DE767746C - Electrolyte, especially for electrolytic capacitors - Google Patents

Electrolyte, especially for electrolytic capacitors

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DE767746C
DE767746C DES141148D DES0141148D DE767746C DE 767746 C DE767746 C DE 767746C DE S141148 D DES141148 D DE S141148D DE S0141148 D DES0141148 D DE S0141148D DE 767746 C DE767746 C DE 767746C
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electrolyte
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electrolytic capacitors
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DES141148D
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Paul Werner
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Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004Details
    • H01G9/022Electrolytes; Absorbents

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Description

Elektrolyt, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren Flor Tieftemperatur-Elektrolytkondensatoren, die einen Arbeitsbereich von -4o° bz,w. =6o°'C bis +6o' bzw. 7o° C aufweisen sollen, eignen sich die normalen Betriebselektrolyte von Elektrolytkondensatoren, die aus teilweise veresterten Gemischen von Borsäure, Ammoniak und mehrwertigen Alkoholen bestehen, nicht. Es zeigt sich nämlich, daß diese Elektrolyte bei Temperaturen von unter o° bzw. unter -2o° C zufolge ihrer sehr hohen Viskosität eine sehr geringe Leitfähigkeit besitzen. Außerdem erstarren diese Elektrolyte schon bei Temperaturen, die über -4o° bzw.-6o° C liegen, fast vollständig und weisen auch daher eine zu geringe Leitfähigkeit bei den Betriebstemperaturen von Tieftemperatur-Elektrolytkondensatoren auf. Es wurden schon verschiedene Vorschläge gemacht, um bessere Elektrolyte herzustellen, z. B. durch Zugabe von mehrwertigen: Alko@ holen, wie z. B. Äthylenglykol, oder die Erniedrigung des Kochpunktes beim Herstellen des Elektrolyts.. Es zeigt sich jedoch, daß diese Verfahren Nachteile aufweisen. So vermehrt ein Zusatz von Äthylenglykol die Korrosionsneigung des Elektrolyts und setzt die Spannungsgrenze, vermutlich infolge des Vorhandenseins von freien O H-Gruppen, h°rah. Die freien OH-Gruppen «erden närn-Iich durch den elektrischen Strom leicht oxydiert. und zwar zu einer organischen Säure oder zu einem Aldelivd. .wobei diese Stoffe das Aluminium leicht angreifen können. Andererseits bedingt eine Erniedrigung des Kochpunktes Kristallisationsneigung und imu ristie ze zeitliche Veränderung der elektrischen Werte. wodurch die Anwendungsmöglichkeit sehr begrenzt ist. Für aufgeraulite Anoden beispielsweise sind derartig kristallisierte Elektrolyte ungeeignet.Electrolyte, especially for electrolytic capacitors Flor low-temperature electrolytic capacitors, which have a working range of -4o ° or w. = 6o ° 'C to + 6o' or 7o ° C, are the normal operating electrolytes of electrolytic capacitors that are made of partially esterified mixtures of boric acid, ammonia and polyhydric alcohols exist, do not. It turns out that these electrolytes at temperatures of below 0 ° or below -2o ° C, due to their very high viscosity, a very low one Have conductivity. In addition, these electrolytes solidify at temperatures which are above -4o ° or -6o ° C, almost completely and therefore assign one low conductivity at the operating temperatures of low-temperature electrolytic capacitors on. Various proposals have been made to produce better electrolytes, z. B. by adding polyvalent: Alko @ get, such. B. ethylene glycol, or the lowering of the boiling point when preparing the electrolyte .. It shows however, these methods have disadvantages. So increased the addition of ethylene glycol the tendency of the electrolyte to corrode and sets the voltage limit, presumably due to the presence of free OH groups, h ° rah. The free OH groups are usually slightly oxidized by the electric current. in fact to an organic acid or to an aldelivd. .wherein these substances are aluminum can easily attack. On the other hand, it causes a lowering of the boiling point Crystallization tendency and imuristie ze change of the electrical over time Values. whereby the application is very limited. For roughened anodes For example, electrolytes crystallized in this way are unsuitable.

Gemäß vorliegender Erfindung wird nun vorgeschlagen. an Stelle von mehrwertigen Alkoholen -#tlieralkohole zu normalen Betriebselektrolyten in einem solchen PrGzentsatz zuzusetzen. daß ein besonders günstige Verhältnis der Viskosität. Leitfähigkeit und Funhc-nspannung erreicht wird.According to the present invention, it is now proposed. instead of polyhydric alcohols - # tlieralcohols to normal operating electrolytes in one to add such a percentage. that a particularly favorable ratio of viscosity. Conductivity and funhc-nvoltage is achieved.

