DE1288685B

DE1288685B - Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren

Info

Publication number: DE1288685B
Application number: DE1963S0084500
Authority: DE
Inventors: Huber; Dr Walter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-06-13
Filing date: 1963-04-01
Publication date: 1969-02-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektrolytkondensatoren, deren Anode aus einem Ventilmetall, vorzugsweise Tantal, besteht, die mit einer das Dielektrikum bildenden Oxidschicht bedeckt ist, auf die eine Schicht aus halbleitendem Braunstein aufgebracht wird, und ist ein Zusatz zur Patentanmeldung P 11 94 060.6-35 (deutsche Auslegeschrift 1194 060).
In der Hauptpatentanmeldung ist vorgeschlagen worden, die Braunsteinschicht ganz oder teilweise durch Zersetzung von Manganheptoxid oder Übermangansäure herzustellen.
Diese Stoffe entfalten eine überaus starke Oxydationswirkung und ergeben bei der Zersetzung ein Manganoxid mit besonders hohem Sauerstoffgehalt. Außerdem fällt hierbei der Braunstein in besonders dichter Form an, so- daß sich die Schichten durch große, mechanische Festigkeit und besonders gute Haftfestigkeit auszeichnen. Schichten aus diesem hochwertigen Braunstein ergeben eine Verbesserung des Langzeitverhaltens der Restströme sowie eine Erhöhung der Spannungsfestigkeit der fertigen Kondensatoren.
Eine große Schwierigkeit liegt jedoch in der Herstellung des Manganheptoxids und damit auch der Übermangansäure, die aus Manganheptoxid hergestellt wird. Manganheptoxid hat die Eigenschaft, bei Anwesenheit der geringsten Spuren von Fremdstoffen, beispielsweise Wasser, Staub oder den meisten organischen Stoffen, sowie auch bei lokaler überhitzung, explosionsartig zu zerfallen. Eine größere Menge davon herzustellen, gelingt meist nicht, ohne daß eine heftige Explosion ausgelöst wird.
Bei der Herstellung von Elektrolytkondensatoren mit einer aus einem Ventilmetall, vorzugsweise aus Tantal, bestehenden, formierten Anode, die mit einer durch Zersetzen von Manganheptoxid oder übermangansäure hergestellten Braunsteinschicht bedeckt wird, nach Patentanmeldung P 11 94 060.6-33 (deutsche Auslegeschrift 1194 060), sind jedoch größere Mengen Manganheptoxid bzw. Übermangansäure mit hohem Reinheitsgrad erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Methode für eine relativ gefahrlose, schnelle und doch einfache Herstellung des Manganheptoxids zu entwickeln.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der Hauptpatentanmeldung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Manganheptoxid durch Reaktion von Kaliumpermanganat mit 88- bis 93%iger Schwefelsäure gebildet und hierauf in überschüssigem Wasser unter Bildung von übermangansäure aufgelöst wird. Vorzugsweise gelangt 90%ige Schwefelsäure zur Anwendung. Man gewinnt das Manganheptoxid hierbei in guter Ausbeute und großer Reinheit schon nach etwa 15 Minuten.
Zweckmäßigerweise arbeitet man jeweils mit kleinen Mengen der Ausgangsstoffe; z. B. kann man von etwa 12 ... 16 g 88-... 93%iger Schwefelsäure und etwa 10 g Kaliumpermanganat ausgehen. Die beste Ausbeute erzielt man, wenn man etwa 14 g 88- bis 931%ige Schwefelsäure verwendet. Ein Vielfaches dieser Ausgangsmengen für einen Ansatz einzusetzen empfiehlt sich nicht, da hierbei bei der Reaktion leicht lokale überhitzungen auftreten können, die zu einem explosionsartigen Zerfall des Reaktionsprodukts führen würden; höchstens die Verdopplung der angegebenen Mengen der Ausgangsstoffe ist zugelassen. Bei jeweils kleineren Ausgangsmengen als angegeben wird die Ausbeute schlechter.
