高分子片式钽电容器的应用问题分析

钽电容器的失效原因分析对于钽电容器,使用者对它有两种截然不同的评价,一;可靠性很高,温频性能优良.二,容易失效,失效后容易爆炸燃烧,非常危险.为什么对于一种产品同时在使用者中间有两种评价呢?我们首先得清楚钽电容器的优点和缺点.实际上,上述的评价是针对钽电容器的优点和缺点进行的基本准确的描述.并无错误.1.温度性能优良;在-55-+125度内,容量变化率在-5-+12%之间,这是其他电容器难望其项背的一项非常重要的指标,此特点使它成为宽温性能要求较高的电路的首选电容器.2.体积容量比最高;目前为止,尽管铝电容器的小型化进步非常快,叠层陶瓷电容器[MLCC]的容量也可以越做越大,但钽电容器仍然具有最高的容量体积比.加之很宽的温度范围内性能出色的稳定性,它仍然是一些性能要求高,安装空间和面积有限电路的最佳选择.钽电容器的缺点-失效模式的危险性钽电容器一般使用在滤波电路和脉冲充放电电路.此类电路的特点是电路中不光存在功率很高的浪涌电压和电流,而且存在信号强度很高的交流纹波.由于钽电容器是一种极性产品,因此,交流纹波会导致它严重发热,超过散热的热平衡后,产品会出现热击穿现象.由于滤波电路基本都属于低阻抗电路,因此,开关的瞬间产生的远远超过稳态工作电压的浪涌电压也经常导致电路设计者忽略了浪涌的存在,在选择产品额定值时没有为确实存在的浪涌留出余量,因此,经常出现的过压击穿就被简单的认定为钽电容器的质量不够,掩盖了电路设计者对基本的低阻抗电路特征的无知.另外,由于不同规格的钽电容器的自有阻抗ESR不同,因此,不同规格产品的抗直流浪涌电流的能力也不相同,而使用者对此了解不够非常容易导致选择的产品型号不对.上述问题是导致钽电容器出现失效的基本原因.尽管是失效,不同品种的电容器的失效模式很不一样,而钽电容器的失效模式最为危险;如果击穿后电路通过的电流很大,击穿的产品会瞬间燃烧或爆炸,甚至能引发二次效应.这就是许多使用者对它诟病的根本原因.而造成此严重问题的原因不外呼两点; 设计选型不合适;产品质量本身存在问题.当产品的型号和电路特点及需求一致时,钽电容器的优点非常明显,可靠性更不存在问题. 此时使用者很容易忽略钽电容器的缺点.当产品使用出现问题时,一味地指责钽电容器的性能不好.上述原因一方面说明钽电容器存在抗浪涌能力和耐纹波差的弱点,同时也说明使用者对钽电容器的基本性能特点了解不够.因此,就出现上文所述的两种观点相反的评价.从根本上说评价都是对的,但有失全面.钽电容器的高可靠性和优点必须在正确使用的基础上才可以得以体现.而钽电容器的缺点也必须在认识到它的局限性时才可以避免. 从许多故障分析可得出以上结论.但钽电容器危险的缺点的确存在;不能失效,一失效就会出现灭顶之灾.钽电容器缺点的避免钽电容器的优点很多人都了解,缺点认识不够是普遍现象,因为它的失效机理较复杂,即使在生产钽电容器的工厂目前都存在不同甚至根本不清晰的认识,因此,使用者不可能对它的失效原理了解的更多.而此点非常危险,往往都是出现了严重的使用问题才发现使用方法有问题或钽电容器质量有问题.有时候,原因好象很难讲清楚.从根本上说,钽电容器的缺点无法避免,它只能靠使用者在设计时的电压选型上采取尽可能保守的方法才可以消除.失效时的模式是它的危险性的根本所在. 如果想消除钽电容器危险的失效模式,与改变一个成人的遗传一样是不可能的.氧化铌电容器铌电容器在紧缺的钽资源导致的钽电容器价格过高时被科技人员盯住,因为铌也是一种可以形成单向导电介质层的阀金属.因此,自钽电容器诞生不久,无数的技术人员为开发出与钽电容器性能基本相同的铌电容器费尽心血.但是,铌氧化物介质层的热稳定性一直无法从根本上得到解决;铌电容器的性能一直无法达到接近钽电容器的程度,特别是它的稳定性差,随时间延长,容量和阻抗及漏电流一直都在变化,而且高温性能根本不能和钽电容器相提并论.进入21实际,在此浪费了无数金钱和经历的科学家终于承认; 纯铌电容器的性能不能从生产技术的改变上得到根本性进步.