電容器是使用最廣，用量最大，且不可取代的電子元件，其產(chǎn)量約占電子元件的40％，而鋁電解電容器又占三大類電容器（電解電容器、陶瓷電容器、有機薄膜電容器）產(chǎn)量的36.8％。電解電容器是10年來我國發(fā)展速度最快的元件之一，目前，國內(nèi)電解電容器的年生產(chǎn)總量接近250億只，年平均增長率高達28％，占全球電解電容器產(chǎn)量的1/3。在發(fā)展過程中，鋁電解電容器也有來自集成電路、整機電路的改進和在高壓、高頻、長壽命、小容量應(yīng)用領(lǐng)域中其它電容器（如多層獨石陶瓷電容器、金屬化薄膜電容器、鉭電解電容器等）的相互滲透。鋁電解電容器自身也在不斷改進、完善和創(chuàng)新。尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會需求的提高，環(huán)境的改善，新型整機的誕生，使小型化、片式化和中高壓大容量鋁電解電容器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，需求量越來越大。因此，鋁電解電容器不僅不會萎縮，而且還具有更強的生命力和更廣闊的發(fā)展空間，會有更快的增長速度。
1 鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)與性能特點 鋁電解電容器是由經(jīng)過腐蝕和形成氧化膜的陽極鋁箔、經(jīng)過腐蝕的陰極鋁箔、中間隔著電解紙卷繞后，再浸漬工作電解液，然后密封在鋁殼中而制成的。其性能特點如下所述。
1.1 單位體積電容量非常大 電容器的電容量C=ε0εrS/d， 其中，ε0是真空電容率（常數(shù)），εr是介質(zhì)材料的相對介電常數(shù)，S是電極的有效面積，d是介質(zhì)材料的厚度。對于鋁電解電容器，εr=8～10。陽極鋁箔和陰極鋁箔可以通過腐蝕使其表面積增加幾十倍到幾百倍。d=αVf,α≈1.4nm/V，Vf=10V～600V，則d約為0.014μm～0.9μm，比其它電容器小幾倍到幾百倍。因而，電解電容器的單位體積電容量比其它電容器大幾倍到幾十倍。
1.2 額定容量非常大 由于電解電容器采用卷繞結(jié)構(gòu)，很容易擴大體積，因此，可以很容易地做到幾萬微法甚至幾十萬微法的額定電容量。
1.3 具有自愈作用 由于電容器內(nèi)部有電解液，因此，在工作中，電容器陽極鋁箔上的電介質(zhì)一旦發(fā)生局部性破壞，電解液中的O2－或OH－或酸根離子在電場力的作用下迅速到達破壞位置，將破壞位置堵塞住，并將破壞的氧化膜修復(fù)，使電容器恢復(fù)正常狀態(tài)。
1.4 工作電場強度高 由于陽極氧化膜在形成過程中每伏特生長大約1.4nm，即陽極氧化膜生長時的電場強度約為7×107V/cm，其工作狀態(tài)下的電場強度約為5×107V/cm，這個值遠遠大于陶瓷電容器和薄膜電容器的工作電場強度。
1.5 價格優(yōu)勢 由于制造鋁電解電容器所使用的主要原材料都是普通工業(yè)材料，所用設(shè)備屬于一般工業(yè)設(shè)備，自動化程度也較高，因此制造成本相對較低，尤其是單位容量的制造成本比其它類型的電容器具有壓倒性優(yōu)勢。
2 鋁電解電容器存在的缺點
2.1 有極性和有漏液的可能性 由于電解電容器存在極性，在使用時必須注意正負(fù)極的正確接法，否則不僅電容器發(fā)揮不了作用,而且漏電流很大，短時間內(nèi)電容器內(nèi)部就會發(fā)熱，破壞氧化膜，隨即損壞。 鋁電解電容器用鋁殼和橡膠塞密封，當(dāng)工作電解液受熱汽化后，容易從引線的根部滲出。電容器長期工作后，導(dǎo)致電解液干涸，使電容器失效。這是鋁電解電容器的主要失效模式之一。
2.2 損耗角正切值較大，溫度、頻率特性相對較差 工作電解液在鋁電解電容器中起著陰極的作用，由于工作電解液是離子導(dǎo)體，而離子的運動速度比電子的運動速度慢得多，導(dǎo)致工作電解液的電導(dǎo)率比電子導(dǎo)體的電導(dǎo)率低。再浸電解紙后其電導(dǎo)率進一步下降，因此，工作電解液所引起的等效串聯(lián)電阻比其它電容器的金屬電極所引起的等效串聯(lián)電阻大，從而導(dǎo)致鋁電解電容器的損耗角正切值較大，且頻率特性相對較差。另外，由于液體材料的電導(dǎo)率受溫度的影響較大，所以，鋁電解電容器的溫度特性也相對較差。
2.3 易老化 工作電解液盡管采用的是弱酸/弱堿鹽作為電解質(zhì)，水和有機溶劑作溶劑，但仍然具有一定的腐蝕性，對電容器的陽極氧化膜和橡膠塞有一定的侵蝕作用。另外，電解質(zhì)鹽與溶劑之間隨著時間的推移也會發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)。這些現(xiàn)象都將導(dǎo)致電容器的電性能劣化。 總之，盡管鋁電解電容器具有一定的缺點，限制了它在某些場合的應(yīng)用，但是由于它的高容量和價格優(yōu)勢等顯著的優(yōu)點，使它在同陶瓷電容器、薄膜電容器、鉭電解電容器的競爭中牢牢地占據(jù)著30％以上的份額。且隨著汽車電子、變頻技術(shù)等電力電子技術(shù)的發(fā)展，其所占比率將有大幅度上升的趨勢。
