DE1160951B - Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren. - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

: Internat. Kl.: HOIg

Deutsche KL: 21g-10/04

Nummer: 1160 951

Aktenzeichen: P 26894 VIIIc /21g

Anmeldetag: 4. April 1961

Auslegetag: 9. Januar 1964

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten für Elektrolytkondensatoren, der eine wäßrige Lösung von Ammoniumborat und Ammoniumacetat enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Elektrolyte zu verbessern.

Nach der Erfindung enthält der Elektrolyt einen Zusatz von Ammoniumzitrat oder -tartrat. Es wurde gefunden, daß die Leitfähigkeit eines aus Ammoniumtetraborat bestehenden Elektrolyten durch Zusatz von Ammoniumacetat erhöht wird und daß ίο durch einen weiteren Zusatz von Ammoniumzitrat die Leitfähigkeit nahezu konstant erhalten bleibt. Durch den Zusatz von Ammoniumzitrat wird die Formiereigenschaft oder filmbildende Eigenschaft des Elektrolyten weiter verbessert. Insbesondere ergaben sich Verbesserungen hinsichtlich des Verlustwinkels bzw. des Reststromes oder der Spannungsfestigkeit.

Zweckmäßigerweise kann der Elektrolyt aus annähernd gleichen Teilen von Lösungen der einzelnen Salze bestehen, wobei die Boratlösung und gegebenenfalls die Zitrat- oder Tartratlösung gesättigt sind, während die Acetatlösung ungesättigt ist und angenähert die Konzentration höchster elektrischer Leitfähigkeit besitzt.

Der Elektrolyt kann als Borat saures Ammoniumtetraborat und gegebenenfalls als Zitrat saures Ammoniumzitrat enthalten.

Gute Ergebnisse erzielt man durch Vermischen von jeweils drei gleichen Mengen Wasser, denen 60 Gewichtsprozent Ammoniumacetat, 14 Gewichtsprozent saures Ammoniumtetraborat und 9,4 Gewichtsprozent saures Ammoniumzitrat zugegeben wurden. Es sei bemerkt, daß, obwohl die Lösungen der beiden letzteren Salze nahezu gesättigt sind, die Ammoniumacetatlösung in diesem Falle noch lange nicht gesättigt ist. Es wurde jedoch gefunden, daß man bei Zugabe von weiterem Ammoniumacetat zu dem Elektrolyt keine merkliche Verbesserung mehr erzielt.

Bei Verwendung solcher Elektrolyte kann man sehr geringe Verlustwinkel erzielen, die etwa nur ein Drittel der üblichen bei 50 Hz betragen; die Verlustwinkel bleiben auch bei höheren Frequenzen, und zwar mindestens bis zu 10 kHz niedrig, und es wurde gefunden, daß die Kondensatoren mit dem Elektrolyt nach der Erfindung bei und nahe bei Raumtemperatur sowie bei erhöhten Temperaturen mindestens bis zu 40° C dauerhaft sind.

Ferner kann in einem den neuen Elektrolyt enthaltenden Kondensator die Strombelastung des Elektrolyts im Vergleich zu den derzeitigen Konden-Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren

Anmelder:

The Plessey Company Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,

Patentanwälte, München-Pasing, Bodenseestr. 3a

Als Erfinder benannt:

Russell Swale Vincent, Aldbourne, Wiltshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 4. April 1960
(Nr. 11848)

satoren erhöht werden, was die Verwendung hochgeätzter Folien (im Unterschied zu gewöhnlich geätzten Folien) für Niederspannungskondensatoren, z. B. für 3 V, ermöglicht. Dies war bisher infolge der Wärmeentwicklung und des hohen Leistungsfaktors unmöglich. Als Folge davon kann nunmehr ein Kondensator mit einer bisher für ein Mikrofarad erforderlichen Größe eine Kapazität von 10 oder mehr Mikrofarad aufweisen.

