DE3340167A1 - Elektrolyt fuer einen elektrolyt-kondensator - Google Patents
Elektrolyt fuer einen elektrolyt-kondensatorInfo
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Description
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen flüssigen Elektrolyten für einen Elektrolyt-Kondensator.
Organische Lösungsmittel, wie beispielsweise Gamma-Butyrolakton
sind bereits als flüssige Elektrolyten in Elektrolyt-Kondensatoren verwendet worden. Bestimmte organische Lösungsmittel
besitzen mehrere Vorteile, wodurch sie als flüssige Elektrolyte geeignet sind. Dabei handelt es sich u.a. um
eine geringe Giftigkeit und um einen hohen Siedepunkt. Andererseits besitzen sie auch verschiedene Nachteile, wei
beispielsweise einen scharfen Widerstandsabfall mit zunehmender Temperatur, die Notwendigkeit einer relativ großen
Menge eines ionisierenden Mittels zum Zwecke der Ionisierung des Elektrolyten hinsichtlich der Leitfähigkeit sowie
eines geringfügig erhöhten Kostenfaktors. Der genannte Widerstandsabfall bewirkt eine entsprechende Änderung
des äquivalenten Serienwiderstandes des Kondensators. Aus diesem Grunde sind die elektrischen Eigenschaften des
Kondensators in großen Temperaturbereichen unstabil.
Die vorliegende Erfindung sieht zum Zwecke der Verbesserung der elektrischen Eigenschaften von Kondensatoren einen
flüssigen Elektrolyten mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vor.
Im erfindungsgemäßen flüssigen Elektrolyten werden organische
Lösungsmittel dadurch besser ausgenutzt, daß die Menge QQ des erforderlichen Ionisierungsmittels sowie der Kostenfaktor
reduziert werden, die Kondensatoreigenschaften verbessert und die Widerstands/Temperatur-Charakteristik des
Elektrolyten bis zu einem gewissen Grade nivelliert werden.
3g Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen
gekennzeichnet.
334U Ib/
-χ- Q.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer perspektivischen Darstellung eines Kondensator-Folienwickels gemäß
der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur der Zeichnung zeigt ein teilweise abgewickeltes Kondensatorsegment 17, in dem Elektrolyten-Metallfolien,
von denen wenigstens eine eine dielektrische Oxidschicht trägt, durch Abstandsfolien 13 und 14 getrennt sind, die
durch Papier, ein Filmmaterial oder eine Kombination davon gebildet werden können. An den Elektroden 11 und 12 sind
Elektrodenanschlüsse 15 und 16 vorgesehen. Das Kondensatorsegment 17 wird durch Aufwickeln einer geätzten Anoden-Aluminiumfolie
11 und einer geätzten Kathoden-Aluminiumfolie
12 mit eingefügten Papier-Abstandsschichten 13 und
14 auf einem Wickeldorn mit übernormalgröße hergestellt, wonach die Elektrodenanschlüsse 15 und 16 an der Anodenbzw.
Kathodenfolie befestigt werden.
Das Kondensatorsegment 17 wird mit einem flüssigen Elektrolyten
gesättigt. Der verwendete Elektrolyt ist eine Kombination eines organischen Lösungsmittels und Dimethylsulfoxid,
Geeignete organische Lösungsmittel sind Gamma-Butyrolakton, N-Methyl-2-Pyrrolidon, 3-Methoxy-Proprionitril, substituierte
Cyanamide sowie Kombinationen dieser Stoffe. Das organisehe Lösungsmittel ist mit dem Dimethylsulfoxid in einer
Volumenmischung von etwa 75 % zu 25 % enthalten. Weiterhin ist im flüssigen Elektrolyten ein Aminsalz sowie ein Formierungsmittel
enthalten. Das Aminsalz dient zur Ionisierung des Elektrolyten. Zu diesem Zweck kann jedes geeignete
Aminsalz Verwendung finden, wobei gemäß einer besonderen Ausführungsform eine Mischung von Tripropylamin und
Maleinsäure vorgesehen ist. Das Formierungsmittel kann aus der aus Borsäure, Phosphorsäure, Wasser, p-Nitrobenzoesäure,
Chromsäure und anderen Mitteln bestehenden Gruppe ausgewählt werden.
BAD ORfGfWAL
j Generell wäre Dimethyl sulf oxid zur Verwendung in Elektrolyt-Kondensatoren
nicht zweckmäßig/ da es einen Gefrierpunkt von über +180C besitzt. Daraus wäre zu folgern, daß die
Wirksamkeit des flüssigen Elektrolyten bei tieferen Tempe-
c raturen nicht gegeben ist. Untersuchungen im Rahmen der
Erfindung haben jedoch gezeigt, daß dies nicht richtig ist, da die Mischung die Wirksamkeit von organischen Lösungsmitteln
allein tatsächlich verbessert. Das Dimethylsulfoxid scheint eine Komplexverbindung mit den Aminsalzen einzugphen,
wodurch sich ein gewisser Nivellierungseffekt des Elektrolyt-Widerstandes ergibt.
