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[Gebiet der Erfindung]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrolytlösung für Elektrolytkondensatoren,
nämlich eine
Elektrolytlösung
für den
Antrieb von Elektrolytkondensatoren. Speziell betrifft die Erfindung
eine Elektrolytlösung,
die mit Vorteil als Elektrolytlösung zum
Antrieb von Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit
mittlerem bis hohem Druck verwendet werden kann.
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[Hintergrund der Erfindung]
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Als
Elektrolytlösung
für den
Antrieb von Aluminium-Elektrolytkondensatoren
mit mittlerem bis hohem Druck sind bislang in weitem Umfang Elektrolytlösungen,
umfassend ein wässriges
organisches Lösungsmittel,
umfassend Ethylenglykol, und eine kleine Menge von Wasser und Borsäure oder
Ammoniumborat (gelöster
Stoffe) darin gelöst,
verwendet worden, weil eine derartige Elektrolytlösung eine hohe
Funkenspannung (nämlich
eine gute Beständigkeit
gegenüber
hohen Spannungen) zeigt. Da jedoch eine Elektrolytlösung mit
einer derartigen Zusammensetzung durch eine Veresterungsreaktion von
Ethylenglykol mit Borsäure
eine überschüssige Menge
von Wasser erzeugt, kann es in unerwünschter Weise vorkommen, dass
das so erzeugte Wasser sich mit dem Aluminiumoxidfilm der Elektrode
umsetzt, was zu einer Zerstörung
des Films führt
oder was eine unerwünschte
Erhöhung
des Innendrucks aufgrund des Verdampfens von Wasser bei hoher Temperatur
von mehr als 100°C
hervorruft. Daher kann eine Elektrolytlösung dieses Typs nicht in geeigneter
Weise bei erhöhten
Temperaturen eingesetzt werden.
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Um
die oben genannten Probleme zu überwinden,
ist schon eine Elektrolytlösung,
umfassend eine organische Dicarbonsäure, wie Adipinsäure, Sebacinsäure oder
Azelainsäure oder
ein Salz davon, anstelle von Borsäure oder Ammoniumborat vorgeschlagen
und auch in der Praxis schon eingesetzt worden. Dies ist jedoch
mit dem Problem behaftet, dass die Löslichkeit der organischen Dicarbonsäure in dem
wässrigen
organischen Lösungsmittel
nur gering ist und dass es daher in der resultierenden Lösung manchmal
zu einer Ausfällung
der Kristalle bei niedrigen Temperaturen kommt. Folglich werden
die Niedertemperatureigenschaften des Kondensators verschlechtert
und dieser kann bei niedrigen Temperaturen nicht in geeigneter Weise
zur Anwendung kommen.
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Die
JP-A-60-13293 beschreibt eine Elektrolytlösung für Elektrolytkondensatoren,
die als gelösten
Stoff Butyloctandisäure
(d.h. 1,6-Decandicarbonsäure)
oder ein Salz davon enthält.
In dieser Patentpublikation heißt
es, dass die Elektrolytlösung,
enthaltend 1,6-Decandicarbonsäure
oder ein Salz davon, eine hohe Funkenspannung sowie eine hohe elektrische
Leitfähigkeit
und weiterhin eine hohe Löslichkeit
zeigt, so dass das Problem der Ausfällung von Kristallen bei niedriger
Temperatur gelöst
worden ist.
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Die
JP-A-61-116815 beschreibt eine Elektrolytlösung für Elektrolytkondensatoren,
die als gelösten
Stoff eine tertiäre
Monocarbonsäure
(wie Pivalinsäure)
oder ein Salz davon enthält.
Es heißt
in dieser Patentpublikation, dass die Verwendung der tertiären Monocarbonsäure oder
eines Salzes davon dazu wirksam ist, den Innenwiderstand des Elektrolytkondensators
zu verringern, die Beständigkeit
gegenüber
hohen Spannungen zu erhöhen
und den Bereich zu vergrößern, in
dem der Kondensator angewendet werden kann.
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Die
JP-A-62-241322 beschreibt eine Elektrolytlösung für Elektrolytkondensatoren mit
verbesserten Temperatureigenschaften, die eine Lösung, umfassend Ethylenglykol,
und einen gelösten
Stoff einer Monocarbonsäure
mit einer Gesamtanzahl der Kohlenstoffatomen von 4 bis 8 und einer
Al kylseitenkette (wie Isobuttersäure
oder Pivalinsäure)
oder ein Salz davon umfasst.
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Die
JP-A-6-275472 beschreibt, dass eine Elektrolytlösung, umfassend eine Lösung, umfassend
Ethylenglykol, und eine Kombination einer tertiären Monocarbonsäure, wie
Pivalinsäure,
mit einer sekundären
Dicarbonsäure,
wie 2,9-Dimethylsebacinsäure,
als gelöster
Stoff eine hohe Funkenspannung und eine hohe Elektroleitfähigkeit
zeigt. Weiterhin soll sie leicht chemisch umgewandelt werden können.
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Die
JP-A-6-302475 beschreibt, dass eine Elektrolytlösung, umfassend eine Lösung, umfassend
Ethylenglykol, und eine Kombination einer tertiären Monocarbonsäure, wie
Pivalinsäure,
mit einer sekundären
Polycarbonsäure,
wie 2,9-Dimethylsebacinsäure, als
gelöste
Stoffe eine hohe Funkenspannung und eine hohe Elektroleitfähigkeit
aufweist und sie weiterhin leicht chemisch umwandelt.
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Das
Dokument EP-A-02 29254 beschreibt einen wässrigen Elektrolyt für einen
Elektrolytkondensator auf der Basis einer 1,6-Decandicarbonsäure und
einer Perfluordisäure.
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Neuerdings
werden allgemein verschiedene elektronische Geräte als Haushaltsgeräte eingesetzt, bei
denen eine Schaltenergiezuführung
angewendet wird. Es wird daher gewünscht, dass ein Elektrolytkondensator,
der für
solche elektronischen Geräte verwendet
werden soll, eine erhöhte
Sicherheit zeigt. Um die Sicherheit von Elektrolytkondensatoren
zu erhöhen,
ist es erforderlich, die Funkenspannung (Beständigkeit gegenüber hohen
Spannungen) der Elektrolytlösung
weiter zu erhöhen.
