DE911302C - Elektrolyt, insbesondere fuer elektrolytische Kondensatoren - Google Patents
Elektrolyt, insbesondere fuer elektrolytische KondensatorenInfo
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Description
- Elektrolyt, insbesondere für elektrolytische Kondensatoren . Die bisher bekannten elektrolytischen Kondensatoren sind im allgemeinen nur für eine untere Grenze der Betriebstemperatur von etwa -20"'C brauchbar, und zwar tritt ein sehr starker Kapazitätsrückgang mit sinkender Temperatur ein, so daß schon bei Temperaturen von etwa - ro°' C ab beträchtliche Schwierigkeiten in der Verwendung von Kondensatoren auftreten.
- Gemäß der Erfindung wird für den Elektrolyt eine derartige Mischung von Lösungsmitteln oder von Lösungsmitteln mit Salzen benutzt, daß ein eutektischer Effekt, vorzugsweise in der Nähe des eigentlichen eutektischen Punktes, vorliegt.
- Besonders vorteilhaft ist es, derartige Gemische mit einem solchen Gemisch zu kombinieren, das einen geringen Temperaturkoeffizienten der elektrischen Leitfähigkeit besitzt.
- Ein eutektisches Gemisch ist ein Gemisch verschiedener Komponenten in einem solchen Mischungsverhältnis, bei dem ein Minimum des Schmelzpunktes bzw. des Erstarrungspunktes auftritt. Kühlt man das flüssige Gemisch, das die beiden Komponenten in dem eutektischen Mischungsverhältnis enthält, langsam ab; so bleibt das Gemisch so lange flüssig, bis die eutektische Erstarrungstemperatur, d. h. der eigentliche eutektische Punkt, erreicht ist. Bei dieser Temperatur findet völlige Erstarrung statt. Hat man jedoch ein solches Mischungsverhältnis, das nicht der dem eutektischen Punkt entsprechenden Mischung gleichkommt, so fängt bei einer bestimmten Temperatur ein Bestandteil an, auszukristallisieren, und die Temperatur kann weiter bis zur eutektischen Temperatur herabsinken, bei der die völlige Erstarrung einsetzt.
- In der Zeichnung ist als Beispiel ein Kurve für ein beliebiges Gemisch dargestellt.
- Als Komponente A sei Wasser angenommen, das bei o° C erstarrt, Punkt P1. Eine zweite Komponente B soll z. B. bei -I- 6o0 C fest werden, Punkt P2. Es sei der eigentliche eutektische Punkt bei einem Gemisch gelegen, das 6o0/9 des Bestandteiles A (Wasser) und q:00/9 des Bestandteiles B aufweist. Der eutektische Punkt ist mit E bezeichnet. Die Kennlinie des Gemisches besteht aus den beiden Kurvenstücken K1 und Ike. Oberhalb der beiden Kurvenstücke K2 und K1 ist das Gemisch flüssig. Unterhalb der Kennlinie L1 und L2, d. h. bei Temperaturen unterhalb des eutektischen Punktes, im Beispiel -4o0 C, ist das Gemisch vollkommen erstarrt. In dem Bereich unterhalb des Kurvenstückes K1 und oberhalb der Kennlinie L1 befindet sich ein Teil des Bestandteiles A bereits in fester Form vor, während ein Gemisch von den Bestandteilen A und B noch in flüssiger Form vorhanden ist. In dem Bereich unterhalb des Kurvenstückes K2 und oberhalb der Kennlinie L2 befindet sich ein Teil des Bestandteiles B bereits in fester Form vor, während ein Gemisch von den Bestandteilen AundB noch in flüssiger Form vorhanden ist.
- Gemäß der Erfindung sollen nun derartige Mischungen von Stoffen benutzt werden, daß ein eutektischer Effekt vorliegt. Besonders günstig ist es, ein Gemisch in der Nähe des eigentlichen eutektischen Punktes zu verwenden. Für elektrolytische Kondensatoren ergeben sich insbesondere folgende beiden Vorteile: Der Kondensator ist betriebsfähig bis zur eutektischen Temperatur herunter, und da keine teilweise Ausfrierung eines Bestandteiles oberhalb der eutektischen Temperatur möglich ist und somit keine Veränderung der Elektrolytzusammensetzung stattfindet, wird eine verhältnismäßig große Konstanz der elektrischen Werte, insbesondere der Kapazität, bis zur eutektischen Temperatur herunter erhalten.
