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Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytische Kondensatoren,
die zwecks Oberflächenvergrößerung geätzt oder sonstwie chemisch behandelt sind
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytische
Kondensatoren, die zwecks Oberflächenvergrößerung geätzt oder sonstwie chemisch
behandelt sind. Bei solchen Kondensatoren wirkt eine Belegung, welche am dauernden
oder augenblicklichen positiven Pol liegt, als positive Belegung oder Anode, während
die negative Belegung durch den Elektrolyt selbst gebildet wird, in den die andere
Belegung eingeführt ist und lediglich als Elektrode wirkt. Danach kann eine Vergrößerung
der Kapazität nur durch Vergrößerung der wirksamen Oberfläche der positiven Belegung
erreicht werden.
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Die Erfindung stellt fest, daß durch Ätzen bisher keine besondere
Kapazitätsvergrößerung geschaffen werden konnte, und findet die Ursache darin, daß
an den angeätzten Stellen der Belegung offenbar Umsetzungsprodukte der angreifenden
Säure und des Metalls der
Belegung verbleiben, die entweder den
Zutritt des Elektrolyts zu dem betreffenden Elektrodenteil gleichsam mechanisch
verhindern, oder aber die an der Oberfläche-beabsichtigte Reaktion mit dem Elektrolyt
im Betrieb paralysieren oder sonst elektrochemisch beeinträchtigen. Wenn sich die
Erfindung natürlich auch nicht auf irgendeine Erklärung festlegen will, so hat sie
jedenfalls festgestellt, daß durch N achbehandlung zumindest der positiven Belegung
nach dem Ätzen eine unerwartet große Erhöhung der Kapazität erreicht werden kann.
Eine Verdoppelung. ja sogar Vervielfachung ist gelungen, bezogen auf Abmessungen
der Belegung, aufgewandtes Material und beanspruchten Raum.
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Gemäß der Erfindung werden daher die Elektroden nach der Oberflächenvergrößerung
vorteilhaft zunächst mit Wasser gewaschen und hierauf mit einem U msetzungs- und
vorteilhaft auch Lösungsmittel für die gebildeten Umsetzungsprodukte des Ätz- bzw.
Behandlungsmittels mit dem Elektrodenmetall nachbehandelt, wobei gegebenenfalls
dieses Nachbehandlungsmittel das Ätz- bzw. I3eliatidlungsmitte1 selbst löst oder
umsetzt (neutralisiert).
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Durch das Beseitigen der Umsetzungsprodukte und durch die erreichte
bessere Benetzung der Belegungen wird eine wesentliche Erhöhung der Kapazität erhalten
und gleichzeitig werden schädliche Wirkungen des Ätzmittels und der Umsetzungsprodukte
während der Lebensdauer des Kondensators ausgeschlossen.
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Es ist weiter zweckmäßig, daß als Nachbehandlungsmittel oder Bestandteil
von diesem ein oder mehrere Bestandteile des Elektrolyts s°lbst, wie z. B. Glycerin
oder andere Alkohole, benutzt werden. Hierzu wird die beispielsweise mit Wasser
in der Kälte oder Wärme und Kälte vorgewaschene Elektrode mit Glycerin oder einem
Alkohol ähnlicher Wirkung, vorteilhaft in der Wärme und insbesondere nahe oder über
dem Siedepunkt des Glycerins, nachbehandelt, worauf gegebenenfalls abermals gewaschen
und sodann formiert wird. Vorzugsweise wird für die Nachlehandlung eine zwecks 0berflächenvergrö
ßerung mit einer wäßrigen Salzsäure-Salpetersäure-Schwefelsäure-Lösung behandelte
Elektrode benutzt. Der Elektrolyt ist seinerseits gIykol-oder glycerinhaltig und
besteht im wesentlichen aus Ammoniumborat und Äthylenglykol.
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Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Eine
Belegung aus Aluminiumfolie, die 0,075 mm dick ist und T31 cm2 Oberfläche
besitzt, wird etwa d. Minuten in eine Säurelösung eingetaucht, die beispielsweise
aus einer Mischung von -20o bis 300 em3 Salzsäure, 4o bis 6o cm3 Salpetersäure,
20 bis 30 cm3 Schwefelsäure mit 60o bis 90o ctn3 Wasser besteht. die so nahe
als möglich dem Siedepunkt, etwa ioo bis 1100 C, gehalten wird. Temperatur
und Behandlungsdauer sind wesentlich für den Erfolg der Ätzung und darum von Fall
ztt Fall festzustellen, damit die Ätzung tief genug gelt. Ist das Blech stärker,
so ist die Behandlungsdauer länger und umgekehrt.