Die herkömmlicherweise
zur Anwendungen kommenden Elektrolytkondensatoren können nämlich diesem
Erfordernis der Erhöhung
der Funkenspannung nicht genügen.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, eine Elektrolytlösung für Elektrolytkondensatoren zur
Verfügung
zu stellen, die ein für
Praxiszwecke zufrieden stellendes Ausmaß der Elektroleitfähigkeit zeigt
und die eine leichte chemische Umwandelbarkeit haben soll (bei der
Verfahrensweise zur Herstellung eines isolierenden Oxidfilms auf
einem Metallelement, wie einer Aluminiumfolie, die als positive Elektrode
der Elektrolytkondensatoren verwendet werden soll). Weiterhin zeigt
sie eine hohe Spannungsbeständigkeit
bei einer Spannung, die höher
ist als diejenige einer herkömmlichen
Elektrolytlösung.
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[Offenbarung der Erfindung]
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Elektrolytlösung, umfassend Wasser und
ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel, die weiterhin eine
1,6-Decandicarbonsäure
oder ein Salz davon und mindestens ein Additiv, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Pivalinsäure oder einem Salz davon,
Diesterverbindungen, Lactonverbindungen, die eine Alkylgruppe haben,
Cyanoalkansäureestern,
Monocarbonsäuren
mit einer Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und zwei Alkylgruppen
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in β-Position
der Carboxylgruppe, Salzen davon, Monocarbonsäuren mit einer Alkylkette von
3 bis 7 Kohlenstoffatomen und einer Ethylgruppe in α-Position
der Carboxylgruppe, Salzen davon, Monocarbonsäuren einer cyclischen gesättigten
Verbindung mit 5 oder 6 Ring-bildenden Kohlenstoffatomen und Salzen
davon enthält.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Elektrolytlösung, wie
in Anspruch 3 definiert und ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist eine Elektrolytlösung,
wie in Anspruch 9 definiert, umfassend Wasser und ein mit Wasser
mischbares organisches Lösungsmittel,
weiterhin enthaltend eine Carbonsäure oder ein Salz davon und
mindestens ein Additiv, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Di nitrilverbindungen, Diesterverbindungen,
Lactonverbindungen, die eine Alkylgruppe haben, und Cyanoalkansäureester.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrolytkondensator,
umfassend ein metallisches Element, das einen Oxidfilm auf einer
Oberfläche
davon aufweist, und eine Elektrolytlösung in einem verschlossenen
Gehäuse,
wobei die Elektrolytlösung
eine Elektrolytlösung
eine der erfindungsgemäßen oben
angegebenen Lösungen
ist. Ein bevorzugtes Metallelement ist eine Aluminiumfolie.
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Die
Elektrolytkondensatoren, die die erfindungsgemäße Elektrolytlösung enthalten,
zeigen eine leichte chemische Umwandlung und eine ähnliche
Elektroleitfähigkeit
wie die herkömmlicherweise verwendeten
Elektrolytkondensatoren des gleichen Typs, während sie eine hohe Funkenspannung
(Widerstandsspannung), wie 470 V oder höher, weiterhin 480 V oder höher oder
490 V oder höher,
indem eine bevorzugte Kombination von Additiven ausgewählt worden
ist, die in die Elektrolytlösung
eingearbeitet werden. Weiterhin kann eine hohe Funkenspannung von
500 V oder höher
erreicht werden.
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[Detaillierte Beschreibung
der Erfindung]
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Die
erfindungsgemäße Elektrolytlösung ist dadurch
charakterisiert, dass 1,6-Decandicarbonsäure oder ein Salz davon als
erstes Additiv und ein oder mehrere zweite Additive in einem wässrigen
organischen Lösungsmittel,
umfassend Wasser und ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel,
gelöst
sind.
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Zuerst
wird das mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel, das als organisches
Lösungsmittel
für die
erfindungsgemäße Elektrolytlösung verwendet
wird, beschrieben.
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Die
herkömmlichen
Elektrolytlösungen
für Elektrolytkondensatoren
verwenden eine Kombination aus Wasser und einem wässrigen
organischen Lösungsmittel
(d.h. ein Wasser-enthaltendes organisches Lösungsmittel). Erfindungsgemäß können verschiedene
bekannte, mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel zum Einsatz kommen.
Beispiele für
die mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel sind Alkohole,
wie mehrwertige Alkohole und Monoalkohole, Diester, Cyanoalkansäureester,
Lactone und Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid. Das organische Lösungsmittel
kann ein Gemisch aus zwei oder mehreren organischen Lösungsmitteln
sein. Ein mit Wasser nicht-mischbares organisches Lösungsmittel kann
in Gemisch mit dem in Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel
eingesetzt werden, unter der Voraussetzung, dass das resultierende
Gemisch mit Wasser mischbar ist.
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Beispiele
für die
mehrwertigen Alkohole schließen
Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol,
1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 2,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2-Methyl-l,3-propandiol,
2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, Pinakol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, 2-Ethyl-1,3-hexandiol,
3-Methyl-1,5-pentandiol, Glycerin, 1,2,4-Butantriol, Trimethylolethan,
Mannit, Sorbit, Dulcit und Poly(vinylalkohol) ein.
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Beispiele
für die
Monoalkohole schließen 2-Methoxyethanol,
2-Ethoxyethanol, 2-Propoxyethanol, 2-Isopropoxyethanol, 2-Butoxyethanol, 3-Methyl-3-methoxy-1-butanol,
3-Methoxy-1-butanol, 1-Methoxy-2-propanol,
1-Ethoxy-2-propanol und 1-Methoxy-2-butanol
ein.
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Beispiele
für die
Lactone schließen γ-Butyrolacton, δ-Valerolacton und ε-Caprolacton
ein.
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Besonders
bevorzugt werden Ethylenglykol und ein Gemisch aus Ethylenglykol
und einem Lacton.
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Der
Wassergehalt in dem wässrigen
organischen Lösungsmittel
beträgt
im Allgemeinen 5 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise nicht weniger als
0,1 Gew.-% und nicht mehr als 4 Gew.-%, ausgedrückt als Wassergehalt in der
Elektrolytlösung.
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Das
erste Additiv für
die erfindungsgemäße Elektrolytlösung ist
die 1,6-Decandicarbonsäure
oder ihre Salze (Salze mit einer organischen Base, wie das Ammoniumsalz,
Methylaminsalz, Dimethylaminsalz, Trimethylaminsalz, Ethylaminsalz,
Diethylaminsalz, Triethylaminsalz oder ein quaternäres Ammoniumsalz).
