DE69223731T2

DE69223731T2 - Herstellungsverfahren für einen elektrolytischen Kondensator

Info

Publication number: DE69223731T2
Application number: DE69223731T
Authority: DE
Inventors: Teruhisa Kanbara; Tadashi Sotomura; Kenichi Takeyama; Yuichiro Tsubaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1998-04-16
Anticipated expiration: 2012-09-11
Also published as: US5388026A; AU648925B2; DE69223731D1; AU2119092A; CA2076947A1; EP0538615A3; EP0538615B1; EP0538615A2

Description

1. TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators mit einer niedrigen Impedanz und einer günstigen Temperaturabhängigkeit ebenso wie einer ausgezeichneten Stabilität.

2. BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDES DER TECHNIK

Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist ein Elektrolytkondensator üblicherweise auf der Basis eines flüssigen Elektrolyten aufgebaut gewesen, der zwischen einer zum Beispiel aus Aluminium bestehenden Metallelektrode und einem Dielektrikum, so wie zum Beispiel Aluminiumoxid angeordnet ist. Im allgemeinen ist das Dielektrikum durch anodische Oxidation der Oberfläche einer Aluminiumanode hergestellt worden; während der flüssige Elektrolyt erhalten worden ist, indem ein Ammoniumsalz in einem hochsiedenden, organischen Lösungsmittel, so wie zum Beispiel in Ethylenglykol, aufgelöst worden ist. Die Kondensatoren, die einen derartigen flüssigen Elektrolyten verwenden, sind gleichwohl aufgrund ihrer wesensgemäßen Nachteile, so wie zum Beispiel der Gefahr des Auslaufens oder des Verdampfens des Elektrolyten, nicht in der Lage, mit zuverlässiger Sicherheit eine lange Lebensdauer zu erreichen.
Um dieses Problem zu lösen, ist in der Literaturstelle "Tokkai (= nicht geprüfte, japanische Offenlegungsschrift) Hei 1-503,425" ein Elektrolytkondensator vorgeschlagen worden, der auf der Basis eines Polymerelektrolyten aufgebaut ist, welcher nur mit einer geringen Gefahr im Hinblick auf das Auslaufen oder Verdampfen des Elektrolyten verbunden ist. Diese Veröffentlichung offenbart einen Elektrolytkondensator, der anstelle des üblichen, flüssigen Elektrolyten einen Polymerelektrolyten verwendet, der durch Auflösung oder Dispergieren eines Alkalimetallsalzes in einer polymeren Substanz hergestellt worden ist, welche polymere Substanz eine aus einem Siloxanalkylenoxidcopolymer und Polyethylenoxid bestehende Mischung umfasst.
Gleichwohl weist der offenbarte Elektrolytkondensator, welcher den besagten Polymerelektrolyten mit den beweglichen Alkalimetallionen verwendet, auch einen Nachteil auf, der darin besteht, daß die Alkalimetallionen in die aus dem Dielektrikum bestehende Schicht hinein diffundieren können. In einem solchen Fall können die auf diese Weise diffundierten Alkalimetallionen manchmal die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums herabsetzen und schließlich sogar einen Kurzschluß innerhalb des Kondensators auslösen.
Um die vorgenannten Probleme zu lösen, ist die Verwendung von Ammoniumionen anstelle solcher Alkalimetallionen im Rahmen des Elektrolyten als wirkungsvoll betrachtet worden. Es ist bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt genau bekannt gewesen, daß die Ionenleitfähigkeit des Ammoniumionen enthaltenden Polymerelektrolyten im Vergleich zu jenem besagten, Alkalimetallionen enthaltenden Elektrolyten im allgemeinen sehr niedrig ist. Darüberhinaus hat ein derartiger Elektrolyt aber auch noch andere Nachteile, welche darin bestehen, daß die Ionenleitfähigkeit eines solchen Elektrolyten im Bereich niedriger Temperaturen in bemerkenswerter Weise herabgesetzt ist (vgl.: "Electric Conductive Polymers" von Naoya OGATA, veröffentlicht im Verlag KODANSHA Scientific Inc., Japan 1990).
Ferner ist es in der Praxis schwierig, einen solchen Elektrolyten zu verwenden, falls er eine zu geringe Ionenleitfähigkeit aufweist, da die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten, auf der Basis dessen der Elektrolytkondensator aufgebaut ist, zu der Impedanz des Kondensators umgekehrt proportional ist.
Für den Fall der Verwendung eines derartigen, ionenleitfähigen Polymerelektrolyten im Rahmen eines Elektrolytkondensators ist es eine sehr wichtige Anforderung, durch in optimaler Weise erfolgende Kombination eines Basispolymers mit einem Ammoniumsalz einen Elektrolyten mit einer hohen Ionenleitfähigkeit zu erhalten. Gleichwohl ist der in der Literaturstelle "Tokkai (= nicht geprüfte, japanische Offenlegungsschrift) Hei 1-503,425" offenbarten technischen Lehre keine Information dahingehend zu entnehmen, wie ein konkretes Beispiel eines derartigen Elektrolyten mit ausreichender Ionenleitfähigkeit in die Praxis umgesetzt werden könnte.
Außerdem ist bis heute in großem Ausmaß Aluminiumoxid als Dielektrikum für Elektrolytkondensatoren verwendet worden. Im Zuge des praktischen Aufbaus des Kondensators kann eine Aluminiumoxidschicht mit einer Dicke von 100 Ängstrom mit einer porösen Feinstruktur erhalten werden, indem die Oberfläche einer Aluminiumelektrode in einem schwach sauren Elektrolyten der anodischen Oxidation auf elektrochemischem Wege unterworfen wird. Vorher ist die Oberfläche dieser Aluminiumelektrode angeätzt worden, um einen ausgedehnten Oberflächenbereich für eine hohe Kapazität zu erzeugen. Daher weist die anodisch oxidierte Aluminiumschicht eine Oberfläche mit einer leicht aufgerauhten Feinstruktur (mattiert) auf.
Falls ein nichtflüssiger Elektrolyt, so wie zum Beispiel der vorstehend erwähnte Polymerelektrolyt verwendet wird, so kann seine auf der Oberfläche der Aluminiumoxidschicht mit der porösen Feinstruktur gebildete Kontakt- und Haftschicht dennoch im Vergleich zu der entsprechenden Fläche im Rahmen des üblichen Aufbaus auf der Basis der Verwendung eines flüssigen Elektrolyten beachtlich kleiner sein. Außerdem ist es leicht einzusehen, daß der nichtflüssige Elektrolyt, so wie zum Beispiel der besagte Polymerlektrolyt, sich im Zuge von wiederholt durchgeführten, zyklischen Ladungs- und Entladungsvorgängen schrittweise von der Oberfläche der Aluminiumoxidschicht abtrennen kann.
Daher ist es im Zuge der Herstellung eines einen nichtflüssigen Elektrolyten enthaltenden Elektrolytkondensators noch ein ungelöstes Problem, die Schichten des Elektrolyten und des Dielektrikums über einen ausgedehnten Oberflächenbereich miteinander zu verbinden und dabei ein effektives Kontaktieren auf der Basis einer kraftvoll haftenden Verbindung sicherzustellen.
Die Literaturstelle JP-A-63 268 224 offenbart einen Elektrolyten, der ein organisches Lösungsmittel, bis zu 20 % eines Ammoniumsalzes einer organischen Säure und bis zu 15 % Ammoniumborat enthält. Die Verwendung eines dreidimensional vernetzten Polyether-Polyols als eine der Komponenten des Elektrolyten wird allerdings in dieser Literaturstelle nicht diskutiert.
Ferner offenbart die Literaturstelle WO-A 91 06 585 einen Elektrolyten auf der Basis eines vernetzten Polymers und Methoden zur Herstellung desselben. Der Polymerelektrolyt enthält eine feste Lösung mindestens eines Salzes in einem Polymer, welches Salz ausgewählt werden kann aus der Gruppe, die aus Alkalimetallsalzen, Erdalkalimetallsalzen, Übergangsmetall salzen, Ammoniumsalzen, organischen Ammoniumsalzen und Thalliumsalzen mindestens einer Säure besteht, welche Säure ausgewählt werden kann aus der Gruppe, der einbasigen, zweibasigen und dreibasigen Säuren, die nicht Haloidsäuren sind, und außerdem einen Vernetzer zur Vernetzung des Polymers, welcher Vernetzer aus der Gruppe ausgewählt wird, die Di-, Tri- und Polyisocyanate, di- und multifunktionelle Säuren, di- und multifunktionelle Amine sowie di- und multifunktionelle ungesättigte Verbindungen umfaßt.