实际上从1965-2000年的无数研究以不可避免的失败告终.导致铌电容器开发最终失败的根本原因仍然是铌电容器的生产延续了钽电容器的思路,在工艺原理上就存在致命的缺陷;因为铌介质层内的基材仍然是非常容易氧化的高纯度铌金属.因此,铌电容器就无法避免在击穿时类似于钽的燃烧和爆炸现象.同时,在高温时铌介质膜的氧迁移现象仍然是产品性能不稳定的根本原因.而这一点暂时没有得到解决.铌电容器的开发相当于50年绕回原点,形成了一个可笑的圆圈.氧化铌电容器的出现在21世纪初,在此费尽心血的一个美国人电容器专家和一个德国制造钽粉的工程师提出一种新的电容器工艺理论;使用氧化物而不是纯金属也可以生成单向导电的介质层作电容器.此理论看似简单,实际上却是革命性的,它打破了人们遵守了几十年的电容器介质形成理论;只有纯金属才能生成介质层.而且生成的介质层质量甚至更好.在钽电容器的制造过程中,单质态的钽金属粒子中含有其它元素对介质层质量的均一性影响重大.特别是氧含量高低对钽电容器的漏电流影响是致命的.因此, 使用高氧含量的铌粉会出现的问题似乎早已经决定.但是,陶瓷电容器的介质层特性引起了钽电容器专家的注意;使用氧化物一样可以形成具有单向导电性的介质层.而且,在电容器介质层电化学形成理论上我们显然过于墨守成规.我们总认为制造电容器的纯钽元素中氧含量高会导致漏电流大这一判断也适用于铌电容器.实际上只对了一半;当使用纯铌来生产铌电容器时,这一;理论正确,而对于铌氧化物,我们对其在电化学状态下的变化理论显然了解的很不够; 实际上,使用低价的铌氧化物一样可以通过简单的电化学方法生产出性能优良的五氧化二铌介质层,这样,一种新的电解电容器就问世了,它使用的基材根本不是杂质含量约低越好的钽或者铌,而是一种氧含量必须在14.5-15.5%的富含氧的一氧化铌.一氧化铌一直是玻璃及光学器材上大量使用的一种材料,使用它来生产电解电容器,完全是一种理论上的创新,因此使用它生产出的氧化铌电容器也就必然和钽电容器完全割断了血缘关系;它完全是一种具有许多新奇特性的电解电容器.氧化铌电容器与钽和铌电容器的区别;1.失效模式不一样;钽或铌电容器的失效模式基本相同;当击穿时容量丧失,当通过电流不加限制时会迅速燃烧或爆炸形成短路.氧化铌产品在即使是经受了十倍电压击穿时,仍然可以保持容量和损耗不变.即使是施加的电流很高,通过的电流仍然能够在10MA以内,产品的滤波特性仍然能够保持.使用在充放电电路,只是输出的功率密度下降.根本不燃烧不爆炸,不会形成短路.氧化铌产品的抗浪涌能力由于使用基材具有阻燃性,相同的电压下生成的介质层比钽介质层厚30%,因此具有更高的抗浪涌能力.同条件下抗浪涌能力高30%.氧化铌产品的耐纹波能力由于产品通过大电流时不会发热燃烧,因此耐纹波能力比钽高一倍.可以使用在存在较高纹波的开关电源电路.使用电压和额定电压钽和铌电容器由于通过电流大时会导致发热击穿,因此使用低阻抗电路时必须降额到额定电压的1/3才可以保证安全使用.氧化铌电容器的使用电压可以接近额定电压下使用.在室温时几乎不需要降额就可以保持高可靠性.可靠性以1000小时,60%的置信度算;钽电容器可靠性;1%氧化铌电容器可靠性;0.2%可靠性比钽电容器高5倍体积容量比与钽电容器基本相同,只是在一部分小容量上不能与钽相比.温度特性由于氧化铌电容器不容易燃烧和爆炸,因此可安全使用的漏电流标准比钽电容器大一倍.负温特性和正温特性基本相同耐焊接热性能可经受260度/10秒波峰焊或再流焊接性能不出现异常.频率特性与相同容量和电压的同壳号钽电容器相同价格由于使用了新材料和新技术,但价格与钽电容器相同或稍低.氧化铌电容器的缺点最高额定电压只能达到16V,无高压产品.结论从性能和安全性上比较,氧化铌电容器完全可以达到更高的可靠性.在安全性上完全避免了钽电容器的致命缺点,可以达到任何电路的安全性要求. 完全符合ROhS标准.在存在浪涌的开关电源电路上可以代替25V以下钽电容器.是25V以下的钽电容器的换代产品.图解：片式氧化铌。

