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Elektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung
bezieht sich auf Elektrolytkondensatoren und betrifft eine Verbesserung ihres Aufbaues,
so daß ihre Herstellung vereinfacht und ihre Zuverlässigkeit erhöht wird. Insbesondere
befaßt sich die Erfindung mit einer verbesserten und vereinfachten Ausbildung der
elektrischen Anschlußleiter für derartige Kondensatoren.
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Die Anschlußleiter gemäß der Erfindung sind Anschlußstreifen aus dem
gleichen Metall wie die Metallfolien des Kondensators, die üblicherweise aus Aluminium
bestehen, und besitzen eine derartig ausgebildete Kontaktfläche, daß eine einfache
Berührung unter leichtem Druck ausreicht, um eine elektrische Verbindung von geringem
Übergangswiderstand auch dann zu gewährleisten, wenn die kontaktmachenden Flächen
in den Elektrolyt eingetaucht sind. In der Zeichnung zeigt Fig. i die Ansicht eines
Kondensatorbehälters mit den äußeren Anschlußklemmen, . Fig. :2 die Ansicht der
Innenteile, die zum Teil aufgerollt und mit den erfindungsgemäßen Anschlußstreifen
versehen sind, während Fig.3 eine abgewandelte Ausführungsform der Anschlußstreifen
wiedergibt.
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Elektrolytische Kondensatoren für industrielle Zwecke sind üblicherweise
zusammen mit dem Elektrolyt in einem abgedichteten Behälter untergebracht, wie dies
Fig. i zeigt. Der Behälter 2 ist mit äußeren Anschlußklemmen 3, 4 versehen, an denen
Klemmleisten 5, 6 für den Anschluß von Leitungsdrähten angebracht sind. Der Behälter
besitzt ferner ein Luftloch 7.
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Die Innenteile des Kondensators bestehen, wie dies Fig.2 zeigt, aus
Metallfolien 9, io mit zwischengelegten Abstandshaltern i 1, 12, die in der
üblichen Weise zusammengerollt werden. Die Abstandshalter können aus drei Lagen
Papier od. dgl. bestehen. Die Anschlüsse 13, 14. für die Stromzuführung, die mit
den äußeren Anschlußklemnaen 3, 4 in Verbindung stehen, bestehen aus
schmalen
Streifen oder Bändern aus Aluminium. Durch diese Anschlußstreifen wird der Kontakt
mit den die Elektroden des Kondensators bildenden Aluminiumfolien 9, io hergestellt.
Als Werkstoff für diese Anschlußstreifen dient zweckmäßigerweise die gleiche Aluminiumfolie
oder Aluminiumfolien der gleichen Reinheit, wie sie für die Elektroden des Kondensators
benutzt werden.
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Die Oberfläche der Aluminiumfolien 9 und io ,wird nun vor dem Zusammenbau
des Kondensators durch anodische Oxydation, in an sich bekannter Weise, formiert.
Der anodischen Oxydation. geht dabei üblicherweise ein Beizprozeß in einer angesäuerten
Lösung voraus. Durch die anodische Behandlung bildet sich auf der Oberfläche der
Metallfolien ein Film von Oxyd oder Hydroxyd, der so dünn ist, daß sein Vorhandensein
von einem ungeübten Auge kaum wahrgenommen werden kann.
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Bei den bisherigen Versuchen, einen elektrischen Kontakt mit solchen
oxydierten Elektrodenoberflächen durch lose aufgelegte Streifen aus oxydiertem öder
nichtoxydiertem Aluminium herzustellen, zeigten sich stets starke Korrosionserscheinungen
beim Betrieb des Kondensators. Der Elektrolyt, mit dem die Kondensatorelemente getränkt
werden, verursachen offensichtlich eine lokale elektrolytische Korrosion, die sich
ausbreitet und den Kondensator zerstört. -Eine mechanische Verbindung oder eine
Schweißverbindung zwischen den Anschlußstreifen und den Elektroden ist schwierig,
weil die Anschlußstreifen und die die Elektroden bildenden Folien sehr dünn sind.
Man hat deshalb versucht, diejenigen Stellen der Metallfolien, die mit den Anschlußstreifen
in Berührung gebracht werden sollen, durch Abdecken mit einem geeigneten Material,
z. B. Wachs, `nährend des Formierungsprozesses vor einer Oxydation zu schützen.
Nach der Oxydation der Folien wurde dann das Abdeckungsmaterial entfernt und die
Anschlußstreifen mit den nichtoxydierten Stellen der Folien in Kontakt gebracht.
Es zeigte sich aber, daß an den miteinander in Berührung gebrachten Stellen dennoch
eine Korrosion auftrat, die zu Stromunterbrechungen und einem Versagen des Kondensators
führten. Diese Korrosionserscheinungen sind offensichtlich durch die Wirkung des
Elektrolyts bedingt. Man sah deshalb den einzigen Ausweg aus diesen Schwierigkeiten
darin, daß man Teile der die Elektrode bildenden Metallfolien nach außen herausführte
und als Anschlußstr-eifen benutzte. Aber eine solche Anordnung erhöht die Herstellungskosten
des Kondensators.