Die erfindungsgemäße Elektrolytlösung hat vorzugsweise
einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 7, insbesondere in der Nachbarschaft
von 6. Der gewünschte
pH-Wert kann dadurch erhalten werden, dass das Verhältnis der
1,6-Decandicarbonsäure
zu dem Salz davon eingestellt wird oder dass nur ein Salz der 1,6-Decandicarbonsäure verwendet
wird.
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Bei
den von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen
ist gefunden worden, dass eine im Handel erhältliche 1,6-Decandicarbonsäure und ihre Salze als Verunreinigungen
1,10-Decandicarbonsäure
oder ihre Salze enthalten, die bei der Herstellung der 1,6-Decandicarbonsäure und
ihren Salzen erzeugt werden. Da die 1,10-Decandicarbonsäure einen
hohen Schmelzpunkt von 130°C
hat (der Schmelzpunkt der 1,6-Decandicarbonsäure ist 65°C), erfolgt bei einem Gemisch,
das eine große Menge
der 1,10-Decandicarbonsäure
enthält,
leicht eine Ausfällung
bei niedriger Temperatur und dadurch werden die Kondensatoreigenschaften
bei niedriger Temperatur verschlechtert. Weiterhin wird leicht eine
Umesterung mit Ethylenglykol in der Elektrolytlösung hervorgerufen und es wird
weiterhin eine Verschlechterung der Elektroleitfähigkeit bei hoher Temperatur
bewirkt, was zu einer Verschlechterung der Kondensatoreigenschaften
führt.
Daher beträgt die
Menge der 1,10-Decandicarbonsäure
oder ihres Salzes, die bzw. das in der 1,6-Decandicarbon- säure oder
ihrem Salz enthalten ist, vorzugsweise 3 Gew.-% oder weniger, mehr
bevorzugt 1 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Menge der 1,6-Decandicarbonsäure oder
eines Salzes von.
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Es
ist schwierig, die 1,10-Decandicarbonsäure und/oder das Salz davon,
nämlich
Verunreinigungen der im Handel erhältlichen 1,6-Decandicarbonsäure oder
des Salzes davon, zu entfernen. Die Reinigung durch eine in üblicher
Weise durchgeführte
Kristallisation kann eine 1,6-Decandicarbonsäure oder ein Salz davon, enthaltend
ungefähr
5 bis 8 Gew.-% 1,10-Decandicarbonsäure und/oder eines Salzes davon,
ergeben.
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Demgemäß wird der
Gehalt der 1,10-Decandicarbonsäure
und/oder des Salzes davon (Verunreinigungen) vorzugsweise durch
das folgende Reinigungsverfahren verringert werden.
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Ein
Destillationsverfahren, umfassend die Stufen der Veresterung der
1,10-Decandicarbonsäure
und der 1,6-Decandicarbonsäure,
die Abtrennung des resultierenden 1,6-Decandicarbonsäureesters durch
Destillation und die Unterwerfung des destillierten Esters einer
Hydrolyse, um diesen in eine Carbonsäure umzuwandeln, wird bevorzugt.
Die Destillation wird vorzugsweise bei den Bedingungen eines Rückflussverhältnisses
von 0,01 bis 100, mehr bevorzugt 0,1 bis 30, durchgeführt. Die
theoretische Anzahl der Stufen beträgt vorzugsweise 2 bis 90, mehr bevorzugt
5 bis 50. Die Destillation kann bei verringertem Druck oder bei
atmosphärischem
Druck durchgeführt
werden, erfolgt jedoch vorzugsweise bei einem Druck von 0,1 bis
200 mmHg, mehr bevorzugt 0,5 bis 30 mmHg. Der Ester kann der Methylester,
der Ethylester, der Propylester (linear oder verzweigt) oder der
Butylester (linear oder verzweigt) sein. Das Destillationsverfahren
ist weiterhin deswegen von Vorteil, weil im Allgemeinen vorliegende
Verunreinigungen mit niedrigem Molekulargewicht (mit niedrigem Siedepunkt)
der 1,6- Decandicarbonsäure, wie
Buttersäure
und Hexansäure,
gleichzeitig entfernt werden können.
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Die
1,6-Decandicarbonsäure
oder ein Salz davon liegt in der Elektrolytlösung vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 50 Gew.-% vor, so dass eine gute Elektroleitfähigkeit
und eine gute Spannungsbeständigkeit
erhalten werden kann. Mehr bevorzugt werden 1 bis 40 Gew.-%, am
meisten bevorzugt werden 1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt werden
1 bis 15 Gew.-% und weiterhin bevorzugt werden 3 bis 10 Gew.-%.
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Wenn
das zweite Additiv eine Dinitrilverbindung, eine Diesterverbindung,
eine Lactonverbindung mit einer Alkylgruppe oder eine Cyanoalkansäureesterverbindung
ist, dann kann das erste Additiv eine bekannte Carbonsäure oder
ein Salz davon anstelle der 1,6-Decandicarbonsäure oder eines Salzes davon
sein. Die bekannte Carbonsäure
oder ein Salz davon kann aus solchen Verbindungen ausgewählt werden,
die als Additive für
Elektrolytlösungen von
Elektrolytkondensatoren bekannt sind. Beispiele sind wie folgt:
5,6-Decandicarbonsäure,
Sebacinsäure,
Adipinsäure,
3-Dodecyladipinsäure,
2,9-Sebacinsäure,
Azelainsäure,
1,7-Octandicarbonsäure,
Benzoesäure,
3,3-Dimethylbutansäure,
2,2-Diisopropylpropansäure, 2-Methylnonandisäure, 2,4-Dimethyl-4-methoxycarbonylundecandisäure, 2,4,6-Trimethyl-4,6-dimethoxycarbonyltridecandisäure, 8,9-Dimethyl-8,9-dimethoxycarbonylhexadecandisäure, 11-Cyanoundecansäure, 7-Cyanoundecansäure, 2-Butyl-7-cyanoheptansäure; Salze
mit organischen Basen, wie Ammoniumsalze, Methylaminsalze, Dimethylaminsalze,
Trimethylaminsalze, Ethylaminsalze, Diethylaminsalze, Triethylaminsalze und
tertiäre
Ammoniumsalze oder oben genannten Carbonsäuren.
