DE102017117160A1 - Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators und Polymerkondensator - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators und Polymerkondensator Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators (1) umfasst Folgendes:
Wickeln einer Anodenfolie (2), einer Kathodenfolie (3) und von Separatorfolien (4), um eine Wicklung (5) zu bilden, Imprägnieren der Wicklung (5) mit einer Dispersion, die ein Lösungsmittel und einen Polymerpräkursor umfasst, Extrahieren des Lösungsmittels aus der Wicklung (5) durch einen Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess. Ein hergestellter Polymerkondensator (1) umfasst einen oder mehrere Zusätze (20), die in dem Polymer (13) verteilt sind, wobei wenigstens einer der Zusätze (20) einen Siedepunkt unterhalb von 130°C aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators und einen Polymerkondensator. Insbesondere kann der Kondensator ein Hybridpolymerkondensator sein, der einen festen Polymerelektrolyten und einen flüssigen Elektrolyten umfasst.
  • Ein solcher Kondensator umfasst üblicherweise eine Anodenfolie, eine Kathodenfolie und Separatorfolien zwischen diesen, die zu einer Wicklung gewickelt sind. Die Anodenfolie ist von einer dielektrischen Schicht bedeckt. Das Polymer bedeckt die Anodenfolie, insbesondere die dielektrische Schicht der Anodenfolie und fungiert als eine Kathode. Das Polymer wird durch Imprägnieren der Wicklung mit einer Dispersion, die ein Lösungsmittel, einen Polymerpräkursor und optional Zusätze enthält, aufgebracht.
  • Bei Standardverfahren, wie in US 7,497,879 B2 beschrieben, wird die Dispersion durch Imprägnieren aufgebracht und wird das Lösungsmittel anschließend durch Verdampfen in Vakuum und/oder bei hoher Temperatur entfernt. Diese Zustände können zu einer Degradierung der Folien führen und können zu einer ungewollten Reduzierung der Menge an Zusätzen führen.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators bereitzustellen. Des Weiteren ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Polymerkondensator mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators. Der Polymerkondensator kann ein Hybridpolymerkondensator sein, der ein Polymer, das einen festen Elektrolyten bildet, umfasst und der ferner einen flüssigen Elektrolyten umfasst. Die Separatorfolien können mit dem flüssigen Elektrolyten imprägniert sein.
  • Das Verfahren umfasst Wickeln einer Anodenfolie, einer Kathodenfolie und von Separatorfolien, um eine Wicklung zu bilden, Imprägnieren der Wicklung mit einer Dispersion, die ein Lösungsmittel und einen Polymerpräkursor umfasst, und Extrahieren des Lösungsmittels aus der Wicklung in einem Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess.
  • Insbesondere ist der Polymerpräkursor Teilchen, die nach der Entfernung des Lösungsmittels ein polymerisiertes Polymer bilden. Das Polymer ist leitfähig. Die Dispersion kann einen oder mehrere Zusätze umfassen. Die Zusätze können zum Erhöhen der Leitfähigkeit des Polymers und daher zum Reduzieren des ESR (Equivalent Series Resistance - äquivalenter Reihenwiderstand) des Kondensators verwendet werden. Zusätze können alternativ dazu oder zusätzlich auf andere Arten als durch die Dispersion zu dem Wicklungselement hinzugefügt werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Zusätze zu den Folien hinzugefügt werden, bevor die Folien zum Wicklungselement gewickelt werden.
  • In dem Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess wird ein Fluid in seiner überkritischen Phase zum Extrahieren des Lösungsmittels verwendet. Beispielsweise können Kohlenstoffdioxid oder Stickstoffoxid als das Fluid verwendet werden. Die Wicklung wird in einer Extraktionszelle gelagert, in die das Fluid eingebracht wird. Die Temperatur und der Druck in der Extraktionszelle werden so eingestellt, dass die überkritische Phase des Fluids erreicht wird.