GEGENSTAND UND ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es ist somit in erster Linie der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators bereitzustellen, die die im vorstehenden Text ausgeführten Probleme wirkungsvoll löst.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird daher eine Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators bereitgestellt, der mindestens ein mit einer isolierenden Abdeckung oder einer deckenden Schutzschicht versehenes Gehäuse (7) aufweist, sowie ein Elektrodenpaar (1, 4) in Form einer Anode (1), welche eine aus einem Dielektrikum bestehende Schicht (3) in Form eines darauf gebildeten Metalloxids aufweist, sowie außerdem eine elektrisch leitende Kathode (4), ein paar stromleitende Kontakte (2, 5), von denen jeweils einer mit der besagten Anode (1) oder der Kathode (4) verbunden ist, und eine Polymerelektrolytschicht (6), die zwischen der erwähnten, auf der besagten Anode (1) gebildeten, aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) einerseits, und derbesagten Kathode (4) andererseits angeordnet ist, welche Methode die nachfolgend angeführten Schritte (a.) bis (d.) umfaßt:
(a.) Auflösen eines Polymers und eines als Elektrolyt dienenden Ammoniumsalzes in einem organischen Lösungsmittel, um eine Elektrolytlösung für den Polymerelektrolyten herzustellen;
(b.) Aufbringen der besagten Elektrolytlösung auf eine zwischen der besagten Anode (1) und der besagten Kathode (4) angeordnete Oberfläche;
(c.) Zusammenbauen der besagten Anode (1), der besagten Oberfläche und der besagten, elektrisch leitenden Kathode (4), um ein Kondensatorelement herzustellen, und
(d.) Aushärten der Elektrolytlösung, damit der Polymerelektrolyt sich verfestigen kann,
welche Methode dadurch gekennzeichnet ist, daß
der erwähnte Polymerelektrolyt entsprechend dem Schritt (a.) die nachfolgenden Bestandteile enthält:
mindestens ein Elektrolytsalz, welches ausgewählt worden ist aus der Gruppe, die aus folgenden Elektrolytsalzen besteht: Ammoniumadipat, Ammoniumazelat, Ammoniumbenzoat, Ammoniumborodisalicylat, Tetramethylammoniumborodisalicylat, Tetraethylammonium-para-Toluolsulfonat, Ammonium-7-resorcinat, Tetramethylammoniumborofluoronat, Tetraethylammoniumborofluoronat, Tetramethylammoniumhexafluorophosphat und Tetraethylammoniumhexafluorophosphat, oder ein Gemisch der vorstehend genannten Salze, und
als das Basispolymer, mindestens ein Polyether- Polyol welches ein durch die nachfolgend dargestellte Formel wiedergegebenes Strukturgerüst aufweist:
verwendet wird, in welcher Formel jeder der Reste R unabhängig voneinander entweder ein Wasserstoffatom oder einen Isocyanatrest oder Acrylrest darstellt, welche besagten Reste jeweils gleich oder verschieden sein und gegebenenfalls substituiert sein können;
außerdem m&sub1;, m&sub2;, m&sub3;, n&sub1;, n&sub2; und n&sub3; jeweils eine positive ganze Zahl darstellen und die Enden der Isocyanatreste oder der Acrylreste dreidimensional vernetzt sind; und wobei im Rahmen des Verfahrensschritts (b.) die Elektrolytlösung entweder auf die Oberfläche der auf der Anode (1) gebildeten, aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) aufgebracht wird, oder wobei die Oberfläche eines aus einem elektrisch isolierenden Material aufgebauten, porösen Trägers mit der besagten Elektrolytlösung imprägniert wird, und daß im Rahmen des Schritts (c.) der besagte, imprägnierte Träger sowohl mit der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3), als auch mit der elektrisch leitenden Kathode (4) kontaktiert wird.
Im Rahmen der vorstehend definierten Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators kann die Polyethereinheit des besagten Polyether-Polyols üblicherweise ein aus Oxyethylen und Oxypropylen aufgebautes, statistisches Copolymer sein.
Im Rahmen der vorstehend definierten Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators kann der besagte Polymerelektrolyt außerdem eine bestimmte Menge an elektrisch leitendem Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers enthalten.
Im Rahmen der vorstehend definierten Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators kann das besagte Polyether-Polyol außerdem je nach Bedarf Isocyanatreste aufweisen, deren Enden dreidimensional vernetzt sind.
Für den Fall eines wie vorstehend definerten, mit Isocyanatresten substituierten Polyether-Polyols kann der besagte Polymerelektrolyt außerdem mindestens einen Weichmacher enthalten, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Sulfolan und einem Polyalkyl eng lykoldimethylether besteht.
Im Rahmen der vorstehend definierten Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators kann das besagte Polyether-Polyol alternativ auch Acrylreste aufweisen, die vorzugsweise im Zuge einer Bestrahlung mit einem Strahl ultravioletten Lichts oder mit einem Elektronenstrahl vernetzt worden sind.
Für den Fall eines wie vorstehend definerten, mit Acrylresten substituierten Polyether-Polyols kann der besagte Polymerelektrolyt außerdem mindestens einen Weichmacher enthalten, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Sulfolan, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol und einem Polyalkylenglykoldimethylether besteht.
Im Rahmen der vorstehend definierten Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators ist das Gewichtsverhältnis (W/Z) zwischen dem besagten Weichmacher W und dem Polyether-Polyol Z vorzugsweise größer als 0 und kleiner als 5, das bedeutet, es sollte vorzugsweise gelten:
0 ≤ (W/Z) ≤ 5.
Zusätzlich zu dieser Randbedingung gilt, daß das Zahlenverhältnis einerseits der Anzahl der Sauerstoffatome Y, welche das besagte Polyether-Polyol aufbauen, das in dem besagten Polymerelektrolyten enthalten ist, zu andererseits der Anzahl der Moleküle (X) des besagten Ammoniumsalzes, welches in dem besagten Polymerelektrolyten enthalten ist, vorzugsweise größer als 20 und kleiner als so ist, das heißt, es gilt vorzugsweise:
