铝电解的基础知识
铝电解电容基础知识培训
对引脚加压过大
6.开
路
引脚接触不好
腐蚀
CL-存在
机械强度不够 钉接不牢固
3、纹波电流：
铝电解电容器基本知识
课程重点
一、铝电解电容器的一般概念 二、铝电解电容器的构造 三、铝电解电容器的电气特性 四、铝电解电容器的标识 五、铝电解电容器的允许纹波电流 六、铝电解电容器制造流程 七、铝电解电容器的试验 八、铝电解电容器的寿命及推算 九、铝电解电容器失效分析 十、 铝电解电容器使用注意事项
产生故障的原理（内部故障）
制造的原因
1.防 爆 阀 打 开 2.静电容量降低
内压增加
内部温度上升
正箔容量衰减
3.损 失 角 增 大
负箔容量衰减
4.漏 电 流 增 大
正箔氧化膜劣化 电解液干涸
5.短
路
正箔氧化膜、电解纸的绝缘已破环
正箔氧化膜缺陷 电解液量不足 钉接处有毛刺 金属微粒附着
使用上的原因
施加了过电压 充放电太频繁 施加了反向电压 施加了交流电压 过大的纹波电流
2、电解电容器的定义
两个极板有正极和负极之分，其中正极采用特定的阀 金属，并在该金属表面上借助于电化学方法，生成一 层极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质，而负极 采用能生成和修复介质的液状或固状的电解质，这样 一种特殊结构和特殊工艺制造的电容器。
3、电解电容器的种类
1、按阀金属种类分
铝电解电容器 钽电解电容器 钽铌合金电解电容器
液体（湿式）电解电容器 2、按电解质状态分 固体电解电容器
箔式卷绕型电解电容器 3．按正极呈现的状态分 烧结型电解电容器
二、铝电解电容器的构造
1．基本结构
正极（阳极） 负极（阴极） 介质
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短路或断路可能是由于制造缺陷或使用不当造成，应检查电容器是 否有损坏，必要时更换。
06
铝电解电容器的未来发展与趋势
新材料的应用
1 2
新型电极材料
采用高导电性、高稳定性、低成本的电极材料， 如碳纳米管、金属复合材料等，以提高电容器的 性能和稳定性。
新型电解质材料
研发新型电解质材料，如固态电解质，以提高电 容器的耐压、耐高温性能和稳定性。
为法拉（F）。
额定电压
铝电解电容器能够承受 的最大电压。
漏电流
当施加电压时，铝电解 电容器中流过的微小电
流。
损耗角正切值
表示铝电解电容器能量 损耗的参数，越小表示
损耗越小。
03
铝电解电容器的制造工艺
铝箔的制造
01
铝箔的制造是铝电解电容器制造 的第一步，通常采用轧制和退火 工艺，得到具有特定厚度和物理 性能的铝箔。
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目录
• 铝电解电容器简介 • 铝电解电容器的工作原理 • 铝电解电容器的制造工艺 • 铝电解电容器的性能测试与评估 • 铝电解电容器的选用与使用注意事项 • 铝电解电容器的未来发展与趋势
01
铝电解电容器简介
定义与特性
定义
铝电解电容器是一种电子元件， 由铝制阳极和电解液组成，通常 与电解质一起封装在塑料或金属 外壳中。
结构
主要由阳极、电解质、绝缘材料和引 脚等部分组成，其中阳极是电容器的 主要部分，通常采用铝制箔片作为电 极材料。
02
铝电解电容器的工作原理
电容的基本原理
电容
由两个平行、相对的导电 板组成的装置，能够存储 电荷。
电容的单位
法拉（F），表示电容的大 小。
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阴极副反应1.3.1.2同时在两极上还发生着一些,在铝电解过程中除前面讲的两极主反应外, 生产中应尽量加以遏制。
这些副反应对生产有害无益,复杂的副反应. 阴极副反应⑴:
铝在电解质中的溶解反应和损失①
必在铝电解过程中，处于高温状态下的阴极铝液和电解质的接触面上，然有析出的铝溶解在电解质中，一般认为，阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况：溶解在熔融冰晶石中的铝，生成低价铝离子和双原子的钠离子。
a.