高分子片式钽电容器的应用问题分析传统的片式钽电容器阴极为电子电导型的二氧化锰，由于二氧化锰是一种半导体，因此，此类片式钽电容器的阻抗较高。

由于电容器阻抗ESR[也叫等效串联电阻]和电容器的容量CR及测试或使用频率有如下数学关系；ESR=Tgδ/2πfC R式中；ESR 为等效串联电阻，单位为欧姆。

Tgδ为产品损耗。

单位为%π为3.14159265f为测试频率.单位是H ZC R为该只电容器的额定容量因此,当该只电容器的本身ESR较大时,电容器可以工作的滤波频率范围就受到严格限制.因为该只电容器的谐振频率f0将较低.因此该电容器可以应用的频率范围就较低.见下式;电容器的谐振频率与电容器各参数间的数学关系如下;f0=1/2πRC式中; f0为该只阻抗和容量一定的电容器的谐振点.单位为H Zπ为3.14159265C为该只电容器的实际测试容量R为等效串联电阻，单位为欧姆任何一只电容器的各参数间都有上述的数学关系,因此,不同种类的电容器适合于不同滤波频率的电路.当电容器的参数与电路参数不匹配时,该电容器会失效或滤波效果不佳.电子技术的进步来源于工作频率的不断增加,这样,任何一种电子产品的功能才能更强大,在一定的时间内能够处理的信号的速度才能更快.因此,整机技术的进步决定了电容器的可适用工作频率范围也必须扩大,特别是滤波电路里使用的片式钽电容器和其它种类的电容器,其工作频率范围决定了其适应的电路类型甚至市场空间.为了使片式钽电容器能够使用在更高频率的滤波电路里信号失真度更小,现在的片式钽电容器的阴极改为一种能够导电的高分子材料-聚噻吩. 聚噻吩是一种新型导电聚合物,其高温稳定性优良,电阻率接近普通金属,由于片式钽电容器的阻抗有很大一部分来自于阴极材料的自有阻抗,因此,使用高导电率聚噻吩作阴极的片式钽电容器的自有高频阻抗ESR可以大幅度地降低数倍甚至一个数量级.这样,使用高分子作阴极的片式钽电容器就可以使用在工作频率更高的滤波电路.由于聚噻吩属于典型的导电有机物,因此,其具有的有机物物理特征又使片式钽电容器的基本性能发生了很多变化;1.可以使用到工作频率更高的滤波电路.2.由于高分子材料呈软态,因此,当电路中瞬间产生的电脉冲或电压及电流浪涌时,压电效应导致的介质层晶体位移不会与阴极产生突然的挤压效应而破裂,因此,使用在此类滤波电路中,高分子片式钽电容器不需要大幅度降额;低压产品只需要降额10%,高压产品只需要降额20%就可以在此类电路中获得更高的可靠性.3.在出现意外的击穿现象时,高分子产品不会象二氧化锰阴极的片式钽电容器那样会迅速爆炸甚至燃烧,其安全性较佳.