DE718089C

DE718089C - Electrolyte for electrolytic capacitors

Info

Publication number: DE718089C
Application number: DEN42840A
Authority: DE
Inventors: Hans Spiess
Original assignee: NSF NUERNBERGER SCHRAUBENFABRI
Current assignee: NSF NUERNBERGER SCHRAUBENFABRI
Priority date: 1939-01-14
Filing date: 1939-01-14
Publication date: 1942-03-03

Description

Elektrolyt für elektrolytische Kondensatoren Es wurde gefunden, daß durch Einwirkung oarganischer -Oxysäuren auf organische heterocycli,sche stickstoffhaltige Verbindungen unter Mitwirkung von anorganischen Säuren Elektrolyte entstehen, die zur Verwendung in elektrolytischen Kondensatoren und Geräten geeignet sind.Electrolyte for Electrolytic Capacitors It has been found that by the action of organic oxyacids on organic heterocyclic nitrogenous ones Compounds formed with the help of inorganic acids electrolytes, which are suitable for use in electrolytic capacitors and devices.

Als Ausgangsmaterialien kommen in Frage: alle N-Heterocyclen, sowohl hydrierte wie nicht hydrierte. Von den organischen Oxysäuren seien genannt z. B. Milchsäure, Citronensäure, Weinsäure u. dgl. Die anorganischen Säuren sind vorzugsweise Borsäure und Phosphorsäure.Possible starting materials are: all N-heterocycles, both hydrogenated as well as non-hydrogenated. Of the organic oxyacids there may be mentioned, for. B. Lactic acid, citric acid, tartaric acid and the like. The inorganic acids are preferred Boric acid and phosphoric acid.

Es sind Fälle bekannt, bei denen z. B. Pyridin als Komponente für Elektrolyte Verwendung fand. Jedoch wurde dabei nur von der basischen Natur des Pyridins Gebrauch gemacht. Es. wurde so, verwendet, wie Ammoniak, Kalium oder Natriumsalze, während die Grundcharakteristik des Elektrolyten die Alkoholbasis mit Alkihol-Borsäure-Estern war. Pyridin war also im besten Falle basisches Lösungs- und Verdünnungsmittel.There are known cases where, for. B. pyridine as a component for Electrolytes found use. However, only the basic nature of the Pyridins made use of it. It. was used like ammonia, potassium or sodium salts, while the basic characteristic of the electrolyte is the alcohol base with alcohol-boric acid esters was. At best, pyridine was a basic solvent and diluent.

Am Beispiel des Pyridins sei nun das Verfahren gezeigt. ioo Teile Pyridin werden :mit.-ioo Teilen Citronerisäure ,verrührt und so lange erhitzt, bis das Ganze eine viscose, gleichmäßig fließende Masse geworden ist. Sobald höhere Temperaturen erreicht werden, entweicht Kohlendioxyd und Wasser. Nachdem das anfängliche Schäumen nachgelassen, werden z. B. 5o bis ioo Teile Borsäure langsam eingebracht. Die Borsäure löst sich unter sehr starkem Schäumen in der Masse auf. Nachdem die Reaktion beendet, hinterbleibt eine vollkommen homogene klare, gleichmäßig fließende Masse, die nach dem Erkalten eine harzartige Konsistenz aufweist ohne Neigung zur Kristallisation. Der warmen Masse können je nach der gewünschtenLeitfähigkeit 5 bis 2o% Wasser einverleibt werden, ohne daß ihre sonstigen physikalischen Eigenschaften geändert werden.The process will now be shown using the example of pyridine. ioo parts Pyridine are: with.-100 parts of citric acid, stirred and heated until the whole has become a viscous, evenly flowing mass. Once higher Temperatures are reached, carbon dioxide and water escape. After the initial Foaming subsided, z. B. 5o to 100 parts boric acid slowly introduced. The boric acid dissolves in the mass with very strong foaming. after the Reaction ended, leaving a completely homogeneous, clear, evenly flowing A mass that, after cooling, has a resinous consistency with no tendency to Crystallization. Depending on the desired conductivity 5 up to 20% water can be incorporated without affecting its other physical properties be changed.

Je nach Umständen können nun andere N-Heterocyclen verwendet werden. Es seien z. B. genannt Chinolin, Carbazol u. dgl. Auch alle anderen Derivate dieser Stoffgruppen, wie -OH, -NH2, -COOH, -N02, -Alkyl, -Alkylolderivate und deren funktionelle Derivate sind geeignet.Depending on the circumstances, other N-heterocycles can now be used. There are z. B. called quinoline, carbazole, etc. Also all other derivatives of these Substance groups such as -OH, -NH2, -COOH, -N02, -alkyl, -alkylol derivatives and their functional ones Derivatives are suitable.

