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Elektrolyt für Elektralytkondensatoren Die Erfindung betrifft wasserarme,
insbesondere gekochte Elektrolyte für Elektrolytkondensatoren mit mindestens einer
Aluminiumelektrode, die als Hauptbestandteile Borsäure, mindestens einen mehrwertigen
Alkohol, stickstoffhaltige Basen und die Reaktionsprodukte dieser Komponenten enthaiten.
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Elektrolyte, die aus Borsäure, mindestens einem mehrwertigen Alkohol
und stickstoffhaltigen Basen durch Erhitzen erhalten werden, sind seit langem bekannt
und weit verbreitet. Als mehrwertige Alkohole werden neben Glycerin vor allem Glykole
einzeln oder gemischt verwendet. Bevorzugt wird das Äthylenglykol, weil es Borsäure
gut löst, niedrigviskos ist, einen hohen Siedepunkt hat und in der erforderlichen
Reinheit billig erhältlich ist. Mitunter verwendet man Äthlylenglykol zusammen mit
dem teureren Glycerin, um dadurch die Korrosivität der Elektrolyte zu verringern.
Als stickstoffhaltige Basen hat man bereits Amine vorgeschlagen, jedoch werden vorzugsweise
wässrige Ammoniaklösung oder Ammoniumborat verwendet.
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Ihre weite Verbreitung verdanken diese Elektrolyte vor allem den
guten Formiereigenschaften der Borsäure, weshalb sie sich trotz verschiedener Nachteile,
die ihnen anhaften, bisher noch nicht von anderen Elektrolyt-Kompositionen haben
verdrängen lassen. Diese Nachteile sind dadurch bedingt, daß von einem Elektrolyten
für Elektrolytkondensatoren zahlreiche teils einander widersprechende Eigenschaften
verlangt werden, die sich nur unzulänglich verwirklichen passen, Die wichtigsten
dieser Forderunget sind - gute Formiereigenschaften, - niedrige Korrosivität, auch
bei Heißlagerung und im HeiBbetrib, - hohe Beitfähigkeit mit kleinem Temperaturkoeffizienten
, - niedrige Viskosität und gute Benetzung, - gute Kristallisationsfestigkeit und
hohe Maximalspannung.
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Den guten Formiereigenschaften der Glykolborat-Elektrolyte stehen
vor allem ihre verhältnismäßig niedrige Leitfähigkeit und hohe Viskosität nachteilig
gegenüber, wodurch sich Schwierigkeiten sowohl wahrend der Fabrikation bei der Imprägnierung
als auch bei der Anwendung der Kondensatoren bei tieferen Betriebs; temperaturen
ergeben.
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Bekanntlich ist die Leitfähigkeit eines Elektrolyten abhängig von
seiner Ionenkonzentration und Ionenbeweglichkeit. Da Borsäure eine sehr schwache
Säure ist, resultiert die Leitfähigkeit von Glykolborat-Elektrolyten hauptsächlich
aus deren Basengehalt. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit solcher Elektrolyte strebt
man deshalb einen möglichst hohen Basengehalt an. Wegen des für Aluminiumelektroden
vorteilhaften schwach sauren Charakters der Elektrolyte mit einem pH-Wert von etwa
5 bis 6 ist es aber notwendig, mit dem Basengehalt auch den Borsäuregehalt zu erhöhen.
Elektrolyte mit hohem Borsäuregehalt haben jedoch den Nachteil, beim Abkühlen zu
kristallisieren, wenn man sie zur Erzielung niedriger Viskosität und hoher Leitfähigkeit
nur schwach erhitzt oder kurz aufkoch, während längeres Kochen hohe Viskosität und
niedrige Leitfähigkeit ergibt.
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Um die mit zunehmender Viskosität verminderte lonenbeweglichkeit
hocherhitzter Elektrolyte wieder zu verbessern, hat man bereits vorgeschlagen, viskositätsvermindernde
Lösungsmittel zuzusetzen. Diese sollen eine niedrige Viskosität, einen hohen Siedepunkt
und niedrigen Gefrierpunkt und zur Verbesserung der Dissoziation eine hohe DielekLtrizitätskonstante
haben, sie sollen nichtkorrosiv sein und auch die für den Aufbau von Elektrolytkondensatoren
üblichen und mit dem Elektrolyten in Berührung kommenden Materialien nicht angreifen,
sie sollen mit dem Elektrolyten in den gewünschten Verhältnissen mischbar und in
den erforderlichen Mengen und frei von schädlichen Verunreinigungen billig verfügbar
sein. Die Schwierigkeit, diese Forderungen zu erfüllen, spiegelt sich in der umfangreichen
einschlägigen Patentliteratur.
