DE714741C - Trockenelektrolytkondensator mit zwei Elektroden, von denen eine formiert ist, und einer Zwischenschicht aus einer elektrolytisch leitenden, den formierten Film aufrecht erhaltenden Masse von nicht faseriger Beschaffenheit - Google Patents

Description

• Trockenelektrolytkondensator mit zwei Elektroden, von denen eine formiert ist, und einer Zwischenschicht aus einer elektrolytisch leitenden, den formierten Film aufrecht erhaltenden Masse von nicht faseriger Beschaffenheit Die Erfindung bezieht sich auf einen Trok-Izenelektrolytkondensator mit zwei Elektroden, von denen eine formiert ist, und einer Zwischenschicht aus einer elektrolytisch leitenden, den formierten Film aufrecht erkaltenden Masse von nicht faseriger Beschaffenheit. Die Erfindung besteht darin, daß diese Masse durch einen aus einem Plithalsäureharz, einem Esterharz oder einem anderen synthetischen Harz bestehenden Lack gebildet wird, der mit einem elektrolytisch leitenden Weichbildner versetzt ist. Der Weichbildner soll zweckmäßig Triacetin, Glykoldiacetat oder Dibutylphthalat sowie eine organische Säure enthalten. Ferner wird dem Lack vorteilhafterweise noch eil fein verteilter anorganischer Stoff, wie Titaniumoxyd, Chromoxyd oder Zinkoxyd, zugesetzt. Die Einverleibung des Weichbildners kann entweder dadurch erfolgen, daß man ihn mit der Lackgrundlage mischt oder daß man die letztere schichtweise mit dein Weichbildner tränkt.
• In den Zeichnungen, die die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulichen, ist Fig. i eine schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform des Kondensators gemäß der Erfindung, wobei gewisse Teile weggebrochen gedacht sind.
• Fig. a stellt, gleichfalls nach Wegnahme einzelner Teile, die mit dem Film versehene Elektrode des Kondensators nach Fig. i schaubildlich dar.
• Fig. 3 zeigt den Kondensator nach Fig. i in Ansicht auf die hohe Kante.
• Fig. 4 ist ein vergrößerter Teilschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. i.
• Fig: 5 zeigt eine andere Ausführungsfortn in Seitenansicht.
• Fig. 6 ist eine Aufsicht auf einen Streifen von Elektrodenmaterial und läßt die Art und Weise der Herstellung einer @@tisfiilirutigsform der einzelnen Elektroden sowie die Ausführung der Katltenisolierung erkennen.
• Fig.7 veranschaulicht eilte Einrichtung zur Herstellung einer Kondensatoreinlieit _ in hollenfornl.
• Fig. e zeigt schaubildlich eitre mit Hilfe <fieser Einrichtung hergestellte Kondensatorz1 in Rollenform.
• Fig. 9 ist eine Aufsicht auf einen Streifen <Gut Elelctrüd--zninaterial, -wie er h--i Herstellung des Kondensatürs nach Fig. 8 benutzt wird.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Errin dun- wird eitre metallische Elektrode aus eiiieni Blech von geeignetem iiimbildenden Material gebildet, beispielsweise Aluminium, Tantal, Magliesitim und eines dieser Metalle soWie einen anderen Piestatldteii. :\-ie Silicium) enthaltenden Legierungen. In erster Linie kommt Aluminium in Frage. Dies Elektrodenblech wird mit einem den Strom sperrenden Film versehen, beispielsweise nach dein bekannten elektrol-,tischen unter Verwetlrhing von Boraxlösung als Elektrolyten. Der stromsperrende Film kann dann gewütrsclitenfalls in eiricr geeigneten Reinil;ungsflüssigkeit gewaschen werden, indelli man ihn beispielsweise nacheinander durch Bäder von Alkohol und voll destilliertem Wasser führt. In gewissen Fällen ist es ferner erwünscht, (las gereinigte Blech durch eine visccse Bindeflüssigkeit gehen zu lassen, um einen dünnen Überzug zu gewinnen, der sich mit der elelztrolytisclien "Zwischenschicht dicht verbindet. Dadurch wird eine vollständige Bedeckung der Anodenfläche erreicht, und die "hrennung der Anode von dein den Film aufrecht erhaltenden Elektrolyten verhindert. Diese viscose Bindeflüssigkeit kann aus einem oller mehreren polylivdrischen Alkoholen oder deren zwei oder mehrere Hydro%ylradilzale aufweisenden Prolukten, beispielsweise aus Glycerin oder Äthylen-lykol, bestehen oder ;fiese Stoi'te enthalten.