＋3＋＝ 2Al+Al3Al
＋3＋＋ Al Al+6Na＝+3Na2 b.在碱性电解质中，铝与氟化钠发生置换反应。
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1.3.
2.2阳极副反应 A、的直接生产CO精品文档．精品文档
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教授方法：课堂讲授、讨论、提问课外作业： 1-1、什么是铝，它有哪些主要性质和用途？铝电解的基本过程是怎样的？阴极和阳极上发生怎么样的反应？1-3 1-6什么是电解质的酸碱度，它有哪些表示方法？精品文档．
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电解铝知识讲座(一章 基础知识)
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铝的外特性 ：
（铝有美丽的银白色的光泽，工业被称誉为“万能金属”） 1、铝是轻金属的一种，常温下的密度为2.7克/立方厘米（克每
立方厘米），是铜和钢铁的三分之一； 2、铝有良好的防腐蚀性； 3、铝是一种良好的导电材料，而且铝的纯度越高，导电性能越
好，是铜导电率的62~65%，用铝作导电材料既经济又轻便。 4、铝具有良好的导热和反光性能，是一种制造反光镜和保温器
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阳极效应；
阳极效应是熔盐电解时发生在阳极上的 一种特殊现象。铝电解过程中，当期电流 密度达到一定值后称为临界电流密度，槽 电压 聚 升，可从几伏，增至几十伏，阳极 附近出现电弧光和噼啪声，这一现象称为 阳极效应。
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阳极效应发生的机理学有哪些?
❖ 1.湿润性理论。 ❖ 2.氟离子放电理论。 ❖ 3.静电引力理论。 ❖ 4.综合理论。
的良好材料； 5、铝具有良好的延展性和可塑性； 6、铝的再利用率高； 7、铝易与其他金属组成合金。
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铝的性质主要物理性质
原子系数 原子量 化合价
密度（克/厘米3）纯度99.97%
比热焦/克.开 熔点（℃） 沸点（℃） 熔化热（焦/克.开） 电子当量（克/安培.小时）
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一、铝电解生产概论
③ 交通运输
1 铝 的 特 性 与 用 途
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汽车 高速列车 飞机 轮船
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一、铝电解生产概论
③ 交通运输
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铝 的 特 性 与 用 途
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一、铝电解生产概论
③ 交通运输
铝电解基本常识
铝电解基本常识图虽然铝电解电容器非常小，但它具有相对较大的电容量，因为其通过电化学腐蚀后，电极箔的表面积被扩大了，并且它的介质氧化膜非常薄。
图1-2形象地描述了铝电解电容器的基本组成。
1-2电解电容器的等效电路电容器的等效电路图可由下图2表示R1：电极和引出端子的电阻；R2：阳极氧化膜和电解质的电阻；R3：损坏的阳极氧化膜的绝缘电阻；D1：具有单向导电性的阳极氧化膜；C1：阳极箔的容量；C2：阴极箔的容量L ：电极及引线端子等所引起的等效电感量1-3电解电容器基本的电性能1-3-1 电容量电容器的由测量交流容量时所呈现的阻抗决定。
