DE1496997C3

DE1496997C3 - Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Elektroden aus Tantal, Niob, Aluminium oder dergleichen, für Elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE1496997C3
Application number: DE19651496997
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Schulze; Roland Dipl.-Ing. Seessle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-04-14
Filing date: 1965-04-14
Publication date: 1974-11-14
Also published as: BE679524A; GB1101296A; DE1496997A1; CH467869A; DE1496997B2; ES325480A1; NL6604402A; AT260385B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Elektroden aus Tantal, Niob, Aluminium od. dgl. für Elektrolytkondensatoren, bei denen auf dem Elektrodenmaterial durch anodische Behandlung eine als Dielektrikum wirkende Oxidschicht vorhanden ist, bei welchem vor dem Formieren eine kathodische Behandlung vorgenommen wird.

Aus der deutschen Patentschrift 680 793 ist ein Verfahren zur Reinigung von geätzten Elektroden, insbesondere zur Verwendung in Elektrolytkondensatoren, bekannt, bei welchem eine kathodische Behandlung der zu reinigenden Elektrode vorgenommen wird. Bei dem bekannten Verfahren sind Anoden- und Kathodenraum durch Diaphragmen getrennt. Das bekannte Verfahren bedient sich des physikalisch-chemischen Effektes der Elektrodialyse bzw. Elektroosmose. Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes wandern die Ionen von der zu reinigenden Elektrode durch die Diaphragmen in den Anodenraum, in welchem sich chemische Verbindungen befinden, die die Ionen ausfällen.

Bekanntlich werden durch anodische Behandlung in entsprechenden Bädern Oxidschichten auf Metallen wie Tantal, Niob, Zirkon, Aluminium od. dgl. hergestellt. Die Metalle können in Form von Folien, Drähten oder schwammartigen Sinterkörpern od. dgl. vorliegen.

Bei der Verwendung der mit der Oxidschicht versehenen Metallkörper als Elektroden in Elektrolytkondensatoren muß darauf geachtet werden, daß die Oxidschicht zusammenhängend und fehlstellenfrei ist, da fehlerhafte Oxidschichten hohe Restströme und Verlustfaktoren der Kondensatoren verursachen. Außerdem setzt an den nicht von der Oxidschicht bedeckten Stellen der Oberfläche der Elektroden leicht Korrosion ein, die zur völligen Zerstörung der Kondensatoren führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, nach dem die Herstellung zusammenhängender, fehlstellenfreier Oxidschichten gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kathodische Behandlung im Formierelektrolyten während einer Zeitdauer von etwa einer halben Stunde und bei einer Spannung von 3 V erfolgt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in den verwendeten Elektrolyten, die auch viskos sein können, stets ein gewisser Anteil an Verunreinigungen ebenso wie auf dem zu formierenden Körper enthalten ist, die in dem Elektrolyten dissoziieren und dabei Anionen liefern, die während des Formiervorgangs zu dem als Anode geschalteten Körper wandern, dort entladen werden und dabei die Auflösung des Metalls bewirken. Wird jedoch, wie gemäß der Erfindung vorgesehen ist, vor der Formierung der zu formierende Körper im Formierelektrolyten kathodisch geschaltet, dann wandern die als Anionen im Elektrolyten vorhandenen Verunreinigungen, wie beispielsweise Nitrationen oder Halogenionen, insbesondere Chlorionen, nicht an die anschließend zu formierenden Körper, sondern zur Anode, wo sie vorerst gebunden werden. Dadurch ist es möglich, bei der anschließenden Formierung gleichmäßige, fehlstellenfreie und dadurch zusammenhängende Oxidschichten zu erzeugen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Maßnahme ist es sogar möglich, daß vom Aufrauhen der Elektroden durch chemische oder elektrolytische Bäder in den Poren der Elektroden verbliebene Badreste, die sich durch Spülen oft nicht ganz entfernen lassen, aus den Poren herausdiffundieren und ebenfalls zu der Anode wandern und dort entladen werden. Ist einmal eine dünne, zusammenhängende Oxidschicht gebildet, kann kein Angriff der unter der Oxidschicht liegenden Metalle mehr erfolgen.

