DE2119116A1 - Elektrolytkondensator und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Patentanwälte

?* ic" Uv "555 530-16.937P 20. 4. 1971

8Münchonl2, Sieinsdorfstr. Itf

1. Vladimir Pavlovic Zykov, NOVOSIBIRSK (UdSSR)

2. Aleksej Aleksandrovic Panov, NOVOSIBIRSK (UdSSR' 3. Pavel Alekseevi§ Prudnikov, NOVOSIBIRSK (UdSSR¹

4. Michail Ivanovic Ch^opin, NOVOSIBIRSK (UdSSR ],

5. Aleksej Dmitrievic" Sljapnikov, NOVOSIBIRSK (UdSSR)

Elektrolytkondensator und dessen Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft elektrische kapazitive Einrichtungen, insbesondere einen Elektrolytkondensator mit festem Elektrolyten.

Bekanntlich enthält der Elektrolytkondensator eine positive Elektrode und eine von dieser durch ein Dielektrikum getrennte negative Elektrode (Elektrolyt). Die positive Elektrode wird in der Regel aus Pulvern, Folie oder einem Draht filmbildender Metalle hergestellt. An der positiven Elektrode wird durch Oxydierung eine Metalloxydschicht mit Gleichrlchtereigenschaften gebildet, die als Kondensatordielektrikum dient. Dio negative Elektrode des Kondensators wird aus einem auf einer Dielektrikumschicht durch pyrolytisch^ Zerlegung dec Metallsalzes einer sauerstoffhaltigen Säure, beispielsweise

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des Mangannitrats, abgeschiedenen Halbleiteroxyd ausgeführt. Im folgenden wird auf die Oberfläche des Halbleiteroxyds eine wäßrige Kolloidlösung von Graphit aufgetragen, der nach der Trocknung einen sogenannten Umschaltkontakt ohne Unterbrechnung, gleichermaßen unter der Bezeichnung einer Kontaktelektrode bekannt, bildet. Dann wird eine " Schicht von Metall oder Metallpaste aufgetragen/ wodurch eine Stromableitung gebildet wird, alles in einem Gehäuse montiert und. hermetisch abgedichtet. Die Verwendung eines P Umschaltkontaktes ohne Unterbrechung, der aus einer wäßrigen kolloidaler Graphitlösung erhalten wird, hat beträchtliche Leckströme zur Folge. Dies ist auf eine schwache Verkettung von Graphitteilchen in der Kolloidlösung untereinander sowie auf deren Wanderung durch die lockere Schicht des festen Halbleiteroxyds bis zum Kontakt mit der Oxydschicht zurückzuführen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Leckstrom zu verkleinern durch eine derartige Zusammensetzung und ein derartiges Verfahren zum Auftragen des Materials eines Umschaltkontaktes ohne Unterbrechung, daß seine Teilchen durch ^ die Schicht des festen Halbleiteroxyds nicht wandern und der Umschaltkontakt selbst eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine gute Adhäsion gegenüber dem festen Halbleiteroxyd aufweist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kontaktelektrode ein Film aus einem Gemisch ist, das in Gewichtsprozent enthält Ruß: 25 - 30, Graphit: 25 - JO und härtbares Polymerisationsharz: 30-50.

Die Herstellung einer derartigen Kontaktelektrode geschieht wie folgt. Es wird eine Ruß, Graphit, härtbares Kunst-

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harz und dessen Lösungsmittel enthaltende Suspension zubereitet. Auf die Oberfläche des festen Halbleiteroxyds wird eine Suspension der genannten Zusammensetzung aufgetragen und bis zu einer für die Harzpolymerisation und die .Entfernung des Lösungsmittels ausreichenden Temperatur erhitzt.

Das in der Suspensionsmasse vorhandene Harz übernimmt die Punktion eines Bindemittels und hält die Teilchen von Ruß und Graphit fest, wodurch deren Wanderung durch die lockere Schicht des festen Halbleiteroxyds (der negativen Elektrode) verhindert wird. Nach der Harzpolymerisation wird auf der Oberfläche der negativen Elektrode (des festen Halbleiteroxyds) des Kondensators ein dünner Film aus Harz., Ruß und Graphit mit hoher mechanischer Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit gebildet.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet es, einen Kondensator herzustellen, bei dem die Leckströme bedeutend kleiner als die des Kondensators mit einer Kontaktelektrode aus kolloidaler Graphitlösung sind.

Die besten Ergebnisse können bei der Verwendung einer Suspension erzielt werden, die Graphit, Ruß, Kresol-Formaldehydharz und dessen Lösungsmittel in dem Verhältnis 1:1:1,5: enthält.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Besehreibung von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Kontaktelektrode sowie der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Fig. ein Kondensatorelement zeigt.