  • Innerhalb des Temperatur-Druck-Gebiets der überkritischen Phase der Flüssigkeit können die Temperatur und der Druck so angepasst werden, dass das Lösungsmittel selektiv aus der Wicklung extrahiert wird. Insbesondere ist es möglich, dass andere Komponenten der Dispersion in dem Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess nicht oder nur in geringem Ausmaß aus der Wicklung extrahiert werden. Dies ermöglicht es, Zusätze, die in der anfänglichen Dispersion enthalten sein können oder die durch andere Verfahren zu dem Wicklungselement hinzugefügt werden können, während des Extraktionsprozesses in einer hohen Menge oder sogar in der anfänglichen Menge beizubehalten. Insbesondere können Zusätze mit einem niedrigen Siedepunkt in der Wicklung beibehalten werden.
  • Der Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess kann bei einer niedrigen Prozesstemperatur, z.B. unterhalb von 60°C, ausgeführt werden. Daher kann eine Beschädigung der Wicklung aufgrund von hoher Temperatur verhindert werden. Bei einem herkömmlichen Verflüchtigungssprozess verflüchtigt sich das Lösungsmittel als Dampf, was zu einer Beschädigung der Wicklung, zum Beispiel durch Oxid- und Hydroxiderzeugung auf den Folien, führen kann. Dies kann zu einer Reduzierung der Lebenszeit und zu einer reduzierten elektrischen Leistungsfähigkeit führen.
  • Der Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess kann bei einem Druck oberhalb von 1 atm ausgeführt werden. Im Gegensatz dazu werden herkömmliche Verdampfungsprozesse oft bei niedrigem Druck oder Vakuumbedingungen ausgeführt, was zu einer ungewollten Entfernung von Zusätzen führen kann. Durch das Ausführen des Prozesses bei einem Druck oberhalb von 1 atm können Zusätze in der Wicklung beibehalten werden und wird eine Beschädigung der Wicklung verhindert.
  • Bei einer Ausführungsform können ein oder mehrere Zusätze in der Dispersion einen niedrigen Siedepunkt aufweisen. Insbesondere kann der Siedepunkt unterhalb von 130°C liegen. Der Zusatz kann zum Beispiel eine einzige Komponente umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann der Zusatz ein azeotropes Gemisch aus wenigstens zwei Komponenten umfassen. Ein azeotropes Gemisch weist einen charakteristischen Siedepunkt auf, der von den Siedepunkten seiner einzelnen Komponenten verschieden sein kann. In diesem Fall kann das azeotrope Gemisch einen niedrigen Siedepunkt, insbesondere unterhalb von 130°C, aufweisen.
  • Der Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess ermöglicht es, diese Zusätze mit niedrigem Siedepunkt während des Extraktionsprozesses in der Wicklung beizubehalten. Entsprechend können Zusätze mit niedrigem Siedepunkt zum Verbessern der Charakteristiken der Wicklung und insbesondere der Charakteristiken des Polymers verwendet werden. Bei einem Standardverdampfungsprozess werden solche Zusätze mit niedrigem Siedepunkt während des Prozesses entfernt.
  • Das Verwenden des Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozesses ermöglicht es allgemein, die Zusätze, welche Zusätze mit niedrigem Siedepunkt und/oder Zusätze mit höherem Siedepunkt sein können, in hoher Menge in der Wicklung beizubehalten. Insbesondere kann der Zusatz wenigstens in einer Menge von 80% der anfänglichen Menge, d.h. der Menge vor dem Extrahieren des Lösungsmittels, in der Wicklung verbleiben. Dies kann die anfängliche Menge in der Dispersion oder in dem Wicklungselement vor dem Extraktionsschritt sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Zusatz in einer geringeren Menge, zum Beispiel in einer Menge von 50% bis 75%, in der Wicklung verbleiben. In Abhängigkeit von den Prozessparametern kann die Menge zum Beispiel zwischen 1% und 30% liegen.
  • Bei einer Ausführungsform kann wenigstens ein Zusatz einen höheren Siedepunkt, z.B. einen Siedepunkt oberhalb von 130°C, aufweisen.
