CH434479A - Verfahren zur Herstellung eines trockenen Elektrolytkondensators - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines     trockenen        Elektrolytkondensators       Die     Erfindung    bezieht sich auf ein     Verfahren    zur  Herstellung eines trocknen     Elektrolytkondensators    mit  einer Anode, die aus einem porösen Körper zum zusam  mengesinterten Aluminiumpulver besteht.  



  Ein     solcher    Elektrolytkondensator ist bekannt und  wird dadurch     hergestellt,    dass nach dem     Formieren    des  aus     zusammengepresstem    und gesintertem Aluminium  pulver bestehenden Anodenkörpers auf dessen Ober  fläche einmal     Dielektrikurn    dienende Aluminiumoxyd=  Schicht erzeugt, auf dieser     Aluminiumoxydschicht    ein  festes halbleitendes Metalloxyd angebracht, auf diesem  Oxyd eine Schicht aus     einem    Material mit einer hohen  elektrischen     Leitfähigkeit    angeordnet und das Ganze in  ein Gehäuse eingebaut wird.

   Die Schicht aus dem festen  halbleitenden Metalloxyd wird dadurch auf die     dielek-          trische        Oxyschicht    abgelagert, dass der formierte An  odenkörper mit einem     Salz    des betreffenden     Metalls    im  prägniert     wird,    der von einer sauerstoffhaltigen Säure ab  geleitet ist, der so imprägnierte Anodenkörper bei einem  Druck von höchstens 10 mm     Hg    getrocknet und darauf  auf eine Temperatur erhitzt     wird,

      bei der durch Pyro  lyse das halbleitende     Metalloxyd        gebildet        wird.    Wenn  die halbleitende Verbindung     MnOs    ist,     wird    mit     einer     Lösung von     Mangannitrat        imprägniert    und nach dem  Trocknen im Vakuum auf eine Temperatur von 250 bis  300  C erhitzt.

   Auch ist es nach einem anderen bekann  ten Verfahren möglich, die Schicht des halbleitenden  Metalloxyds dadurch     aufzubringen,    dass der     imprägnierte     Anodenkörper eine kurze Zeit auf hohe Temperatur er  hitzt wird, ohne dass man zuvor den Anodenkörper       trocknet.    Zur     Herstellung    einer aus     MnO2        bestehenden     Schicht erhitzt man dann auf eine Temperatur von     etwa     450  C.

   Dieses Verfahren ist jedoch     kritischer        als    das  erste und kann leicht zu     Ausschuss    führen, wenn man  nicht dafür sorgt,     dass    die imprägnierten Anodenkörper  sehr schnell die erforderliche hohe     Temperatur    er  reichen.  



  Die Ausführungsform, bei der     ein    aus     gesintertem     Pulver bestehender Anodenkörper verwendet wird, ist         zweckmässig,    wenn möglichst     kleine    Abmessungen des  Kondensators mit einem bestimmten     Kapazitätswert    er  forderlich sind. Im     Vergleich    zu einem gewickelten       Folienkondensator    besitzt diese Ausführungsform einen  günstigeren Wert der Kapazität pro     Volumeneinheit.     



  Es zeigt jedoch, dass beim Formieren     eines        solchen     aus     Aluminiumpulver    gepressten und gesinterten An  odenkörpers mit den für Al üblichen     Formierungselek-          trolyten    Schwierigkeiten auftreten,     wodurch    ein Konden  sator mit verwendbaren     elektrischen        Eigenschaften    nicht  erhalten werden konnte. Diese     Formierungselektro'lyten,     die bei     der    Herstellung des trocknen gewickelten Al  Fdlienkondensators hervorragend geeignet sind, z. B.

         wässrige    Elektrolyte mit Borsäure und     Borax    oder Elek  trolyte auf der Basis von     Glykel    mit     Borsäure    und Am  moniak. Es wurden unzulässig     hohe        Leckströme,    hohe  Verluste, niedrige Kapazitäten oder Kombinationen der  selben     erhalten.     