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Der Erfindung zugrunde liegende Versuche haben nun zu einer einfachen
Lösung des Problems geführt. Erfindungsgemäß wird ein kontaktmachender Streifen
benutzt, der sich physikalisch von dem Elektrodenmaterial unterscheidet und mit
der Oberfläche dieses Materials in einfache Berührung gebracht wird. Eine Korrosion
wird dadurch vermieden, daß der kontaktmachende Streifen vor dem Zusammenbau des
Kondensators einer Behandlung mit einem solchen Reagens unterzogen wird, daß seine
Oberflächenschicht beseitigt wird. Die bisher beobachtete Korrosion ist nämlich
offenbar darauf zurückzuführen, daß sich auf dem Anschlußstreifen, dessen Material
üblicherweise denselben Lagerbeständen wie das Elektrodenmaterial entnommen wird,
eine nicht wahrnehmbare Oberflächenschicht befindet. Diese rührt daher, daß sich
die Oberfläche des Aluminiums durch den Walzprozeß oder eine sonstige entsprechende
Behandlung, durch die das Aluminium zu einer dünnen Folie geformt wird, verändert,
oder daß auf der Oberfläche ein nicht wahrnehmbarer Rückstand von Schmierstoff oder
sonstigen Stoffen zurückbleibt. Diese Stoffe in der Oberflächenschicht leiten offenbar
die Korrosion ein und beschleunigen sie.
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Erfindungsgemäß wird nun diese Oberflächenschicht beseitigt. Dies
kann in der Weise geschehen, daß die Metallfolie mit einem sauren oder alkalischen
Reagens in Berührung gebracht wird. Zum Beispiel kann die Aluminiumfolie für 3 bis
5 Minuten bei 7ö''C in 5o/oige Salzsäure oder für i bis 3 Minuten bei 7o bis 95''C
in io/oige Natronlauge gebracht werden. In beiden Fällen wird die Folie nach der
Behandlung mit Wasser abgespült und getrocknet, ehe sie mit dem Kondensator zusammengebaut
wird.
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Es ist überraschend, daß sich zwischen den so behandelten Folien und
dem Elektrodenmaterial trotz der auf ihm anodisch erzeugten Oxydschichten ein guter,
dauerhafter elektrischer Kontakt ergibt. Offensichtlich ist die Oberflächenschicht,
die sich auf den nichtbehandelten Aluminiumfolien befindet, elektrolytisch aktiv
und ruft die Korrosion hervor. Überraschenderweise verschwinden die dielektrischen
Eigenschaften, die üblicherweise mit anodisch erzeugten Oxydschichten verbunden
sind, oder kommen nicht zur Wirkung, wenn diese Schichten in Kontakt mit einer frisch
gereinigten, sauberen Aluminiumfläche stehen. Offenbar bilden die beiden in Berührung
gebrachten Schichten, nämlich die anodisch oxydierte Schicht und die frisch gereinigte
Schicht, elektrisch eine Einheit und werden daher bei Anwesenheit des Elektrolyts
nicht angegriffen. Es sind keine besonderen Vorsichtsmaßregeln mehr nötig, wenn
der in der beschriebenen Weise chemisch behandelte Anschlußstreifen mit der Elektrodenfläche
durch einfaches Auflegen in Kontakt gebracht ist, sondern es kann dann der Kondensator
in der üblichen Weise zusammengerollt und die Elektrolytflüssigkeit eingebracht
werden.
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Der Anschlußstreifen kann zweckmäßigerweise zum Teil aus Kupfer hergestellt
werden. Wie Fig. 3 zeigt, besteht der obere Teil 16, der sich nicht in Berührung
mit dem Elektrolyt befindet, aus Kupfer, und dieser Teil dient zum Anschluß der
äußeren Klemmen, während der untere Teil 17 aus Aluminium besteht, das in der vorbeschriebenen
Weise behandelt ist, und mit den Elektroden in Berührung steht und dabei in den
Elektrolyt eintaucht. Die beiden Teile können zusammengeschweißt werden, wenn die
kompakten Aluminiumbarren auf Folienstärke ausgewalzt werden. Überraschenderweise
stört das herausragende blanke Ende des Anschluß-
Streifens, das
nicht formiert ist, die Funktion des Kondensators nicht, wenn es mit dem von den
Abstandshaltern aufgesaugten Elektrolyt inBerührung kommt.
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Wie eingehende Versuche ergeben haben, wird die Güte des Kondensators
durch die erfindungsgemäßen Anschlußstreifen in keiner Weise beeinträchtigt. Weder
der Kapazitätswert noch der Verlustfaktor ändert sich nach einem Alterungsprozeß,
der durch Lagern bei i oo°' C, ohne daß Spannung an den Kondensatoren lag, durchgeführt
wurde, wesentlich. :Nachdem fast .4o ooomal eine Spannung von i io Volt während
i1/2 Sekunden angelegt und dann während 581/2 Sekunden abgeschaltet war, ergab sich
bei zwei verschiedenen Versuchsreihen eine Änderung des Kapazitätswertes von 152
auf 154 bzw. 16o auf 157 und eine Änderung des Verlustfaktors von 5,2 auf 6,9 bzw.
5,3 auf 6,9 bei 25° C.