Die Leistung von Elektrolytkondensatoren mit dem Elektrolyt nach der Erfindung hat sich im Hochfrequenzimpulsbetrieb als außerordentlich gut erwiesen. So betrug z. B. bei einer Impulswiederholungsfrequenz von 500 kHz und einer Stromimpulsdauer von einer Mikrosekunde der effektive Serienwiderstand während dieses Impulses nur 0,2 Ohm, wobei 0,25 Ampere während des Stromimpulses flössen. Verschiedene Kondensatoren, alle mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 20 mm, welche den Elektrolyt nach der Erfindung enthielten, wurden auf ihr Impulsverhalten getestet. Sie zeigten alle den bemerkenswert niedrigen effektiven Serienwiderstand von etwa 0,2 Ohm. Wenn diese Kondensatoren auf die übliche Weise bei 50 Hz geprüft wurden, hatten sie in Abhängigkeit von der Betriebsspannung folgende Kapazitäten:

12VoIt 50 _μΈ

25VoIt 40 μΡ

50VoIt 32μΡ

100 Volt 20 μΈ

309 778/257

Der effektive Serienwiderstand bei dem obigen Impulstest beträgt bei gewöhnlichen Elektrolytkondensatoren gleicher Größe etwa das Zehnfache.

Wenn andererseits ein besonders niedriger innerer Widerstand und Verlustwinkel an erster Stelle gewünscht werden, so können sowohl für die Anode als auch für die Kathode glatte, ungeätzte Folien verwendet werden. Es ermöglicht dies die Verwendung dünnerer Folien und somit die Unterbringung einer größeren Gesamtfolienfläche in einem gegebenen Raum des Kondensators. Als Folge davon wird der effektive Serienwiderstand eines Kondensators mit den vorstehend angegebenen Abmessungen auf weniger als 0,1 Ohm herabgesetzt und der Verlustwinkel tg ■ δ wird ebenfalls merklich herabgesetzt. Die bei 50 Hz mit dem Kondensator mit glatten Folien und den vorstehend angegebenen Abmessungen erhältlichen Kapazitäten betrugen 20 uF bei einer Betriebsspannung von 3 V und 5 iiF bei einer Betriebsspannung von 25 V.

Ein Kondensator mit einem Elektrolyt nach der Erfindung wird durch die Zeichnung näher erläutert, welche einen schematischen Querschnitt durch diesen Kondensator zeigt. In der Zeichnung besteht der Kondensator aus einem Metallgehäuse 1, dessen Öffnung durch einen Stopfen oder einen Deckel 2 aus isolierendem Material verschlossen ist; durch den Stopfen 2 ist eine Anodenklemme 3 hindurchgeführt. Die Kondensatoreinheit in dem Behälter oder Gehäuse 1 besteht aus einer Anodenfolie 5 und einer Kathodenfolie 6, die in bekannter Weise unter Dazwischenlegen poröser Abstandshalter 7 zwischen die abwechselnden Anoden- und Kathodenschichten aufgewickelt sind. Die Anodenfolie ist mit der Anodenklemme 3 verbunden, und die Kathodenfolie 6 ist an die Kathodenklemme 4 angeschlossen, welche durch den Boden des Gehäuses geführt ist und an welche eine von der Kathodenfolie ausgehende Stromzuführung auf bekannte Weise angenietet ist. Der Wickel befindet sich in einem Elektrolyt 8, mit welchem der Abstandshalter gesättigt ist und der die angegebene Zusammensetzung aufweisen kann. Während die Kathodenfolie 6 aus einer glatten Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie, besteht, ist die Oberfläche der Anodenfolie 5 in den meisten Fällen durch Ätzen vergrößert, und zwar kann die Ätzung sehr stark sein, was eine besonders wirksame Oberfläche ergibt. Die Anode kann jedoch auch aus einer glatten Aluminiumfolie bestehen. Auf jeden Fall ist die Anodenfolie formiert, indem ihre Oberfläche elektrolytisch in einen dielektrischen Oxydfilm übergeführt wurde, und zwar entweder vor oder nach dem Zusammenbau des Kondensators.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren, der eine wäßrige Lösung von Ammoniumborat und Ammoniumacetat enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Zusatz von Ammoniumzitrat oder -tartrat enthält.

2. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus annähernd gleichen Teilen von Lösungen der einzelnen Salze besteht, wobei die Boratlösung und gegebenenfalls die Zitrat- oder Tartratlösung gesättigt sind, während die Acetatlösung ungesättigt ist und angenähert die Konzentration höchster elektrischer Leitfähigkeit besitzt.

3. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Borat saures Ammoniumtetraborat und gegebenenfalls als Zitrat saures Ammoniumzitrat enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 755 147.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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