  • Zusätze, die einen niedrigen Siedepunkt aufweisen, können aus einem kurzkettigen oder mittelkettigen Alkylalkohol, einem Ester mit geringem molekularem Gewicht, einem Ethylacetat oder einem Propylacetat bestehen oder diese umfassen. Kurzkettige oder mittelkettige Alkylalkohole beinhalten zum Beispiel Butylalkohol, Isopropylalkohol, ungesättigte Alkohole, wie etwa Allylalkohol, und verzweigte Alkohole (t-Butyl-Alkohole). Zusätze, die einen höheren Siedepunkt aufweisen, können zum Beispiel aus speziellen Salzen und Polymeren bestehen oder diese umfassen. Insbesondere können solche Zusätze Polyole, Polyalkylenglykol(e), zum Beispiel Mannitol, Sorbitol, Xylitol, und Polyethylenglykol(e), wie etwa PEG300-PEG2000, umfassen oder aus diesen bestehen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Polymerkondensator, der durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt ist. Insbesondere kann der Polymerkondensator ein Hybridpolymerkondensator sein, der ein Polymer und einen flüssigen Elektrolyten umfasst. Aufgrund des Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozesses kann der Polymerkondensator Zusätze umfassen, die in vergleichbaren Kondensatoren, die durch einen Standardverdampfungsprozess hergestellt sind, nicht vorhanden sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Polymerkondensator, der eine Anodenfolie, eine Kathodenfolie und Separatorfolien, die zu einer Wicklung gewickelt sind, umfasst. Das Polymer bedeckt wenigstens die Anodenfolie. Das Polymer kann sich auch auf der Kathodenfolie oder den Separatorfolien befinden. Der Kondensator kann ein Hybridpolymerkondensator sein.
  • Ein oder mehrere Zusätze sind in dem Polymer verteilt. Die Zusätze können anfänglich in einer Dispersion enthalten sein, die ein Lösungsmittel und einen Polymerpräkursor umfasst. Wenigstens einer der Zusätze kann einen Siedepunkt unterhalb von 130°C aufweisen. Der Kondensator kann durch das oben offenbarte Verfahren hergestellt sein. Der Kondensator und insbesondere die Zusätze können die Charakteristiken aufweisen, wie sie in Verbindung mit dem offenbarten Verfahren beschrieben sind.
  • Insbesondere kann wenigstens einer der Zusätze aus einem kurzkettigen oder mittelkettigen Alkylalkohol, einem Ester mit geringem molekularen Gewicht, Ethylacetat oder Propylacetat bestehen oder diese umfassen.
  • Zusätzlich oder alternativ zu Zusätzen mit niedrigem Siedepunkt kann der Kondensator einen oder mehrere Zusätze umfassen, die einen höheren Siedepunkt aufweisen. Die Zusätze können in einer hohen Menge vorhanden sein.
  • Beispielsweise beträgt das Gewicht von wenigstens einem der Zusätze, die einen niedrigen Siedepunkt aufweisen, wenigstens 0,2% des Trockengewichts der Wicklung. Bei manchen Ausführungsformen kann das Gewicht wenigstens 30% des Trockengewichts der Wicklung betragen. Das Trockengewicht der Wicklung ist das Gewicht der Wicklung vor dem Hinzufügen irgendeiner Art von Dispersion, Zusätzen und flüssigem Elektrolyten.
  • Das Gewicht von wenigstens einem der Zusätze, die einen niedrigen Siedepunkt aufweisen, kann wenigstens das gleiche wie das Gewicht des Polymers sein. Bei manchen Ausführungsformen kann das Gewicht bis zu oder mehr als 15-mal das Gewicht des Polymers sein.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Oberflächenbereich von wenigstens einem der Zusätze, die einen niedrigen Siedepunkt aufweisen, wenigstens 25% des Oberflächenbereichs der Anodenfolie betragen. Bei manchen Ausführungsformen kann der relative Oberflächenbereich wenigstens 50% betragen.
  • Zusätze mit hohem Siedepunkt können mit einem Gewicht von wenigstens 2% des Trockengewichts der Wicklung vorliegen. Bei manchen Ausführungsformen kann das Gewicht bis zu oder mehr als 30% des Trockengewichts der Wicklung betragen.
  • Die vorliegende Offenbarung umfasst mehrere Aspekte einer Erfindung. Jedes Merkmal, das mit Bezug auf das Verfahren und die Kondensatoren beschrieben ist, ist hier auch mit Bezug auf den anderen Aspekt offenbart, selbst wenn das jeweilige Merkmal nicht explizit in dem Zusammenhang des speziellen Aspekts erwähnt ist.
