DE10104573C1 - Betriebselektrolyt für einen Aluminium-Elektrolyt-Kondensator, Kondensator mit dem Betriebselektrolyten und Verwendung des Kondensators - Google Patents
Betriebselektrolyt für einen Aluminium-Elektrolyt-Kondensator, Kondensator mit dem Betriebselektrolyten und Verwendung des KondensatorsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Betriebselektrolyten für einen Elektrolyt-Kondensator, der neben Ethylenglykol noch 1 bis 10 Gew.-% einer derivatisierten aromatischen Karbonsäure umfaßt. Ferner betrifft die Erfindung einen Aluminium-Elektrolyt-Kondensator mit dem erfindungsgemäßen Betriebselektrolyten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Kondensators. Der erfindungsgemäße Betriebselektrolyt zeichnet sich durch eine verbesserte Funkenspannung aus und erlaubt den Betrieb des erfindungsgemäßen Kondensators bei Spannungen bis zu 530 V.
Description
Die Erfindung betrifft einen Betriebselektrolyten für einen
Aluminium-Elektrolyt-Kondensator, der Ethylenglykol enthält.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Aluminium-Elek
trolyt-Kondensator mit dem Betriebselektrolyten. Ferner be
trifft die Erfindung die Verwendung des Aluminium-Elektrolyt-
Kondensators.
Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren sind aufgebaut als
Schichtstapel aus einer Kathodenfolie, die beispielsweise ei
ne dünne, aufgerauhte Al-Folie mit einer Dicke zwischen 20
und 50 µm sein kann, und einer Anodenfolie, die beispielswei
se eine ca. 100 µm dicke, aufgerauhte Al-Folie sein kann und
die eine dielektrisch wirksame Oxidschicht aufweist, die
durch elektrochemische Verfahren direkt auf der Folie aufge
bracht ist. Auch die Kathodenfolie weist eine dünne, ca. 1,5-
3 nm dicke Oxidschicht auf. Der Schichtstapel liegt üblicher
weise in Form eines auf einen Dorn gewickelten Wickels vor,
der in einen Aluminiumbecher eingebaut ist.
Zwischen den Folien befindet sich eine ein- oder mehrlagige
Papierschicht, die mit dem Betriebselektrolyten imprägniert
wird. Dieser Betriebselektrolyt stellt die eigentliche Katho
de dar.
Es sind Betriebselektrolyten der eingangs genannten Art be
kannt, die zusätzlich Ammoniumbenzoat enthalten. In der Pa
tentschrift DE 693 04 732 T2 ist ein Elektrolyt offenbart,
der Benzoesäure oder deren Ammoniumsalze und weitere alipha
tische Di- oder Tricarbonsäuren zusammen mit Lösungsmitteln,
die Ethylenglykol und andere Alkohole umfassen, enthält. Die
se Betriebselektrolyten haben den Nachteil, daß sie eine
niedrige Funkenspannung von etwa 300 V aufweisen. Dadurch
sind die mit den bekannten Betriebselektrolyten hergestellten
Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren nicht für den Betrieb bei
höheren Spannungen geeignet.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Betrieb
selektrolyten für Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren bereit
zustellen, der eine hohe Funkenspannung aufweist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen Betriebselektro
lyten nach Anspruch 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der
Erfindung, ein Aluminium-Elektrolyt-Kondensator mit dem er
findungsgemäßen Betriebselektrolyten sowie die Verwendung des
Aluminium-Elektrolyt-Kondensators sind den weiteren Ansprü
chen zu entnehmen.
Die Erfindung gibt einen Betriebselektrolyten an mit einer
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.
Neben diesen wesentlichen Bestandteilen kann der erfindungs
gemäße Betriebselektrolyt noch geringe Mengen weiterer Be
standteile enthalten, die die gewünschten Eigenschaften des
Elektrolyten nicht beeinträchtigen.
