DD151383A5

DD151383A5 - Bipolarer elektrolyt-kondensator

Info

Publication number: DD151383A5
Application number: DD22121480A
Authority: DD
Inventors: Frank Oehme
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1981-10-14
Also published as: FR2457004A1; JPS5623735A; PL224316A1; HU180137B; GB2056774B; GB2056774A

Abstract

Es sollen die bei bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren, besonders im Wechselspannungsbetrieb, bekannten technischen Schwierigkeiten, die auf kathodische Reaktionsvorgaenge an der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie zurueckgefuehrt werden, ueberwunden werden. Erfindungsgemaesz ist zwischen den formierten Elektrodenfolien eine elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie angeordnet. Diese regelt sich im Betrieb selbsttaetig auf ein kleines positives Potential gegenueber der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie ein, wodurch zwischen der negativen formierten Elektrodenfolie und den ihr benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten hoechstens eine sehr kleine Potentialdifferenz dU auftreten kann und nachteilige kathodische Reaktionsvorgaenge vermieden werden. Die dadurch erzielte Qualitaetsverbesserung ermoeglicht beispielsweise bei Motoranlasz-Elektrolyt-Kondensatoren, statt schwach aufgerauhter stabilisierter Elektrodenfolien die kostensenkende Verwendung hochaufgerauhter nichtstabilisierter Elektrodenfolien mit stromsparender verstaerkter Oxidschicht.

Description

2 12 1 4 ^^ Berlin, den 5.11,1980

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Bipolarer Elektrolyt-Kondensator Anwendunqsqebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft bipolare Elektrolyt-Kondensatoren mit mindestens zwei mit elektrischen Stromanschlüssen versehenen formierten Elektrodenfolien aus aufgerauhtem oder nichtaufgerauhtem Ventilmetall»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekanntlich besteht bei Elektrolyt-Kondensatoren das Dielektrikum aus einer durch anodische Oxydation in geeigneten Elektrolyten auf dem Elektroden-Metall, einem sogenannten Ventilmetall, erzeugten Oxidschicht, die auch Ventilschicht genannt wird, weil sie unterhalb der Formierspannung den Strom sperrt, bei Umkehr der Polarität jedoch leitet« Als Ventilmetalle sind vor allem Aluminium, Tantal und Niob bekannt. Bei der anodischen Oxydation, der sogenannten Formierung oder Vorformierung, wächst die Ventilschicht, solange die auf sie einwirkende elektrische Feldstärke ausreichend hoch ist* um den weiteren Ionentransport durch sie hindurch aufrechtzuerhalten. Bei Aluminium als Ventilmetall beträgt diese Minde3tfeld3tärke etwa 10 MV/crn.. Sobald die Ventilschicht soweit gewachsen ist, daß die Mindestfeldstärke nicht mehr überschritten wird, stagniert das Dickenwachstum ,und der zunächst hohe Formierstrom fällt auf einen niedrigen Reststrom ab«

Dieser Reststrom ist dadurch bedingt, daß die auch in reinstem Ventilmetall noch vorhandenen Verunreinigungen im

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Bereich der Ventilschicht stromleitende Fehlstellen verursachen, und daß die Oxidschicht im Formier-Elektrolyten nicht vollständig unlöslich ist. Durch Inlösunggehen von Oxid, der sogenannten Deformation, steigt die Feldstärke wieder über die Mindestfeldstärke an, und es kann neues Oxid nachformiert werden«

Eine Deformation tritt auch im fertigen Elektrolyt-Kondensator ein, bei spannungsloser Lagerung vor allem bei erhöhten Temperaturen,, Aber auch beim Betrieb mit einer Betriebsspannung Il tritt eine Deformation deshalb ein, weil die Ventilschicht dann nur bis zu dieser Betriebsspannung U. nachformiert wird, was eine Deformation von der Formierspannung Ur auf die Betriebsspannung U, nicht verhindern kann_e Da sich mit der Deformation eine Verschlechterung der elektrischen Charakteristika eines Elektrolyt-Kondensators einstellt, ist es eine für den Entwickler wichtige Aufgabe, Deformationsprozessen möglichst entgegenzuwirken_e

Aus dom eingangs beschriebenen Formierprozeß ergibt sich dem Fachmann ohne weiteres die Möglichkeit, festzustellen, auf welche Spannung die Ventilschicht formiert worden ist. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die fragliche Elektrode oder ein Stück davon in einen geeigneten Formier-Elektrolyten zusammen mit einer Stromzuführungs-Elektrode einzuhängen, eine Prüfgleichspannung anzulegen und diese langsam hochzuregeln«, Bei einer Spannung unterhalb der Formierspannung U^ ergibt sich ein niedriger Reststrom, der bei deren Überschreiten in einen hoehen Formierstrom übergeht«

s.ii.1980

Es ist bekannt, bei Elektrolyt-Kondensatoren eine Nennspannung und eine Spitzenspannung anzugeben,» Diese Spannungen sind definiert als derjenige Wert einer Gleichspannung oder als der resultierende Scheitelwert U einer diese überlagernden Wechselspannung, womit der Kondensator dauernd betrieben werden (Nennspannung) oder der nur kurzzeitig auftreten und niemals überschritten werden darf (Spitzenspannung), Die Spitzenspannung ergibt sich aus der Beschriftung des Kondensators oder aus Hinweisen des Kon~* densator-Horstellers auf eigene oder fremde einschlägige technische Vorschriften und beträgt oft das 1,1- bis i,3fache der Nennspannung*

Es ist bekannt, für eine gegebene Nenn- und Spitzenspannung Ventilschichten als Dielektrikum zu verwenden, die bei einer Formierspannung U, formiert sind, die mindestens das l,05fache der Spitzenspannung beträgt. Beispielsweise wird ein Elektrolyt-Kondensator für 50/60 V mit mindestens 63 V, für 350/400 V mit mindestens 420 V und für 500/550 V mit 600 V vorformiert* Dadurch wird vermieden, daß bei Auftreten der Spitzenspannung eine weitere Vorformierung und Oxidbildung eintritt, was einen Kapazitätsverlust und/oder die Zerstörung des Elektrolyt-Kondensators zur Folge hätte«, Der Sicherheitszuschlag von 5 Prozent oder mehr berücksichtigt dabei die im Herstellungsablauf vorkommenden Toleranzen,

Durch diese Korrelation zwischen Nenn-/Spitzenspannung und Formierspannung U_f ergibt sich der bekannte Vorteil, Elektrolyt-Kondensatoren für beliebige Nennspannungen bis etwa 600 V optimieren zu können. Weil die Dicke der dielektrischen Ventilschicht der Formierspannung U_f proportional

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ist, ergeben sich hohe Kapazitäten bei niedrigen Formiorspannungen und niedrigere Kapazitäten bei höheren Forrniorspannungerie

Es ist bekannt^ Elektrolyt-Kondensatoren als Wickelkondensatoren herzustellen» Als Elektrodenfolien können aufgerauhte oder nichtaufgerauhte Folien verwendet werden«, Bekanntlich läßt sich durch Aufrauhen die spezifische Kapazität, die Kapazität pro Flächeneinheit ßer Folie, auf ein Vielfaches steigern (und das Kondensator-Volumen entsprechend verkleinern), weil sich die dielektrischen Ventilschichten einer beliebigen Oberflächengeömetrie anpassen.

