DE2049098B2 - Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren, insbesondere für Niedervolt-Elektrolytkondensatoren - Google Patents
Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren, insbesondere für Niedervolt-ElektrolytkondensatorenInfo
- Publication number
- DE2049098B2 DE2049098B2 DE19702049098 DE2049098A DE2049098B2 DE 2049098 B2 DE2049098 B2 DE 2049098B2 DE 19702049098 DE19702049098 DE 19702049098 DE 2049098 A DE2049098 A DE 2049098A DE 2049098 B2 DE2049098 B2 DE 2049098B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- acid
- electrolyte
- glycol
- weight
- electrolytic capacitors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims description 69
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 22
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical group OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N dimethylformamide Substances CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 20
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 claims description 12
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 aliphatic amines Chemical class 0.000 claims description 6
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 claims description 4
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 4
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 125000001931 aliphatic group Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000001261 hydroxy acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 claims description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 3
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims 1
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 4
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 description 4
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 206010001488 Aggression Diseases 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- JQVDAXLFBXTEQA-UHFFFAOYSA-N dibutylamine Chemical compound CCCCNCCCC JQVDAXLFBXTEQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 230000016571 aggressive behavior Effects 0.000 description 1
- 208000012761 aggressive behavior Diseases 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 159000000032 aromatic acids Chemical class 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N dipropylamine Chemical compound CCCNCCC WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PADMMUFPGNGRGI-UHFFFAOYSA-N dunnite Chemical compound [NH4+].[O-]C1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O PADMMUFPGNGRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002763 monocarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- GNVRJGIVDSQCOP-UHFFFAOYSA-N n-ethyl-n-methylethanamine Chemical compound CCN(C)CC GNVRJGIVDSQCOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N picric acid Chemical compound OC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O OXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Description
30
Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten für Elektrolytkondensatoren
nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, der durch die DE-OS19 18 246 bekannt ist
Von Elektrolytkondensatoren wird verlangt, daß sie in einem weiten Temperaturbereich von —55 bis
+ 1250C verwendbar sind und dabei nur geringe
temperaturabhängige Veränderungen ihrer elektrischen Werte zeigen. Da von solchen Elektrolytkondensatoren
außerdem niedrige Scheinwiderstände und Verlustfaktoren verlangt werden, muß der Elektrolyt für
solche Kondensatoren in dem in Frage kommenden Temperaturbereich einen möglichst kleinen spezifischen
Widerstand bei geringer Temperaturabhängigkeit aufweisen. Er muß deshalb eine ausreichende
Dissoziation — auch noch bei Temperaturen bis zu — 55°C — aufweisen. An der oberen Temperaturgrenze
darf keine aggressive Wirkung auf das Ventilmetall oder das Dielektrikum, welches vorzugsweise aus Aluminium-
oder Tantaloxid besteht, auftreten. Hier besteht die Schwierigkeit, bei den dünnen Niedervolt-Oxidschichten
und hohen Elektrolyt-Leitfähigkeiten ausreichende Stabilität zu erhalten. Der Siedepunkt dieses Elektrolytsystems
muß so hoch liegen, daß im Kondensator kein Überdruck entsteht
Diese Anforderungen werden von einigen bekannten Elektrolytzusammensetzungen teilweise erfüllt, doch
haften allen bisher bekanntgewordenen Zusammensetzungen von Elektrolyten wesentliche Nachteile an. bo
Die bekannten wasserhaltigen Glykol-Borsäure-Elektrolyt
haben den Nachteil, daß durch ihren relativ hohen Wassergehalt ein aggressives Verhalten bei höheren
Betriebstemperaturen und ein hoher Dampfdruck auftreten. Iin unteren Temperaturbereich, insbesondere
bei Temperaturen unter -200C, sinkt die spezifische Leitfähigkeit dieser Zusammensetzungen ab. Es resultiert
ein starkes Ansteigen der Verluste der damit hergestellten Kondensatoren. Die geforderten elektrischen
Werte können von diesen Kondensatoren nicht mehr eingehalten werden.