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Die
oben genannte Carbonsäure
oder das Salz davon ist vorzugsweise in der Elektrolytlösung in einer
Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt von 1 bis 40 Gew.-%,
am meisten bevorzugt von 1 bis 20 Gew.-% (insbesondere von 1 bis
15 Gew.-%) enthalten, so dass eine gute Elektroleitfähigkeit
und Spannungsbeständigkeit
erhalten werden kann.
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Das
zweite Additiv, das zu der erfindungsgemäßen Elektrolytlösung zugesetzt
wird, ist eine der unten genannten Verbindungen. Eine oder mehrere Additive
können
in der Elektrolytlösung
aufgelöst werden:
Dinitrilverbindungen,
Pivalinsäure
oder Salze davon, Diesterverbindungen, Lactonverbindungen, die eine Alkylgruppe
haben, Cyanoalkansäureester,
Monocarbonsäure
mit einer Alkylkette mit 3–7
Kohlenstoffatomen und zwei Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
in β-Position
der Carboxylgruppe, Salze davon, Monocarbonsäuren mit einer Alkylkette von 3–7 Kohlenstoffatomen
und eine Ethylgruppe in α-Position der Carboxylgruppe,
Salze davon, Monocarbonsäuren
einer cyclischen gesättigten
Verbindung mit 5 oder 6 Ringbildenden Kohlenstoffatomen und Salze
davon.
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Nachstehend
werden Details der zweiten Additive beschrieben.
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[Dinitrilverbindung]
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Als
Dinitrilverbindung wird eine Dinitrilverbindung, umfassend eine
Alkylenkette mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, an die zwei Nitrilgruppen
angeheftet sind, bevorzugt. Die Alkylenkette kann verzweigt oder
linear sein. Beispiele für
die Dinitrilverbindungen schließen
lineare Dinitrile, wie Succinonitril, Glutaronitril, Adiponitril,
1,5-Dicyanopentan, 1,6-Dicyanohexan, 1,7-Dicyanoheptan, 1,8-Dicyanooctan,
1,9-Dicyanononan, 1,10-Dicyanodecan und 1,12-Dicyanododecan und verzweigte Dinitrile,
wie Tetramethylsuccinonitril, 2-Methylglutaronitril, 2,4-Dimethylglutaronitril,
2,2,4,4-Tetramethylglutaronitril, 1,4-Dicyanopentan, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandicarbonitril,
2,6-Dicyano heptan, 2,7-Dicyanooctan, 2,8-Dicyanononan und 1,6-Dicyanodecan
ein. Am meisten wird das Adiponitril bevorzugt.
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Die
Nitrilverbindung ist vorzugsweise in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 0, 1 bis 50 Gew.-%, mehr bevorzugt 1 bis 40 Gew.-%,
noch mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge
der Elektrolytlösung,
enthalten.
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[Pivalinsäure oder
ein Salz davon]
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Die
Pivalinsäure
wird auch als Trimethylessigsäure,
angegeben durch die Formel (CH3)3COOH, bezeichnet. Ein Salz davon (Pivalinsäuresalz)
kann ein Salz mit einer der oben genannten organischen Basen sein.
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Die
Pivalinsäure
oder das Salz davon ist vorzugsweise in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, mehr bevorzugt 3 bis 15 Gew.-%, bezogen
auf die gesamte Menge der Elektrolytlösung, enthalten.
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Das
Verhältnis
Pivalinsäure
(oder ein Salz davon):1,6-Decandicarbonsäure (oder
ein Salz davon, erstes Additiv) liegt vorzugsweise in dem auf das Gewicht
bezogenen Bereich von 25:75 bis 90:10. Die Gesamtmenge der Pivalinsäure (oder
des Salzes davon) und der 1,6-Decandicarbonsäure (oder des Salzes davon)
liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 30 Gew.-%, insbesondere
6 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Elektrolytlösung.
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Es
wird bevorzugt, dass die Pivalinsäure oder ein Salz davon in
der Elektrolytlösung
in Kombination mit der oben genannten Nitrilverbindung enthalten
ist.
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[Diesterverbindung]
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Die
Diesterverbindung ist vorzugsweise eine Diesterverbindung mit einer
Alkylengruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen (insbesondere 4–12 Kohlenstoffatomen).
Die Alkylengruppe kann linear oder verzweigt sein. Beispiele für die Diesterverbindungen schließen lineare
Ester, wie Dimethylsuccinat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethylpimelat,
Dimethylsuberat, Dimethylazelat, Dimethylsebacat, Dimethyldecandicarboxylat
und Dimethyl-1,10-decandicarboxylat, und verzweigte Ester, wie Dimethyltetramethylsuccinat,
Dimethyl-2-methylglutarat, Dimethyl-2,4-dimethylglutarat, Dimethyl-2,2,4,4-tetramethyl-4-dimethylglutarat
und Dimethyl-1,6-decandicarboxylat, ein. Die Diesterverbindungen
sind nicht auf Methylester, die an beiden Enden Methylgruppen haben,
beschränkt
und die Diesterverbindungen können
Ethylester, Propylester oder Phenylesters sein.
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Die
Diesterverbindung ist im Allgemeinen in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 0, 01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 40 Gew.-%,
mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge der
Elektrolytlösung,
enthalten. Im Falle, dass die oben genannte Diesterverbindung in
die Elektrolytlösung
eingearbeitet wird, werden vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-% Pivalinsäure oder
eines Salzes davon zugesetzt.
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[Lactonverbindung, die
eine Alkylgruppe hat]
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Als
Lactonverbindung, die eine Alkylgruppe hat, werden Lactonverbindungen
mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie die Gruppen, Methyl,
Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl, bevorzugt.
Die Alkylgruppe kann eine verzweigte Alkylgruppe, wie Isopropyl
oder Isobutyl, sein. Mehr bevorzugt werden Lactonverbindungen, die
eine Alkylgruppe mit 4 bis 8 Kohlenstoffatomen haben.
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Beispiele
für bevorzugte
Lactonverbindungen schließen γ-Nonanolacton mit
einer linearen Pentylgruppe und γ-Undecanolacton
mit einer linearen Heptylgruppe ein. Es kann auch eine δ-Lactonverbindung
und eine ε-Lactonverbindung
zum Einsatz kommen.
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Die
Lactonverbindung ist im Allgemeinen in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%,
mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge der
Elektrolytlösung,
enthalten.