Ihrem Aufbau nach unterscheidet man zwischen polaren und bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren« Bei polaren Elektrolyt-Kondensatoren werden mindestens je eine formierte und eine unformierte Elektrodenfolie, die beide mit einem elektrischen Stromanschluß versehen sind, mit zwischenliegenden eaugfähigen Abstandhaltern zusammengewickelt« Dor so erhaltene Wickel wird mit einem geeigneten Elektrolyten imprägniert und in ein Gehäuse luftdicht eingeschlossen« Das Gehäuse ist mit zwei voneinander isolierten Stromanschlüssen versehen, mit denen die elektrischen Stromanschlüsse der Elektrodenfolien verbunden sind.

Für gewöhnlich ist auch die unformierte Elektrodenfolie aus Ventilmetall und mit einer dünnen durch Oxydation an der Luft entstandenen Oxidschicht, einer Luftoxidschicht, bedeckt, die als Ventilschicht wirkt und deren Sperrspannung kleiner als 5 Volt ist und oft bei 1 bis 4 Volt liegt» Deshalb darf ein polarer Elektrolyt-Kondensator nur mit reiner Gleichspannung oder mit einer eine Gleichspannung

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überlagernden Wechselspannung nur so betrieben werden, daß der Scheitelwert der resultierenden Spannung die Nenn- oder Spitzenspannung nicht übersteigt, und daß auch keine Falschpolung um mehr als ca, 4 Volt auftritt.

Einen polaren Elektrolyt-Kondensator mit mehreren parallelen Teilkapazitäten erhält man durch Zusammenwickeln mehrerer formierter Elektrodenfolien mit einer gemeinsamen oder mit mehreren getrennten unformierten Elektrodenfolien, Dede dieser Elektrodenfolien ist dann mit mindestens einem elektrischen Stromanschluß v/ersehen.

Sollen polare Elektrolyt-Kondensatoren für häufiges schnelles Laden und Entladen (zum Beispiel als Fotoblitzkondensatoren) geeignet sein, dann muß die unformierte Elektrodenfolie so gewählt sein, daß ihre spezifische Kapazität C, mit dem Scheitelwert U der Kondensator-Spitzenspannung und der spezifischen Kapazität C der formierten Elektroden-

U C^ folie durch die Bedingung s*s ^. 5 Volt verknüpft ist,

ΤΓοΓ

ΤΓ+οΓ s k

Nur dann ist gewährleistet, daß die beim Entladen des Elektrolyt-Kondensators über einen sehr kleinen äußeren Widerstand von der Anode auf die Kathode fließende Ladungsmenge die unformierte Elektrodenfolie höchstens bis auf die ihrer Luftoxidschicht entsprechenden Sperrspannung auflädt. Andernfalls würde die unformierte Elektrodenfolie nach und nach auf eine höhere Spannung formiert und ein Kapazitätsabfall der aus der Reihenschaltung von Anoden- und Kathodenkapazität resultierenden Gesamtkapazität des Elektrolyt-Kondensators die Folge soin_e Oo nachdem, ob diese Bedingung erfüllt ist oder· nicht, spricht man von schaltfesten oder nichtschaltfesten Elektrolyt-Kondensatoren,

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Für die Anwendung bei wechselnder Polarisation ist es bekannt, bipolare Elektrolyt^Kondensatoren dadurch herzustellen^ daß anstelle der unformierten Elektrodenfolie in polaren Elektrolyt-Kondensatoren eine zweite formierte Elektrodenfolie verwendet wird» Es werden dann zwei mit elektrischen Strotnanschlüssen versehene formierte Elektrodenfolien mit zwischenliegenden saugfähigen Abstandhaltern zusammengewickelt„ Nach dem Imprägnieren kann jede der beiden formierten Elektrodenfolien wahlweise als Anode oder Kathode dienen« In anodischer Polarisation sperrt die Ventilschicht und in kathodischer leitet sie_e

Oe nachdem,, ob bei einem bipolaren Elektrolyt-Kondensator die Formierspannungen aer beiden formierten Elektroden folien gleich oder verschieden hoch sind, spricht man von reversiblen oder semipolaren Elektrolyt-Kondensatoren» Reversible Elektrolyt-Kondensatoren sind für wechselnde Gleichspannung und/oder Wechselspannung und semipolare für asymmetrische Gleich- und/oder Wechselspannungen verwendbar,

Elektrolyt-Kondensatoren für Wechselspannungsbetrieb erfreuen sich einer weitverbreiteten Anwendung, zum Beispiel als Kondensatoren für Tonfrequenzweichen (in Lautsprechersystemen) und als Motorbetriebskondensatoren für Dauerbetrieb bis etwa 100 Veff, Für höhere Wechselspannungen werden Elektrolyt-Kondensatoren vor allem in intermittie~ rendem Betrieb als Motoranlaßkondensatoren eingesetzt»

Bei Elektrolyt-Kondensatoren für Wechselspannungsbetrieb bezieht sich die Angabe von Nenn- und Spitzenspannung auf .Effektivwerte» Dementsprechend ist es bei diesen Kondensa-

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toren bekannt, die Ventilschichten box einer Formierspannung Ur; zu formieren, die mindestens das ifOSfache des Scheitelwertes U der Kondensator-Spitzenspannung beträgt«

Vergleichen mit ^J statischen Kondensatoren zeichnen sich Elektrolyt-Kondensatoren durch um Größenordnungen höhere Volumenkapazität und entsprechende Kostenvorteile aus. Sie leiden jedoch unter dem Nachteil relativ hoher Verlustfaktoren, was ihre Anwendung, insbesondere im Wechselspannungsbetrieb, außerordentlich behindert und erschwert*