Weiter sind bekannt Elektroiyte unter Verwendung von disubstituierten Amiden, wie z.B. Ν,Ν-Dimethylformamid,
als Lösungsmittel und verschiedenen Ionogenen. Diese Elektroiyte vermeiden die erwähnten
Nachteile bei höheren Temperaturen, sie haben aber wegen der geringen Löslichkeit einiger Ionogene im
genannten Lösungsmittel ein relativ ungünstiges Leitfähigkeitsverhalten.
Aus diesen Gründen können derartige Elektrolytzusammensetzungen bei Niedervolt-Elektrolytkondensatoren
nicht mit Vorteil verwendet werden. Solche Elektrolyt-Kondensatoren zeigen
außerdem ein ungünstiges Verhalten in der Nachformierung and Alterung.
Außerdem sind Elektroiyte bekannt unter Verwendung von y-Butyrolacton oder Kombinationen von
Ν,Ν-Dimethylformamid und y-Butyrolacton als Lösungsmittel.
Bei geringerer Temperaturabhängigkeit des Leitwerts haben diese Zusammensetzungen den
Nachteil einer geringen Löslichkeit und Dissoziation der gewählten Ionogene und daher bereits bei
Raumtemperatur zu geringe Leitfähigkeit Daraus hergestellte Niedervolt-Elektrolytkondensatoren weisen
zu hohe Verlustfaktoren und Scheinwiderstände auf.
Bekannt sind auch Elektroiyte auf Basis mehrwertiger Alkohole, welche als Ionogen schwache Säuren und
deren Salze enthalten. Diese Elektrolyten versagen bei tieferen Temperaturen. Aus der DE-AS 12 20041 ist
ferner ein Elektrolyt aus Butyrolacton und N-Methylpyrrolidon bekannt welcher neben Ionogenen zur
Viskositätserhöhung Glykol enthalten kann. Mit diesem Elektrolyten ist es jedoch nicht möglich, die geforderten
Leitfähigkeitswerte für Niedervolt-Elektrolyte zu erreichen. Auch läßt die Temperaturabhängigkeit seines
spezifischen Widerstandes zu wünschen übrig.
Aus der DE-OS 19 18 246 ist weiter ein Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren bekannt der aus 75% Dimethylformamid
und 25% Äthylenglykol als Lösungsmittel besteht in denen ein Alkanolaminsalz einer Säure als
Elektrolyt vorliegt Derartige Kondensatoren sind jedoch hinsichtlich der Formierungseigenschaften, der
Nachformiereigenschaften und der Durchschlagsspannung nicht voll befriedigend.
Schließlich ist aus der FR-PS 15 18 840 ein wasserfreier
Elektrolyt bekannt, der neben bis zu 5% Glykol Butyrolacton und Borsäure enthält wobei letztere das
für die Formierung erforderliche Wasser liefert und dabei in Methaborsäure übergeht Hier handelt es sich
um einen Hochtemperaturelektrolyten, der für tiefe Temperaturen nicht geeignet ist
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektrolyten zu schaffen, der auch bei
tiefen Temperaturen bis herab zu -55° C noch eine ausreichende Dissoziation des gelösten lonogens hat
eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit zu erzielen gestattet und bei dem sich die Leitfähigkeit beliebig
einstellen läßt. Dabei sollen die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Elektrolyten vermieden oder
doch wesentlich verringert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem borsäurefreien Elektrolyten für Elektrolytkondensatoren, der aus
mindestens einem mehrwertigen Alkohol in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Summe
der Lösungsmittel, und aus y-Butyrolacton oder/und Ν,Ν-Dimethylformamid und darin gelösten Ionogenen,
welche Salze von aliphatischen oder/und aromatischen
Monocarbon-, Dicarbon- oder/und Hydroxysäuren sind,
besteht nach der Erfindung dadurch, daß die Ionogene als Salze niedermolekularer aliphatischer Amine vorliegen
und zusätzlich 0,01 bis 0,1 Mol Phosphorsäure pro kg Lösungsmittel gelöst sind.