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Auch ist es besonders nachteilig bei solchen sogenannten Lösungsmittel-Elektrolyten,
, daß sie einerseits korrosiv wirken und daß andererseits durch Verdünnen die lonenbeweglichkeit
zwar verbessert, die Ionenkonzentration aber verringert wird, wodurch sioh die erstrebte
Verbessertng der leitfähigkeit nicht oder nur unzureichend einstellt. Nachteilig
ist auch, daß die vorgeschlagynen Lösungsmittel teils teuer oder giftig sind, teils
die bei Elektrolytkondensatoren üblichen Gehäuse- und Dichtungsmaterialien angreifen
und deshalb aufwendige Konstruktionen und Spaqialfabrikation erfordern.
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Man hat deshalb vorgeschlagen, zur Verbesserung der Leitfähigkeit
andere stärkere Säuren allein oder zusammen mit Borsäure zu verwenden, Bei solchen
Elektrolyten haben sich aber schlechte Formiereigenschaften und Korrosion jm Heißbetrieb
oder
bei Heißlagerung ergeben. Man hat auch vorgeschlagen, anstelle
von Ammoniak Alkali- oder Erdalkali-Hydroxide als Basen zu verwenden. Dabei haben
8ich Jedoch kathodische Korrosionen ergeben.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, anstelle von Ammoniak Hydroxyalkylamine,
wie zum Beispiel die hthanolamine Mono-, Di-und Triäthanolaasin einzeln oder gemischt
zu verwenden. Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß diese Basen entweder zu schwach
oder zu aggressiv sind, um gut leitfähige und nichtkorrosive Elektrolyte zu ergeben.
Noch weniger brauchbar war der Vorschlag, als Elektrolyte esterartige Produkte zu
verwenden, die aus organischen Basen vom TypXder Hydroxyalkylamine durch Reaktion
mit Borsäure unter Austritt von Reaktionswasser gebildet werden. Solche Elektrolyte
sind wegen ihrer hohen Viskosität und niedrigen Leitfähigkeit ungeeignet. Auch der
Vorschlag, Triäthanolamin als Verdünnungsmittel einzusetzen, ist unbrauchbar. Die
üblichen Glykolborat Elektrolyte haben bei Zimmertemperatur eine Viskosität von
etwa 100 - 900 Centipoise, Triäthanolamin jedoch. etwa 1000 Centipolse.
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Hieraus ergibt sich, dass Triathanolamin als Verdünnungsmittel fUr
solche Elektrolyte nicht verwendbar ist.
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Es ist auch ein insbesondere ungekochter Glycolborat-Elektrolyt für
Niedervolt-Elektrolytkondensatoren bekannt geworden, bei dem die Leitfähigkeit durch.
einen erhöhten Wassergehalt von 0,5 bis 5 Mol Wasser rcr Mol Borsäure verbessert
ist. Um dem schädlichen Einfluß des Wassers auf die Aluminiumelektroden entgegenzuwirken,
sind diesem Elektrolyten 0,01 bis 0,1 Mol 1 hosphate zugesetzt. Die besondere Kristallisationsanfälligkeit
dieses wasserreichen Elektrolyten wird durch kristallisationsverhindernde Mittel
in Form schwacher organischer Easen wie Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan und Triäthanolamin
wesentlich vermindert. Dieser Elektrolyt ist gut geeignet für Niedervolt-Anwendungen
bei niedrigen und tiefen Betriebstemperaturen. Den bei erhöhten Betriebstemperaturen
von beispielsweise +85 oder +100 °C sich ergebenden Anforderungen vermag er jedoch
nicht genügen.
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Der elektrolyt zeigt dann schlechte Fermiereigenschaften und ergibt
hohe Restströme. Erfahrungsgemäß tereitet aber Tci Elektrolytkondensatoren die Beherrschung
erhöhter Betriebstemperaturen die moisten Schwierigkeiten, während die der besonders
tiefen Betriebstemperaturen nur selten wichtig ist. Durch Miniaturisierung und kompakte
Gerätebauweisen ergeben sich steigende Umgebungstemperaturen, und auch der wunsch,
Elektrolytkondensatoren kleiner Abmessungen mit hohen Wechselspannung @ @@ @@l@sten.