Einen verlustbehafteten Kondensator kann man als Reihenschaltung eines verlustfreien Kondensators der Kapazität C und eines ohmschen Widerstandes R auffassen« Für den Verlustfaktor tancf gilt dann

tan/ a RatC,

Bei Elektrolyt-Kondensatoren setzt sich der Widerstand R aus mehreren Teilwiderständen zusammen und kann approximiert werden durch die Schreibweis©

^R = ^rd ^{+ r}a ⁺ V

Den Teilwiderständen entsprechen dann die Teilverluste, und zwar r. die eigentlichen dielektrischen Verluste in der Ventilschicht, r die Verluste aus den ohmschen Widerständen oer mit Elektrolyt imprägnierten Abstandhalter und r_ bei aufgerauhter Elektrodenfolie die Verluste aus den

P mit Elektrolyt gefüllten Ätzporenwiderständen«.

Der Entwickler ist daher, insbesondere bei bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren für Wechselspannungsbetrieb, bemüht.

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gut saugfähige Abstandhalter mit hohem Porenvolumen und hochleitfähige Elektrolyte sowie schwach aufgerauhte Elektrodenfolien mit weiten Ätzporen zur Verbesserung von r und r einzusetzen und Ventilschichten mit möglichst niedrigen Verlusten zur Verbesserung von r . zu entwickeln.

Dabei ist zu beachten, daß das Aufrauhen der Elektrodenfolien durch chemisches oder elektrochemisches Atzen in Säuren oder Salzlösungen erfolgt, und daß bei dem auf das Waschen folgenden Trocknen sich auf der Elektrodenfolie die erwähnte Luftoxidschicht ausbildet« Verstärkt man diese Luftoxidschicht vor dem Vorformieren durch Kochen in rein» stern Wasser, so ergeben sich eine erhöhte spezifische Kapazität und ein erheblich verminderter elektrischer Energieaufwand um e*twa 50 Prozent beim Vorformieren, aber auch erhöhte dielektrische Verluste der Ventilschicht, Wegen dieser Kostensenkung werden Elektrodenfolien mit verstärkter Oxid~ schicht als Anoden in Hochvolt-Elektrolyt-Kondensatoren (mit Spannungen über 100 Volt) für Gleichspannungsbetrieb und als Glättungskondensatoren verwendet, Elektrodenfolien mit dünner Luftoxidschicht dagegen für Niedervolt-Elektrolyt-Kondensatoren (mit Spannungen unter 100 Volt)_e

Bei der Anwendung solcher Elektrodenfolien in bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren ergeben sich bei Wechselspannungsbetrieb, insbesondere bei höheren Wechselspannungen, wie sie bei Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren auftreten, außerordentliche Schwierigkeiten in Form von instabiler Kapazität, im Gebrauch rasch ansteigender Verlustfaktoren* überhitzung, Deformation, Durchschlägen und Explosionen. Besonders augenfällig sind diese Schwierigkeiten bei der Anwendung von Elektrodenfolien mit verstärkter Oxidschicht.

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Man hat daher versucht, die dielektrischen Verluste in der Ventilschicht herabzusetzen durch Verwendung von Elektrodenfolien mit extrem dünnen Luftoxidschichten* die man erhält, wenn man die Elektrodenfolie· unmittelbar nach dem Ätzen und Waschen und noch vor dem Trocknen mit phosphathaltigen Lösungen behandelt. So behandelte Elektrodenfolien nennt man stabilisiert.

Trotz dieses kostensteigernden Mehraufwandes durch Stabilisieren, durch den Verzicht auf verstärkte Oxidschichten und durch die Beschränkung auf schwache Aufrauhung hat sich bei bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren, insbesondere bei Wechselspannungsbetrieb, wie zum Beispiel bei Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren für höhere Spannungen, nur ein nicht nur wirtschaftlich, sondern auch technisch unbefriedigender Qualitätsstandard entwickeln lassen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der angeführten bekannten Lösungen zu vermeiden«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, durch die Verwirklichung einer neuen technischen Konzeption einen in so hohem Maße verbesserten bipolaren Elektrolyt-Kondensator anzugeben, daß selbst bei bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren für VVechselspannungsbetrieb, wie zum Beispiel bei Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren, und selbst bei höheren Wechselspannungen die kostensenkende Verwendung hochaufgerauhter nichtstabilisierter Elektrodenfolien mit verstärkter Oxidschicht ohne technische Nachteile ermöglicht wird_e

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Dies wird dadurch erreicht, daß ein bipolarer Elektrolyt« Kondensator mit mindestens zwei mit elektrischen Strornanschlüssen versehenen formierten Elektrodenfolien erfindungsgemäß mindestens eine weitere zwischen den formierten Elektrodenfolien angeordnete und diese ganzflächig bedeckende und gegeneinander abschirmende und elektrolytisch zu einer Reihenschaltung "formierte-unfonnierte-formierte Elektrodenfolie" integrierende und im Potentialgefälle zwischen den formierten Elektrodenfolien elektrisch freischwebende unf ormierte Elektrodenfolie aufweiste

Die elektrolytische Reihenschaltung kann bei transversaler oder longitudinaler Anordnung der formierten Elektrodenfolien zueinander erfolgen« Bei transversaler Anordnung der formierten Elektrodenfolien liegen diese im wesentlichen übereinander und werden durch zwei unformierte Elektrodenfolien sowie saugfähige Abstandhalter voneinander getrennt und gegeneinander abgeschirmt« Bei longitudinaler Anordnung der formierten Elektrodenfolien sind diese nacheinander mit einer sich über die gesamte Wickellänge erstreckenden unformierten Elektrodenfolie sowie saugfähigen Abstandhai-.tern zusammengewickelt« Diese beiden Ausführungsformen werden anhand der Zeichnung später noch näher erläutert»

Ausgangspunkt der Erfindung sind einerseits dio Vermutung, daß die bekannten Bemühungen um hochloitfähige Elektrolyte und stabilisierte Elektrodenfolien und der kostensteigernde Verzicht auf hohe Aufrauhung und auf verstärkte Oxidschichten nur die Symptome der technischen Schwierigkeiten abzuschwächen geeignet sind, und andererseits die Besorgnis, daß kathodische Reaktionsvorgänge an der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie bei bipolaren Elektrolyt-Konden-