Aus der DE-OS 1932 233 ist zwar bereits ein
Elektrolyt aus Dimethylformamid, Äthylenglykol und Ammoniumpicrat bekannt Es wird aber dort ausdrücklich
auf dessen unbefriedigende Eigenschaften hingewiesen, die teils auf der Unbeständigkeit des Picrats,
teils auf de/ niedrigen Funkenspannung beruhen. Zur
Beseitigung dieser Schwierigkeiten schlägt die erwähnte DE-OS vor, p-Chinon oder MnOi als Oxidationsmittel
zuzusetzen. Dann kann auch die Picrinsäure durch andere aromatische Säuren ersetzt werden.
Entgegen dieser Lehre ist es nach der Erfindung überraschenderweise (möglich, auch ohne Zusatz der
genannten Oxidationsmittel Eigenschaften zu erzielen, die denen des oxidationsmittelhaltigen Elektrolyten
überlegen sind. So ist beim erfindungsgemäßen Elektrolyten die Temperaturabhängigkeit des spezifischen
Widerstands und der absolute spezifische Widerstand geringer, die Funkenspannung höher und
die Stabilität an der oberen Temperaturbereichsgrenze ebenfalls verbessert
Gegenüber dem aus der DE-AS 12 20 041 bekannten, N-methylpyrrolidonhaltigen Elektrolyten ist die Temperaturabhängigkeit
des spezifischen Widerstands wesentlich geringer. So besitzt der bekannte Elektrolyt bei
-55° C einen Widerstand von 11000 bzw. 18 000 Ω χ cm, der erfindungsgemäße Elektrolyt kann
hingegen auf 3000 Ω χ cm eingestellt werden.
Gegenüber dem Elektrolyten der DE-OS 19 18 246 weist der erfindungsgemäße Elektrolyt ein verbessertes
Filmbildungs- und Nachformiervermögen auf, höhere Leitfähigkeit und höhere Durchschlagspannung auf.
Auch die Regenerierfähigkeit für die Oxidschicht erwies sich um 15 bis 30% besser als bei diesen bekannten
Elektrolyten. Schließlich ist auch die Funkenspannung deutlich erhöht Aufgrund ihrer hohen Widerstandswerte
sind die bekannten Elektrolyte auch für den Niedervoltbereich völlig ungeeignet Im Gegensatz
dazu weisen die erfindungsgemäßen Elektrolyte, die neben dem Aminsalz einer organischen Säure noch eine
bestimmte Menge Phosphorsäure enthalten, gerade für diesen Bereich vorzügliche Eignung auf.
Als Ionogen zur Einstellung der Leitfähigkeit enthält
der Elektrolyt die Aminsalze von aliphatischen oder aromatischen Monocarbon-, Dicarbon- oder Hydroxysäuren
bzw. Kombinationen der genannten Salze. Beispiele für geeignete Säuren sind Salicylsäure,
Adipinsäure, Apfelsäure, Maleinsäure, Weinsäure, Phthalsäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure.
Zur Einstellung des gewünschten pH-Werts enthält der erfindungsgemäße Elektrolyt, wie oben angegeben,
niedermolekulare aliphatische Amine, wie z. B. Diäthylamin,
Triäthylamin, Diäthylmethylamin, Dipropylamin, Dibutylamin.
Die Ionogene sind im Elektrolyten in Mengen zwischen 0,5 und 5 Mol/kg Lösungsmittelgemisch
enthalten. Bevorzugt werden Mengen zwischen 0,8 und 2,0 Mol/kg Lösungsmittelgemisch.
Die erfindungsgemäßen Elektrolyten eignen sich je nach Art und Menge des eingesetzten Ionogens bis zu
160 V, wobei bei —55° C noch eine ausreichende Dissoziation vorliegt.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Elektrolyten liegt darin, daß sich seine Leitfähigkeit
durch geeignete Wahl der Lösungsmittelkombinationen beliebig variieren und/oder auf einen gewünschten
Wert einstellen läßt Außerdem kann durch geeignete Kombination eine gewünschte, sehr geringe Temperaturabhängigkeit
erreicht werden. Der Siedepunkt liegt über 1500C Infolge der Wasserfreiheit des Elektrolyten
treten keine Instabilitäten am oberen Grenztemperaturbereich auf, da die Aggressivität dieser Elektrolyte auch
bei einem längeren Betrieb an der oberen Grenztemperatur von 85° C und darüber hinaus verschwindend
gering ist Im unteren Temperaturbereich zeigt der Elektrolyt keine Neigung zur Kristallisation.