Der erfindungsgemäße Betriebselektrolyt hat den Vorteil, daß
durch den Austausch des Ammoniumbenzoats gegen eine Substanz,
die derivatisierte aromatische Karbonsäuren umfaßt, eine hö
here Funkenspannung erzielt werden kann.
Darüber hinaus ändert sich trotz der erhöhten Funkenspannung
die Leitfähigkeit des Betriebselektrolyten nur unwesentlich.
Es ist darüber hinaus ein Betriebselektrolyt für Aluminium-
Elektrolyt-Kondensatoren gemäß Anspruch 2 besonders vorteilhaft.
Neben diesen wesentlichen Bestandteilen kann der erfindungs
gemäße Betriebselektrolyt noch geringe Mengen weiterer übli
cher Bestandteile enthalten, die die gewünschten Eigenschaf
ten des Elektrolyten nicht beeinträchtigen.
Es ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, die derivati
sierten aromatischen Karbonsäuren aus einer Substanzgruppe
auszuwählen, welche substituierte Zimtsäuren und Ammonium-
Trans-4-Phenyl-3-Butenat umfaßt.
Als substituierte Zimtsäuren kommen dabei insbesondere Ammo
niumzimtat, Ammonium-o-Methylzimtat, Ammonium-p-Methylzimtat,
Ammonium-α-Methylzimtat und Ammonium-4-Hydroxyzimtat in Be
tracht.
Ferner gibt die Erfindung einen Aluminium-Elektrolyt-
Kondensator an, bei dem der Elektrolyt der erfindungsgemäße
Betriebselektrolyt ist. Der Kondensator weist einen Schicht
stapel mit einer Anodenschicht und einer Kathodenschicht auf.
Zwischen der Anodenschicht und der Kathodenschicht ist eine
mit dem Elektrolyten getränkte Trennschicht angeordnet. Auf
ihren der Trennschicht zugewandten Seiten weisen die Anoden-
und die Kathodenschicht jeweils eine Oxidschicht auf. Die An
odenschicht und die Kathodenschicht bestehen aus Aluminium,
während die Oxidschichten aus Aluminiumoxid bestehen.
Der erfindungsgemäße Aluminium-Elektrolyt-Kondensator hat den
Vorteil, daß er aufgrund der Verwendung des erfindungsgemäßen
Betriebselektrolyten mit hoher Funkenspannung bei einer hohen
Betriebsspannung betrieben werden kann.
Ferner gibt die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemä
ßen Aluminium-Elektrolyt-Kondensators bei einer Betriebsspan
nung zwischen 100 und 530 V an. Insbesondere bei Verwendung
von Ammonium-Trans-4-Phenyl-3-Butenat als derivatisierte aro
matische Karbonsäure kommt die Verwendung des erfindungsgemäßen
Kondensators bei einer Betriebsspannung von bis zu 530 V
in Betracht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen und der dazugehörigen Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt beispielhaft den Kondensatorwickel eines er
findungsgemäßen Aluminium-Elektrolyt-Kondensators im schema
tischen Querschnitt.
Der Kondensatorwickel des erfindungsgemäßen Elektrolyt-
Kondensators besteht aus einer Anodenschicht 1, die an ihrer
Oberseite eine Anoden-Oxidschicht 4 aufweist. Die Anoden
schicht 1 ist eine Aluminiumfolie von ca. 50-120 µm Dicke.
Die Anoden-Oxidschicht 4 besteht aus Aluminiumoxid und weist
eine Dicke zwischen 0,05 und 2 µm auf.
Über der Anoden-Oxidschicht 4 ist eine Trennschicht 3 ange
ordnet. Die Trennschicht 3 hat eine Dicke zwischen 30 und
200 µm und besteht vorzugsweise aus Papier. Über der Trenn
schicht 3 ist eine Kathodenschicht 2 angeordnet, die auf ih
rer der Trennschicht 3 zugewandten Seite eine Kathoden-
Oxidschicht 5 aufweist. Die Trennschicht 3 ist mit dem erfin
dungsgemäßen Betriebselektrolyten getränkt.
