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赛默飞电容器检测方案:铝电解电容器中杂质离子的检测

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2021年07月06日 08:48:17
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电容器是应用最为广泛的电子元件,几乎用电的地方都会用到电容器。

电容器是三大基础电子元器件(电阻、电容及电感器)之一,在电子元器件产业中占有重要的地位,是电子线路中必不可少的基础电子元器件,在整机使用的电子元件中,电容器用途最广泛、用量最大,约占全部电子元件用量的40%。

电容器根据电解质的不同主要分为铝电解电容器、钽电解电容器、陶瓷电容器和薄膜电容器四大类,其中铝电解电容器具有单位体积CV值高和性价比高等显著优点,占据了30%以上的电容器市场份额,可广泛应用于消费类电子产品、通信产品、电脑及周边产品、仪器仪表等,且随着新能源及新能源汽车、变频技术等新兴产业的发展,其所占比例有上升的趋势。

2020年我国铝电解电容器的市场规模约300亿元,预计未来随着行业向中高端市场转移,我国铝电解电容器市场规模将保持较快的增长速度。到2023年,我国铝电解电容器的市场规模将会达到360亿元。

铝电解电容器的组成

铝电解电容是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。

铝电解电容器工作电解液主要由主溶剂、主电解质以及添加剂构成。主电解质的作用是提供离子,使电解液导电并具有氧化能力。高压电解质体系主要采用支链羧酸盐加乙二醇体系。此外为了改善及提高电解液的性能,也添加了多种添加剂,包括防水剂,消氢剂,性能改进剂和防腐剂等。

铝电解电容及电解液限量要求

大家都知道,铝电解电容用铝材及电解液等原材料中存在杂质离子(Cl-、SO42-)会严重影响其电性能参数,Cl-不仅破坏介质氧化膜而且还使铝箔继续腐蚀以致出现穿孔,严重影响产品电性能提升,造成生产的电容器漏电流大,损耗大,甚至导致电容失效,因此必须对杂质离子尤其是Cl-含量进行严格控制。

电解液相关标准中Cl-及SO42-检测方法

在铝电解电容品控中,通常要求电解液样品Cl-<0.5 mg/Kg、SO42-<1 mg/Kg。离子色谱法具有简单易行,灵敏度高的优势,已经成为电子电器行业卤素检测的权威方法。

铝电解电容器及电解液中杂质离子的检测方案

01、电解液中氯离子含量的检测

图 氯离子标样分离谱图

图 典型样品分离谱图

离子色谱测定电解液中杂质离子具有以下技术优势:

只加水技术兼容梯度淋洗,操作简单方便;特色高容量离子交换色谱柱(IonPac AS11-HC),复杂样品也可良好分离;保证测定结果准确性;可选配谱睿技术,有效消除电解液中高浓度乙二醇等有机溶剂干扰;满足GB/T 19282-2014、SJ/T 11723-2018、SJ/T 11724-2018的检测要求。

图 “只加水”离子色谱仪原理图

图 淋洗液自动发生器(Eluent Generator,EG)原理图

图 电解抑制器原理图

02、铝材中氯离子和硫酸根的测定

图 0.2 mg/L氯离子和硫酸根标样分离谱图

03、电解液中总氯及硫含量的测定

图 CIC燃烧离子色谱仪

图 CIC燃烧流程及原理

CIC 测定电解液中氯及硫具有以下技术优势:

一次进样(5-250uL)可同时分析样品中总硫和总卤含量;可测定限度低至ppm级的硫和卤素,样品检出限可低至0.1mg/Kg;燃烧过程实时监控,可选精细燃烧模式,保证样品充分燃烧,重复性好;硫和卤素释放彻底,分别以硫酸盐和卤素离子的形式存在,样品基质完全消除;样品及标样均通过同一燃烧通道,保证测定结果的准确性;全自动化的燃烧-吸收-分析过程,人工干预少,空白低,测定结果准确度和精密度满足或优于ASTM现行方法要求。

图 典型样品分离谱图

总结:

从电解液中游离杂质离子,总氯及总硫到铝材中氯离子及硫酸根离子,离子色谱搭配前端在线燃烧系统可提供完整分析解决方案。

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