Спосіб приготування електроліту для електролітичних конденсаторів

39980 Изобретение относится к технологии элементов электронной техники и может быть использовано при изготовлении алюминиевых электролитических конденсаторов. В качестве прототипа выбран способ приготовления электролита для электролитических конденсаторов, описанный в литературе (Ренне В.Т. "Электрические конденсаторы". - Л.: Энергия, 1969г.,C. 483-484), когда компоненты электролитного раствора смешивают и подвергают варке и охлаждению. В наиболее общем виде электролит для оксидных алюминиевых конденсаторов представляет собой смесь, включающую органические растворители, гликоэфиры, амины, дикарбоновые кислоты, неорганические кислоты, аммиак водный. Готовят электролит, имеющий наименование №24 (ОЖО.464.214. ТУ) по рецетуре: этиленгликоль 100л; этилцеллозольв - 0,1л; диэтиламин - 1.5 л; малеиновая кислота - 14,6 кг; ортофосфорная кислота 0,5 л; аммиак водный 25 % - 11л. Компоненты смешивают и варят при температуре 90ºС в течение 20-40 мин. Параметры электролита p+200С=220 ом*см, рН=5-7, время набора напряжения 215 В за 3 мин. Недостатком данного способа является то, что в момент включения конденсатора в электрическую цепь идет интенсивное выделение водорода на катоде, в результате чего при длительной работе конденсатора снижается его ёмкость во времени, ухудшаются другие параметры. В основу изобретения поставлена задача создать такой способ приготовления электролита для электролитических конденсаторов, при котором использование дополнительного технологического приёма обработки электролита при определённых параметрах позволит улучшить срок службы конденсаторов и стабилизировать их параметры во времени. Задача достигается тем, что в способе приготовления электролита для электролитических конденсаторов, заключающемся в том, что электролит, содержащий органические растворители, гликоэфиры, амины, дикарбоновые кислоты, неорганические кислоты, аммиак водный, подвергают смешиванию, термической обработке (варке), охлаждению, дополнительно электролит подвергают электролизу в системе с нерастворимыми электродами в течение 15-30 мин., плотности тока 0,01-0,1 А/см2 и напряжении 1-3 В. При изучении других известных технических решений в данной и смежных областях техники было установлено, что процесс электролиза широко используют в гальванотехнике, гальваностегии для электровыделения металлов из растворов, однако, использование процесса электролиза при приготовлении рабочих электролитов для алюминиевых электролитических конденсаторов и проведении его в течение 15-30 мин. при плотности тока 0.01-0,1 А/см2 напряжении 1-3 В нам неизвестно, что обеспечивает предлагаемому способу соответствие критерию "изобретательский уровень". Приготовление электролита согласно данного способа заключается в следующем. Рабочий электролит после варки при t=90-100ºC в течение 20-40 мин и охлаждения до 20-25ºС подвергается электролизу в течение 15-30 мин. при плотности тока 0,01-0,1 А/см2 и напряжении 1-3 В, при этом на электрод-катод надевается чехол из полупроницаемой мембраны. Последняя может быть изготовлена из капрона, ткани и т.д. По окончании электролиза электроды с чехлом извлекаются из ванны, электролит охлаждают до 2025ºС и производят замеры параметров. При длительной работе конденсатора в нем идут фарадеевы процессы массопереноса и на катоде выделяется водород. Наводораживание материала катода охрупчивает его, ухудшая диэлектрические свойства плёнки, уменьшает его ёмкость, за счёт чего снижается ёмкость конденсатора в целом. Проведение предварительно процесса электролиза электролита позволяет убрать избыток слабосвязанных ионов водорода из электролита и тем самым значительно уменьшить интенсивность процессов массопереноса и выделение водорода на катоде при работе конденсатора, что увеличивает срок службы конденсатора и стабилизирует его параметры во времени. Указанные улучшения параметров конденсаторов в зависимости от режима электролиза приведены в таблицах №1, 2, 3, 4. Рассмотрим конкретные примеры. Пример №1. Готовят электролит №24. охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 15 мин., при плотности тока І=0,05 А/см2 и напряжении U=2 В, охлаждают до +20ºС. