铝电解电容的失效模式和失效机理主要体现在电容内部材料的老化、化学反应以及环境影响等方面。下面是一些常见的失效模式及其背后的失效机理：

1. 漏电流增大

• 失效模式：漏电流超过规格要求，导致电容器性能下降。

• 失效机理：

电解液干涸：铝电解电容中的电解液是关键成分之一。随着时间的推移，电解液会逐渐蒸发或通过密封不良渗漏，导致电容的漏电流增大。

450V─470μF铝电解电容器电容器芯子干涸导致开路失效样品形貌。



• 绝缘层劣化：电解质和电极之间的氧化铝绝缘层可能由于长期使用或电压过高发生劣化，降低绝缘效果，增大漏电流。

2. 容量衰减

• 失效模式：电容的容量逐渐下降，不能满足电路的要求。

• 失效机理：

• 电解液蒸发：电解液的减少会导致电容实际有效的电极面积减小，电容值随之降低。



• 电极腐蚀：长期的电化学反应或高温、高湿度环境下，铝电极会发生腐蚀，削弱电容性能。

3. 等效串联电阻 (ESR) 增大

• 失效模式：电容的等效串联电阻增大，影响电容的滤波性能，导致电路中噪声增加，效率下降。

• 失效机理：

• 电解液老化：电解液老化或蒸发会降低电容的导电性，增大等效串联电阻。

• 电极劣化：高频下，铝电极与电解质接触界面会因老化或腐蚀增大接触电阻，从而导致ESR上升。

4. 短路

• 失效模式：电容内部发生短路，电容完全失效，可能引发电路故障。

• 失效机理：

• 绝缘层破坏：由于过压、极性接反、或者温度过高，氧化铝的绝缘层可能破裂，导致正负极直接接触，引发短路。

• 电解液分解：当电容器暴露于高电压或极性反接时，电解液可能发生电化学分解，生成导电物质，导致短路。

5. 开路

• 失效模式：电容失去导电性，表现为开路，失去电容功能。

• 失效机理：

• 内部连接断开：由于机械应力、热膨胀、冷收缩等原因，电容内部连接处可能断裂，导致电容器失效。

• 电解液干涸：电解液完全干涸后，电容的导电性能下降，最终失去电容特性。

热应力失效

400V  330μF高压铝电解电容器击穿失效样品芯子内层阳极铝箔展开后的形貌，在铝箔边缘有一小块黑色的部位就是阳极铝箔的击穿点。(由于铝箔较脆,电容器芯子内层的曲率半径小,电容器芯子展开时阳极铝箔断裂)



化学腐蚀失效

450V─82μF铝电解电容器电化学腐蚀使正极引出铝箔腐蚀断裂、导致电容器开路失效样品形貌。

6. 胀裂和爆炸

• 失效模式：电容器外壳胀裂甚至发生爆炸，伴随电解液泄漏或燃烧。

• 失效机理：

• 水合反应失效

通过化学知识可以知道，常温下纯铝不能与水反应；然而，在高温下，纯铝可以与水发生水合反应。在拼命追求超低 ESR的用户要求大趋势下，有些铝电解电容器制造商为了尽可能降低电解液的电阻而增加水的比例，这就为铝电解电容器高温条件下的水合反应创造了条件。

• 过压：电容器施加的电压超过其额定值时，可能引发电解液的快速分解，产生大量气体，导致外壳胀裂甚至爆炸。

• 过温：过高的温度会加速电解液的蒸发或分解，导致内部气压升高，最终引发机械损伤。

  
  

结论：

铝电解电容的失效通常是多种因素共同作用的结果，主要包括电解液的蒸发和劣化、电极材料的腐蚀、高温和过压的影响等。因此，在设计电路时需要选择合适的电容器，并确保工作条件在其额定范围内，以减少失效风险。