3 鋁電解電容器的生命力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是集成電路（IC）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）的發(fā)展，整個電容器行業(yè)能否持續(xù)發(fā)展，甚至還有沒有生存空間受到人們的懷疑，然而，從1987年以來，全球電容器的生產(chǎn)量每年以20％以上的速度增長，使這種懷疑不攻自破。實踐證明鋁電解電容器具有極強的生命力。
3.1IC的發(fā)展無法取代鋁電解電容器 一方面，由于IC的出現(xiàn)使部分小容量的電容器被集成到電路內(nèi)部；另一方面，IC的發(fā)展使電路系統(tǒng)的工作頻率大大提高，導(dǎo)致鋁電解電容器在部分電路中被別的電容器所取代。但是，IC電路中的電源部分卻始終離不開電解電容器。另外，鋁電解電容器自身性能的提高也向其它電容器的應(yīng)用領(lǐng)域擴展。
3.2 整機電路的變化只改變了鋁電解電容器的型號 開關(guān)電源的體積不斷縮小，能量轉(zhuǎn)換效率不斷提高，使得開關(guān)電源的工作頻率不斷提高（從20kHz到500kHz，甚至達到1MHz以上），導(dǎo)致其輸出部分的高頻噪聲加大，為了有效濾波，必須使用超低高頻阻抗或低等效串聯(lián)電阻（ESR）的電容器。 3.3 其它電容器與鋁電解電容器的相互補充 多層獨石陶瓷電容器使用的陶瓷介質(zhì)的不斷開發(fā)，介電常數(shù)不斷提高，再加上其高頻性能好以及片式化等有利條件，使其在低壓小容量的應(yīng)用場合具有一定優(yōu)勢。 金屬化薄膜的制備技術(shù)不斷提高，使薄膜的耐壓性大大提高，另外，薄膜電容器具有可靠性高、ESR小等優(yōu)點，使薄膜電容器在中高壓小容量的使用中有一定特長。 鉭電解電容器不僅具有優(yōu)良的溫度和頻率特性，而且又具有片式化的優(yōu)勢，在低壓中小容量的應(yīng)用領(lǐng)域有一定的增長。 雙電層電容器的材料及制備技術(shù)不斷進步，大大降低了其ESR，使其在低壓大容量的應(yīng)用領(lǐng)域具有競爭性。 由此可見，中高壓大容量鋁電解電容器并沒有受到其它電容器的沖擊，具有其獨特的優(yōu)勢。另外，在低壓小容量方面雖然存在一定的競爭，其出路在于加快相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，加強和繼續(xù)擴大鋁電解電容器現(xiàn)有優(yōu)勢，克服其自身的缺點。特別是近幾年來，鋁電解電容器已在多方面取得了長足的突破性進展，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。不僅其市場份額沒有縮小，相反，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴寬，呈現(xiàn)出高速增長，迎來了許多前所未有的發(fā)展機遇。
4 鋁電解電容器迎來難得的機遇
信息時代的到來，知識經(jīng)濟的出現(xiàn)，不僅給全球經(jīng)濟帶來了福音，也給電子工業(yè)帶來前所未有的繁榮，同樣，鋁電解電容器也得到空前的發(fā)展。 4.1市場方面的機遇
4.1.1 通信市場爆發(fā)式增長 信息時代的到來，使得各種通信手段、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到蓬勃發(fā)展，程控交換機、電話機、手機、無繩電話機、呼機、臺式計算機、筆記本電腦、掌上計算機、顯示器、復(fù)印機、傳真機、打印機、掃描儀、充電器等等，得到迅速普及，在其電源部分大量使用鋁電解電容器。從低壓到高壓、從小容量到大容量，種類繁多，需求量巨大。
4.1.2 汽車電子來勢洶涌 傳統(tǒng)汽車電子化涉及十大電子系統(tǒng)，其中有電子儀表盤、電子噴油系統(tǒng)、汽車音響系統(tǒng)、發(fā)動機管理系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、剎車防抱死系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、自動窗系統(tǒng)、自動鎖系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)中全都或多或少地要使用鋁電解電容器。而未來的電動汽車更是鋁電解電容器新的增長點，每部電動汽車至少需要4只高壓大容量鋁電解電容器用在電池充電、電壓轉(zhuǎn)換、逆變器等電路中。