Wird y-Butyrolacton als einziges Lösungsmittel
verwendet so können bekanntlich sehr gute Leitfähigkeitswerte nicht erreicht werden, da für manche
Ionogene die Löslichkeit und Dissoziation zu gering sind. Durch Zusatz von Glykol liegt jedoch für die in
Frage kommenden Ionogene, sowohl im positiven als auch im negativen Temperaturbereich eine ausreichende
Dissozisation vor, so daß die geforderten spezifischen Widerstände erreichbar sind.
Die nachstehende Tabelle I zeigt die Widerstandsveränderung einiger Elektrolyte im Temperaturbereich
zwischen —20 und +20° C im Vergleich mit einem
Elektrolyten, der nur y-Butyrolacton als Lösungsmittel
enthält Zur Herstellung der Elektrolyte wurden 5 g Salicylsäure in 100 g eines Lösungsmittels gelöst,
welches aus y-Butyrolacton mit ohder ohne wechselnde
Mengen Glykol bestand und die Lösung mit Diäthylamin auf pH 6,4 eingestellt
v-Butyro- Glykol -20°C 0°C +200C
iacton
J5 Ohm · cm Ohm ■ cm
J5 Ohm · cm Ohm ■ cm
100 | — | 2250 | 1430 | 1042 |
90 | 10 | 1230 | 690 | 430 |
80 | 20 | 1070 | 606 | 350 |
70 | 30 | 1350 | 670 | 370 |
60 | 40 | 1725 | 760 | 380 |
Die gleichen Effekte, die im vorher beschriebenen Gemisch aus y-Butyrolacton und Glykol beobachtet
wurden, sind auch für das Gemisch Dimethylformamid-Glykol gültig. Dabei können die Leitfähigkeitswerte vor
allem im positiven Temperaturbereich verbessert werden. Tabelle II zeigt die Widerstandsveränderungen
bei einigen Elektrolyten auf Basis DMF bei verschiedenen Temperaturen im Vergleich mit einem Elektrolyten,
der nur DMF als Lösungsmittel enthält. Zur Herstellung des Elektrolyten wurden wiederum 5 g Salicylsäure in
100 g des jeweiligen Lösungsmittelgemisches gelöst und
die Lösung mit Diäthylamin auf pH 6,4 eingestellt.
DMF
Glykol
-20° C
Ohm ■ cm
Ohm ■ cm
+ 200C
Ohm · cm
Ohm · cm
100 | — | 590 | 325 |
90 | 10 | 600 | 300 |
8C | 20 | 625 | 270 |
70 | 30 | 770 | 285 |
Eine weitere Verbesserung der Leitfähigkeit im Lösungsmittelgemisch y-Butyrolacton-Glykol ist durch
Zugabe von DMF zu erreichen. Diese Maßnahme
erlaubt es, vor allem den Anwendungsbereich bei tiefen Temperaturen zu erweitern. Bei dem Elektrolyten
dieser Zusammensetzung soll jedoch vorzugsweise der Gewichtsanteil Glykol 30% nicht übersteigen. Die
Gewichtsteile y-Butyrolacton und DMF können bei gleichbleibendem Glykolgehalt entsprechend dem Anwendungszweck
verschieden variiert werden. Werden z. B. die Ionogene Salicylsäure, Phthalsäure, Apfelsäure
eingesetzt, so ist es vorteilhaft, den DMF-Anteil hoch zu
wählen. Hingegen ist bei Einsatz der Ionogene Bernsteinsäure und Adipinsäure zur Erreichung guter
Leitfähigkeitswerte ein erhöhter Butyrolactonanteil von Vorteil. Am Beispiel der Salicylsäure konnte gezeigt
werden, daß hier die besten Werte dann erreicht werden, wenn der Glykolgehalt zwischen 10 und 30
Gew.-% und der Gehalt an Butyrolacton zwischen 10 und 30 Gew.-% des Lösungsmittelsystems liegt. Die
Tabelle III zeigt einige charakteristische Werte aus dem beschriebenen System.