20 ≤ (Y/X) ≤ 50.
Im Rahmen der vorstehend definierten Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators ist das Gewichtsverhältnis Q zwischen einerseits dem besagten, elektrisch leitenden Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers, welcher in dem Polymerelektrolyten enthalten ist, zu andererseits dem Gesamtgewicht des Letztgenannten vorzugsweise nicht kleiner als 0,1, aber nicht größer als 0,5, das heißt, es gilt vorzugsweise:
0,1 < Q < 0,5.
Wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden haben, ist es möglich, einen Elektrolytkondensator mit einer niedrigen Impedanz und einer ausgezeichneten Stabilität herzustellen, welcher nicht verschlechtert werden wird, nachdem er wiederholten, zyklischen Ladungs- und Entladungsvorgängen unterworfen worden ist, falls das vorstehend spezifizierte Polyether-Polyol als ein Bestandteil zur Herstellung des Polymerelektrolyten gemäß der Methode der Erfindung verwendet wird.
Zusätzlich haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß es möglich ist, einen Elektrolytkondensator mit einer niedrigen Impedanz herzustellen, die in einer Umgebung mit einer besonders niedrigen Temperatur nicht erhöht wird, wenn eine bestimmte Menge an elektrisch leitendem Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers in den Polymerelektrolyt eingebaut wird. Bei dieser Erscheinung kann mit zuverlässiger Sicherheit davon ausgegangen werden, daß sie der Auswirkung des in einer bestimmten Menge hinzugegebenen Kohlenstoffs zugeschrieben werden kann, von welcher Menge angenommen wird, daß sie im Hinblick auf eine Herabsetzung der Impedanz des Polymerelektrolyten wirkungsvoll ist.
Außerdem kann im Rahmen der vorstehend definierten Herstellungsmethode gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht werden, daß die Polymerelektrolytlosung, welche durch Auflösen eines Basispolymers und des Elektrolytsalzes in einem organischen Lösungsmittel hergestellt wird, in die innerhalb der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht aus Aluminiumoxid gebildeten Mikroporen eindringt und darin aushärtet. Daher ist es möglich, ein praxisgerechteres Kondensatorelement mit einer höheren Kapazität bei jeweils zur Verfügung stehendem Rauminhalt herzustellen, falls diese Methode verwendet wird.
Zusätzlich kann im Zuge einer alternativen Herstellungsmethode der aus einem elektrisch isolierenden Material bestehende, poröse Separator mit der Polymerelektrolytlösung imprägniert werden, welche Lösung durch Auflösen des Elektrolytmaterials in dem organischen Lösungsmittel hergestellt worden ist. Der imprägnierte Separator kann unmittelbar zwischen der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht und der elektrisch leitenden Kathode angebracht werden, um dort zwischen den genannten Komponenten auszuhärten. Daher ist es möglich, eine Verbesserung der Stabilität in Bezug auf die Qualität des Kondensatorelements zu ereichen, falls diese Methode verwendet wird.
Obwohl die neuen, technischen Merkmale der Methode entsprechend der vorliegenden Erfindung insbesondere im Rahmen der nachfolgenden Patentansprüche definiert werden, wird die Erfindung, ebenso wie deren weitere Gegenstände und Merkmale auf der Basis der nachfolgenden, in Verbindung mit den Zeichnungenerfolgenden Beschreibung besser verstanden und anerkannt werden, und zwar sowohl, was die organisatorische Durchführung, als auch, was den eigentlichen Gehalt der Erfindung anbelangt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 ist eine Ansicht des Querschnitts durch einen Elektrolytkondensator, der in Übereinstimmung mit der Methode gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut worden ist.
FIG. 2 ist eine Auftragung der Impedanz gegen die Frequenzcharakteristik derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 2 hergestellt worden sind.
FIG. 3 ist eine Auftragung der Kapazität gegen die Frequenzcharakteristik derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 2 hergestellt worden sind.
FIG. 4 ist eine Auftragung der Entladungskapazität gegen die Charakteristik entsprechend der Anzahl der Wiederholungen zyklisch durchgeführter Ladungs- und Entladungsvorgänge derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt worden sind.
FIG. 5 ist eine Auftragung der Impedanz gegen das Zusammensetzungsverhältnis (Y/X) derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 2 hergestellt worden sind.
FIG. 6 ist eine Auftragung der Impedanz gegen das Gewichtsverhältnis (W/Z) desjenigen Elektrolytkondensators, welcher in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 3 hergestellt worden ist.
FIG. 7 ist eine Auftragung der Kapazität gegen das Gewichtsverhältnis (W/Z) desjenigen Elektrolytkondensators, welcher in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 3 hergestellt worden ist.
FIG. 8 ist eine Auftragung der Impedanz gegen die Lagerungsdauer (in Tagen) derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 3 hergestellt worden sind, wobei das Gewichtsverhältnis (W/Z) variiert wurde.
FIG. 9 ist eine Auftragung der Impedanz gegen die Temperaturcharakteristik derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 4 und dem Vergleichsbeispiel 3 hergestellt worden sind.
FIG. 10 ist eine Auftragung der Kapazität gegen die Temperaturcharakteristik derjenigen Elektrolytkondensatoren, welche in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel 4 und dem Vergleichsbeispiel 3 hergestellt worden sind.
Es wird anerkannt werden, daß die einzelnen, bzw. alle Figuren lediglich schematische Darstellungen zu Illustrationszwecken sind und daß diese somit nicht zwangsläufig die tatsächlichen, relativen Größenverhältnisse oder die Anordnungen der jeweils gezeigten Bestandteile wiedergeben.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Rahmen der nachfolgenden Abschnitte werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben und den entsprechenden Vergleichsbeispielen gegenübergestellt werden.

