DE2401146A1 - Activation of anode foils for electrolytic capacitors - using two-stage process for providing anodic oxide film in activating bath - Google Patents
Activation of anode foils for electrolytic capacitors - using two-stage process for providing anodic oxide film in activating bathInfo
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- H01G9/0032—Processes of manufacture formation of the dielectric layer
Abstract
Description
Verfahren zur Formierung von Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren.Process for forming anode foils for electrolytic capacitors.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formierung von Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren, bei welchem die Anodenfolien in zu ei Formierstufen iiu.t einer anodisch erzeugten Oxidschicht versehen werden Ein solches Verfahren ist z.B. aus der DT-OS 2 141 004 bekamt.The invention relates to a method for forming anode foils for electrolytic capacitors, in which the anode foils are in forming stages iiu.t be provided with an anodically generated oxide layer. Such a process is obtained e.g. from DT-OS 2 141 004.
Dort ist ein Zweistufen-Formierungsverfahren beschrieben, bei welchem die Anodenfolien in beiden Stufen in Elektrolyten mit gleichen Anionen behandelt werden, wobei aber in den beiden Formierstufen unterschiedliche Stromdichten angewendet werden.There a two-stage formation process is described in which the anode foils are treated in electrolytes with the same anions in both stages but different current densities are used in the two forming stages will.
Aus der DT-PS 862 197 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumoxidschicht auf Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren bekannt, wobei die Folie in mehreren Stufen innerhalb eines einzigen Formierbades formiert wird.From DT-PS 862 197 is a method for producing an aluminum oxide layer known on anode foils for electrolytic capacitors, the foil in several Steps is formed within a single forming bath.
Auch aus der CH-PS 303 433 ist ein Verfahren zur Formierung von Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren bekannt, wobei die Folie drei Bäder mit gleichem Elektrolyten durchläuft.Also from CH-PS 303 433 is a process for the formation of Anode foils for electrolytic capacitors are known, the foil running through three baths with the same electrolyte.
Für die Herstellung von Elektrolytkondensatoren benötigt man eine - gegebenenfalls aufgerauhte - Anodenfolie, welche mit einer als Dielektrikum dienenden Oxidschicht versehen ist. Diese Oxidschicht wird bei der Forrnierui auf eine Folie aus einem Ventil matall wie z.B. Aluminium, Tantal, Niob oder Zirkon aufgebracht.For the production of electrolytic capacitors you need one - optionally roughened - anode foil, which is used as a dielectric Oxide layer is provided. This oxide layer is applied to a foil during the Formrnierui Applied from a valve material such as aluminum, tantalum, niobium or zirconium.
Aus dieser mit einer Oxidschicht versehenen Folie werden die Anoden für die Elektrolytkondensatoren durch Zerschneiden auf die gewünschte Breite gewonnen. Diese Anodenfolien werden zusammen mit einer Kathodenfolie und Abstandshaltern, welche gewöhnlich aus Papierlagen bestehen, aufgewickelt und mit dem Betriebselektrolyten getränkt. Als abschließender Arbeitsgang erfolgt das Nachformieren, wobei erstens die während der Verarbeitung entstandenen Mängel in der Oxidschicht beseitigt werden und zweitens auch eine Verbesserung der formierten Oxidschicht erreicht wird.The anodes are made from this foil, which is provided with an oxide layer for the electrolytic capacitors obtained by cutting to the desired width. These anode foils are used together with a cathode foil and spacers, which usually consist of paper layers, wound up and with the operating electrolyte soaked. The final step is reshaping, with the first step the defects in the oxide layer that occurred during processing are eliminated and, secondly, an improvement in the formed oxide layer is also achieved.
