DE69508286T2

DE69508286T2 - Elektrolyt für einen elektrolytkondensator

Info

Publication number: DE69508286T2
Application number: DE69508286T
Authority: DE
Inventors: Yamming Mundelein Il 60060 Liu
Original assignee: Boundary Technologies Inc
Current assignee: Boundary Technologies Inc
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: AU4606696A; TW281770B; US5496481A; EP0811232B1; DE69508286D1; JPH10511504A; EP0811232A1; WO1996019815A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft einen Elektrolyten für Elektrolytkondensatoren, insbesondere für einen Aluminiumelektrolytkondensator zur Verwendung bei hoher Spannung.

Hintergrund der Erfindung

Gegenwärtige Kondensatortechnologie lehrt die Verwendung von Elektrolyten, die aus grad- und verzweigtkettigen Dicarboxylsäuren in Ethylenglycol zusammengesetzt sind, als Ersatz für Glycolboratelektrolyte, bei Hochspannungsverwendung. Die neuen Elektrolyte stellen längere Lebensdauer und bessere Parameterstabilität bei 105ºC zur Verfügung. Kommerzielle Kondensatoren, enthaltend solche Elektrolyte, sind bis zu einer 500 V Benennung erhältlich. Alle diese Elektrolyte enthalten Ethylenglycol als Lösungsmittel und sind limitiert auf Verwendung bei Temperaturen von nicht geringer als -25ºC. Unterhalb dieser Temperatur wird der Elektrolytwiderstand so groß, daß der äquivalente Serienwiderstand des Kondensators (capacitor equivalent series resistance; ESR) zu hoch ist, als daß der Kondensator in einem elektronischen Schaltkreislauf nützlich wäre. Elektrolytkondensatoren sind gut bekannt zur Verwendung in einer Vielzahl von elektronischem Equipment, verwendet zur Datenverarbeitung, Kommunikation, Unterhaltung und Leistungselektronik. Im allgemeinen werden diese Kondensatoren aus einem Kondensatorelement hergestellt, welches aus Anoden- und Kathodenfolien, getrennt durch Schichten eines Spacerpapiers, zusammengesetzt ist. Die Elektrodenfolien sind im allgemeinen aus Aluminium, welches geätzt wurde, um die Oberflächenfläche zu vergrößern. Die Anodenfolie wurde einem zusätzlichen Wachstumsverfahren unterworfen, um eine anodische Barrierenoxidschicht, die als Kondensatordielektrik dient, herzustellen. Geringe Längen von Drähten oder Streifen von schmalen Blatthaltern werden mechanisch an die Längen der Anoden- und Kathodenfolien im Kondensatorelement gebunden; diese werden verwendet, um eine elektrische Verbindung zum externen Schaltkreislauf herzustellen. Das Kondensatorelement wird in eine Schutzhülle plaziert. Abhängig vom Kondensatordesign und seiner Größe wird Elektrolyt in das Kondensatorelement entweder vor oder nach dessen Plazierung in die Schutzhülle imprägniert. Details des Kondensatordesigns und der Zusammenbauprozedur variieren abhängig vom Hersteller. Im allgemeinen, wenn Verbindungsglieder verwendet werden, passieren diese durch eine Elastomerdichtung oben an der Schutzhülle; Blatthalter werden auf den in einem starren Polymercover eingelagerten Enden angeschweißt oder angenietet. Das Cover wird dann dicht mit der Schutzhülle versiegelt. Beispiele von Stand der Technik-Referenzen schließen das US-Patent 3,638,077 ein, welches einen Elektrolyten lehrt, der fähig ist, bis zu einem Maximum von 400 V verwendet zu werden, enthaltend Butyrolacton, Ethylenglycol, Borsäure und Tributylamin, sowie die FR-A-1 548 655, welche eine Elektrolytzusammensetzung für Elektrolytkondensatoren lehrt, umfassend ein Lösungsmittel, welches γ-Butyrolacton in Kombination mit Triethyl- oder Tributylamin einschließt, und eine Carboxylsäure, ein. Weitere Elektrolyte zur Verwendung in Aluminiumelektrolytkondensatoren werden im US-Patent Nr. 4,024,442 gelehrt, welches eine Elektrolytzusammensetzung lehrt, umfassend eine Säure, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzoesäure und Toluensäure, Ethylenglycol und mindestens eine organische Base, die teilweise die Säure neutralisiert, wie Triethylamin.