  • Ferner werden Merkmale, Präzisierungen und Zweckmäßigkeiten aus der folgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
    • 1 zeigt die Struktur eines Polymerkondensators schematisch,
    • 2 zeigt Schritte in einem Verfahren zur Fertigung eines Polymerkondensators,
    • 3 zeigt ein Druck-Temperatur-Phasendiagramm,
    • 4 zeigt eine Vorrichtung zum Ausführen eines Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozesses schematisch.
  • 1 zeigt einen Polymerkondensator 1 in einer teilweise abgewickelten Ansicht. Der Kondensator 1 umfasst eine Anodenfolie 2, eine Kathodenfolie 3 und Separatorfolien 4 zwischen diesen. In dieser Figur ist nur eine Separatorfolie 4 gezeigt. Eine weitere Separatorfolie ist zwischen der Kathodenfolie 3 und der Anodenfolie 2 auf der anderen Seite der Folien 2, 3 vorhanden. Die Folien 2, 3, 4 sind um eine gemeinsame Achse herum zu einer Wicklung 5 gewickelt.
  • Die Wicklung 5 kann sich in einem (in der Figur nicht gezeigten) Becher befinden. Der Becher kann ein Metall, wie etwa Aluminium, umfassen.
  • Die Anodenfolie 2 ist elektrisch durch eine erste Kontaktstruktur 6 kontaktiert. Die Kathodenfolie 3 ist elektrisch durch eine zweite Kontaktstruktur 7 kontaktiert. Jede der Kontaktstrukturen 6, 7 kann mehrere gestapelte Kontaktelemente 8, 9 umfassen. Die Kontaktstrukturen 6, 7 und die mehreren Kontaktelemente 8, 9 können die Formen von Streifen aufweisen. Die Kontaktelemente 8, 9 erstrecken sich zu gegenüberliegenden Seiten der Wicklung 5. Insbesondere kann die erste Kontaktstruktur 6 eine Herausführung 10 aufweisen, die sich aufwärts erstreckt, und kann die zweite Kontaktstruktur 7 eine zweite Herausführung 11 aufweisen, die sich abwärts erstreckt. Des Weiteren befinden sich die Kontaktstrukturen 6, 7 auf gegenüberliegenden lateralen Seiten der Wicklung 5. Durch Verwenden mehrerer erster Kontaktelemente 8, die eine erste Kontaktstruktur 6 bilden, und mehrerer zweiter Kontaktelemente 9, die eine zweite Kontaktstruktur 7 bilden, kann der Metallwiderstand der Wicklung 5 reduziert werden. Daher ist der ESR des Kondensators 1 reduziert.
  • Alternativ dazu kann jede der Kontaktstrukturen 6, 7 durch ein einziges Kontaktelement 8, 9 gebildet werden.
  • Die Kathodenfolie 3 kann eine Verlängerung 12 in einer axialen Richtung der Wicklung 5 aufweisen. Insbesondere kann sich die Kathodenfolie 3 axial über die Anodenfolie 2 hinaus erstrecken. Die Verlängerung 12 kann elektrisch und auch mechanisch mit einer Unterseite eines Bechers verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Anodenfolie 2 eine Verlängerung 12 in einer axialen Richtung, z.B. in der entgegengesetzten axialen Richtung, aufweisen.
  • Die Anodenfolie 2 kann eine Aluminiumfolie umfassen, die durch eine dielektrische Schicht, insbesondere eine Oxidschicht, bedeckt ist. Die Kathodenfolie 3 kann auch eine Aluminiumfolie umfassen, die durch eine Oxidschicht bedeckt ist. Die Separatorfolie 4 kann durch ein Papiermaterial gebildet sein.