Man geht bei der Durchführung des Verfahrens vorteiIhafterweise etwa so vor, daß man in ein großes Reagenzglas, in welches ein langer, dicker Glasstab eingesteckt ist, zu etwa 10 g Kaliumpermanganat, das vorzugsweise in einer Korngröße von etwa 30 bis 100 1,, durchschnittlich etwa 60 i,, vorliegt, rasch, d. h. in einem Guß die vorgesehene Menge, also beispielsweise 14 g einer vorzugsweise etwa 90o/oigen Schwefelsäure gibt. Unter mäßiger Außenkühlung des Reagenzglases, z. B. mit Wasser, wird die Masse möglichst sofort nach Einbringen der Schwefelsäure mit dem Glasstab etwa 1/2 Minute gut durchgemischt. Ohne Entnahme des Glasstabes läßt man dieMischung nun etwa 10 Minuten reagieren, wobei die teigige Masse etwa nach der 1., 3. und 7. Minute unter äußerer Kühlung des Reagenzglases mit dem Glasstab kurz durchgemischt wird. Während der übrigen Zeit wird das Reagenzglas nicht gekühlt, sondern bei Zimmertemperatur stehengelassen. Anschließend arbeitet man das Manganheptoxid durch Rühren und Pressen der teigigen Masse mit dem Glasstab heraus. Man läßt es in ein bereitgestelltes Gefäß, z. B. ein Becherglas oder eine Porzellanschale usw., ablaufen. Das Rühren und Pressen der Masse wird so lange fortgesetzt, bis keine wesentlichen Mengen von Manganheptoxid mehr austreten.
Zur Vermeidung einer Explosion des Manganheptoxids muß sehr sauber gearbeitet werden. Insbesondere ist das Hinzukommen von Wasser oder Staub sowie organischer Stoffe peinlichst zu vermeiden. Zu empfehlen ist eine Haltevorrichtung oder eine Klammer mit Handhabe für das Reagenzglas.
Man erhält das Manganheptoxid praktisch frei von Sulfat- und Kaliumionen. Die Reinheit in bezug auf andere Fremdstoffe hängt von der Reinheit der Ausgangsstoffe ab. Zweckmäßigerweise verwendet man die Ausgangsstoffe »pro analysi«, doch können sie auch in »reiner« oder »reinster« Form eingesetzt werden.
Die Ausbeute hängt unter anderem von der Körnung des Kaliumpermanganats ab, außerdem von der Temperaturführung der Reaktionsmischung. Die Temperatur soll nicht zu niedrig gehalten werden, 30 bis 40° C sind günstig. Unter 30° C wird die Ausbeute geringer, über 40° C ist die Explosionsgefahr erhöht. Bei richtiger Durchführung erzielt man meist Ausbeuten um 5 g, die etwa 72% der Theorie entsprechen, doch können auch höhere Ausbeuten erhalten werden, z. B. 6 g, entsprechend 86 % der Theorie.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung eines EIektrolytkondensators mit einer aus einem Ventilmetall bestehenden formierten Anode, die mit einer durch Zersetzen von Manganheptoxid oder übermangansäure hergestellten Braunsteinschicht bedecktwird,nachPatentanmeldungP 1194060.6-33 (deutsche Auslegeschrift 1194 060), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Manganheptoxid durch Reaktion von Kaliumpermanganat mit 88-bis 93%iger Schwefelsäure gebildet und hierauf in überschüssigem Wasser unter Bildung von übermangansäure aufgelöst wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 12 bis 16 g, vorzugsweise 14 g Schwefelsäure mit etwa10 g Kaliumpermanganat zur Reaktion gebracht werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kaliumpermanganat in einer Korngröße zwischen etwa 30 und 100 #t Verwendung findet. 4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur zwischen 30 und 40° C gehalten wird. 5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionspartner vorzugsweise »pro analysi« verwendet werden.