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satorerv eine wichtige Rolle spielen und die Funktionstüchtigkeit der Ventilschicht nach und nach bleibend beeinträchtigen» insbesondere bei hohen Betriebsspannungen und vor allem bei Betrieb mit Wechselspannung und der dabei erzeugten Erwärmung,

Beispielsweise können eine Rolle spielen

- die Reduktion der Ventilschicht durch an der Kathode entwickelten Wasserstoff in statu nascendi oder die reduzierende Wirkung des in Irnprägnier-Elektrolyten enthaltenen Ammoniaks,

-* eine Beeinträchtigung der Ventilschicht durch den infolge Wasserstoffentzugs in den der Elektrodenfolie benachharten Elektrdyt-Grenzschichten nachteilig erhöhten pH-Wert des Elektrolyten,

- die Abscheidung kleinster im Elektrolyten stets vorhandener Schwermetallverunreinigungen, die die Sperrwirkung der Ventilschicht aufheben, weil sie, als Elektronen« leiter auf die Ventilschicht aufgebracht, diese bekanntlich kurzschließen, sowie

- andere kathodische Reduktions- und Zersetzungsvorgänge der Elektrolyt-Bestandteile bei hohen Betriebsspannungen

und Erwärmung,

Im Gleichspannungsbetrieb eines Elektrolyt-Kondensators liegt das Potentialgefälle zwischen den Elektrodenfolien fast ausschließlich über der Ventilschicht der positiven formierten Elektrodenfolie, der Anode, entsprechend der Spannungsteilung zwischen dem sehr hohen Isolationswiderstand der Ventilschicht und dem um viele Größenordnungen niedrigeren Ele'ktrolyt-Vorwiederstand» Die Potentialdifferenz zwischen der negativen Elektrodenfolie, der Kathode und den ihr benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten ist

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daher praktisch Null, und kathodische Reaktionsvorgänge spielen keine RpIIe₈ Beim Auf- und Entladen jedoch und gleichermaßen beim Umpolen und bei Wechselspannungsbotrieb bewirken die damit einhergehenden Ladungsverschiebungen bei ausreichend hohen Betriebsspannungen ein ausreichend hohes Potentialgefälle über den Elektrolyt-Vorwiderstand und damit auch zwischen der negativen Elektrodenfolie und den ihr benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten, so daß kathodische Reaktionsvorgänge an der negativen Elektrodenfolie wirksam werden und die Funktionstüchtigkeit ihrer Ventilschicht nach und nach bleibend beeinträchtigen können«.

Dementsprechend besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, in bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren die Rtentialdifferenz zwischen der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie und den ihr benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten auch bei hohen Betriebsspannungen soweit zu vermindern, daß kathodische Reaktionsvorgänge und eine Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Ventilschicht der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie vermieden werden*

Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensator durch die elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie bewirkt* Besteht diese aus einem Ni-chtventilmetall, dann hat sie keine Ventilschicht und kann daher in bezug auf die jeweils negative formierte Elektrodenfolie nur ein der elektrolytischen Polarisation entsprechendes niedriges positives Potential annehmen» Besteht sie aus einem Ventilmetall, dann hat sie stets eine dünne als Ventilschicht wirkende Luftoxidschicht, die beispielsweise bei Aluminium einer Formierspannung von 1 bis 4 Volt entspricht, und kann dann in bezug auf die jeweils negative formierte Elektroden-

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folie nur ein positives Potential von maximal 1 bis 4 Volt annehmen, sofern sie freischwsbend, d„ h» elektrisch nicht angeschlossen ist. Die im Potentialgefälle zwischen den formierten Elektrodenfolien elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie regelt sich daher im Betrieb auf ein niedriges positives Potential, bezogen auf das Potential der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie, selbsttätig ein_e Die sich hieraus ergebende kleine Potentialdifferenz UU_t beispielsweise ΔΌ = 1 bis 4 VoIt₁ zwischen der erfindungsgemäßen elektrisch freischwebenden Elektrodenfolie und der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie führt im IVechselspannungsbetrieb zu einer sehr kleinen Potentialdifferenz du < AU zwischen der negativen formierten Elektrodenfolie und den ihr benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten, wodurch schädliche kathodische Reaktionsvorgänge und die damit einhergehende Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit ihrer Ventilschicht vermieden werden«

Die kathodischen Reaktionsvorgänge vollziehen sich bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensator statt dessen an der unformierten Elekt-rodenfolie wie in polaren Elektrolyt-Kondensatoren mit einer unformierten Elektrodenfolie. Eine Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit einer auf diesen vorhandenen Ventilschicht ist jedoch nicht nur nicht nachteilig, sondern sogar vorteilhaft, weil sich dadurch die Schaltfestigkeit der Reihenschaltung "formierte-unformierteformierte Elektrodenfolie" verbessert und deren Gesamtkapazität erhöht und im erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensator außerdem die Potentialdifferenzen 4U und du noch weiter vermindern, wodurch sich die von der elektrisch freischwebenden unformierten Elektrodenfolie ausgehende Schutzwirkung

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auf die Ventilschicht der negativen formierten Elektrodenfolie noch weiter erhöht«

Ungeachtet der Relevanz dieser Überlegungen, bestätigt die experimentelle Prüfung die Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Konzeption in überraschend hohem Maße, wie die Ausführungsbeispiele noch zeigen werden»

Um bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensator eine Formierung der unformierten Elektrodenfolie im Wechselspannungsbetrieb zu verhindern, muß, falls sie aus einem Ventilmetall besteht, ihre spezifische Kapazität C. mit ^xdem Scheitelwert U der Kondensator-Spitzenspannung und den spezifischen Kapazitäten C_o der formierten Elektrodenfolien

U C durch die Bedingung s* j^ <, 10 Volt verknüpft sein»

In einer Ausführungsform der Erfindung besteht die unformierte Elektrodenfolie' aus schwer formierbarem Material mit einem Gehalt von weniger als 99,9 %, vorzugsweise weniger ' als 99,5 %, Ventilmetall* In diesem Fall darf sie sich wie bei Wechselspannungsbetrieb auf eine Spannung bis etwa 10 Volt einregeln,· ohne daß eine unerwünschte Formierung eintritt.

