DE760522C

DE760522C - Elektrolytischer Kondensator

Info

Publication number: DE760522C
Application number: DES143698D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Herrmann
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1941-01-22
Filing date: 1941-01-22
Publication date: 1953-05-26

Description

Elektrolytischer Kondensator In elektrolytischen Kondensatoren werden in fast allen technischen Fällen Elektroden aus Aluminium verwendet. Insbesondere die mit der das Dielektrikum des Kondensators bildenden Sperrschicht bedeckte Anode wird praktisch stets aus Aluminium gebildet, da dieses Metall eine gute Ventilwirkung hat. Es liegen zwar schon Vorschläge vor, andere Ventilmetalle zu verwenden, die sich jedoch praktisch bisher nicht eingeführt haben. So wurde vielfach. angeregt, TantaJ als Ventilmetall zu verwenden, weil dieses noch bessere Ventilwirkung als Aluminium zeigt und in fast sämtlichen Elektrolyten verwendet werden -kann, ohne däß sich wesentliche Korrosionscrscheinungen bemerkbar machen. Jedoch haben sich die elektrolytischen Kondensatoren mit Tantalelektroden, welche in geringen Stückzahlen auf dem Markt erschienen sind, infolge des hohen Herstellungspreises des Tantals nicht behaupten können.
Demgegenüber bezieht sich nun die vorliegende Erfindung auf einen elektrolytischen Kondensator, bei dem mindestens die Anode aus Zink besteht. Die Erfindung bezweckt insbesondere die Erzielung hoher Spitzenspannungen, was gemäß der Erfindung dadurch erreicht wird, daß die Anode in einem mehrstufigen Verfahren mit einer als Dielektrikum dienenden Sperrschicht versehen ist und daß der Betriebselektrolyt einen pH-Wert von 6 bis 8 aufweist. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich mit Zinkelektroden höhere maximale Spannungen erreichen lassen als mit Aluminiumelektroden. Auch hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit ist das Zink dem Aluminium nicht unterlegen.
Da es durch neuere `'erfahren gelungen ist. Zink in Form dünner Bänder und in besonderer Reinheit herzustellen, können diese Bänder als Elektroden entsprechend dem Aluminium in gewickelten Elektrolytkondensatoren verwendet werden.
Zur Erreichung hoher Spannungen ist es zweckmäßig, die Formierung, d. h. die Bildung der isolierenden Schicht auf der Zinkoberfläche, in mehreren Stufen vorzunehmen.
Zweckmäßig wird so vorgegangen, daß das Zink während einer ersten Formierungsstufe in einem chromathaltigen Elektrolyt behandelt wird, wobei poröse, den Strom in beiden Richtungen durchlassende Schichten in der Dicke von einigen tausendstel Millimetern entstehen. Vorzugsweise wird die Behandlung mit Gleichspannung bei Zimmertemperatur vorgenommen, jedoch können im Rahmen der Erfindung auch höhere Temperaturen und andere Stromarten, wie z. B. 5operiodischer Wechselstrom, verwendet werden. Auch ist es möglich, an Stelle von Chromsäure Schwefelsäure oder Oxalsäure zu benutzen, wie überhaupt sämtliche vom Aluminium her bekannten Bedingungen auf das Zink zu übertragen.
Die Formierung während einer nächsten Stufe erfolgt vorzugsweise in borsäurehaltigen Lösungen, beispielsweise in einer Lösung von Borsäure und Ammoniak in Glvkol. Hierbei werden Spannungen bis zu etwa 700 V erreicht.
Zur Vermeidung der Korrosion der Elektroden ist es zweckmäßig, Elektrolyte zu verwenden, welche einen pn-Wert von 6 bis e haben. Man verwendet im vorliegenden Fall alkalischere Elektrolyte als bei Aluminiumelektroden, wo bekanntlich Elektrolyte von einem pH-Wert .l bis 6 zweckmäßig sind. Die Verwendung von Elektrolyten mit einem pli-Wert von 6 bis 8 im vorliegenden Fall hängt mit der stärkeren Löslichkeit von Zink in schwachen Säuren zusammen.
Das Aufrauhen des Zinks kann mechanisch oder chemisch oder elektrolytisch erfolgen, in ähnlicher Weise, wie es für Aluminium bekannt ist.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß selbst, wenn mindestens eine Elektrode aus Zink besteht, die Verwendung von zitronensäurehaltigen BetriebselektTol_yten und von Pufferlösungen als Elektrolyt vorteilhaft ist. -Mit Zitronensäure lassen sich Elektrolyte aufbauen, die gegenüber Zink eine bessere Beständigkeit aufweisen als Elektrolyte ohne Zitronensäure, welche z. B. auf der Basis eines mehrwertigen Alkohols, wie Glykol, und einer schwachen Säure, wie Borsäure, aufgebaut sind.
Zwecks Vermeidung auch der geringsten Korrosion der Zinkelektroden ist es ein weiteres Merkmal der Erfindung, kein reines Zink, sondern Legierungen von Zink, beispielsweise mit Aluminium, zu verwenden.

Claims

PATEXTANSPPÜCHE: i. Elektrolytischer Kondensator, bei dein mindestens die Anode aus Zink besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode in einem mehrstufigen Verfahren mit einer als Dielektrikum dienenden Sperrschicht versehen ist und daß der Betriebselektrolyt einen pfj-Wert von 6 bis 8 aufweist.
2. Verfahren zur Formierung einer Elektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode während einer ersten Formierungsstufe in einem chromathaltigen Elektrolyt, vorzugsweise unter Anwendung von Gleichspannung und Zimmertemperatur, behandelt wird, woran sich eine Formierung in borsäurehaltigen Lösungen, beispielsweise in einer Lösung von Borsäure und Ammoniak in Glykol, anschließt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Formierungsbäder Lösungen von Chromsäure. Schwefelsäure, Oxalsäure oder Gemische dieser Säuren benutzt werden.
4.. Betriebselektrolyt für einen elektroivtischen Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebselektrolv t Zitronensäure enthält und gegebenenfalls eine Puffferlösung darstellt.
5. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodenmaterial eine Legierung von Zink, z. B. mit Aluminium, verwendet wird.
6. Kondensator nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Zink oder einer Zinklegierung bestehenden Elektroden durch Aufrauhen in ihrer Oberfläche vergrößert sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: Schweizerische Patentschrift \r. i99 582.