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[Cyanoalkansäureesterverbindung]
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Die
Cyanoalkansäureesterverbindung
hat vorzugsweise eine Alkylengruppe mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen
(insbesondere 4 bis 12 Kohlenstoffatomen). Die Alkylengruppe kann
linear oder verzweigt sein.
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Beispiele
für die
Cyanoalkansäureesterverbindungen
schließen
lineare Verbindungen, wie Methyl-3-cyanopropanoat, Methyl-4-cyanobutanoat, Methyl-5-cyanopentanoat,
Methyl-6-cyanohexanoat, Methyl-7-cyanoheptanoat,
Methyl-8-cyanooctanoat, Methyl-9-cyanononanoat, Methyl-10-cyanodecanoat,
Methyl-11-cyanoundecanoat und Methyl-12-cyanododecanoat, und verzweigte
Verbindungen, wie Methyl-7-cyanoundecanoat und Methyl-2-butyl-7-cyanoheptanoat,
ein. Der Ester ist nicht auf den Methylester beschränkt und
es können
auch der Ethylester, der Propylester und der Phenylester zum Einsatz kommen.
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Die
Cyanoalkansäureesterverbindung
ist im Allgemeinen in der Elektrolytlösung in einer Menge von 0,
01 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 40 Gew.-%, mehr bevorzugt
1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge der Elektrolytlösung, enthalten.
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[Monocarbonsäure, die
eine Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und zwei Alkylgruppen
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in β-Position
der Carboxylgruppe haben, und Salze davon]
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Diese
Monocarbonsäure
ist eine Verbindung mit der Formel (R1)
(R2) (R3) CH2CCOH [wobei R1,
R2 und R3 jeweils
unabhängig
für eine
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen stehen].
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Die
einzelnen Gruppen R1, R2 und
R3 der Monocarbonsäure, die durch die obige Formel
angegeben wird, sind unabhängig
voneinander Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl,
Ethyl, n-Propyl, Ispropyl, n-Butyl, sek.-Butyl oder tert.-Butyl. Methyl
oder Ethyl werden bevorzugt.
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Beispiele
für die
Monocarbonsäuren
der obigen Formel schließen
3,3-Dimethylbutansäure (R1=R2=R3=Methyl),
3,3-Dimethylpentansäure (R1=R2=Methyl, R3=Ethyl), 3,3-Diethylbutansäure (R1=R2=Ethyl, R3=Methyl), 3,3-Diethylpentansäure (R1=R2=R3=Ethyl)
und 3,3,4-Trimethylpentansäure (R1=R2=Methyl, R3=Isopropyl) ein. Beispiele für die Salze
der Monocarbonsäuren
sind Salze mit den oben genannten organischen Basen.
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Die
oben genannte Monocarbonsäure
oder das Salz davon ist im Allgemeinen in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%,
mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge der
Elektrolytlösung,
enthalten.
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[Monocarbonsäure, die
eine Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und eine Ethylgruppe
in α-Position
der Carboxylgruppe aufweist, und Salze davon]
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Beispiele
für die
Monocarbonsäuren
schließen
2-Ethylbutansäure,
2-Ethylpentansäure,
2-Ethylhexansäure
und 2-Ethyl heptansäure
ein. Beispiele für
die Salze der Monocarbonsäuren
sind Salze der oben genannten organischen Basen.
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Die
oben genannte Monocarbonsäure
oder das Salz davon ist im Allgemeinen in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 40 Gew.-%, mehr
bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge der Elektrolytlösung, enthalten.
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[Monocarbonsäure einer
cyclischen gesättigten
Verbindung mit 5 oder 6 Ring-bildenden Kohlenstoffatomen und Salze
davon]
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Beispiele
für die
Monocarbonsäuren
schließen
Cyclopentancarbonsäure
und Cyclohexancarbonsäure
ein. Beispiele für
die Salze der Monocarbonsäuren
sind Salze der oben genannten organischen Basen.
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Die
oben genannte Monocarbonsäure
oder das Salz davon ist im Allgemeinen in der Elektrolytlösung in
einer Menge von 0, 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%,
mehr bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge der
Elektrolytlösung,
enthalten.
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[Optional einsetzbare
weitere Additive]
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In
die erfindungsgemäße Elektrolytlösung für die Elektrolytkondensatoren
können
eine oder mehrere Substanzen aus der Gruppe saure Alkylphosphatester,
phosphorige Säure
und Phosphorsäure eingearbeitet
werden, die eine hydrolytische Zersetzung eines anodischen Oxidfilms
(was bei der Langzeitlagerung eines Kondensators auftritt) und ein Aussickern
des Stroms eines Kondensators hemmen können. Die sauren Alkylphosphatester,
die phosphorige Säure
oder die Phosphorsäure
können
in die Elektrolytlösung
in einer Menge von 0,02 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Menge
der Elektrolytlösung,
eingearbeitet werden.
-
Weiterhin
können
eine oder mehrere aromatische Nitroverbindungen, wie o-Nitrophenol,
m-Nitrophenol, p-Nitrophenol und m-Nitroacetophenon, die eine Funktion
dahingehend haben, dass sie eine Erhöhung des Innendrucks hemmen,
der durch im Inneren des Kondensators erzeugtes Wasserstoffgas bewirkt
worden ist, zugegeben werden. Die Menge der aromatischen Nitroverbindung
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 6 Gew.-%, bezogen auf
die gesamte Menge der Elektrolytlösung.
-
Die
vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter
erläutert.
In den folgenden Beispielen wurde die Elektrolytlösung dadurch
hergestellt, dass eines oder mehrere Additive in einem wässrigen
organischen Lösungsmittel,
umfassend Wasser und Ethylenglykol (oder eine Kombination von Ethylenglykol
und γ-Butyrolacton)
aufgelöst
wurden. In die Elektrolytlösung
wurde eine Aluminiumfolie eingegeben. Ein konstanter Strom mit einer Stromdichte
von 10 mA/cm2 wurde an dieses System angelegt.
Dann wurden die Funkenspannung (V), der Zeitraum bis 400 V erreicht
wurden (Arbeitsperiode (chemische Umwandlungsmethode): Minuten)
und die Elektroleitfähigkeit
bei 20°C
(spezifische Leitfähigkeit
mS/cm) gemessen. Die gemessenen Werte werden nachstehend angegeben.
