DEP0034129DA - Verfahren zur Formierung der Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren - Google Patents

Description

Es ist üblich, die Formierung der in der Regel aus Reinaluminium bestehenden Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren durch anodische Oxydation in der Weise durchzuführen, dass das als Anode geschaltete Folienband durch ein Bad gezogen wird, das z.B. aus einer Lösung eines Alkaliperborats besteht. In dem Bad sind eine oder mehrere Gegenelektroden, z.B. Platten aus Aluminium angeordnet, welche als Kathoden dienen, und die Oxydation wird unter Anwendung von Gleichstrom durchgeführt, dessen Spannung unter Berücksichtigung der jeweils gewünschten Belastbarkeit und Durchschlagsfestigkeit des Kondensators gewählt wird, zu dessen Herstellung die Folie bestimmt ist.

Durch Versuche konnte ermittelt werden, dass das Herstellungsverfahren vereinfacht und die Beschaffenheit der Elektrolyt-Kondensatoren in überraschender Weise dadurch wesentlich verbessert wird, dass zur Formierung der Metallfolien Wechselstrom angewendet wird. Demnach ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine paarige Anzahl von Folienbändern im Bad als Gegenelektroden von gleicher oder nahezu gleicher Grösse der Oberflächen geschaltet werden und die Formierung mittels Wechselstrom durchgeführt wird.

Im einfachsten Fall der praktischen Ausführung dieser Erfindung führt man zwei als Gegenelektroden an eine Wechselstromquelle angeschlossene Folienbänder gleicher Beschaffenheit gleichzeitig und unter Einhaltung gleicher Laufbahnen in einem gewissen Abstand nebeneinander durch den Elektrolyten. Auf diese Weise ist die gleiche Oberflächengrösse der beiden als Gegenelektroden geschalteten Folienbänder innerhalb des Bades ohne weiteres gewährleistet. Besondere Einhängekathoden entfallen und können daher eingespart werden. Infolge der gleichgrossen und symmetrisch im Bad angeordneten Elektroden wird bei der Formierung eine gleichmässige Stromdichte und daher eine gleichförmige Belastung der jeweils in den Elektrolyten eintauchenden Bestandteile erzielt. Diese Verhältnisse gewährleisten eine gleichmässige Formierung der Folienbänder und verringern den Ausschuss auf ein Mindestmass. Die Anwendung von Wechselstrom ermöglicht eine einfache Regelung der jeweils benötigten Formierungsspannung, die praktisch zwischen etwa 25 und 600 Volt liegen kann. Besondere Umformeranlagen entfalle infolge des in dem überwiegenden Teil der Stromnetze zur Verfügung stehenden Wechselstromes oder Drehstromes.

Die Anwendung von Wechselstrom zur anodischen Oxydation von Gegenständen aus Aluminium in Elektrolyten ist an sich bekannt. Die Formierung der Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren unter Anwendung von Wechselstrom ergibt jedoch ausser den vorgenannten betrieblichen Vorteilen weitere Vorteile mit Bezug auf die Leistung und Lebensdauer der aus solchen Folienbändern erzeugten Kondensatoren. Diese Vorteile konnten in keiner Weise aus dem vorausgesehen werden, was bisher über die anodische Oxydation von Aluminium bekannt gewesen ist.

Sorgfältige Prüfungen und Vergleichsversuche, die an einer grossen Anzahl von Elektrolyt-Kondensatoren gleicher Abmessungen durchgeführt worden sind, deren Herstellungsverfahren sich bei Formierung der Folienbänder im gleichen Bad, unter gleicher Spannung und bei gleicher Durchzugsgeschwindigkeit allein dadurch unterscheidet, dass in einem Fall Gleichstrom und in anderen Fall Wechselstrom angewendet worden ist, führt zu folgenden Ergebnissen.

Durch Durchschlagfestigkeit ist bei Kondensatoren mit Wechselstrom formierter Folie durchschnittlich um 55% gegenüber der Durchschlagfestigkeit erhöht, welche Kondensatoren mit durch Gleichstrom formierter Folie aufweisen. Drei Viertel der Elektrolyt-Kondensatoren mit durch Wechselstrom formierter Folie vertragen eine 200 - 300%ige Spannungsüberlastung ohne durchzuschlagen, weisen aber naturgemäss infolge der überhöhten Prüfspannungen hernach geringere Kapazitäten auf.

Die überraschende Verbesserung der Durchschlagfestigkeit dürfte darauf zurückzuführen sein, dass die durch Wechselstrom erzeugte Aluminiumoxydschicht ein dichteres Gefüge aufweist und daher eine höhere Dielektrizitätskonstante hat. Man kann daher zur Erzielung der gleichen Durchschlagfestigkeit eine geringere Spannung bei der Formierung oder auch eine höhere Durchzugsgeschwindigkeit anwenden, also auf den Meter Folienband erheblich an Stromkosten sparen, wenn man von einer Erhöhung der Durchschlagfestigkeit Abstand nimmt.

Da die Oberfläche der Oxydschicht rauher und dadurch grösser ist, werden auch höhere Kapazitäten erzielt. Eine stärkere Aufrauhung und Oberflächenvergrösserung findet in ähnlicher Weise an der Trennungsschicht zwischen der Aluminiumfolie und der Oxydschicht statt, so dass die Haftung der Oxydschicht auf dem Aluminiummetall verbessert und dadurch die Lebensdauer des Kondensators erhöht wird.

Durch Versuchsreihen wurde ermittelt, dass die Erhöhung der Kapazität durch Formierung der Folien unter Anwendung von Wechselstrom etwa 25 - 35% beträgt. Die Folge davon ist, dass bei gleicher Kapazität des Kondensators erheblich an Folienlänge gespart werden kann. Die Folienlänge beträgt bei Kondensatoren gleicher Kapazität bei Wechselstromformierung der Folien nur 75 - 80% derjenigen Folienlänge, die bei Gleichstromformierung erforderlich ist. Dabei weisen diese Kondensatoren eine um 50% und mehr erhöhte Durchschlagfestigkeit auf. Entsprechend der Einsparung an Folienbandlänge wird auch Papier, Wickelzeit und Tränkungsmasse bei der Herstellung des Kondensators eingespart und das Gewicht und der Raumbedarf des Kon- densators sind entsprechend geringer.

Entsprechende Vorteile ergeben sich bei der Anwendung der Erfindung zur Formierung der Folienbänder für bipolare Elektrolyt-Kondensatoren.

Claims (2)

1.) Verfahren zur Formierung der Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren durch anodische Oxydation, insbesondere im Durchzugsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass eine paarige Anzahl von Folienbändern im Bade als Gegenelektroden von gleicher oder nahezu gleicher Grösse der Oberflächen geschaltet werden und die Formierung mittels Wechselstrom durchgeführt wird.

2.) Verfahren zur Formierung der Metallfolienbänder für Elektrolyt-Kondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei als Gegenelektroden an eine Wechselstromquelle angeschlossene Folienbänder gleicher Beschaffenheit gleichzeitig und unter Einhaltung gleicher Laufbahnen im Abstand nebeneinander durch den Elektrolyten geführt werden.