铝电解电容在应用中的电化学研究-铝在电解液中的腐蚀分析[精选].docx

铝电解电容器在应用中的电化学研究--铝在乙二醇系电解液中的腐蚀分析摘要文章情节中电化学技术已经在铝电解电容的引用中成为一种腐蚀分析手段，这种技术通常用来研究铝在乙二醇溶剂类电解液中的电化学腐蚀，这类电解液由有机酸、无机酸以及可电离的盐类溶解于乙二醇中而组成，其中还参加一些抗腐蚀剂及其他添加剂。1、引言随着铝电解电容在高比容、宽工作电压以及高性价比的要求不断提高，现在用于铝电解电容器的电解液主要有机溶剂以乙二醇和γ-丁内酯为主。主要溶质包括有机酸及无机酸，另有其他添加剂，包括腐蚀控制剂及吸氢剂。经过对铝电解电容的深层次研究，这类电解液必须具有如下物化性能：1、高离子电导率；2、宽工作温度范围；3、热稳定性良好以及与电容其他部件具有良好的匹配性（或兼容性）；4、对阳极箔和导箔再形成具有阳极氧化能力，从而使铝氧化层能够自愈；5、具有较好的浸润性以及在电容器隔离纸层中有好的膨胀能力；6、具有较低的饱和蒸汽压使电容在工作温度范围内其内部压力降至最低状态；7、闪火电压、水分含量以及PH值取决于电容器的应用。铝电解电容的失效分为电容灾难性失效和性能参数失效两种，灾难性失效包括短路、开路以及安全阀泄露，但性能参数失效一般因容量、漏电流和ESR严重变化所致。电容短路、漏气和性能参数腐蚀可能是因铝箔、端子和添加物被腐蚀做造成，这些腐蚀是因电解液的配料引起。因此，关键点在于铝电容器的配件和电解液配料的化学兼容性（匹配性）。另外腐蚀控制剂的添加在电解液中起到决定性的作用。腐蚀导致金属材料性能衰退，表现在其外观、机械性能和电学性能。在铝电解电容器中，腐蚀会损坏其电介质层并在电容器中产生气体（尤其在高温、高电压和高纹波电流的情况下）。因此，比较容易和可靠的腐蚀检查方法是使用极限电压来调查率在给定电解液中所导致的腐蚀。一般（传统）的腐蚀检查方法包括重量损失检查；电化学检查方法包括potentiodynamic和阻抗测试等等；电化学测试是比较流行的，因为其可以在很短时间内表现出结果。有一种非常有用的电化学技术用来研究腐蚀的方法被叫做Tafel plot；使用这种方法可以很容易的确定腐蚀电流。以前的工作中，铝在以水和有机溶剂中混合包含盐酸的腐蚀研究使用Tafel plot method。混合物中甲醇、乙醇、isopropanol和乙二醇分别在0%-60%变化。在这项研究中，发现集中增加酒精导致较低的腐蚀电流，张和研究员们调查铝端子（纯度99.85%-99.99%）在乙二醇系列电解液中的腐蚀，得出腐蚀电流随氯离子集中加而增加的结果。Tafel plot分析的其他工作反应铝（在水溶液中）可由PP膜保护。但是，tafel plot技术过去没有被广泛应用于描述不同有机溶剂电解液用在铝电解电容器中的情况或者不同腐蚀控制剂的效果，这项技术会是一个非常有效的途径去检查不同电解液对铝的腐蚀，而且有可能成为电解液改进的重要依据。这个工作的目标就是利用tafel plot作为一个描述一系列应用于铝电解电容器中的电解液的手段，研究和区分不同的腐蚀控制剂并提出更好的抗腐蚀性能。2、试验2.1测量仪器电化学分析器（CH 仪器 1110A）：用于电化学分析Ag,AgCl电极（CH仪器 CHI111）：用于虚设电极不锈钢反电极；直径6mm的铝制工作电极（纯度99.99%。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。）2.2电解液2.2.1电解液研究这篇论文主要研究乙二醇溶剂系列电解液，这些电解液的名称分别是WEY-450-1、WEY-450-2、WEY-450-3、WEY-450-4，其中都含有各种酸、导电性盐以及腐蚀控制剂（WEY-450-3电解液除外，其不含腐蚀控制剂）。这些电解液都是以前试验并发表被用于450V的电容器，表1总结了其各项参数表1电解液参数：水分含量（）H2O；PH值；电导率（k）；闪火电压（Vs）参数WEY-450-1WEY-450-2WEY-450-3WEY-450-4H2O16.014.514.33.3PH（25℃）4.975.555.476.0K（mS/cm，25℃）0.8000.9350.8271.257Vs（V，average，90℃）475475475475塔菲尔试验以前，先进行循环电压（60个循环电压周期，电压从-5V到+10V）试验以得到更加稳定的铝表面（获得更加稳定和------塔菲尔曲线）2.2.2腐蚀控制剂的描述电解液WEY-450-5不含腐蚀控制剂，被用来当做参考电解液以研究不同的腐蚀控制剂。乙二醇系列电解液中，经典的控制剂包含磷酸、磷酸盐、亚磷酸盐和此亚磷酸盐。这项工作中主要以次亚磷酸铵（AH）、磷酸（PA）、磷酸二氢铵（ADHP）或磷酸丁酯（DBP）为控制剂，按不同比例（包括0,0.05,0.1，0.2,0.5,0.8,1,1.5%）试