DE1190577B

DE1190577B - Elektrolytkondensator

Info

Publication number: DE1190577B
Application number: DEST21346A
Authority: DE
Inventors: Manfred Wagner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1963-11-20
Filing date: 1963-11-20
Publication date: 1965-04-08

Description

Elektrolytkondensator Die Erfindung bezieht sich auf Elektrolytkondensatoren, bei denen eine Elektrode aus einem Ventilmetall besteht, auf der eine dielektrische Oxidschicht erzeugt ist, und deren zweite Elektrode aus einem halbleitenden Oxid besteht.
Es sind bereits Elektrolytkondensatoren bekannt, bei denen die eine Elektrode aus einem Ventilmetall, wie Aluminium. Tantal, Niob, Zirkon, Titan oder Hafnium, besteht und das Dielektrikum durch oberflächliche Umwandlung des Elektrodenmaterials als dielektrische Oxidschicht auf der Elektrode erzeugt wurde. Auf diese dielektrische Oxidschicht kann nun direkt eine leitende Metallschicht aufgebracht sein, oder es kann auch zwischen der dielektrischen Oxidschicht und der leitenden Schicht eine Halbleiterschicht, vorzugsweise aus einem halbleitenden Oxid, angeordnet sein. So sind in neuerer Zeit Elektrolytkondensatoren bekanntgeworden, bei denen eine Elektrode aus Aluminium oder Tantal besteht und auf der dielektrischen Oxidschicht aus Aluminiumoxid oder Tantaloxid eine Halbleiterschicht angeordnet ist. Als Halbleitermaterial wird ausschließlich Mangandioxid verwendet, das in der Weise auf der dielektrischen Oxidschicht erzeugt wird, daß eine Lösung von Mangannitrat auf die dielektrische Oxidschicht aufgebracht wird und anschließend durch einen Erhitzungsvorgang das Mangansalz in Mangandioxid umgewandelt wird.
Es hat sich nun gezeigt, daß das Mangandioxid insbesondere bei höherer Temperatur die dielektrische Oxidschicht angreift, so daß während des Betriebes der Reststrom des Kondensators ansteigt und sogar Kurzschlüsse zwischen den Elektroden auftreten. Dies zeigt sich besonders bei Kondensatoren, deren eine Elektrode aus Titan und deren dielektrische Oxidschicht aus Titanoxid besteht. Vermutlich bilden sich bei höherer Temperatur Mangan-Titan-Verbindungen, die gut leitend und die Ursache zum Ansteigen des Reststromes des Kondensators oder eines Kurzschlusses sind.
Wenn man bei einem solchen Kondensator, der längere Zeit in Betrieb war, die halbleitende Mangandioxidschicht ablöst, so kann man beobachten, daß an einigen Stellen die dielektrische Oxidschicht angegriffen ist.
Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch wesentlich vermindert, daß eine dielektrische Oxidschicht aus Kobaltoxid verwendet wird.
Es hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung einer halbleitenden Elektrode aus Kobaltoxid, insbesondere bei elektrischen Kondensatoren mit Elektroden aus Titan, nahezu kein Angriff der dielektrischen Oxidschicht erfolgt und demnach auch der Reststrom des Kondensators im Betrieb stabiler bleibt. Die Verwendung von Kobaltoxid als halbleitende Elektrode ist jedoch nicht ausschließlich auf Kondensatoren mit Elektroden aus Titan beschränkt, obwohl sie in diesem Falle am vorteilhaftesten ist.
Auf die halbleitende Schicht aus Kobaltoxid kann noch eine weitere Schicht aus einem anderen halbleitenden Oxid, wie beispielsweise Mangandioxid, aufgebracht sein. Es treten hierbei die oben geschilderten Nachteile nicht auf, da die weitere halbleitende Oxidschicht nicht mit der dielektrischen Oxidschicht in direktem Kontakt steht.
Die Elektroden aus Ventilmetall können beliebige Form haben, beispielsweise aus Blech oder Draht bestehen. Vorzugsweise werden jedoch Elektroden in Form von porösen Sinterkörpern aus dem Ventilmetall verwendet.
