DE941143C - Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators, bei welchem die Kathode aus einer auf einem Abstandhalter aufgebrachten Belegung aus Metall besteht - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators, bei welchem die Kathode aus einer auf einem Abstandhalter aufgebrachten Belegung aus Metall besteht Es ist ein elektrolytischer Kondensator bekanntgeworden, der aus Metallpapier aufgebaut ist. Hierbei wurde so verfahren, daß man die Metallpapiere einfach durch Spritzen oder auf galvanischem Wege hergestellt hat. Man hat auch vorgeschlagen, die sogenannten papierkaschierten Metallfolien zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators, insbesondere eines Wickelkondensators, zu benutzen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen elektrolytischen Kondensator zu schaffen, bei welchem bei Auftreten einer zeitweiligen Überspannung die Metallschicht an der Durchschlagsstelle fortbrennt, um den Kondensator betriebsfähig zu machen und einen dauernden Kurzschluß durch metallische Berührung der beiden Elektroden zu vermeiden.
• Bei einem elektrolytischen Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung kann also im Gegensatz zu den bisher bekannten Ausführungsformen die Fünkenspannung, d. h. also diejenige Spannung, bei welcher innerhalb des Kondensators kleine Funken auftreten, kurz oberhalb der Betriebsspannung gewählt werden. Auf diese Weise können besonders gut leitfähige Elektrolyte verwendet werden, deren Maximalspannung tiefer liegt als von Elektrolyten, die in Kondensatoren ohne metallisierten Abstandhalter benutzt werden müssen. Man erhält demnach durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung einen Kondensator mit sehr kleinem Verlustwinkel und hoher spezifischer Kapazität. Bisher war es erforderlich, elektrolytische Kondensatoren für die in einem Kreis auftretenden Spitzenspannungen zu berechnen. Liegt also die Betriebsspannung bei etwa 35o Volt, so muß damit gerechnet werden, daß Spitzenspannungen bis zu 55o Volt auftreten. Überspannungen waren bei den bisher bekannten Kondensatoren deswegen zu vermeiden, weil bei den bei Überspannungen erfolgenden Durchschlägen mindestens eine Metallelektrode kraterförmig an den Durchschlagsstellen ausgebeult wird und leicht nach Durchbrechung der Sperrschicht eine elektrisch leitende Verbindung mit der Gegenelektrode herstellen konnte. Aus diesem Grunde mußte die das Dielektrikum bildende Sperrschicht bei Spannungen über 55o Volt formiert werden. Bei einem elektrolytischen Kondensator nach der vorliegenden Erfindung schmilzt aber an der Durchschlagstelle die auf dem Abstandhalter befindliche kathodische Metallschicht fort, so daß kein Kurzschluß mit der Anode -eintreten kann. Ist also an der Durchschlagsstelle ein kleiner Teil der Kathode fortgeschmolzen, so kann ohne weiteres beim Betriebe des Kondensators sich die Anode an -dieser Durchschlagsstelle wieder neu formieren. Eine Kapazitätsverminderung tritt nicht auf, da es praktisch -nichts ausmacht, wenn einzelne sehr- kleine Stellen der .Stromzuführung, nämlich der kathodischen Metallschicht, fortgeschmolzen sind.
• Die Wirkungsweise der Erfindung kann so vorgestellt werden, daß die kathodische Belegung an Stellen schwacher Oxydschicht entfernt wird. Dadurch .entsteht ein längerer Stromweg durch den Abstandhalter, der einer höheren Spannung entspricht. .
• Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Belegung aus Metall durch Aufdampfen des entsprechenden Metalls, z. B. Alu-minium, .erzeugt wird, und zwar in äußerst dünner Schichtstärke, so daß beim Auftreten einer zeitweiligen Überspannung diese Metallschicht an der Durchschlagsstelle fortbremzt. Der Abstandhalter besteht hierbei im wesentlichen aus Papier. Es können jedoch auch andere bekannte Abstandhalter, beispielsweise aus Zellophan od. dgl., verwendet werden. Es sei erwähnt, daß man durch das Aufdampfen des Metalls eine so dünne Schicht erhält, daß_ tatsächlich Gewähr geleistet wird für das Fortbrennen dieser Metallschicht.
