去極化劑對液體鉭電容器高頻電性能的影響
發布時間:2019-07-13 17:20:26來源:
常規的液體鉭電容器(以下簡稱鉭電容器)僅適用于10kHz以下的電路,若應用于高頻電路中,鉭電容器便出現容量大幅度下降、ESR(EquivalentSeries Resistance)增大的現象⑴。為適應航空航天、大陸科學探測儀器在高頻設備中急需大容置低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、優化鉭電容器的嬴能工藝和鉭芯燒結工藝以外。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*,進而提高鉭電容器的電容量C.液體鉭電容器的工作電解質均含有一定量的水,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,進而降低C.而且眾多的氫分子(氫氣)又使鉭電容器內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,造成產品早期失效如前所述,可在鉭電容器的工作電解質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壁上,也可增加從而提篼C11*由電化學理論可知,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壁。
這對于降低鉭電容器內部飽和蒸汽壓、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。
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溶液中有一定的溶解度,它的金屬離子溶于電解質溶液中,有效地增加了電解質中可導電的離子數目,降低電解質溶液的電阻率。
根據公式:電阻:為電解質溶液電阻:為導線及接觸電阻。
由上式可知,降低電解質溶液的電阻值,就可降低鉭電容器的損耗值和ESR值。
中Cu2+所帶的電荷數,所以加入Fe2 3的電解質具有較低的電阻率,因而其浸潰的鉭電容器的損耗、阻抗及ESR特性均較為優秀。
3.2.4另一方面,在電解質溶液中,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。經多次鉭電容器產品試驗,我們認為加入去極化劑3%(質量分數)比較適宜。
4結論的電解質溶液時,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,除了提高電解質溶液中可導電的離子濃度外,適當加入去極化劑可使產品的篼頻電性能得到一定的改菩。
試驗表明,在電解質溶液中加入3%(質量分數)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.