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р+200С=205 ом*см, рН=6,9, время набора напряжения U=220 В за 2 мин. 30 сек. Пример №2. Готовят электролит №24, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 20 мин., при плотности тока І=0,05 А/см2 и напряжении U=2 В, охлаждают до +200С. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р+200С=207 ом*см рН=6,8,время набора напряжения U=220 В за 2 мин. 35 сек. Пример №3. Готовят электролит №24, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 25 мин., при плотности тока І=0,02 А/см2 и напряжении U=1 В. охлаждают до +20ºС. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р +20ºС=210 ом*см, рН=6,6, время набора напряжения U=215 В за 2 мин. 40 сек. Пример №4. Готовят электролит №24, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 30 мин., при плотности тока I=0,03 А/см2 и напряжении U=3 В, охлаждают до +20ºС. 39980 Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р +20ºС=215 ом*см, рH=6,2, время набора напряжения U=215 В за 3 мин. Пример №5. Готовят высоковольтный электролит, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 15 мин., при плотности тока I=0,05 А/см2 и напряжении U=2 В, охлаждают до +200C. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р +20ºС=1400 ом*см, рН=6,5, Uискр=680 В. Пример №6. Готовят высоковольтный электролит, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 20 мин., при плотности тока І=0,02 А/см2 и напряжении U=2 В, охлаждают до +20ºС. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р +20ºС=1380 ом*см, рН=6,3, Uискр =675 В. Пример №7. Готовят высоковольтный электролит, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная). подвергают электролизу в течение 30 мин., при плотности тока І=0,03 А/см2 и напряжении U=1 В, охлаждают до +20ºС. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р +20ºС=1380 ом*см, рН=6,2, Uискр =675 В. Пример №8. Готовят высоковольтный электролит, охлаждают до 20-25ºС (t-комнатная), подвергают электролизу в течение 30 мин., при плотности тока І=0,1 А/см2 и напряжении U=3 В, охлаждают до +20ºС. Параметры приготовленного электролита: удельное сопротивление р +20ºС=1380 ом*см, рН=6,0, Uискр =670 В. Для испытаний брали конденсаторы номинала 47мкФх16В (табл. 1,2)и 10 мкФх350В (табл. 3,4). Результаты испытаний показывают, что после испытаний изменение ёмкости значительно меньше при обработке электролита по предлагаемому способу, токи утечки уменьшаются и стабилизируются, тангенсы угла диэлектрических потерь соответствуют техническим условиям. 39980 Таблица 1 № п/п Примеры 1 2 3 4 5 Электролит №24 (без электролиза) Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 t (мин.) 15 20 25 30 Режим электролиза I (А/см2) 0,05 0,05 0,02 0,03 U (B) 2 2 1 3 Таблица 2 № п/п Примеры 1 2 3 4 5 Электролит №24 (без электролиза) Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Изменения параметров конденсаторов 47 мкф х 16 В До испытаний После испытаний Іут.,МКА Іут.,МКА D, С, % tgd, % D, С, % tgd, % -3,5 13,5 2,9 -23,3 22,6 1,0 -3,0 12,5 2,8 -16,1 21,0 1,0 -3,0 12,7 2,8 -15,9 21,5 1,1 -3,3 13,0 2,9 -15,8 21,0 1,0 -3,2 13,0 2,7 -16,0 22,5 1,1 Таблица 3 № п/п 1 2 3 4 5 Примеры t (мин.) Высоковольтный электролит №24 (без электролиза) Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Режим электролиза I (А/см2) U (B) 15 20 30 30 0,05 0,02 0,03 0,1 2 2 1 3 Таблица 4 № п/п 1 2 3 4 5 Примеры Высоковольтный электролит (без электролиза) Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Изменения параметров конденсаторов 47 мкф х 350 В До испытаний После испытаний Іут.,МКА Іут.,МКА D, С, % tgd, % D, С, % tgd, % -0,8 +0,5 -0,3 -0,3 -0,5 15,3 14,9 15,0 15,1 15,2 17,0 15,0 15,0 16,0 16,0 -25,0 -11,0 -10,0 -12,0 -12,0 24,3 21,0 22,1 22,5 23,0 6,8 6,3 6,6 6,7 6,7