Während des Nachformierprozesses ist die Oxidschicht auf der Anodenfolie einer starken Wechselwirkung mit dem Betriebselektrolyten ausgesetzt. Diese Wechselwirkung kann wegen der hohen Anforderungen an die Rauhfaktoren der Anodenfolie und des gedrängten Aufbaus der Kondensatoren zu hohen Ausfallraten oder Qualitätsverlusten infolge lokaler Uberhitzungen im Wickel, Austrocknüng des Betriebs elektrolyten im Wickel bzw. Veränderung der Elektrolytzusammensetzung im Wickel durch Zehreffekte führen.During the reforming process, the oxide layer is on the anode foil exposed to a strong interaction with the operating electrolyte. This interaction can because of the high demands on the roughness factors of the anode foil and the compact Build-up of the capacitors to high failure rates or loss of quality as a result local overheating in the winding, drying out of the operating electrolyte in the winding or change in the electrolyte composition in the coil due to toe effects.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Formierverfahren für Anodenfolien zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren anzugeben, welches die vorstehend genannten Mängel beseitigt, durch welches die Wechselwirkungen zwischen der als Dielektrikum dienenden Oxidschicht und dem Betriebselektrolyten während des Nachformierprozesses gegenüber den bekannten Verfahren herabgesetzt werden und welches insbesondere zu einem besseren Reststromverhalten des fertigen Kondensators führt.The object of the present invention is to provide a forming process for Specify anode foils for the production of electrolytic capacitors, which the the above-mentioned deficiencies are eliminated, through which the interactions between the oxide layer serving as the dielectric and the operating electrolyte during the reforming process can be reduced compared to the known methods and which in particular leads to a better residual current behavior of the finished capacitor leads.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die erste Formierstufe in bekannter Weise in Formierbädern mit herkömmlichem Formierelektrolyten erfolgt und daren anschließend die Ausformierung der Anodenfolie in der zweiten Formierstufe im später verwendeten Betriebselektrolyten durchgeführt wird Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Reihe von Vorteilen erzielt, die darauf zurückzuführen sind, daß die Wechselwirkung zwischen der Dielektrikumsschicht und dem Betriebselektrolyten statt im fertigen Elektrolytkondensator bei der Nachformierung bereits bekam Formieren der hnodenfolie vollzogen werden. Es kann die bei diesem Prozeß entwickelte Wärme im Gegensatz zum fertigen Wickel im Formierbad leicht abgeführt werden.This task is carried out in a method of the type specified at the beginning solved in that the first forming stage in a known manner in forming baths with conventional forming electrolyte takes place and then represents the formation the anode foil in the second forming stage in the operating electrolyte used later is carried out The inventive method is a A number of advantages obtained due to the fact that the interaction between the dielectric layer and the operating electrolyte instead of in the finished product Electrolytic capacitor when reforming already got forming of the testicle foil be carried out. It can in contrast to the heat developed during this process finished winding can be easily removed in the forming bath.
Man hat deshalb eine genau definierte und gleichmäßige Temperatur der Anodenfolie während der Behandlungszeit im Betriebselektrolyten. Es kann auch wegen der leichteren Energieabführung in einer Formierbadstufe mit stärkeren Spannungs- und Temperaturbelastungen der Anodenfolien im Formierbad gearbeitet werden, eine.You therefore have a precisely defined and uniform temperature the anode foil during the treatment time in the operating electrolyte. It can also because of the easier energy dissipation in a forming bath stage with stronger voltage and temperature loads of the anode foils are worked in the forming bath, a.
daß die Gefahr besteht, daß diese stärkeren Belastungen zu Inhomogenitäten in der Dielektrikumsschicht führen. Die Größe des Ladungsumsatzes beim erfindungsgemäßen Verfahren unterliegt keinen kritischen Wickel- bzw. Becherbedingungen.that there is a risk that these higher loads will lead to inhomogeneities lead in the dielectric layer. The size of the charge turnover in the case of the invention The process is not subject to any critical winding or cup conditions.
Während des Formier- und Nachformierprozesses werden in die Oxidschicht zusätzlich Anionen eingebaut. Durch das erfindungsgemäße Verfahren findet die Wechselwirkung zwischen dem Beiriebselektrolyten und der Oxidschicht nicht während des Nachformierprozesses statt, so daß selektive Elektrolytzehrungen im Formierbad vorweggeno!nni,en werden und nicht zu Lasten des im Wickel nur knapp vorhandenen Betriebselektrolyten führen. Weiterhin kann das Einbauen von Anionen in die Oxidschicht auch zu Veränderungen in der Zusammensetzung des Betriebselektrolyten fuhren, da einmal die Komponente mit der geringsten Konzentration schlieller verbraucht wird und zum anderen sowieso ein ungleichmäßiger Einbau der verschiedenen Komponenten in die Oxidschicht erfolgt.During the forming and post-forming process, the oxide layer additional anions incorporated. The interaction takes place through the method according to the invention between the operating electrolyte and the oxide layer not during the reforming process instead, so that selective electrolyte consumption in the forming bath is anticipated and do not lead to the detriment of the operating electrolyte that is scarce in the coil. Furthermore, the incorporation of anions into the oxide layer can also lead to changes in the composition of the operating electrolyte, as once the component is consumed more quickly with the lowest concentration and on the other hand anyway there is an uneven installation of the various components in the oxide layer.
