Электролит для оксидного алюминиевого конденсатора и способ получения электролита

 

Использование: производство электролитических алюминиевых оксидных конденсаторов. Сущность изобретения: электролит для оксидного алюминиевого конденсатора включает (мас. %): воду 6,5 -31,8; себациновую кислоту 1,6-7,9; аммиак 0,5-1,8 и этиленгликоль - остальное. Электролит получают путем смешивания воды и этиленгликоля, последующего добавления аммиака и себациновой кислоты, нагрева смеси до 90^oC и выдержки при этой температуре до полного растворения компонентов. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

Настоящая группа изобретений относится к области радиоэлектронной техники и может найти применение в производстве электролитической алюминиевых оксидных конденсаторов.

В производстве оксидных алюминиевых конденсаторов (АОК) используют различные составы рабочих электролитов и способы их получения. Их многообразие обусловлено тем обстоятельством, что электролиты по своим характеристикам должны удовлетворять целому комплексу требований, иногда взаимоисключающих друг друга. Так, электролит должен обладать низким удельным сопротивлением, но высоким напряжением искрения, иметь как можно меньшую температурную зависимость сопротивления, находиться в жидком состоянии в определенном интервале температур, его токсичность должна быть минимальной и т.д. Современные рабочие электролиты, получаемые различными способами, обычно содержат органический растворитель или смесь растворителей и ионогены - вещества, обеспечивающие высокую электропроводность.

Известен электролит для оксидных алюминиевых конденсаторов,содержащий, мас.

Диметилформамид 40,6-79,9 Этиленгликоль 6-40 Малеиновая кислота 6-8 Адипиновая кислота 0,5-1,0 Фосфорновольфрамовая кислота 0,1-0,4 Бура 0,5-1,0 Диэтиламин 7-9 (см. авт. св. СССР N 978214 по кл. Р 01 П 9/02, опубл. 30.11.82).

Известный электролит обеспечивает хорошую температурную стабильность параметров конденсатора. Недостатком его является то обстоятельство, что конденсаторы, изготовленные с его применением, подвержены растренировке (возрастанию тока утечки при хранении конденсатора без подачи поляризующего напряжения). К недостаткам известного электролита следует также отнести наличие в его составе весьма токсичного компонента диметилформамида.

Известен способ получения электролита для оксидных алюминиевых конденсаторов, включающий смешивание диметилформамида, этиленгликоля, малеиновой, адипиновой и фосфорновольфрамовой кислот, буры и диэтиламина, взятых в указанных выше соотношениях, с последующим прогревом до 120^oC (см. авт.св. СССР N 978214 по кл. H 01 G 9/02, опубл. 30.11.82).

Однако применение получаемого известным способом электролита для оксидных алюминиевых конденсаторов приводит к значительной величине растренировки конденсатора.

Известен электролит для электролитических алюминиевых конденсаторов, содержащий, мас.

Этиленгликоль 81,8-83,2 Борная кислота 7,4-7,6 Моноэтаноламин 1,5-3
Фосфорная кислота 0,54-0,56
Лимоннокислый натрий 2,8-2,9
Вода 4,25-4,46
(см. авт. св. СССР N 1305789 по кл. H 01 G 9/02, опубл. 23.04.87).

Известный электролит обеспечивает снижение тангенса диэлектрических потерь электролитического алюминиевого конденсатора, однако не позволяет изготавливать конденсаторы, обладающие малым внутренним сопротивлением.

Известен способ получения электролита для электролитических алюминиевых конденсаторов, включающий смешивание этиленгликоля, борной кислоты, моноэтаноламин, фосфорной кислоты, лимоннокислого натрия и воды, взятых в указанных выше соотношениях, и последующий прогрев до 100^oC (см. авт. св. СССР N 1305789 по кл. H 01 G 9/02, опубл. 23.04.87).

Известный способ не позволяет получать электролитические конденсаторы с малым внутренним сопротивлением.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому составу электролита является электролит для оксидного алюминиевого конденсатора, содержащий, мас.