Offenbarung der Erfindung

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Elektrolyten zur Verwendung in einem Aluminiumelektrolytkondensator zur Verfügung zu stellen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Elektrolyten zur Verwendung in einem bei relativen Hochspannungsbedingungen operierenden Aluminiumelektrolytkondensatoren zur Vertilgung zu stellen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, Hochspannungselektrolyte zur Vertilgung zu stellen, die bei Temperaturen unterhalb von -25ºC und bis zu -55ºC verwendet werden können, was sie für Militär- sowie bestimmte Luftfahrtanwendungen geeignet macht. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Elektrolyte zu formulieren, die geeignet zur Verwendung bei Spannungen höher als 500 V, z. B. bei einem Nennwert von 540 V bei 105ºC sind. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung Kondensatoren bereitzustellen, die nicht mehr als geringen Anstieg des ESR während verlängerter Operation bei 105ºC zeigen.
Diese Kondensatoren müssen die Eigenschaft haben, daß sie stabil bei vielen Tausend Stunden Betrieb, selbst bei erhöhter Temperatur, sind. Typische Betriebsdauerlebenszeitanforderungen sind 2000 Stunden bei 105ºC, mit Beibehaltung einer stabilen Kapazität, einem geringen Leckstrom (leakage current) und geringem äquivalenten Serienwiderstand (ESR). Der ESR hängt stark vom spezifischen elektrischen Elektrolytwiderstand ab. Um katastrophales Versagen zu vermeiden, muß der Elektrolyt fähig sein, die Kondensatorbetriebsspannung während dessen Lebensdauer zu unterstützen, ebenso muß er einigen Sicherheitsrest bei einem Überspannungsstoß bieten.
Ein nützlicher Elektrolyt wird eine hohe Zusammenbruchspannung (breakdown voltage) in Kombination mit geringem spezifischen elektrischen Widerstand aufweisen. Diese Eigenschaften werden nicht signifikant abfallen, selbst nach Tausenden Stunden bei erhöhten Temperaturen. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf die Elektrolytzusammensetzung für einen Elektrolytkondensator, definiert durch die Merkmale des Anspruchs 1, gerichtet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Im allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung einen Elektrolyten zur Verwendung in Aluminiumelektrolytkondensatoren mit relativ hoher Spannung, insbesondere für Hochspannungsanwendungen im Bereich von 200 bis 600 V. Der Elektrolyt umfaßt ein Lösungsmittel, welches vorzugsweise Butyrolacton (γ-Butyrolacton) enthält, in Kombination mit N,N-Diisopropylethylamin und eine Carboxylsäure mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen. Die Konzentration an N,N-Diisopropylethylamin ist von 1 bis 8 Gew.-%, die des Lösungsmittels ist von 70 bis 95 Gew.-%, und die der Carboxylsäure ist von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Elektrolyten. Wasser kann auch verwendet werden, in Konzentrationen bis zu 5 Gew.-%.
Ein protisches Co-Lösungsmittel wird mit Butyrolacton benötigt, um die Elektrolytleitfähigkeit zu verbessern. Ethylenglycol ist ein geeignetes Co-Lösungsmittel für Butyrolacton für diesen Zweck. Wie dem auch sei, zu hohe Konzentrationen an Ethylenglycol verschlechtern die thermische Stabilität des Elektrolyten. Das bevorzugte Butyrolacton : Ethylenglycol-Verhältnis ist von 95 : 5 bis 80 : 20, bezogen auf das Volumen.
Thermische Stabilität von Butyrolactonelektrolyten hängt stark vom Wassergehalt der Elektrolytzusammensetzung ab. Geringere Wassergehalte sind benötigt für Elektrolyte höherer Spannung und/oder höherer Temperatur. Eine Konzentration von 5% wurde bei geringeren Spannungen verwendet, wohingegen es bei 600. V bevorzugt ist, daß die Elektrolytformulierung Wasser vollständig ausschließt. (Wie dem auch sein, es ist wichtig zu rationalisieren, daß Spuren an Wasser in den zur Formulierung zuzugebenden Chemikalien ebenso wie im Spacermaterial enthalten sein werden.)