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führt zu immer höheren Betriebstemperaturen.
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Der Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile
zu beseitigen und wesentlich verbesserte Glkolborat-Elektrolyte anzugeben, - die
sich durch verbesserte Formiereigenschaften auszeichnen und niedrigere Restströme
ergeben, - die auch bei erhöhten Betriebstemperaturen von beispielsweise 100 °C
ungewöhnlich korrosionshemmend sind und die beiElektrolytkondensatoren üblichen
Gehäuse- und Dichtungsmaterialien nicht angreifen, - die bei diesen erhöhten Betriebstemperaturen
auch für hohe Betriebsspannungen von beispielsweise 500 Volt geeignet sind, - die
eine niedrigere Viskosität und höhere Leitfähigkeit mit verringerten Temperaturkoeffizienten
haben und dadurch vetbesserte Kondensatoreigenschaften auch bei tieferen Betriebstemperaturen
ergeben, - die kristallisationsfest sind und - die trotz dieser Vorteile gegenüber
bekannten Glykolborat-Elektrolyten wesentlich verbilligt sind.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der wasserarme, insbesondere
gekochte Elektrolyt, der als Hauptbestandteile Borsäure, mindestens einen mehrwertigen
alkohol, stickstoffhaltige Basen und die Reaktionsprodukte dieser Komponenten enthält,
gekennzeichnet ist durch eine solche Kombination von Ammoniak und/oder Ammoniumsalzen
mit mindestens einem Aniinoalkchol, vorzugsweise Äthanolaminen, daß der Elektrolyt
0,05 bis 5 vorzugsweise 0,1 bis 2 Mol Aminoalkohole per Mol Ammoniak und, vorzugsweise
bereits im Ansatzgemisch, weniger als 05 Mol Wasser per Mol Borsäure enthält. Solche
Aminoalkohole sind bei.pielswei se Aminobutanol, Aminopropanol, Aminomethylpropanol,
Diglykolamin und die Äthanolamine Mono-, Di- und Triäthanolamin, wobei sich das
Triäthanolamin, vorzugsweise das billige technische Mono- und Diäthanolamin enthaltende
Triäthanolamin als besonders vorteilhaft für die Erfindung erwiesen hat.
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Erfindungsgemäß werden besonders vorteilhafte Elektrolyte erhalten
durch Erhitzen eines Ansatzgemisches gekennzeichnet durch 1 Mol Borsäure, 1 bis
3, vorzugsweise 1 bis 1,5 Mol Äthylenglykol, 0,1 bis 0,3 Mol stickstoffhaltige Basen
in Form einer toebination von 0,1 bis 2 Mol ithanolaminen per Mol Ammoniak,
weniger
als 0,5, vorzugsweise 0,1 bis 0,48 Mol Wasser, weniger als 5, yorzugsweise 0,1 bis
0,6 Gewichtsprozent Phosphorsäure und/oder Phosphate, weniger als 5, vorzugsweise
0,03 bis 0,5 Gewichtsprozent eines mindestens eine Hydroiyl- und/oder Aminogruppe
als SubstAituenten enthaltenden Benzolderivates, vorzugsweise Anilin.
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Aus dieser neuen technischen Lehre ergeben sich zahlreiche unerwartete
Vorteile, die einen erheblichen technischen Fortschritt ermöglichen. Überraschenderweise
hat es sich gezeigt, daß die Gebrauchseigenschaften der erfindungsgemäßen Elektrolyte
mit steigendem Anteil der Aminoalkohole am Gesamtbasengehalt ausgehend von etwa
0,05 Mol Aminoalkohole per Mol Ammoniak sich zunächst zunehmend verbessern, im Bereich
von etwa 0,1 bis 2 Mol Aminoalkoholen per Mol Ammoniak ein Optimum durchlaufen und
sich dann bis zu einem Molverhältnis von etwa 5 Mol Aminoalkoholen per Mol Ammoniak
nach und nach wieder verschlechtern.