交流电容量随频率、电压以及测量方法的变化而变化。
电解电容器的容量随频率的增加而减小。
和频率一样，测量时的温度对电容器的容量有一定的影响。
随着测量温度的下降，电容量会变小。
另一方面，直流电容量，可通过施加直流电压而测量其电荷得到，在常温下容量比交流稍微的大一点，并且具有更优越的稳定特性。
1-3-2 Tan δ（损耗角正切）在等效电路中，串联等效电阻ESR同容抗1/ wC之比称之为Tanδ，其测量条件与电容量相同。
tan δ =RESR/ (1/wC)= wC RESR 其中：RESR=ESR（120 Hz）w=2πf f=120Hz tan δ随着测量频率的增加而变大，随测量温度的下降而增大。
阻抗（Z）：在特定的频率下，阻碍交流电通过的电阻就是所谓的阻抗（Z）。
它与容量以及电感密切相关，并且与等效串联电阻ESR也有关系。
具体表达式如下：其中：Xc=1/ wC=1/ 2πfC XL=wL=2πfL漏电流：电容器的介质对直流电具有很大的阻碍作用。
然而，由于铝氧化膜介质上浸有电解液，在施加电压时，重新形成以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流，刚施加电压时，漏电流较大，随着时间的延长，漏电流会逐渐减小并最终保持稳定。
漏电流随时间变化特征图测试温度和电压对漏电流具有很大的影响。
铝电解基础知识
填空题1、写出铝电解反应方程式2Al2O3+3C==4Al+3CO2↑，从这个方程式可以看出，理论上每生产一吨铝需要1889 kg氧化铝。
2、大型预焙槽的焙烧方法有铝液焙烧法、焦粒焙烧法、燃气焙烧法。
3、效应分摊压降是通过对效应系数和效应持续时间来进行控制。
4、电解温度实际可表示为电解质初晶温度和过热度之和。
5、槽工作电压是由电解槽的阳极压降、阴极压降、分解压降、电解质压降、槽周围母线压降组成。
6、预焙槽电解烟气净化采用干法净化，其作用主要是为了回收氟和保护环境。
7、电解质分子比是指电解质中氟化钠与氟化铝的分子数之比。
中性电解质分子比等于3，分子比大于3的为碱性电解质，分子比小于3的为酸性电解质。
8、冰晶石—氧化铝熔盐体系的导电度取决于体系内离子的本性及离子间的相互作用。
10、酸性电解质体系的密度随氧化铝浓度增大而降低。
11、铝电解生产中，铝水与电解质的分离靠两种液体的密度差实现，在实际生产中，只有减小电解质的密度来增大密度差使两种液体分离良好。
12、在铝电解生产中，随着极距的增加，电流效率将会提高。
13、电解槽的极距一般指阳极底掌到铝液镜面之间的垂直距离。
14、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中,绝大多数电流是通过钠离子迁移的。
15、直流电单耗是由电流效率和槽平均电压决定的。
16、现行的铝冶炼方法是1886年美国的霍耳和法国的埃鲁发明的冰晶石---氧化铝熔盐电解法。
17、电解质中氧化铝的溶解量随分子比的降低而降低。
18、电解质中随氧化铝的浓度的增加，电解质的导电度降低。
19、冰晶石—氧化铝熔液的粘度随氧化铝浓度增大而增加。
20、氟化镁的主要优点是降低电解质的初晶点。
21、电解槽内氧化铝浓度达到一定值后，电流效率随着氧化铝浓度的增加而增加。
22、造成铝电解过程中电流效率降低的主要原因是铝的溶解损失。
23、氟化镁能减少铝在冰晶石—氧化铝溶液中的溶解损失量。
24、氟化锂的主要优点是可明显提高电解质的导电度同时降低电解质的初晶点。
铝电解资料
1、什么是电化当量？铝的电化当量是多少？电化学量是通过1安培小时电量时，理论上应析出物质的重量（克）铝的电化当量K=0.3356克/安培、小时2、什么是法拉第定律？1833-1834年法拉第（Faraday）首先发现在水溶液和熔融盐电解中，通过电解槽的电量与在电极上析出的物质量有一定的关系，并把这种关系用定律形式确定下来，称之为法拉第定律，其含义：（1）在电极上析出的物质的数量与通过电解质的电量成正比，也就是与通过的电流强度和通电时间成正比。