Es wurden Widerstandstests mit zwei Elektrolyt-Lösungen unter Verwendung von Gamma-Butyrolakton durchgeführt, wobei
die eine Lösung Dimethylsulfoxid und die andere Lösung 15
kein Dimethylsulfoxid enthielt. Jeder Elektrolyt enthielt dabei 100 ml Flüssigkeit, wobei eine Lösung vollständig
aus Gamma-Butyrolakton und die andere Lösung aus 75 ml Gamma-Butyrolakton mit 25 ml Dimethylsulfoxid bestand.
Beide Lösungen enthielten 14,3 g Tripropylamin und 11,6g
20
Maleinsäure. Die folgende Tabelle zeigt den Widerstand dieser Mischungen bei verschiedenen Temperaturen:
Gamma-Butyrolakton Gamma-Butyrolakton
plus Dimethylsulfoxid
300C 3 90 Ohm 2 00 Ohm
25°C 150 Ohm 115 Ohm
1050C 125 Ohm 100 Ohm
Die Daten zeigen, daß die kein Dimethylsulfoxid enthaltende Lösung einen Widerstand besitzt, der sich zwischen der
tiefsten Temperatur von 300C und der höchsten Temperatur
von 1050C um einen Faktor 3 zu 1 ändert, während die
Dimethylsulfoxid enthaltende Lösung einen Widerstand be-35
sitzt, der sich im gleichen Temperaturbereich lediglich um
-; - ;: 33A0167
(if.
einen Faktor von 2 zu 1 ändert. Diese Nivellierung trägt
zu kleineren äquivalenten Serienwiderstandswerten bei tieferen Temperaturen und höheren Betriebsspannungswerten
bei erhöhten Temperaturen bei. Ein entsprechender Effekt zeigt sich ebenfalls bei Verwendung von Dimethylsulfoxid
mit den anderen angegebenen Lösungsmitteln.
Erfindungsgemäß werden auch Verbesserungen hinsichtlich der Menge des erforderlichen Ionisierungsmittels zur
ig Realisierung eines gegebenen Leitfähigkeitsbetrages erreicht,
wodurch der Aufwand des teuren ionisierenden Aminsalzes reduziert wird. Weiterhin werden Verbesserungen
hinsichtlich der Eigenschaften des Elektrolyten dadurch erreicht, daß für die gleiche Betriebsspannung
"L5 dünnere Trenn-Papierschichten verwendet werden können,
und daß ein kleineres Verhältnis von Formierspannung zu
Betriebsspannung erzielbar ist. Darüber hinaus ist das Dimethylsulfoxid billiger als das Gamma-Butyrolakton
und auch billiger als andere Lösungsmittel, die es ersetzt. Diese Faktoren einer reduzierten Menge an Ionisierungsmittel,
verbesserter Betriebsbedingungen und verringerter Materialkosten tragen insgesamt zur Reduzierung
des Kostenfaktors von Kondensatoren bei.
Claims (7)
- Patentanwälte DipWIng. H.-^E^eKMANr-ffThPL.-PHYS. Dr. K. FinckeDipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr,-Ing. H. Liska/ Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel8000 MÜNCHEN 86 7. U OV. 1983POSTFACH 860 820MOH I.STRASSE 22VT A TELEFON (0 89)980352L»Ä X J. ΧΆ,-, : TELEX 5 22 621"'--■ ■■'■"-" TELEGRAMMPATENTWEICKMANNMONCHENEmhart Industries, Inc.East Washington Street, P£>. Box 706, Indianapolis, Indiana 46206 / V.St.A.Elektrolyt für einen Elektrolyt-KondensatorPatentansprücheFlüssiger Elektrolyt für einen Elektrolyt-Kondensator, gekennzeichnet durch eine Kombination eines aus der Gruppe Gamma-Butyrolakton, N-Methyl-2-Pyrrolidon, 3-Methoxy-Proprionitril, substituierten Cyanamiden sowie Kombinationen von diesen ausgewählten Lösungsmittels und Dimethylsulfoxid, in der das organische Lösungsmittel und das Dimethylsulfoxid in einem Verhältnis von etwa 75 zu 25 Vol.% enthalten sind.
- 2. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich ein Aminsalz enthält.
- 3. Elektrolyt nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Formierungsmittel enthält.
- 4. Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Aminsalz Tripropylamin und Maleinsäure vorgesehen ist.
- -2-
- Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Formierungsmittel aus der Gruppe Borsäure/ Phosphorsäure, Wasser, p-Nitrobenzoesäure und Chromsäure gewählt ist.
- Elektrolyt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel ein substituiertes Cyanamid in Form von Diallylcyanamid ist.
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Also Published As
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