  • Die Anodenfolie 2, insbesondere die auf der Anodenfolie 2 gebildete dielektrische Schicht, ist durch ein Polymer 13 bedeckt. Das Polymer 13 ist leitfähig und dient als fester Elektrolyt. Das Polymer 13 kann auch auf der Kathodenfolie 3 und der Separatorfolie 4 angeordnet sein. Das Polymer 13 kann durch Imprägnieren der Wicklung 5 mit einer Dispersion, die ein Lösungsmittel, einen Polymerpräkursor und einen oder mehrere Zusätze 20 enthält, aufgebracht werden. Danach wird das Lösungsmittel extrahiert und es polymerisiert der Polymerpräkursor, um das Polymer 13 zu bilden. Die Zusätze 20 sind in dem polymerisierten Polymer 13 verteilt.
  • Die Funktion der Zusätze 20 kann darin bestehen, die Zwischenverbindung des Polymers 13, z.B. zwischen Polymerteilchen, zu verbessern. Beispielsweise können die Zusätze 20 sekundäre chemische Bindungen und intermolekulare Verbindungen stärken. Dadurch kann die Leitfähigkeit des Polymers 13 reduziert werden, wodurch der ESR des Kondensators 1 reduziert wird.
  • Beispielsweise kann das Gewicht von wenigstens einem der Zusätze 20 mit niedrigem Siedepunkt wenigstens das gleiche wie das Gewicht des Polymers 13 sein.
  • Die Zusätze 20 können ein Material, das einen niedrigen Siedepunkt aufweist, z.B. kurzkettige oder mittelkettige Alkylalkohole, Ester mit geringem molekularem Gewicht (<200 g/mol), Ethylacetat oder Propylacetat, umfassen oder aus diesen bestehen. Kurzkettige oder mittelkettige Alkylalkohole beinhalten zum Beispiel Butylalkohol, Isopropylalkohol, ungesättigte Alkohole, wie etwa Allylalkohol, und verzweigte Alkohole (t-Butyl-Alkohole).
  • Der Zusatz 20 kann ein azeotropes Gemisch aus wenigstens zwei Komponenten umfassen. Ein azeotropes Gemisch kann nicht durch Destillation in seine Komponenten getrennt werden. Ein azeotropes Gemisch weist einen charakteristischen Siedepunkt auf, der von den Siedepunkten seiner einzelnen Komponenten verschieden sein kann.
  • Zusätzlich dazu kann wenigstens einer der Zusätze 20 ein Material, das einen hohen Siedepunkt aufweist, wie etwa spezielle Salze oder Polymere, umfassen oder aus diesem bestehen.
  • Zusätzlich kann die Wicklung 5 mit einem flüssigen Elektrolyten imprägniert sein. Insbesondere kann die Separatorfolie 4 mit dem flüssigen Elektrolyten imprägniert sein. In diesem Fall ist der Polymerkondensator 1 ein Hybridpolymerkondensator.
  • Der Kondensator 1 kann durch den im Folgenden beschriebenen Prozess hergestellt werden.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Polymerkondensators, wie etwa des in 1 gezeigten Kondensators.
  • In Schritt A werden eine Anodenfolie 2, eine Kathodenfolie 3 und Separatorfolien 4 vorbereitet und zu einer Wicklung 5 gewickelt. Vor dem Bilden der Wicklung 5 können ein oder mehrere erste Kontaktelemente 8 an die Anodenfolie 2 angebracht werden und können ein oder mehrere zweite Kontaktelemente 9 an die Kathodenfolie 3 angebracht werden.
  • Dann wird die Wicklung 5 in Schritt B mit einer Dispersion imprägniert, die ein Lösungsmittel und einen Polymerpräkursor umfasst. Die Dispersion kann auch einen oder mehrere Zusätze 20 umfassen. Das Lösungsmittel kann Wasser umfassen oder kann hauptsächlich aus Wasser bestehen.
  • Danach wird das Lösungsmittel in Schritt C extrahiert und dementsprechend teilweise oder vollständig entfernt. Das Entfernen des Lösungsmittels ermöglicht die Polymerisierung des Polymerpräkursors und die Zwischenverbindung des Polymers 13. Die Extraktion des Lösungsmittels wird durch Verwendung eines Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozesses erreicht, bei dem ein Überkritisches Fluid zum Extrahieren des Lösungsmittels verwendet wird.
  • Beispielsweise wird ein Fluid, wie Kohlenstoffdioxid (CO2) oder Stickstoffoxid (N2O), in seinen überkritischen Zustand gebracht.
