COMPOSITE SPACER FOR ELECTROLYTIC CAPACITORS, AND ELECTROLYTIC CAPACITOR HAVING SUCH A SPACER

Abstract: Separator for an electrolytic capacitor, characterised in that it is comprised of the association of at least one porous plastic sheet and at least one absorbing paper sheet impregnated with an electrolyte. The porous plastic material is preferably a porous polyester, particularly porous polybutylene terephtalate. Another object of the invention is an electrolytic capacitor comprising between an anode and a cathode such a separator, the porous plastic sheet being arranged against the anode.

Description: NOUVEAU SEPARATEUR COMPOSITE POUR CONDENSATEURS ELECTROLY TIQUES ET CONDENSATEUR ELECTROLYTIQUE COMPORTANT UN TEL SEPARATEUR On a décrit au "brevet principal" (brevet européen nO 22719 -délivré sur la demande européenne nO 80.401042.9 déposée le 10 juillet 1980- et demande de brevet japonais nO 96.958/80 déposée le 17 juillet 1980) un séparateur imprégné d'électrolyte à disposer entre les deux électrodes, à savoir l'anode et la cathode, d'un condensateur électrolytique, notamment du type formé par des rubans bobinés constituant l'anode, la cathode et le séparateurimprégné d'électrolyte. Le séparateur selon le brevet principal convenait particulièrement aux condensateurs électrolytiques utilisés en électrotechnique à des tensions de service supérieures à 250 volts dans diverses applications industrielles soit en régime impulsionnel de charge et décharge, comme par exemple dans les soudeuses et les dispositifs d'aimantation, soit en filtrage des courants alternatifs redressés ou des courants non sinusoïdaux, comme par exemple dans les alimentations à courant haché, et principalement dans les cas où la puissance mise en jeu nécessite le montage de ces condensateurs en séries parallèles sous forme de batteries. Au brevet principal on avait défini un coeffi V2 cient de qualité -, V désignant la tension de service du condensateur, v Zv le volume spécifique du condensateur exprimé en cm3/F et Z l'impédance du condensateur formée par l'impédance en série de ses divers éléments constitutifs bornes, connexions, soudures, rubans d'anode ou de cathode et rubans de séparateur imprégné d'électrolyte. Le but de l'invention objet du brevet principal était d'augmenter ce coefficient de qualité notamment en réduisant l'impédance du séparateur imprégné d'électrolyte (qui constitue l'essentiel de l'impédance totale Z du condensateur figurant dans le coefficient de qualité) pour une tension de service donnée. L'invention du brevet principal avait également pour objet d'améliorer, grâce au nouveau séparateur proposé, la teneur du condensateur aux hautes tensions et à abaisser considérablement la résistance série. Finalement le brevet principal avait pour objet un séparateur pour condensateur électrolytique, caractérisé par le fait qu'il est constitué par l'association d'au moins une feuille de polypropylène poreux et d'au moins une feuille de papier absorbant imprégnéepar un électrolyte. Avantageusement, dans un tel séparateur, le polypropylène avait une porosité cellulaire ouverte d'au moins 30 % et possédait un réseau de capillaires de section inférieure à 0,2.10 8 cm2, avec de préférence une densité apparente non supérieure à 0,55. I1 y a enfin lieu de noter que le séparateur selon le brevet principal était destiné à être disposé dans un condensateur de préférence avec la feuille de polypropylène contre l'anode, la feuille du séparateur disposé contre la cathode étant avantageusement une feuille de papier absorbant imprégnée par l'électrolyte. Or, la Demanderesse vient maintenant de constater qu'il était possible de remplacer la feuille de polypropylène poreux par une feuille d'une autre matière plastique poreuse, notamment une feuille de polyester et plus particulièrement encore par une feuille de polybutylène téréphtalate, sans modifier sensiblement les propriétés électriques du séparateur constitué par au moins une telle feuille et au moins une feuille de papier absorbant imprégnée par un électrolyte. La présente invention a par conséquent pour objet un séparateur pour condensateur électrolytique, caractérisé par le fait qu'il est constitué par l'association d'au moins une feuille de matière plastique poreuse et d'au moins une feuille de papier absorbant imprégnée par un