Um eine vollständige Abschirmung der formierten Elektrodenfolien durch die unformierte Elektrodenfolie auch bei dem beim Wickeln nicht immer vollkommen vermeidbaren seitlichen Verlaufen der Folienbahnen zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die unformierte Elektrodenfolie breiter ist als die formierten Elektrodenfolien«, Neben der vollständigen Abschirmung resultieren daraus außerdem eine verbesserte

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Kapazitätsaucbeute und ein niedrigerer Verlustfaktor sowie verbesserte Ableitung der Verlustwärme nach den Endflächen des Kondensator-Wickels»

Da die elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie nicht angeschlossen werden darf, ist es vorteilhaft, wenn sie mit keinem elektrischen Stromanschluß versehen ist.

Der erfindungsgemäße bipolare Elektrolyt-Kondensator ist nicht zu verwechseln mit einem polaren Elektrolyt-Kondensator mit mehreren parallelen Teilkapazitäten und einer gemeinosamen unformierten Elektrodenfolie, die der Stromzuführung dient und deshalb einen elektrischen Stromanschluß aufweist und angeschlossen werden muß. Demgegenüber liegt bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensator eine elektrolytische Reihenschaltung mit einer im Potentialgefälle zwischen den formierten Elektrodenfolien elektrisch freischwebenden unformierten Elektrodenfolie vor, die nicht angeschlossen Werden darf.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Elektrolyt-Kondensator aus drei mit elektrischen Stromanschlüssen versehenen formierten Elektrodenfolien und einer unformierten Elektrodenfolie ohne elektrischen Stromanschluß, Diese Ausführungsform ermöglicht mehrere bipolare Teilkapazitäten im gleichen Kondensator, beispielsweise in einem Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensator für aussetzenden Betrieb noch eine Teilkapazität als Motorbetriebs-Elektrolyt-Kondensator für Dauerbetrieb,

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung erfindungsgemäßer Elektrolyt-Kondensatoren für Wechselspannungsbetrieb

09191/ ' ^5Λ1Λ98°

«^ «£ § <C I £& - 16 - 57 581/17

enthalt der Elektrolyt-Kondensator mindestens eine formierte Elektrodenfolie, deren Formierspannung Up bezogen auf den

Scheiteltvert U der Kondensator-Spitzenspannung, einen Wert s

U_f 4L 1,05 U , vorzugsweise einen Wert irn Bereich 0,5 U 4. U, 4. U , aufweist»

Überraschenderweise hat die experimentelle Prüfung ergeben, daß erfindungsgemäße Elektrolyt-Kondensatoren nach dieser Weiterbildung der Erfindung mit mindestens einer Elektrodenfolie, die auf eine Formierspannung U^ unterhalb des Scheitelwertes U der Kondensator-Spitzenspannung formiert war, bei Wechselspannungsbetrieb mit Spitzenspannung nicht, wie der Fachmann nach dem Stand der Technik zu erwarten hätte, allmählich unter Verschlechterung ihrer elektrischen' Charakteristika auf den Schoitelwert U der Kondensator-Spitzenspannung weiterformiert wurden» Zur Erklärung dieser überraschenden Beobachtung kann man davon ausgehen, daß der für die anodische Oxydation erforderliche Ionentransport durch die Ventilschicht mit feldstärkeabhängiger endlicher Geschwindigkeit verläuft« Dann wird verständlich, daß für ein zusätzliches Dickenwachstum der Ventilschicht eine feldetärkeabhängige Mindestzeitdauer erforderlich ist, und daß kurzzeitige, begrenzte Spannungsspitzen trotz häufiger Wiederholung keine auch nur allmähliche Weiterformierung verursachen können« Wählt man beispielsweise eine Fonnierspannung Uo = 0,85 U , dann ergibt sich aresin 0,85 = 58,2°,

TS

und bei einer Frequenz von 50 Hz mit einer Poriodendauer von 20 ms wird die Formierspannung U-. dann jeweils nur für eine Zeitdauer von 3,53 ms überschritten, was für eine Weiterformierung nach den vorliegenden Versuchsergebnissen nicht ausreichend ist« Eine beim willkürlichen Abschalten der Wechselspannung verbleibende zu hohe Gleichspannung ist

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durch geeignete Maßnahmen zu vermeiden oder durch schnelles Absenken, zum Beispiel mit einem Entladewiderstand, zu neutralisieren₆

Überraschenderweise hat die experimentelle Prüfung außerdem ergeben, daß Elektrolyt-Kondensatoren nach dieser Weiterbildung der Erfindung eine noch weiter verbesserte Stabilität im Dauerverhalten zeigen,, Dies kann erklärt werden durch die Annahme, daß durch das Absenken der Formierspannung U, auf oder unter den Scheitelvvert U der Betriebswechselspannung der in der Einleitung erläuterten Deformation der Ventilschicht optimal entgegengewirkt wird»

Elektrolyt-Kondensatoren nach dieser Weiterbildung der Erfindung, zeichnen sich daher durch den doppelten Vorteil aus, daß sowohl eine Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Ventilschicht der jeweils negativen Elektrodenfolie als auch die nach dem Stand der Technik unvermeidliche Deformation der jeweils positiven Elektrodenfolie vermieden werden« Neben den technischen ergeben sich erhebliche wirtschaftliche Vorteile aus dieser Weiterbildung, Beispielsweise ergibt eine Absenkung der Formierspannung

U^ von 1,05 U auf 0,85 U mit 19 % bei der Verwendung von τ * s s

aufgerauhter Elektrodenfolie infolge der Porenstruktur einen Kapazitätsgewinn von über 19 %, beispielsweise von ca« 25 bis 30 %, und damit eine Einsparung von 25 bis 30 % sowohl an Elektrodenfolie als auch an Abstandhalter und Imprägnier-Elektrolyt« Da der beim Vorformieren erforderliche Energieaufwand mit steigender Formierspannung stark progressiv ansteigt, ergeben sich für das genannte Beispiel außerdem eine Ersparnis an elektrischer Energie von 35 bis 50 % sowie entsprechende Einsparungen an Chemikalien,

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Hilfsstoffen und Zeitaufwand bei der Formierung. Die erhöhte Kapazitätsausbeute führt darüber hinaus nicht nur zu weiterer Zeitersparnis bei den verschiedenen Herstellungsschritten, sondern auch zu kleineren Abmessungen der Elektrolyt-Kondensatoren nach dieser Weiterbildung der Erfindung.

