DE754221C - Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer elektrolytische Kondensatoren, die zwecks Oberflaechenvergroesserung geaetzt oder sonstwie chemisch behandelt sind - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytische Kondensatoren, die zwecks Oberflächenvergrößerung geätzt oder sonstwie chemisch behandelt sind Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytische Kondensatoren, die zwecks Oberflächenvergrößerung geätzt oder sonstwie chemisch behandelt sind. Bei solchen Kondensatoren wirkt eine Belegung, welche am dauernden oder augenblicklichen positiven Pol liegt, als positive Belegung oder Anode, während die negative Belegung durch den Elektrolyt selbst gebildet wird, in den die andere Belegung eingeführt ist und lediglich als Elektrode wirkt. Danach kann eine Vergrößerung der Kapazität nur durch Vergrößerung der wirksamen Oberfläche der positiven Belegung erreicht werden.
• Die Erfindung stellt fest, daß durch Ätzen bisher keine besondere Kapazitätsvergrößerung geschaffen werden konnte, und findet die Ursache darin, daß an den angeätzten Stellen der Belegung offenbar Umsetzungsprodukte der angreifenden Säure und des Metalls der Belegung verbleiben, die entweder den Zutritt des Elektrolyts zu dem betreffenden Elektrodenteil gleichsam mechanisch verhindern, oder aber die an der Oberfläche-beabsichtigte Reaktion mit dem Elektrolyt im Betrieb paralysieren oder sonst elektrochemisch beeinträchtigen. Wenn sich die Erfindung natürlich auch nicht auf irgendeine Erklärung festlegen will, so hat sie jedenfalls festgestellt, daß durch N achbehandlung zumindest der positiven Belegung nach dem Ätzen eine unerwartet große Erhöhung der Kapazität erreicht werden kann. Eine Verdoppelung. ja sogar Vervielfachung ist gelungen, bezogen auf Abmessungen der Belegung, aufgewandtes Material und beanspruchten Raum.
• Gemäß der Erfindung werden daher die Elektroden nach der Oberflächenvergrößerung vorteilhaft zunächst mit Wasser gewaschen und hierauf mit einem U msetzungs- und vorteilhaft auch Lösungsmittel für die gebildeten Umsetzungsprodukte des Ätz- bzw. Behandlungsmittels mit dem Elektrodenmetall nachbehandelt, wobei gegebenenfalls dieses Nachbehandlungsmittel das Ätz- bzw. I3eliatidlungsmitte1 selbst löst oder umsetzt (neutralisiert).
• Durch das Beseitigen der Umsetzungsprodukte und durch die erreichte bessere Benetzung der Belegungen wird eine wesentliche Erhöhung der Kapazität erhalten und gleichzeitig werden schädliche Wirkungen des Ätzmittels und der Umsetzungsprodukte während der Lebensdauer des Kondensators ausgeschlossen.
• Es ist weiter zweckmäßig, daß als Nachbehandlungsmittel oder Bestandteil von diesem ein oder mehrere Bestandteile des Elektrolyts s°lbst, wie z. B. Glycerin oder andere Alkohole, benutzt werden. Hierzu wird die beispielsweise mit Wasser in der Kälte oder Wärme und Kälte vorgewaschene Elektrode mit Glycerin oder einem Alkohol ähnlicher Wirkung, vorteilhaft in der Wärme und insbesondere nahe oder über dem Siedepunkt des Glycerins, nachbehandelt, worauf gegebenenfalls abermals gewaschen und sodann formiert wird. Vorzugsweise wird für die Nachlehandlung eine zwecks 0berflächenvergrö ßerung mit einer wäßrigen Salzsäure-Salpetersäure-Schwefelsäure-Lösung behandelte Elektrode benutzt. Der Elektrolyt ist seinerseits gIykol-oder glycerinhaltig und besteht im wesentlichen aus Ammoniumborat und Äthylenglykol.
• Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Eine Belegung aus Aluminiumfolie, die 0,075 mm dick ist und T31 cm2 Oberfläche besitzt, wird etwa d. Minuten in eine Säurelösung eingetaucht, die beispielsweise aus einer Mischung von -20o bis 300 em3 Salzsäure, 4o bis 6o cm3 Salpetersäure, 20 bis 30 cm3 Schwefelsäure mit 60o bis 90o ctn3 Wasser besteht. die so nahe als möglich dem Siedepunkt, etwa ioo bis 1100 C, gehalten wird. Temperatur und Behandlungsdauer sind wesentlich für den Erfolg der Ätzung und darum von Fall ztt Fall festzustellen, damit die Ätzung tief genug gelt. Ist das Blech stärker, so ist die Behandlungsdauer länger und umgekehrt.
• Nach dein Ätzen wird die Belegung gründlich in gewöhnlichem Leitungswasser gewaschen, bis praktisch alle Säure abgewasclieti ist. Das Wasser ist vorteilhaft zuerst heiß und dann kalt. Hierauf wird eine besondere Behandlung angeschlossen. die das Reinigen der durch das ritzen entstandenen und beabsichtigten Poren zum Ziele hat und wodurch ebenso in den Poren usw. verbliebene LTnisetzungsprodukte zwischen der Ätzsäure und dem Metall als auch haftengebliebene Säurereste gelöst bzw. abgelöst und entfernt l@zw. unschädlich gemacht (neutralisiert) werden, so daß die durch Ätzen vorbereitete Oberflächenvergrößerutig auch wirksam getnacltt und ein unerwünschtes Fortwirken der Säure itn fertigen Kondensator verhindert wird. Zu diesem Zweck wird die geätzte und gewaschene Belegung in kochendes Glycerin ungefähr 3 bis d Minuten eingetaucht. Hierdurch «-erden Spuren von Aluminiumchlorid oder anderen Aluminiumsalzen, welche beim Ätzen gel)ildet wurden, ebenso aber auch der Ätzs@iure selbst, welche in den entstandenen Vertiefungen zurückgeblieben ist. gelöst oder z. B. in Glycerinnitrat oder -chlorid umgesetzt und entfernt. Hierauf wird die Folie wieder mit gewöhnlichem Leitungs- oder destilliertem Wasser gewaschen, entweder bei Raumtemperatur oder zuerst in der Wärme, weil dann das an der Folie haftende Waschglycerin und seine etwa entstandenen Verbindungen besser und leichter abgehen. Andererseits ist es nicht schädlich, oft sogar erwünscht, Glycerin an der Belegungsfläche haften zu lassen und darum nur mit kaltem Wasser zu waschen. Auch kann ein anderes Waschmittel an Stelle des Glycerins verwendet werden, so z.13. ein anderer Alkohol höheren Siedepunktes, der das Kondensatormaterial nicht angreift.
• Hierauf wird die positive Belegung in irgend geeigneter Weise formiert. Beispielsweise kann eine Lösung von Ammoniumborat und Äthylenglykol benutzt werden. Das Ammoniumborat wird beispielsweise bereitet, indem man 7ooo cm3 Ammoniumhydroxyd mit 28 kg Borsäure innigst mit der Hand oder mit einem Rührwerk mischt. bis das gebildete Salz sehr körnig wird. 71/2 kg dieser Mischung werden zu 6,12 kg Äthylenglykol zugegeben, und das Ganze wird auf etwa T20 bis T40°' C aufgekocht. Oder es werden z. B. 62 feile Borsäure, ,. Teile Ammoniak, 54 Teile Äthylenglykol gemischt auf etwa 125 bis 14o° C gekocht. Bei dieser Temperatur sind diese Lösungen sehr dünn und darum für einen kontinuierlichen Formierungsprozeß gut geeignet. Das Äthy lenglykol kann durch irgendeinen anderen geeigneten Polyhydroxylalkohol ersetzt werden, die Borsäure durch eine andere schwache, zur Filmbildung geeignete Säure, und das Ammoniak durch ein Alkalisalz oder ein anderes Alkali. Während des Formierungsprozesses wird von Zeit zu Zeit Wasser zugesetzt, um durch die Erhitzung verdampftes Wasser zu ersetzen.