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- ij. _

Das Kondensatorelement enthält eine aus einem beliebigen filmbildenden Metall beliebiger Form, Struktur und Konfiguration ausgeführte positive Metallelektrode 1 mit einer Stromableitung 2, eine Dielektrikumschicht 3> eine negative Elektrode 4 aus einem Halbleiteroxyd,- beispielsweise aus MnO₂, eine Kontaktelektrode β und eine Stromableitung 5 der negativen Elektrode 4; -

Die Kontaktelektrode 6 stellt einen Film dar, der 25 30 Gewichtsprozent Ruß, 25 - 30. Gewichtsprozent Graphit, und 20 - 4θ Gewichtsprozent plasifiziertes härtbares Kunstharz enthält.

Nachstehend wird das Herstellungsverfahren eines unterbrechungslosen Umschaltkontaktes beschrieben.

Beispiel 1: .

Es wird ein Gemisch aus Ruß, Graphit, Kresol- Formaldehydharz und Äthylalkohol, in Gewichtsprozent jeweils 15* 15* .30, 40, zubereitet, das in Kugelmühlen bei Zimmertemperatur während mindestens 24 zur Erhaltung einer feinverteilten Zusammensetzung sorgfältig durchgemischt wird. Auf die oxydierte—positive, aus zusammengesinterten Äluminiumteilchen ausgeführte Metallelektrode 1 wird durch e,ine pyrolytische Zerlegung von Mangannitrat Mn(NOOp eine negative Elektrode in Form eines festen Halbleiteroxyds MnOp aufgetragen* Auf die Oberfläche von MnOp wird durch Tauchen, Streichen oder Spritzen eine aus Ruß, Graphit, Kresol-Formaldehydharz und Äthylalkohol zubereitete Suspension aufgetragen. Die mit der. Suspension bedeckten Kondensatorelemente werden in Luft bei Zimmertemperaturmindestens 10 min lang getrocknet.

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Dann wird noch eine Schicht der genannten Zusammensetzung aufgetragen und wieder bei Zimmertemperatur in Luft mindestens 10 min lang getrocknet. Danach werden die Kondensatorelemente in einen Wärmeschrank eingesetzt und bei einer Temperatur von C mindestens 20 min lang getrocknet. Bei der Tempe

150 - 180 ⁰

ratur von 150 - 180 ⁰C erfolgen die Harzplymerisation und die Entfernung des Lösungsmittels.

Im folgenden wird auf die Oberfläche des Kondensatorelements oberhalb der Kontaktelektrode eine Schicht von Metall oder Metallpaste aufgetragen, worauf die Kondensatorelemente in ein Metall- oder Elektroisolationsgehäuse (nicht gezeigt) eingebaut und hermetisch abgedichtet oder mit Harz überzogen werden.

Beispiel 2: .

Es wird ein Gemisch aus Ruß, Graphit, Kresol-Formaldehydharz und Äthylalkohol, in Gewichtsprozent jeweils 20, 20, 25, 35., zubereitet. Die Zubereitung des Gemisches und dessen Auftragen auf die Kondensatorelemente erfolgen ähnlich dem Bei-· spiel 1. ' ,

Die nach dem Beispiel 2 hergesteLlten Kondensatoren weisen in der Tabelle 2 aufgeführte Kennwerte auf.

Tabelle 2

Spannung

Kapazität

Leckstrom

Verlustfaktor

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6,3	90	- 110	3	- 8	β	- 8	BAD ORIGINAL
30	22	- 25	8	- 12	5	- 7

Beispiel 3:

Es wird ein Gemisch aus Ruß, Graphit, Polymethylphenylsiloxanharz und Toluol, in Gewichtsprozent jeweils, 20, 20, 25j 35, zubereitet. Die Zubereitung des Gemisches und dessen Auftragen auf die Kondensatorelemente erfolgen ähnlich dem Beispiel 1.

Nach dem Beispiel 2 wurden Kondensatoren mit der positiven Elektrode aus Tantal und Niob hergestellt. Die nach dem Beispiel 2 hergestellten Kondensatoren mit den positiven Elektroden aus Aluminium, Tantal und Niob weisen äußerst geringe Leckströme, eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer auf.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   17 Elektrolytkondensator mit einer positiven Elektrode und mit einer von dieser durch eine dielektrische Oxydschicht getrennten, festen negativen Elektrode aus einem Halbleiteroxyd, die mit ihrer Stromableitung mittels einer Kontaktelektrode elektrisch verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kontaktelektrode (6) ein Film aus einem Gemisch ist, das in Gewichtsprozenten enthält: Ruß: 25 - 30, Graphit: 25- 30 und härtbares Polymerisationsharz: 30-50.
2. 2. Herstellungsverfahren für eine Kontaktelektrode bei einem Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ruß, Graphit, härtbares Kunstharz und dessen Lösungsmittel enthaltende Suspension zubereitet, auf die Oberfläche der negativen Elektrode aufgetragen und bei einer für die Harzpolymerisation und die Entfernung des Lösungsmittels ausreichenden Temperatur getrocknet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als härtbares Kunstharz Kresolharz verwendet wird, wobei Ruß, Graphit, Kresolharz und dessen Lösungsmittel, nämlich Äthylalkohol, im Verhältnis 1:1:1,5:2 genommen werden, während die Trocknung bei einer/temperatur von I60 - I80 ⁰C erfolgt.

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