- Die Auswahl bestimmter Stoffe zu Elektrolyten gemäß vorliegender Erfindung richtet sich außer nach den für Elektrolytkondensatoren allgemein üblichen Gesichtspunkten nach der zu erreichenden unteren Temperaturgrenze des Kondensators. Sehr geeignet für tiefe Temperaturen sind beispielsweise Lösungen von Salzen oder allgemein ionisierenden Substanzen, z. B. Boraten oder Phosphaten in Pyridin C5 H5 \ , das einen Schmelzpunkt von -q.20 C besitzt, oder in Aminen, z. B. Äthylamin C2 H5 N H2, das einen Schmelzpunkt von -81' C besitzt, oder in Aldehyden, z. B. Formaldehyd H C H O, das einen Schmelzpunkt von -S2 ° C besitzt, in Acetaldehyd C H3 C H O mit einem Schmelzpunkt von -i23° C oder in Amiden, z. B. Formamid H C O N H2; das allerdings nur einen Schmelzpunkt von -5° C aufweist, aber eine sehr gute Löslichkeit für Borsäure und Borate besitzt, so daß auch hier ein tief erstarrendes Eutektikuin zustande kommt, außerdem in einwertigen Alkoholen, z. B. Isoamylalkohol mit einem Schmelzpunkt von -ii4° C oder Propylalkohol mit einem Schmelzpunkt von -117' C.
- Als Borat eignet sich besonders Ammoniumborat N H4 B5 0s - q: H2 O eventuell im Gemisch finit Borsäure, die sich besonders leicht in Pyridin löst.
- Als Phosphat eignet sich besonders Ammoniumphosphat (X 1142) H P O4.
- Es können auch solche Lösungen benutzt werden, in denen die Borate und Phosphate gleichzeitig vorhanden sind; z. B. eine Lösung von Ammoniumborat und Ammoniumphosphat in Pyridin. Hierbei ist es mitunter vorteilhaft, das Borat teilweise durch Borsäure zu ersetzen.
- Das Pyridin kann nun, wie bereits erwähnt, ganz oder teilweise durch Amine, Aldehyde, Amide oder einwertige Alkohole ersetzt werden.
- Im folgenden seien einige Beispiele der erfindungsgemäßen Gemische angegeben: i. o,2 Mol Borsäure werden. in i 1 Isoamylalkohol gelöst unter Zugabe einer Ammoniakmenge bis zu höchstens o, i Mol.
- 2. 3 bis 4% Borsäure werden in Pyridingelöst. Diese Lösung kann direkt als. Elektrolyt benutzt werden.
- 3. i °/o Diammoniumphosphat wird in Formaldehyd DAB6 gelöst: 4. 250/a Borsäure werden in Formamid gelöst und ein Zusatz von etwa 104 Ammoniumborat zugegeben. Es hat sich ;gezeigt, daß es zweckmäßig ist, i. in den basischen Lösungsmitteln, wie Pyridin, Amide und Anraine, vorzugsweise die reinen Säuren, z. B. H3 B 03, oder sauren Salze und 2. in neutralen oder sauren Lösungsmitteln (Aldehyde), vorzugsweise neutrale oder schwach alkalische Salze, wie Ammoniumborate oder Borax, zu lösen.
- Zugabe von Verdickungsmitteln, wie Bentonit, Agar-Agar, Al (0H)3 usw., ist weiterhin möglich. Mit Vorteil lassen sich aber auch mehrwertige Alkohole, deren Verwendung für den Aufbau von Trockenelektrolyten an sich bekannt und vorteilhaft ist, in der Weise anwenden, daß entweder ein eutektisches Gemisch verschiedener Alkohole, z. B. von Glyzerin und Äthylenglykol, oder ein eutektisches Gemisch des betreffenden Alkohols mit Wasser verwendet wird. So ergibt z. B. ein Glyzerin-Wasser-Gemisch von 66,7 % Glyzerin einen Erstarrungspunkt von -q.6,5° C oder ein Gemisch von Äthylenglykol und Wasser von 5e90/, Glykol einen Erstarrungspunkt von - q.9° C.
- Bei dem letztgenannten Gemisch besteht außerdem der Vorteil, daß die Erstarrungskonzentrationskurve sehr flach verläuft, so daß kleine Änderungen -der Zusammensetzung, wie sie bei der technischen Herstellung des Elektrolyts oder beim Betrieb des Kondensators entstehen können, von geringem Einfluß auf den Erstarrungspunkt sind.
- Zu diesen eutektischen Gemischen können Borsäure und/oder Borsäuresalze, wieAmmoniumborat, gelöst werden. Dadurch sinkt die Erstarrungstemperatur weiter. Es ist aber auch möglich, die bisher bekannten Elektrolyte, beispielsweise ein auf 13o° C erhitztes Gemisch von Glykol. Borsäure und Ammoniak in solchen eutektischen Alkohol- oder Alkohol-Wasser-Gemischen zu lösen.