4.1.3 家用電器的普及彩色電視機、音響、照相機、VCD、DVD、磁帶錄像機、激光唱機、變頻空調(diào)、變頻冰箱、洗衣機、微波爐、電飯鍋、吸塵器、節(jié)能燈以及數(shù)字電視、機頂盒和數(shù)碼相機等都是鋁電解電容器的使用大戶。一臺數(shù)字電視機中鋁電解電容器的需求量是普通電視機的3倍。
4.1.4 工業(yè)領(lǐng)域 隨著計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、數(shù)字加工中心、自動裝配機等各種自動化技術(shù)的日益廣泛，促進了變頻技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域大量使用開關(guān)電源、不間斷電源（UPS）、逆變器、監(jiān)視器、變頻電機、數(shù)控設(shè)備，其中大量使用鋁電解電容器。另外，激光加工、逆變焊機、電梯、石油勘探、第三代和第四代IGBT的開發(fā)、甚至發(fā)達國家高速公路的太陽能照明系統(tǒng)等等也需要使用大量的鋁電解電容器。 4.1.5 軍事及航空航天領(lǐng)域 近幾年，軍隊作戰(zhàn)已逐步變成電子對抗，電子裝備水平的高低直接預(yù)示著戰(zhàn)場的勝負(fù)。航空航天領(lǐng)域更是大量使用先進的電子設(shè)備。在這些電子設(shè)備中同樣大量使用鋁電解電容器。 總之，只要是使用電子設(shè)備的地方，基本上都離不開鋁電解電容器。有了這些機遇，鋁電解電容器保持每年以20％以上的速度增長是不會存在問題的。
4.2 技術(shù)方面的機遇
4.2.1新型電容器的誕生 近年來，由于材料科學(xué)的突飛猛進，使鋁電解電容器的技術(shù)得以飛速發(fā)展。最具代表性的是以有機半導(dǎo)體材料如TCNQ（1S/cm）和導(dǎo)電聚合物如聚吡咯（120S/cm）等作為陰極材料研制出固體片式鋁電解電容器。由于新型陰極材料具有比傳統(tǒng)電解液（10－2S/cm以下）高得多的電導(dǎo)率，使新型鋁電解電容器不僅實現(xiàn)了片式化，而且克服了傳統(tǒng)鋁電解電容器溫度和頻率特性差的缺點，達到近乎理想電容器的阻抗頻率特性。使鋁電解電容器的電性能和可靠性發(fā)生了質(zhì)的飛躍，大大拓寬了鋁電解電容器的應(yīng)用領(lǐng)域。
4.2.2 傳統(tǒng)電容器制造技術(shù)的改進 高純度、高性能鋁箔材料的采用使材料的腐蝕性能大大改善，同時形成的介質(zhì)氧化膜的漏電流大大降低；先進腐蝕和形成工藝的開發(fā)，使陰、陽極鋁箔的比容量進一步增加，陽極箔的漏電流進一步下降；化學(xué)性穩(wěn)定的電解質(zhì)和溶劑，尤其是特種添加劑的應(yīng)用，減小了對電容器原輔材料的侵蝕，減小了電解液的泄漏；加上新型密封材料的采用，大大提高了電容器的使用壽命和擱置壽命（達到105℃、3000h～5000h）；新型電解紙的開發(fā)，大大提高了離子的穿透速度，使電容器的ESR降低5倍～7倍，使同樣容量的電容器在高頻下相當(dāng)于5只～7只普通電容器。這些材料和工藝技術(shù)的改進使傳統(tǒng)的鋁電解電容器的工作溫度范圍、可靠性、使用壽命、外形尺寸等的綜合性能得到了大大提高。另外，液體立式片型鋁電解電容器（V－chip）的開發(fā)成功，不僅縮小了電容器的體積，提高了電容器的性能，而且適應(yīng)了表面貼裝技術(shù)的發(fā)展潮流，進一步拓展了電解電容器的生存空間。
4.2.3 納米復(fù)合材料的應(yīng)用 鐵電材料如鈦酸鋇、鈦酸鍶等具有幾百到幾千的介電常數(shù)。納米級鐵電薄膜材料的制備與性能研究已經(jīng)比較成熟。若能將納米級鐵電材料復(fù)合于陽極氧化膜上，形成復(fù)合氧化膜，必將大大提高陽極箔的比容，使鋁電解電容器的體積顯著縮小，可大大拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
5 結(jié)束語 鋁電解電容器一直處于不斷克服自身缺點，發(fā)揮本征優(yōu)點的創(chuàng)新與發(fā)展過程中。新材料、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)，新市場、新領(lǐng)域不斷召喚與挑戰(zhàn)，極大地促進了鋁電解電容器的水平提高與性能改進，反過來又刺激了對鋁電解電容器的需求和發(fā)展。隨著鋁電解電容器的新材料、新技術(shù)、新工藝不斷的實用化，必將推動鋁電解電容器進入一個新時代。東莞市卓昊電子有限公司
