DE2401146C3 - Verfahren zur Formierung von Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren - Google Patents

Description

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des fertigen Kondensators führt.

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung in der Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der einleiten Formierstufe kleiner gewählt wird als die gangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß die erste Spannung in der ersten Formierstufe. 55 Formierstufe in bekannter Weise in Formierbädern

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11. mit herkömmlichem Formierelektrolyten erfolgt und dadurch gekennzeichnet, daß die Formierung in der daran anschließend die Ausformierung der Anodentrsten Stufe in mehreren Schritten erfolgt. folie in der zweiten Formierstufe im später verwen-

deten Betriebselektrolyten durchgeführt wird.

60 Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formierung Reihe von Vorteilen erzielt, die darauf zurückzuvon Anodenfolien für Elektrolytkondensatoren, bei führen sind, daß die Wechselwirkung zwischen der welchem die Anodenfolien in zwei Formiemufen mit Dielektrikumschicht und dem Betriebselektrolyten einer anodisch erzeugten Oxidschicht versehen werden. statt im fertigen Elektrolytkondensator bei der Nach-

Ein solches Verfahren ist z. B. aus der DT-OS 65 formierung bereits beim Formieren der Anodenfolie 41 004 bekannt. Dort ist ein Zweistufen-Formie- vollzogen werden. Es kann die bei diesem Prozeß rungsverfahren beschrieben, bei welchem die Anoden- entwickelte Wärme im Gegensatz zum fertigen Wickel folien in beiden Stufen in Elektrolyten mit gleichen im Formierbad leicht abgeführt werden. Man hat des-

halb 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, ohne daß die Gefahr besteht, daß diese stärkeren Belastungen zu Inhomogenitäten in der Dielektrikumschicht führen. Die Größe des Ladungsumsatzes beim erfindungsgemäßen Verfahren unterliegt keinen kritischen Wickel- bzw. Becherbedingungen.

Während des Formier- und Nachformierprozesses werden in die Oxidschicht zusätzlich Anionen eingebaut. Durch das erfindungsgemäße Verfahren findet die Wechselwirkung zwischen dem Betriebselektrolyten und der Oxidschicht nicht während des Nachformierprozesses statt, so daß selektive Elektrolytzehrungen im Formierbad vorweggenommen 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 führen, da einmal die Komponente mit der geringsten Konzentration schneller verbraucht wird und zum anderen sowieso ein ungleichmäßiger Einbau der verschiedenen Komponenten in die Oxidschicht erfolgt.

Es ist zwar bereits bekannt, Anodenfolien im später verwendeten Betriebselektrolyten vollständig zu formieren, jedoch ist zu berücksichtigen, daß an Formierelektrolyten andere Anforderungen gestellt werden als an die später verwendeten Betriebselektrolyten.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß sich Dielektrikumsschichten mit guten elektrischen Eigenschaften nur in speziellen Formierelektrolyten erzeugen lassen. Erfindungsgemäß erfolgt die Ausformierung in der letzten Formierstufe im später verwendeten Betriebselektrolyten, wodurch sich die oben aufgeführten Vorteile ergeben. Insgesamt kann gesagt werden, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren eine große Vereinfachung des Nachformierprozesses erreicht wird.

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 erweitertem Temperaturbereich.

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 Betriebselektrolyten nur beispielsweise genannt seien, ohne daß das erfindungsgemäße Verfahren hierauf beschränkt wäre.

Die Fornüerbadtemperatur kann zwischen 80 und 100⁰C liegen, jedoch 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.
Neben den bereits weiter oben aufgeführten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Vereinfachung des Nachformierprozesses wird auch das Reststromverhalten der Elektrolytkondensatoren verbessert, deren Anodenfolien erfindungsgemäß behandelt wurden, und weiterhin ist auch eine Stabilisierung der elektrischem Werte bei thermischer Belastung der Elektrolytkondensatoren gegenüber den bekannten Kondensatoren festzustellen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im einzelnen an dem folgenden Ausführungs-

ao beispiel dargestellt.

Es wuruen Elektrolytkondensatoren hergestellt, deren Anodenfolien aus Aluminium bestanden, auf die in bekannter Weise in einem Formierprozeß in einem herkömmlichen Elektrolyt, z. B. in 0,2°/iger

a5 wäßriger Zitronensäurelösung bei 90° C, eine Oxidschicht aufgebracht worden war. Die Formierspannung betrug etwa 400 V. Als Betriebselektrolyt dient ein Glykol-Borat-Phosphat-Elektrolyt mit einem Zusatz von Ammoniak (Zusammensetzung etwa 1 Mol H₃BO₃, etwa 2 Mol Glykol, etwa 0,2 Mol NH₃ und etwa 0,01 Mol H₃PO₃ pro Kilogramm Elektrolyt).

Die dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogenen Elektrolytkondensatoren wurden in der ersten Formierstufe ebenfalls in 0,2%iger wäßriger Zitronensäurelösung bei 9O⁰C formiert und anschließend in der zweiten Formierstufe im bereits erwähnten Betriebselektrolyten bei 85⁰C ausformiert.