但是,高分子产品短路时不爆炸燃烧的特性同时也会带来其它问题,当短路发生时,它不会像普通片式电容器一样迅速先短路马上又开路,而是一直处于短路状态,必须长时间存在更大的多的电流才能烧毁.因此,如果发生失效问题,必须迅速拆除该只产品才能使电路恢复正常,否则,只要电路处于有电状态,电路一直会处于短路状态而不能重新启动.高分子片式钽电容器的开发主要是为了使其能够使用在工作频率更高的滤波电路,当使用到大功率的储能充放电电路里时,必须充分考虑到其一旦短路不能够迅速断开的固有缺陷.同时,必须考虑到不同电路类型对电容器基本性能的不同要求.使用在大功率充放电电路里的电容器必须满足如下要求;1. . 该电容器必须具有尽可能低的直流漏电流;钽电容器的漏电流和实际耐压及其绝缘电阻之间存在如下数学关系;I=UR/R上式是欧姆定律的数学表达式,但是,对于钽电容器, I表示的是该产品的实际漏电流而不是导体中通过的电流,UR是该产品的实际耐压而不是电路中实际施加的电压,R是该产品的实际绝缘电阻而不是该产品的电阻. 这些实际内容上的区别非常重要.从上式中,我们可以推导出这样的规律;当漏电流偏大时,产品的实际绝缘电阻就会下降,同时,该产品的实际耐压也会下降.同样的道理,如果实际漏电流较小的产品,其绝缘电阻也将较高,其实际耐压也会更高. 此规律在高温时对钽电容器的可靠性意义重大; 当高温时该产品的实际漏电流较大时,其实际耐压就会大幅度下降,因此,高温时钽电容器的失效率就高得多. 因此,对钽电容器的可靠性影响最大的参数就是该产品的漏电流大小,特别是高温时该产品的漏电流变化率高低可以直接成为该产品可靠性高低的最主要的判定参数.在使用电压较高时,片式钽电容器的漏电流偏大的产品在进行频繁的大功率放电时会出现爆炸失效现象.作为T/R组件中的瞬时电源,为了保证电磁波发射的功率强度足够[可以探测的距离和强度成正比],施加到电容器上和电容器放电时的功率均较大,此时,如果漏电流偏大,非常容易导致击穿瞬间发生,从而造成该T/R组件功能失效.制约片式钽电容器的漏电流大小的条件主要是电容器生产厂家的工艺技术水平,在此方面,各家片式钽电容器生产商的实际生产水平相差巨大.但由于高分子片式钽电容器的标准对漏电流的要求较宽,因此,从简单的测试看,好象那家公司都能够生产出合乎标准的高分子片式钽电容器,而实际却不竟然,各家生产出的相同规格的高分子片式钽电容器的实际漏电流水平和可靠性水平相差非常大.如果使用厂家只是通过形式化的简单测试,根本发现不了其中的差别.因此,不断的失效问题就一直在困扰着电容器使用者.钽电容器在实际制造过程中，由于使用的原材料性能差异和工艺水平不同以及装备性能的不同，批量生产出的产品的性能尽管都符合标准规定，但实际上不同生产厂家生产的产品的性能存在明显的质量差异。