Die Kathodenschicht 2 besteht aus Aluminium und weist eine
Dicke zwischen 20 und 60 µm auf. Die Kathoden-Oxidschicht 5
besteht aus Aluminiumoxid und weist eine Dicke zwischen 1,5
und 3 nm auf. Die Anodenschicht 1 und die Kathodenschicht 2
sind jeweils mit einem Kondensatoranschluß 6 elektrisch lei
tend verbunden.
Der in der Figur gezeigte Schichtstapel liegt üblicherweise
in Form eines auf einen Dorn gewickelten Wickels vor, der in
einen Aluminiumbecher eingebaut ist.
In der folgenden Tabelle 1 werden sechs verschiedene erfin
dungsgemäße Ausführungsbeispiele eines Betriebselektrolyten
(B2 bis B7) einem bekannten Betriebselektrolyten (B1) hin
sichtlich ihrer Zusammensetzung, ihrer Leitfähigkeit und ih
rer Funkenspannung gegenübergestellt.
Die Ausführungsbeispiele zeigen, daß durch das Ersetzen von
Ammoniumbenzoat durch eine derivatisierte aromatische Karbonsäure
die Funkenspannung teils beträchtlich erhöht werden
kann. Gleichzeitig verändert sich die Leitfähigkeit nur we
nig, sie sinkt gegenüber dem bekannten Betriebselektrolyten
(B1) etwas ab.
Insbesondere der Betriebselektrolyt gemäß B2, B4 und B7 zeigt
eine deutlich erhöhte Funkenspannung und erlaubt die Verwen
dung eines damit hergestellten Aluminium-Elektrolyt-
Kondensators bei entsprechend erhöhten Betriebsspannungen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beispielhaft ge
zeigten Ausführungsformen, sondern wird in ihrer allgemein
sten Form durch Patentanspruch 1 und Patentanspruch 5 defi
niert.
Claims (5)
1. Betriebselektrolyt für einen Aluminium-Elektrolyt-
Kondensator mit:
- a) 70-99 Gew.-% Ethylenglykol
- b) 1-20 Gew.-% einer Substanz, die ausgewählt ist aus
einer Gruppe, die folgende Carbonsäuren und Carbonsäu
resalze umfaßt:
am Phenylring substituierte Zimtsäuren und ihre Ammo niumsalze,
Zimtsäure und das entsprechende Ammoniumsalz,
α-Methylzimtsäure und ihr Ammoniumsalz,
trans-4-Phenyl-3-butensäure und ihr Ammoniumsalz.
2. Betriebselektrolyt nach Anspruch 1 mit:
90-99 Gew.-% Komponente a), und
1-10 Gew.-% Komponente b).
90-99 Gew.-% Komponente a), und
1-10 Gew.-% Komponente b).
3. Betriebselektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
bei dem die am Phenylring substituierten Zimtsäuresalze
Ammonium-o-Methylzimtat, Ammonium-p-Methylzimtat oder Am
monium-4-Hydroxyzimtat umfassen.
4. Aluminium-Elektrolyt-Kondensator mit einem Betriebselek
trolyten nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
der einen Kondensatorwickel mit einer Anoden- (1) und ei
ner Kathodenschicht (2) sowie einer dazwischenliegenden,
mit dem Betriebselektrolyten getränkten Trennschicht (3)
aufweist, und bei dem die Anoden- (1) und die Kathoden
schicht (2) auf ihrer der Trennschicht (3) zugewandten
Seite jeweils eine Oxidschicht (4, 5) aufweisen.
5. Verwendung eines Aluminium-Elektrolyt-Kondensators nach
Anspruch 4 für Betriebsspannungen zwischen 100 und 530 V.
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