Der Elektrolyt enthielt wieder 5 g Salicylsäure je 100 g Lösungsmittelgemisch und war mit Diäthylamin
auf pH 6,4 eingestellt
Tabelle HI | DMF | Glykol | -20° C | + 20° C | 280 |
v-Butyro- | 295 | ||||
lacton | Ohm · cm Ohm ■ cm | 300 | |||
70 | 20 | 690 | 310 | ||
10 | 60 | 20 | 740 | 320 | |
20 | 50 | 20 | 790 | 340 | |
30 | 40 | 20 | 835 | zeigen erfindungsgemäße | |
40 | 30 | 20 | 870 | ||
50 | 10 | 20 | 1070 | ||
70 | Die folgenden | Beispiele | |||
Elektrolyte und ihre Eigenschaften.
Beispiel 1
Beispiel 1
1,08 Mol Salicylsäure und 0,061 g Phosphorsäure pro kg Lösungsmittel werden in dem Lösungsmittel,
bestehend aus 75 Gew.-Teilen y-Butyrolacton und 25
Gew.-Teilen Glykol gelöst Mit 136 Mol Diäthylamin pro kg Lösungsmittelgemisch erhält man einen
pH-Wert von 6,4. Die dünnflüssige, klare Lösung hat einen spezifischen Widerstand von 280 Ohm ■ cm bei
+200C und 1080 0hm · cm bei -200C Die Funkenspannung
liegt bei 145 V.
036 Mol Salicylsäure, 0,45 Mol Apfelsäure und 0,061 Mol Phosphorsäure pro kg Lösungsmittelgemisch
werden in dem Lösungsmittel, bestehend aus 60 Gew.-Teilen DMF, 20 Gew.-Teilen Glykol und 20
Gew.-Teilen y-Butyrolacton gelöst 0,83 Mol Diäthylamin pro kg Lösungsmittelgemisch werden zugegeben,
um einen pH-Wert von 6,3 zu erhalten.
Die Lösung hat einen spezifischen Widerstand von 235 Ohm-cm bei +200C und 840 Ohm -cm bei
- 20° C Die Funkenspannung liegt bei 175 V.
1,08 Mol Salicylsäure und 0,061 Mol Phosphorsäure pro kg Lösungsmittelgemisch werden in dem Lösungsmittel
der Zusammensetzung 40 Gew.-Teile DMF, 35 Gew.-Teile y-Butyrolacton und 25 Gew.-Tefle Glykol
gelöst Mit 1,16 MoI Diäthylamin pro kg Lösungsmittelgemisch wird ein pH-Wert von 6,4 erreicht
Der Elektrolyt hat einen spezifischen Widerstand von 250 Ohm cm bei +2O0C und 700 Ohm cm bei
- 20° C. Die Funkenspannung liegt bei 125 V.
0,73 Mol Salicylsäure, 0,34 Mol Adipinsäure und 0,061 Mol Phosphorsäure pro kg Lösungsmittelgemisch
werden in dem Lösungsmittel der Zusammensetzung 75 Gew.-Teile DMF und 25 Gew.-Teile Glykol gelöst 0,82
Mol Diäthylamin pro kg Lösungsmittelgemisch werden benötigt, um einen pH-Wert von 63 zu erhalten.
Der Elektrolyt hat einen spezifischen Widerstand von 237 Ohm ■ cm bei +2O0C und 780 Ohm cm bei
-200C. Die Funkenspannung liegt bei 132 V.