  • 3 zeigt ein Druck-Temperatur-Phasendiagramm, das eine feste Phase S, eine Gasphase G, eine flüssige Phase L und eine überkritische Fluidphase SCF darstellt. Durch Einstellen der Temperatur T und des Drucks P auf oberhalb einer kritischen Temperatur TC und eines kritischen Drucks Pc wird ein kritischer Punkt C überschritten und wird das Fluid in seinen überkritischen Zustand gebracht. Beispielsweise beträgt die kritische Temperatur TC für CO2 31°C und beträgt der kritische Druck PC 74 bar.
  • Der Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess ermöglicht es, das Lösungsmittel bei niedrigen Temperaturen, z.B. Temperaturen unterhalb von 60°C, zu entfernen. Außerdem ermöglicht der Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess es, das Lösungsmittel ohne Einstellen von Vakuumbedingungen (< 1 atm) zu entfernen. Des Weiteren ermöglicht das Anpassen der Temperatur T und des Drucks P innerhalb des überkritischen Gebiets auf spezifische Werte das selektive Extrahieren des Lösungsmittels ohne gleichzeitiges Extrahieren der Zusätze 20.
  • Dieser Prozess ermöglicht es, Zusätze 20 in der Polymerdispersion zu verwenden, die niedrige Siedepunkte aufweisen, wodurch die Zusätze 20 während des Extraktionsprozesses in der Wicklung 5 verbleiben. Beispielsweise kann ein Zusatz 20 mit niedrigem Siedepunkt einen Siedepunkt unterhalb von 130°C aufweisen.
  • Des Weiteren verhindert die niedrige Prozesstemperatur Beschädigungen der Anoden- und Kathodenfolie 2, 3 durch Wasser mit hoher Temperatur, insbesondere durch Dampf, der bei herkömmlichen Veflüchtigungsverfahren produziert werden kann und zu einer Degradierung der Folien 2, 3 führen kann. Eine solche Beschädigung kann zu einer Änderung von Kapazität und Stabilität der Anoden- und Kathodenfolie 2, 3 und zu einer Reduzierung von Lebenszeit und elektrischer Leistungsfähigkeit des Kondensators 1 führen. Die Überkritisches-Fluid-Extraktion ermöglicht es, die Anoden- und Kathodenfolie 2, 3 in ihren Zuständen zu erhalten, was eine hohe Lebensdauer und eine gute elektrische Leistungsfähigkeit des Kondensators 1 sicherstellt.
  • Des Weiteren ermöglicht die Überkritisches-Fluid-Extraktion es, die Menge an Zusätzen 20 auf dem anfänglichen Niveau oder auf einem geringfügig reduzierten Niveau zu halten. Entsprechend kann der resultierende Kondensator 1 eine große Menge an Zusätzen 20 umfassen, wodurch die Leitfähigkeit des Polymers 13 maximiert und der ESR des Kondensators 1 reduziert wird. Im Gegensatz dazu führen herkömmliche Verflüchtigungsverfahren zu sehr großen Verlusten an der Menge an Zusätzen aufgrund der hohen Temperatur und/oder des Vakuums.
  • Wieder mit Bezug auf 2 kann Schritt D ausgeführt werden, nachdem der Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozess durchgeführt wurde, wobei Schritt D Imprägnieren der Wicklung 5 mit einem flüssigen Elektrolyten und einen abschließenden Zusammenbau des Kondensators 1 umfasst.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung 14 zum Ausführen des Überkritisches-Fluid-Extraktionsprozesses in dem in 2 beschriebenen Verfahren.
  • Die Vorrichtung 14 umfasst einen Speichertank 15, in dem ein Fluid gespeichert wird. Das Fluid kann in seiner Gasphase vorliegen. Das Fluid kann zum Beispiel CO2 oder N2O sein. Das Fluid wird durch einen Kompressor 16 komprimiert und in eine Extraktionszelle 17 gepumpt, in der die mit der Dispersion imprägnierte Wicklung 5 gelagert wird.