Ätheralltohole sind deswegen von besond:rein Vorteil, da sie keine freien O H-Gruppen enthalten. «-elche oxydiert «-erden können. Weiterhin haben Ätlieralkoliole verliältnismäl3ig hohe Dielektrizitätskonstanten und sind chemisch inaktive, inerte Stoffe. welche keinerlei korrodierende Wirkung ausüben.Ethereal alcohols are therefore of particular benefit, as they are not contain free OH groups. "-Which oxidized" -can earth. Furthermore, have etlier alcohols relatively high dielectric constants and are chemically inactive, inert Fabrics. which do not have any corrosive effect.

Es ist zwar schon fürTiefteniperatur-Elektrolytkondensatoren vorgeschlagen worden. einen Elektrolyt zu verwenden, der flüssig-oder past,-nförmig bei einer Temperatur ist, «-elche niedriger liegt als der Schmelzpunkt des am leichtesten schmelzenden Bestandteiles. Ein solcher Elektrolyt enthält im wesentlichen Saiz--:miscl-e, welche eine verhältnismäßig holte Dickflüssigkeit des Elektrolyts ergeben. Diese setzt aber die Leitfähigkeit herab, «-elche wiederum für Tieftemp,-ratur-Elektro-It'tlCrnd-en-#atoi'en von besonderer Bedeutung ist: Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Elektrolyte schon bei höheren Temperaturen erstarren als ein Elektrolyt gemäß der vorliegenden Erfindung.It has been proposed for deep-temperature electrolytic capacitors been. to use an electrolyte that is liquid or pasty in the case of a Temperature is, 'which is lower than the melting point of the easiest melting component. Such an electrolyte essentially contains Saiz-: miscl-e, which result in a relatively increased viscosity of the electrolyte. These but reduces the conductivity, "-which again for low temp, -rature-electric-It'tlCrnd-en- # atoi'en Of particular importance is: It has been shown that the known electrolytes solidify even at higher temperatures than an electrolyte according to the present invention Invention.

Beispiels-,veise ergibt ein Gemisch gemäß der Erfindung von etwa 75 Gewichtsprozenten Äth-eralkoliol f z. B. lIethy lglykol oder Äthyl-Zu etwa 25 Gewichtsprozenten normalem Eetriehs.; iektrolvt, der durch Kochen von Eorsäure. Ätlivlenglykol und Ammoniakwasser auf etwa 1.I5° C hergestellt wurde. folgend,- Werte: Funkenspannung etwa 5oo V bei 6o@ C fr 100,1(S/cm bei + 30 -- C sp,-z. Leitfähigkeit 25 ,uS/cm bei -4o° C i,5 ,ciS/cm bei -6o° C Zum Vergleich seien die Werte eines normalen Betriebselektrolyts ohne Zusatz sowie eines geläufigen Tieftemperatur-Elektrolyts angegeben. Bei einem normalen Elektrolyt ohne Zusatz ergibt sich bereits bei +io° C eine Leitfähigkeit von 2 ,uS/cm, die bei o' C auf ungefähr o I,S/cm absinkt.For example, a mixture according to the invention of about 75 percent by weight Äth-eralkoliol f z. B. Ethyl Glycol or Ethyl - To about 25 percent by weight of normal Eetriehs .; iektrolvt made by boiling eoric acid. Ethylene glycol and ammonia water was produced to about 1.I5 ° C. following, - values: spark voltage about 5oo V at 6o @ C fr 100.1 (S / cm at + 30 - C sp, -z. Conductivity 25 uS / cm at -4o ° C 1.5 ciS / cm at -60 ° C For comparison, the values of a normal operating electrolyte without additives and a common low-temperature electrolyte are given. In the case of a normal electrolyte without additives, a conductivity of 2.uS / cm results already at + 10 ° C, which drops to about 0.1 S / cm at o'C.

Ein normaler Tieftemperatur-Elektrolyt, der durch Zusatz von Äthylenglykol zu einem gekochten Elektrolyt auf derselben Basis wie oben hergestellt wurde, zeigt bei -.4o' C eine Leitfähigkeit von 2 bis 5 ,iIS,'cm und ein L nbrauchbarwerden bei Spannungen über 120 Volt.A normal low-temperature electrolyte made by adding ethylene glycol to a boiled electrolyte prepared on the same basis as above at -.4o'C a conductivity of 2 to 5, iIS, 'cm and a L become usable Voltages over 120 volts.