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Bei den herkömmlichen Glykolborat-Elektrolyten ist es üblich, dem
GZykol-Borsäure-Ansatzgemisch die zur Erzielung des gewünschten pH-Wertes erforderliche
Menge von etwa 0,1 bis 0,3, meistens etwa 0,2 Mol Ammoniak per Mol Borsäure in Form
einer, beispielsweise 25%igen, wässrigen Ammoniaklösung zuzusetzen und dieses Gemisch
dann solange zu kochen, bis sich eine gewünschte, beispielsweise durch Messung bei
80 cc gekennzeichnete Leitfähigkeit einstellt. Durch diesen Kochprozeß soll zunächst
das dem Ansatzgemisch in Form von Ammoniakwasser zugesetzte freie Wasser sowie ein
Teil des durch Veresterung von Borsäure und Glykol gebildeten Esterwassers ausgetrieben
werden und die Esterbildung entsprechend dem Massenwirkungsgesetz erhöht werden
weil sich wasserarme, esterreiche Glykolborat Elektrolyte durch besonders günstige
Gebrauchseigenschaften auszeichnen. Bei fortachreitendem Kochprozeß werden dem Elektrolyten
# anteilsmäßig mehr und mehr Wasser entzogen und die Esterbildung fortgesetzt, wobei
sich der Kochpunkt und die Maximalspannung des Elektrolyten erhöhen und die leitfähigkeit
abnimmt. EochSfunkt und Leitfähigkeit geben dann die Kriterien dafür, wann die gewünschte
Zusammensetzung erreicht und der Kochprozeß abzubrechen ist. Nachteilig ist dabei
aber, daß außer Wasser auch Borsäure, Glykol und Ammoniak in erheblichen Mengen
verdampfen und verloren gehen und daß lange Kochzeiten die Bildung großer Estermoleküle
begünstigen und die Viskosität des Elektrolyten erhöhen, indem sich ein Borsäuremolekül
mit
mehreren Alkoholmolekülen und diese wieder mit mehreren Borsäuremolekülen verestern.
Besonders ausgeprägt ist diese Tendenz bei Elektrolyten mit stöchiometrischem Borsäureüberschuß
gegenüber der Alkoholkomponente, bei Elektrolyten beispielsweise, die weniger als
1 1,5 Mol Äthylenglykol per Mol Borsäure enthalten.
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Solche Elektrolyte mit Borsäureüberschuß sind aber wegen ihrer günstigen
Formiereigenschaften und niedrigen Korrosivität besonders erwünscht.
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Um wasserarme, b orsäurereiche Glykolborat-Elektrolyte ohne lange
Kochzeiten zu erhalten, hat man deshalb bereits vorgeschlagen, Borsäure und Glykol
im Ansatzgemisch durch Bortrioxid und Äthylenoxid zu ersetzen, wodurch die Bildung
von Esterwasser vermieden würde. Dieser Vorschlag hat aber wegen der verhältnismäßig
hohen Kosten dieser Substanzen keine wirtschaftliche Bedeutung erlangen könne. Andererseits
werden bei Verwendung von Ammoniakwasser dem Ansatzgemisch bei 0,2 Mol Ammoniak
per Mol Borsäure etwa 0,57 Mol freies Wasser per Mol Borsäure zugesetzt, wenn das
Ammoniakwasser die üblichen 25 Gewichtsprozent NH3 enthält; noch ungünstiger ist
das Verhältnis bei Ammoniumpentaborat, das 0,8 Mol Kristallwasser per 0,2 Mol Ammoniak
enthält. Die demgegenüber nahelXgende Verwendung gasförmigen Ammoniaks hat sich
wegen der umständlichen Handhabung ebenfalls als unwirtschaftlich erwiesen.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination von Aminoalk#holen wie dem
billigen Triäthanolamin mit Ammoniakwasser oder Ammoniumborat hat man es nun in
der Hand, den Wassergehalt der Elektrolyte einfach und wirtschaftlich zu steuern
und vorzugsweise bereits im Ansatzgemisch unter 0,5 Mol Wasser per Mol Borsäure
zu halten.
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Kocht man beispielsweise eine Mischung aus Borsäure und Äthylenglykol
mit Triäthanolamin und Ammoniakwasser oder Ammonium borat in den erfindungsgemäßen
Molverhältnissen solange, bis sich eine gewünschte Leitfähigkeit einstellt, so zeigt
es sich, daß die zur Erzielung dieser Leitfähigkeit erforderliche Kochendtemperatur
niedriger liegt, als wenn als stickstoffhaltige Basen allein Ammoniakwasser oder
Ämmoniumborat verwendet werden. Gloich zeitig hat ein solcher Elektrolyt eine niedrigere
Viskosität und höhere Leitfähigkeit mit verringerten Temperaturkoeffizienten.
