DE2251404A1 - OPERATING ELECTROLYTE FOR ELECTROLYTE CAPACITORS - Google Patents
OPERATING ELECTROLYTE FOR ELECTROLYTE CAPACITORSInfo
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Description
225U04225U04
SIEMENS AKTIENGESEILSCHAFT 8 München 2 19. OK1197 SIEMENS AKTIENGESEILSCHAFT 8 Munich 2 19th OK1197
Berlin und München Wittelsbacherplatz 2Berlin and Munich Wittelsbacherplatz 2
TPA 72/1Ϊ85TPA 72 / 1Ϊ85
Betriebselektrolyt für Elektrolytkondensatoren. Operating electrolyte for electrolytic capacitors .
Die Erfindung betrifft einen Betriebselektrolyt für Elektrolytkondensator en .The invention relates to an operating electrolyte for an electrolytic capacitor en.
In Elektrolytkondensatoren wird als Anode eine oxidierte Aluminiumfolie verwendet, wobei die O.Kid schicht als Dielektrikum wirkt. Die Folie wird dabei gewöhnlich -mlb Papierzwischenlagen zu einem Wickel verarbeitet, und dieser Wickelkörper anschließend mit einem Betriebseiektrolyten imprägniert. Die Wechselwirkungen des Betriebselektrolyten mit der Anode und mit der Aluminiumkathode bestimmen unter anderem die elektrischen Eigenschaften und Lebensdauer des rj.ektrolytkondensators. Dabei ist die Betriebsspannung eines Elektrolytkondensators sowohl von der Pormierspannung abhängig? also von .der Spannung, mit der die Aluminiumanode vorformiert wurde, als auch von der Funkenspannung des Betriebselektrolyten. Unter Funkenspannung wird hier die Spannung verstanden., die bei der Formierung einer blanken, nicht vorformierten Aluminiumanode in dem betreffenden Elektrolyten maximal erreicht werden kann.An oxidized aluminum foil is used as the anode in electrolytic capacitors used, whereby the O.Kid layer acts as a dielectric. The film is usually made up of -mlb paper interlayers processed into a winding, and this winding body is then impregnated with an operating electrolyte. The interactions of the operating electrolyte with the anode and with the Aluminum cathodes determine, among other things, the electrical properties and service life of the rj electrolytic capacitor. Included does the operating voltage of an electrolytic capacitor depend on the forming voltage? so from .the tension, with which the aluminum anode was preformed, as well as the Spark voltage of the operating electrolyte. Spark voltage is understood here to mean the voltage that occurs during the formation of a bare, not preformed aluminum anode in the relevant Electrolyte can be reached maximally.
Zur Verbesserung der beim Vorformieren aufgebrachten Oxidschicht wird diese nachformiert, wobei der Kondensätorkörper im allgemeinen in ein Gehäuse eingebaut ist. Während des Nachformierprozesses setzt innerhalb des Elektrolytkondensators eine Gasentwicklung ein, wobei die Menge des entwickelten Gases in starkem Maße abhängig von der Art des verwendeten Betriebselektrolyten ist.To improve the oxide layer applied during preforming, it is reformed, the capacitor body in general is built into a housing. During the reforming process, gas is generated inside the electrolytic capacitor one, whereby the amount of gas evolved depends to a large extent on the type of operating electrolyte used is.
VPA 9/140/2031VPA 9/140/2031
Sac/Für -2-Sac / For -2-
409619/0414409619/0414
2 2 b 1 4 O 42 2 b 1 4 O 4
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Betriebselektrolyte herzustellen, welche beim Nachformieren der Elektrolytkondensatoren geringe Mengen von Gas entwickeln und während der weiteren Betriebszeit der Kondensatoren-die elektrischen Eigenschaften günstig beeinflußen.The object of the present invention is to produce operating electrolytes which are used when reforming the electrolytic capacitors small amounts of gas develop and during the further operation of the capacitors-the electrical properties favorably influence.