片式钽电容使用方法（二）引言：片式钽电容是一种重要的电子元件，具有体积小、电容量大、稳定性好等特点。

在电子产品中广泛应用。

本文将介绍片式钽电容的使用方法。

正文：一、选择适当的片式钽电容1. 根据电路需求确定电容量大小2. 考虑电容器的尺寸和电压等级3. 参考厂家规格书选择合适的产品4. 注意判断电容器的使用寿命和温度特性5. 对比价格和性能，选择性价比高的产品二、正确安装片式钽电容1. 确保电路断电并放电2. 将电容器正确安装到电路板上3. 注意电容极性，正极连接到正极标记上4. 注意焊接温度和时间，避免损坏电容表面涂层5. 清理焊接区域，确保焊接质量和稳定性三、考虑片式钽电容的使用环境1. 防止潮湿和腐蚀环境对电容器的影响2. 避免高温和低温环境对电容器性能的影响3. 防止震动和冲击对电容器的损害4. 注意避免电容器长时间暴露在强磁场中5. 定期检查和维护电路，确保电容器的正常工作四、避免片式钽电容的错误使用1. 在不同频率下测试电容器特性2. 避免超过电容器的最大电压和电流限制3. 避免长时间大电流通过电容器4. 不要随意更改电容器接线和引脚连接方式5. 避免电容器与其他元件发生短路或过热现象五、注意片式钽电容的存放和维护1.存放在干燥、无尘、无腐蚀气体的环境中2. 定期检查和测量电容器的电容值和ESR值3. 及时更换老化和损坏的电容器4. 注意保护电容器表面涂层，避免划伤和损坏5. 遵守厂家提供的存储和维护指导要求总结：合理选择、正确安装和正确使用片式钽电容，不仅能够提高电路的性能稳定性，延长元件使用寿命，还能有效降低电路故障的风险。

因此，在设计和使用电子产品时，应注意片式钽电容的使用方法，并合理选择适合的产品。

钽电容器失效分析概述1、前言要对电容器进行严谨的失效分析，有必要全面了解电容器的结构。

电容器因其使用的材料及其结构不同分为不同的类型：钽电容器、陶瓷电容器、铝电容器等（见表1）。

每种电容器因其提供独有的特性而具有特殊的应用。

如同三明治一样，简单的电容器是把一个绝缘体材料夹在两个导体之间，通过导体施加偏置电压。

电容器容量（C）由如下等式给出，其中e,A和t分别表示介电常数，表面积以及厚度。

C = e A/t (等式1)表1 不同类型的电容器方式是增加等式1中的“A”表面积。

不同类型电容器获得的方式是不同的。

比如钽电容器，可通过使用多孔钽阳极来获得（高比表面积），通常阳极块是由钽粉连同钽丝一起压制并烧结后制成的。

然后用电化学的方式在高比表面积多孔钽阳极块上生成无定形Ta2O5电介质。

一般Ta2O5电介质层只有几十个纳米厚。

然后使用阴极材料浸渍多孔阳极块（MnO2 或是导电层），在小的容积中生成高容量（见图1）。

一般固体钽电容器使用在100V以下，其中多数情况下是使用在50V以下。

湿式钽电容器（阴极是液体）工作电压可以高一些，可以达到几百伏。

图1 (a)钽电容器结构示意图(b)所示的是钽阳极块内部的钽/电介质/MnO2阴极(c)所示的是阳极块内部的钽/电介质/导电聚合物阴极对于陶瓷和薄膜电容器来说，其电介质层和电极材料是分别交互堆积的，这种交互堆积的电极可以避免极性相对的电极接触。

图2所示的是陶瓷电容器的典型结构。

几十到上百（陶瓷电容器中）甚至上千（薄膜电容器）电极层堆积起来，已获得需要的容量。

图2 陶瓷电容器的典型结构因为不同类型电容器的材料和结构有明显的差异（见表1，图1和图2），所以引起电容器失效的原因也有所不同。

因此，每一种条件都需有特定的失效分析方法。

需要注意的是失效电容器的失效分析是一种全面的因果分析，包括对电路和应用条件的分析。

本文所论述的是片式钽电容器的失效分析概述。

钽电容器的电失效模式可以分成三种类型：高漏电流/短路、高等效串联电阻以及开路/低容量，多数的失效集中在高漏电流/短路上。

片式钽电容器技术总结及应用指南一、 电性能及术语解释 1.1 电容量1.1.1 标称电容量（C R ）这是标称额定电容量，对钽电容器来说，＋ 20℃用测量电桥测量等效串联电路的电容量。