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Dadurch ergibt sich eine erhebliche Verbesserung, des Verlustfaktors
der mit den erfindungsgemäßen Elektrolyten imprägnierten Kondensatoren, die es gestattet,
diese Kondensatoren ohne St'öutg des thermischen Gleichgewichtes mit höheren überlagerten
Weobselspannungen als bisher möglich zu betreiben{ auch bei tieferen
Betriebstemperaturen
zu verwenden. Außerdem werden durch die niedrigere Viskosität der Imprägnierprozeß
wesentlich erleichtert und die Imprägnierung der Kondensatoren erheblich verbessert.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungßgemäßen Elektrolyte
besteht darin, daß sie selbst bei hohen Borsäurekonzentrationen von 1 101 Borsäure
per 1 bis 3, vorzugsweise 1 bis 1,5 Mol Äthylanglycol trotz niedrigerer Kochendtemperatur
nicht nur eine verminderte Bildung von Kristallschlamm aufweisen, @ondern darübsrhinaus
bei geeigneter Wahl von Mischungsverhältnissen und Kochendtemperaturen trotz herabgesetzter
Kochendtemperatur auch nach langem Stehen klar und frei von Kristallschamm bleiben
Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäßen Elektrolyte ohne Schwierigkeiten immer
wieder für aufeinanderfolgende Imprägnierungen zu verwenden, ohne daß es notwendig
wäre, zum Lösen des Kristallschamm 50 hoch zu erhitzen, daß sich ein Verlust an
Leitfähigkeit einstellt bis der Elektrolyt schließlich unbrauchbar wird. Dieser
Vorteil ftihrt zu einer erheblichen Materialersparnis. Außerdem läßt sich dadurch
die durch hohe Borsäurekonsentrationen erzielbare Verbesserung der Leitfähigkeit
ausnutzen.
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Zudem wurde gefunden, daß sich bei borsäurereichen Glykolborat-Elektrolyten
elektrische Durchschläge im Eondensator bei hohen Betriebsspannungen und sparsam
bemessenem Abstandhalter immer dann häufen, wenn die Elektrolyte zur Kristallisation
neigen, weshalb es wichtig ißt, daß auch nach längerer Lagerung im fertigen Kondensator
keine Kristallisation einsetzt. Gemäß der Erfindung sind nun Glykolborat-Elektrolyte
mit Borsäureüberschuß und daraus folgenden verbesserten Leitfähigkeiten und vorzüglichen
Formiereigenschaften ohne die durch Kristallisation sich ergebenden Nachteil möglich
geworden.
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Bin weiterer erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Elektrolyte
resultiert aus der - zur P Erzielung einer bestimmten gewünschten Leitfähigkeit
- niedrigeren Kochendtemperatur gegenüber bekannten Glykolborat-Elektrolyten, wodurch
sich eine beträchtliche Vermiederung der durch Verdampfen bedingten Substanzverluste
und damit eine beachtliche Verbilligung von bis zu 20 Prozent ergibt.