Ausführungsbeispiel 1

AUSWIRKUNGEN DES AMMONIUMSALZES UND AUSWIRKUNGEN, DIE DER HERSTELLUNGSMETHODE ZUGESCHRIEBEN WERDEN KÖNNEN

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die FIG. 1, im Rahmen derer eine schematische Ansicht des Querschnitts durch einen Elektrolytkondensator dargestellt ist, der in Übereinstimmung mit der Methode gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut worden ist. Um mit einer aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) in Form von Aluminiumoxid bedeckt werden zu können, wird eine Seite der Oberfläche der Aluminiumanode (1) anodisch oxidiert, während die andere Seite der besagten Aluminiumanode mit Hilfe einer Punktverschweißung mit einem stromleitenden Kontakt (2) verbunden wird. Auf die eine Seite der Oberfläche der Kathode (4) wird ein anderer stromleitender Kontakt (5) aufgeschweißt, und eine aus einem Polymerelektrolyt bestehende Schicht (6), kombiniert mit einem Separator, wird zwischen einerseits der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) an der Aluminiumanode 1 und andererseits der Kathode (4) angeordnet, um einen geschichtet aufgebauten Körper zu bilden. Der geschichtet aufgebaute Körper wird in einem isolierenden Gehäuse (7) hermetisch dicht verschlossen.
Die Anode (1) wurde hergestellt, indem zunächst eine geätzte Aluminiumfolie mit Abmessungen von 1 cm × 1 cm im Quadrat und einer Dicke von 0,1 mm, welche Aluminiumfolie eingeätzte Poren mit Durchmessern aufwies, die im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm lagen, mit dem stromleitenden Kontakt (2) mit Hilfe einer Punktverschweißung verbunden wurde. Anschließend wurde die mit dem stromleitenden Kontakt (2) verbundene Aluminiumfolie in einer wäßrigen Borsäurelösung (mit einer Konzentration von 80 g/l) anodisch oxidiert, indern sie während eines Zeitraumes von 15 Minuten bei einer Temperatur von 90 ºC gehalten und dabei einem Stromfluß von 100 mA unterworfen wurde, so daß die besagte Aluminiumfolie mit der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) in Form von Aluminiumoxid bedeckt wurde.
Die Kathode (4) wurde hergestellt, indem eine geätzte Aluminiumfolie mit Abmessungen von 1 cm × 1 cm im Quadrat und einer Dicke von 0,1 mm, welche Aluminiumfolie eingeätzte Poren mit Durchmessern aufwies, die im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm lagen, mit dem stromleitenden Kontakt (5) mit Hilfe einer Punktverschweißung verbunden wurde.
Die Basisflüssigkeit für die Polymerelektrolytschicht (6) wird hergestellt, indem 4,4 g der Verbindung mit der nachfolgenden Formel:
in welcher Formel die Reste R Isocyanatreste sind und wobei
(1 + m1,2,3) × n1,2,3 = 50 ist;
und 0,52 g Ammoniumborodisalicylat in einem Gemisch aufgelöst werden, welches aus 0,175 g Diethylenglykol und 4 ml Methylethylketon besteht, und die somit erhaltene Zusammensetzung mittels Rühren innig vermischt wird.
Es ist zu vermerken, daß das die Zusammensetzung dieser Polymerelektrolytlösung kennzeichnende Zahlenverhältnis die nachfolgende Beziehung erfüllt:
Y/X = 50,
in welcher Beziehung X die Anzahl der Moleküle des in dem Polymerelektrolyten enthaltenen Arnmoniumsalzes bezeichnet, während Y die Gesamtzahl der Sauerstoffatorne darstellt, welche die in dem Polymer elektrolyten enthaltene Polymerverbindung (1) aufbauen.
Die resultierende Basisflüssigkeit wurde verwendet, um den Separator (der in der Zeichnung zusammen mit der Polymerelektrolytschicht (6) als integrierter Gesamtkörper dargestellt ist) zu imprägnieren, welcher Separator aus Polypropylen mit einer Porenzahl (engl.: void ratio, entspricht der Porosität) von 50 % bestand und die Abmessungen 1 cm × 1 cm im Quadrat bei einer Dicke von 0,1 mm aufwies, und anschließend wurde der so imprägnierte Separator einerseits mit der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) auf der Anode (1) und andererseits mit der unbeschichteten Aluminiumoberfläche der Kathode (4) sowohl flächenmäßig aneinander verbunden, als auch zusammengepreßt, um somit einen geschichteten Körper zu bilden. Die Basisflüssigkeit für den Elektrolyten wurde ausgehärtet, um die Polymerelektrolytschicht (6) zu bilden, indem der geschichtete Körper während eines Zeitraumes von 3 Stunden bei einer Temperatur von 90 ºC gehalten wurde.
Es wurde ein Alterungsverfahren durchgeführt, indem während eines Zeitraumes von 3 Stunden bei einer Temperatur von 85 ºC eine Gleichspannung von 500 V an die stromleitenden Kontakte angelegt wurde.
Anschließend wurde der geschichtete Körper versiegelt, indem er in ein aus einem Epoxidharz bestehendes Gehäuse (7) eingebettet wurde, um somit den Elektrolytkondensator A zu vervollständigen.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde in der gleichen Art und Weise, die bereits im Rahmen des Ausführungsbeispiels 1 beschrieben worden war, ein Elektrolytkondensator B hergestellt, aber mit der Abwandlung, daß im Rahmen des Vergleichsbeispiels 1 anstelle der im Rahmen des Ausführungsbeispieles 1 verwendeten 0,52 g Ammoniumborodisalicylat stattdessen 0,18 g Lithiumperchlorat verwendet wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde mit Hilfe des gleichen Materials, das auch zur Herstellung des Elektrolytkondensators A verwendet worden war, ein Elektrolytkondensator C hergestellt. Gleichwohl wurde in diesem Fall die Elektrolytschicht (6) hergestellt, indem als erstes zunächst die Basisflüssigkeit bei einer Temperatur von 90 ºC während eines Zeitraumes von 3 Stunden ausgehärtet wurde, woraufhin anschließend die ausgehärtete, eine Dicke von 0,1 mm aufweisende Schicht unmittelbar zwischen der Anode (2) und der Kathode (4) angeordnet wurde, indem die geschichteten Bestandteile während eines Zeitraumes von einer Stunde bei einer Temperatur von 100 ºC zusammengepreßt wurden. Mit der Ausnahme dieser genannten Tatsachen wurde ansonsten die im Rahmen des Ausführungsbeispieles 1 verwendete Vorgehensweise im allgemeinen beibehalten.

