電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李寧遠)在對電容進行分類的時候,通常按照電介質的不同來進行分類,如無機電容、有機電容還有電解電容。陶瓷電容就屬于無機介質電容器,DC薄膜電容屬于有機介質電容器,電解電容就是鋁電解、鉭電解電容這些。
鋁電解電容有很高的容值范圍,相比之下工作電壓范圍相對低一些,是用量很大且市場非常成熟的一類電容。鋁電解電容在長時間的演變里,細化出了很多不同類別,比如固態(tài)鋁電解電容和液態(tài)鋁電解電容,這是根據(jù)陰極材料來區(qū)分的。
此前二者都是獨立發(fā)展,而現(xiàn)在的市場里,二者混合而成的固液混合鋁電解電容開始嶄露頭角。
基于固態(tài)電容技術的固液混合技術
鋁電解電容根據(jù)陰極材料的不同,有著很多不同種類。較為常見的幾種陰極材料電解液、二氧化錳、有機半導體、高分子聚合物都可以和陽極的鋁進行組合。液態(tài)鋁電解電容采用的是液態(tài)電解液,固態(tài)鋁電解電容的陰極材料采用的是高分子電介質。
眾所周知,在很多高端應用里,固態(tài)鋁電解電容憑著其諸多優(yōu)勢發(fā)揮著不可替代的作用,但固態(tài)鋁電解電容不是沒有缺點。同體積同電壓下固態(tài)鋁電解電容的容量并沒有原來液態(tài)鋁電解電容的容量大,低頻響應稍差,特別是耐壓相對較差、漏電流相對較高等問題還是存在,固態(tài)鋁電解電容并不是萬能的。
隨著電動汽車的崛起,車用鋁電解電容用量激增,為了匹配車用器件的高可靠性和高性能,鋁電解電容廠商在固態(tài)電容的基礎上研制固液混合型鋁電解電容,揚長避短實現(xiàn)了1+1>2的效果。固液混合型在結構設計上和固態(tài)電容沒有區(qū)別,唯一的不同在于電解質上既使用了固態(tài)導電高分子,也使用了液態(tài)電解液。
固液混合型鋁電解電容簡單來說,就是結合了固態(tài)鋁電解電容和液態(tài)鋁電解電容各自的優(yōu)點,電解液的高容量、低漏損電流特性與固態(tài)導電高分子的高紋波電流、低ESR、低溫特性在混合型鋁電解電容中組合在了一起。
從設計上來說,引入液態(tài)電解質的目的在于氧化膜修復,鋁電極有沒有該功能會影響到電容耐壓和漏電流。傳統(tǒng)的固態(tài)電容應用因為其高紋波電流、低ESR、低溫特性在很多時候這些劣勢被忽略了。但在汽車應用中,這是器件可靠性隱患。引入液態(tài)電解質修復鋁氧化膜,改善了這些不利影響,維持了穩(wěn)定的電氣性能。
固液混合,針對汽車應用高可靠性而生
從容量、電壓、ESR、漏電流、高溫特性各項性能來看,固液混合電容無疑是固態(tài)電容和液態(tài)電容的折中版。為了補全固態(tài)電容的劣勢,固液混合電容犧牲了一部分固態(tài)電容的性能獲得了液態(tài)電容的優(yōu)點。
兼顧兩條路線優(yōu)點的技術產(chǎn)品,換個角度來看就是在兩條技術路線上均做了犧牲。從目前的應用來看,這一技術路線的電容器,幾乎只針對汽車電子應用。在此前舉辦的慕尼黑上海電子展上,電子發(fā)燒友在走訪中發(fā)現(xiàn)了不少廠商推出了混合型鋁電解電容,均是針對汽車場景。
作為補全固態(tài)鋁電解電容和液態(tài)鋁電解電容中間地帶的產(chǎn)品,混合型鋁電解電容為電容器產(chǎn)品提供了過渡并補全了固/液電容間的巨大差距,在汽車電子對可靠性要求越來越高的現(xiàn)如今,這條技術路線有著極大的價值。
至于其他應用,混合型鋁電解電容目前涉足得很少,其他場景還是更優(yōu)先考慮特點鮮明的固態(tài)電容和液態(tài)電容。
小結
混合型鋁電解電容并沒有以一種全新的突破來取代固態(tài)電容或者液態(tài)電容,當然在材料和工藝的研究突破下,其發(fā)展空間還有很多可以想象的余地。在材料配方和工藝摸索的支持下,或許以后將在更多應用中看到混合型鋁電解電容的應用。
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