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Während die herkömmlichen Glykolborat-Elektrolyte im allgemeinen
nur für einen Betriebstemperaturbereich von -20 bis +70 °C und - bedingt duroh höhere
Kochendtemperaturen - nur unter Inkaufnahme verschlechterter Eigenschaften bei tieferen
Betriebstemperaturen kurzzeitig auch bis +85 °C brauchbar sind, zeigten
die
mit den erfindungsgemäßen Elektrolyten iprägnierten Eondensatoren ganz erheblich
verbesserte Eigenschaften in einem erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +100
°C auch bei hohen Betriebe spannungen von beispielsweise 500 Volt, insbesondere
dann, wenn noch weniger als 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis 0;6 Gewichtsprozent
Phosphationen, vorzugsweise in Kombination mit weniger als 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise
0,03 bis 0,i5 Gewichtsprozent eines mindestens eine Hydroxyl- undXoder Aminogruppe
als Substituenten enthaltenden Benzolderivates wie zum Beispiel Anilin zugesetzt
waren Solche Zusätze sind ab sich bereits bekannt. So hat man bereits Zusätze von
Anilin als Chlorinhibitor vorgeschlagen, um durch Chlorid-Verunreinigungen sich
ergebende Korrosionen zu verhindern. Auch Zusätze von Phosphorsäure oder Phosphaten
zur Verhinderung der durch Hydratation des Aluminiumoxides verursachten Deformation
der Ventilschicht sind, wie erwähnt, bereits bekannt geworden. Diese Zusätze habe
jedoch in Kombination mit den erfindungsgemäßen Elektrolyten überraschenderweise
weitere sorteilhafte Wirkungen. Wie Untersuchungen gezeigt haben, führen Phosphatzusätze
neben der durch Verhinderung der Hydratation des Aluminiumoxides sich ergebenden
stabilisierenden Wirkung auch zu einer wesentlichcn Erhöhung der Funkenspannung
und Marimalspannung der Elektrolyte. Bekanntlich ist es erforderlich, einen Elektrolyten
gegebener Zusammens#etzung so hoch zu erhitzen, daß die Funkenspannung bei der höchsten
Betriebstemperatur höher ist als die Kondensatorbetriebsspannung. Die durch funkenspannungserhöhende
Phosphatzusätze sich anbietende Herabsetzung der noch endtemperatur ist jedoch bei
besonders borsäurereichen bekannten Glykclborat-Eleftrolyt'en wegen der sich dann
wieder ergebenden unerwünschten und nachteiligen Eristallisation nicht möglich.
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Dieser Nachteil tritt bei den erfindungsgemäßen Elektrolyten Je doch
nicht ein. Es wurde gefunden, daß bei den in Tabelle 1 angegebenen bevorzugten Elektrolytzusammensetzungen
eine maximale Erhöhung der Funkenspannung durch Phosphatzusätze von etwa O,1 bis
C,6 Gewichtsprozent PO4''' im Elektrolyten erzielt wird und daß solche niedrigen
Phosphatkonzentrationen die Hydratation des Aluminiumoxides bei diesen wasserarmen
Elektrolyten bereits ausreichend unterdrücken. Als nachteilig hat sich dabei Jedoch
zunächst gezeigt, daß Phosphatzusätze unter Umständen zu einer gewissen Verzögerung
der Nachformierung und zu einem erhöhten Verlustfaktor der Kondensatoren führen
konnen. Überraschenderweise
lassen sich diese Nachteile jedoch
durch die Zugabe kleiner Mengen von mindestens eine Hydroxyl- und/oder Aminogruppe
als Subatituenten enthaltenden Benzolderivaten, wie ## zum Beispiel Anilin, eliminieren.
Außerdem hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Elektrolyte
in Kombination mit den genannten Zusätzen wesentlich stabiler und in höherem Maße
korrosionshemmend sind als mit den gleichen Zusätzen versehene herkömmliche Glykolborat-Elektrolyte.
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Besonders günstige Resultate ergaben sich mit Elektrolyten die aus
den folgenden bevorzugten Ansatzgemischen gekocht waren: Tabelle 1 1000 g Borsäure
1000 - 1300 ml Äthylenglykol, 22 - 46 g Ammoniak in wässriger Lösung und/oder in
Form von Ammoniumborat, vorzugsweise 100 - 200 ml 25«iges Ammoniakwasser, 300 -
100 ml Äthanolamine, vorzugsweise Mono- und Diäthanolamin enthaltendes technisches
Triäthanolamin, O - 15 g Phosphationen P04''', vorzugsweise etwa 4 - 6 g Diammoniumhydrogenphosphat,
O - 12 g, vorzugsweise etwa 1 - 2 g Anilin.