• Als Kathodenmaterial kommt vorzugsweise Muminium in Frage. Für Wechselstrombetrieb soll die Kathode jedoch aus einem einett Film bildenden 'Metall. vorzugsweise aus einem Duplikat der Anode, bestehen.
• Die den Film erhaltende Verbindung, die auf dem stromsperrenden Film angebracht wird, besteht gemäß der Erfindung aus einem plastischen oder klebrigen, elektrisch leitenden Lack, dessen Lackgrundlage ein synthetisches Harz, beispielsweise Phthalsäureharz, Esterharz usw.> ist und .der ein nicht faseriges Cellulosematerial, z. B. \Titrocellulose, Cellu-=iseacetat oder andere Cellulosederivate, enthält, in die eine mischbare elektrisch leitende #.veiclimachende Komponente, vorzugsweise organischer Art. einverleibt wird, die eine oder mehrere organische Substanzen, beispielsweise Triacetin, Glvkoldiacetat, Dibutylphtlialat, Diathylphthalat, Triphenylpliosphat und Tricresylphosphat. enthält. Wenn ciii niedrigerer innerer Widerstand gewünscht -wird, setzt man der Lackverbindung eine geringe Meilge einer Säure, vorzugsweise einer organischen Säure, zu, uni eine gute Mischbarkeit lrlit der organischen Lackverbindung zu sichern. Hierfür kommt beispielsweise Ameisensäure, Milchsäure und Essigsäure in Betracht. Es können auch geringe .Mengen eines neutralen Füllmittels, z. B. Titanozyd. Chromoxvd, Zinkoxyd usw., zugesetzt werden, utn die Lackmischung zu verdicken und auf diese Weise die Schichtdicke der den Film enthaltenden Xlasse bei für höhere Spatinun-Jeii bestimmten Kondensatoren zu erhöhen.
• Ein für Filterstromkreiszwecke u. dgl. geeigneter Kondensator wird dadurch fertiggestellt. daß man irn Anschluß an die Schicht der den Film erhaltenden Masse ein dünne leitendes 1letallblatt, beispielsweise Zinnfolie, anbringt. Für Wechselstroilibetrieb kann die den Film bildende Elektrode verdoppelt werden, uni die Einheit fertigzustellen.
• Wie Fig. i der Zeichnungen erkennen :-.ißt, enthält der hier dargestellte Kondensator ein; Elektrode io aus einem dünnen Blatt aus filmbildendem Material, vorzugsweise A'.uininium, wobei eine Dicke von etwa o,o,# inin lievorzuät wird. Dieses Blatt ist mit einem den Strom sperrenden Film i i und einem darüberliegenden Streifen einer KantenIsolie-1-ung 12 versehen. Als Material hierfür kommt beispielsweise eine Mischung von N7itrocelltilose und einem Isoliermaterial, vorzugsweise Titanoxyd, in Betracht, die man in p'.astischer Form aufbringt und dann trocknen läßt. Au2li andere Isolierstoffe, beispielsweise Streifen aus Cellophan, können für die Kantenisolierung Verwendung finden. Diese Isolierung hat den Zweck, das Überspringen von Funken all den Kanten der Elektroden des Kondensators zu verhindern. Dieser Zweck kann auch dadurch erreicht werden, daß man die Flächenausdehnung einer der Elektroden -egeilfiber der anderen verringert. Die so behandelte Elektrole ist in Fig. 2 deutlicher veranschaulicht.