Auch die Synthese solcher Stoffe ist wähsend der Erzeugung des Elektrolyten möglich. Als Beispiel sei genannt das Imidazol: In wäßrige Lösung von Ammoniak wird Glyoxal und Acetaldehyd eingebracht. Dabei entsteht 2-methylimidazol. Durch Einwirkung von Citronensäure und Barsäure entsteht dabei ein ähnliches Produkt wie das Pyridin. Aus Äthylendiamin erhält man z. B. Piperazinkörper, aus Di- und Triäthylolaminen z. B. Tetrahydroparoxazinkörper. Nach beständigere Komplexe erhält man, wenn man zu kondensierten Systemen übergeht, z. B. Acridine, Pyrolo- und Pyridin:)anthrone u. dgl.The synthesis of such substances is also continuous the Generation of the electrolyte possible. An example is imidazole: In aqueous Solution of ammonia is introduced into glyoxal and acetaldehyde. This produces 2-methylimidazole. The action of citric acid and bar acid creates a similar product like the pyridine. From ethylenediamine z. B. piperazine bodies, from di- and Triethylolamines e.g. B. Tetrahydroparoxazine bodies. After receiving more permanent complexes when going to condensed systems, e.g. B. acridines, pyridines and pyridines:) anthrones and the like

Die Elektrolyte, die bisher technische Anwendung in größerem Maßstab fanden, sind ausschließlich auf Alkoholbasis aufgebaut. Die als jonogene verwandten Säuren liegen dabei in Form von Estern vor. Diese Art von Elektrolyten hat den Nachteil der Hygro,sk:)pizität. Durch Wasseraufnahme aus der Luft entstehen dabei Inhomagenitäten, die zur Herabminderung der Durchschlagsfestigkeit, erhöhtem Reststrom und zur Korrasion führen. Durch das Vorhandensein der Ester werden die Systeme sehr wasserempfindlich, da die Ester hydrolysiert werden. Es muß also der Wassergehalt in sehr niedrigen und engen Grenzen gehalten werden. Dadurch ist die Verminderung der diaelektrischen Verluste praktisch unmöglich. Die in der Hauptsache verwendeten Stoffe Glycerin und Glykol sind zudem sehr oxydations- und redukti:)nsempfindlich, was zu schweren. Korrosionen führt.The electrolytes, which have hitherto been used technically on a larger scale found are based exclusively on alcohol. The related as jonogene Acids are in the form of esters. This type of electrolyte has the disadvantage the hygro, sk:) picity. The absorption of water from the air creates inhomagenities, those for reducing the dielectric strength, increased residual current and for corrosion to lead. The presence of the esters makes the systems very sensitive to water, since the esters are hydrolyzed. So it must have very low water content and kept within narrow limits. This reduces the diaelectric Losses practically impossible. The main substances used are glycerine and glycol are also very sensitive to oxidation and reduction, which can lead to severe. Corrosion leads.

Alle diese Nachteile besitzen diese neuen Elektrolyte nicht. An deren Stelle besitzen sie eine Reihe von Vorteilen. r. Durch Verwendung geeigneter Säuren kann der Elektrolyt unhygroskopisch gemacht werden.These new electrolytes do not have any of these disadvantages. Others In place, they have a number of advantages. r. By using suitable acids the electrolyte can be made unshygroscopic.

2. Der Elektrolyt wird durch die Hydrolyse Flicht verändert.2. The electrolyte is changed by the hydrolysis light.

3. Die genannten Ringsysteme sind gegen Oxydation und Reduktion sehr beständig, im Gegensatz zu den Alkoholen.3. The ring systems mentioned are very opposed to oxidation and reduction resistant, in contrast to the alcohols.

q.. Die Durchschlagsspannung kann mit dem Wassergehalt variiert werden, je nach den Erfordernissen, ohne d.aß der Verlustwinkel praktisch beeinflußt wird.q .. The breakdown voltage can be varied with the water content, depending on the requirements, without the loss angle being influenced in practice.

5. Mit diesen Elektrolyten ist es möglich, Betriebsspannungen von 7oo bis 8oo Volt und darüber zu erzielen, was bisher noch mit keinen Elektrolyten gelang.5. With this electrolyte it is possible to have operating voltages of 700 to 8oo volts and above to be achieved, which was previously possible with no electrolytes succeeded.

Wenn es zur Erleichterung der Partialsynthese bei Wasserabspaltungen und ähnlichem nötig ist, können auch die Säureanhydride, z. B. B203 und P205, Verwendung finden. Die Reihenfolge der Anwendung, ob erst organische oder an3rganische Säuren, ergibt sich aus der Reaktionsfähigkeit. Ebenso ist es möglich, zur Erzielung chemisch einheitlicher Produkte oder zur Vermeidung unerwünschter Zersetzung niedere Temperaturen und/ oder Vakuum anzuwenden.If it is to facilitate partial synthesis in the case of dehydration and the like is necessary, the acid anhydrides, e.g. B. B203 and P205, use Find. The order of application, whether organic or inorganic acids first, results from responsiveness. It is also possible to achieve it chemically uniform products or lower temperatures to avoid undesired decomposition and / or apply vacuum.

Claims

PATENT CLAIM: Electrolyte for electrolytic capacitors, thereby characterized in that it consists of the condensation and Pz) polymerization products of heterocyclic nitrogen compounds with organic oxyacids and inorganic ones Acids of boron and / or phosphorous.