In einer semipolaren Ausführungsform dieser Weiterbildung der Erfindung mit den Scheitelwerten U . und U ~ der Spitzenspannungen eines bipolaren Elektrolyt-Kondensators für Wechselspannungsbetrieb enthält dieser formierte Eloktrodenfolien mit den Formlerspannungen U^₁ <C 1,05 U und U_f2 < l₍05 U_s2«

In einer letzten Ausführungsform der Erfindung enthält der Elektrolyt-Kondensator mindestens eine formierte Elektrödenfolie, auf der vor dem Vorformieren in beliebiger Weise, zum Beispiel durch Kochen in reinstem Wasser, eine verstärkte Oxidschicht aufgebracht ist.

Wie die experimentelle Prüfung ergeben hat, ist die von der (informierten Elektrodenfolie auf die Ventilschichten der jeweils negativen formierten Elektrodenfolien ausgeübte Schutzwirkung so weitgehend, daß selbst bei Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren für höhere Spannungen auf die kostensteigernde Verwendung schwach aufgerauhter und speziell stabilisierter Elektrodenfolien verzichtet werden kann zugunsten kostensenkender hochaufgerauhter Elektrodenfolien mit verstärkten Oxidschichten«

Bei Ausschöpfung der durch die Erfindung gebotenen und vorstehend erläuterten Möglichkeiten resultiert bei bipolaren

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^ έ I £ I « « ig - 57 581/17

Elektrolyt-Kondensatoren für Wechselspannungsbetrieb, wie zum Beispiel Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren, durch Verwendung hochaufgerauhter Elektrodenfolien mit verstärkter Oxidschicht und durch Absenken der Formierspannung U_f trotz der zusätzlichen unformierten Elektrodenfolie eine Kostensenkung von 50 bis 70 %,

Bei bipolaren Elektrolyt-Kondensatoren für Wechselspannungsbetrieb, wie zum Beispiel Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren* können beim Ein- und Ausschalten auftretende Einschwingvorgänge hohe Strom- und Spannungsspitzen ergeben und zu einer nachteiligen Überbelastung führen. Bei der durch die erfindungsgemäße unformierte Elektrodenfolie eich ergebenden Reihenschaltung "formierte-unformierteformierte Eloktrodenfolie" resultiert außer den bereits beschriebenen Vorteilen eine erhebliche Impedanz-Erhöhung bei höheren Frequenzen,, Bei 5 kHz gemessene bekannte Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren hatten einen Verlustfaktor von 20 bis 30 %_t erfindungsgemäße jedoch 70 %_t woraus eine vorteilhaft hohe Dämpfung von Einschwingvorgängen resultiert*

Ausf ü hrung sbei sp i e1

Die Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert* Es zeigen;

Fig. Xt 2 und 7: den Wickelaufbau;

Fig» 3 und 4: die Spannungsverhältnisse;

Fig_e 5 und 6: die Elektrolyt-Grenzschichten;

Fig* 8: einen Kondonsatorwickel eines erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensators«

2n« a« < 5*11.1980

d, 1 d, 1 4

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Fig, 1 zeigt in schematischer Darstellung eine zur Erläuterung besonders geeignete Ausführungsform des Wickelaufbaus eines erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensators« Die mit den elektrischen Stromanschlüssen 3; 4, versehenen formierten Elektrodenfolien 1; 2 sind transversal zueinander geordnet und durch mehrere Lagen saugfähiger Abstandhalter 5; 6; 5) 6' von zwei unformierten Elektrodenfolien 7; 7' getrennt» Nach dem Zusammenwickeln in Pfeilrichtung und Imprägnieren des Wickels sind die formierten Elektrodenfolien 1; 2 von den zwischen ihnen angeordneten unformierten Elektrodenfolien 7; 7* ganzflächig bedeckt und gegeneinander abgeschirmt und elektrolytisch zu einer Reihenschaltung "f ormierte-unf ormierte-f ormierte Elektrodenf olie',' integriert Die unformierten Elektrodenfolien 7; 7' sind elektrisch nicht angeschlossen und deshalb im Potentialgefälle zwischen den formierten Elektrodenfolien 1; 2 elektrisch freischwebend und regeln sich bei Wechselspannungsbetrieb auf ein niedriges positives Potential kleiner als 10 Volt, in bezug auf das Potential der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie, selbsttätig ein, beispielsweise auf 1 bis 4 Volt.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte einfachere Ausführungsform des Wickelaufbaus eines erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensators* Die mit den elektrischen Stromanschlüssen 3; 4 versehenen formierten Elektrodenfolien 1{ 2 sind longitudinal zueinander angeordnet und nach Zusammenwickeln in Pfeilrichtung mit je einer oder mehreren Lagen saugfähiger Abstandhalter 5; 6 und der unformierten Elektrodenfolie.7 durch die dann zwischen ihnen angeordnete Elektrodenfolie 7 ganzflächig bedeckt und gegeneinander abgeschirmt und nach Imprägnieren des Kondensator-Wickels mit

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einem geeigneten Elektrolyten elektrolytisch zu einer Reihen« schaltung "formierte-unformierte-formierte Elektrodenfolio" integriert. Die im Potentialgefälle zwischen den formierten Elektrodenfolien 1; 2 elektrisch froischwebende (weil nicht angeschlossene) unformierte Elektrodenfolie 7 regelt sich im Betrieb auf ein niedriges positives Potential kleiner als 10 Volt, in bezug auf das Potential der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie, selbsttätig ein.

Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen das im Betrieb erfindungsgemäßer Elektrolyt-Kondensatoren resultierende Potentialgefälle zwischen den Elektrodenf olien«, Da3 Potential der uniformierten Elektrodenfolie 7 ist in den Darstellungen gleich Null gesetzt.

In Fig» 3 sind der Stromanschluß 3 positiv, der Stromanechluß 4 negativ angenommen« Die unformierte Elektrodenfolie 7 kann in bezug auf die negative formierte Elektrodenfolie 2 nur ein niedriges positives Potential kleiner als 10 Volt annehmen. Die negative formierte Elektrodenfolie 2 nimmt daher in bezug auf die sie abschirmende unformierte Elektrodenfolie 7 nur ein dementsprechend niedriges negatives Potential an, und die kleine Potentialdifferenz ΔΌ zwischen den Elektrodenfolien 2; 7 bewirk't mit ά U < 10 Volt, daß keine die Funktionstüchtigkeit der Ventilschicht der negativen formierten Elektrodenfolie 2 beeinträchtigenden kathodischen Reaktionsvorgänge an dieser auftreten können.

