Brevet FR2005078A1 — publié le 19691205

Ô9312 1 2005078 La présente invention concerne un condensateur .électrolytique et plus particulièrement l'éleotrolyte des condensateurs de ce type. Une caractéristique particulière des oondensateurs électrolytiques à l'aluminium est leur tendance à un accroissement de capacité et de courant de fui-5 te durant leur utilisation, alors qu'une tension leur est appliquée, et encore plus lorsqu'ils sont stockés sans Être sous tension, de même que lorsqu'ils sont exposés à des conditions de température croissante. On pesse que ce comportement résulte de la corrosion de l'aluminium, mais cette attaque étant d1 une nature complexe, les raisons n'en sont pas encore olairement établies de 10 façon détaillée. La présence de certains ions, en particulier les ions de chlorure, les ions de sulfate, lts ions de nitrate, les iona de fer et les ions de cuivre * raooouroit la durée de vie des condensateurs. Ces ions sont toujours présents, môme en quantité infime, dans les condensateurs terminés.De plus, la quantité 15 d'eau oontenue dans l'éleotrolyte et la valeur du pH de la solution ont une importance considérable. En outre, les caractéristiques élootriques et thermiques des condensateurs électrolytiqueB sont déterminées dans une large mesure par l'éleotrolyte utilisé. Les condensateurs éloctrolytiques du type mentionné ci-dessus comprennent 20 deux électrodes, dont une au moins est faite d'un métal comportant sur sa surface une pellicule d'oxyde diéleotrique. Cette pellicule d'oxyde pout 8tre formée sur l'électrode en métal par un prooédé anodique ou par des procédés d'oxydation à l'air libre, ou encore par des prooédés chimiques ou physiques ; la surfaoe de oette pellicule est en con-25 taot avec l'éleotrolyte conduoteur. L'accroissement de la capacité et du courant de fuite est conditionné dans une large mesure par l'altération progressive de la pellicule d'oxyde au cours de l'utilisation. Si l'on considère par exemple une électrode en aluminium, la pellicule d'oxyde constitue initialement une couche uniforme présentant de fai-30 blés différences de couleurs; Durant l'utilisation du condensateur, des points mats se forment ça et là. On rencontre des phénomènes semblables dans les éleo-trodes constituées par d'autres métaux formant une pellicule d'oxyde, comme par exemple le tantale et le niobium. La présente invention est basée sur le fait que les électrolytes qui sont 35 totalement exempts d'eau ou n'en contiennent que de faibles quantités, (moins de 1$) peuvent 8tre préparés en utilisant comme solvant des cyano-alcoole dotés d'une polarité élevée, d'un point de fusion élevé et d'un point de congélation bas. On peut utiliser comme éleetro/T les selB d'acide borique,dîacido carboxyl'i-hydroxy, qu^ d acide picrique etc. avec de 11ammoniac, des aminés aliphatiques ou des 40 aminés aromatiques qui sont solubles on quantités considérables dans leB sol- 69 09312 2 2005078 tes vants mentionnés oi-dessus. Ces électroly/ sont,de plus ,bons conduoteurs de 1' électricité et ils exercent un effet oxydant sur les métaux à redresseur. En particulier ils provoquent, dea altérations sensiblement réduites de la pellicule d'oxyde môme pour une utilisation prolongée, au contraire des éleotrolytes 5 aqueux contenant de l'acide borique et des glyools. Ainsi qu'il a déjà été mentionné, oertaines valeurs d'ions, d'eau et de pH de la solution, qui s'écartent d'une valeur optimale, exeroent un effet corrosif sur les métaux, en particulier 1'aluminium Les nouveaux éleotrolytes sont dans une large mesure exempts d'eau } oes 10 solutions présentent une réaotion neutre ou légèrement aoide en fonotion de la concentration des éléments constituants et évitent en grande partie les inconvénients mentionnés ci-dessus. Les avantages particuliers des éleotrolytes prévus selon l'invention résident dans le fait qu'ils peuvent 8tre utilisés pour une gamme étendue de ternie pératures de fonctionnement du condensateur, et par le fait que les caractéristiques électriques ne présentent pratiquement aucune variation dans les limites de oette gamme étendue de températures. Au contraire des condensateurs utilisent des éleotrolytes aqueux contenant de 1'aoide borique ou des glyools, l'angle de perte est sensiblement amé-20 lioré aux températures élevées, en fonotion du temps. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus olairement à la lecture de la description suivante des éleotrolytes des oonden*~ sateurs conçus selon l'invention. Exemple 1 25 On fait dissoudre 5 parties d'aoide ortho-bprique dans 95 parties d'acide nitrile 3-hydroxy propionique et on ajoute 1,5 partie de triéthanol aminé en remuant. On obtient une solution claire à faible viscosité ayant une résistivité de 1200 SIcm à 50°C. La tension maxirman de cet électrolyte est d'environ 510 volts. 30 Exemple 2 - On fait dissoudre 7 parties d'aoide ortho-borique dans 93 parties d'acide nitrile 3-hydroxy propionique et on ajoute 3,5 parties de triéthanol aminé tout en remuant. La solution d ' électrolyte obtenue présente une résistivité de 837-^'cm 35 à 50°C. La tension maximum est d'environ 370 volts. Exemple 3 On fait dissoudre 10 parties d'acide ortho-borique dans 90 parties diacide nitrile 3-hydroxy propionique et on ajoute 2,5 parties de diéthanol aminé tout en remuant. 