Борная кислота 32,7-40,7
Вода 5,8-36,8
Аммиак 1,9-12,3
Этиленгликоль остальное
Аммиак вводят в виде 25%-ного водного раствора (см. Закгейм Л.Н. Электролитические конденсаторы. М. Л. Госэнергоиздат, 1963, с. 179-183).

Электролит-прототип позволяет изготавливать конденсаторы с удельным сопротивлением, мало изменяющимся в широком интервале температур, однако разброс параметров оказывается при этом весьма значительным, весьма велик также процент брака конденсаторов при наполнении их таким электролитом.

Известен способ получения электролита для оксидных алюминиевых конденсаторов, принятый за прототип, включающий смешивание этиленгликоля и борной кислоты, нагрева смеси до 40-45^oC, добавление водного раствора аммиака и последующего нагрева до температуры 116-145^oC (см. Закгейм Л.Н. Электролитические конденсаторы. 1963, с. 180-182).

При применении известного способа получают электролиты со значительным разбросом параметров (удельного сопротивления и напряжения искрения), так как при кипячении происходит неконтролируемое испарение воды, а при охлаждении какая-то часть воды вновь поглощается электролитом. Кроме того, получаемые электролиты имеют относительно высокое удельное сопротивление, а при заполнении электролитом конденсаторов велик процент брака.

Задачей настоящей группы изобретений являлась разработка такого состава электролита и способа его получения, которые позволили бы легко регулировать параметры электролита и изготавливать конденсаторы с малым внутренним сопротивлением и при незначительном проценте бракованных конденсаторов.

Поставленная задача решается группой изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, а именно тем, что в электролите для оксидного алюминиевого конденсатора, включающем этиленгликоль, кислоту, аммиак и воду, в качестве кислоты введена себациновая кислота, а компоненты электролита взяты в следующем соотношении, мас.

Вода 6,5-31,8
Себациновая кислота 1,6-7,9
Аммиак 0,5-1,8
Этиленгликоль остальное
Поставленная задача решается также тем, что в способе получения электролита, включающем смешивание воды, кислоты, аммиака и этиленгликоля и последующего нагревания полученной смеси, предварительно смешивают воду и этиленгликоль, в качестве кислоты вводят себациновую кислоту и полученную смесь, содержащую компоненты в упомянутом выше соотношении, нагревают до температуры не выше 90^oC и выдерживают при этой температуре до полного растворения компонентов. Минимальная температура перемешивания компонентов электролита ограничена наибольшей температурой замерзания компонента. Кроме того, при снижении температуры перемешивания увеличивается время полного растворения компонентов. Аммиак может быть введен в виде водного раствора или газа.

Введение вместо борной кислоты себациновой кислоты в значительно меньшем количестве и снижение содержания аммиака привело к неожиданному результату: удалось получить электролит, обеспечивающий изготовление электролитических конденсаторов с внутренним сопротивлением, на порядок меньшем, чем у конденсаторов, наполненных электролитом-прототипом. Этому же способствует нагрев компонентов электролита до температуры не более 90^oC, в результате чего в готовом электролите увеличивается содержание воды. Кроме того, нагрев до температуры не выше 90^oC позволяет легко контролировать содержание воды в электролите, а следовательно, и параметры конденсатора: внутреннее сопротивление и ток утечки. При использовании электролита заявляемого состава значительно снижается процент брака конденсаторов.

Заявляемым способом было приготовлено 5 образцов электролита (три образца с соотношением компонентов, лежащим внутри заявленного интервала, и два образца с соотношением компонентов, выходящим за границы заявленного интервала). Образцы электролита были применены при изготовлении импульсных электролитических конденсаторов, предназначенных для электронных фотовспышек.

Пример 1. Был приготовлен электролит со следующим содержанием компонентов, мас.