Betriebselektrolyte, auf die sich die Erfindung bezieht, sind folgende:Operating electrolytes to which the invention relates are the following:
1. Hochvolt (HV) - Betriebselektrolyte, die pro Kg Elektrolyt ca. 5 Mol H5BO3, 9-11 Mol Glykol» ca. 1 Mol RH3 ca. 0,04 - 0,07 Mol H5PO4 und ca. 0,4 Mol Mannit enthalten. 1. High-voltage (HV) operating electrolytes that contain approx. 5 mol H 5 BO 3 , 9-11 mol glycol »approx. 1 mol RH 3 approx. 0.04-0.07 mol H 5 PO 4 and approx Contains 0.4 moles of mannitol.
2. Niedervolt (NV) - Betriebselektrolyte, die pro kg Elektrolyt 1 - 2 Mol H5BO5, 13 - 15 Mol Glykol, ca. 1 Mol KOH und 0,01 - 0,03 Mol H5PO. enthalten.2. Low-voltage (NV) operating electrolytes that contain 1 - 2 mol of H 5 BO 5 , 13 - 15 mol of glycol, approx. 1 mol of KOH and 0.01 - 0.03 mol of H 5 PO per kg of electrolyte. contain.
3. Tieftemperatur (TT) - Betriebselektrolyte, welche beispielsweise zusammengesetzt sind aus Salizylsäure, Diäthylamin, Glykol und Dimethylformamid (DMF) als Lösungsmittel, und die einen geringen Zusatz an Phosphorsäure enthalten.3. Low temperature (TT) - operating electrolytes, which for example are composed of salicylic acid, diethylamine, glycol and dimethylformamide (DMF) as solvents, and which contain a small amount of phosphoric acid.
Soihe Betriebselektrolyte sind hinreichend bekannt.Such operating electrolytes are well known.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an sich bekannten Hochvolt-, Niedervolt- oder" Tieftemperaturen-Betriebselektrolyten Dodeeylphosphat in Konzentrationen von 0,01 bis zu 2 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge an Elektrolyt zugesetzt wird.The object is achieved according to the invention in that per se known high-voltage, low-voltage or "low-temperature operating electrolytes Dodecyl phosphate in concentrations of 0.01 up to 2 percent by weight based on the total amount Electrolyte is added.
Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Elektrolytkondensatoren, welche den erfindungsgemäßen Betriebselektrolyten enthalten, während der Nachfonnierung etwa 20$ weniger ladung verbrauchen als Vergleichskondensatoren mit herkömmlichen Betriebselektro-This has the advantage that the electrolytic capacitors, which contain the operating electrolyte according to the invention, use about $ 20 less charge during refurbishing as comparison capacitors with conventional operating electrical
VPA 9/140/2031VPA 9/140/2031
-3--3-
409819/0414409819/0414
. . · " - 3 - 225Η04. . · "- 3 - 225Η04
lyten. Beispielsweise "betrug der Ladungsverbrauch eines Elektrolytkondensators (1000/uF; 63 V) mit einem Niedervoltelektrolyten, dem 0,05 Gewichtsprozent Dodeeylphösphat zugesetzt waren 2,9-Cgegenuber einem Ladungsverbrauch von 3,5 C bei einem Yergleichselektrolytkondensator ohne, Dodeeylphosphatzusatz. Dies ist auf den höheren Formierwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Betriebselektrolyten zurückzuführen. Der höhere Formierungswirkungsgrad hat zur Folge, daß einem Elektrolytkondensator bei der Nachformierung auf eine bestimmte Spannung weniger Energie, die in Wärme umgesetzt wird, zugeführt werden muß. Dadurch wird auch die unerwünschte Gasentwicklung .gemindert. Auf zusätzliche Kühlmaßnahmen kann verzichtet werden.lyten. For example, "the charge consumption was one Electrolytic capacitor (1000 / uF; 63 V) with a low-voltage electrolyte, 2.9-C were added to the 0.05 percent by weight of dodecyl phosphate, compared with a charge consumption of 3.5 C in the case of a matching electrolytic capacitor without added dodecyl phosphate. This is due to the higher forming efficiency of the operating electrolyte according to the invention. The higher formation efficiency has the consequence that an electrolytic capacitor in the reforming on a certain Voltage less energy, which is converted into heat, has to be supplied. This also gets the undesirable Gas development .reduced. Additional cooling measures can be dispensed with.
