为什么电解电容会随着使用时间容量下降?

电解电容容量随使用时间下降，主要源于其内部结构与材料的物理、化学变化，这些变化会逐渐削弱其存储电荷的能力。以下是具体原因及解释：

1. 电解液挥发或干涸

结构基础：电解电容的核心是电解液(如硼酸盐、铵盐等水溶液或有机溶剂)，它通过电化学反应在阳极氧化膜(如铝氧化铝)上形成极薄的绝缘层，同时作为阴极参与电荷存储。

挥发机制：电解液中的溶剂(如水或有机溶剂)会因高温、高电压或长期使用逐渐挥发，导致电解液浓度升高、粘度增加，甚至完全干涸。

影响：电解液减少会直接减少参与电荷传输的离子数量，同时可能破坏氧化膜的完整性，导致容量下降和等效串联电阻(ESR)升高。

2. 氧化膜劣化

氧化膜作用：阳极金属(如铝)表面通过电化学氧化形成致密的氧化膜(如Al₂O₃)，其厚度和均匀性直接影响电容容量(容量与氧化膜面积成正比，与厚度成反比)。

劣化原因：

电化学腐蚀：长期施加电压或过压时，氧化膜可能被局部击穿，形成微小缺陷，导致漏电流增加和容量衰减。

热应力：高温会加速氧化膜的分解或重组，使其厚度增加或结构疏松，从而降低容量。

机械应力：反复充放电或振动可能导致氧化膜与金属基底分离，形成局部脱层。

3. 阴极材料损耗

阴极结构：传统电解电容的阴极是电解液本身，而现代铝电解电容可能使用导电聚合物(如PEDOT)或碳糊作为阴极材料。

损耗机制：

电解液阴极：电解液挥发或分解会直接减少阴极有效面积，降低容量。

导电聚合物阴极：长期高温或过流可能导致聚合物降解，导电性下降，进而影响容量。

4. 密封失效

密封作用：电解电容通常通过橡胶塞或金属外壳密封，防止电解液泄漏和外界湿气侵入。

失效后果：

泄漏：密封不良会导致电解液缓慢流失，容量下降。

吸湿：湿气进入电容内部可能引发电化学腐蚀，加速氧化膜劣化。

5. 使用条件加速老化

高温：温度每升高10℃，电解电容寿命约减半。高温会加速电解液挥发、氧化膜分解和阴极材料损耗。

高电压：长期过压使用会加剧氧化膜击穿和漏电流，导致容量快速衰减。

频繁充放电：大电流充放电会产生机械应力和热应力，加速内部结构损伤。

6. 制造工艺缺陷

氧化膜质量：若氧化膜生长不均匀或存在缺陷，初始容量可能偏低，且在使用中更容易劣化。

电解液纯度：杂质可能引发副反应，加速电解液分解或氧化膜腐蚀。