  • Durch eine T-P-Steuereinheit 18 wird die Temperatur T in der Extraktionszelle 17 auf eine höhere Temperatur als die kritische Temperatur TC des Fluids eingestellt. Der Druck P in der Extraktionszelle 17 wird auf einen größeren Druck als der kritische Druck Pc des Fluids eingestellt. Der Druck P kann durch einen Hinterdruckregler 19 geregelt werden, um sicherzustellen, dass der optimale Druck eingestellt ist. Insbesondere werden der Druck und die Temperatur so eingestellt, dass sich das Fluid in seinem überkritischen Zustand befindet und dass Wasser selektiv aus der imprägnierten Wicklung 5 extrahiert wird. Der Ausfluss des extrahierten Lösungsmittels und des Fluids wird durch einen Durchflussmesser 21 gesteuert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kondensator
    2
    Anodenfolie
    3
    Kathodenfolie
    4
    Separatorfolie
    5
    Wicklung
    6
    erste Kontaktstruktur
    7
    zweite Kontaktstruktur
    8
    erstes Kontaktelement
    9
    zweites Kontaktelement
    10
    erste Herausführung
    11
    zweite Herausführung
    12
    Verlängerung
    13
    Polymer
    14
    Vorrichtung
    15
    Speichertank
    16
    Kompressor
    17
    Extraktionszelle
    18
    T-P-Steuereinheit
    19
    Hinterdruckregler
    20
    Zusatz
    21
    Durchflussmesser
    T
    Temperatur
    P
    Druck
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7497879 B2 [0003]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Polymerkondensators, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Wickeln einer Anodenfolie (2), einer Kathodenfolie (3) und von Separatorfolien (4), um eine Wicklung (5) zu bilden, Imprägnieren der Wicklung (5) mit einer Dispersion, die ein Lösungsmittel und einen Polymerpräkursor umfasst, Extrahieren des Lösungsmittels aus der Wicklung (5) durch eine Überkritisches-Fluid-Extraktion.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Überkritisches-Fluid-Extraktion bei einer Temperatur (T) unterhalb von 60°C und bei einem Druck (P) oberhalb von 1 atm ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur (T) und der Druck (P) während der Überkritisches-Fluid-Extraktion auf solche Werte eingestellt werden, dass das Lösungsmittel selektiv aus der Wicklung (5) extrahiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dispersion ferner einen oder mehrere Zusätze (20) umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei wenigstens einer der Zusätze (420) einen Siedepunkt unterhalb von 130°C aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei wenigstens einer der Zusätze (20) ein azeotropes Gemisch aus wenigstens zwei Komponenten umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei wenigstens einer der Zusätze (20) einen kurzkettigen oder mittelkettigen Alkylalkohol, ein Ester mit geringem molekularem Gewicht, Ethylacetat oder Propylacetat umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei wenigstens einer der Zusätze (20) in der Wicklung wenigstens in einer Menge von 30% der anfänglichen Menge in der Dispersion verbleibt.
  9. Polymerkondensator, der durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
  10. Polymerkondensator, der eine Anodenfolie (2), eine Kathodenfolie (3) und Separatorfolien (4), die zu einer Wicklung (5) gewickelt sind, umfasst, wobei die Anodenfolie (2) von einem Polymer (13) bedeckt ist, wobei ein oder mehrere Zusätze (20) in dem Polymer (13) verteilt sind, wobei wenigstens einer der Zusätze (20) einen Siedepunkt unterhalb von 130°C aufweist.
  11. Polymerkondensator nach Anspruch 10, wobei wenigstens einer der Zusätze (20) einen kurzkettigen oder mittelkettigen Alkylalkohol, ein Ester mit geringem molekularem Gewicht, Ethylacetat oder Propylacetat umfasst.
  12. Polymerkondensator nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Gewicht von wenigstens einem der Zusätze (20) wenigstens das gleiche wie das Gewicht des Polymers (13) ist.
  13. Polymerkondensator nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Oberflächenbereich von wenigstens einem der Zusätze (20) wenigstens 25% des Oberflächenbereichs der Anodenfolie (2) beträgt.
  14. Polymerkondensator nach einem der Ansprüche 10 bis 13, der ferner einen flüssigen Elektrolyten umfasst.
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