Es ist zwar bereits bekannt, Anodenfolien im später verwendeten Betriebselektrolyten vollständig zu formieren, j jedoch ist zu berücksichtigen, daß an Formierelektrolyten andere Anforderungen gestellt werden als an die später verwendeten Betriebselektrolyten.It is already known to use anode foils in the operating electrolyte that will be used later to be fully formed, but j is to take into account that at Forming electrolytes have different requirements than those used later Operating electrolytes.
Das erfindungsgemä.ße Verfahren geht davon aus, daß sich Dielektrikumsschichten mit guten elektrischen Eigenschaften nur in speziellen Formierelektrolyten erzeugen lassen. Erfindungsgemäß erfoldie Ausformierung in der letzten Formierstufe im später verwendeten Betriebselektrolyten, wodurch sich die oben aufgeführten Vorteile ergeben. Insgesamt kann gesagt werden, daß durch das erfindungsgernäße Verfahren eine große Vereinfachung des Nachformierprozesses erreicht wird.The inventive method is based on the fact that dielectric layers Produce with good electrical properties only in special forming electrolytes permit. According to the invention, the forming in the last forming stage occurs later operating electrolytes used, resulting in the advantages listed above. Overall, it can be said that by the inventive method a large Simplification of the reforming process is achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich dabei zur Herstellung von Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren für alle Spannungs-und Temperaturbereiche, also sowohl für Hochvolt- als auch für Niedervolt-Elektrolytkondensatoren und auch für Elektrolytkondensatoren mit ertfeitertem Temperaturbereich.The inventive method is suitable for the production of Anode foils for electrolytic capacitors for all voltage and temperature ranges, So for both high-voltage and low-voltage electrolytic capacitors and also for electrolytic capacitors with extended temperature range.
Der Betriebselektrolyt kann aus einer wässrigen oder wasserarmen Glykol-Borat-Phosphat-Lösung bestehen oder auf organischer Lösungsmittelbasis,wie z.B. Dimethylformamid oder Dimethylazetamid aufgebaut sein, wobei diese Betriebselektrolyte# nur beispielsweise genannt seien, ohne daß das erfindungsgemäße Verfahren hierauf beschränkt wäre.The operating electrolyte can be an aqueous or low-water glycol borate phosphate solution or based on organic solvents, such as dimethylformamide or Dimethylazetamid be built up, these operating electrolytes # only for example may be mentioned without the process according to the invention being restricted thereto.
Die Formierbadtemperatur kann zwischen 80 und 1000 C liegen, jedocn richtet sich auch diese Temperatur nach dem verwendeten Elektrolyten, so daß von Fall zu Fall auch tiefere oder höhere Temperaturen gewählt werden können. Vorzugsweise wird aber die gewählte Temperatur durch die höchstzulässige Betriebstemperatur des Elektrolytkondensators bestimmt.The forming bath temperature can be between 80 and 1000 C, however this temperature also depends on the electrolyte used, so that of In some cases, lower or higher temperatures can also be selected. Preferably however, the selected temperature is replaced by the maximum permissible operating temperature of the Electrolytic capacitor determined.
Neben den bereits weiter oben aufgeführten Vorteilen des erfindungsgern.äßen Verfahrens durch Vereinfachung des NachBormierprozesses wird auch das Reststromverhalten der Elektrolytkondensatoren verbessert, deren Anodenfolien erfindungsgemäß behandelt wurden, und weiterhin ist auch eine Stabilisierung der elektrischen Werte bei thermischer Belastung der Elektrondensatoren gegenüber den bekannten Kondensatoren festzustellen.In addition to the advantages of the erfindungsgern.uellen already listed above By simplifying the post-forming process, the residual current behavior is also reduced the electrolytic capacitors improved, the anode foils of which are treated according to the invention were, and there is also a stabilization of the electrical values at thermal Determine the load on the electrical capacitors compared to the known capacitors.