Ein zusätzlicher Torteil ist, daß schon durch geringe Zusätze von Dodeeylphösphat zu den bekannten Betriebselektrolyten die Funkenspannung wesentlich erhöht wird.An additional part of the gate is that even with small additions von Dodeeylphösphat to the known operating electrolytes the Spark voltage is increased significantly.
Die Figur zeigt die Funkenspannung U™ eines Niedervolt-Betriebselektrolyten als Funktion von Dodecylphosphatzusätzen m. Die Messungen wurden bei 300C an einer glatten, unformierten Aluminiumfolie bei einer Stromdichte -von 1 mA/cm durchgeführt. "Wie der Figur zu entnehmen ist, läßt sich die Funkenspannung schon durch geringe Zusatzmengen von Dodeeylphösphat wesentlich erhöhen.The figure shows the spark voltage U ™ a low-voltage industrial electrolyte as a function of m Dodecylphosphatzusätzen. Measurements were made at 30 0 C on a smooth, unformed aluminum foil at a current density -from 1 mA / cm performed. "As can be seen from the figure, the spark voltage can be increased significantly by adding small amounts of dodecylphosphate.
TJm die Funkenspannung eines Tieftemperatur-Betriebselektrolyten zu erhöhen, der als organisches· Lösungsmittel Dimethylformamid (DMF) enthält, ist ein Zusatz von ungefähr 2 Gewichtsprozent Dodeeylphösphat erforderlich. Dadurch erhöht sich die Funkenspannung des Elektrolytkondensators von 120 auf 180 V.TJm is the spark voltage of a low-temperature operating electrolyte which contains dimethylformamide (DMF) as an organic solvent is an addition of approximately 2 percent by weight Dodecylphosphate required. This increases the spark voltage of the electrolytic capacitor from 120 to 180 V.
Anhand von Dauerversuchsergebnissen wurden Elektrolytkondensatoren
mit dem erfindungsgemäßen Betriebselektrolyten und Elektrolytkondensatoren
mit den bekannten Betriebselektrolyten verglichen. In der folgenden Tabelle 1 ist das Ergebnis des Lagertestes
(spannungsfose Lagerung bei 85°C für 100 Stunden) wiedergegeben.
Es wurdon Kapazität C, Verlustfaktor tgß, Scheinwiderstand
Z und Reststrom I^ ( 1 min nach Anlegen der Nennspannung
gemessen) bestimmt. 409819/041 4
YPA 9/UO/2O31 . -4-On the basis of long-term test results, electrolytic capacitors with the operating electrolyte according to the invention and electrolytic capacitors with the known operating electrolytes were compared. The result of the storage test (tension-free storage at 85 ° C. for 100 hours) is given in Table 1 below. Capacity C, loss factor tgß, impedance Z and residual current I ^ (measured 1 min after application of the nominal voltage) were determined. 409819/041 4
YPA 9 / UO / 2O31. -4-
span
nungNominal
span
tion
■uF C.
