miniatura|Condensadors electrolítics d'alumini de diferents capacitats miniatura|Estils més habituals de condensadors electrolítics d'alumini i tàntal miniatura|Condensadors electrolítics variats Un condensador electrolític d'alumini és un condensador polaritzat en el que l'elèctrode d'ànode està format per un metall especial sobre el qual, per oxidació anòdica, s'hi genera una capa d'òxid aïllant, que actua com a dielèctric electrolític del conjunt del condensador. El segon elèctrode del condensador (càtode) està format per un electròlit sòlid o no sòlid que cobreix la superfície de la capa d'òxid del primer elèctrode.Jianghai, 630 V-Elkos PDF
La gran capacitància dels condensadors electrolítics els fa particularment adequats per deixar passar o filtrar senyals de baixa freqüència i emmagatzemar grans quantitats d'energia. S'utilitzen àmpliament en fonts d'alimentació i en etapes d'interconnexió d'amplificadors operant en freqüències d'àudio.
Els condensadors electrolítics tenen, en funció del volum, una capacitància elèctrica específica molt més alta en comparació amb els condensadors ceràmics i els condensadors de pel·lícula, però una capacitància conceptualment menor que els supercondensadors.
Història miniatura|Electrolític de 2 microfarads. El principi del condensador electrolític va ser descobert l'any 1886 per Charles Pollak, com a part de la seva recerca sobre l'anodització de l'alumini i altres metalls. Pollack descobrí que degut al fet que la capa d'òxid d'alumini produïda era molt prima, hi havia molta capacitància entre l'alumini i la solució de l'electròlit. Va trobar que el perborat de sodi (bòrax) permetia la creació de la capa d'òxid d'alumini sense atacar-la un cop es desconectava la tensió. Va obtenir una patent per al condensador electrolític d'alumini l'any 1897
El fenomen que en un procés electroquímic, l'alumini i metalls com el tàntal, el niobi, el manganès, el titani, el zinc, el cadmi, etc., poden formar una capa d'òxid que impedeix que el corrent elèctric flueixi en una direcció, però que permeti el flux de corrent a la direcció oposada, va ser observat per primera vegada el 1857 pel físic i químic alemany Johann Heinrich Buff (1805–1878).See: Va ser utilitzat per primera vegada el 1875 per l'investigador i fundador francès Eugène Ducretet,See: que va encunyar el terme "metall-vàlvula" per a aquests metalls.
Charles Pollak (nascut Karol Pollak), un fabricant d'acumuladors, va descobrir que la capa d'òxid d'un ànode d'alumini es mantenia estable en un electròlit neutre o alcalí, fins i tot quan s'apagava la font corrent polaritzant. El 1896 va presentar una patent per a un "Condensador líquid elèctric amb elèctrodes d'alumini" (de: Elektrischer Flüssigkeitskondensator mit Aluminiumelektroden) basat en la seva idea d'utilitzar la capa d'òxid en un condensador polaritzat en combinació amb un electròlit neutre o lleugerament alcalí.Pollack, Charles. "Elektrischer Flüssigkeitskondesator mit Aluminiumelektroden" [Electrical liquid condenser [i.e., capacitor] with aluminium electrodes]. D.R.P. 92564, filed: 14. January 1896, granted: 19. May 1897.
Condensador d'alumini "humit" miniatura|Diverses formes d'estructures d'ànode històriques per a condensadors humits. Per a tots aquests ànodes, el contenidor metàl·lic exterior va servir de càtode Els primers condensadors electrolítics realitzats industrialment consistien en una caixa metàl·lica utilitzada com a càtode. Es va omplir amb un electròlit de bórax dissolt en aigua, en el qual es va inserir una placa d'ànode d'alumini plegada. Aplicant una tensió de corrent continu des de l'exterior, es va formar una capa d'òxid a la superfície de l'ànode. L'avantatge d'aquests condensadors era que eren significativament més petits i més barats que la resta de condensadors en aquest moment en relació amb el valor de la capacitat realitzada. Aquesta construcció amb diferents estils de construcció d'ànode però amb un estoig com a càtode i contenidor per a l'electròlit es va utilitzar fins a la dècada de 1930 i es va anomenar condensador electrolític "humit", en el sentit que té un alt contingut en aigua.