Вода 6,5
Себациновая кислота 1,6
Аммиак 0,5
Этиленгликоль 91,4
Электролит приготавливали следующим образом. В стеклянную емкость помещали 914 г этиленгликоля и 50 г деионизованной воды, которые тщательно перемешивали. Затем добавляли 20 г 25%-ного водного раствора аммиака и 16 г себациновой кислоты. Затем при перемешивании компонентов осуществляли нагрев до температуры 80^oC и поддерживали ее до полного растворения компонентов (20 минут). Приготовленным таким способом электролитом заполняли вакуумной пропиткой импульсные конденсаторы номинальной емкостью 409 мкФ на рабочее напряжение 330 В. Измерялось внутреннее сопротивление изготовленных конденсаторов, ток утечки, а также определялся выход годных конденсаторов, величины которых приведены в таблице 1.

Пример 2. Был приготовлен электролит со следующим содержанием компонентов, мас.

Вода 31,8
Себациновая кислота 7,9
Аммиак 1,8
Этиленгликоль 58,5
Электролит приготавливали следующим образом. В стеклянную емкость помещали 585 г этиленгликоля и 264 г деионизованной воды и тщательно перемешивали. Затем добавляли 72 г 25%-ного водного раствора аммиака и 79 г себациновой кислоты. Полученную смесь компонентов перемешивал до полного их растворения при комнатной температуре (18^oC). Приготовленным электролитом заполняли импульсные конденсаторы, параметры которых приведены в таблице 1.

Пример 3. Был приготовлен электролит со следующим содержанием компонентов, мас.

Вода 20,5
Себациновая кислота 4,0
Аммиак 1,0
Этиленгликоль 74,5
Электролит приготовляли следующим образом. В стеклянную емкость помещали 745 г этиленгликоля и 205 г воды и эти компоненты перемешивали. Затем добавляли 10 г аммиака и 40 г себациновой кислоты. Полученную смесь компонентов перемешивали до их полного растворения при температуре 50^oC. Электролитом заполняли импульсные конденсаторы, параметры полученных конденсаторов приведены в таблице 1.

Пример 4. Был приготовлен электролит со следующим содержанием компонентов, мас.

Вода 32,0
Себациновая кислота 8,0
Аммиак 2,0
Этиленгликоль 58,0
Операции приготовления электролита те же, что в примере 2, за исключением того, что перемешивание компонентов вели при температуре 100^oC. Параметры полученных импульсных конденсаторов приведены в таблице 1.

Пример 5. Был приготовлен электролит со следующим содержанием компонентов, мас.

Вода 6,0
Себациноая кислота 1,5
Аммиак 0,4
Этиленгликоль 92,1
Операции приготовления электролита были те же, что и в примере 2, за исключением того, что перемешивание компонентов вели при температуре 95^oC. Параметры полученных импульсных конденсаторов приведены в таблице 1.

Был также приготовлен электролит-прототип со следующим содержанием компонентов, мас.

Вода 18,0
Борная кислота 33,0
Аммиак 6,0
Этиленгликоль 43,0
Вначале смешивали этиленгликоль и борную кислоту при нагревании до 42^oC, а затем добавляли водный раствор аммиака и нагревали смесь до температуры 125^oC. Полученным электролитом заполняли импульсные конденсаторы, параметры которых приведены в таблице 1.

Формула изобретения

1. Электролит для оксидного алюминиевого конденсатора, включающий этиленгликоль, кислоту, аммиак и воду, отличающийся тем, что в качестве кислоты введена себациновая кислота, а компоненты электролита взяты в следующем соотношении, мас.

Вода 6,5 31,8
Себациновая кислота 1,6 7,9
Аммиак 0,5 1,8
Этиленгликоль Остальное
2. Способ получения электролита для оксидного алюминиевого конденсатора, включающий смешивание воды, кислоты, аммиака и этиленгликоля и последующее нагревание полученной смеси, отличающийся тем, что предварительно смешивают воду и этиленгликоль, в качестве кислоты вводят себациновую кислоту, а полученную смесь нагревают до температуры не выше 90^oC и выдерживают при этой температуре до полного растворения компонентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1