électrolyte. De préférence, cette matière plastique est constituée par un polyester. Avantageusement, ce polyester est du polybutylène téréphtalate. Comme dans le cadre du brevet principal on dispose, dans le condensateur électrolytique, la feuille de matière plastique poreuse contre l'anode. I1 n'était pas du tout évident que l'on pouvait remplacer le polypropylène poreux par d'autres matières plastiques poreuses pour réaliser un séparateur destiné à un condensateur électrolytique utilisé à des tensions de service élevées. En effet, aux tensions supérieures à 250 volts et surtout à 500 volts apparaissent, au cours du fonctionnement, des scintillations bien connues de l'homme de l'art et qui sont dues aux régénérations de la couche anodique. De telles scintillations à l'interface couche anodique/séparateur risquent de produire des destructions du séparateur. La Demanderesse n'avait pas constaté de destructions avec le polypropylène, dans le cadre du brevet principal, et elle avait pensé que la résistance de l'anode du condensateur aux scintillations était due au fait que le polypropylène étant un hydrocarbure n'était pas capable de former des produits de dégradation corrosifs vis-à-vis de l'anode. Or, cette particularité d'absence de produits corrosifs lors de la dégradation, sous l'effet des scintillations, ne se retrouvait pas dans d'autres matières plastiques, notamment dans les polyesters tels que le polybutylène téréphtalate. En effet, les polyesters résultent de la polycondensation d'un acide sur un polyalcool et les produits de dégradation des polyesters contiennent l'acide de base qui est susceptible d'aggraver le phénomène de scintillations et de détruire le condensateur. On voit donc qu'il n'était pas du tout évident de remplacer le polypropylène poreux du brevet principal par une autre matière plastique poreuse, notamment par un polyester tel que le polybutylène téréphtalate, dans le séparateur du brevet principal sans risquer une détérioration rapide d'un condensateur comportant un tel séparateur. La Demanderesse a fait des essais comparatifs d'un séparateur réalisé selon le brevet principal (avec une feuille de polypropylène poreux) et d'un séparateur réalisé selon la présente invention, c'est-à-dire comportant, à la place de la feuille de polypropylène, une feuille d'une autre matière plastique, en fait de polybutylène téréphtalate. Dans les essais comparatifs, la feuille poreuse de polypropylène (selon le brevet principal) ou de polybutylène téréphtalate selon la présente invention était disposée contre la couche anodique du condensateur. Deux séries de condensateurs ont été fabriquées, chacune avec une anode de 320 x 9 cm, en aluminium, de titre 99,99, d'épaisseur 90 pm, gravé et formé anodiquement à 600 volts, et avec une cathode de 30 pm d'épaisseur en aluminium gravé, séparées par les séparateurs indiqués dans les tableaux I et II. Les condensateurs du tableau I comportent du polypropylène poreux contre l'anode, tandis que ceux du tableau II comportent du polybutylène téréphtalate poreux contre l'anode. Les bobinages obtenus ont été imprégnés par un électrolyte formulé selon les indications du brevet amé- ricain n" 3 638 077, exemple 1, de manière à obtenir une résistivité de 1 365 n.cm à 20"C, comme dans les exemples figurant dans le brevet principal. Les deux séries de condensateurs, après relevé des caractéristiques initiales, ont été introduites dans une enceinte chauffée à une température uniforme de 85"C et maintenues pendant 2 112 h sous une tension de 500 volts, puis retirées et on a relevé de nouveau les caractéristiques après retour à la température de 20"C. Les résultats obtenus figurent dans les tableaux I et II. TABLEAU I Composition du séparateur : - une feuille de polypropylène poreux d'épaisseur 60 m sur l'anode - une feuille de papier de densité 0,36 et d'épaisseur 75 m sur la cathode soit au total un séparateur d'épaisseur 135 m EMI5.1 Caractéristiques <SEP> après <SEP> 2 <SEP> 112 <SEP> h <SEP> à <tb> Caractéristiques <SEP> initiales <tb> 85 C@ <SEP> sous <SEP> 500 <SEP> Vcc <tb> Condensateur <SEP> n <tb> C <SEP> tg <SEP> # <SEP> If <SEP> Z <SEP> 10 <SEP> Z <SEP> 100 <SEP> C <SEP> tg <SEP> # <SEP> If <SEP> Z <SEP> 10 <SEP> Z <SEP> 100 <tb> ( <SEP> F) <SEP> % <SEP> ( <SEP> A) <SEP> KHz <SEP> KHz <SEP> ( <SEP> F) <SEP> % <SEP> ( <SEP> A) <SEP> KHz <SEP> KHz <tb> (m#) <tb> 1 <SEP> 711 <SEP> 2,7 <SEP> 290 <SEP> 36 <SEP> 24,5 <SEP> 641 <SEP> 3,8 <SEP> 240 <SEP> 64 <SEP> 50 <tb> 2 <SEP> 719 <SEP> 2,6 <SEP> 270 <SEP> 35 <SEP> 24 <SEP> 651 <SEP> 3,5 <SEP> 440 <SEP> 62 <SEP> 50 <tb> 3 <SEP> 709 <SEP> 2,9 <SEP> 240 <SEP> 37 <SEP> 25 <SEP> 642 <SEP> 3,7 <SEP> 330 <SEP> 65 <SEP> 52 <tb> Moyenne <SEP> 713 <SEP> 2,7 <SEP> 267 <SEP> 36 <SEP> 24,5 <SEP> 645 <SEP> 3,7 <SEP> 337 <SEP> 64 <SEP> 50,6 <tb> TABLEAU II Composition du séparateur : : - une feuille de polyester poreux d'épaisseur 75 m sur l'anode - une feuille de papier de densité 0,36 et d'épaisseur 50 m sur la cathode soit au total un séparateur de 125 m d'épaisseur EMI6.1 Caractéristiques <SEP> Caractéristiques <SEP> après <SEP> 2 <SEP> 112 <SEP> h <tb> initiales <SEP> à <SEP> 85 C, <SEP> sous <SEP> 500 <SEP> Vcc <tb> Condensateur <SEP> n <tb> C <SEP> tg <SEP> # <SEP> If <SEP> Z <SEP> 10 <SEP> Z <SEP> 100 <SEP> C <SEP> tg <SEP> # <SEP> If <SEP> Z <SEP> 10 <SEP> Z <SEP> 100 <tb> ( F) <SEP> % <SEP> ( A) <SEP> KHz <SEP> KHz <SEP> ( F) <SEP> % <SEP> ( A) <SEP> KHz <SEP> KHz <tb> (m#) <tb> 1 <SEP> 735 <SEP> 3,2 <SEP> 180 <SEP> 39 <SEP> 28 <SEP> 655 <SEP> 3,9 <SEP> 180 <SEP> 69 <SEP> 57 <tb> 2 <SEP> 738 <SEP> 3,3 <SEP> 180 <SEP> 41 <SEP> 30 <SEP> 657 <SEP> 4,0 <SEP> 250 <SEP> 71 <SEP> 60 <tb> 3 <SEP> 720 <SEP> 3,1 <SEP> 170 <SEP> 38 <SEP> 27 <SEP> 644 <SEP> 3,7 <SEP> 180 <SEP> 66 <SEP> 54 <tb> Moyenne <SEP> 731 <SEP> 3,2 <SEP> 177 <SEP> 39 <SEP> 28 <SEP> 652 <SEP> 3,9 <SEP> 203 <SEP> 69 <SEP> 57 <tb> Les caractéristiques initiales des deux modèles de condensateurs sont très voisines et après l'essai de 2 112 h à 85 C sous 500 Vcc, la comparaison des variations est résumée dans le tableau III ci-après: #C #tg # #If #Z #Z % % % 10 KHz % 100 KHz % C tg # If Z Z Série I - polypropylène - 9,5 + 37 + 26,2 + 78 + 106 Série II - polyester - 10,8 + 21,9 + 14,7 + 76,9 + 103 On notera que, dans ces tableaux I et II, C et Tg ont été mesurés à 100 Hz et que If désigne le courant de fuite après 5 mn sous tension de 480 Vcc, en 'iA (comme au brevet principal) . Quant aux impédances Z à 10 KHz et à 100 KHz, elles sont indiquées en m 2 (également comme au bre- vet principal). Les variations des caractéristiques obtenues avec les deux types de séparateurs sont comparables et la nature de la feuille de plastique poreuse n'a pas d'influence marquée. Bien que l'on n'ait effectué des essais qu'avec le polybutylène téréphtalate, il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à ce polyester et que l'on peut utiliser par exemple les polyesters suivants : polyéthylè- ne téréphtalate, copolymère de polyéthylène téréphtalate et de polyéthylène isophtalate, polyhydrocarbonate. On peut également mettre en oeuvre d'autres matières plastiques, telles que le polyéthylène, le polystyrène, le polycarbonate et les polyamides 6. Tous ces produits peuvent donner des séparateurs poreux connus par exemple sous le nom de POLYWEB (de la Société RIEGEL PRODUCTS CORPORATION). On peut citer encore le polytétra-fluoroéthylène qui existe sous forme de film microporeux sous le nom de GORE - TEX (de la Société W. L. GORE and Associates Inc.). En tout cas, la matière plastique utilisée, notamment le polyester, et plus particulièrement le polybutylène téréphtalate, doit être mise en oeuvre sous forme de feuilles poreuses.

Claims: REVENDICATIONS 1. Séparateur pour condensateur électrolytique, caractérisé par le fait qu'il est constitué par l'association d'au moins une feuille de matière plastique poreuse et d'au moins une feuille de papier absorbant imprégnée un électrolyte. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière plastique poreuse est un polyester poreux. 3. Séparateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le polyester poreux est du polybutylène téréphtalate poreux. 4. Condensateur électrolytique, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre une anode et une cathode, un séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Condensateur électrolytique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la feuille du séparateur disposée contre l'anode est une feuille de matière plastique poreuse.

Inventors: CONSTANTI, JEAN, GRANDADAM, PIERRE
Applicants: LES CONDENSATEURS SIC SAFCO
Application year: 1983
Main classification: H01G9
IPC codes: H01G9