Fig, 4 veranschaulicht das Potentialgefällo bei umgekehrter Polarisation, bei der die kleine Potentialdifferenz Δ U < 10 Volt sich selbsttätig zwischen den Elektrodenfolien 1; 7 eingeregelt hat, so daß keine die Funktionstüchtigkeit

2 2 1214

4..A I & „ 22 - 57 581/17

der Ventilschicht der negativen formierten Elektrodenfolie beeinträchtigenden kathodischen Reaktionsvorgänge an dieser auftreten*

Die Fig, 5 und 6 veranschaulichen die im Betrieb erfindungsgemäßer Elektrolyt-Kondensatoren in den den Elektrodenfolien benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten auftretenden Anionen und Kationen, "

In Fig, 5 sind die Elektrodenfolie 1 positiv, die Elektrodenfolie 2 negativ angenommen. Im Bereich 1 bis 7 bewirkt das (entsprechend Fig, 3) hohe Potentialgefälle die erwünschte Nachformierung der positiven formierten Elektrodenfolie 1 (Anode) durch die in die Ventilschicht, wo erforderlich, eintretenden Anionen, An der in diesem Bereich negativen Elektrodenfolie 7 (Kathode) können kathodische Reaktionsvorgänge nur die Funktionstüchtigkeit deren Vontilschicht beeinträchtigen, was nicht nur nicht nachteilig ist, sondern die Schaltfestigkeit der Reihenschaltung 1 bis 7 verbessert. Im Bezieh 2 bis 7 bewirkt die (entsprechend Fig, 3) niedrige Potentialdifferenz ^U ^ 10 Volt zwischen den Elektrodenfolien 2; 7 eine sehr kleine Potentialdiffe~ renzdU^^U zwischen der negativen formierten Elektrodenfolie 2 und den ihr benachbarten Elektrolyt-Grenzschichten* wodurch nachteilige kathodische Reaktionsvorgänge und die damit einhergehende Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Ventilschicht der negativen formierten Elektrodenfolie 2 vermieden werden. An der im Bereich 2 bis 7 positiven unformierten Elektrodenfolie 7 tritt höchstens ein der elektrolytischen Polarisation oder der Sperrspannung ihrer Ventilschicht entsprechendes niedriges positives Potential auf, durch das deren Ventilschicht höchstens nach-

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^ b «. -» - 23 - . 57 581/17

formiert, aber nicht höherformiert werden kann.

Fig» 6 veranschaulicht die entsprechendem Verhältnisse bei umgekehrter Polarisation, die nach den Ausführungen zu Fig. 5 keiner weiteren Erläuterung bedürfen.

Fig, 7 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des IVickelauf baus eines erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kondensators mit zwei Teilkapazitäten, Die formierten Elektrodenfolien 1; 2; 8 sind mit den Stromanschlüssen 3; 4; 9 versehen und werden mit den Abstandhaltern 5; 6 und der unformierten Elektrodenfolie 7 in Pfeilrichtung zusammengewickelt und nach dem Imprägnieren von der dann zwischen ihnen angeordneten unforraierten Elektrodenfolie ganzflächig bedeckt und gegeneinander abgeschirmt und zu Reihenschaltungen "formierte-unformierte~formierte Elektrodenfolie" elektrolytisch integriert. Die Folien 1; 2 haben beispielsweise den gleichen Kapazitätswert, und ihre Anschlüsse ergeben die erste Teilkapazität, Die Folie 8 hat einen anderen Kapazitätswert, und die zweite Teilkapazität steht dann zwischen den Anschlüssen 3; 9 oder 4; 9 zur Verfügung, Bei einem erfindungsgemäßen bipolaren Elektrolyt-Kondensator für Wechselspannungsbetrieb kann die erste Teilkapazität zum Beispiel als Motoranlaßkondensator für aussetzenden Betrieb und die zweite Teilkapazität als Motorbetriebskondensator dienen. Die in letzterem erzeugte Verlustwärme verteilt sich bei dieser Anordnung gleichmäßig im gesamten Kondensatorwickel und kann ohne Überhitzung über diesen und das gemeinsame Kondensatorgehäuse nach außen abgeleitet werden.

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Fig» 8 zeigt eine Ausführungsform des Wickels 10 eines erfindungsgemäß.en Elektrolyt-Kondensators« Die elektrischen Stromanschlüsse 3; 4 führen an formierte Elektrodenfolie 1; 2 (von denen nur die letztere am Wickelende sichtbar ist), die mit Abstandhaltern 5; 6 und der unformierten Elektrodenfolie 7 wie in Fig_e 2 beschrieben zusammengewickelt und zu einer Reihenschaltung integriert sind. Der imprägnierte Wickel wird in ein nichtgezeigtes geeignetes Gehäuse luftdicht eingeschlossen, und die Stromanschlüsse 3; 4 sind mit entsprechenden äußeren Anschlüssen elektrisch verbunden»

Die Erfindung sei nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele veranschaulicht^ Für die Beispiele sind bipolare Elektrolyt-Kondensatoren für IVochselspannungsbetrieb gewählt, und zwar reversible Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren, weil technische Schwierigkeiten nach dem Stand der Technik vor allem bei diesen bestehen und die sich aus der Erfindung ergebenden großen technischen und wirtschaftlichen Vorteile vor allem an diesen überzeugend demonstriert werden können,

Beispiel 1

Für einen Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensator 360 /jF 110/140 V_Qff (U_s = -Γ2.140 = 198 V₅) wurden zwei auf die Spannung IL· = 150 V = 0,76 U formierte Elektrodenfolien

IpS

der Abmessung 6*93 cm des Folientyps 2035 mit Stromanschlüssen versehen und entsprechend Fig. 2 mit Abstandhaltern und einer unformierten Elektrodenfolie des Folientyps Kappa 204 zusammengewickelt.

Zum Imprägnieren wurde ein Elektrolyt aus

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2ft <f V 1 is. ZlA*^ - 25 - 57 581/17

100 ml Ethylenglykol 70 g Borsäure

20 ml 25prozentigem Ammoniakwasser und 4 g Diammoniumhydrogenphosphat

gemischt und erhitzt, bis sein spezifischer Widerstand 80 Ohm.cm bei 80 ⁰C betrug.