40 La résistivité de l'éleotrolyte à 5û°C est de 252-TL.cm et la tension 69 09312 3 2005078 mura est de 100 volts. Exemple 4 On fait dissoudre 7 parties de picrate d1ammonium dans 50 parties d'éthy-lène glycol et 50 parties d'aeide&itrile 3-hydroxy propionique. 5 La résistivité de la solution est de 210JL cm à 50°C. La solution reste liquide jusqu'à -60°C. Exemple 5 On fait dissoudre 10 parties d'acide picrique et 6,3 parties de triéthanol aminé dans 100 parties diacide nitrile 3-hydroxy propionique. La résisti-10 vité est de 210 XL cm à 50°C et la tension maximum est de 180 volts. Exemple 6 On fait dissoudre 10 parties d'acide picrique et 4,6 parties de triéthanol aminé dans 100 parties d'acide nitrile 3-hydroxy propionique avec 20 parties de butyloxyéthanol. La solution d*électrolyte obtenue présente une résistivité 15 de 23Q_fLcm à 50°C. Exemple 7 On fait dissoudre S,6 parties d'acide lactique D(-) et 3*4 parties de diéthyle aminé dans 50 parties de nitrile a-hydroxy isobutyronique et 50 parties d'acide nitrile 3-hydroxy propionique. La résistivité de la solution est de 20 270_fLcm à 506C. On trouvera ol-apfës certaines données caractéristiques concernant le comportement des condensateurs imprégnés par les éleotrolytes mentionnés ci-dessus. Pour les comparaisons,des condensateurs à rouleau d'aluminium de 100 ^uï1, 25 15 volts, ont été imprégnés au moyen de l'un des éleotrolytes ci-dessus. Ces condensateurs ont été formés et soumis à un essai thermique continu. Le môme type de condensateur utilisant un électrolyte aqueux contenant ctu glycol et de 1'aoide borique a été traité comme ci-dessus. Les ossais ont été conduits à une température de 85°C. 30 Electrolyte contenant du glycol et de 1'aoide borique Durée de l'essai C_ Anglo de Courant de Impédance à (en heures) ' perte $ fuite (yul) 20 ko/s (jHl) 0 117 6.0 2.00 0.35 35 200 145 10.0 2.92 0.68 69 09312 2005078 4 Nouvel électrolyte Durée de l'essai G^, Angle de • Courant de Impédance à (en heures) ' perte jo fuite (yu. A) 20 ko/s (-TL) 5 0 1 09 6.4 1.90 0.26 200 107 5.2 1.63 0.27 500 106 5.8 1.45 0.-31 1000 108 5.3 1.20 0.22 1500 106 5.8 0.80 0.25 10 Bien que les principes de la présente invention aient été déorits ci-des sus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra olairément que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. 69 09312 5 2005078 IMTENDICATIONS 1°) Condensatour électrolytique caractérisé en c© que l'éleotrolyte contient comme solvant un ou plusieurs cyano-alcools âlipha'tiques à point de fusion élevé, seuls ou mélangés à un ou plusieurs solvants polaires. 5 2°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce que le sol vant utilisé pour l'éleotrolyte est l'acide nitrile 3-hydroxy propionique. 3°) Un condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce que le solvant utilisé pour l'éleotrolyte est le 2-môthyi lactique nitrile aciâe. 4°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce que le solvant utilisé pour l'éleotrolyte est d'un mélange de cyano-alcools aliphatiques. 5°) Conàensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce que 1° solvant utilisé pour l'éleotrolyte est composé de mixtures de cysno-aloool» aliphatiques avec d'autres solvants polaires tels que des alcools, des alcools d'éther, des nitriles d'aoides carboniques aliphatiques ou des aminés d'acide csrboni-15 lue. 6°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en oe que le solvant utilisé pour l'éleotrolyte contient de 20 & 100$ de cyano-alcools aliphatiques. 7°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en oe que lesdits 20 solvants ou leuœ mixtures contiennent en dissolution, oomme constituante formateurs d'anions s l'acide "borique, les acides bicarboniquts aliphatiques, l'aoi-de piorique, les acides hydrocarboniques aliphatiques, l'acide ortho-phoBphori— que ou des miatfures de oeux-ci. 8°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce que lesdits 25 solvants ou leurs mixtures, comprennent comme éléments constituants formateurs de cations : l'ammoniao, les amineB aliphatiques et/ou aromatiques ou leurs mixtures, les aminés aliphatiques contenant des groupes hydroïyliques mélangés entre eux ou à d'autres-substances formatrices de cations. 9°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en oe que l'électro-30 lytè est en contact aveo ses électrodes, l'une au moins de ces électrodes -étant faite d'un métal comportant une couche superficielle constituée par un oxyde. 10°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce qu'il comporte des ru "bans de matériau isolants poreux imprégnés do l'éleotrolyte, ces ru-35 "bans étant disposés entre les électrodes du condensateur faites d'un métal, 1» une de oes éleotrodes, ou les deux comportant une couche superficielle constituée par un oxyde. 11°) Condensateur comme il est dit en 9°)j caractérisé on ce que ses électrodes sont en aluminium ou en ses alliages.. 40 12°) Condensateur comme il est dit en 9°)> oaractérisé en ce que ses éleo- 69 09312 6 2005078 trodes sont en tantale, en niobium, ou en leurs alliages. 13°) Condensateur comme il est dit en 9°)j caractérisé en oe que ledit électrolyte contient comme solvant des cyano-alcools aliphatiques et qu'il est en contaot avec la oathode et l'anode du condensateur, l'anode étant faite d! 5 un élément fritté en tantale, en aluminium, ou en niobium, ou leurs alliages. 14°) Condensateur comme il est dit en 1°), caractérisé en ce qu'il n'est pas polarisé et que ses électrodes sont en aluminium, en tantale, en niobium ou leurs alliages.