DE885753C

DE885753C - Verfahren zur Herstellung eines Elektrolyten, insbesondere fuer Elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE885753C
Application number: DES16080D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1935-06-16
Filing date: 1935-06-16
Publication date: 1953-08-06

Description

Verfahren zur Herstellung eines Elektrolyten, insbesondere für Elektrolytkondensatoren Unter den verschiedenen Arten von Elektrolyten, die insbesondere für Elektrolytkondensatoren geeignet sind, haben in letzter Zeit besonders solche an Bedeutung gewonnen, die als wirksame Bestandteile Verbindungen zwischen schwachen Säuren, insbesondere Borsäure, und mehrwertigen Alkoholen, insbesondere Glycerin, Äthylen-Glykol usw., enthalten. Die bisherigen Methoden zurHerstellung solcher Elektrolyte weisen jedoch sämtlich wesentliche Mängel auf. Das gilt insbesondere von der am längsten bekannten Arbeitsweise, die sich damit begnügt, einen mehrwertigen Alkohol, z. B. Glycerin, zu einer wäßrigen Lösung von beispielsweise Borsäure oder Boraten zuzugeben. In diesem Fall bildet sich, wie aus zahlreicbenUntersuchungen hervorgeht, tatsächlich eine gewisse Menge von komplexen, esterartigen Verbindungen zwischen Glycerin und Borsäure. Für die in neuerer Zeit an Elektrolyte gestellten Anforderungen genügt aber eine solche Arbeitsweise keineswegs.
Einen Fortschritt stellt es daher dar, als vorgeschlagen wurde, die betreffende Säure bzw. das Salz indem wesentlich reinenAlkohol, insbesondere bei höherer Temperatur, zu lösen. Dadurch bildet sich eine größere Menge der betreffenden Verbindung.
Will man noch hochwertigere Elektrolyte mit noch höherem Gehalt an komplexen, esterartigen Verbindungen erhalten, so muß man besondere Verfahren einschlagen. Entsprechend dem folgenden allgemeinen. Reaktionsschema für die Bildung solcher Verbindungen (als Beispiel einfache Veresterung je einer OH-Gruppe zwischen Glycerin und Borsäure) tritt bei der Entstehung der gewünschten Verbindung Reaktionswasser aus. Um demnach die Reaktion, ausgehend von den Komponenten Alkohol und Säure bzw: Salz, im gewünschten. Sinn einigermaßen vollständig durchzuführen, müßte für die Entfernung des entstehenden Reaktionswassers Sorge .getragen werden. Diesem Gedankengang folgend wurde auch schon vorgeschlagen, das Gemisch. (Säure und Alkohol) zu kochen, um auf diese Weise das Wasser auszutreiben. Bei diesem Verfahren ergeben sich aber bedeutende Nachteile: r. Neben Wasser verdampfen auch beträchtliche Mengen des Alkohols und der Borsäure sowie eventuell des entstehenden Produktes, so daß sich unerwünschte Veränderungen der Zusammensetzung ergeben, die außerdem noch von den. im Einzelfall angewandten Kochbedingungen abhängen.
2. Es ist schwierig, den Endpunkt der Umsetzung festzustellen., da beispielsweise der Siedepunkt weitgehend vom äußeren Druck abhängig ist.
3. Es finden sekundäre Umsetzungen statt, beispielsiveise die sich nicht in einfacher Weise regeln lassen.
q.. Die Verdampfung .des Wassers erfordert beträchtliche Energiemengen.
Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung neue Wege vor, die im Gegensatz zu den bisher bekannten auch ohne wesentliche äußere Wärmezufuhr verlaufen. Als gemeinsames Merkmal werden weiterhin. als Ausgangsprodukte schon so weit vorgebildete Verbindungen gewählt, daß die Reaktion zwangsläufig zu einem bestimmten Endprodukt führen muß. Man kann im Sinn der Erfindung verfahren, indem man verwendet: a) Reaktion von oxydischen Verbindungen an Stelle des Alkohols mit der betreffenden Säure, z. B. Athylenoxyd und Borsäure, Wasser tritt bei dieser Reaktion nicht aus. Es handelt 'sich vielmehr um eine einfacheUmlagerung.