-
Weiterhin
wurden auch Elektrolytlösungen mit
einer bekannten repräsentativen
Zusammensetzung der gleichen Messung unterworfen. Auch diese Messwerte
sind unten angegeben.
-
[Vergleichsbeispiel 1]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (15 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 430 V
- Arbeitsperiode: 4,8 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
2,1 mS/cm
-
[Vergleichsbeispiel 2]
-
- Ammoniumpivalat (15 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 440 V
- Arbeitsperiode: 5,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
2,2 mS/cm
-
[Beispiel 1]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 475 V
- Arbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 2]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (52 Gew.-%)
- Adiponitril (30 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 520 V
- Arbeitsperiode: 5,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Beispiel 3]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (81 Gew.-%)
- Adiponitril (1 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 5,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 4]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (72 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 5]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (7,5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (72 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 495 V
- Arbeitsperiode: 5,1 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 6]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (72 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 4,8 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 7]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (60 Gew.-%)
- 1,5-Pentandiol (12 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- Arbeitsperiode: 5,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 8]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (60 Gew.-%)
- 1,2,4-Butantriol (12 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- sArbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,3 mS/cm
-
[Beispiel 9]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (60 Gew.-%)
- 1,2-Butandiol (12 Gew.-%)
- 1,6-Dicyanodecan (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 495 V
- Arbeitsperiode: 5,5 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 10]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (60 Gew.-%)
- Diethylenglykol (12 Gew.-%)
- 1,6-Dicyanodecan (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,3 mS/cm
-
[Beispiel 11]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (60 Gew.-%)
- Pinakol (12 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 515 V
- Arbeitsperiode: 6,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,1 mS/cm
-
[Beispiel 12]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (2,5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (70 Gew.-%)
- Adiponitril (17 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 560 V
- Arbeitsperiode: 6,1 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
0,8 mS/cm
-
[Beispiel 13]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (2,5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (22 Gew.-%)
- γ-Butyrolacton
(50 Gew.-%)
- Adiponitril (15 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 560 V
- Arbeitsperiode: 6,0 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
0,9 mS/cm
-
[Beispiel 14]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (73 Gew.-%)
- Adiponitril (15 Gew.-%)
- Wasser (2 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- Arbeitsperiode: 4,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 15]
-
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (73 Gew.-%)
- Adiponitril (15 Gew.-%)
- Wasser (2 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
2,0 mS/cm
-
Vergleiche
zwischen den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 15 und den Ergebnissen
der Vergleichsbeispiele 1 bis 2 weisen darauf hin, dass Elektrolytlösungen,
enthaltend Additive von Ammonium-1,6-decandicarboxylat (oder Ammoniumpivalat) und
eine Nitrilverbindung gemäß der Erfindung
offensichtlich eine hohe Funkenspannung im Vergleich zur Elektrolytlösung, enthaltend
ein Additiv von Ammonium-1,6-decandicarboxylat allein, ergeben,
während hinsichtlich
der Arbeitsperiode und der Elektroleitfähigkeit fast keine Veränderungen
beobachtet werden. Ähnliche
Ergebnisse werden auch im Falle von Elektrolytlösung, enthaltend Additive von
Ammonium-1,6-decandicarboxylat und Ammoniumpivalat in Kombination
beobachtet.
-
Die
folgenden Beispiele zeigen Ergebnisse bei der Messung der Eigenschaften
der Elektrolytlösung,
um den Unterschied zwischen dem Fall, dass ein handelsübliches
Ammonium-1,6-decandicarboxylat
für technische
Zwecke (enthaltend 6 Gew.-% von Ammonium-1,10-decandicarboxylat
als Verunreinigungen) und dem Fall von hochreinem Ammonium-1,6-decandicarboxylat
(enthaltend 0,1 Gew.-% Ammonium-1,10-decandicarboxylat) verwendet
wird, aufzuzeigen. 1,6-Decandicarbonsäure mit hoher Reinheit für Ammonium-1,6-decandicarbo xylat
mit hoher Reinheit wurde durch das folgende Verfahren hergestellt.
-
[Herstellung von 1,6-Decandicarbonsäure mit
hoher Reinheit]
-
Für technische
Zwecke bestimmte 1,6-Decandicarbonsäure (enthaltend 6 Gew.-% als
1,10-Decandicarbonsäure
als Verunreinigungen) wurde in ihren Methylester umgewandelt. Das
Methylesterprodukt wurde einer Rektifizierung bei den Bedingungen eines
Rückflussverhältnisses
von 1 und einer theoretischen Anzahl der Böden von 20 unterworfen, um das
Methyl-1,10-decandicarboxylat (Kp.: 165°C/10 mmHg) von dem Methyl-1,6-decandicarboxylat
(Kp.: 156°C/10
mmHg) abzutrennen. Danach wurde das 1,6-Decandicarboxylat hydrolysiert,
wodurch die 1,6-Decandicarbonsäure
mit hoher Reinheit (enthaltend 0,1 Gew.-% 1,10-Decandicarbonsäure) erhalten wurde.
-
In
den folgenden Beispielen wurde die Elektrolytlösung in der Weise hergestellt,
dass eines oder mehrere Additive in einem wässrigen organischen Lösungsmittel,
umfassend Wasser und Ethylenglykol, aufgelöst wurden. In die Elektrolytlösung wurde eine
Aluminiumfolie eingegeben. Ein konstanter Strom mit einer Stromdichte
von 10 mA/cm2 wurde an dieses System angelegt.
Dann wurden die Funkenspannung (V), der Zeitraum, bis 400 V erreicht
wurden (Arbeitsperiode: Minuten) und die Elektroleitfähigkeit
bei 20°C
(spezifische Leitfähigkeit)
gemessen. Weiterhin wurde das Verhältnis (%) der Abnahme der Elektroleitfähigkeit
nach 720-stündigem Halten
der Elektrolytlösung
bei 105°C
gemessen.
-
Unten
stehend werden die Messwerte angegeben.
