DE2730189A1

DE2730189A1 - Elektrolytkondensator

Info

Publication number: DE2730189A1
Application number: DE19772730189
Authority: DE
Inventors: Robert Ramer; Rudolf Dipl Chem Dr Soldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1979-01-11
Also published as: DE2730189B2; DE2730189C3

Description

El ektro 14rtkondens ato r
Die Erfindung betrifft einen Elektrolytkondensator, dessen Anode aus einem Sinterkörper aus Tantalpulver besteht und mit einer elektrochemisch erzeugten, als Dielektrikum dienenden, Oxidschicht versehen ist, dessen Kathode durch einen flüssigen schwefelsäurehaltigen Elektrolyt gebildet wird und der in ein auf der Innenseite mit Platinschwamm (Platinmohr) bedecktes Feinsilbergehäuse eingebaut ist.
Derartige Kondensatoren, die im allgemeinen als nasse Tantalsinterkondensatoren bezeichnet werden, zeichnen sich dadurch aus, daß sie von allen Elektrolytkondensatoren die niedrigsten Restströme aufweisen. Sie sind für Nennspannungen bis 125 V erhältlich.
Es ist wegen der heutzutage geforderten Automatisierbarkeit und Rationalisierung der Herstellungsprozesse wünschenswert, wenn diese Kondensatoren für verschiedene Nennspannungsbereiche mit möglichst ein und demselben Elektrolyt gefertigt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Betriebselektrolyt für nasse Tantalsinterkondensatoren anzugeben, welcher bis zu Nennspannungen bis 125 V einsatzfähig ist und sich ferner durch einen geringen Temperaturkoeffizienten seiner spezifischen Leitfähigkeit auszeichnet. Weiterhin soll der Betriebselektrolyt niedrige Restströme, niedrige Verlustfaktoren und niedrige Scheinwiderstandswerte im fertigen Kondensator gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt einen Zusatz eines Sulfates eines Schwermetalles enthält, das in verschiedenen Wertigkeiten vorliegen kann.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen liegt das Schwermetall im Elektrolyt in einer mittleren bzw. niedrigen Oxidationsstufe vor, wobei der Zusatz 0,5 bis 3 Gew. % beträgt und der Elektrolyt 36 %ige Schwefelsäure enthält.
Bevorzugte Zusatzstoffe sind Cer(III)sulfat, Ce2(S04)3; Vanadylsulfat, VOS04; Chrom(III)sulfat, Cr2(S04)3; und Mangan(II)sulfat, Uns04.
Es ist zwar aus der DT-OS 20 44 025 ein Kondensatorelektrolyt für nasse Tantalsinterkondensatoren mit einer Säurelösung bekannt, die zum größten Teil aus Schwefelsäure besteht und in dieser Säurelösung gelöstem Silbersulfat, der wenigstens ein Metallsulfat eines Metalls mit den Ordnungszahlen (23 bis 26) in der Lösung gelöst enthält, Jedoch ist der bekannte Kondensator in ein anderes Gehäuse - nämlich ein glattes Feinsilbergehäuse - eingebaut. Die dort genannten Zusätze haben die Aufgabe, die Anode und/oder Kathodenoberflächen zu reinigen und/oder die Kathode zu ätzen.
Der erfindungsgemäße Elektrolyt ist dagegen zum Einsatz in einem Kondensator mit innen vermohrtem Feinsilbergehäuse bestimmt und dient dazu, die elektrischen Werte des Kondensators weiter zu verbessern.
Für ein Ausführungsbeispiel wurden Kondensatoren der Nenndaten 22/um/125 V mit einem erfindungsgemäßen Betriebselektrolyt der Zusammensetzung 36 %ige Schwefelsäure und Zusatz von 1 Gew. % Vanadylsulfat hergestellt und mit solchen Kondensatoren der gleichen Nenndaten verglichen, die mit einem herkömmlichen Betriebselektrolyt aus 21 %iger Schwefelsäure hergestellt waren.

In der folgenden Tabelle 1 sind die elektrischen Werte der genannten Kondensatoren enthalten.

21 % H 50 36 , H SO + 1 % VOSO4

tan# 120 Hz RT 0,0123 0,0104

tan 120 Hz -55 °C 0,211 0,089

Z10 kHz RT 0,74 5L 0,73 IL

Z10 kHz -55 0c 6,22 # 3,35 A

1R RT 1,62/uA O,64/uA

Tkc -55 °C -3,5 % -2,8 %

+85

+125 0C +4,8 % +4,8 %

Wie der Tabelle zu entnehmen ist, weisen die erfindungsgemäßen Kondensatoren ein bedeutend besseres Verhalten insbesondere bei niedrigen Temperaturen auf.

Weiterhin wurden die genannten Kondensatoren einem Lebensdauertest bei 85 °C und angelegter Nennspannung unterzogen. Nach 10 000 Stunden Versuchsdauer zeigten auch hierbei diejenigen Kondensatoren die mit einem Betriebselektrolyt aus 36 zeiger Schwefelsäure unter Zusatz von 1 Gew. , Vanadylsulfat hergestellt waren vor allem bei den Reststrom- und Scheinwiderstandswerten ein bedeutend günstigeres Verhalten als die herkömmlich hergestellten Kondensatoren.
Um die Durchschlagsspannung der erfindungsgemäßen Betriebselektrolyte festzustellen, wurde in einem Modellversuch diese Spannung an vorformierter Tantal-Folie bestimmt.
Als Durchschlagsspannung wurden gemessen (erster Wert bei 30 0C zweiter Wert bei 85 °C): 20 % H2S°4 150 V/145 V 36 % H2S°4 140 V/135 V 36 % H2S04 + 1 % MnS04 135 V/125 V 36 % H2S04 + 1 % VOSO4 150 V/150 V 36 % H2S04 + % Cr2(S04)3 145 V/145 v 36 % H2S04 + 0,5 % Ce2(S04)3 160 V/150 V.
Bei den vorstehend aufgeführten Versuchen wurde das Cer(III)sulfat durch Reduktion von Ce(S04)2 in wäßriger Lösung dargestellt, sowie das Chrom(III)sulfat als KCr(S04)2.12 H20 und das Mangan(II)sulfat als MnS04.H20 in den Elektrolyt eingebracht.
8 Patentansprüche.

Claims

Patentansqrllche 1. Elektrolytkondensator, dessen Anode aus einem Sinterkörper aus Tantalpulver besteht und mit einer elektrochemisch erzeugten, als Dielektrikum dienenden, Oxidschicht versehen ist, dessen Rathode durch einen flüssigen schwefelsäurehaltigen Elektrolyt gebildet wird, und der in ein auf der Innenseite mit Platinschwamm (Platinmohr) bedecktes Feinsilbergehäuse eingebaut ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrolyt einen Zusatz eines Sulfates eines Schwermetalles enthält, das in verschiedenen Wertigkeiten vorliegen kann.
2. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Schwermetall im Elektrolyt in einer mittleren bzw. niedrigen Oxidationsstufe vorhanden ist.
3. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zusatz an Schwermetallsulfat 0,5 bis 3 Gew. % beträgt.
4. Elektrolytkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrolyt 36 ziege Schwefelsäure enthält.
5. Elektrolytkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zusatz aus Cer(III)sulfat besteht.
6. Elektrolytkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zusatz aus Vanadylsulfat besteht.
7. Elektrolytkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zusatz aus Chrom(III)sulfat besteht.
8. Elektrolytkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zusatz aus Mangan(II)sulfat besteht.