CH501302A

CH501302A - Elektrolyt für elektrolytische Kondensatoren

Info

Publication number: CH501302A
Application number: CH133268A
Authority: CH
Inventors: Sternbeck Olaf; Ake Lagercrantz Bengt; Andersen Kare
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1967-02-01
Filing date: 1968-01-30
Publication date: 1970-12-31
Also published as: DK120906B; FR1550666A; NL161294B; DE1639442B1; NL6801210A; GB1142989A; JPS528502B1; US3490740A

Description

Elektrolyt für elektrolytische Kondensatoren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrolyten für elektrolytische Kondensatoren mit Aluminiumelektroden.

Die Verwendung eines Elektrolyten für elektrolytische Kondensatoren, der aus einem Borsäuresalz, gelöst in einem Gemisch von Äthylenglykol oder Athylengly kolmonomethyläther und Wasser besteht, ist bekannt.

Ein Nachteil dieses Elektrolyten besteht darin, dass er die Oxidschicht der Elektrode angreift; diese Schicht bildet das Dielektrikum des Kondensators. Das Wasser des Elektrolyten trägt zu der allmählichen Hydratisierung der Oxidschicht bei, so dass die dielektrische Schicht nach und nach vermindert wird, während eine neue, nicht-isolierende Schicht gebildet wird. Diese Erscheinung zeigt sich durch das allmähliche Ansteigen der Kapazität des Kondensators zusammen mit den Verlusten und dem Ableitungsstrom, bis der Kondensator als solcher seine Funktion aufgibt. Der Vorgang wird mit der Zeit Ibeschleunigt und ist im allgemeinen bei Kondensatoren mit niedriger Nennspannung deutlicher als bei Kondensatoren mit höherer Nennspannung.

Die Geschwindigkeit, mit der die Oxidschicht angegriffen wird, kann natürlich herabgesetzt werden, indem man den Wassergehalt des Elektrolyten vermindert. Jedoch steigen als Folge davon der spezifische Widerstand des Elektrolyten, d. h. der Serienwiderstand des Kondensators, und ebenfalls der Verlustfaktor an.

Der Anteil des Verlustfaktors, der vom Widerstand des Elektrolyten abhängig ist, ist im allgemeinen umgekehrt proportional der Nennspannung des Kondensators.

Daher muss man bei Kondensatoren für niedrige Spannungen unterhalb etwa 10 Volt den spezifischen Widerstand relativ niedrig halten, bei 25 OC unter etwa 500 Ohmcm. Ein Kondensator für 10 Volt mit dem üblichen Borsäure-Elektrolyten, der diesen Widerstand aufweist, arbeitet kaum 1000 Stunden bei einer Temperatur von 70 C, was in vielen Fällen nicht zufriedenstellend ist.

Der übliche BorsÅaure-Elektrolyt weist ausserdem den Nachteil auf, dass die Imprägnierung des Kondensatorpapieres mit diesem Elektrolyten schwierig auszuführen ist, da das Papier auf grund des Wassergehaltes des Elektrolyten aufquillt.

Um diese Nachteile zu umgehen, hat man versucht, wasserfreie Elektrolyte zu erzielen, jedoch tritt hierbei auf Grund der Tatsache, dass die meisten Salze in anderen Flüssigkeiten als Wasser schwierig zu lösen sind oder sehr wenig dissoziieren, das Problem auf, einen Elektrolyten mit einem ausreichend niedrigen Widerstand zu erhalten. Die Bestandteile des Elektrolyten müssen ausserdem eine ausreichende thermische Stabilität aufweisen und dürfen die Oxidschicht nicht angreifen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Elektrolyt erzielt, der alle diese Anforderungen erfüllt, und der ausserdem relativ niedrige Herstellungskosten erfordert. Er besteht aus einer Lösung von vollständig oder teilweise neutralisierter Phthalsäure in Athylenglykol- monomethyläther.

Die folgenden drei Beispiele werden für die Zusammensetzung des Elektrolyten gegeben: Beispiel 1: AthylenglykolmonomethyBÅather 50 ml
Phthalsäure 9,5 g
Morpholin 5 ml Dieser Elektrolyt besitzt einen spezifischen Widerstand von 200 Ohmcm bei 25 00.

Beispiel 2: Äthylenglykolmonomethyläther 50 ml
Phthalsäure 31,7 g
Triäthylamin 25,6 ml Der spezifische Widerstand dieses Elektrolyten beträgt 17 Ohmcm bei 25 "C.

Beispiel 3: Athylenglykolmonomethyläther 50 ml
Phthalsäure 8 g
Cyclohexylamin 5,5 ml Der spezifische Widerstand dieses Elektrolyten beträgt 275 Ohmcm bei 25 00.

Wie aus den Beispielen hervorgeht, haben alle diese Elektrolyten einen niedrigen Widerstand und weiterhin gute chemische Stabilität; sie greifen Aluminiumoxid nur unbedeutend an. Während eines Versuches über einen längeren Zeitraum, der mit 8-Volt-Kondensatoren ausgeführt wurde, welche mit dem Elektrolyten gemäss Beispiel 3 ausgerüstet waren, wurden die folgenden Werte für die Kapazität C, den Verlustfaktor tg6 und den Ableitungsstrom I erhalten:
C tg6 1
MF o o Std. 226 0,157 6
1000 Std. 231 0,133 1
Der Versuch wurde bei einer Spannung, die der Nennspannung gleich war, sowie bei einer Temperatur von 100 C durchgeführt.

Der Ableitungsstrom I wurde eine Minute nach Anlegen der Spannung gemessen, wobei nach 1000 Versuchsstunden der Kondensator vorwiegend abgekühlt wurde. Bei Versuchen, die mit entsprechenden Kondensatoren ausgeführt wurden, die den üblichen Elektrolyten aus Borsäure und Äthylenglykol aufwiesen, und die denselben Versuchsbedingungen un verworfen wurden, explodierte der Kondensator innerhalb von 100 Stunden.

Aus herstellungstechnischen Gründen können unbedeutende Wassergehalte mitunter schwierig zu vermeiden sein. Wassergehalte unter 5 ovo haben jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf die Leitfähigkeit.

-Ein durch den Wassergehalt verursachtes Angreifen des Oxides kann in bekannter Weise durch Zugabe von Phosphationen vermindert werden.

Derartige geringe Gehalte an Wasser und Phosphat, die aus praktischen Gründen zuzugeben waren, ergeben naturgemäss keine Verbesserung des Elektrolyten, verursachen jedoch keinen merklichen Nachteil.

Claims

PATENTANSPRUCH

Elektrolyt für elektrolytische Kondensatoren mit Aluminiumelektrode, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Lösung von vollständig oder teilweise neutralisierter Phthalsäure in Äthylenglykolmonomethyl äther besteht.

UNTERANSPRUCH Elektrolyt nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Phthalsäure vollständig eder teilweise mit Triäthylamin neutralisiert worden ist.