-
[Vergleichsbeispiel 3]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (für technische Zwecke, 15 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 430 V
- Arbeitsperiode: 4,8 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
2,1 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
31%
-
[Beispiel 16]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (für technische Zwecke, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 475 V
- Arbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
18%
-
[Beispiel 17]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 5,3 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
17%
-
[Beispiel 18]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (für technische Zwecke, 7,5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 5,0 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,8 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
21%
-
[Beispiel 19]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 7,5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 485 V
- Arbeitsperiode: 4,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,8 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
19%
-
[Beispiel 20]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (für technische Zwecke, 10 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 470 V
- Arbeitsperiode: 4,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
26%
-
[Beispiel 21]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 10 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 475 V
- Arbeitsperiode: 4,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,8 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
22%
-
[Beispiel 22]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (70 Gew.-%)
- 1,5-Pentandiol (12 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 475 V
- Arbeitsperiode: 5,3 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
17%
-
[Beispiel 23]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (702 Gew.-%)
- 1,2,4-Butantriol (12 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 4,8 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,3 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
16%
-
[Beispiel 24]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (70 Gew.-%)
- 1,2-Butandiol (12 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 5,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
16%
-
[Beispiel 25]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (70 Gew.-%)
- Diethylenglykol (12 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 4,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
16%
-
[Beispiel 26]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (hohe Reinheit, 5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (70 Gew.-%)
- Pinakol (12 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 485 V
- Arbeitsperiode: 5,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,1 mS/cm
- Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit:
14%
-
Vergleiche
zwischen den Ergebnissen der Beispiele 16 bis 26 und dem Ergebnis
des Vergleichsbeispiels 3 weisen darauf hin, dass Elektrolytlösung, enthaltend
Ammonium-1,6-decandicarboxylat
mit hoher Reinheit (hergestellt durch Reinigung von Ammonium-1,6-decandicarboxylat
für technische
Zwecke zur Verringerung des Gehalts von Ammonium-1,10-decandicarboxylat) eine hohe Funkenspannung
und ein niedriges Verhältnis
der Verringerung der Leitfähigkeit
im Vergleich zu einer Elektrolytlösung ergeben, die Ammonium-1,6-decandicarboxylat
für technische
Zwecke enthält.
-
In
den folgenden Beispielen wurde die Elektrolytlösung dadurch hergestellt, dass
Ammonium-1,6-decandicarboxylat und eine Diesterverbindung (oder
eine Lactonverbindung mit einer Alkylgruppe oder eine Cyanoalkanverbindugn)
in einem wässrigen
organischen Lösungsmittel,
umfassend Wasser und Ethylenglykol, aufgelöst wurden. In die Elektrolytlösung wurde
eine Aluminiumfolie eingegeben. Ein konstanter Strom mit einer Stromdichte
von 10 mA/cm2 wurde an das System angelegt.
Dann wurde die Funkenspannung (V), der Zeitraum, bis 400 V erreicht
wurden (Arbeitsperiode: Minuten), und die Elektroleitfähigkeit
bei 20°C
(spezifische Leitfähigkeit)
gemessen. Die Messwerte werden nachstehend angegeben.
-
[Vergleichsbeispiel 4]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 440 V
- Arbeitsperiode: 5,4 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 27]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (77 Gew.-%)
- Dimethyladipat (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 470 V
- Arbeitsperiode: 4,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 28]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (84 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 4,5 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 29]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (77 Gew.-%)
- Methyl-11-cyanoundecanoat (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 475 V
- Arbeitsperiode: 4,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,3 mS/cm
-
[Beispiel 30]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (82 Gew.-%)
- γ-Nonanolacton
(5 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 465 V
- Arbeitsperiode: 4,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 31]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (74 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- Arbeitsperiode: 4,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,3 mS/cm
-
[Beispiel 32]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (50 Gew.-%)
- Ammonium-11-cyanoundecanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (84 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- Arbeitsperiode: 8,8 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 33]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (79 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 485 V
- Arbeitsperiode: 4,8 Minuten
-
Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Beispiel 34]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (7,5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (79 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- Arbeitsperiode: 5,1 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 35]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (79 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 505 V
- Arbeitsperiode: 5,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 36]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (54 Gew.-%)
- γ-Butyrolacton
(25 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 505 V
- Arbeitsperiode: 4,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 37]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (69 Gew.-%)
- Methyl-11-cyanoundecanoat (10 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 495 V
- Arbeitsperiode: 4,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Beispiel 38]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumpivalat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (69 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 5,0 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,7 mS/cm
-
[Beispiel 39]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammonium-2,2-diisopropylpropanoat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (39 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- γ-Butyrolacton
(25 Gew.-%)
- Adiponitril (15 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 4,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,8 mS/cm
-
Vergleiche
zwischen den Ergebnissen der Beispiele 27 bis 39 und dem Ergebnis
des Vergleichsbeispiels 4 weisen darauf hin, dass Elektrolytlösungen,
enthaltend Additive von Ammonium-1,6-decandicarboxylat und einer
Diesterverbindung (oder einer Lactonverbindung mit einer Alkylgruppe
oder eine Cyanoalkanverbindung, gegebenenfalls weiterhin eine Nitrilverbindung)
gemäß der Erfindung
offensichtlich eine hohe Funkenspannung im Vergleich zur Elektrolytlösung ergeben,
die ein Additiv von Ammonium-1,6-decandicarboxylat allein enthalten,
während
hinsichtlich der Arbeitsperiode und der Elektroleitfähigkeit
fast keine Veränderungen beobachtet
werden.
-
In
den folgenden Beispielen wurde die Elektrolytlösung in der Weise hergestellt,
dass Ammonium-1,6-decandicarboxylat und eine Monocarbonsäure mit
einer Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und zwei Alkylgruppen
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der β-Position zu der Carboxylgruppe
(oder ihr Salz) in einem wässrigen
organischen Lösungsmittel, umfassend
Ethylenglykol (oder eine Kombination von Ethylenglykol und γ-Butyrolacton)
und Wasser aufgelöst
wurden. In die Elektrolytlösung
wurde eine Aluminiumfolie eingebracht. Ein konstanter Strom mit
einer Stromdichte von 10 mA/cm2 wurde an
diesem System angelegt. Dann wurden die Funkenspannung (V), der
Zeitraum, bis 400 V erreicht wurden (Arbeitsperiode: Minuten), und
die Elektroleitfähigkeit
bei 20°C
(spezifische Leitfähigkeit)
gemessen. Die Messwerte werden unten stehend angegeben.