• Auf der formierten Oberfläche der Elektrode io ist, entweder durch Tauchen oder durch Aufbürsten, eine dünne Lackschicht aufgebracht, die vorzugsweise eine Beimischung von etwa 350,'o einer ..1.5..1. --Lösung K itrocellulose sowie von etwa 150/, Triac,- tin enthält, während der Rest aus einem geeigneten Lösetxrittel, beispielsweise Aniylacetat, oder einer vorzugsweise organischen Lösemittelmischung besteht. Die so behandelte Elektrode wird dann der Wärme ausgesetzt. um das Lösemittel auszutreiben, zweckmäßig in der Weise, daß man sie in einen Trockner bringt; der eine Temperatur von etwa i io ° besitzt. Dabei ergibt sich eine dünne Schicht 13 einer klebrigen, elektrisch leitenden, den Film erhaltenden Masse, die an dem den Strom sperrenden Film haftet und diesen mechanisch schützt sowie ihn in seiner Lage hält. Die Kondensatoreinheit wird dadurch fertiggestellt, daß man auf die Lackschicht ein dünnes Blatt Zinnfolie 1.4 aufbringt, das mit der Kantenisolierung iz versehen ist, die durch die klebende Eigenschaft der Lackmasse in ihrer Lage gehalten wird. Die Dicke der stromsperrenden Schicht, der Lackschicht sowie der Kantenisolierung ist der besseren Anschaulichkeit halber in den Zeichnungen, übertrieben.
• Die in Fig.5 veranschaulichte Ausführungsform eignet sich für die Serienschaltung von Kondensatoreinheiten ähnlich der in Fig. i veranschaulichten. Die formierten Blattelektroden io werden abwechselnd mit metallischen Blättern 14, die zweckmäßig aus Zinnfolie mit zwischenliegenden Lackschichten 13 bestehen, aufeinandergestapelt. Bei für Wechselstrom bestimmten Kondensatorenkönnen alle diese Blattelektroden aus Aluminium bestehen und auf beiden Seiten mit stromsperrenden Filmen versehen sein. Die einzelnen Elemente werden in ihrer aufgestapelten Lage durch Endplatten 15 gehalten, die aus Iso:iermaterial oder aber aus- leitendem Metallmaterial bestehen können, wenn elektrische Endanschlüsse für die Einheiten gebildet werden sollten. Diese Platten werden in ihrer Lage durch Stahlfedern 16 gehalten, die mit an den Platten 15 anliegenden Lagerklötzen 17 in Eingriff stehen. Die Lagerklötze 17 sind, wenn die Endplatten 15 aus Metall bestehen, aus Isoliermaterial hergestellt, um Kurzschluß durch die Stahlfedern 16 zu verhindern.
• Die formierten Blattelektroden können aus einem fortlaufenden Streifen aus formiertem Aluminium 18 hergestellt und .durch -ein Stanzverfaliren mit Kantenisolation versehen sein. Der sich dabei ergebende Streifen ist in Fig. 6 veranschaulicht. Aus diesem Streifen werden die einzelnen Blattelektroden io durch Abtrennen nach den Linien i9-19 hergestellt.
• Der Kondensator kann, wie .in Fig. 8 veranschaulicht, auch in Form gewickelter Einheiten 2o hergestellt werden, wobei zweckmäßig ein Kern 21 aus geeignetem Isoliermaterial, beispielsweise aus Holz, Verwendung findet. 'Auf diesen Kern werden die Blattelektroden 2-2 und 23 mit dazwischen befindlicher Lackschicht aufgewickelt. Diese Einheiten werden vorzugsweise --unter Benutzung der in Fig. 7 veranschaulichten Einrichtung hergestellt. Ein Streifen von formiertem Aluminiumblech 22 wird nacheinander durch ein vorzugsweise- aus Wasser bestehendes Reinigungsbad z4., eine Lä-kmischung 25 und einen Trockner 26 ge.üirt, wodurch der formierte Streifen 22 auf beiden Seiten mit einer Schicht einer klebrigen, elek= trisch leitenden, den Film erhaltenden Verbindung versehen wird. Der so behandelte Elektrodenstreifen wird dann zusammen mit ,dem anderen Elektrodenstreifen 23 auf den Kern 21 aufgewickelt, und beide E:ektroJenstreifen z2 und 23-werden in geeigneten Abständen zertrennt, um die in Fig.8 dargestellte gewickelte Einheit 20 zu schaffen. Beide Elektrodenstreifen 22 und 23 k-)n:.en vor Herstellung der Kondensatoreinheiten in irgendwie .geeigneter Weise mit einer Ka..tenisolierung 27 versehen werden.
• Gewünschtenfalls kann die fertige Kondensatoreinheit außen mit einem geeigneten Isoliermaterial, beispielsweise mit Pech oder einer Verbindung von Wachs und Harz, überzogen werden.