1,08 Mol Salicylsäure und 0,061 Mol Phosphorsäure pro kg Lösungsmittelgemisch werden in dem Lösungs-
mittel der Zusammensetzung 40 Gew.-Teüe DMF, 35 Gew.-Teile y-Butyrolacton und 25 Gew.-Teile Glyzerin
gelöst Mit 1,16 Mol Diäthylamin pro kg Lösungsmittelgemisch wird ein pH-Wert von 6,4 erreicht
Der Elektrolyt hat einen spezifischen Widerstand bei +200C von 300 Ohm cm und bei -200C von 1530 Ohm ■ cm. Die Funkenspannung liegt bei 130 V.
Der Elektrolyt hat einen spezifischen Widerstand bei +200C von 300 Ohm cm und bei -200C von 1530 Ohm ■ cm. Die Funkenspannung liegt bei 130 V.
Die in den obigen Beispielen angegebenen Meßdaten zeigen, daß alle erfindungsgemäßen Elektrolyte in ihren
elektrischen Kenndaten wie spezifischer Widerstand, pH-Wert, Funkenspannung usw. alle Forderungen
erfüllen, die für die Herstellung von Niedervolt-Elektrolytkondensatoren
wesentlich sind.
Zum besseren Verständnis zeigt die Figur der beigefügten Zeichnung die Temperatur-Charakteristik
eines üblichen Glykol-Elektrolyten im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Elektrolyten (gewählt wurde ein
Elektrolyt nach Beispiel 3). Es ist klar ersichtlich, daß Elektrolyt-Zusammensetzungen nach der Erfindung
eine wesentlich geringere Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit und eine höhere spezifische Leitfähigkeit,
insbesondere bei tiefen Temperaturen, aufweisen. Dieser Vorteil gestattet, die Verwendung von Elektrolyt-Kondensatoren,
die mit diesen Elektrolyten ausgestattet sind, in das Gebiet sehr tiefer Temperaturen
auszuweiten.
Um die mit den erfindungsgemäßen Elektrolyten erzielten Verbesserungen bei Elektrolytkondensatoren
zu zeigen, wurden Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit herkömmlichem Aufbau mit dem Nennwert 2000 μΡ
so 16 V— vergleichsweise mit einem erfindungsgemäßen Elektrolyten entsprechend Beispiel 3 und zum Teil mit
einem herkömmlichen Elektrolyten imprägniert, der auf der Basis Glykol-Borsäure-Wasser zusammengesetzt
ist Sämtliche Kondensatoren wurden nach Prüfung des Temperaturverhaltens 1000 Stunden bei einer Umgebungstemperatur
von +850C mit 16 V— betrieben. Das Ergebnis dieser Prüfungen zeigt Tabelle IV.
Es ist aus Tabelle FV ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen
Elektrolyt-Systeme bei verbesserten elektri-
eo sehen Anfangswerten und gleichzeitig erhöhter Leitfähigkeit
ausgezeichnete Stabilitätseigenschaften aufweisen und auch auf diesem Gebiet herkömmlichen
Glykol-Wasser-Elektrolyten fiberlegen sind. Infolge der
geringen Temperaturabhängigkeit ergibt sich auf Grund der gewählten Lösungsmittelkombination und
Ionenkonzentration eine erheblich geringere Zunahme von Verlustfaktor und Scheinwiderstand bei —20° C und
-40°C im Vergleich zu den Meßwerten an Kondensa-
toren, die mit den bekannten Glykol-Wasser-Elektrolytsystemen
imprägniert wurden. Dadurch ergeben sich deutliche Vorteile für die erfindungsgemäßen Elektro-
lytsysteme, insbesondere bei der Verwendung dieser Systeme zur Imprägnierung von Elektrolyt-Kondensatoren,
die bei tiefen Temperaturen eingesetzt werden.