  Die Erfindung schafft     einen        Formierungselektrolyten     für einen porösen, aus zusammen     gesintertem    Alumi  niumpulver bestehenden     Anodenkörper,    mit dem es  möglich ist, einen trocknen     Elektrolytkondensator    mit       hervorragenden        dielektrischen    Eigenschaften herzu  stellen.  



  Das     Verfahren    nach der Erfindung ist dadurch ge  kennzeichnet, dass sowohl die Anfangsformierung als  auch die Nachformierung in einem Elektrolyten     durch-          geführt    werden, der aus einer     wässrigen    Lösung eines       Alkalibiphthalats        besteht,    die 0,1 bis 5     GewA    dieser  Verbindung     enthält.     



  Die     Erfindung        wird    an Hand zweier     Ausführungs-          beispiele    näher erläutert.  



  1. Aluminiumpulver mit einer Teilchengrösse zwi  schen 5 und 50     Mikron    und mit     einer        Reinheit    von  99,99 % Al     wurde    mit 6     GewA        Naphthalin        gemischt.     Von diesem Gemisch     wurden    um     einen        Aluminiumdraht     mit einem Durchmesser von 0,5 mm und einer Länge  von 30     mm        Pastillen        mit    einem     Durchmesser    von  3,4     mm    und einer Länge von 5,4 mm gepresst.

   Diese      Pastillen wurden 1 Std. auf     einer        Temperatur    von       655=    C bei einem Druck von 10-20 X 10-5 mm     Hg     gesintert. Ein Teil der     Pastillen    wurde gemäss der Er  findung auf 25 Volt in einem Elektrolyten formiert, der  aus einer 0,25 %     igen    Lösung aus     Kaliumbiphthalat    in  Wasser bestand (1). Dieser Elektrolyt     besitzt    einen spe  zifischen Widerstand von 850     Ohm/mm    und einen     pH-          Wert    von 4,2.

   Zum     Vergleich    wurde eine gleiche Anzahl       Pastillen    je in einem der folgenden Elektrolyten for  miert:  (2) 0,1     %    Zitronensäure in Wasser     (spezifischer    Wider  stand 1500     Ohm/em    und     pH    = 2,2),  (3) 3,84 %     H1B03    + 0,01 %     NH4OH    in Wasser (spezifi  scher Widerstand 5000     Ohm/cm    und     pH    = 5),  (4) 2 % Borsäure + Borax bis     pH    = 6 in Wasser (spe  zifischer Widerstand 1800     Ohm/cm).     



  Die formierten Pastillen wurden mit einer Lösung  von     Mn(NO3)1"-    4     H20    im eigenen     Kristallwasser    im  prägniert und dann 1     Min.    auf 450  C erhitzt und auf  21 Volt in der gleichen     Elektrolytlösung        nachformiert.     Die Imprägnierung und Nachformierung wurden ins  gesamt dreimal     durchgeführt.    Nach der     Formierung    und  nach jeder Nachformierung wurden die     Pastillen    ein  gehend in     eritionisiertem    Wasser gespült und bei einer  Temperatur von     etwa    70  C getrocknet.

   Die     Pastillen     wurden dann mittels einer Suspension mit     einer    Graphit  schicht versehen, und auf dieser Schicht wurde mittels  einer Versilberung     spaste    eine Silberschicht angebracht,       Anschlussdrähte    wurden befestigt und das Gebilde in ein  Gehäuse eingebaut.  



  In der Tabelle ist von den Kondensatoren, die mit  jedem der obigen Elektrolyten formiert sind, der Aus  schussprozentsatz angegeben und von den restlichen       Kondensatoren    der Durchschnittswert des     Leckstromes     bei 10 Volt gemessen, die Kapazität, der Verlustfaktor       tg    ä und die Impedanz, die bei einer     Frequenz    von  100     kHz    (Z     looHZ)    gemessen ist.