N,N-Diisopropylethylamin ist ein bevorzugtes Trialkylamin, und es ist insbesondere nützlich, da es wesentlich geringeren spezifischen elektrischen Widerstand ergibt.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß größere und schwächere Säuren höheren Spannungen widerstehen. Genauer gesagt, die Carboxylsäuren, von denen angenommen wird, daß sie schwach sind und geeignete Acidität für Hochspannungskondensatoren haben, schließen geradkettige Dicarboxylsäuren mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen ebenso wie verzweigtkettige di- oder polyprotonige Säuren, in denen die CO&sub2;H-Gruppen durch eine Alkylkette mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen getrennt sind, ein. Die Säuren mit tertiären oder quartären α-Kohlenstoff(en) sind bevorzugt, da die Alkylgruppen an den α-Kohlenstoff(en) Elektronen donieren und so die Säuren schwächen. Auch Monocarboxylsäuren sind für den vorliegenden Elektrolyten geeignet, wenn sie polare Gruppen, wie eine Hydroxy-, Alkoxy- oder Carbonyl-Gruppe und ähnliche an irgendeiner Stelle im Molekül aufweisen. Die bevorzugten geradkettigen Dicarboxylsäuren der vorliegenden Erfindung sind die Säuren mit 9 oder mehr Kohlenstoffatomen, die für Anwendung bei höherer Spannung geeignet sind, wie Spannungen von mehr als 300 V. Die bevorzugten verzweigtkettigen Carboxylsäuren der vorliegenden Erfindung sind die C&sub3;&sub6;-Dimersäuren und C&sub5;&sub4;-Trimersäuren, die durch Kondensation von ungesättigten C&sub1;&sub8;-Säuren hergestellt werden. Diese beiden Säuren, so wurde gefunden, sind insbesondere in einem relativ hohen Spannungsbereich, bis zu 600 V, geeignet. Für Anwendungen bei geringeren Spannungen, wie 200 bis 300 V, stellen kleinere Säuren, wie Bernsteinsäure (C&sub4;) und Adipinsäure (C&sub6;) geringen spezifischen elektrischen Widerstand mit ausreichender Zusammenbruchspannung zur Verfügung. Adipinsäure stellt geringere Kosten und Bernsteinsäure geringeren spezifischen elektrischen Widerstand zur Verfügung.
Optional können die Elektrolyte der vorliegenden Erfindung auch Polyalkylenglycole mit Molekulargewichten von oberhalb 200 als Komponente im Lösungsmittel enthalten. Insbesondere wurde gefunden, daß Polyalkylenglycole mit Molekulargewichten von 200 bis 3400 und höher, nützlich für Anwendungen bei höherer Spannung sind, insbesondere bei 540 V bis 600 V, wobei die Konzentration des Polyalkylenglycols 1 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das gesamte Lösungsmittel, ist. Auch Depolarisatoren, wie aromatische Nitroverbindungen, die kathodische Gasung verhindern, so wurde gefunden, sind nützlich, um Hochspannung zu unterstützen und um stabile Leistung bei hoher Temperatur zur Verfügung zu stellen.
Die folgenden Beispiele illustrieren die bevorzugte Zusammensetzung des Elektrolyts der vorliegenden Erfindung. Beispiele 2-1, 2-11, 2-12, 2-13, 2-15 und Beispiel VI-C, solange es sich auf Beispiel 2-11 bezieht, sind nicht Ausführungsformen der Erfindung sondern nützlich für ihr Verständnis. Wie dem auch sein, es sollte verstanden werden, daß diese Beispiele nur zu Zwecken der Illustration angegeben sind, und daß die Beispiele nicht intendieren die Erfindung, die bislang beschrieben worden ist, zu limitieren.
In den Beispielen wird die Zusammenbruchspannung, Vb, auf einem von zwei Wegen bestimmt.
(1) Bei Raumtemperatur unter Verwendung eines Streifens glatter Aluminiumfolie als Anode in einem Becherglas, enthaltend Testelektrolyt; (2) bei 85ºC mit einem 4 mm · 6 mm (1 "· 1,5") Glasdiasandwich, bestehend aus einer geformten Aluminiumfolie als An ode, geätzter Aluminiumfolie als Kathode und Spacerpapier, das mit Testelektrolyt imprägniert ist.
Vb, gemessen bei 85ºC mit dem Sandwich war gleich oder etwas höher als Vb gemessen bei Raumtemperatur in einem Becherglas.

