DE1170551B

DE1170551B - Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren und Verfahren seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE1170551B
Application number: DE1958S0060539
Authority: DE
Inventors: Heidenheim/Brenz Dr. phil. nat. Hermann Ziener Stuttgart-Hedelfingen und Dr.-Ing. Kurt Knoblauch Heidenheim/Brenz Dr.-Ing. Günter Lochmann
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1958-11-07
Filing date: 1958-11-07
Publication date: 1964-05-21

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: HOIg

Deutsche Kl.: 21g-10/04

Nummer: 1 170 551

Aktenzeichen: S 60539 VIII c / 21 g

Anmeldetag: 7. November 1958

Auslegetag: 21. Mai 1964

Die Erfindung befaßt sich mit der Lösung des Problems, kapazitätskonstante Elektrolytkondensatoren mit sehr kleinen Restströmen insbesondere für hohe Betriebstemperaturen herzustellen.

Die üblichen Elektrölytkondensatoren zeigen bei Heißbetrieb (über 65° C) unerwünschte Kapazitätszunahme und nachteiligen Reststromanstieg; dies ist vor allem bei Niedervoltkondensatoren zu beobachten. Kapazitätskonstante Elektrolytkondensatoren für Heißbetrieb wurden erstmals durch extrem wasserarme, glykolreiche Elektrolyte erzielt, welche auch bisher unerreichte geringe Restströme ergeben haben. Die Herstellung solcher extrem wasserarmer, glykolreicher Elektrolyte ist nur mit relativ hohem technischem Aufwand zu erzielen und zieht natürlich eine erhebliche Verteuerung der Herstellung derartiger Kondensatoren nach sich.

Die Erfindung zeigt einen fabriktechnisch wesentlich einfacheren Weg, der darüber hinaus unter Umständen noch bessere Endprodukte ergibt. Der Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren, insbesondere für höhere Temperaturen und niedrige Spannungen, aus einem mehr oder weniger weitgehend veresterten Borsäure-Glykol-Ammoniak-Gemisch ist nach der Erfindung durch einen Zusatz von 10 bis 100 Millimol an Phosphorsäure oder anderen im Elektrolyten löslichen Phosphorverbindungen pro Mol Bor des Borsäureelektrolyten gekennzeichnet. Hierdurch tritt eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Kapazitätskonstanzr und der Reststromwerte auf.

Bei 70° C wurde ein Vergleichsdauerversuch über 1000 Stunden für 12/15-V-Kondensatoren durchgeführt. Bei dem verwendeten fabriküblichen Borsäure-Glykol-Ammoniak-Elektrolyten konnte man das bekannte unbefriedigende Verhalten feststellen: Der Kapazitätsanstieg betrug 38¹⁰Zo des Ausgangswertes, während sich der Reststrom um 50% erhöhte. Durch überraschend geringe Zusätze von Triäthanolaminphosphat (10 Millimol PO₄'" pro Mol H₃BO₃), wobei aber noch nicht die untere Grenze der Wirksamkeit des Zusatzes erreicht war, ergab sich eine Kapazitätszunahme von nur 7,5% und vor allem eine Abnahme des Reststromes, der schließlich nur noch 6% des Ausgangswertes betrug.

Größere Zusätze über 10 Millimol Triäthanolaminphosphat verursachten geringfügigen Kapazitätsabfall bei ebenfalls erheblicher Senkung des Reststromes. Bei geeigneter Dosierung des Zusatzes kann man daher eine völlige Kapazitätskonstanz für eine bestimmte Betriebstemperatur erreichen. Die untere Grenze des Phosphatzusatzes, bei der noch eine

Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren
und Verfahren seiner Herstellung

Anmelder: .

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Günter Lochmann, Heidenheim/Brenz,

Dr. phil. nat. Hermann Ziener,

Stuttgart-Hedelfingen,

Dr.-Ing. Kurt Knoblauch, Heidenheim/Brenz - -

wirksame Verbesserung beobachtet wird, ist anscheinend 1 Millimol pro Mol H₃BO₃.

Während eines bei 85⁰C durchgeführten Dauerversuches stiegen mit dem Ausgangselektrolyten die Restströme und die damit verbundenen elektrolytischen Gasentwicklungen so stark an, daß' die Vergleichskondensatoren ihre Becherverschlüsse herausdrückten und somit ausfielen. Dagegen blieben die Kondensatoren nach der Erfindung, die in diesem Falle mit Zusätzen mit 10 bis 100 Millimol prim. Ammonphosphat pro Mol H₃BO₃ versehen waren, voll betriebsfähig, und es zeigte sich wiederum wie im oben beschriebenen Beispiel der vorteilhafte Effekt. Durch die Versuchsergebnisse ist eindeutig ersichtlich, mit welch überraschend geringem technischem Aufwand durch die Erfindung eine erhebliche Verbesserung der Elektrolytkondensatoren erzielt werden kann, die auch bei Hochvoltelektrolytkondensatoren, wenn auch in etwas geringerem Umfang, vorhanden ist.

Es besteht noch keine Sicherheit über den das Erfindungsergebnis bedingenden Mechanismus. Nur so viel scheint festzustehen, daß es sich um schwerlösliche Aluminiumverbindungen, wie sie die Phosphatzusätze erzielen, handelt. Diese können nun auch dadurch in das Aluminiumoxydgitter eingebaut werden, daß man die Anode bei der Formierung in den Formierbädern zur Erzielung der Sperrschicht in solchen Bädern behandelt, die Phosphorsäure in einer oder mehreren Modifikationen als Anion ent-

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halten. Beispielsweise kann man Phosphorpentoxyd in Wasser, vorzugsweise unterhalb 20° C, auflösen und dies mit oder ohne Zusatz der üblichen Alkali oder Alkalisalze als Badflüssigkeit verwenden.

Die Zusätze nach der Erfindung zum Elektrolyten können bei einer derart vorbehandelten Anode geringer gehalten werden, da diese mit den Phosphateinlagerungen bereits versehen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren, insbesondere für höhere Temperaturen und niedrige Spannungen, aus einem mehr oder weniger weitgehend veresterten Borsäure-Glykol-Ammoniak-Gemisch, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 10 bis lOOMillimol an Phosphorsäure oder anderen im Elektrolyten löslichen Phosphorverbindungen pro Mol Bor des Borsäureelektrolyten.

2. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch ge- , kennzeichnet, daß als Phosphorverbindung Phosphate, insbesondere Ammonphosphate verwendet werden.

3. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Phosphorverbindung Triäthanolaminphosphat verwendet wird.

4. Verfahren zum Herstellen eines Elektrolyten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an Phosphorverbindungen zum Ansatz des Elektrolyten zugegeben und mit diesem zusammen aufbereitet, insbesondere gekocht wird.

5. Verfahren zum Herstellen eines Elektrolytkondensators mit einem Elektrolyten nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie in Formierbädern formiert wird, die Phosphorsäure in einer oder mehreren Modifikationen enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 736 838, 755 549, 110, 829 336;

französische Patentschrift Nr. 1 086 115;
USA.-Patentschrift Nr. 2076905.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1140 290.