DE878416C

DE878416C - Operating or forming electrolyte for electrolytic capacitors

Info

Publication number: DE878416C
Application number: DES16031D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Herrmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-06-25
Filing date: 1942-06-25
Publication date: 1953-06-01

Description

Betriebs- oder Formierungselektrolyt für elektrolytische Kondensatoren Elektrolyte für elektrolytische Kondensatoren bestehen zumeist aus drei Komponenten. Die eine Komponente ist eine Säure, vorzugsweise Borsäure, die zweite Komponente ist ein Alkali, vorzugsweise Ammoniak, und diese beiden Komponenten zusammen geben ein dissoziierendes Salz, vorzugsweise Ammoniumborat, das normalerweise mit Überschuß von Borsäure verwendet wird. Als dritte Komponente dient ein Lösungsmittel, vorzugsweise ein mehrwertiger Alkohol, wie Glycerin oder Glykol. Man kann diese drei Komponenten nach der Mischung einem Kochprozeß unterwerfen und erzielt dadurch besonders dickflüssige Elektrolyte mit günstigen elektrischen Eigenschaften.Operating or forming electrolyte for electrolytic capacitors Electrolytes for electrolytic capacitors usually consist of three components. One component is an acid, preferably boric acid, the second component is an alkali, preferably ammonia, and these two components give together a dissociating salt, preferably ammonium borate, which is usually in excess of boric acid is used. A solvent is used as the third component, preferably a polyhydric alcohol such as glycerin or glycol. One can have these three components After mixing, subject them to a boiling process and thereby achieve particularly viscous ones Electrolytes with favorable electrical properties.

Da derartige Elektrolyte für tiefe Temperaturen infolge eines starken Rückganges der elektrischen Leitfähigkeit und teilweisen Erstarrens ungeeignet sind, wurde bereits vorgeschlagen, andere Lösungsmittel zu verwenden: Die Verwendung einer größeren Menge eines mehrwertigen Alkohols im Elektrolyt, mit der sich die erforderlichen Leitfähigkeitseigenschaften teilweise erzielen lassen, ist nicht vorteilhaft, da Elektrolyte mit freiem Alkohol zur anodischen Korrosion und zur geringen Spannungsbeständigkeit neigen. Als günstige Lösungsmittel würden bereits vorgeschlagen: einwertige Alkohole, wie Äthylalkohol, sowie Ätheralkohole, wie Methylglykol, Äthylglykol usw. Insbesondere die Ätheralkohole haben sich gut bewährt, jedoch zeigt das Methylglykol den Nachteil einer zu hohen Verdampfbarkeit bei höheren Temperaturen sowie einer nicht ganz für manche Fälle genügenden Spannungsfestigkeit. Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, als Lösungsmittel eine oder mehrere Substanzen aus der Klasse der Acetale zu verwenden. Acetale sind Verbindungen von Alkoholen mit Aldehyden, die sich unter Wasseraustritt zu Acetalen vereinigen. Die Acetale sind relativ beständige Flüssigkeiten, die ohne Zersetzung destillieren und durch Alkalien nicht angegriffen werden. Durch Säuren werden sie in Aldehyd und Alkohol aufgespalten, so daß man bei ihrer Anwendung das Vorhandensein oder die Entstehung freier Säuren vermeiden muß. Vor allem sind die Acetale gegen Oxydations- und Reduktionsmittel im Gegensatz zu den freien Aldehyden beständig, was ihre ganz besondere Eignung für Komponenten eines Elektrolyt für Elektrolytkondensatoren begründet. Sie zeichnen sich dadurch sehr vorteilhaft vor Alkohol, auch vor Ätheralkohol aus, da diese stets freie OH-Gruppen enthalten, die unter Umständen der Oxydation unterliegen.Since such electrolytes for low temperatures as a result of strong Decrease in electrical conductivity and partial solidification are unsuitable, it has already been suggested to use other solvents: The use of a larger amount of a polyhydric alcohol in the electrolyte, with which the required Allow conductivity properties to be achieved in part, is not advantageous because Electrolytes with free alcohol for anodic corrosion and low voltage resistance tend. Favorable solvents have already been suggested: monohydric alcohols, such as ethyl alcohol, as well as ether alcohols such as methyl glycol, ethyl glycol, etc. In particular the ether alcohols have proven their worth, but the methylglycol has the disadvantage too high a vaporizability at higher temperatures as well as one not quite for in some cases sufficient dielectric strength. According to the invention it is now proposed to use one or more substances from the class as a solvent to use the acetals. Acetals are compounds of alcohols with aldehydes, which combine to form acetals when the water escapes. The acetals are relatively persistent Liquids that distill without decomposition and are not attacked by alkalis will. Acids break them down into aldehyde and alcohol, so that one avoid the presence or formation of free acids when using them got to. Above all, the acetals are opposed to oxidizing and reducing agents resistant to free aldehydes, which makes them particularly suitable for components an electrolyte for electrolytic capacitors. They stand out for it very advantageous over alcohol, also over ether alcohol, as these are always free OH groups which may be subject to oxidation.