Beispiel I

Dieses Beispiel vergleicht die thermische Stabilität der Zusammenbruchspannung von Elektrolyten, hergestellt mit verschiedenen Aminen. Fünf Elektrolyte wurden mit fünf verschiedenen Trialkylaminen zur Durchführung dieses Beispiels hergestellt. Die Elektrolyte bestanden aus 0,3 M Sebacinsäure, 0,45 M Amin, 75-80 Gew.-% Butyrolacton; etwa 8 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 3 Gew.-% Wasser.
Die Zusammenbruchspannungen, gezeigt in Tabelle 1, sind Werte, die mit der Sandwich/85ºC- Methode gemessen wurden. Tabelle 1
TBA¹ - Tributylamin
TPA² - Tripropylamin
DIPEA³ - N,N-Diisopropylethylamin
TEA&sup4; - Triethylamin
DMEA&sup5; - Dimethylethylamin
Für geradkettige Amine, Triethylamin, Tripropylamin und Tributylamin stieg der spezifische Widerstand (p) mit dem Molekulargewicht des Amins an. N,N- Diisopropylethylamin, so wurde gefunden, zeigte den geringsten spezifischen elektrischen Widerstand. Alle diese Amine hatten ähnliche ursprüngliche Zusammenbruchspannungswerte (Vb), aber die Amine mit weniger als 8 Kohlenstoffatomen, nämlich Triethylamin und Dimethylethylamin, hatten dramatischen Abfall in Vb nach Erwärmung, wohingegen die mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen stabile Vb hatten.

Beispiel II

In diesem Beispiel sind eine Anzahl von Elektrolyten aufgeführt; die nützlich für Elektrolytkondensatoren bei Hochspannung sind.
Tabellen 2A-2D zeigen die verschiedenen Formulierungen und den spezifischen Widerstand und die Zusammenbruchspannung jeder der 18 Zusammensetzungen.
Die C&sub2;&sub1;-Disäure und C&sub2;&sub2;-Säure, gezeigt in Tabelle 2, sind 5(6)-Carboxy-4-hexyl-2- cyclohexen-1-octansäure (CAS Nr. 53980-88-4) und eine Polycarboxylsäure (CAS Nr. 68139-89-9). Die C&sub2;&sub1;-Disäure wird durch Reagierenlassen von Linolsäure mit Acrylsäure erhalten, während die C&sub2;&sub2; durch Reagierenlassen von Linolsäure mit Maleinsäure erhalten wird. Die C&sub3;&sub6;-Dimersäure und C&sub5;&sub4;-Trimersäure werden durch intermolekulare Kondensation von ungesättigten C&sub1;&sub8;-Fettsäuren erhalten. In dieser Arbeit ist das, was wir C&sub5;&sub4;-Trimersäure nennen, in Wirklichkeit eine Mischung aus 60% C&sub5;&sub4;-Trimersäure und 40% C&sub3;&sub6;-Dimersäure. Tabelle 2A Tabelle 2B Tabelle 2C Tabelle 2D
Es sollte bemerkt werden, daß die Zusammenbruchspannung aller zuvor genannten Zusammensetzungen in den Tabellen 2A, 2B, 2C und 2D nützlich für die Verwendung bei Hochspannung ist. Elektrolyte höherer Spannung werden mit größeren Säuren, insbesondere der C&sub3;&sub6;-Dimersäure und der C&sub5;&sub4;-Trimersäure erhalten.

