電子發燒友網報道(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,比如固態鋁電解電容和液態鋁電解電容,這是根據陰極材料來區分的。
此前二者都是獨立發展,而現在的市場里,二者混合而成的固液混合鋁電解電容開始嶄露頭角。
基于固態電容技術的固液混合技術
鋁電解電容根據陰極材料的不同,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。液態鋁電解電容采用的是液態電解液,固態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,固態鋁電解電容憑著其諸多優勢發揮著不可替代的作用,但固態鋁電解電容不是沒有缺點。同體積同電壓下固態鋁電解電容的容量并沒有原來液態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電容的基礎上研制固液混合型鋁電解電容,揚長避短實現了1+1>2的效果。固液混合型在結構設計上和固態電容沒有區別,唯一的不同在于電解質上既使用了固態導電高分子,也使用了液態電解液。
固液混合型鋁電解電容簡單來說,就是結合了固態鋁電解電容和液態鋁電解電容各自的優點,電解液的高容量、低漏損電流特性與固態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。傳統的固態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。引入液態電解質修復鋁氧化膜,改善了這些不利影響,維持了穩定的電氣性能。
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電容和液態電容的折中版。為了補全固態電容的劣勢,固液混合電容犧牲了一部分固態電容的性能獲得了液態電容的優點。
兼顧兩條路線優點的技術產品,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,電子發燒友在走訪中發現了不少廠商推出了混合型鋁電解電容,均是針對汽車場景。
作為補全固態鋁電解電容和液態鋁電解電容中間地帶的產品,混合型鋁電解電容為電容器產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,其他場景還是更優先考慮特點鮮明的固態電容和液態電容。
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電容或者液態電容,當然在材料和工藝的研究突破下,其發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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