b) Reaktion zwischen Säureanhydriden und Alkoholen, z. B. Borsäureanhydrid und Glycerin, die entsprechend verläuft.
c) Reaktion zwischen Halogensubstitutiongprodukten der Alkohole und insbesondere Natrium-oder Silbersalzen der betreffenden Säuren, z. B. Äthylenchlorhydrin, und Silbermetaborat. Die Reaktion verläuft unter Abspaltung von Ag Cl, das als unlösliches Salz ausfällt und abfiltriert werden kann. An diesem Beispiel läßt sich besonders klar zeigen, wie gut sich die Reaktion durch qualitative oder quantitative Abstufung der Reaktionskomponenten beeinflussen läßt. Geht man beispielsweise von Äthylenchlorid. an Stelle von. Äthylenchlorhydrin und 2 Molen Silbermetaborat aus, so erhält man also den. Diborsäureester des Glykols an Stelle des Monoborsäureesters im ersten Fall.
d) Reaktion zwischen-Alkoholen oder Alkoholaten! und Säurechloriden, z. B. Natriumglykolat und Borsäuretrichlorid Das letzte Chloratom läßt sich anschließend verseifen. Die vorstehende Gleichung benutzt als Komponente das Dinatriumglykolat und führt infolgedessen zum Diester; geht man vom Mononatriumglykolat aus, so entsteht entsprechend der Monoester.
Die oben beschriebenen Reaktionen erlauben noch zahlreiche Variationen., insbesondere lassen sich vor oder nach der Umsetzung ganz oder teilweise -die Alkalisalze, insbesondere die Ammoniumsalze der betreffenden Säuren, herstellen, beispielsweise durch Behandeln mit den entsprechenden Hydroxyden, insbesondereAmmoniak (Ammoniumhydroxyd).
Die Angabe »ohne wesentliche Wärmezufuhr« soll nicht so verstanden werden, daß gar keine Wärme bei der Reaktion angewendet werden darf, sondern daß die Reaktion prinzipiell ohne Wärmezufuhr verlaufen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von Derivaten mehrwertiger Alkohole, z. B. Glycerin oder Glykol, und von Derivaten schwacher Säuren, 'vorzugsweise Borsäure, die ohne wesentliche Wärmezufuhr zu komplexen oder esterartigen Verbindungen der genannten Stoffe verlaufen, als Elektrolyt für elektrische Zellen, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren.
2. Die Verwendung von Verbindungen nach Anspruch i, die durch Reaktion von oxydischen Verbindungen, z. B. Äthylenoxyd, mit einer Säure, z. B. Borsäure, entstanden sind, als Elektrolyt für elektrische Zellen, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren.
3. Die Verwendung von Verbindungen nach Anspruch i, die durch Reaktion von Säureanhydriden, z. B. Borsäureanhydrid, und Alkohol, z. B. Glycerin, entstanderii sind, als Elektrolyt für elektrische Zellen., insbesondere für elektrolytische Kondensatoren. q.. Die Verwendung von Verbindungen nach Anspruch i, die durch Reaktion von Halogensubstitutionsprodukten der Alkohole, z. B. Äthylenehlorhydrin, und Natrium- oder Silbersalzen der betreffenden Säure, z. B. Silbermetaborat, entstanden sind, als Elektrolyt für elektrische. Zellen, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren. 5. Die Verwendung von Verbindungen. nach Anspruch. i, die durch Reaktion von Alkohol, z. B. Glycerin oder Glykol, oder Alkoholaten, z. B. Natriumglykolat, und Säurechloriden, z. B. Borsäuretrichlorid, entstanden sind:, als Elektrolyt für elektrische Zellen, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren. 6. Die Verwendung von Verbindungen nach Anspruch i bis 5 als Lösungen in einem Alkohol, z. R. Glycerin oder Glykol, eventuell unter Zusatz von Wasser.