La primera aplicació més habitual dels condensadors electrolítics d'alumini humit va ser en grans centrals telefòniques, per reduir el hash (soroll) del relé a la font d'alimentació de 48 volts de CC. El desenvolupament de receptors de ràdio domèstics que funcionen en corrent altern a finals de la dècada de 1920 van crear una demanda de condensadors de gran capacitat (per a l'època) i d'alta tensió per a la tècnica de l'amplificador de vàlvules, normalment com a mínim 4 microfarads i a uns 500 volts nominals de corrent continu. Hi havia disponibles condensadors de paper encerat i de pel·lícula de seda oliats, però els dispositius amb aquest magnitud de capacitat i tensió eren voluminosos i prohibitius.
Condensador d'alumini "sec" L'ancestre del modern condensador electrolític va ser patentat per Samuel Ruben el 1925,US Patent Nr. 1774455, Electric condenser, filed October 19, 1925, granted August 26, 1930Samuel Ruben: Inventor, Scholar, and Benefactor by Kathryn R. Bullock PDF www.electrochem.org que es va associar amb Philip Mallory, el fundador de la companyia de bateries que ara es coneix com a Duracell International. La idea de Ruben va adoptar la construcció apilada d'un condensador de mica de plata. Va introduir una segona làmina separada per posar-se en contacte amb l'electròlit adjacent a la làmina d'ànode en lloc d'utilitzar el contenidor ple d'electròlits com a càtode del condensador. La segona làmina apilada tenia el seu propi terminal addicional al terminal d'ànode i el contenidor ja no tenia una funció elèctrica. Aquest tipus de condensador electrolític combinat amb un electròlit líquid o gelós de naturalesa no aquosa, que per tant és sec en el sentit de tenir un contingut d'aigua molt baix, es va conèixer com el tipus de condensador electrolític “sec”.P. McK. Deeley, Electrolytic Capacitors, The Cornell-Dubilier Electric Corp. South Plainfield New Jersey, 1938 miniatura|Miniaturització de condensadors electrolítics d'alumini des del 1960 fins al 2005 en el cas de 10x16mm fins al factor deu Amb la invenció de Ruben, juntament amb la invenció de les làmines enrotllades separades amb un separador de paper el 1927 per A. Eckel de Hydra-Werke (Alemanya),Elektrolytischer Kondensator mit aufgerollten Metallbändern als Belegungen, Alfred Eckel Hydra-Werke, Berlin-Charlottenburg, DRP 498 794, filed May 12, 1927, granted May 8, 1930 iniciar el desenvolupament real de les tapes electròniques.P. McK. Deeley, Electrolytic Capacitors, The Cornell-Dubilier Electric Corp. South Plainfield New Jersey, 1938
William Dubilier, la primera patent del qual de condensadors electrolítics es va presentar el 1928,William Dubilier, Electric Condenser, US Patent 468787 industrialitzar les noves idees dels condensadors electrolítics i va iniciar la primera gran producció comercial el 1931 a la fàbrica de Cornell-Dubilier (CD) a Plainfield, Nova Jersey.P. McK. Deeley, Electrolytic Capacitors, The Cornell-Dubilier Electric Corp. South Plainfield New Jersey, 1938 Al mateix temps, a Berlín, Alemanya, la "Hydra-Werke", una empresa AEG, va iniciar la producció d'electrolítics en grans quantitats. Un altre fabricant, Ralph D. Mershon, va tenir èxit en atendre la demanda del mercat de ràdio de condensadors electrolítics.Henry B.O. Davis (1983) Electrical and Electronic Technologies: A Chronology of Events and Inventors from 1900 to 1940, p 111: "The Mershon Company put electrolytic capacitors on the market. The capacitors packed a high capacitance in a very small space compared to existing paper capacitors.