Es hat sich gezeigt, daß mit wachsendem Zusatz von Ilethylglykol eine Verbesserung der Eigenschaften erfolgt. Ein Optimum kann bei 750/0 1lethvlglykol gesehen werden, da noch größere Verdünnungen wegen ungenügenden Gehalts an Ionogen unerwünscht sein können.It has been shown that with increasing addition of Ilethylglykol one Improvement of the properties takes place. An optimum can be achieved at 750/0 ethylene glycol can be seen, as there are still greater dilutions due to insufficient ionic content may be undesirable.

Auf Grund von Versuchen hat sich ergeben, daß sich außer Methyl- und Äthylglykol auch andere Substanzen mit genügend niedrigem Schmelzpunkt und Abwesenheit von oxydablen Radikalen eignen, beispielsweise Glykoldimetlivläther, Glykoldiäthyläther, Glykolmethyläthyläther. Diese Stoffe werden dem gekochten Elektrolyt nach dessen Abkühlen auf Temperaturen von etwa + 20° bis -i- 6o' C zugegeben und das Gemisch gleichmäßig durchgerührt. Die Imprägnierung dieses Elektrolyts erfolgt in der üblichen Weise durch Einsetzen der Wickel in den auf cgoa bis ioo° C erwärmten Elektrolyt oder durch direkte Zugabe zum Abstandshalter beim Wickelvorgang (;Tankwickelverfahren).On the basis of experiments it has been found that in addition to methyl and Ethyl glycol also other substances with a sufficiently low melting point and absence suitable for oxidizable radicals, for example glycol dimethyl ether, glycol diethyl ether, Glycol methyl ethyl ether. These substances become the boiled electrolyte after it Cooling to temperatures of about + 20 ° to -i- 6o 'C added and the mixture evenly stirred. The impregnation of this electrolyte takes place in the usual way Way by inserting the winding into the electrolyte heated to cgoa to 100 ° C or by adding directly to the spacer during the winding process (tank winding process).

Claims (3)

PATENTA\SPRI;CHE: i. Elektrolyt, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren. dadurch gekennzeichnet, daß der z. B. aus einem mehrwertigen Alkohol, wie Glykol oder Glycerin, und einer schwachen Säure, wie z. B. Borsäure, hergestellte normale Elektrolyt -zusätzlich Ätheralkohol. wie Nlethylglykol, Äthylglykol oder wie Glykoldimethyläther, Glykoldiäthyläther oder Glykolmetlivläthy läther, enthält. PATENTA \ SPRI; CHE: i. Electrolyte, especially for electrolytic Capacitors. characterized in that the z. B. from a polyhydric alcohol, such as glycol or glycerin, and a weak acid, such as. B. boric acid normal electrolyte plus ether alcohol. such as methyl glycol, ethyl glycol or such as glycol dimethyl ether, glycol diethyl ether or Glykolmetlivläthy läther contains. 2. Elektrolyt nach dem Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Zusatz von 75 Gewichtsprozenten Ätheralkohol, z. B. Methylglykol oder Äthylglykol, zu etwa 25 Gewichtsprozenten Betriebselektrolyt, welcher seinerseits durch Kochen von Borsäure. Äthylenglykol und Ammoniakwasser auf etwa 1453 C hergestellt sein kann. 2. Electrolyte according to claim i, characterized by the addition of 75 percent by weight of ether alcohol, for. B. methyl glycol or ethyl glycol, about 25 percent by weight operating electrolyte, which in turn by boiling boric acid. Ethylene glycol and ammonia water can be produced to around 1453 C. 3. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolyts nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Methylglykol oder anderen Substanzen der vorhergehenden Ansprüche dem gekochten Elektrolyt nach dessen Abkühlen auf Temperaturen von 2o bis 6o° C zugegeben, und daß das Gemisch gleichmäßig durchgerührt wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Britische Patentschriften Nr. 439 533, 439 788,-472 365; USA.-Patentschriften Nr. 1 8.15 768, 1 959 130, 2 022 500; französische Patentschrift Nr. 798 407; österreichische Patentschrift Nr. I50 2I9.3. A method for producing an electrolyte according to claims i and 2, characterized in that the addition of methyl glycol or other substances of the preceding claims is added to the boiled electrolyte after it has been cooled to temperatures of 2o to 6o ° C, and that the mixture is stirred evenly will. In order to distinguish the subject matter of the invention from the state of the art, the following documents have been considered in the grant procedure: British Patents Nos. 439 533, 439 788, -472 365; U.S. Patent Nos. 1,815,768, 1,959,130, 2,022,500 ; French Patent No. 798,407; Austrian patent specification No. I50 2I9.
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