    
EMI0002.0045     
  
    <I>Tabelle</I>
<tb>  Formierungselektrolyt <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4
<tb>  Ausschuss <SEP> (,o) <SEP> 15 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 15
<tb>  Leckstrom <SEP> <I>(liA)</I> <SEP> 26 <SEP> 14 <SEP> 887 <SEP> 840
<tb>  Kapazität <SEP> (gF) <SEP> 13,1 <SEP> 3,3 <SEP> 10,9 <SEP> 5,1
<tb>  t9 <SEP> a <SEP> (%) <SEP> 5,0 <SEP> 17,7 <SEP> 16,5 <SEP> 4,0
<tb>  Zioo <SEP> jHZ <SEP> (Ohm) <SEP> 3,7 <SEP> 3,6 <SEP> 2,3 <SEP> 4,1       2.

   Aluminiumpulver von der Qualität des voran  gehenden Beispiels wurde mit 12     Gew.%    Naphthalin ge  mischt, und darauf wurde von diesem Gemisch um einen       Al-Draht        (Al    99,99     no    mit einem     Durchmesser    von  0,5 mm und einer Länge von 30 mm     Pastillen    mit einem    Durchmesser von 2,8 mm und einer Länge von 4,4 mm       gepresst.    Die Pulvermenge pro     Pastille    war 36 mg.

   Die  Pastillen wurden 1 Std. auf einer Temperatur     von    655  C  und bei einem Druck von 10-20 X 10-5 mm     H-        ge-          sintert.     



  Die     Formierung    und Nachformierung fand auf 21  Volt in einem     Elektrolyten,    der aus einer     21/#gewichts-          prozentigen        wässrigen    Lösung aus     Kaliumbiphthalat    be  stand, bei Zimmertemperatur statt. Der spezifische Wi  derstand der     Formierungslösung    war 100     Ohm/cm;    der       pH-Wert    etwa 4. Nach der Formierung und Nachfor  mierung wurden die Pastillen eingehend in     en'tionisier-          tem    Wasser gespült.  



  Die     Imprägnierung    fand auf     gleiche    Weise wie im  vorangehenden Beispiel statt; die Erhitzung, um Pyro  lyse des     Mangannitrats    herbeizuführen, fand bei 450  C  wahrend     3/.1    Min. statt. Es wurde insgesamt viermal er  hitzt und nachformiert.

   Hierauf wurde am Aluminium  kerndraht ein     Nickeldräht    festgeschweisst; die Pastille  wurde dadurch mit     einer        Graphitschicht        versehen,    dass  sie     dreimal        in    eine     Graphitsuspension    getaucht und     nvi-          schenzeitlich    getrocknet wurde, dann wurde die Pastille  versilbert und in ein Gehäuse eingebaut.  



  Die so erhaltenen Elektrolytkondensatoren hatten       durchschni'ttl'ich    eine Kapazität von 11,3     ,uF,    einen       Leckstrom,    bei .der Arbeitsspannung von 6,4 Volt ge  messen, von     11,5,uA,    einen Verlustfaktor     tg        ö    von 8,2  und eine Impedanz bei 100     kHz    von 8,1 Ohm.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines trocknen Elektro- lytkond'ensa'tors mit einer aus einem porösen Körper aus zusammengesintertem Aluminiumpulver bestehenden Anode, die durch Formierung mit einer dielektrischen Oxydschicht versehen wird, auf der ein festes halbleiten- des Metalloxyd dadurch angebracht wird,

   dass der for- mie%te Anodenkörper mit einer Lösung eines Salzes des betreffenden Metalles, das von einer sauerstoffhaltigen Säure abgeleitet ist, imprägniert wird und dann auf eine Temperatur, auf der durch Pyrolyse das halbleitende Metalloxyd gebildet wird, erhitzt und nachformiert wird, wobei die Imprägnierung, Erhitzung und Nachformie rung wenigstens einmal wiederholt werden,

   der Anoden körper mit leitendem Material überdeckt und mit An- schlussdrähten versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Anfangsformierung als auch die Nach formierung in einem Elekt'ro'lyten durchgeführt werden, der aus einer wässrigen Lösung eines Alkalibiphfhalats besteht, das 0,1 bis 5 Gew. % dieser Verbindung enthält.

   1I. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellter trockner Elektrolytkondensator.