En la seva patent de 1896, Pollak ja reconeixia que la capacitat del condensador augmenta quan es desbastava la superfície de la làmina d'ànode. Avui (2014), les làmines de baixa tensió gravades electro-químicament poden aconseguir un augment de fins a 200 vegades la superfície en comparació amb una superfície llisa.A. Albertsen, Jianghai Europe, Keep your distance – Voltage Proof of Electrolytic Capacitors, PDF Els avenços en el procés de gravat són el motiu de la reducció de la dimensió dels condensadors electrolítics d'alumini en les darreres dècades.
Per als condensadors electrolítics d'alumini, les dècades del 1970 al 1990 van estar marcades pel desenvolupament de diverses noves sèries professionals adequades específicament a determinades aplicacions industrials, per exemple amb corrents de fuita molt baixos o amb característiques de llarga durada, o per a temperatures més elevades fins a 125 ° C.Philips Data Handbook PA01, 1986, the first 125 °C series "118 AHT"J. Both, The modern era of aluminum electrolytic capacitors, Electrical Insulation Magazine, IEEE, Volume:31, Issue: 4, July–August 2015, ieeexplore.ieee.org
Principi i tipus Els condensadors electrolítics emmagatzemen l'energia elèctrica de forma estàtica per separació de càrregues dins d'un camp elèctric entre dos elèctrodes com els altres condensadors convencionals. La diferència radica en que l'ànode és la capa d'òxid dielèctric i el càtode és l'electròlit no sòlid o sòlid, que forma el segon elèctrode del condensador. Aquesta característica i el principi d'emmagatzematge els distingeixen dels supercondensadors electroquímics, en què l'electròlit és la connexió conductora entre dos elèctrodes i l'emmagatzematge es produeix per capacitància de doble capa o bé per pseudocapacitància.
Tots els condensadors electrolítics són components polaritzats segons el principi de fabricació i només poden funcionar amb tensió continua. Aplicant una tensió amb polaritat inversa, o un corrent d'ondulació superior a l'especificat es pot destruir el dielèctric i, per tant, el condensador. Un possible voltatge d'ondulació no ha d'arribar a provocar una inversió de polaritat. La destrucció d'un condensador electrolítics pot tenir conseqüències catastròfiques (explosió, incendi).
Els condensadors electrolítics bipolars que poden funcionar amb tensió de corrent altern són construccions especials amb dos ànodes connectats en polaritat inversa.
Depenent de la naturalesa utilitzada del metall de l'ànode, la família de condensadors electrolítics es divideix en tres tipus principals:
condensadors electrolítics d'alumini, condensadors electrolítics de tàntal i condensadors electrolítics de niobi Els condensadors electrolítics d'alumini amb electròlits no sòlids són el tipus més barat i també els que tenen una gamma més àmplia de mides, capacitàncies i valors de tensió. Es fabriquen amb valors de capacitància de 0,1 µF fins a 2,700,000 µF (2,7 F),CDE, series DCMC, PDF i valors de tensions nominals des de 4 V fins a 630 V. L'electròlit líquid proporciona oxigen per a la re-formació o auto-curat de la capa d'òxid dielèctric. No obstant això, es pot evaporar mitjançant un procés d'assecat que depèn de la temperatura, cosa que provoca la deriva dels paràmetres elèctrics, cosa que limita el temps de vida útil dels condensadors.Jianghai, 630 V-Elkos PDF
Informació bàsica miniatura|Principi bàsic de l'oxidació anòdica, en què, aplicant una tensió amb una font de corrent, es forma una capa d'òxid sobre un ànode metàl·lic
Capa d'òxid Després de formar un òxid dielèctric a les estructures de l'ànode rugós, un contra-elèctrode ha de coincidir amb la superfície de l'òxid aïllant rugós. Això es fa mitjançant l'electròlit que actua com a elèctrode de càtode d'un condensador electrolític. La capa d'òxid aïllant generada anòdicament es destrueix si canvia la polaritat de la tensió aplicada