（2）在电解质中通过一定的电量所析出的物质数量与其化学量成正比。
（3）电解过程中，在电极上析出1克当量的任何物质所通过的电量均为96500库仑，也称为1法拉第，即：1法拉第=96500库仑法拉第定律公式为M=K、I、T式中：M——析出物质的重量（克）K——该物质的电化当量（克/安培、时）I——通过的电流（安培）T——通电的时间（小时）3、什么是化学当量及克当量？铝的化学当量及克当量是多少？化学当量是某元素的原子量被该元素的原子价相除所得的商。
其公式为：化学当量=原子量÷原子价以克为单位的化学当量叫做克当量铝的原子量为26.98154，原子价为3铝的化学当量=23.98154÷3=8.9938铝的克当量即为8.9938克4、电解槽漏炉有哪两种情况？漏炉事故如何处理？漏炉有两种情况：一种是电解槽的槽底或侧部块破坏严重，阴极钢棒熔化，铝液和电解质从钢棒处流出，称为炉底漏炉。
另一种是槽内衬完好，由于操作不当，电解质和铝液从侧部炭块顶部或局部缝隙间漏出槽外，称为侧部漏炉。
漏炉事故的处理方法：发生漏炉时，应立即打开漏炉侧地沟盖板查明漏炉部位。
（1）如果是炉底漏炉，应立即：a.吊开漏炉处地沟盖板，保护大母线，利用3~5毫米厚的长方形铁板等物挡位阴极大母线，防止冲断阴极大母线；b.把阳极坐到炉底上，防止断；c.断组织人力尽力抢救，如确实严重可紧急停槽。
（2）如果是侧部漏炉，应立即：a.降阳极，专人看管电压，不能超5伏；b.要迅速打下漏出侧面壳及用电解质块、氧化铝等物料沿周边捣固扎实，直到不漏为止；c.万不得已情况下，方可停槽处理漏炉部位，然后尽快恢复生产。
关于电解铝的知识点总结
关于电解铝的知识点总结一、生产原理电解铝的生产原理是利用氧化铝的电解性质来制备铝金属。
具体原理是在熔融态下，氧化铝被电解分解成金属铝和氧气。
相应的电解方程式为：2Al2O3 → 4Al + 3O2在电解过程中，通过电流输入熔融的氧化铝，氧化铝中的氧离子会在阳极处失去电子转化为氧气，而铝离子则会在阴极处得到电子转化为金属铝，从而实现氧化铝的分解。
二、工艺流程电解铝的生产工艺一般包括氧化铝的制备和电解制铝两个主要过程。
氧化铝的制备一般是从铝土矿中提取氧化铝并经过冶炼、煅烧等步骤制备成粉末状的氧化铝。
而电解制铝则是将制备好的氧化铝粉末在高温熔融状态下进行电解，通过电流输入将氧化铝分解成铝金属和氧气。
电解制铝的工艺流程主要包括熔炼、捞渣、电解和产出几个步骤。
首先是将氧化铝粉末与熔剂混合，然后在高温下进行熔炼，生成熔融态的氧化铝熔液。
接着通过捞渣将熔液中的杂质和非金属物质去除，然后将熔液加入电解槽中进行电解制铝的过程。
最后是从电解槽中产出金属铝，并经过冷却、固化、处理等步骤制成成品铝产品。
三、设备原理电解制铝的设备主要包括电解槽、阳极、阴极、电解液、电源等组成部分。
电解槽是主要反应器，通常由碳制成，一般是长方形的磁力搅拌槽。
阳极一般采用碳块，而阴极一般采用钢壳铝钢板。
电解液一般是由氧化铝粉末和熔剂混合而成的熔融态液体。
电源则是提供所需电流的设备，一般采用直流电源。
在实际生产中，还需要配备有捞渣机、冷却设备、输送设备等辅助设备。
电解铝的生产设备具有高温高压、腐蚀性强、能量消耗大等特点，需要采取严格的安全防护措施，确保生产过程的安全稳定进行。
四、应用领域电解铝是一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子等领域。
在飞机、汽车等交通工具制造中，铝合金是重要的结构材料，具有优良的强度、耐腐蚀性和轻量化特性，可以有效减轻车辆重量、提高燃料经济性和节能减排。
在建筑领域，铝合金也被广泛应用于门窗、幕墙、铝合金型材等产品制造。
