Brevet FR2538606A1 — publié le 19840629

L'invention concerne d'une manière générale les électrolytes liquides destinés à des condensateurs électrolytiques, et plus particulièrement de tels électrolytes qui contiennent des solvants organiques. Des solvants organiques tels que la gamma-butyrolactone ont été utilisés comme électrolytes liquides dans des condensateurs électrolytiques. Certains solvants organiques présentent plusieurs avantages les rendant souhaitables en tant qu'électrolytes liquides, par exemple une faible toxicité et un point d'ébullition élevé. Malheureusement, ils présentent également plusieurs inconvénients tels qu'une brusque chute de résistance aux températures croissantes, la nécessité d'utiliser une quantité relativement importante d'une forme ionogène pour ioniser l'électrolyte pour des raisons de conductivité, et un coût légèrement élevé. La chute de résistance mentionnée provoque une variation correspondante de la résistance série équivalente du condensateur. C'est la raison pour laquelle les caractéristiques électriques du condensateur sont instables sur de larges plages de températures. Par conséquent, on a mis au point un électrolyte liquide pour condensateurs électrolytiques, utilisant mieux qu'on ne le pensait possible précédemment plusieurs solvants organiques, en réduisant la quantité diionogènes demandée, en réduisant le coût de l'électrolyte liquide, en améliorant les caractéristiques de fonctionnement du condensateur et en conférant une certaine stabilité aux caractéristiques de résistance en fonction de la température de l'électrolyte.L'invention concerne un électrolyte liquide destiné à un condensateur électrolytique, comprenant un solvant organique choisi dans le groupe comportant la gamma-butyrolactone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, le 3-méthoxypropionitrile, des cyanamides substitués et des associations de ces matières, avec du diméthylsulfoxyde, électrolyte dans lequel le solvant organique et le diméthylsulfoxyde sont utilisés dans une proportion, en volume, d'environ 75 % à 25 %. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une vue en perspective d'une feuille de condensateur enroulé. La figure unique représente une partie 17 de condensateur partiellement déroulée, comportant des feuilles d'électrodes 11 et 12 en métal précieux, dont au moins l'une porte un oxyde diélectrique formant une couche d'arrêt, ces feuilles étant séparées par de la matière intermédiaire 13 et 14 pouvant se présenter sous la forme de papier, d'un film ou d'une association de ces matières, des queues 15 et 16 d'électrodes étant fixées aux électrodes 11 et 12, respectivement.La partie 17 de condensateur est réalisée par bobinage d'une mince feuille 11 d'aluminium décapée et anodisée, et d'une mince feuille 12 d'aluminium décapée, formant une cathode, avec des feuilles intercalaires 13 et 14 de papier, l'ensemble étant bobiné sur un mandrin de plus grande dimension que les mandrins utilisés classiquement, puis les queues 15 et 16 d'électrodes étant fixées aux feuilles respectives d'anode et de cathode. La partie 17 de condensateur est saturée d'un électrolyte liquide. L'électrolyte utilisé comprend en association un solvant organique et du diméthylsulfoxyde. Des solvants organiques convenables comprennent la gammabutyrolactone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, le 3-méthoxypropionitrile et des-cyanamides substitués, ainsi que des associations de ces matières. Le solvant organique forme avec le diméthylsulfoxyde un mélange dont les proportions, en volume, sont d'environ 75 % à 25 %. L'électrolyte liquide contient également un sel d'amine et un agent de formation. Le sel d'amine sert à ioniser l'électrolyte. Tout sel d'amine convenable peut être utilisé à cet effet dans la présente invention, y compris un mélange de tripropylamine et d'acide maléique. L'agent de formation peut être choisi dans le groupe comprenant l'acide borique, l'acide phosphorique, l'eau, l'acide p-nitrobenzoque, l'acide chromique et autres. En général, il est préférable de ne pas utiliser du diméthylsulfoxyde avec des condensateurs électrolytiques, car il possède un point de congélation supérieur à +180C. On pensait que cette caractéristique affectait le comportement du fluide diélectrique aux basses tempéra- tures. Cependant, la présente invention a démontré qu'il n'en est pas ainsi, car le mélange apporte en fait une amélioration par rapport au comportement des solvants organiques utilisés seuls. Il apparat que le diméthylsulfoxyde forme des complexes avec les sels d'amines pour produire un certain effet de stabilisation de la résistance de l'électrolyte. On a procédé à des essais de résistance sur deux solutions d'électrolyte utilisant de la gamma-butyro lactone, une solution contenant du diméthylsulfoxyde et l'autre n'en contenant pas. Chaque électrolyte comprenait 100 ml de liquide, une solution étant constituée totalement de gamma-butyrolactone et l'autre solution comprenant 75 ml de gamma-butyrolactone et 25 ml de diméthylsulfoxyde. Les deux solutions contenaient 14,3 g de tripropylamine et 11,6 g diacide maléique. Le tableau ci-dessous donne la résistance de ces mélanges à diverses températures. gamma-butyrolactone gamma-butyrolactone plus diméthylsulfoxyde 300C 390 ohms 200 ohms 250C - 150 " 115 1050C 125 " 100 Les données montrent que la solution ne contenant pas de diméthylsulfoxyde présentait une résistance qui changeait d'un facteur de 3 à 1 entre la température la plus basse de 309C et la température la plus haute de 1050C, tandis que la solution contenant du diméthylsulfoxyde présentait une résistance qui ne changeait que d'un facteur de 2 à 1 sur la même plage de températures. Cette stabilisation contribue à abaisser les niveaux de résistance série équivalente aux températures inférieures et à élever les tensions pratiques de fonctionnement aux températures élevées. Un effet similaire de stabilisation a été également noté lors de l'utilisation de diméthylsulfoxyde avec les autres solvants cités. On a également noté que la présente invention apportait des améliorations en ce qui concerne la quantité d'ionogènes demandée pour produire une valeur donnée de conductivité, réduisant ainsi le coût du sel d'amine ionogène onéreux. De plus, des améliorations sont apparues dans le comportement de l'électrolyte en permettant l'utilisation de séparateurs en papier plus minces, sous la même tension de travail, et en permettant une diminution du rapport de la tension de formation à la tension de travail. De plus, le diméthylsulfoxyde est moins coûteux que la gamma-butyrolactone et d'autres solvants qu'il remplace. Ces facteurs de demandes réduites en icnogbnes, d'un comportement amélioré et d'une diminution du coût des matières contribuent tous à réduire le coût des condensateurs résultants. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au condensateur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Electrolyte liquide pour condensateur électrolytique, caractérisé en ce qu'il comprend un solvant organique choisi dans le groupe comportant la gamma-butyrolactone, la N-méthyl-2-pyrrolidone, le 3-méthoxypropionitrile, des cyanamides substitués et des associations de ces matières, ainsi que du diméthylsulfoxyde, le solvant organique et le diméthylsulfoxyde étant présents dans une proportion, en volume, d'environ 75 % à :25 %. 2. Electrolyte selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un sel d'amine. 3. Electrolyte selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une certaine quantité d'un agent de formation. 4. Electrolyte selon la revendication 3, caractérisé en ce que le sel d'amine comprend de la tripropylamine et de l'acide maléique. 5. Electrolyte selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'agent de formation est choisi dans le groupe comprenant de l'acide borique, de l'acide phosphorique, de l'eau, de l'acide p-nitrobenzolque et de l'acide chromique. 6. Electrolyte selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant organique est un cyanamide substitué, à savoir un cyanamide de diallyle.