DE3915455A1

DE3915455A1 - Aluminium-elektrolytkondensator

Info

Publication number: DE3915455A1
Application number: DE3915455A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Phys Dr Keller; Klaus Dipl Phys Feisst
Original assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN
Current assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN
Priority date: 1989-05-11
Filing date: 1989-05-11
Publication date: 1990-11-15
Also published as: DE3915455C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Aluminium-Elektrolytkondensa tor, bestehend aus einem den Kondensatorwickel sowie den Elektrolyten aufnehmenden Becher und einem im Bereich des freien Becherrands abdichtend fixierten, von zumindest einem Anschlußelement durchsetzten, ein- oder mehrteilig ausgebil deten Verschlußorgan.

Die sich in großer Zahl im praktischen Einsatz befindenden Elektrolytkondensatoren werden üblicherweise mittels Gummi stopfen dicht verschlossen, oder es werden insbesondere aus Kunststoff bestehende Deckel verwendet, die bezüglich des Bechers mittels wenigstens einer wiederum aus Gummi bestehen den Ringdichtung abgedichtet werden. Im Niedervoltbereich wird als Gummi üblicherweise Butylgummi, und im Bereich höherer Spannungen, d. h. im Bereich von Spannungen ab etwa 160 V wird als Material Äthylen-Propylen-Dien-Kautschuk (ATPK bzw. EPDM) benutzt.

Zur Herstellung dieser Verschluß- bzw. Abdichtorgane werden durchwegs Rohstoffe verwendet, die mehr oder weniger Haloge ne als Verunreinigungen oder Chloride (z. B. AlCl₃) als reaktiv oder katalytisch wirkende Füllstoffe enthalten.

Bei der Herstellung der Elektrolytkondensatoren ist der Ein satz von aggressiven Lösungsmitteln im Elektolyten zur Erreichung der jeweils geforderten Werte unvermeidbar und es ist bekannt, daß das Vorhandensein dieser beispielsweise aus Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMA), γ-Buty rolacton bestehenden Lösungsmittel im Laufe der Zeit durch Wechselwirkung mit den Verschlußorganen die Chemie der Elektrolyte beeinträchtigt und damit auch die Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren zusätzlich zum bekannten Permeationseffekt nachteilig beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Aluminium-Elektrolytkon densatoren der eingangs angegebenen Art ohne merkbare Erhö hung der Fertigungskosten in der Weise auszubilden, daß die Lebensdauer der Kondensatoren durch weitestgehende Besei tigung katalytischer Korrosionseffekte wesentlich erhöht und gleichzeitig auch die Waschmittelbeständigkeit der Kondensa toren bei Verwendung von halogenierten Waschmitteln verbes sert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung in überraschen der Weise dadurch, daß in das Material des Verschlußorgans ein Halogen-Ionen bindender Ionenaustauscher als Füllstoff integriert wird.

Durch den Einbau des Ionenaustauschers in das Gummi- oder Kunststoffmaterial, aus dem das jeweilige Verschlußorgan be steht, wird erreicht, daß die während der stets stattfinden den Diffusion durch die Lösungsmittel aus der Gummimatrix herausgelösten Halogene praktisch vollständig von den vorhan denen Ionenaustauscherteilchen eingefangen und gebunden wer den. Damit können diese Halogene, insbesondere Cl, mit dem Reaktionswasser nicht mehr zusammenwirken, so daß die bisher störenden Korrosionseffekte beseitigt und die Lebensdauerwer te der Kondensatoren wesentlich verbessert werden. Außerdem wirkt sich in der Praxis sehr vorteilhaft aus, daß durch die Integration des Ionenaustauschers in das Abschluß organ mit halogenierten Waschmitteln gearbeitet werden kann und dabei keinerlei störende Beeinträchtigung der Kondensa toren erfolgt. Schließlich wird es durch die Erfindung auch möglich, höher leitfähige Elektrolyten und Gummimischungen mit besseren Permeationseigenschaften einzusetzen und die daraus resultierenden Vorteile zu nutzen, was bisher wegen der vorhandenen Korrosionsgefahr nicht in vergleichbarer Weise möglich war.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird nachfol gend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Ausführungsbei spielen näher erläutert; in der Zeichung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines mit tels eines Gummischlauchstopfens verschlossenen Elek trolytkondensators, und

Fig. 2 eine ebenfalls schematische Teilschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsvariante eines Elektrolyt kondensators.

Nach Fig. 1 ist in einem aus Aluminium bestehenden Becher 1 ein Kondensatorwickel 2 zusammen mit dem Elektrolyten vorge sehen. Der negative Kondensatoranschluß 4 ist dabei unmittel bar mit dem Becherboden verbunden, während der positive Kon densatoranschluß über einen Gummischlauchstopfen 5 auf der gegenüberliegenden Seite nach außen geführt ist.

Dieser Gummischlauchstopfen 5 kann beispielsweise aus Butyl gummi bestehen, der die bei all diesen Kondensatortypen ge forderte Diffusion zuläßt.

Die in dem Gummimaterial enthaltenen Halogen-Ionen werden während der Diffusionsvorgänge durch im Elektrolyten enthal tene Lösungsmittel unvermeidbar aus der Gummimatrix heraus gelöst und wirken zusammen mit Reaktionswasser äußerst korro siv, insbesondere bei höheren Temperaturen und während länge rer Lagerzeit.