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尽管在自然界中含有极为丰富的铝，但铝第一次制取出来却是不到二百
年前的事。
1825年丹麦的厄尔施泰（H·C·Oersted）在实验室中用钾汞齐还原无水氯化铝（AlCl
3
）,在世界上第一次得到铝。
1845年法国人戴维尔
（H·S·Deville）用钠还原NaCl·AlCl
3
混合盐也得到金属铝，并在法国进行小规模生产。
到1877年电解法投产以前，世界上仅用化学法生产金属铝，这一阶段，铝产量极低，使铝成为世界上极为昂贵的金属之一。
1886年，美国的霍尔和法国的埃鲁特发明了冰晶石—氧化铝熔盐电解法炼铝，很快电解铝取代了化学法，而且产量迅速提高，成本迅速下降，到目前为止的百年间，铝工业发展成为仅次于钢铁工业的第二大金属冶炼工业。
1.3现代铝电解的基本原理
电解法炼铝就是冰晶石一氧化铝融盐电解法，它是以冰晶石作为溶剂，氧化铝为熔质，强大的直流电通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。
电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体(炭素作阳极)，这种方法就是电解法炼铝。
1.3.1阴极过程
A13+ (络合的) +3e=Al（液）
1.3.1.2阴极副反应
在铝电解过程中,除前面讲的两极主反应外,同时在两极上还发生着一些复杂的副反应.这些副反应对生产有害无益,生产中应尽量加以遏制。
⑴阴极副反应
①铝在电解质中的溶解反应和损失:
在铝电解过程中，处于高温状态下的阴极铝液和电解质的接触面上，必然有析出的铝溶解在电解质中，一般认为，阴极铝液在电解质里的溶解有以下几种情况：
a. 溶解在熔融冰晶石中的铝，生成低价铝离子和双原子的钠离子。
2Al+Al3＋＝3Al＋
Al+6Na＋＝Al3＋+3Na
2
＋
b.在碱性电解质中，铝与氟化钠发生置换反应。
Al＋3NaF＝AlF
3＋3Na
2
＋
c.铝以电化学反应形式直接溶解进入电解质熔体中。
Al(液)－e＝Al＋
②金属钠的析出:
在阴极的主反应是析出铝而不是钠,因为钠的析出电位比铝低。
但随着温度升高，电解质分子比增大，氧化铝浓度减小，以及阴极电流密度提高，钠与铝的析出电位差越来越小，而有可能使钠离子与铝离子在阴极上一起放电，析出金属钠。
Na＋+e＝Na
在碱性电解质中，溶解的铝也可能发生下列反应而置换出钠。
Al+6NaF＝Na
3AlF
6
+3Na
析出的钠少部分溶解在铝中，剩下的一部分被阴极碳素衬吸收,一部分以蒸汽状态挥发出来,在电解质表面被空气或阳极气体氧化,产生黄色火焰。
③碳化铝（Al
4C
3
）的生成:
在高温条件下，铝可与碳发生反应生成碳化铝
4Al+3C＝Al
4C 3
1.3.2阳极过程
1.3.
2.1阳极主反应
3O2-(络合的) + 1.5C-6e = 1.5 C02
1.3.
2.2阳极副反应
A、CO的直接生产
B、电解质中的单质被阳极气体氧化
C、氟离子放电
1.4 阳极效应:
阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。
a. 阳极效应发生的机理：
阳极效应的发生，是阳极表面性质，电解质的性质和阳极气体性质改变的综合结果。
在正常电解时，电解质中的氧化铝含量较高，此时在阳极上总是含O2-离子放电，连续析出CO
2
和CO气体。
由于阳极表面总是新鲜的,电解质有足够的湿润能力,于是析出的气体则以小的气泡逸出。
随着氧化铝含量的
教授方法：课堂讲授、讨论、提问
课外作业：
1-1、什么是铝，它有哪些主要性质和用途？
1-3铝电解的基本过程是怎样的？阴极和阳极上发生怎么样的反应？
1-6什么是电解质的酸碱度，它有哪些表示方法？
1-9铝电解的基本流程怎样？
本章小结：本章主要介绍了铝的电解质性质，分析了铝电解的两极反应和两极副反应，详细介绍了电解质的性质和电解的基本流程。
教后反馈：。