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Nach dein Ätzen wird die Belegung gründlich in gewöhnlichem Leitungswasser
gewaschen, bis praktisch alle Säure abgewasclieti ist. Das Wasser ist vorteilhaft
zuerst heiß und dann kalt. Hierauf wird eine besondere Behandlung angeschlossen.
die das Reinigen der durch das ritzen entstandenen und beabsichtigten Poren zum
Ziele hat und wodurch ebenso in den Poren usw. verbliebene LTnisetzungsprodukte
zwischen der Ätzsäure und dem Metall als auch haftengebliebene Säurereste gelöst
bzw. abgelöst und entfernt l@zw. unschädlich gemacht (neutralisiert) werden, so
daß die durch Ätzen vorbereitete Oberflächenvergrößerutig auch wirksam getnacltt
und ein unerwünschtes Fortwirken der Säure itn fertigen Kondensator verhindert wird.
Zu diesem Zweck wird die geätzte und gewaschene Belegung in kochendes Glycerin ungefähr
3 bis d Minuten eingetaucht. Hierdurch «-erden Spuren von Aluminiumchlorid oder
anderen Aluminiumsalzen, welche beim Ätzen gel)ildet wurden, ebenso aber auch der
Ätzs@iure selbst, welche in den entstandenen Vertiefungen zurückgeblieben ist. gelöst
oder z. B. in Glycerinnitrat oder -chlorid umgesetzt und entfernt. Hierauf wird
die Folie wieder mit gewöhnlichem Leitungs- oder destilliertem Wasser gewaschen,
entweder bei Raumtemperatur oder zuerst in der Wärme, weil dann das an der Folie
haftende Waschglycerin und seine etwa entstandenen Verbindungen besser und leichter
abgehen. Andererseits ist es nicht schädlich, oft sogar erwünscht, Glycerin an der
Belegungsfläche haften zu lassen und darum nur mit kaltem Wasser zu waschen. Auch
kann ein anderes Waschmittel an Stelle des Glycerins verwendet werden, so z.13.
ein anderer Alkohol höheren Siedepunktes, der das Kondensatormaterial nicht angreift.
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Hierauf wird die positive Belegung in irgend geeigneter Weise formiert.
Beispielsweise kann eine Lösung von Ammoniumborat und Äthylenglykol benutzt werden.
Das Ammoniumborat wird beispielsweise bereitet, indem man 7ooo cm3 Ammoniumhydroxyd
mit 28 kg Borsäure innigst mit der Hand oder mit einem Rührwerk mischt. bis das
gebildete Salz sehr körnig wird. 71/2 kg dieser Mischung werden zu 6,12 kg Äthylenglykol
zugegeben, und das Ganze wird auf etwa T20 bis T40°' C aufgekocht. Oder es werden
z. B. 62 feile Borsäure,
,. Teile Ammoniak, 54 Teile Äthylenglykol
gemischt auf etwa 125 bis 14o° C gekocht. Bei dieser Temperatur sind diese Lösungen
sehr dünn und darum für einen kontinuierlichen Formierungsprozeß gut geeignet. Das
Äthy lenglykol kann durch irgendeinen anderen geeigneten Polyhydroxylalkohol ersetzt
werden, die Borsäure durch eine andere schwache, zur Filmbildung geeignete Säure,
und das Ammoniak durch ein Alkalisalz oder ein anderes Alkali. Während des Formierungsprozesses
wird von Zeit zu Zeit Wasser zugesetzt, um durch die Erhitzung verdampftes Wasser
zu ersetzen.
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Die positiven Belegungen werden in eine solche oder sonstige geeignete
Lösung eingetaucht und z. B. eine Spannung von z. B. 45o bis 5ooVolt angelegt, derart,
daß die Belegung am positiven und der Metallbehälter des Bades am negativen Pol
liegen. Nach ungefähr io Minuten ist die Formierung beendet, die Belegung wird in
kaltem destilliertem Wasser gewaschen, trocknen gelassen und sodann in der üblichen
erprobten Weise unter Zwischenlage z. B. einer oder mehrerer Trennschichten aus
Papier und/oder Gaze zu einem Kondensatorabschnitt gewickelt, der den Elektrolyt
vorher oder nachher in pastenartiger oder flüssiger Form einverleibt erhält. Es
wurde gefunden, daß solche Kondensatoren Kapazitäten aufweisen, die erheblich größer
sind, bis zum 2ofachen der Kapazität gewöhnlicher Kondensatoren mit glatten Folienflächen,
wobei die Folienstärke bis zu etwa 0,375 mm erhöht wird. Diese Elektrolyte
enthalten regelmäßig ein Ammoniumborat und einen Äthylenglykol. Der Kondensatorabschnitt
kann dann in jeder Art gebrauchsfertig gemacht, insbesondere künstlich gealtert
werden, letzteres z. B. durch Anlegen einer Spannung von 500 Volt Gleichstrom. Es
wurde gefunden, daß hierzu ein Bruchteil, manchmal weniger als ein Zehntel der Zeit
ausreicht, die sonst zum Schlußformieren der zusammengebauten und mit dem Elektrolyt
imprägnierten Kon.densatorkörper erforderlich ist. Die Kapazität des Kondensators
nimmt im Betrieb sogar zu, und sein Raumbedarf beträgt einen Bruchteil desjenigen
von Elektrolytkondensatoren mit glatter Folienfläche.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf irgendeine der beispielsweise
angegebenen Lösungen, Temperaturen, Behandlungsdauer und -spannungen beschränkt.