Auswertung 1

Vergleiche im Hinblick auf die Werte für die Impedanz und die Kapazität sowie deren Frequenzcharakteristika ebenso wie eine Untersuchung der Langzeitstabilität bei zyklischer Belastung mit Hilfe von Ladungs- und Entladungsexperimenten wurden jeweils unter Verwendung des im Rahmen des Arbeitsbeispiels 1 hergestellten Elektrolytkondensators A und entsprechend auch unter Verwendung der im Rahmen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 hergestellten Elektrolytkondensatoren B und C durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche sind entsprechend im Rahmen der Figuren 2, 3 und 4 zusammengefaßt.
Im Rahmen der FIG. 2 stellen die Abszisse und die Ordinate der Auftragung jeweils die im Rahmen der Messung verwendete Frequenz und entsprechend die als Ergebnis der Messung erhaltene Impedanz dar. Wie im Rahmen der FIG. 2 gezeigt wird, ist gefunden worden, daß die Impedanz des Elektrolytkondensators C, welcher dem Vergleichsbeispiel 2 entspricht, das sich in der Art und Weise der Herstellung der Elektrolytschicht von den anderen Beispielen unterscheidet, im Frequenzbereich der Messung ausgesprochen hoch ist im Vergleich zu dem Elektrolytkondensator A, der dem Ausführungsbeispiel 1 entspricht.
In der FIG. 3 stellen die Abszisse und die Ordinate der Auftragung jeweils in entsprechender Weise die Kapazität und die im Rahmen der Messung verwendete Frequenz dar. Es wird im Rahmen dieser Auswertung verständlich, daß die Kapazität des Elektrolytkondensators C entsprechend dem Vergleichsbeispiel 2, welches sich in Bezug auf die Art und Weise der Herstellung der Elektrolytschicht von den anderen Beispielen unterscheidet, im Vergleich zu der Kapazität des dem Ausführungsbeispiel 1 entsprechenden Elektrolytkondensators A innerhalb des gesamten Frequenzbereichs der Messung sehr niedrig ist.
Aufgrund der vorstehend erläuterten Ergebnisse wird gefunden, daß die Herstellungsmethode gemäß der vorstehenden Erfindung ausgesprochen nützlich ist, um im Zuge der Herstellung eines Elektrolytkondenstors, im Rahmen dessen ein Polymerelektrolyt verwendet wird, die Impedanz des Erzeugnisses zu erniedrigen und die Kapazität zu erhöhen.
Auf der anderen Seite entspricht im Rahmen der FIG. 4 die Ordinate den relativen Werten der anfänglichen Entladungskapazitäten, während die Abszisse die Anzahl der wiederholt durchgeführten Zyklen im Rahmen der Ladungs-/ Entladungsprüfung wiedergibt. Die Entladungskapazitäten wurden ermittelt, indem zunächst die Elektrolytkondensatoren A und B bei einer Spannung von 500 V während eines Zeitraumes von 10 Minuten aufgeladen wurden, worauf anschließend die Gesamtmenge an Elektrizität gemessen wurde, die während eines Zeitraumes von 5 Minuten im kurzgeschlossenen Zustand durch die Elektrodenpaare hindurchfloß.
Aufgrund der vorstehend erwähnten Ergebnisse wird die Tatsache bestätigt, daß der Elektrolytkondensator B entsprechend dem Vergleichsbeispiel 1 bereits im Frühstadium der Messung einer Verschlechterung in Form einer Erniedrigung seiner Kapazität im Laufe der wiederholt durchgeführten Ladungs- und Entladungsvorgänge ausgesetzt ist, wohingegen der Elektrolytkondensator A entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 sein anfängliches Leistungsvermögen selbst nach einer Wiederholung von 1000 oder mehr derartigen Zyklen aufrechtzuerhalten vermag.
Obwohl im Rahmen des Ausführungsbeispiels 1 Methylethylketon als Lösungsmittel verwendet worden ist, wird bestätigt, daß eine ähnlich vorteilhafte Ausführungsform auch erhalten weden kann, indem irgend ein anderes Lösungsmittel verwendet wird, welches aus der Gruppe ausgewählt worden ist, die aus Aceton, Tetrahydrofuran, Propylencarbonat, Ethylencarbonat und einem Polyalkylenglykoldirnethylether besteht.

Ausführungsbeispiel 2

AUSWIRKUNGEN DER UNTERSCHIEDLICHEN AMMONIUMSALZE

Es wurden die Elektrolytkondensatoren D, E, F, G, H und I in der gleichen Art und Weise hergestellt, die bereits im Rahmen des Ausführungsbeispiels 1 beschrieben worden war, aber mit der Abwandlung, daß anstelle des im Rahmen des Ausführungsbeispiels 1 verwendeten Ammoniurnborodisalicylates im Rahmen des Kondensators D Ammoniumadipat, im Rahmen des Kondensators E Ammoniumazelat, im Rahmen des Kondensators F Ammoniumbenzoat, im Rahmen des Kondensators G Tetramethylammoniumborodisalicylat, im Rahmen des Kondensators H Tetraethylammoniurn-para-Toluolsulfonat und im Rahmen des Kondensators 1 Ammoniurn-y-resorcinat in jeweils entsprechender Weise mit jeweils unterschiedlichen, die Zusammensetzung kennzeichnenden Zahlenverhältnissen Y/X verwendet wurden.

Auswertung 2

In der FIG. 5 sind die bei 100 Hz gemessenen Zahlenwerte für die Impedanzen dieser Elektrolytkondensatoren gezeigt, wobei die Zahlenwerte für die Impedanzen auf der Ordinate dargestellt sind, während die Abszisse die vorstehend ausgeführten, die Zusammensetzung kennzeichnenden Zahlenverhältnise Y/X wiedergibt.
Aufgrund der vorstehend ausgeführten Ergebnisse der Messungen wird verständlich, daß das beste Ergebnis dann erhalten wird, wenn sich das Verhältnis zwischen einerseits der Anzahl der Moleküle X des in dem Polymerelektrolyten enthaltenen Ammoniumsalzes und andererseits der Gesamtzahl der anwesenden, die Polymerverbindung gemäß Formel (1) aufbauenden Sauerstoffatome Y innerhalb des wie folgt definierten Bereichs befindet:
20 ≤ (Y/X) ≤ 50.

Ausführungsbeispiel 3

AUSWIRKUNGEN DER ZUGABE DES POLYALKYENGLYKOLDIMETHYLETHERS

Es wurde eine Anode hergestellt, indem zunächst eine geätzte Aluminiumfolie in Form eines Rechtecks mit den Abmessungen 1 cm × 10 cm, welche eine Dicke von 0,05 mm und eingeätzte Poren aufwies, deren Durchmesser im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm lagen, mit Hilfe einer Punktverschweißung mit einem stromleitenden Kontakt verbunden wurde. Danach wurde die Aluminiumfolie mit dem stromleitenden Kontakt anodisch oxidiert, indem sie bei einer Temperatur von 90 ºC während eines Zeitraumes von 15 Minuten in einer wäßrigen Borsäure lösung (mit einer Konzentration von 80 g/l) einem Stromfluß von 1 A unterworfen wurde, so daß die Aluminiumfolie mit einer aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht in Form von Aluminiumoxid bedeckt wurde.
Es wurde eine Kathode hergestellt, indem eine weitere, geätzte Aluminiumfolie in Form eines Rechtecks mit den Abmessungen 1 cm × 10 cm, welche eine Dicke von 0,05 mm und eingeätzte Poren aufwies, deren Durchmesser im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm lagen, mit Hilfe einer Punktverschweißung mit einem weiteren stromleitenden Kontakt verbunden wurde.
Eine Polymerelektrolytlösung für die Schicht (6) wurde hergestellt, indem 4,4 g der Verbindung mit der nachfolgenden Formel:
in welcher Formel die Reste R Isocyanatreste sind und wobei (1 + m1,2,3) × n1,2,3 = so ist;
und 0,52 g Ammoniumborodisalicylat in einem Gemisch aufgelöst wurden, welches aus 0,175 g Diethylenglykol, 4 ml Aceton und wechselnden Mengen an Polyethylenglykoldimethylether (mit einem Molekulargewicht von 275 ) bestand, und die somit erhaltene Zusammensetzung mittels Rühren innig vermischt wurde.
Es ist zu vermerken, daß das die Zusammensetzung dieser Basisflüssigkeit kennzeichnende Zahlenverhältnis so ausgewählt wurde, daß es jeweils verschiedenen Zahlenverhältnissen W/Z zugeordnet werden kann, wobei wiederum innerhalb dieses Verhältnisses der Zahlenwert für W dem Gewicht des Weichmachers und der Zahlenwert für Z dem Gesamtgewicht der den Polymerlektrolyt aufbauenden Polymerverbindung (1) entspricht.
Die resultierende Basisflüssigkeit wurde verwendet, um den Separator zu imprägnieren, welcher Separator aus Polypropylen mit einer Porosität von 50 % bestand und die Form eines Rechtecks mit den Abmessungen 10 cm × 1 cm bei einer Dicke von 0,05 mm aufwies, und anschließend wurde der so imprägnierte Separator einerseits mit der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht auf der Anode und andererseits mit der unbeschichteten Aluminiumoberfläche der Kathode flächenmäßig verbunden und dann zusammengepreßt Nachdem der geschichtete Gegenstand während eines Zeitraumes von 30 Minuten bei einer Temperatur von 90 ºC gehalten worden war, wurde er zu einer Rolle aufgewickelt und die Elektrolytlösung des Polymerelektrolyten wurde ausgehärtet, indem die aufgewickelte Rolle anschließend während eines Zeitraumes von weiteren 3 Stunden bei der selben, genannten Temperatur gehalten wurde, so daß die Polymerelektrolytschicht gebildet wurde.
Anschließend wurde die aufgewickelte Rolle mit einem Gehäuse in Form eines Aluminiumrohres versehen und die erwähnten Kondensatorkomponenten in Form der stromleitenden Kontakte wurden versiegelt, indem sie in ein Epoxidharz eingebettet wurden, so daß der Elektrolytkondensator J vervollständigt wurde.

