顯著地改菩鉭電容器的高頻電性能,可獲得較高的容量及較低的ESR.