- Außer den eben erwähnten, zum Teil organischen Komponenten des Elektrolyts lassen sich jedoch mit Vorteil auch anorganische Bestandteile anwenden. So gibt Schwefelsäure ein Eutektikum mit Wasser bei - 75° C, Selensäure bei - 83° C, Ammoniak bei - 100,3° C und schweflige Säure bei -74° C. Die beiden letztgenannten Stoffe haben noch besondere Vorteile dadurch, daß sie bekanntermaßen auch im flüssigen Zustand ohne Wasser ausgezeichnete Lösungsmitel für Elektrolyte sind, die z. B. Ammoniumborat und/oder Ammoniumphosphat enthalten und ich somit eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit auch bei den tiefen Temperaturen ergibt.
- Es werden folgende Zusammensetzungen empfohlen: i. Schwefelsäure-Wasser-Gemische, enthaltend zwischen 23 und 39 bzw. 53 und 610/0S 03, zeigen starke eutektische Effekte und weisen Erstarrungspunkte unter - 40° C auf.
- 2. Einen besonders tiefen Erstarrungspunkt von -83°C zeigt ein Gemisch von 48% H2Se04 (Selensäure) und 520/a Wasser.
- 3. Eine bei Zimmertemperatur gesättigte Lösung von N H3 in Wasser besitzt einen Erstarrungspunkt von: etwa - 5o° C. Sollen noch tiefere Temperaturen erreicht werden, so empfiehlt es sich, den Kondensator druckfest auszuführen und größere N H3-Mengen, vorzugsweise 34,5 Molprozent (Erstarrungspunkt -100,3'° C), in Lösung zu bringen.
- 4. Bei schwefliger Säure empfiehlt sich ebenso unter Anwendung von Druckgefäßen die Herstellung einer Lösung von etwa 97 Molprozent S 02 in Wasser mit einem Erstarrungs,punkt von - 74° C.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die einzelnen oben angegebenen Stoffe miteinander vermischt, eventuell noch unter Zusatz von Wasser verwendet werden.
- Um äußerst günstige elektrische Werte des Elektrolyts auch bei tiefen Temperaturen zu erhalten, werden gemäß der Erfindung die eutektischen Gemische mit solchen Stoffen kombiniert, die erfahrungsgemäß eine flache Leitfähigkeittemperaturkurve ergeben. So ist es bekannt, daß ein Gemisch von 121 g Mannit (sechswertiger Alkohol) und 419 Borsäure in 11 Wasser einen äußerst geringen Temperaturkoeffizienten der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, vgl. »Das Leitvermögen der Elektrolyte« von Kohlrausch und Hohlborn, Leipzig, igi6, S. ioo.
- Der übrige Aufbau des Kondensators kann in der bekannten Art und Weise vorgenommen werden. Als Anodenmaterial kommt insbesondereAluminium in Frage, jedoch werden sich bei bestimmten Elektrolyten, z. B. bei schwefelsäurehaltigen Elektrolyten, auch andere Ventilmetalle, z. B. Tantal, mit Erfolg verwenden lassen. Ein Elektrolyt gemäß vorliegender Erfindung kann außer für elektrolytische Kondensatoren auch für andere Apparate benutzt werden, für die ein Elektrolyt mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften erforderlich ist.
Claims (29)
- PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrolytischer Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß für den Elektrolyt eine derartige Mischung von Lösungsmitteln oder von Lösungsmitteln mit Salzen benutzt wird, daß ein eutektischer Effekt, vorzugsweise in der Nähe des eigentlichen eutektischen Punktes, vorliegt.
- 2. Elektrolytischer Kondensator nach A4-spruchi, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung von Borsäure in Pyridin besteht, z. B. etwa in dem Verhältnis 3 bis 4% Borsäure in Pyridin.
- 3. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Phosphates, vorzugsweise Ammoniumphosphat in Pyridin, besteht.
- 4. Elektrolytischer Kondensator mach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Borates, vorzugsweise Ammoniumborat in Äthylamin, besteht.
- 5. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Phosphates, vorzugsweise Ammoniumphosphat in Äthylamin, besteht.
- 6. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Borates, vorzugsweiseAmmoniumborat in Formaldehyd, besteht.
- 7. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Phosphates, vorzugsweiseAmmoniumphosphat in Formaldehyd, besteht, z. B. etwa in dem Verhältnis i % Diammoniumphosphat in Formaldehyd DA B 6. B.
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Borates; vorzugsweise Ammoniumborat in Acetaldehyd, besteht.
- 9. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Phosphates, vorzugsweise Ammoniumphosphat in Acetaldehyd, besteht. io.
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Borates, vorzugsweise Ammoniumborat in Formamid, besteht. i i.
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Phosphates, vorzugsweise Ammoniumphosphat in Formamid, besteht. i2.