Beispiel III

Das folgende Beispiel demonstriert den Effekt von Depolarisatoren in Elektrolytzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung.
In einen Elektrolyten, bestehend aus 90 ml Butyrolacton, 10 ml Ethylenglycol, 2 ml Wasser, 2 g Sebacinsäure und 1,9 ml Tripropylamin wurde ein Depolarisator gegeben und die Eigenschaften gemessen. Dieses wurde für jeden der in Tabelle 3 aufgelisteten De polarisatoren durchgeführt. Tabelle 3 zeigt auch den spezifischen elektrischen Widerstand und die Zusammenbruchspannung für jede Lösung. Tabelle 3
Bis zu 5% Depolarisatorkonzentration stieg der spezifische elektrische Widerstand nur gering an und hatte keinen nachteiligen Effekt auf die Zusammenbruchspannung. Es wurde gefunden, daß 4-Nitroanisol bevorzugt ist, da es Hochspannung unterstützt und bessere thermische Stabilität als die anderen Depolarisatoren hat.

Beispiel IV

Dieses Beispiel zeigt die Effektivität von Polyethylenglycolen mit verschiedenen Molekulargewichten, MWpeg, im Bereich von 200 bis 3400, auf die Zusammenbruchspannung von Elektrolytzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Die Elektrolytzusammensetzungen dieses Beispiels wurden in derselben Art und Weise wie in den Beispielen I, II und III hergestellt. Tabelle 4 zeigt die Elektrolytzusammensetzungen ebenso wie die Zusammenbruchspannung und den spezifischen Widerstand. Tabelle 4
Aus diesen Daten aus Tabelle 4 wird deutlich, daß Polyethylenglycole die Zusammenbruchspannung von Elektrolytzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung steigern.

Beispiel V

Dieses Beispiel zeigt die thermische Stabilität von Elektrolytzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bei 105ºC. Die Elektrolyte wurden in derselben Art und Weise wie in den vorhergehenden Beispielen hergestellt. Die Elektrolytzusammensetzungsnummer bezieht sich auf die Zusammensetzungen, die in den Tabellen 2 und 4 aufgelistet sind. Der Δp-Wert ist die prozentuale Veränderung des spezifischen Widerstands vom Ausgangswert. Tabelle 5
Aus Tabelle 5 kann entnommen werden, daß die Zusammenbruchspannung und der spezifische Widerstand einigermaßen stabil für alle getesteten Zusammensetzungen ist. Die meisten Veränderungen des spezifischen Widerstandes traten während der anfänglichen Erwärmung auf.

Beispiele VI-A bis VI-C

Diese Beispiele sollen die Leistung einer Anzahl von Kondensatoren, hergestellt mit Elektrolytzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, zeigen.
Vier Elektrolytzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wurden bei der Herstellung von Aluminiumelektrolytkondensatoren verwendet. Die Kondensatoren wurden durch bekannte Stand der Technik-Techniken hergestellt. Genauer gesagt, ein zylindrisches Kondensatorelement wurde aufgewickelt durch Wickeln von Streifen von Anoden- und Kathodenfolien, getrennt durch eine oder mehrere Schichten eines Spacerblattes, um einen zentralen Stützdom. Abhängig von der Fähigkeit des Zusammenbauequipments, wurden Verbindungsgliedhalter an die Folie, vor dieser Wickeloperation, oder als intigraler Teil davon angebracht. Vor dem Zusammenbau von fertigen Kondensatoren wurden diese aufgewickelten Elemente im Vakuum getrocknet, um einen Überschuß an. Feuchtigkeit, der in das Spacerpapier adsorbiert sein kann, zu entfernen. (Dieser Trocknungsschritt ist eine allgemeine Angabe und nicht besonders für die Elektrolyte der vorliegenden Erfindung. Er kann weggelassen werden, sollte der Spacer nicht zu Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit während seiner Vorgeschichte ausgesetzt worden sein.) Die Sequenz von anschließenden Prozeßschritten, benötigt um einen fertigen Kondensator unter Verwendung dieses aufgewickelten Elements herzustellen, variieren abhängig von den Besonderheiten der Zusammenbauanlage, den Kondensatormaterialien und dem Kondensatordesign. Alle diese Techniken sind dem Fachmann gut bekannt. Also wurden in einigen der folgenden Beispiele der Elektrolyt in das aufgewickelte Element imprägniert, nachdem es in die Kondensatorhülle plaziert worden war (VI-A), während bei anderen Kondensatoren das Design die Imprägnierung vor Einbringung in die Hülle erforderte (Beispiele VI-B und C). In diesen Beispielen, vor dem finalen Versiegeln, wurde das eingehüllte und imprägnierte Kondensatorelement gealtert. Die Kondensatoren wurden an eine Energiequelle und an einen Aderstand, der den Maximalstrom zum Kondensator limitierte, angeschlossen. Eine Spannung wurde verwendet, die es erlaubte, die Spannung am Kondensator langsam ansteigen zu lassen, zu ihrem Bestimmungswert, dann wurde die Spannung für eine ausgewählte Zeit beibehalten. Die Elektrolyte der vorliegenden Erfindung können der größen Varietät von Alterungssequenzen, die in der Industrie verwendet werden, unterworfen werden. Für diese Beispiele wurden die Kondensatoren zunächst bei Raumtemperatur gealtert, anschließend wurde die Temperatur auf 85ºC gesteigert, während die Spannung beibehalten wurde, bis der Kondensatorstrom auf einen geringen Wert abfiel. Nach Alterung wurde der Kondensator versiegelt durch Mittel, die seinem speziellen Design entsprachen.