Die Vorteile des erfinc'ngsgemäßen Verfahrens werden im einzelnen an dem folgenden Ausführungsbeispiel dargestellt.The advantages of the process according to the invention are detailed shown in the following embodiment.
Es wurden Elektrolytkondensatoren hergestellt, deren Anodenfolien aus Aluminium bestanden, auf die in bekannter Weise in einem Formierprozeß in einem herkömmlichen Elektrolyten, z.B. in 0,2 %iger wässriger Zitronensäurelösung bei 90° C eine OxIdschicht aufgebracht worden war. Die Formierspannung betrug ca. 400 V. Als Betriebselektrolyt dient ein Glykol-Borat-Phosphat-Elektrolyt mit einem Zusatz von Ammoniak (Zusammensetzung ca. 1 Mol H3B03, ca.Electrolytic capacitors were produced, their anode foils consisted of aluminum, in a known manner in a forming process in one conventional electrolytes, e.g. in 0.2% aqueous citric acid solution 90 ° C an oxide layer had been applied. The forming tension was approx. 400 V. A glycol-borate-phosphate electrolyte with an additive is used as the operating electrolyte of ammonia (composition approx. 1 mol H3B03, approx.
2 Mol Glykol, ca. 0,2 Mol NH3 und ca. 0,01- Mol H3P03 pro Kg Elektrolyt).2 mol of glycol, approx. 0.2 mol of NH3 and approx. 0.01 mol of H3P03 per kg of electrolyte).
Die dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogenen Elektrolytkondensatoren wurden in der ersten Formierstufe ebenfalls in 0,2 %iger wässriger Zitronensäurelösung bei 900 C formiert und anschließend in der zweiten Formierstufe im bereits erwähnten Betriebselektrolyten bei 850 C ausformiert.The electrolytic capacitors subjected to the method according to the invention were also in 0.2% aqueous citric acid solution in the first forming stage formed at 900 C and then in the second forming stage in the aforementioned Operating electrolyte formed at 850 C.
Der folgenden Tabelle sind die Werte für die Kapazität C, für den Verlustfaktor tg#, für den Scheinwiderstand bei 10 kHz Z sowie für den Reststrom ID (1 Mine nach Anlegen der Nennspannung UN) und für den Reststrom 1R (5 Mine nach Anlegen der Nennspannung 5 UN) zu entnehmen.The following table shows the values for the capacity C, for the Loss factor tg #, for the impedance at 10 kHz Z as well as for the residual current ID (1 mine after applying the nominal voltage UN) and for the residual current 1R (5 mine after Applying the nominal voltage 5 UN).
In der Tabelle sind die Werte unmittelbar nach Fertigstellung der
Elektrolytkondensatoren (die erste Zahl des betreffenden Wertes) und nach einer
spannungslosen Lagerung von 80 Stunden bei 60° C (zweiter Zahlenwert) angegeben,
wobei innerhalb dieser 80 Stunden die Kondensatoren dreima.l auf Zimmertemperatur
abgekühlt wurden (nach jeweils 20 Stunden). In der oberen Spalte sind die Zahlenwerte
für die Elektrolytkondensa-torell angegeben, deren Anodenaolien nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren formiert wurden, während in der zweiten Spalte die Zahlenwerte der nach
den bekannten Verfahren formierten Elektrolytkondensatoren angegeben sind.
12 Patentansprüche12 claims
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742401146 DE2401146C3 (en) | 1974-01-10 | Process for forming anode foils for electrolytic capacitors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742401146 DE2401146C3 (en) | 1974-01-10 | Process for forming anode foils for electrolytic capacitors |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2401146A1 true DE2401146A1 (en) | 1975-07-24 |
DE2401146B2 DE2401146B2 (en) | 1975-11-13 |
DE2401146C3 DE2401146C3 (en) | 1976-07-01 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2401146B2 (en) | 1975-11-13 |
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Legal Events
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