Die Acetale habenweiterhindie günstigeEigenschäft, daß sie gute Lösungsmittel sind, so daß sich die zur Ionisation nötigen Salze bzw. Ester in ihnen gut lösen lassen. Mit Alkohol und Äther sind die Acetale mischbar und auch teilweise in Wasser löslich.The acetals also have the beneficial property of being good solvents so that the salts or esters required for ionization dissolve well in them permit. The acetals are miscible with alcohol and ether and also partially in water soluble.

Eine Reihe bekannter Acetale sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt. Das dort angegebene Methylal zeigt zwar einen sehr niedrigen Gefrierpunkt, jedoch einen mit q2° C mitunter zu tiefen Siedepunkt. Dagegen ist das Äthylal mit einem Siedepunkt von 8g° C und das Acetal mit einem Siedepunkt von io2°C für Elektrolyte besonders gut verwendbar. Ganz besonders geeignet sind aber zusammengesetzteAcetale. Als Beispiel ist das in der Riechstoffindustrie häufig verwendete Jasmal (Methylenphenylglykoläther) zu nennen mit einem Siedepunkt von 2Z8° C. Besonders vorteilhaft ist es, als Acetal KondensationsFrodukte aus Glycerin oder Glykol und aromatischen Aldehyden zu verwenden, wie z. B. --das -Kondensationsprodukt von Glycerin und Acetophenon oder von Propylenglykol und Benzaldehyd oder von Glycerin und Anisaldehyd. Die Herstellung dieser Kondensationsprodukte ist. an sich bekannt, vgl. Patentschrift 253 o83.A number of well-known acetals are listed in the table below. The methylal specified there shows a very low freezing point, however a boiling point that is sometimes too low at q2 ° C. On the other hand, the ethylal is with one Boiling point of 8g ° C and the acetal with a boiling point of io2 ° C for electrolytes particularly useful. However, composite acetals are very particularly suitable. An example is Jasmal (methylene phenyl glycol ether), which is often used in the fragrance industry to be mentioned with a boiling point of 28 ° C. It is particularly advantageous as acetal To use condensation products made from glycerine or glycol and aromatic aldehydes, such as B. The condensation product of glycerine and acetophenone or of propylene glycol and benzaldehyde or of glycerol and anisaldehyde. The manufacture of these condensation products is. known per se, see patent specification 253,083.

Sinngmäß können an Stelle von Glycerin andere mehrwertige Alkohole, wie Glykol, treten, und statt aromatischen Aldehyden aliphatische Aldehyde, wie Acetaldehyd, oder Ketone, wie Acetylaceton usw., verwendet werden.Analogously, instead of glycerine, other polyhydric alcohols, such as glycol, occur, and instead of aromatic aldehydes, aliphatic aldehydes, such as Acetaldehyde, or ketones such as acetylacetone, etc. can be used.