Beispiel VI-A

Elektrolyt 2-4 (aus Beispiel II) wurde in 250 WV Kondensatoren, hergestellt mit zwei Typen an Spacern, verwendet. Ein Spacer waren zwei Schichten eines dichten Kraftpapiers, jeweils 18 um dick, und mit einer Dichte von größer als 0,7 g/cm³. (Dies wird hier als C/CC bezeichnet.) Der andere Spacer waren zwei Schichten eines Kraftpapiers geringerer Dichte, jede Schicht mit einer Nominaldicke von 28 um und einer Nominaldichte von 0,55 g/cm³. (Dies wird hier als KK bezeichnet.) Die Resultate der Belastungsversuche bei 250 V und 105ºC und des Lagerfähigkeitstests bei 105ºC, ohne angelegte Spannung, sind in Tabelle 6A gezeigt. Tabelle 6A
¹Leckstrom
²äquivalenter Serienwiderstand
Elektrische Parameter waren sehr stabil über die Testperiode. Die mittlere Kapazität veränderte sich nicht mehr als um 1,6%. Der 105ºC-Leckstrom, gemessen mit kontinuierlich angelegter Spannung fiel anfänglich ab und verblieb gering während des Tests, selbst wenn ein kleiner Anstieg nach 1000 Stunden da war. Mit dem KK-Spacer stieg der 120 Hz ESR um 28% während der ersten 250 Stunden und stieg anschließend nur langsamer während des weiteren Tests, so daß nach 2000 Stunden bei 105ºC der 120 Hz ESR nur 30% größer als der Ursprungswert war. Mit dem C/CC-Spacer fiel der ESR bis zu 2000 Stunden ab und stieg anschließend an. Wie dem auch sei, bei 4000 Stunden war ESR immer noch 18% geringer als der Ursprungswert. Ein Weg zur Beurteilung von Hochtemperaturlagerstabilität ist es, den LC nach dem Lagerfähigkeitstest mit dem CV (Kapazität · Spannung)-Produkt des Kondensators zu vergleichen. In diesem Fall war das Verhältnis 35 uA geteilt durch (542 uF · 250 V), was 0,00025 entspricht. Dieses zeigt, daß nur sehr geringer Abbau während verlängerter Aussetzung zu hohen Temperaturen in der Abwesenheit einer angelegten Spannung erfolgt.

Beispiel VI-B

Elektrolytzusammensetzung 2-10 (aus Beispiel 11) wurde in siebzehn 450 WV/105ºC Kondensatoren verwendet. Die Anodenfolie war eine 655 V geformte Folie, und der Spacer waren drei Schichten des Kraftpapiers geringer Dichte (KK). Ergebnisse der Belastungsversuche sind in Tabelle 6B (Mittelwerte) gezeigt. Tabelle 6B
Die Kapazitätswerte waren bis zu 3000 Stunden stabil. Sowohl die 25ºC als auch 105ºC Leckströme (LC) waren sehr gering.