Der vorzugsweise Aufbau eines elektrischen Kondensators gemäß der Erfindung ist deshalb der folgende: Ein Sinterkörper aus Titan ist in bekannter Weise mit einer dielektrischen Oxidschicht aus einem Titanoxid überzogen. Auf dieser dielektrischen Oxidschicht ist eine halbleitende Oxidschicht aus Kobaltoxid angeordnet. Auf die Kobaltoxidschicht ist dann eine metallische Elektrodenzuleitung aufgebracht. Zwischen der Kobaltoxidschicht und der metallischen Zuleitung kann noch eine weitere halbleitende Oxidschicht, z. B. aus Mangandioxid, angeordnet sein. Für den besseren Übergang zwischen der halbleitenden Oxidschicht und der metallischen Zuleitung kann auch noch durch eine Zwischenschicht aus Kohle gesorgt werden.
Die halbleitende Oxidschicht kann aus irgendeinem der Kobaltoxide Co0, Co.03, Co304 und Co02 oder Gemischen dieser Oxide bestehen.
Die halbleitende Kobaltoxidschicht wird in der Weise hergestellt, daß auf die dielektrische Oxid- Schicht eine Lösung oder Suspension einer geeigneten Kobaltverbindung aufgebracht und diese durch einen Erhitzungsvorgang in Kobaltoxid umgewandelt wird. Im wesentlichen wird die Oxidschicht aus Co.,0.1 bestehen.
Beispielsweise kann eine wäßrige oder alkoholische Lösung eines geeigneten Kobaltsalzes, wie z. B. Kobaltnitrat Co (N0.1)2 6 H20, verwendet werden. Es ist aber auch möglich, andere Salze oder Kobaltverbindungen zu verwenden, z. B. Kobalt(Il)-hydroxid oder Kobalt(III)-hydroxid oder Gemische dieser Hydroxide. Diese können beispielsweise auch auf der dielektrischen Oxidschicht selbst durch Einwirkung auf entsprechende Kobaltsalze erzeugt werden. Bei der Erzeugung der Kobaltoxidschicht auf der Oberfläche eines porösen Sinterkörpers wird zweckmäßigerweise eine verhältnismäßig niedrigviskose Lösung einer Kobaltverbindung verwendet, die in alle Poren des Sinterkörpers eindringt. Zur Herstellung einer Oxidschicht geeigneter Stärke können auch mehrere Lagen von Kobaltoxid nacheinander auf der Elektrode erzeugt werden. Man kann zur Herstellung der Kobaltoxidschicht auch Kobaltoxid ins Kobaltnitrat mischen und damit tränken.
Die halbleitende Elektrode aus Kobaltoxid wird dann mit einer geeigneten elektrischen Zuleitung versehen, indem eine Metallschicht, welche beispielsweise Silber, Blei oder Zinn enthalten kann, auf die halbleitende Oxidschicht nach irgendeinem der bekannten Verfahren, z. B. durch Aufspritzen, Aufdampfen oder auch durch Tauchen, aufgebracht wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrolytkondensator, bei dem eine Elektrode aus Ventilmetall, das Dielektrikum aus einer auf dem Ventilmetall erzeugten Oxidschicht besteht und als zweite Elektrode eine halbleitende Oxidschicht auf der dielektrischen Schicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Oxidschicht mindestens teilweise aus Kobaltoxid besteht.
2. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kobaltoxidschicht eine weitere Schicht aus einem halbleitenden Oxid angeordnet ist.
3. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode aus einem porösen Körper, insbesondere einem Sinterkörper, besteht.
4. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode aus Titan besteht.
5. Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytkondensators nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Elektrode aus Ventilmetall in an sich bekannter Weise eine dielektrische Oxidschicht erzeugt, auf diese eine leicht zersetzliche Kobaltverbindung aufgebracht und diese durch Erhitzen in Kobaltoxid umgewandelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kobaltverbindung in feiner Verteilung oder Lösung in einer Flüssigkeit auf die dielektrische Oxidschicht aufgebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kobaltverbindung Kobaltnitrat verwendet wird. B.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Suspension von Kobaltoxid in Kobaltnitrat verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kobaltverbindung Kobalthydroxid verwendet wird.