• Die Anode eines elektrolytischen Kondensators; d. h. also diejenige Elektrode, welche mit einer das Dielektrikum bildenden Isolierschicht bedeckt ist, wird bekanntlich einem ein- oder mehrstufigen Formierungsverfahren unterzogen. Wegen dieser notwendigen Behandlung ist es nicht vorteilhaft, die Anode gemäß der Erfindung, sondern die blanke Kathode auszubilden, die keiner besonderen Formierungs- oder Atzbehandlung unterworfen wird. Im allgemeinen besteht die Elektrode- eines elektrolytischen Kondensators aus Aluminium. Bei dem Gegenstand der Erfindung ist es möglich, für die bedampfte Kathode andere, leichter schmelz-und verdampfbare Metalle zu benutzen. Hierbei wird neben dem Aluminium dem Zink ein gewisser Vorrang gegeben.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Dieses zeigt in stark vergrößertem Maßstabe einen Querschnitt durch die benutzten Elektroden. Hierbei bedeutet i die mit- ler Isolierschicht versehene sogenannte Anode. Mit 2 ist ein Papierband bezeichnet, auf welchem die als Kathode dienende Metallschicht 3 aufgedampft ist. Als Abstandhalter 2 wird ein saugfähiges Papier der Stärke 2o bis i 5o Tausendstel Millimeter benutzt, wie es normalerweise zum Aufbau von elektrolytischen Kondensatoren verwendet wird. 3 stellt vorzugsweise eine Aluminium- bzw. Zinkschicht von einer Stärke von Bruchteilen bis wenigen Tausendstel Millimeter dar.
• Auf diese Metallschicht 3 legt man zur Herstellung eines Wickelkörpers einen weiteren Papierstreifen oder aber nochmals einen mit einer gleichen Metallschicht q. bedampften Papierstreifen 5. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute und innige Berührung des in den Abstandhaltern 2 und 5 befindlichen, nicht dargestellten Elektrolyts mit den kathodischen Belegungen 3 und ¢.
• Die Einheiten i, 2 und 3, q. und 5 werden nach üblicher Art aufgewickelt. Es liegt im Rahmen der Erfindung, statt eines Wickelkondensators auch entsprechende Schichtkondensatoren herzustellen.
• Die weiteren Herstellungsgänge des Kondensators, wie Imprägnierung, Verwendung eines Elektrolyts, Einbau, Alterung usw., werden in üblicher Art und Weise vorgenommen.
• Es ist möglich, um den Kondensator vor seiner Verwendung genügend spannungssicher zu machen, schon bei der Herstellung eine Benutzung von überspannungen.einzuführen. Dadurch werden besonders schwache Stellen des Abstandhalters bzw. der Oxydschicht ausgeschaltet. An diesen Stellen wird nämlich die Metallschicht schon während der Herstellung des Kondensators ausgesichmolzen.
• Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Elektrolytkondensator im Betrieb weniger Fehlstellen aufweist und aus diesem Grunde kleinere Restströme zeigt, was für die Erreichung hoher Betriebstemperaturen von besonderer Bedeutung ist. Außerdem werden die Einschaltströme nach längerer spannungsloser Lagerung erniedrigt.-Zur Herstellung der bedampften Abstandhalterschicht können alle bekannten Verfahren, wie Arbeiten im Vakuum, Aufbringen von Kristallkeimen, Arbeiten im durchlaufenden Verfahren, angewendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines elektrolytischen Kondensators, bei welchem die Kathode aus einer auf einem Abstandhalter aufgebrachten Belegung aus Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß diese kathodische Belegung durch Aufdampfen des entsprechenden Metalls, z. B. Aluminium, erzeugt ist, und zwar in äußerst dünner Schichtstärke, so daß beim Auftreten einer zeitweiligen Überspannung diese Belegung aus Metall an der Durchschlagsstelle fortbrennt. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Abstandhalter verbundene kathodische Belegung aus einem Material, z. B. Zink, besteht, welches gegenüber dem Material der Anode, z. B. Aluminium, leichter schmelz- und verdampfbar ist. 3. Verfahren nach Anspruch i und a mit mehreren Abstandhaltern, die mit einer die Kathode darstellenden Belegung aus Metall überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die kathodischen Belegungen (3, q.) zweier Abstandhalter (z, 5) unmittelbar aufeinanderliegen, wodurch eine besonders innige Berührung des in den Abstandhaltern (z, 5) befindlichen Elektrolyts mit der kathodischen Belegung (3, q.) aus Metall erreicht wird. q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß der Kondensator noch innerhalb seines Fertigungsganges einer überspannungsbehandlung ausgesetzt wird, wodurch für den späteren Betrieb des Kondensators Fehlerstellen ausgeschaltet werden. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. ¢89a88.