1.1.2 电容量偏差这是实际电容量值所允许的变化。

1.1.3 电容量与温度的关系（曲线）钽电容器的电容量随温度变化。

该变化自身与额定电压和电容器的大小有点关系。

电容量与温度%15 0-15-25 0 25 50 75 100 125温度（℃）1.1.4 电容量与频率的关系（曲线）频率增加则电容量减少。

超过100KHz ，电容量继续下降达到谐振（典型的介于0.5~5MHz ）。

超过谐振频率。

电容量（μF ）1000 10000 100000 1000000 频率（Hz ）1.2 电压1.2.1 直流额定电压（V R ）这是85℃持续施加的直流额定电压。

1.2.2 类别电压（V C ）这是可施加到电容器上的最大电压。

在85℃时它等于额定电压，超过该温度，它将呈直线下降，在125℃达到V R 的2/3。

最大类别电压与温度%1009070 5075 95 115 温度（℃）1.2.3 浪涌电压（V S ）用最小串联电阻为1千欧的电阻在电路中对电容器在短时间内施加的最大电压。

在每小时内每次为期30秒的浪涌电压可达10次。

在电路设计中，浪涌电路不能作为参数使用，在常规操作中，电容器要定期充电、放电。

1.2.4 固体钽电容器承受浪涌电压和浪涌电流的能力有限。

这和其它电容器有共同之处，因为通过电介质的电场强度很大。

例如一个25v 的电容器在额定电压下操作时就具备147kv/mm 的电场强度。

确保电压通过电容器引出端时不超过规定的标称额定浪涌电压是相当重要的。

在低阻抗线路中，电容器易受到浪涌电压的应力。

降低电容器额定电压的50%或更多，可增加元件的可靠性。

在需承受快速充电和放电的电路中，我们推荐1Ω/v的保护电阻。

如果可能的话，应使用达到70%的降额度。

为什么轻易不要选择“钽电容”？第一、钽电容失效的模式很恐怖，轻则烧毁冒烟，重则火光四溅。

这里不去赘述“钽电容”的失效模式的原理。

通过这个失效的现象，就知道：如果电容失效，只是短路造成电路无法工作，或者工作不稳定，都是小问题，大不了退货。

但是如果造成了客户场地失火，则是需要赔偿对方的人员及财产损失的。

那就麻烦大了。

这是我们不要去选用钽电容的重要原因。

第二、钽电容的成本高看看我们的淘宝就可以知道100uF的钽电容与100uF的陶瓷电容的价格差别，大概钽电容的价格是陶瓷电容的10倍。

钽电容：10只8元；陶瓷电容100只5元。

如果电容容量需求在100uF以下的情况下，我们现在绝大多数下，耐压如果满足的情况下，我们一般需用陶瓷电容。

再大容量，或者再高耐压，陶瓷电容的封装大于1206的时候，尽量谨慎选择。

贴片陶瓷电容最主要的失效模式断裂（封装越大越容易失效）：贴片陶瓷电容器作常见的失效是断裂,这是贴片陶瓷电容器自身介质的脆性决定的.由于贴片陶瓷电容器直接焊接在电路板上,直接承受来自于电路板的各种机械应力,而引线式陶瓷电容器则可以通过引脚吸收来自电路板的机械应力.因此,对于贴片陶瓷电容器来说,由于热膨胀系数不同或电路板弯曲所造成的机械应力将是贴片陶瓷电容器断裂的最主要因素。

第三、钽电容未来将耗尽，有钱你都买不到。

早在2007 年，美国国防后勤署(DLA)十多年来已贮存大量钽矿物，为履行美国国会的会议决定，该组织将耗尽其拥有的最后140，000磅钽材料。

从美国国防后勤署购买钽矿石的买主已包括HC Starck、DM Chemi-Met、ABS合金公司、Umicore、Ulba冶金公司和Mitsui采矿公司，这些代表了将这些钽矿石加工制成电容器级粉末、钽制品磨损件或切削工具的众多公司。