Manchmal werden die durch anodische Schaltung in einen Formierelektrolyten mit einem Oxidfilm versehenen Körper, z. B. wenn sie in Form von Folien oder von größeren Sinterkörpern vorliegen, zur Herstellung der Kondensatoren in kleinere Körper unterteilt, wobei Schnittflächen entstehen, die nicht mit einem Oxidfilm überzogen sind. Auch Stromzuführungen zur Anode, z. B. Stifte, Nuten usw., stellen solche nicht formierten Teile dar. Werden solche, mit unbehandelten Flächen behaftete oder auch vollkommen unformierte Elektroden in Kondensatoren eingebaut, dann erfolgt eine Oxydation der oxidfreien Metallflächen erst bei der Nachformierung oder beim Betrieb der Kondensatoren. Um auch diese erst im fertigen Kondensator gebildeten Oxidfilme ohne Fehlstellen auszubilden, die z. B. von Verunreinigungen der Betriebselektrolyten herrühren oder durch andere Materialien, z. B. durch das verwendete Papier, verursacht sein können, ist es daher im Sinne der Erfindung, diese Kondensatoren vor der Nachformierung bzw. Inbetriebnahme, bei der die Formierung der freien Metallflächen der als Anode geschalteten Metallkörper erfolgt, kurzzeitig umgekehrt zu polen, so daß die Verunreinigungen, wie z. B. die vor allem schädlichen Chlorionen, nicht an die im Kondensator als Anode dienenden, mit der Oxidschicht zu versehenden Metallflächen wandern, sondern — im Gegenteil — von diesen Teilen wegdiffundieren. Sogar an der Elektrodenoberfläche vorhandene, anionische Verunreinigungen können dadurch unschädlich gemacht werden. Die kurzzeitige, umgekehrte Polung der Kondensatoren kann sich auch dann als angebracht erweisen, wenn die Anoden vollkommen fertigformiert sind und

praktisch keine, ζ. B. an Schnittkanten, oxidfreien Flächen aufweisen.

Im folgenden werden zur Erläuterung der Erfindung und zur Darstellung des mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erzielbaren technischen Fortschritts Ausfallquoten von Elektrolytkondensatoren, die unter Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt sind (Spalte a), mit denen von nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellten Elektrolytkondensatoren (Spalte b) verglichen. Beide Spalten beziehen sich auf fertiggestellte Elektrolytkondensatoren von 0,5 [iF, die für Spannungen von 70 bis 80 V vorgesehen sind. Die Kondensatoren beider Spalten wurden nach dem gleichen Verfahren hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, daß die Kondensatoren der Spalte b 6 Stunden normal nachformiert wurden, während bei den Kondensatoren der Spalte a vor der Nachformierung von 5 V₂ Stunden die zu formierenden Körper für '/·> Stunde einer Spannung von 3 V mit umgekehrter Polung ausgesetzt worden sind.

Ausfälle

bei wegen
Stück Reststrom

wegen wegen

Verlust- ! Scheinfaktor ι widerstand

Gesamtausfall

a 1546 0,2% \ 0°/₀ j 0,3% 0,5% b 1523 20% ^! 5,3% ' 0,3% 25,6%

Das heißt, die Anzahl der Ausfälle verhält sich wie 50: 1.

In der Figur sind in der Kurve 1 die Reststromwerte 7/{(μΑ) von nach dem herkömmlichen Verfahren, in Kurve 2 die Reststromwerte von unter Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Elektrolytkondensatoren eingetragen. Bei den nach dem herkömmlichen Verfahren gefertigten Kondensatoren waren hauptsächlich auf Grund von Korrosionen schlechtere Reststrom- und Verlustfaktorwerte festgestellt worden als bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen' Kondensatoren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Elektroden aus Tantal, Niob, Aluminium od. dgl. für Elektrolytkondensatoren, bei denen auf dem Elektrodenmaterial durch anodische Behandlung eine als Dielektrikum wirkende Oxidschicht vorhanden ist, bei welchem vor dem Formieren eine kathodische Behandlung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die kathodische Behandlung im Formierelektrolyten während einer Zeitdauer von etwa einer halben Stunde und bei einer Spannung von 3 V erfolgt.