Aufgrund der Verwendung eines Ionenaustauschers als Füll stoff für das Material des Gummischlauchstopfens gelingt es, eine feste Bindung der herausgelösten Halogen-Ionen, insbe sondere von Cl-Ionen zu erreichen, so daß diese nicht mehr in Lösung gehen und damit auch keine katalytische Korrosion mehr bewirken können.

Um diese vollständige Bindung der freiwerdenden Halogen-Ionen zu gewährleisten, genügt es bereits, etwa 1 bis 5% an beispielsweise pulverförmigen Ionenaustauschermaterial bezogen auf das Gewicht des Gummimaterials in die Gummimatrix einzubauen, was bei der Gummiherstellung problemfrei erfolgen kann und auch keine sonstigen nachteiligen Auswirkungen auf die Gummieigenschaften zur Folge hat. Es ist somit möglich, Verschlußorgane für derartige Elektrolytkondensatoren in der Weise auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung der Verschluß- und Abdichteigenschaften die bisher störenden katalytischen Korrosionserscheinungen beseitigt werden und gleichzeitig eine erhöhte Waschmittelbeständigkeit des Kondensators bei Verwendung halogenierter Waschmittel erhalten wird.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Alumi nium-Elektrolytkondensators, bei dem ebenfalls in einem Becher 1 ein Kondensatorwickel 2 sowie der zugehörige Elek trolyt vorgesehen sind und ein abdichtendes Verschlußorgan 6, 7 vorgesehen ist. Die positiven und negativen elektri schen Anschlüsse 3, 4 sind wiederum bodenseitig und deckel seitig angebracht.

Das Verschlußorgan besteht aus einem Formdeckel 6 aus Kunst stoffmaterial, in dem ein Ventil 8 integriert ist, sowie einem Dichtungsring 7, der sich zwischen dem Formdeckel 6 und der Becherwand befindet.

Zumindest in die Matrix des Gummimaterials des Dichtungs rings 7 ist wiederum ein Ionentauscher als Füllstoff inte griert, der in der vorstehend bereits erläuterten Weise si cherstellt, daß katalytische Korrosionseffekte aufgrund freiwerdender Halogen-Ionen verhindert werden.

Im Falle der Verwendung eines Deckels 6 aus Kunststoff, z.B. vorzugsweise aus Polyamid, wird auch in dieses Kunststoff material ein entsprechender Ionenaustauscher integriert, so daß der im Zusammenhang mit dem Gummimaterial geschilderte Effekt auch direkt im Zusammenhang mit dem Kunststoffmate rial auftritt und ggf. auf die zusätzliche Verwendung eines Gummmi-Dichtungsrings verzichtet werden kann.

Versuche haben gezeigt, daß bei einem Kondensator mit einem DMF-Elektrolyten und einem Butyl-Gummistopfen, in den Ionentauschermaterial integriert worden war, ein Freiwerden herausgelöster Cl-Ionen weitestgehend vermieden werden konnte. Während bei einem Vergleichskondensator ohne in den Gummistopfen integrierten Ionenaustauscher während 120 Stunden Lagerung und bei 105°C das herausgelöste Cl etwa 180 ppm betrug, lag der entsprechende Wert bei Verwendung eines Gummistopfens mit 3% eingebautem Ionentauscher noch nach 800 Stunden Lagerung bei 105°C unter 2 ppm, d.h. es ergab sich ein Wert, bei dem keine störende katalytische Korrosion mehr auftritt.

Das Ionentauschermaterial zur Integration in das jeweilige Abschlußorgan ist auf dem Markt erhältlich.

Claims

1. Aluminium-Elektrolytkondensator, bestehend aus einem den Kondensatorwickel sowie den Elektrolyten aufnehmenden Becher und einem im Bereich des freien Becherrands abdichtend fixierten, von zumindest einem Anschlußelement durchsetzten, ein- oder mehrteilig ausgebildeten Verschlußorgan, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material des Verschlußorgans (5; 6, 7) ein Halogen-Ionen bindender Ionenaustauscher als Füllstoff integriert ist.

2. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (5; 6, 7) zumindest zum Teil aus Gummimaterial besteht, in dessen Matrix der Ionenaustauscher eingebaut ist.

3. Elektrolytkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan aus einem Gummischlauchstopfen (5) besteht.

4. Elektrolytkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan aus einem Gummiformstopfen besteht.

5. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan aus einem Kunststofformdeckel besteht und der Ionenaustauscher in das Kunststoffmaterial eingebaut ist.

6. Elektrolytkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Kunststoffdeckel (6) und dem aus Aluminium bestehenden Becher (1) ein Dichtungsring (7) aus Gummimaterial vorgesehen ist, und daß zumindest in das Gummimaterial ein Ionenaustauscher als Füllstoff eingebaut ist.

7. Elektrolytkondensator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des als Füllstoff verwendeten Ionenaustauschers im Verschlußorgan (5; 6, 7) zwischen etwa 0,5% und etwa 6% beträgt und insbesondere im Bereich von 2% bis 4% liegt.

8. Elektrolytkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff ein pulverförmiger Ionenaustauscher verwendet wird, dessen Ionentauscherteilchen einen Durchmesser im Bereich von etwa 1 bis 5 µm besitzen.

9. Elektrolytkondensator nach einem der vorhergehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan aus einem Polyamid besteht, in dem als Füllstoff ein Ionenaustauscher vorgesehen ist.