Die Verwendung der Acetale kann entweder derart erfolgen, daß sie als einziges Lösungsmittel verwendet werden und in ihnen ein Salz, beispielsweise ein Ammoniumborat oder ein Gemisch von Ammoniak und Borsäure, gelöst wird. Weiterhin ist es möglich, ein Gemisch von Acetalen mit anderen Lösungsmitteln zu verwenden, beispielsweise mit Alkoholen oder Ätheralkoholen. Vorzugsweise wird man ein Gemisch mit einem Mischungsverhältnis in der Nähe des eutektischen Punktes wählen. Statt reine Salze, wie oben beschrieben, zu lösen, können auch Mischungen von mehrwertigen Alkoholen mit Salzen (bzw. Säuren und Basen), die einem Veresterungsprozeß unterworfen wurden, verwendet werden. Bevorzugt werden derartige Elektrolyte in wasserfreiem Zustand verwendet. Die Acetale werden vorzugsweise in Betriebselektrolyten verwendet, doch können sie auch für die Formierung angewandt werden.The acetals can either be used in such a way that they be used as the only solvent and in them a salt, for example an ammonium borate or a mixture of ammonia and boric acid, is dissolved. Farther is it possible to use a mixture of acetals with other solvents, for example with alcohols or ether alcohols. Preferably one becomes a mixture choose with a mixing ratio close to the eutectic point. Instead of Pure salts, as described above, can also be used to dissolve mixtures of polyvalent Alcohols with salts (or acids and bases) that are subjected to an esterification process were used. Such electrolytes are preferred in anhydrous Used condition. The acetals are preferably used in industrial electrolytes, but they can also be used for formation.

Die Herstellung der Acetale kann in üblicher Weise geschehen, vorzugsweise dadurch, daß auf die entsprechenden Aldehyde verdünnte alkoholische Lösungen von Säuren, z. B. alkoholische Salzsäure, einwirken. Tabelle Kochpunkt / OCHS CH2 Methylal (Gefrierpunkt - io5° C) .42° C. OCH3 OC2H5 CH2 / Äthylal 8g° C OC,Hs . / OC2H@ CH3 - CH Acetal Zog` C @OC,H5 C,HS-CH-O j \ CH, Jasmal 2Z8° C CH,-- 0/ The acetals can be prepared in the usual way, preferably in that alcoholic solutions of acids such. B. alcoholic hydrochloric acid act. Tabel Boiling point / OCHS CH2 methylal (freezing point - io5 ° C) .42 ° C. OCH3 OC2H5 CH2 / Ethylal 8g ° C OC, Hs . / OC2H @ CH3 - CH acetal Zog` C @ OC, H5 C, HS-CH-O j \ CH, Jasmal 2Z8 ° C CH, - 0 /

Claims

PATENT CLAIMS: i. Operating or forming electrolyte for electrolytic Capacitors, characterized in that the electrolyte is used as a solvent for the salts, acids or esters required for ionization have at least one substance from the class of the acetals.

2. Electrolyte according to claim i, characterized by using methylal, ethylal, acetal or methylenephenylglycol ether (called Jasmal) alone or in some mixture with each other.

3. Electrolyte according to claims i and 2, characterized in that a mixture is used as the solvent at least one substance from the class of Acetals with an or several other solvents are used, particularly with alcohols, such as Glycol or glycerine, or with ether alcohols such as methyl glycol or ethyl glycol.

4. electrolyte according to claim i to 3, characterized by the use of a mixture, whose mixing ratio is close to the eichectic point. j.

electrolyte according to claims i to .4, characterized by the use of boric acid and; or Ammonium borate as an ionizing substance.

6. electrolyte according to claim i to 4, characterized by using a mixture of ammonia, e.g. B. in the form of ammonia water, and boric acid as an ionizing substance.

7. electrolyte according to claim i to 4, characterized through the use of ester-like compounds, especially between boric acid, a polyhydric alcohol, such as glycerin or glycol, and ammonia as an ionizing agent Substance. B.

Electrolyte according to Claims 1 to 7, characterized in that the acetal a condensation product of glycerine or glycol and aromatic aldehydes is used will. G.

Electrolyte according to Claim 8, characterized by the use of a condensation product from glycerine and acetophenone from propylene glycol and benzaldehyde or from glycerine and anisaldehyde. ok

Electrolyte according to claim i, characterized by the use of aliphatic aldehydes, such as acetaldehyde, as a component for acetals. ii.

electrolyte according to claim i, characterized by the use of ketones, such as Acetv1-acetone, as a component for acetal.

12. Electrolyte according to claim i to ii, characterized in that that the electrolyte is essentially anhydrous.