-
[Beispiel 40]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (7,5 Gew.-%)
- Ammonium-3,3-dimethylbutanoat (2,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 5,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 41]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammonium-3,3-dimethylbutanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 500 V
- Arbeitsperiode: 6,0 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 42]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (2,5 Gew.-%)
- Ammonium-3,3-dimethylbutanoat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 6,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Beispiel 43]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (2,5 Gew.-%)
- Ammonium-3,3-dimethylbutanoat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (70 Gew.-%)
- Adiponitril (17 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 550 V
- Arbeitsperiode: 6,1 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 44]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (2,5 Gew.-%)
- Ammonium-3,3-dimethylbutanoat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (22 Gew.-%)
- γ-Butyrolacton
(50 Gew.-%)
- Adiponitril (15 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 560 V
- Arbeitsperiode: 5,8 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 45]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (2,5 Gew.-%)
- Ammonium-3,3-dimethylbutanoat (7,5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (17 Gew.-%)
- γ-Butyrolacton
(50 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(5 Gew.-%)
- Adiponitril (15 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 560 V
- Arbeitsperiode: 5,3 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
Vergleiche
zwischen den Ergebnissen der Beispiele 40 bis 45 und dem Ergebnis
des Vergleichsbeispiels 4 weisen darauf hin, dass Elektrolytlösungen,
enthaltend Additive von Ammonium-1,6-decandicarboxylat und eine
Monocarbonsäure
mit einer Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und zwei Alkylgruppen
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der β-Position zu der Carboxylgruppe oder
ihres Salzes (gegebenenfalls weiterhin eine Nitrilverbindung) gemäß der Erfindung
offensichtlich eine hohe Funkenspannung im Vergleich zur Elektrolytlösung, enthaltend
ein Additiv von Ammonium-1,6-decandicarboxylat
allein ergeben, während
hinsichtlich der Arbeitsperiode und der Elektroleitfähigkeit
fast keine Veränderungen
beobachtet werden.
-
In
den folgenden Beispielen wurde die Elektrolytlösung in der Weise hergestellt,
dass Ammonium-1,6-decandicarboxylat und eine Monocarbonsäure mit
einer Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und einer Ethylgruppe
in der α-Position zu
der Carboxylgruppe (oder ihr Salz) oder eine Monocarbonsäure einer
cyclischen gesättigten
Verbindung mit 5 oder 6 Ring-bildenden Kohlenstoffatomen (oder ihr Salz)
in einem wässrigen
organischen Lösungsmittel, umfassend
Ethylenglykol und Wasser, aufgelöst
wurden. In die Elektrolytlösung
wurde eine Aluminiumfolie eingegeben. Ein konstanter Strom mit einer Stromdichte
von 10 mA/cm2 wurde an diesem System angelegt.
Dann wurden die Funkenspannung (V), der Zeitraum, bis die Funkenspannung
erreicht wurde (Arbeitsperiode: Minuten), und die Elektroleitfähigkeit
bei 20°C
(spezifische Leitfähigkeit)
gemessen. Die Messwerte werden unten stehend angegeben.
-
[Vergleichsbeispiel 5]
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- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 440 V
- Arbeitsperiode: 5,7 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Vergleichsbeispiel 6]
-
- Ammonium-2-ethylbutanoat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 330 V
- Arbeitsperiode: 9,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Vergleichsbeispiel 7]
-
- Ammonium-2-ethylhexanoat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 355 V
- Arbeitsperiode: 12,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,0 mS/cm
-
[Vergleichsbeispiel 8]
-
- Ammonium-2-cyclopentanoat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 405 V
- Arbeitsperiode: 13,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Vergleichsbeispiel 9]
-
- Ammonium-2-cyclohexanoat (10 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 480 V
- Arbeitsperiode: 18,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 46]
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- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammonium-2-ethylbutanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 490 V
- Arbeitsperiode: 5,6 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 47]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammonium-2-ethylhexanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 520 V
- Arbeitsperiode: 6,5 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,3 mS/cm
-
[Beispiel 48]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumcyclopentanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 495 V
- Arbeitsperiode: 6,2 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 49]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumcyclohexanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (87 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 495 V
- Arbeitsperiode: 6,0 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,4 mS/cm
-
[Beispiel 50]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammonium-2-ethylhexanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (77 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 520 V
- Arbeitsperiode: 5,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 51]
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- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammonium-2-ethylhexanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (74 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 530 V
- Arbeitsperiode: 5,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,5 mS/cm
-
[Beispiel 52]
-
- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumcyclohexanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (77 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 510 V
- Arbeitsperiode: 5,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
[Beispiel 53]
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- Ammonium-1,6-decandicarboxylat (5 Gew.-%)
- Ammoniumcyclohexanoat (5 Gew.-%)
- Ethylenglykol (74 Gew.-%)
- Adiponitril (10 Gew.-%)
- γ-Undecanolacton
(3 Gew.-%)
- Wasser (3 Gew.-%)
- Funkenspannung: 520 V
- Arbeitsperiode: 5,9 Minuten
- Elektroleitfähigkeit:
1,6 mS/cm
-
Vergleiche
zwischen den Ergebnissen der Beispiele 46 bis 53 und den Ergebnissen
der Vergleichsbeispiels 4 bis 9 weisen darauf hin, dass Elektrolytlösungen,
enthaltend Additive von Ammonium-1,6-decandicarboxylat und eine
Monocarbonsäure
mit einer Alkylkette mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und einer Ethylgruppe
in der α-Position
der Carboxylgruppe oder ihr Salz oder eine Monocarbonsäure einer
cyclischen gesättigten
Verbindung mit 5 oder 6 Ringbildenden Kohlenstoffatomen oder ihr
Salz (gegebenenfalls weiterhin eine Nitrilverbindung) gemäß der Erfindung
offensichtlich eine hohe Funkenspannung im Vergleich zur Elektrolytlösung, enthaltend ein
Additiv von Ammonium-1,6-decandicarboxylat
allein ergeben, während
hinsichtlich der Arbeitsperiode und der Elektroleitfähigkeit
fast keine Veränderungen beobachtet
werden.
-
[Technische Verwendung]
-
Die
erfindungsgemäßen Elektrolytlösungen und
Elektrolytkondensatoren sind mit Vorteil als Energielieferanten
für Luft-Konditionierungsgeräte, Kühlgeräte, Mikrowellenöfen, Waschmaschinen,
Beleuchtungseinrichtungen, Aufzüge,
Roboter, NC-Maschinenwerkzeuge, elektrische Züge, Solargeneratoren, Automobile
mit Hybridmotor und Automobile mit Elektromotoren verwendbar.