Nach dem Imprägnieren wurde äer Kondensatonvickel in ein Gehäuse von 36 mrn Durchmesser und 80 mm Länge luftdicht, eingebaut»

Der Folientyp .2035 ist eine hochaufgerauhte Aluminium« Elektrodenfolie des Herstellers ALUMINIUM-WALZWERKE SINGEN, D-7700 Singen am Hohentwiel (BRD), die vor dem Vorformieren durch Kochen in reinstem Wasser mit einer verstärkten Oxidschicht versehen ist« Nach dem Stand der Technik ist dieser Folientyp für die Herstellung hochwertiger Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensatoren bisher ungeeignet 'gewesen.

Der Folientyp Kappa 204 ist eine aufgerauhte Aluminium-Elektrodenfolie des Herstellers BECROMÄL, 1-20100 Milano (Italia), die als unformierte Elektrodenfolie zur Stromzuführung in polaren Elektrolyt-Kondensatoren hergestellt wird _β

Durch die erfindungsgemäße im Potentialgefälle zwischen den formierten Elektrodenfolien elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie werden nachteilige kathodische Reaktionsvorgänge und die damit einhergehende Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Ventilschicht der jeweils negativen formierten Elektrodenfolie vermieden«

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Dies ermöglicht die Anwendung an sich ungeeigneter hochaufgerauhter Elektrodenfolien und die Absenkung der Formierspannung U- auf 76 Prozent des Scheitelwertes U der

T S

Kondensatorspitzenspannung und die damit einhergehenden außerordentlich hohen wirtschaftlichen Vorteile ohne technische Nachteile, wie die folgenden günstigen Ergebnisse dee Schaltversuches bei Spitzenspannung zeigen:

Mittelwert von 10 Kondensatoren	C jjF	tan/ %
Anfangsmessung	363	2,8
Nach 30 000 Schaltspielen mit 1,2 see 140 V _ff und 1,2 min 0 V₁ entsprechend i_f/ % Einschaltdauer, bei 55 C Umgebungstemperatur	359	3,2

Beispiel 2

Für einen Motoranlaß-Elektrolyt-Kondensator 80 220/275 V_eff (U_s = -f2,275 = 389 V_Q) wurden zwei auf die Spannung U, = 330 V = 0,85 U formierte Elektrodenfolien

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der Abmessung 6.49 cm des Folientyps 2035 mit Stromanschlüssen versehen und wie in Beispiel 1 mit Abstandhaltern und einer unformierten Elektrodenfolie Käppa 204 zusammengewickelt, imprägniert und eingebaut*

Durch die erfindungsgemäße elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie worden auch in diesem Beispiel die kostensenkende Anwendung an sich ungeeigneter hochaufgerauhter Elektrodenfolie mit verstärkter Oxidschicht

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(mit einer Energieersparnis beim Vorformieren von ca, 50 %) sowie eine Absenkung der Formierspannung (die in diesem Beispiel mindestens 19 % gegenüber dem Stand der Technik beträgt) ermöglicht und die nach dem Stand der'Technik bisher unvermeidliche Deformation einerseits und die kathodische Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit der Ventilschichten andererseits vermieden, wie die folgenden günstigen Ergebnisse des Schaltversuches bei 85 % der Spitzenspannung eindrucksvoll vor Augen führen:

Mittelwert von 25 Kondensatoren	C /jF	tan/" %
Anfangsmessung	80,7	2,8
Nach 30 000 Schaltspielan mit i,2 see 234 V _ff und l_f2 min O V, entsprechend l_t/ % Einschaltdauer, bei 55 C Umgebungstemperatur	78,8	3,0

Die Herstellung eines Kondensatorwickels nach diesem Beispiel ergab durch Verwendung hochaufgerauhter Elektrodenfolie mit verstärkter Oxidschicht und durch Absenken der Formierspannung trotz des Mehraufwandes der zusätzlichen unformierten Elektrodenfolie gegenüber einem Kondensatorwickel nach dem Stand der Technik eine Kostensenkung von 63 /o.

Claims

22 1 21 & .5.11.1980

£. «& % & ι ·» - 28 - 57 531/17

Erf in du n.q s a η sprue h_r

l_e Bipolarer Elektrolyt-Kondensator mit mindestens zwei mit elektrischen Stromanschlüssen versehenen formierten Elektrodenfolien, gekennzeichnet durch mindestens eine zwischen den formierten Elektrodenfolien angeordnete und diese ganzflächig bedeckende und gegeneinander abschirmende und elektrolytisch zu einer Reihenschaltung ¹¹ formierte-un formierte« formierte Elektroden folie" integrierende und im Potentialgofalle zwischen den formierten Elektrodenfolien elektrisch freischwebende unformierte Elektrodenfolie_#
2_# Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die spezifische Kapazität C₁ der unformier-

ten Elektrodenfolie mit dem Scheitelwert U der Kon-

densator-Spitzenspannung und den spezifischen Kapazitäten C d
U ,C

C der formierten Elektrodenfolien durch die Bedingung

10 Volt verknüpft ist.
3, Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die unformierte Elektrodenfolie aus schwer formierbarem Material mit einem Gehalt von weniger als 99,9 Prozent, vorzugsweise von weniger als 99,5 Prozent, Ventilmetall besteht«
4» Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die unformierte Elektrodenfolie breiter ist als die formierten Elektrodenfolien.
5» Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die unformierte Elektrodenfolie keinen elektrischen Stromanschluß aufweist,'

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6» Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 1, gekennzeichnet durch drei mit elektrischen Stromanschlüssen versehene formierte Elektrodenfolien und eine unformierte Elektrodenfolie ohne elektrischen Stromanschluß.
7« Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in mindestens einer Poladßationsrichtung die Formierspannung Urder formierten Elektrodenfolie, bezogen auf den Scheitelwert U der Kondensator-Spitzenspannung, einen Wert U, /L 1,05 U , vorzugsweise einen

r s

Wert im Bereich 0.5 U ^ U, <£ U , aufweist»
8, Elektrolyt-Kondensator nach Punkt 7 und in semipolarer Ausführung mit den Scheitelwerten U₁ und U ₂ °"^ΘΓ Kondensator-Spitzenspannungen, gekennzeichnet durch die Formierspannungen Ur₁ < 1,05 U * und U_f2 ^ 1,05 U ₂ der formierten Elektrodenfolien«

8 fs
"9* Elektrolyt-Kondensator nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß auf mindestens einer der formierten Elektrodenfolien vor dem Vorformieren in an sich bekannter Weise durch Kochen in reinstem Wasser oder in anderer Weise eine verstärkte Oxidschicht aufgebracht ist.

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