Tabelle IV (Neue Fassung)
Elko 2000 μΡ 16 V
Dauerprüfung +85° C/1000 h
a) Temperaturverhalten
Elko 2000 μΡ 16 V
Dauerprüfung +85° C/1000 h
a) Temperaturverhalten
Elektrolyt | t | C | tan d Zi kHz | Abw. | tan | d Abw. Zi kHz | C-Z, | ZlOkHz | CZ,o | Z-i°C | Z-i°C |
% | <M> | % Ohm | Z + 20°C | Z + 20-C | |||||||
(0C) | (μΡ) | % Ohm | -5,5 -6,6 |
6,1 7,1 |
- 9,2 0,078 + 37 0,09 |
Ohm | 1 kHz | 1OkHz | |||
Beispiel 3 | + 20 -20 -40 |
2395 2270 1890 |
6,1 0,078 15,4 0,14 40,0 0,54 |
186 317 1020 |
0,03 0,097 0,43 |
72 220 810 |
1,8 7,0 |
3,3 14,5 |
|||
Glykol—Wasser | + 20 -20 -40 |
2274 2015 1697 |
7,1 0,09 36,4 0,39 127,5 1,8 |
205 785 3050 |
0,036 0,29 1,43 |
82 585 2420 |
4,35 20,0 |
8,0 40,0 |
|||
b) Dauerprüfung | 1000 h/ +85° C (Meßwerte beziehen sich auf | + 20° C) | |||||||||
Elektrolyt | C | Abw. | ZiOkH | ζ Abw. | Rest strom |
Abw. | |||||
(μΡ) | % | Ohm | % | μΑ | o/o | ||||||
Beispiel 3 Glykol—Wasser |
2395 2274 |
+ 3,5 0,03 + 26 0,036 |
0 + 53 |
63 46 |
-40 -33 |
||||||
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen | |||||||||||
Claims (4)
1. Borsäurefreier Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren,
der aus mindestens einem mehrwertigen s Alkohol in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%,
bezogen auf die Summe der Lösungsmittel, und aus y-Butyrolacton oder/und Ν,Ν-Dimethylformamid
und darin gelösten Ionogenen, welche Salze von aliphatischen oder/und aromatischen Monocarbon-,
Dicarbon- oder/und Hydroxysäuren sind, besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ionogene als Salze niedermolekularer aiiphatischer Amine
vorliegen und zusätzlich 0,01 bis 0,1 Mol Phosphorsäure pro kg Lösungsmittel gelöst sind.
2. Elektrolyt nach_ Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Äthylenglykol, Propylengtykol,
Butylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol,
Tetrasthylenglykol oder/und Glycerin enthält
3. Elektrolyt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß er 10 bis 70 Gew.-% y-Butyrolacton, 10
bis 70 Gew.-% Ν,Ν-Dimethylformamid und 10 bis 30 Gew.-% Äthylenglykol enthält
4. Elektrolyt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Adipinsäure, Maleinsäure,
Apfelsäure, Weinsäure, Salicylsäure, Phthalsäure oder Bernsteinsäure oder Glutarsäure und das Amin
Diäthylamin, Triäthylamin ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702049098 DE2049098C3 (de) | 1970-10-06 | 1970-10-06 | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702049098 DE2049098C3 (de) | 1970-10-06 | 1970-10-06 | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2049098A1 DE2049098A1 (en) | 1972-04-13 |
DE2049098B2 true DE2049098B2 (de) | 1978-11-23 |
DE2049098C3 DE2049098C3 (de) | 1986-10-02 |
Family
ID=5784349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702049098 Expired DE2049098C3 (de) | 1970-10-06 | 1970-10-06 | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2049098C3 (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2005918B (en) * | 1977-10-11 | 1982-03-10 | Sangamo Weston | Electrolyte system for electrolytic capacitors |
DE2822491C2 (de) * | 1978-05-23 | 1986-04-24 | Roederstein & Türk KG Fabrik elektrischer Bauelemente, 7815 Kirchzarten | Verfahren zum Herstellen eines niederohmigen Elektrolyten |
US4408258A (en) * | 1980-09-24 | 1983-10-04 | North American Philips Corporation | Aluminum electrode capacitor and glycol fill electrolyte therefor |
DE3930310C1 (en) * | 1989-09-11 | 1991-01-10 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh, 8300 Landshut, De | Electrolyte for electrolytic capacitor - comprises polar organic solvent contg. hetero-poly-acid e.g. tungsto-phosphoric acid or molybdo-silicic acid, etc. |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB926572A (de) * | 1900-01-01 | |||