• Gemäß der Erfindung kann die Zusammensetzung des Lackes, d;.r vorzugsweise eine aus einem Eiterharz bestehende Lackgrunalage, einen Plastifizierungszusatz von Triacetin sowie ein Lösemittel von Amy:acetat enthä:t, hinsichtlich der Mengen der Bestandteile etwas geändert werden. Der Plastifizierungsbestandteil ist in der Lackmischung vorzugsweise in einer Menge von wenigstens etwa io°/o vorhanden, um die gewünschte elektrische Leitfähigkeit zu sichern, wenn nicht andere Bestandteile, wie eine oder mehrere organische Säuren, Ameisensäure, Milchsäure und Essigsäure, zur Erh-hung der elektrischen Leittähigkeit zugesetzt werden. Die Plastifizierungskomponente kann auch in größerer Menge, bis zu etwa 2Z,11" vorhanden sein; größere Mengen als 2-50,1o werden aber zweckmäßig vermieden, um ein Erweichen der Lackmischung in unerwünschtem Maße zu verhindern. Die Menge der Nitrocellulose in der Mischung im Verhältnis zu der Menge der weichmachenden Komponente liegt in Grenzen von etwa i : 3 und i : B.
• Wenn organische Säuren, wie Ameisensäure, Milchsäure und Essigsäure, zugesetzt werden, kann der Anteil etwa 501, betragen; ein solcher Anteil hat sich als zur Verringerung des inneren Widerstandes geeignet herausgestellt. Wird ein neutrales Füllmittel, wie Titanoxyd, zur Verdickung der Lackmischung zugesetzt, so kann die Menge etwa 2 bis 5 % betragen; größere Zusätze werden zweckmäßig vermieden, um den inneren Widerstand nicht unerwünscht hoch werden zu lassen: Die den Film erhaltende Masse scheint den stromsperrenden Film auf der Elektrode gegen Beschädigung oder Verschiebung in wirksamer Weise zu schützen und ihn während des Betriebes des Kondensators elektrochemisch aufrecht zu erhalten. Durch seine Klebrigkeit wird seine Wirksamkeit für eine lange Gebrauchsdauer und das Zusammenhalten der Kondensatoreinheiten gesichert. Es hat sich ergeben, daß derartige Kondensatoren im Betriebe eine mittlere Kapazität von etwa 0,013 Mikrofarad je Ouadratzentitneter besitzen. Sie haben eine Charakteristik ähnlich derjenigen von nassen elektrolytischen Kondensatoren, insofern als der stromsperrende Film der formierten Elektrode während des Betriebes aufrechterhalten wird und ,durch übermäßige Belastungen verursachte Durchlöcherungen von selbst ausheilen, so daß der Betrieb des Kondensators ein ununterbrochener ist. Dies wird durch die Tatsache bestätigt, daß eine Einheit ohne vorherige Formierung der Elektroden zusammengestellt werden kann und daß der Strom die Einheit unter Bildung einer stromsperrenden Schicht auf den betreffenden Elektroden durchfließt. Die den Gegenstand der Erfindung bildenden Kondensatoren unterscheiden sich von den gebräuchlichen elektrolytischen Kondensatoren jedoch u. a. dadurch, daß sie bei Umkehr der Polarität des angeschlossenen Stromes eine erhebliche Zeit lang einen wesentlichen, in der Nähe von 6o°10 liegenden Anteil ihrer Kapazität behalten, während andere elektrolytische Kondensatoren bei ähnlicher Umkehr der Polarität fast unmittelbar ihre Kapazität verlieren.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Trockenelektrölytkondensator mit zwei Elektroden, von denen eine formiert ist, und einer Zwischenschicht aus einer elektrolytisch leitenden, den formierten Film aufrecht erhaltenden :Masse von nicht faseriger Beschaffenheit, dadurch gekennzeichnet, daß diese Masse durch einen au> einem Phthalsäureharz, einem Esterharz oder einem andern synthetischen Harz bestehenden Lack gebildet wird, der mit einem elektrolytisch leitenden Weichbildner versetzt ist.
2. 2. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichbildner wenigstens einen der Stoff;. Triacetin. Glykoldiacetat und Dibutylphthalat enthält.
3. 3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichbildner ferner eine organische Säure, wie Ameisensäure, Milchsäure oder saure, enthält.
4. 4. Kondensator nach Anspruch i bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Masse ein fein verteiltes anorganisches Material. z. B. Titaniumoxyd. Chromoxyd oder Zinkoxyd, enthält.