Beispiel VI-C

Acht Aluminiumelektrolytkondensatoren wurden hergestellt, enthaltend Elektrolyte 2-11 und 2-16 aus Beispiel II und wurden so designed, daß sie eine 540 V, 105ºC Benennung hatten. Beide Elektrolyte enthielten 1% 4-Nitroanisol. Die Anodenfolie wurde zu 800 V geformt, und der Spacer bestand aus drei Schichten eines Papiers, zusammengesetzt aus einem Blend aus Polypropylen und Kraftcellulosefasern. Diese Kondensatoren wurden bei 105ºC in derselben Art und Weise wie in den Beispielen VI-A und VI-B getestet, mit der Ausnahme, daß die angelegte Spannung 540 V betrug. Die Testergebnisse sind in Tabelle 6C gezeigt. Tabelle 6C
Die Kapazität mit der Elektrolytzusammensetzung 2-16 war ursprünglich 5% geringer als die von Kondensatoren, die Elektrolyt 2-11 verwendeten, aber beide Elektrolyte stellten stabile Kapazität bis zu 2500 Stunden zur Verfügung. Beide Kondensatoren zeigten einen wesentlichen Abfall des ESR während der ersten 250 Teststunden, anschließend stieg ESR langsam während weiterer Erwärmung an. Bei beiden Elektrolyten fiel LC vom Ursprungswert ab und verblieb gering durch die Testperiode.

Beispiel VII

Der ESR von Kondensatoren, wie die verwendet in Beispiel VI-A, hergestellt mit Elektrolyt 2-4 und dem KK-Spacer, wurden bei Temperaturen bis herunter zu -55ºC vermessen. Zum Vergleich wurden Kondensatoren, enthaltend einen Elektrolyten, der Dimethylformamid als Lösungsmittel und den C/CC-Spacer verwendeten als Vergleich getestet. Diese sind ein Militärentwurf und haben die besten derzeit erhältlichen Niedrigtemperatureigenschaften. Tabelle 7 zeigt das Verhältnis von ESR bei jeder Temperatur zu der bei 25ºC für jedes dieser beiden Designs. Tabelle 7
Bei Temperaturen von weniger als 0ºC ist dieses Verhältnis nicht mehr als zweimal höher mit Elektrolyt 2-4, und die Temperaturkoeffizienten von 7 · bei -40ºC und 16 · bei - 55ºC sind vernünftig und akzeptabel.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Verweis auf besondere Ausführungsformen davon beschrieben. Es wird verständlich sein, daß Modifikationen durch den Fachmann gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, definiert in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen, zu verlassen.

Claims

1. Elektrolytzusammensetzung für Elektrolytkondensatoren umfassend:

Von 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtelektrolytzusammensetzung, N, N- Diisopropylethylamin, von 70 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtelektrolytzusammensetzung, Lösungsmittel und von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtelektrolytzusammensetzung, Carboxylsäure mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen.

2. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Carboxylsäure eine geradkettige Dicarboxylsäure mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen ist.

3. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin besagte Carboxylsäure eine verzweigtkettige di- oder polyprotonige Säure ist, in der die CO&sub2;H-Gruppen durch Alkylketten mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen getrennt sind.

4. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Carboxylsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C&sub3;&sub6;-Dimersäure und C&sub5;&sub4;-Trimersäure sowie Mischungen daraus.

5. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Carboxylsäure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C&sub2;&sub1;-Disäure und C&sub2;&sub2;-Polysäure.

6. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin besagte Carboxylsäure eine verzweigtkettige di- oder polyprotonige Säure mit tertiären und/oder quartären α-Kohlenstoffen ist.

7. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Lösungsmittel eine Kombination aus Butyrolacton und Ethylenglycol ist.

8. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Lösungsmittel ein Polyalkylenglycol mit einem Molekulargewicht von 200 bis 3400 einschließt.

9. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Lösungsmittel ein Polyalkylenglycol mit einem Molekulargewicht von mindestens 200 einschließt.

10. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend Wasser.

11. Die Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, enthaltend Wasser in einer Menge von weniger als 5 Gew.-%.