US2116449A (en) * | 1936-06-09 | 1938-05-03 | Sprague Specialties Co | Electrolytic device |
DE1220041B (de) * | 1963-01-29 | 1966-06-30 | Gen Electric | Elektrolytkondensator |
GB1049058A (en) * | 1963-10-08 | 1966-11-23 | Safco Condensateurs | mprovements in or relating to electrolytes for electrolytic capacitors and capacitors employing same |
DE1263932B (de) * | 1963-11-21 | 1968-03-21 | Canadian Patents Dev | Elektrolyt fuer Elektrolytkondensatoren mit mindestens einer Aluminiumelektrode |
DE1614498A1 (de) * | 1967-04-12 | 1970-09-24 | ||
US3547423A (en) * | 1968-04-12 | 1970-12-15 | Gen Electric | Electrolytic capacitor and electrolyte material therefor |
GB1268955A (en) * | 1968-07-02 | 1972-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrolytic capacitor |
DE1805383C3 (de) * | 1968-10-26 | 1981-09-03 | Les Condensateurs Sic-Safco, Colombes, Hauts-de-Seine | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren mit Aluminiumanoden |
-
1970
- 1970-10-06 DE DE19702049098 patent/DE2049098C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2049098C3 (de) | 1986-10-02 |
DE2049098A1 (en) | 1972-04-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2516172C3 (de) | Elektrisch leitfähige Masse | |
DE68919064T2 (de) | Langkettige Dicarbonsäuren enthaltender Elektrolyt für Aluminium-Elektrolytkondensatoren für grosse Hochspannung. | |
DE2118435C2 (de) | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren | |
DE69203213T2 (de) | Elektrolytische Lösung für elektrolytischen Kondensator. | |
DE2611474C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Festelektrolytkondensators mit einer molybdänhaltigen Tantalanode | |
DE2049098B2 (de) | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren, insbesondere für Niedervolt-Elektrolytkondensatoren | |
EP0405181B1 (de) | Elektrolytkondensator | |
EP0021375B1 (de) | Imprägniermittel und seine Verwendung | |
DE2641939C2 (de) | Hochvolt-Aluminiumelektrolytkondensator | |
EP0135213B1 (de) | Elektrolytischer Kondensator | |
DE10104714C1 (de) | Betriebselektrolyt für einen Aluminium-Elektrolyt-Kondensator, Kondensator mit dem Betriebselektrolyt und Verwendung des Kondensators | |
DE1614166C2 (de) | Elektrolytkondensator | |
DE1639442B1 (de) | Wasserfreier Elektrolyt fuer elektrolytische Konde nsatoren | |
DE1564733C2 (de) | Elektrolytkondensator | |
DE2238463A1 (de) | Betriebselektrolyt fuer elektrolytkondensatoren | |
DE3930310C1 (en) | Electrolyte for electrolytic capacitor - comprises polar organic solvent contg. hetero-poly-acid e.g. tungsto-phosphoric acid or molybdo-silicic acid, etc. | |
DE2822491A1 (de) | Elektrolyt, diesen enthaltender kondensator und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2449282C3 (de) | Elektrolyt für elektrolytische Kondensatoren | |
DE2458452B2 (de) | Aluminium-elektrolytkondensator | |
DE977159C (de) | Elektrolytkondensator | |
DE10104573C1 (de) | Betriebselektrolyt für einen Aluminium-Elektrolyt-Kondensator, Kondensator mit dem Betriebselektrolyten und Verwendung des Kondensators | |
DE2030876C3 (de) | Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren | |
DE2449282A1 (de) | Elektrolyt fuer elektrolytische kondensatoren und kondensator mit einem solchen elektrolyten | |
DE1005192B (de) | Elektrolyt fuer Elektrolytkondensatoren mit Tantalelektroden | |
DE1614833C (de) | Wasserfreier Elektrolyt fur elektroly tische Kondensatoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: EFFENBERGER, ERWIN, DR. GUENTNER, ANTON, DR., 7815 KIRCHZARTEN, DE |
|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ROEDERSTEIN SPEZIALFABRIKEN FUER BAUELEMENTE DER E |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |