DE717683C - Elektrode fuer elektrolytische Kondensatoren mit chemisch aufgerauhter Oberflaeche - Google Patents

Description

• Elektrode für elektrolytische Kondensatoren mit chemisch aufgerauhter Oberfläche Bei elektrolytischen Kondensatoren besteht die eine Elektrode aus einer mit einer das Dielektiikum bildenden Metallverbindung, im allgemeinen mit einem Oxyd überzogenen Metallplatte oder einem Metalldraht, während die andere Elektrode aus einem Elektrolyten besteht. Ist ein solcher Kondensator nicht nur für die Glättung von Gleichstrom, Sondern auch für Wechselstrom bestimmt, so werden zwei Metallplatten oder -drähte mit je einer Oxydhaut: in den Elektrolyten eingetaucht und mit jeeiner Wechselstromklemme verbunden. Der Elektrolyt kann Müssig oder Halbflüssig oder in Form einer Paste vorhanden- sein, und zum Aufnehmen des Elcktrolyten können saugfähige Stoffe verwendet werden, die gleichzeitig .als Abstandhalter zwischen den Elektroden wirksam sein können.
• Die Erfindung bezweckt, die mit einer Oxydhaut .überzogenen Elektroden aus solchem Stofi herzustellen, daß die Möglichkeit tbesteht, mit einfachen Mitteln die Kapazität eines solchen Kondensators zu vergrößern, d. h. den Kondensator derart auszubilden, daß in. .einem bestimmten Volumen eine möglichst große Kapazität untergebracht werden kann.
• Nach der Erfindung wird dies dadurch erzielt, d'aß wenigstens eine Elektrode aus Aluminium besteht, dessen Kupfergehalt o,o2 @/o- unterschreitet, und daß die Elektrode auf chemischem Wege gerauht ist.
• Es .wurde schon früher versucht, die Oberfläche der Aluminiumelektrode eines elektrolytischen Kondensators durch Aufrauhung auf chemischem -oder mechanischem Wege zu vergrößern.
• Diese Versuche haben aber nicht zu brauchbaren Ergebnissen geführt, einerseits weil die erreichte Oberflächenvergrößerung nur gering war, andererseits weil immer ein sehr un= gleichmäßiges Produkt erhalten wurde und die zu erhaltende Kapazität nicht im voraus bestimmt werden konnte.
• Es ist nun gefunden worden, daß das Fehlschlagen der früheren Versuche auf die meisten iin handelsüblichen Aluminium vorhandene Kupferverunreinigung zurückzuführen ist.
• Nur wenn der Kupfergehalt der Aluminiui-iielektrode in dein elektrolytischen Kondensaor., weniger als 0,020'o beträgt, zeigt sich die z or:,, teilhafte Wirkung der Aufrauhung.
• An sich wurde Aluminium mit so wenig Kupfer schon früher bei elektrolytischen Kondensatoren verwendet, aber es wurde nie der mit der Erfindung vorgeschlagene Weg eingeschlgen, eine solche Elektrode auch noch außerdem aufzurauhen.
• Obwohl eine endgültige Deutung über diese günstige Wirkung des in der angegebenen Weise gestalteten Kondensators nicht gegeben werden kann, läßrt sich denken, daß das Aluminium immer mit geringen Mengen Aluminiumoxyd durchsetzt ist. Wenn bei der Aufrauhung das Aluminium fortgefresse:u wird, bleibt das widerstandsfähigere Aluminiumoxyd stehen und bildet eine Art Gerippe, so daß so Erhebungen -und Aushöhlungen mikroskopischer Größe entstehen.
• Wenn nun Kupferverunreinigungen in größeren Mengen vorhanden sind, so scheint dies so gleichmäßig verteilt zu sein, daß auch das ob.engenannte Gerippe Kupferteile enthält, und diese Kupferteile werden ebenfalls bei der Aufrauliung angegriffen, so daß das Gerippe sozusagen untergraben wird und zusammenstürzt, wodurch auch praktisch die ganze Oberflächenvergrößerung fortbleibt.
• Diese Deutung beruht nur auf einer Annahme, denn diese Vorgänge sind so sehr verwickelt, daß bis jetzt nur wenig mit Sicherheit über die Ursachen festzustellen war.
• Es ist auf jeden Fall in der angegebenen Weise die Möglichkeit gegeben, das Aufrauhen der Elektroden, vorzugsweise mit Beizmitteln, mit hervorragend günstigem Erfolg durchzuführen. Unter Aufrauhen durch Beizen wird hier eine solche Bearbeitung der Oberfläche verstanden, daß die Oberfläche wenigstens um das Doppelte vergrößert wird.
• Die Wirkung läßt sich noch dadurch steigern, daß die Aluminiumelektroden zuvor mit einer Profilierung versehen werden.
• Beizmittel wurden bisher im wesentlichen dazu verwendet, das Elektrodenmetall zu reinigen, bevor es oxydiert wird. Dabei werden Säuren oder Basen in sehr schwachen Konzentrationen verwendet; bei stärkeren Konzentrationen ;wird die Elektrode nur während kurzer Zeit in sie eingetaucht. Betrachtet man eine solche Elektrode unter dem Mikroskop, so sieht man eine gleiclnn@if,)ige T°'läche.
• Nutzt man jedoch die Eigenschaften der Elektroden nach der Erfindung zur Erzielung einer großen Oberfläche aus, so wird die Elektrode in bekannter Weise eine bestimmte Zeit in ei-ler konzentrierten Säure oder Base oder auch einige Male nacheinander in Säuren c`sck@r Basen untergebracht, die verschiedene Zusammensetzung und Konzentration haben 1<i3.nüen. Verwendet man dabei Aluminium der meist handelsüblichen Zusammensetzung. so hat diese Belian#dluiicr \#-enig Einfluß und I die Ergebnisse sind auf jeden Fall sehr unregelmäßig. Verwendet man dagegen Aluminium mit einem außerordentlich geringen Kupfergelialt, z%veclzmälßig sogar geringer als o,oao'o, so zeigt sich, daß pro Flächeneinheit der Platte oder des Drahtes, von denen man ausgeht, eine überraschend große Kapazität erzielt «-erden 'kann. Betrachtet man eine solche Elektrode, nachdem sie z. B. durch Beizen aufgerauht worden ist, unter dem Mikroskop, so läßt sich deutlich feststellen, daß Erhebungen und Vertiefungen vorhanden sind.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
• Zum Aufrauhen nimmt man z. B. eine Aluminiumplatte io zii iocin. Diese u-ird zunächst eine bestimmte Zeit in Kaliumhydroxyd gebracht und, nachdem sie abgespült ,vordere ist, in Salzsäure eingetaucht. Nachdem sie von n.euein abgespült worden ist, wird die Platte elektrolytisch oxydiert.
• Die so erhaltene Platte kann nun als Elektrode in einem Kondensator gemäß der Zeichnung verwendet werden, in der ein Kupfergefäß i die Zuleitung für den Elektrolyten 2' bildet, der aus einer Lösung von 2o g Borax und ,log Borsäure pro Liter Wasser besteht. Die aus der Platte bestehende Elektrode ist mit 3 bezeichnet.
• Dieser Kondensator eignet sich nun für Spannungen bis zu .13o Volt und es ergibt sich, daß die Kapazität wenigstens 16pF beträgt. Ohne die beschriebene Behandlung würde die Kapazität höchstens .1 uF betragen.
• Natürlich sind eüie große Anzahl von Änderungen in dem Rauhverfahren möglich. Beim Aufrauhen kann man der chemischen Behandlung eine Rauhung durch mechanische Mittel, z. B. durch Sandstrahlgebläse oder Stahlbürsten, vorausgehen lassen. Man kamt auch mehrmals nacheinander abi@-echselnd beizen und .elektrolytisch oxydieren.
• Dadurch, daß gemäß der Erfindung Aluminium verwendet wird, das sehr wenig Kupfer enthält, ist die Möglichkeit gegeben. Verfahren zur Massenherstellung der Kondensatoren nach dem Rauhverfahren auszuarbeiten, mit dem nichtsdestoweniger ein sehr gleichmäßiges Produkt erhalten wird.
• Unter günstigen Verhältnissen hat es sich schon als möglich erwiesen, die Kapazität für eine Aluminiumplatte von i o zu i o cm ,über 3oAF zu steigern:.
• Ferner kann der Kondensator ,auch für wesentlich höhere Spannungen als die ob,-n. schon erwähnte Spannung von 430 Volt hergestellt werden.
• Die Aluminiumelektrode kann zusammengerollt und gefaltet werden, wenn sie aus Blech besteht, oder gewunden, wenn sie aus Metalldraht besteht. Draht von verschiedenem Profil kann zur Verwendung kommen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrode für elektrolytische Kondensatoren mit chemisch aufgerauhter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus technisch reinem Aluminium besteht, dessen Kupfergehalt o,o2;o/o unterschreitet.
2. 2. Elektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumelektrode in bekannter Weise mit einer Profilier ung versehen ist.