Der folgenden Tabelle sind die Werte für die Kapazität C, für den Verlustfaktor tg<5, für den Scheinwiderstand bei 10 kHz Z sowie für den Reststrom /r, (1 Minute nach Anlegen der Nennspannung Un) und für den Reststrom /«₅ (5 Minuten nach Anlegen der Nennspannung Um) zu entnehmen.
In der Tabelle sind die Werte unmittelbar nach Fertigstellung der Elektrolytkondensaloren (die erste Zahl des betreffenden Wertes) und nach einer spannungslosen Lagerung von 80 Stunden bei 6O⁰C (zweiter Zahlenwert) angegeben, wobei innerhalb dieser 80 Stunden die Kondensatoren dreimal auf Zimmertemperatur abgekühlt wurden (nach jeweils 20 Stunden). In der oberen Spalte sind die Zahlenwerte für die Elektrolytkondensatoren angegeben, deren Anodenfolien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren formiert wurden, während in der zweiten Spalte die Zahlenwerte der nach den bekannten Verfahren formierten Elektrolytkondensatoren angegeben sind.

lgi/%

360	490	468	2,0	2,0	0,050	0,056	728	509	216	23
360	495	493	1,9	2,0	0,052	0,058	1118	590	384	32

Der Tabelle ist zu entnehmen, daß das erfindungsgemäße Formierverfahren zu Elektrolytkondensatoren führt, deren Reststromverhalten bedeutend besser als das der Elektrolytkondensatoren ist, welche nach den bekannten Formierverfahren behandelt wurden.

Claims (10)

™ Anionen behandelt werden, wobei aber in den beiden Patentansprüche: Formiersiufen unterschiedliche Stromdichten ange-

1. Verfahren zur Formierung von Anodenfolien wendet werden. „ ,„ . .,,_,.

für Elektrolytkondensatoren, bei welchem die Aus der DT-PS 8 62 197 ist:emVerfahren zur Her-Anodenfolien in zwei Fonnierstufen mit einer 5 stellung einer Aluminiumoxidschicht auf Anodenanodisch erzeugten Oxidschicht versehen werden, folien für Elektrolytkondensatoren bekannt, wobei die dadurch gekennzeichnet, daß die Folie in mehreren Stufen innerhalb eines einzigen erste Formierstufe in bekannter Weise in Formier- Formierbades formiert wird.

hadern mit herkömmlichen Formierelektrolyten Auch aus der CH-PS 3 03 433 ist ein Verfahren zur

und daran anschließend die Ausformierung der io Formierung von Anodenfolien fur Elektrolytkonden-

Anodenfolie in der zweiten Formierstufe im später satoren bekannt, wobei die Folie drei Bäder mit

verwendeten Betriebselektrolyten durchgeführt gleichem Elektrolyten durchlauft,

wird. Für die Herstellung von Elektrolytkondensatoren

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet benötigt man eine — gegebenenfalls aufgerauhte — durch die Verwendung von Anodenfolien aus 15 Anodenfolie, welche mit einer als Dielektrikum Aluminium. dienenden Oxidschicht versehen ist. Diese Oxidschicht

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- wird bei der Formierung auf eine Folie aus einem zeichnet durch die Verwendung eines aus einer Ventilmetall wie z. B. Aluminium, Tantal, Niob oder wäßrigen oder wasserarmen Glykol-Borat-Phos- Zirkon aufgebracht.

phat-Lösung bestehenden Betriebselektrolyten in 20 Aus dieser mit einer Oxidschicht versehenen Folie

der zweiten Formierstufe. werden die Anoden für die Elektrolytkondensatoren

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durch Zerschneiden auf die gewünschte Breite gegekennzeichnet durch die Verwendung eines Be- wonnen. Diese Anodenfolien werden zusammen mit triebselektrolyten auf Lösungsmittelbasis in der einer Kathodenfolie und Abstandshaltern, welche zweiten Formierstufe, insbesondere auf der Basis 25 gewöhnlich aus Papierlagen bestehen, aufgewickelt von Dimethylformamid bzw. Dimethylazetamid. und mit dem Betriebselektrolyten getränkt. Als ab-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, schließender Arbeitsgang erfolgt das Nachformieren, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Be- wobei erstens die während der Verarbeitung enttriebselektrolyten in der zweiten Formierstufe, standenen Mängel in der Oxidschicht beseitigt werden welchem Phosphate und/oder Polyphosphate zu- 30 und zweitens auch eine Verbesserung der formierten gesetzt sind. Oxidschicht erreicht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Während des Nachformierprozesses ist die Oxiddadurch gekennzeichnet, daß die Fonnierbäder schicht auf der Anodenfolie einer starken Wechselder ersten und zweiten Stufe gleiche Badtempe- wirkung mit dem Betriebselektrolyten ausgesetzt. ratur aufweisen. 35 Diese Wechselwirkung kann wegen der hohen Anfor-

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, derungen an die Rauhfaktoren der Anodenfolie und dadurch gekennzeichnet, daß die Formierbäder des gedrängten Aufbaus der Kondensatoren zu hohen der ersten und zweiten Stufe unterschiedliche Ausfallraten oder Qualitätsverlusten infolge lokaler Temperaturen aufweisen. Uberhitzungen im Wickel, Austrocknung des Betriebs-

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 40 elektrolyten im Wickel bzw. Veränderung der Elektrodadurch gekennzeichnet, daß die Badtemperaturen lytzusammensetzung im Wickel durch Zehreffekte nach der höchstzulässigen Betriebstemperatur der führen.

Elektrolytkondensatoren eingestellt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, Formierverfahren für Anodenfolien zur Herstellung dadurch gekennzeichnet, daß die Badtemperaturen 45 von Elektrolytkondensatoren anzugeben, welches die zwischen 80 und 100⁰C betragen. vorstehend genannten Mängel beseitigt, durch welches

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die Wechselwirkungen zwischen der als Dielektrikum dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweiten dienenden Oxidschicht und dem Betriebselektrolyten Formierstufe angelegte Spannung gleich oder während des Nachformierprozesses gegenüber den größer als die Nennspannung der herzustellenden 50 bekannten Verfahren herabgesetzt werden und welches Kondensatoren ist. insbesondere zu einem besseren Reststromverhalten