Auswertung 3

Es wurde eine Ermittlung der Impedanzen un er bei einer Frequenz von 100 Hz gemessenen Kapazitäten sowie ferner der Verschlechterung der bei 30 ºC gemessenen Impedanz nach einer vorausgegangenen Lagerung bei einer Temperatur von 80 ºC unter Verwendung der Elektrolytkondensatoren J mit unterschiedlichen Werten für das jeweilige, die Zusammensetzung kennzeichnende Zahlenverhältnis W/Z durchgeführt, wobei die Ergebnisse der genannten Untersuchungen entsprechend in den FIGUREN 6, 7 and 8 zusammenfassend dargestellt sind.
Im Rahmen der FIG. 6 stellen die Ordinate und die Abszisse der Auftragung entsprechend jeweils einerseits die Zahlenwerte für die Impedanzen der Kondensatoren J bei einer Frequenz von 100 Hz sowie andererseits das die Zusammensetzung der Elektrolyten kennzeichnende Zahlenverhältnis W/Z dar. Im Rahmen dieser Datenauswertung ist gefunden worden, daß die Impedanz des Elektrolytkondensators J umso niedriger wird, je größer das die Zusammmensetzung des entsprechenden Elektrolyten kennzeichnende Zahlenverhältnis W/Z ist (das heißt, das Verhältnis zwischen einerseits dem Gewicht W des Polyalkylenglykoldimethylethers und andererseits dem Gewicht Z der den Polymerelektrolyten aufbauenden, hochmolekularen Verbindung gemäß der Formel (1)).
Im Rahmen der FIG. 7 stellen die Ordinate und die Abszisse der Auftragung entsprechend jeweils einerseits die bei einer Frequenz von 100 Hz gemessenen Zahlenwerte für die Kapazitäten der Kondensatoren J sowie andererseits das die Zusammensetzung des Polymerelektrolyten kennzeichnende Zahlenverhältnis W/Z dar. Im Rahmen dieser Datenauswertung wird verständlich, daß sich die Kapazität des Elektrolytkondensators J zusammen mit der Erhöhung des die Zusammmensetzung des entsprechenden Elektrolyten kennzeichnenden Zahlenverhältnisses W/Z ebenfalls erhöht, und daß die besagte Kapazität ferner bei einem bestimmten, charakteristischen Mengenverhältnis einen Sättigungsgrenzwert erreicht und anschließend wieder erniedrigt zu werden beginnt.
Im Rahmen der FIG.8 stellt die Ordinate der Auftragung den bei einer Temperatur von 30 ºC nach einer vorausgegangenen Lagerung bei 80 ºC gemessenen Zahlenwert für die Impedanz (relativer Wert) des Elektrolytkondensators J dar, während die Abszisse die Lagerungsdauer in Tagen wiedergibt. Im Rahmen dieser Datenauswertung wird verständlich, daß die Verschlechterung der Impedanz dieses Kondensators mit der Zunahme des dem im Rahmen des Elektrolyten anwesenden Polyethylenglykoldimethylether entsprechenden, die Zusammensetzung des Elektrolyten kennzeichnenden Zahlenverhältnisses W/Z ebenfalls zunimmt.
Auf der Grundlage der vorstehend ausgeführten Ergebnisse der Datenauswertungen kann bestätigt werden, daß ein Elektrolytkondensator mit einer vorteilhaften anfänglichen Leistungsfähigkeit und einer ausgeprägten Zuverlässigkeit im Hinblick insbesondere auf eine lange Lebensdauer dann erhalten werden kann, wenn die besagte Beziehung zwischen einerseits dem Gewicht Z der den Polymerelektrolyt aufbauenden Polymerverbindung gemäß der Formel (1) und andererseits dem Gewicht W des in dem Elektrolyten enthaltenen Polyalkylenglykoldimethylethers so eingestellt wird, daß 0 ≤ (W/Z) ≤ 1 gilt.

Ausführungsbeispiel 4

AUSWIRKUNGEN DER ZUGABE VON ELEKTRISCH LEITENDEM KOHLENSTOFF

Es wurde eine Anode hergestellt, indem zunächst ein als Anode dienender, stromleitender Kontakt mit Hilfe einer Punktverschweißung mit einer geätzten Aluminiumfolie in Form eines Rechtecks mit den Abmessungen 11 cm × 2 cm verbunden wurde, wobei die besagte Aluminiumfolie eine Dicke von 0,05 mm und eingeätzte Poren aufwies, deren Durchmesser im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm lagen Danach wurde die Aluminiumfolie mit dem stromleitenden Kontakt anodisch oxidiert, indem sie bei einer Temperatur von 90 ºC während eines Zeitraumes von 15 Minuten in einer wäßrigen Borsäurelösung (mit einer Konzentration von 80 g/l) einem Stromfluß von 2 A unterworfen wurde, was dazu führte, daß die Aluminiumfolie sich mit einer aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht in Form von Aluminiumoxid bedeckte
Es wurde ferner eine Kathode hergestellt, indem zunächst ein als Kathode dienender, stromleitender Kontakt mit Hilfe einer Punktverschweißung mit einer geätzten Aluminiumfolie in Form eines Rechtecks mit den Abmessungen 11 cm × 2 cm verbunden wurde, wobei die besagte Aluminiumfolie eine Dicke von 0,1 mm und eingeätzte Poren aufwies, deren Durchmesser im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm lagen.
Eine Elektrolytlösung für die Polymerelektrolytschicht wurde hergestellt, indem 100 g der Verbindung mit der nachfolgenden Formel:
in welcher Formel die Reste R Acrylreste sind und wobei (1 + m1,2,3) × n1,2,3 = 50 ist;
sowie außerdem 16,8 g Ammoniumbenzoat und 100 g an elektrisch leitendem Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers in einem Gemisch aufgelöst werden, welches aus 200 g Diethylenglykol und 200 ml Methylethylketon besteht, und die somit erhaltene Zusammensetzung mittels Rühren innig vermischt wird.
Die so erhaltene Polymerelektrolytlösung wurde auf die Oberfläche der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht der besagten Anode aufgebracht und durch Bestrahlung der verteilten Basisflüssigkeit mit Hilfe eines Elektronenstrahls (zugrunde liegende Beschleunigungsspannung: 700 keV; dabei verwendete Bestrahlungsdosis entsprechend einem Strahl von 1 Mrad.) in einer solchen Art und Weise ausgehärtet, daß dadurch eine Polymerelektrolytschicht mit einer Dicke von 0,1 mm ausgebildet wurde. Anschließend wurde die unbeschichtete Aluminiumoberfläche der vorstehend erwähnten Kathode einerseits mit der wie vorstehend hergestellten Polymerelektrolytschicht beschichtet und andererseits auch gegen die letztgenannte Schicht gepreßt.
Es wurde ein Alterungsverfahren durchgeführt, indem während eines Zeitraumes von 3 Stunden bei einer Temperatur von 85 ºC eine Gleichspannung von 500 V an die stromleitenden Kontakte angelegt wurde.
Schließlich wurde der geschichtete Körper als Ganzes versiegelt, indem er in ein Epoxidharz eingebettet wurde, um somit den Elektrolytkondensator K des Ausführungsbeispiels 4 zu vervollständigen.