• Die positiven Belegungen werden in eine solche oder sonstige geeignete Lösung eingetaucht und z. B. eine Spannung von z. B. 45o bis 5ooVolt angelegt, derart, daß die Belegung am positiven und der Metallbehälter des Bades am negativen Pol liegen. Nach ungefähr io Minuten ist die Formierung beendet, die Belegung wird in kaltem destilliertem Wasser gewaschen, trocknen gelassen und sodann in der üblichen erprobten Weise unter Zwischenlage z. B. einer oder mehrerer Trennschichten aus Papier und/oder Gaze zu einem Kondensatorabschnitt gewickelt, der den Elektrolyt vorher oder nachher in pastenartiger oder flüssiger Form einverleibt erhält. Es wurde gefunden, daß solche Kondensatoren Kapazitäten aufweisen, die erheblich größer sind, bis zum 2ofachen der Kapazität gewöhnlicher Kondensatoren mit glatten Folienflächen, wobei die Folienstärke bis zu etwa 0,375 mm erhöht wird. Diese Elektrolyte enthalten regelmäßig ein Ammoniumborat und einen Äthylenglykol. Der Kondensatorabschnitt kann dann in jeder Art gebrauchsfertig gemacht, insbesondere künstlich gealtert werden, letzteres z. B. durch Anlegen einer Spannung von 500 Volt Gleichstrom. Es wurde gefunden, daß hierzu ein Bruchteil, manchmal weniger als ein Zehntel der Zeit ausreicht, die sonst zum Schlußformieren der zusammengebauten und mit dem Elektrolyt imprägnierten Kon.densatorkörper erforderlich ist. Die Kapazität des Kondensators nimmt im Betrieb sogar zu, und sein Raumbedarf beträgt einen Bruchteil desjenigen von Elektrolytkondensatoren mit glatter Folienfläche.
• Die Erfindung ist natürlich nicht auf irgendeine der beispielsweise angegebenen Lösungen, Temperaturen, Behandlungsdauer und -spannungen beschränkt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für elektrolytische Kondensatoren, die zwecks Oberflächenvergrößerung geätzt oder sonstwie chemisch behandelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden nach der Oberflächenvergrößerung vorteilhaft zunächst mit Wasser gewaschen und hierauf-mit einem Umsetzungs- und vorteilhaft auch Lösungsmittel für die gebildeten Umsetzungsprodukte des Ätz-bzw. Behandlungsmittels mit dem Elektrodenmetall nachbehandelt «-erden, wobei gegebenenfalls dieses Nachbehandlungsmittel das Ätz- bzw. Behandlungsmittel selbst löst oder umsetzt (neutralisiert).
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als N achbehandlungsmittel oder Bestandteil von diesem ein oder mehrere Bestandteile des Elektrolyts selbst, wie z. B. Glycerin oder andere Alkohole, benutzt werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beispielsweise mit Wasser in der Kälte oder Wärme und Kältevorgewaschene Elektrode mit Glycerin oder einem Alkohol ähnlicher Wirkung vorteilhaft in der Wärme und insbesondere nahe oder über dem Siedepunkt des Glycerins nachbehandelt wird, worauf gegebenenfalls abermalsgewaschen und sodann fomiert wird.
4. 4.. Verfahren nach Anspruch 3 zur Nachbehandlung einer zwecks Oberflächenvergrößerung mit einer wäßrigen Salzsäure-Salpetersäure-Schwefelsäure-Lösung behandelten Elektrode.
5. 5. Elektrolytischer Kondensator, dessen Elektroden nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 3 und 4 nachbehandelt worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt glykol- oder glycerinhaltig ist und im wesentlichen aus Ammoniumborat und Äthylenglykol besteht. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Britische Patentschrift Nr. 399400; österreichische Patentschrift Nr. 118 144.