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Einige aus Tabelle 1 abgeleitete Elektrolytbeispiele sind in Tabelle
2 aufgeführt. Beispiel 1 zeigt einen Elektrolyten, der besonders für niedrige und
mittlere Betriebsspannungen bis 400 Volt und niedrige und hohe Betriebstemperaturen
bis +85 °C geeignet ist, De.15 Elektrolyt nach Beispiel 2 ist besonders vielseitig
für sowohl niedrige als auch hohe Betriebsspannungen bis 500 Volt und maximale Betriebstemperaturen
von +85 und +100 OC geeignet, während die Elektrolyte nach Beispiel 3 und 4 insbesondere
für hohe Betriebsspannungen von bis 500 Volt und Betriebstemperaturen von +100 °C
bestimmt sinda Beim Vergleich der Beispiele 3 und 4 wird deutlich, wie die Erhöhung
des Triäthanolamin-Anteiles am Gesamtbasengehalt den Kochendpunkt, die Viskosität
und die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstand des erniedrigt und den
Verdampfungsverlust vermindert. Die Tabelle len 3, 4 und 5 zeigen Dauerversuchsergebnisse
von Kondensatoren,
die mit dem Elektrolyten nach Beispiel 2 imprägniert
waren.
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Tabelle' 2
| Beispiel 1 2 3 4 |
| Borsäure g 1000 1000 1000 1000 |
| Äthylenglykol ml 1200 1100 1200 1100 |
| Ammoniakwasser, 25 Gew. H3 ml 200 150 150 100 |
| Triäthanolamin, techn., mind.85% ml 100 200 200 300 |
| Diammoniumhydrogenphosphat g 6 5,5 6 5,5 |
| Anilin g 2 1,5 1,5 1 |
| Kochendtemperatur, ca. °C 124 128 132 129 |
| Verdampfungsverlust, ca. Gew.% 10 11 16 10 |
| Spezif.Widerstand bei 80 °C Ohm-cm 145 250 350 350 |
| 30 °C Ohm-cm 870 2000 3450 3330 |
| -28 °C k0hm-cm 84 340 620 570 |
| Viskosität bei 100 °C cP 8 14 18 14 |
| 60 °C cP 32 80 97 74 |
| 30 °C cP 145 500 660 480 |
| Kristallisation nach 10 Wochen fast |
| ohne ohne ohne |
| ohne |
Tabelle 3 25 µF 500/550 Volt, geätzte Anode, glatte Kathode Gehäuse 22 mm Durchmesser,
43 mm Länge mittelwerte von 5 Prüflingen
| 1-Minuten-Reststrom 1R mA C µF tan# j |
| Anfangswerte 0,21 29,8 4,5 |
| Nach Heißlagerung 340 Stunden |
| O Volt, 100 °C Umgebungstemperatur 0,12 29,5 3,7 |
| Darauf nach Heißbetrieb 340 Stunden |
| 500 Volt, 100 CC Umgebungstemperatur0,044 28,4 4,2 |
Tabelle 4 40 µF 280/320 Volt 50 Hz, Mototanlaß-Elektrolytkondensatoren
geätzte Elektroden Gehäuse 46 mm Durchmesser, 100 mm Länge Mittelwerte von 5 Prtiflingai
1-Minuten-Reststrom IR mA | C µF | tan@ %
| Anfangswerte 0,24 38,0 4,1 |
| Nach 50.000 Schaltspielen von 1,2 sec |
| 280 V 50 Hz und 1,2 min 0 V, entspre- |
| 5,82 37,0 5,4 |
| chend 1,7 % Einschaltdauer, in 65 °C |
| Umgebungstemperatur |
| Nach weiteren 10.000 Schaltspielen von |
| 1,8 sec 280 V 50 Hz und 0,6 min 0 V, |
| 4,22 37,2 5,6 |
| entsprechend 5 % Einschaltdauer, |
| in 65 °C Umgebungstemperatur |
Tabelle 5 25 µF 65 Volt 50 Hz, Motorbetriebs-Elektrolytkondensatoren glatte Elektroden
Gehause 35 mm Durchmesser, 60 mm Länge Mittelwerte von 14 Prüflingen 1-Minuten-Reststrom
IR mA C µF tan@ %
| Anfangswerte 0,022 23,2 2,0 |
| Nach Heißbetrieb 1000 Stunden |
| 65 Volt 50 Hz 0,137 23,0 2,0 |
| in 85 °C Umgebungstemperatur |
Die günstigen Ergebnisse dieser ungewöhnlich harten Lebens dauerprüfungen beweisen
jedem Fachmann die außerordentlichen Vorteile der Erfindung und die auffälling@
Überlegenheit des erfindungsgemäßen Elektrolyten gegenüber bekannten Glykolborat-Elektrolyten.
Mit letzteren imprägnierte Vergleichmuster ergaben bereits nach kurzer Prüfdauer
Totalausfall sämtlicher Prüflinge.