Vergleichsbeispiel 3

Zum Zweck des Vergleichs mit den vorstehend erwähnten Ergebnissen wurde mit Hilfe des gleichen, bereits zur Herstellung des Elektrolytkondensators K verwendeten Materials in gleicher Art und Weise, wie im Rahmen des Ausführungsbeispiels 4 ein Elektrolytkondensator L hergestellt, aber mit der einzigen Abwandlung, daß der im Polymerelektrolyt enthaltene, elektrisch leitende Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers weggelassen wurde.

Auswertung 4

Mit Hilfe der Elektrolytkondensatoren K und L wurde eine vergleichende Untersuchung der bei einer Frequenz von 120 Hz gemessenen Zahlenwerte für die Impedanzen und die Kapazitäten durchgeführt, wobei die entsprechenden Ergebnisse im Rahmen der FIGUREN 9 und 10 zusammenfassend dargestellt sind.
In der FIG. 9 stellen die Ordinate und die Abszisse der Auftragung jeweils in entsprechender Weise die Impedanz der Kondensatoren und die im Rahmen der Messung verwendete Temperatur dar. In der FIG. 10 stellen die Ordinate und die Abszisse der Auftragung jeweils in entsprechender Weise die Kapazität der Kondensatoren und die im Rahmen der Messung verwendete Temperatur dar.
Auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Ergebnisse der Datenauswertungen kann man bestätigen, daß der Einbau einer bestimmten Menge an elektrisch leitendern Kohlenstoff in Form eines feinen Pulvers in den Polymerelektrolyten als ein Mittel zur Verbesserung der Leistungsfhigkeit eines insbesondere in einer Umgebung mit einer niedrigen Temperatur eingesetzten Elektrolytkondensators, im Rahmen dessen ein Polymerlektrolyt verwendet wird, außerordentlich wirkungsvoll ist.
Obwohl im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen Ammmoniumbenzoat als das Ammoniumsalz und Diethylenglykol als der Weichmacher im Rahmen des Aufbaus des Polymerelektrolyten verwendet worden sind, kann man darüberhinaus auch bestätigen, daß ein ähnlich vorteilhafter Effekt auch dann erreicht werden kann, wenn mindestens eines der Ammoniumsalze verwendet wird, ausgewählt aus der nachfolgend aufgezählten Gruppe, welche aus den folgenden Salzen besteht: Ammoniumadipat, Ammoniumazelat, Ammoniumborodisalicylat, Tetramethylammoniumborodisalicylat, Tetraethylammonium-para-Toluolsulfonat, Ammonium-γ-resorcinat, Tetramethylammoniumborofluoronat, Tetraethylammoniumborofluoronat, Tetramethylammoniumhexafluorophosphat und Tetraethylammoniumhexafluorophosphat, oder auch alternativ ein Gemisch der vorstehend genannten Salze; ein Gleiches gilt in entsprechender Weise auch für die Auswahl des Weichmachers, wobei irgendein Weichmacher verwendet werden kann, ausgewählt aus der Gruppe, welche aus den nachfolgend genannten Weichmachern besteht: Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Sulfolan, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol und ein Polyalkylenglykoldimethylether.

Ausführungsbeispiel 5

AUSWIRKUNGEN DER MENGE DES HINZUGEGEBENEN, ELEKTRISCH LEITENDEN KOHLENSTOFFS

Im Rahmen des vorstehenden Ausführungsbeispiels 4 wurde für den Elektrolytkondensator K das Gewichtsverhältnis {(Gewicht des Kohlenstoffs)/(Gewicht der Basispolymerverbindung + Gewicht des Kohlenstoffs)} entsprechend einem vorgegebenen Zahlenwert von 0,3 eingestellt. Im Rahmen dieses weiteren Ausführungsbeispiels wurden acht verschiedene Elektrolytkondensatoren M, N, O, P, Q, R, S und T hergestellt, welche verschiedene Gewichtsverhältnisse wie vorstehend definiert aufwiesen, und zwar die Gewichtsverhältnisse von 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 und 0,8.
Die Kennwerte für die Leistungfähigkeit der entsprechenden Kondensatoren wurden ermittelt.
Diese acht Kondensatoren wurden unter Verwendung des gleichen Materials und in der gleichen Art und Weise hergestellt, die bereits im Zuge der Herstellung des Elektrolytkondensators J verwendet wurde, aber mit den beiden Abwandlungen, daß die jeweils aufgeführten Mengen an Kohlenstoff im Rahmen des Schrittes zur Herstellung der Basisflüssigkeit für den Elektrolyten eingebaut wurden, und daß außerdem kein Alterungsverfahren durchgeführt wurde.

Auswertung 5

Es wurden sowohl die Impedanzen dieser Kondensatoren bei einer Temperatur von 20 ºC und einer Frequenz von 120 Hz gemessen, als auch die Zündspannungen zu dem Zeitpunkt, zu dem an die Kondensatoren jeweils ein Strom mit einer Stromdichte von 100 uA/cm² angelegt wurde, wobei die Anode des Elements jeweils positiv polarisiert wurde. Die Ergebnisse dieser Messungen werden nachstehend in der Tabelle 1 zusammengefaßt: Tabelle 1:
Wie im Rahmen der Tabelle 1 gezeigt wird, ist gefunden worden, daß mit dem Anstieg der Menge des in den Elektrolyten eingebauten Kohlenstoffs die Impedanz des diesen Elektrolyten enthaltenden Kondensators verbessert wird, während dagegen die Zündspannung erniedrigt wird. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse kann bestätigt werden, daß ein Elektrolytkondensator mit einer ausgesprochen vorteilhaften Brauchbarkeit erhalten werden kann, wenn der Kohlenstoff in einem Gewichtsverhältnis in den Elektrolyten eingebaut wird, das im Bereich von 0,1 bis 0,5 liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht des jeweiligen Elektrolyten.
Obwohl die Methode gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird dennoch verstanden werden, daß die im Rahmen der vorstehenden Ausführungen offenbarte technische Lehre keineswegs als eine Begrenzung des Schutzumfanges ausgelegt werden darf. Dem einschlägig auf dem Fachgebiet dieser Erfindung vorgebildeten Fachmann werden sich vielmehr bei der Lektüre der vorstehend offenbarten technischen Lehre zweifellos zahlreiche weitere Abwandlungen und Modifikationen des Erfindungsgegenstandes unmittelbar und in Form von als selbstverständlich mitgelesenen Ausführungsformen unschwer erschließen. Demgemäß wird davon ausgegangen, daß der tatsächliche Schutzumfang der vorliegenden Erfindung durch die auf der Beschreibung basierenden Patentansprüche definiert wird.