从美国国防后勤署购买这些钽矿石的投标人年复一年传统上是一贯的，这样当钽矿石供应变的吃紧时，因美国国防后勤署供应耗尽，一些公司只得抢夺新的矿石供应源。

高分子聚合物钽电容
高分子聚合物钽电容是一种电子元件，主要应用于电子设备中。

它的制造过程中使用了一种高分子聚合物材料，并利用钽作为电容器的电极材料。

高分子聚合物材料具有优异的绝缘性能和机械强度，能够有效地保护钽电极，防止电容器损坏。

钽电容器通常由两个平行的钽片组成，之间填充了高分子聚合物材料。

这种设计使电容器具有较大的电容量和稳定性。

钽片的表面经过特殊处理，增强了与高分子聚合物的附着力，从而提高了电容器的可靠性。

高分子聚合物钽电容广泛应用于各种电子设备中，如计算机、手机、相机等。

它具有体积小、重量轻、性能稳定等特点，能够满足现代电子产品对高性能电子元件的需求。

总的来说，高分子聚合物钽电容作为一种重要的电子元件，发挥着重要作用。

其优异的性能和多样化的应用领域，使得它在电子行业中得到了广泛的应用和推广。

高分子材料在超级电容器中的应用随着科技的快速发展，能源储存技术成为了关注的热点。

然而，传统的储能设备，如镍氢电池、锂离子电池等，虽然能储存大量的能量，但是存在着能量密度低、充电速度慢、寿命短等缺点。

而超级电容器则因其快速充放电、长实用寿命、高功率密度等特性，成为了未来储能技术的发展方向之一。

超级电容器是一种能量储存设备，其不同于传统电池，能够在短时间内快速地完成充放电过程。

超级电容器能提供高电流、高功率的输出，使其广泛应用于汽车、电动工具、照明设备、通讯系统等领域。

超级电容器的储能原理主要是通过静电吸附和电化学双重储存机制实现的。

静电吸附是指离子在电极表面的吸附，电化学储存是指在电极表面发生的氧化还原反应。

而超级电容器的性能则主要与其电极材料有关，其中，高分子材料作为一种新型电极材料，因其可用性高、成本低、自重轻等优点，成为超级电容器电极材料的候选之一。

下面就让我们来探讨一下高分子材料在超级电容器中的应用。

高分子材料在电极材料中的应用高分子材料主要有两种形态：一种是固态高分子电解质，另一种是高分子电极材料。

高分子电极材料，是以导电聚合物为基础，通过掺杂、降解、配合等方式来实现的。

与其他电极材料相比，高分子电极材料的优点在于具有较好的化学稳定性、机械韧性、高比容量机会往高分子材料中添加导电聚合物，使其成为一种高电容、高能量的电子材料，其在超级电容器中的应用不断得到扩展。

高分子材料缔造的“聚合储能器”随着新能源汽车的迅速发展，越来越多的厂商开始将超级电容器作为汽车动力电池组的组成部分。

在超级电容器中，高分子材料成为研究热点。

比如，美国的一家企业——Maxwell Technologies，研发出新一代的超级电容器，采用了原本用于笔记本电脑电池的半导体隔膜和新的高分子电极材料，使得容量和输出功率增加了50%。