■ uF
bei
1OkHz
_n Z
at
1OkHz
_n
/UA 1 row
/ UA
suchValues after
search
*tgcf
*
/UA 1 row
/ UA
yUl1 C.
yUl 1
bei
1OkHzZ
at
1OkHz
f C,05% Dode-
cylphosphatNiV electrolyte
f C, 05% Dode-
cylphosphate
+- 0,05$ Dode-
cylphosphatHV electrolyte
+ - $ 0.05 Dode-
cylphosphate
In der folgenden Tabelle 2 sind die Versuchsergebnisse vor und nach dem Dauerspannungstest (Belastung der Elektrolytkondensatoren mit Nennspannung bei 85° C für 1000 Stunden) für Hiedervoltelektrolytkondensatoren wiedergegeben.In the following table 2 the test results are before and after the continuous voltage test (load on the electrolytic capacitors with nominal voltage at 85 ° C for 1000 hours) for high-voltage electrolytic capacitors reproduced.
409819/(KU-409819 / (KU-
VPA 9/140/2031VPA 9/140/2031
-5--5-
225H04225H04
span
nungNominal
span
tion
/UF/ UF
% tg <f
%
. "bei
1OkHzZ
. "at
1OkHz
/uA 1 row
/ uA
suchValues after permanent ver
search
bei
1OkHz
JTL· Z
at
1OkHz
JTL
/UA 1 row
/ UA
/UP C.
/ UP
+0,05$ Dode-
cylphosphatLV electrolyte
+ $ 0.05 Dode-
cylphosphate
In der folgenden Tabelle 3 sind die Ergebnisse des Blitztestes für Hochvoltelektrolytkondensatoren für den Einsatz in Elektronenblitzgeräten (360 V Nennspannung) wiedergegeben. Bei diesem Test werden 5000 Blitze mit einer Folge von 30 Sekunden und anschließend eine spannungslose Lagerung bei Raumtemperatur von 4 Wochen durchgeführt.In the following Table 3 are the results of the flash test for High-voltage electrolytic capacitors for use in electronic flash units (360 V nominal voltage). Be in this test 5000 flashes with a sequence of 30 seconds and then one Carried out tension-free storage at room temperature for 4 weeks.
span
nungNominal
span
tion
/UP/ UP
bei
1OxHz
^CL Z
at
1OxHz
^ CL
/UA 1 row
/ UA
u. 4 Wochen spannu-ngs-
loser Lagerung bei
Räumt enroeraturValues after 5000 flashes
and 4 weeks of voltage
loose storage
Clears enroeratur
/UP C.
/ UP
bei
1OkHz
-Q-Z
at
1OkHz
-Q-
/UA 1 row
/ UA
i> tgcT
i>
+0,05$ Dode-
cylphosphatHV electrolyte
+ $ 0.05 Dode-
cylphosphate
VPA 9/140/2031VPA 9/140/2031
40981 9/041 440981 9/041 4
-6--6-
-6- 22 5 U CU-6- 22 5 U CU
Aus den Tabellen 1 bis 3 sind die Vorteile der erfindungsgemäßen Betriebselektrolyte deutlich ersichtlich. Vor allem ist die RestStromerhöhung Ij, bei Elektrolytkondensatoren mit dem erfindungsgemäßen Betriebselektrolyten nach den Dauerversuchen wesentlich niedriger als bei Elektrolytkondensatoren mit den herkömmlichen Betriebselektrolyten.Tables 1 to 3 clearly show the advantages of the operating electrolytes according to the invention. before All in all, the residual current increase is Ij, in the case of electrolytic capacitors with the operating electrolyte according to the invention after the endurance tests significantly lower than with electrolytic capacitors with conventional operating electrolytes.
2 Patentansprüche
1 Figur2 claims
1 figure
TPA 9/140/2031 409819/04UTPA 9/140/2031 409819 / 04U
Claims (1)
tionen τοη 0,01 bis 2 Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmenge an Elektrolyt zugesetzt wird./ 1. JBetriebselektrolyt for electrolytic capacitors as -d urch in that "known per se Hoehvolt-, low-voltage or low-temperature Betriebselektrol3 r th Oodecylphosphat in concentrate
tionen τοη 0.01 to 2 percent by weight based on the total amount of electrolyte is added.
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