Claims

1. Eine Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators, der mindestens ein mit einer isolierenden Abdeckung oder einer deckenden Schutzschicht versehenes Gehäuse (7) aufweist, sowie ein Elektrodenpaar (1, 4) in Form einer Anode (1), welche eine aus einem Dielektrikum bestehende Schicht (3) in Form eines darauf gebildeten Metalloxids aufweist, sowie außerdem eine elektrisch leitende Kathode (4), ein Paar stromleitender Kontakte (2, 5), von denen jeweils einer mit der besagten Anode (1) oder der Kathode (4) verbunden ist, und eine Polymerelektrolytschicht (6), die zwischen der erwähnten, auf der besagten Anode (1) gebildeten, aus einem Dielektrikurn bestehenden Schicht (3) einerseits, und der besagten Kathode (4) andererseits angeordnet ist, welche Methode die nachfolgend angeführten Schritte (a.) bis (d.) umfaßt:

(a.) Auflösen eines Polymers und eines als Elektrolyt dienenden Ammoniumsalzes in einem organischen Lösungsmittel, um eine Elektrolytlösung für den Polymerelektrolyten herzustellen;

(b.) Aufbringen der besagten Elektrolytlösung auf eine zwischen der besagten Anode (1) und der besagten Kathode (4) angeordnete Oberfläche;

(c.) Zusammenbauen der besagten Anode (1), der besagten Oberfläche und der besagten, elektrisch leitenden Kathode (4), um ein Kondensatorelement herzustellen, und

(d.) Aushärten der Elektrolytlösung, damit der Polymerelektrolyt sich verfestigen kann,

und welche Methode dadurch gekennzeichnet ist, daß

der erwähnte Polymerelektrolyt entsprechend dem Schritt (a.) die nachfolgenden Bestandteile enthält:

mindestens ein Elektrolytsalz, welches ausgewählt worden ist aus der Gruppe, die aus folgenden Elektrolytsalzen besteht: Ammoniumadipat, Ammoniumazelat, Ammoniumbenzoat, Ammoniumborodisalicylat, Tetramethylammoniumborodisalicylat, Tetraethylammonium-para-Toluolsulfonat, Ammonium-γ-resorcinat, Tetramethylammoniumborofluoronat, Tetraethylammoniumborofluoronat, Tetramethylammoniumhexafluorophosphat und Tetraethylammoniumhexafluorophosphat, oder ein Gemisch der vorstehend genannten Salze, und

als das Basispolymer mindestens ein Polyether- Polyol, welches ein durch die nachfolgend dargestellte Formel wiedergegebenes Strukturgerüst aufweist:

verwendet wird, in welcher Formel jeder der Reste R unabhängig voneinander entweder ein Wasserstoffatom oder einen Isocyanatrest oder Acrylrest darstellt, welche besagten Reste jeweils gleich oder verschieden sein und gegebenenfalls substituiert sein können; und wobei

außerdem die m&sub1;, m&sub2;, m&sub3;, n&sub1;, n&sub2; und n&sub3; jeweils eine positive ganze Zahl darstellen und die Enden der Isocyanatreste oder der Acrylreste dreidimensional vernetzt sind;

und dadurch, daß im Rahmen von Schritt (b.) die Elektrolytlösung entweder auf die Oberfläche der auf der Anode (1) gebildeten, aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3) aufgebracht wird, oder dadurch, daß die Oberfläche eines aus einem elektrisch isolierenden Material aufgebauten, porösen Trägers mit der besagten Elektrolytlösung imprägniert wird, und daß im Rahmen des Schritts (c.) der besagte, imprägnierte Träger sowohl mit der aus einem Dielektrikum bestehenden Schicht (3), als auch mit der elektrisch leitenden Kathode (4) kontaktiert wird.

2. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit Anspruch 1, wobei die Polyether-Struktureinheit des besagten Polyether-Polyols ein aus Oxyethylen und Oxypropylen zusammmengesetztes statistisches Copolymer darstellt.

3. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit Anspruch 1 oder 2, wobei der besagte Polymerelektrolyt zusätzlich auch noch elektrisch leitenden Kohlenstoff enthält.

4. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das besagte Polyether-Polyol Isocyanatreste mit dreidimensional vernetzten Enden aufweist und wobei der besagte Polymerelektrolyt zusätzlich auch noch mindestens einen Weichmacher enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Sulfolan und einem Polyalkylenglykoldimethylether besteht.

5. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das besagte Polyether-Polyol Acrylreste mit Enden aufweist, welche mit Hilfe einer Bestrahlung durch einen Strahl ultravioletten Lichtes oder durch einen Elektronenstrahl miteinander vernetzt worden sind, und wobei der besagte Polymerelektrolyt zusätzlich auch noch mindestens einen Weichmacher enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Sulfolan, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraathylenglykol, Polyethylenglykol und einem Polyalkylenglykoldimethylether besteht.

6. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das die Zusammensetzung kennzeichnende Gewichtsverhältnis (W/Z) einerseits des besagten Weichmachers W zu andererseits dem Polyether-Polyol Z größer als 0 und zugleich kleiner als 5 ist, so daß gelten muß: 0 ≤ (W/Z) ≤ 5.

7. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das die Zusammensetzung kennzeichnende Zahlenverhältnis einerseits der Anzahl der anwesenden Sauerstoffatome Y, welche den besagten, in dem besagten Polymerelektrolyt enthaltenen Polyether-Polyol aufbauen, zu andererseits der Anzahl der anwesenden Moleküle X des besagten, in dem besagten Polymerlektrolyten enthaltenen Elektrolytsalzs größer als 20 und zugleich kleiner als so ist, so daß gelten muß: 20 ≤ (Y/X) ≤ 50.

8. Die Methode zur Herstellung eines Elektrolytkondensators in Übereinstimmung mit irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das die Zusammensetzung kennzeichnende Gewichtsverhältnis Q einerseits des besagten, in dem Polymerlektrolyten enthaltenen, elektrisch leitenden Kohlenstoffs in Form eines feinen Pulvers zu andererseits dem Gesamtgewicht des Polymerelektrolyten nicht kleiner als 0,1 und zugleich nicht größer als 0,5 ist, so daß gelten muß: 0,1 ≤ Q ≤ 0,5.