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung eines Borates, vorzugsweise Ammoniumborat in einem einwertigen Alkohol, wie Isoamylalkohol und/oder Propylalkohol, besteht.
- 13. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1, 4, 6, 8, io und 12, dadurch Bekennzeichnet, daß das Borat mindestens teilweise durch Borsäure ersetzt ist. 1q..
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 25 % Borsäure in Formamid gelöst werden und ein Zusatz von etwa i % Ammoniumborat zugegeben wird.
- 15. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Elektrolyt Borate und Phosphate gleichzeitig, z. B. mit Pyridin, vorhanden sind.
- 16. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung von o,2 Mol Borsäure in 11 Isoamylalkohol besteht, der zweckmäßig eine Ammoniakmenge bis zu etwa o,i Mol zugegeben ist.
- 17. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein entektisches Gemisch mehrwertiger Alkohole, vorzugsweise Glyzerin und :ithy lenglykol etwa im Verhältnis i : i, in dem Borsäure und/oder Borsäuresalze, wie Ammoniumborat, gelöst sind.
- 18. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein eutektisches Gemisch eines oder mehrerer mehrwertiger Alkohole mit Wasser, in dem Borsäure und/oder Borsäuresalze, w ieAmmoniumborat, gelöst sind. i9.
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Glyzerin-Wasser-Gemisch von etwa 66% Glvzerin oder ein Äthylenglykol-Wasser-Gemisch y von etwa 58 bis 6o % Äthylenglykol. 2o.
- Elektrolvtischer Kondensator nach Anspruch 1, 17 bis ig, gekennzeichnet durch ein Gemisch, bei dem die Erstarrungskonzentrationskurve möglichst flach verläuft. 2i.
- Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, 17 bis 2o, gekennzeichnet durch die Lösung eines z. B. bis auf 13O' C erhitzten Gemisches von Glykol, Borsäure und Ammoniak in einem eutektischen Alkohol- oder Alkohol-Wasser-Gemisch als Elektrolyt.
- 22. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einem eutektischen Gemisch von Schwefelsäure und Wasser besteht, z. B. etwa in folgendem Verhältnis: Schwefelsäureanteil zwischen 23 und 39°/a bzw. 53 und 610/0.
- 23. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einem eutektischen Gemisch von Selensäure und Wasser besteht, z. B. etwa in folgendem Verhältnis: 48% Selensäure und 52% Wasser.
- 24. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einen eutektischen Gemisch von Ammoniak und Wasser besteht, z. B. etwa in folgendem Verhältnis.: Bei Zimmertemperatur gesättigte Lösung von NH3 in Wasser.
- 25. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von Druckgefäßen verhältnismäßig große NH.- Mengen, vorzugsweise etwa 34 bis 35 Molprozent, gelöst sind.
- 26. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einem eutektischen Gemisch von schwefliger Säure und Wasser besteht, z. B. wird unter Verwendung von Druckgefäßen eine Lösung von etwa 97 Molprozent S 02 in Wasser hergestellt.
- 27. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in den eutektischen Gemischen Borate und/oder Phosphate, vorzugsweise Ammoniumborat und Ammoniumphosphat gelöst sind.
- 28. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 22 bis 26 angeführten Stoffe miteinander vermischt, eventuell noch unter Zusatz von Wasser verwendet werden.
- 29. Elektrolytischer Kondensator nach Anspruch i bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das eutektische Gemisch mit solchen Stoffen kombiniert ist, die eine flache Leitfähigkeitstemperaturkurve besitzen, ein solcher Stoff besteht z. B. aus einem Gemisch von 121 g Mannit und 41 g Borsäure in 1 1 Wasser. 3o. Die Verwendung eines eine flache Leitfähigkeitstemperaturkurve aufweisenden Gemisches:, z. B. wie in Anspruch 29 angegeben, alsElektrolyt für elektrolytischeKondensatoren.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES16148D DE911302C (de) | 1941-02-14 | 1941-02-14 | Elektrolyt, insbesondere fuer elektrolytische Kondensatoren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES16148D DE911302C (de) | 1941-02-14 | 1941-02-14 | Elektrolyt, insbesondere fuer elektrolytische Kondensatoren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE911302C true DE911302C (de) | 1954-05-13 |
Family
ID=7475053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES16148D Expired DE911302C (de) | 1941-02-14 | 1941-02-14 | Elektrolyt, insbesondere fuer elektrolytische Kondensatoren |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE911302C (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1141027B (de) * | 1961-10-11 | 1962-12-13 | Degussa | Elektrolytischer Kondensator |
-
1941
- 1941-02-14 DE DES16148D patent/DE911302C/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1141027B (de) * | 1961-10-11 | 1962-12-13 | Degussa | Elektrolytischer Kondensator |
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