这种超级电容器的储能功率可以快速的释放，是传统电池的100倍以上，充电时间只需数分钟。

同时，国内交通执法规定的限制却是十分棘手的。

片式钽电容器介绍和使用注意事项•钽电容器产品介绍01•钽电容器常见失效模式和避免方法02•电容器选型注意事项03片式固体钽电容器的工艺流程钽粉压制 烧结 介质层形成被MnO 2/聚合物涂石墨和银浆装配塑封打标+测试+成型钽块2~10μm1200~2000℃引线 树脂外壳阳极 引线框架阴极介质层 阳极MnO 2/聚合体Ta 2O 5 Tantalum阴极材料 介质层 阳极材料Ta 2O 5外装M nE x t e r i o r M n O 2内装Mn Interior MnO 2TaTa 电容器表面断面照片Ta 电容器模拟结构图银浆层表面MnO 2层Ta 电容器断面照片Ta 电容器的内部结构照片片式钽电容器使用材料阳极引线阴极引线 钽丝焊接处垫片银浆石墨导电银胶聚合物(MnO 2)/Ta 2O 5/Ta名称使用材料阳极钽粉和钽丝 介质 五氧化二钽 阴极 聚噻吩、二氧化锰对应电极碳、防潮物（硅基材料）、银浆 装配银胶引线框架 铁镍合金；表面镀锡铋的纯铜 包封材料热固型阻燃环氧树脂钽电容器参数指标——容量（电容量）电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容量；图例为二氧化锰B 壳6.3V100μF的频率特征曲线0 20 40 60 80 100 120 20853641,5546,629 28,284 120,684 514,933容量C a p a c i t a n c e (μF )频率Frequency(Hz)频率特征曲线Capacitance vs. FrequencyCs(μF)-火炬 Cs(μF)-Afo=1/2πRCC=(ε0εr A)/d正极板(面积A)负极板(面积A) 介质层(介电常数εr ；厚度d)ε0：相对介电常数钽电容器参数指标——损耗（损耗角正切）电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板中、引线等导体中，以及在介质层的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。

片式固体电解质钽固定电容器常见的失效方式1、过压失效钽电容器使用在电路中时，在正常的工作电压以外，还要受到浪涌电压和电流的冲击。

因此，工作时时实际加在产品上的电压=浪涌电压+工作电压+交流纹波电压。

由于使用电路中的阻抗不一样，因此，当电路阻抗较低时，实际的浪涌电压在瞬间可以达到1.5-2.5倍的稳态工作电压。

因此，使用在低阻抗电路中时，考虑到开关瞬间的浪涌冲击电压会远超过产品容许承受的电压冲击，因此稳态的工作电压不能超过额定值的1/3。

否则，产品就非常容易出现瞬间的过压而击穿。

因此，在电路设计时必须为不断产生的浪涌留出电压余量。

在具体使用时，由于电路产生的热量积聚，产品工作时环境温度有可能达到50度以上，因此实际使用电压必须考虑到温度升高会导致产品的漏电流增加的问题。

因此实际使用电压应该更低。

在不同温度下产品应该使用的工作电压和失效率关系如下；由于钽电容器漏电流随温度的增加而增加。

工作在温度较高时，最大工作电压Vmax必须降额，合适的降额幅度可以从下面的公式中求得：式1：Vmax=( 1-(T-85)/125)×VR这里：T 是要求的工作温度值得注意的是上述公式只适用于高阻抗电路。

同时上述公式并没有考虑交流分量和浪涌的影响，因此当使用温度较高时，必须使用更大的降额电压才电阻能稳定可靠地工作如果只强调温度和电压，固体钽电容器的现场故障率可以从下面的表达式中计算出来：λ=λ0(V/V0)3×2(T-T0)/10这里：λ：实际工作条件下的故障率。

T：温度V：实际使用电压λ0：额定负载下的故障率。

(1% /1000h)T0：温度V0：额定电压测试条件：温度：85 ℃电压：额定电压Rs：3Ω[要求的线路保护电阻]不同的使用电压和不同的工作温度与产品的额定电压会导致出现不同的寿命，其计算方法如下；相同规格产品高温时使用电压不同时产生的漏电流不同，其产品失效率MTBF[式中的F]的计算见下式3：式中：F U：工作电压和额定电压的修正系数=U1/U R（U1为实际工作电压）F T：工作温度的修正系数=T1/T2（T1实际工作温度，T2为容许的最大工作温度85℃）F R：电路总电阻F B：基本的失效率（钽电容器的基本失效率是1%/1000小时）F的单位小时从上式中可看出，如果一个产品的工作温度较低，使用的电压也较低，那么它的失效率就非常低。