一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，包括外殼、極芯、正極集流體、負(fù)極集流體、端蓋和電解液，外殼包括一外殼底部，所述的正極集流體和負(fù)極集流體分別焊接在極芯的正極和負(fù)極端面上，正極集流體的外周插入外殼底部上的圓環(huán)形凹槽內(nèi)；負(fù)極集流體外周側(cè)面與端蓋焊接，并形成焊縫，負(fù)極集流體外周側(cè)面、端蓋和外殼之間設(shè)有整體式密封圈，所述的整體式密封圈壓住所述的焊縫；負(fù)極外端子上設(shè)有注液口，注液口用堵頭堵??；外殼側(cè)壁在對(duì)應(yīng)負(fù)極集流體、正極集流體的位置分別設(shè)有朝向外殼內(nèi)部的起壓緊作用的負(fù)極滾槽，正極滾槽；本實(shí)用新型密封性好，焊接面積大、強(qiáng)度好，大大降低了超級(jí)電容器泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。延長(zhǎng)了使用壽命。
【專利說明】
一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及超級(jí)電容器領(lǐng)域，尤其涉及一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器。
【背景技術(shù)】
[0002 ]超級(jí)電容器(又稱法拉電容、黃金電容)是一種介于傳統(tǒng)電容和二次電池之間的新興儲(chǔ)能電氣元件。超級(jí)電容的高比功率、大電流充放電能力、長(zhǎng)壽命、超低溫性能、高可靠性、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，使得其在工業(yè)電子、交通運(yùn)輸、再生能源、軍事等領(lǐng)域作為功率電源或儲(chǔ)能電源得到廣泛的應(yīng)用。影響超級(jí)電容器的可靠性主要有以下幾個(gè)方面:內(nèi)阻，機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，氣密性等。
[0003]目前現(xiàn)有超級(jí)電容器負(fù)極側(cè)的密封方式大多采用O型圈和絕緣塑料配合的方式，這種密封方有自身的局限性，在高強(qiáng)度的復(fù)雜環(huán)境中使用，往往沒有辦法保證其的穩(wěn)定性，會(huì)出現(xiàn)泄漏等異常情況;在超級(jí)電容器的正極側(cè)大多采用物理接觸或者焊接結(jié)構(gòu)，同樣這種結(jié)構(gòu)不能保證超級(jí)電容器在高強(qiáng)度復(fù)雜中使用的穩(wěn)定性。隨著超級(jí)電容器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域的增加，對(duì)超級(jí)電容器穩(wěn)定性要求越來越高。如何保證超級(jí)電容器在各種環(huán)境下使用的穩(wěn)定性顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型在原我司實(shí)用新型(CN103700511 A)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器。
[0005]本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，包括外殼、極芯、正極集流體、負(fù)極集流體、端蓋和電解液，外殼包括一外殼底部，所述的正極集流體和負(fù)極集流體分別焊接在極芯的正極和負(fù)極端面上，正極集流體的外周插入外殼底部上的圓環(huán)形凹槽內(nèi)；負(fù)極集流體外周側(cè)面與端蓋焊接，并形成焊縫，負(fù)極集流體外周側(cè)面、端蓋和外殼之間設(shè)有整體式密封圈，所述的整體式密封圈壓住所述的焊縫;負(fù)極外端子上設(shè)有注液口，注液口用堵頭堵住;外殼側(cè)壁在對(duì)應(yīng)負(fù)極集流體、正極集流體的位置分別設(shè)有朝向外殼內(nèi)部的起壓緊作用的負(fù)極滾槽，正極滾槽;所述負(fù)極滾槽通過擠壓整體式密封圈，增大了密封面積;正極滾槽通過擠壓正極集流體和外殼，使二者緊密的配合在一起;所述的整體式密封圈由上絕緣防短路區(qū)域、下絕緣防短路區(qū)域、常規(guī)絕緣區(qū)域、上密封區(qū)域、下密封區(qū)域五個(gè)部位一體成型，上絕緣防短路區(qū)域的內(nèi)壁貼合端蓋側(cè)面;下絕緣防短路區(qū)域是防止負(fù)極滾槽觸碰到極芯引起短路；當(dāng)超級(jí)電容器內(nèi)部氣壓過大時(shí)，端蓋會(huì)向上移動(dòng)擠壓常規(guī)絕緣區(qū)域，使得常規(guī)絕緣區(qū)域也具備密封性，并同下方的上密封區(qū)域和下密封區(qū)域形成的密封區(qū)域構(gòu)成雙密封，使得超級(jí)電容器在復(fù)雜環(huán)境工作中出現(xiàn)泄漏的概率非常低，這種設(shè)計(jì)穩(wěn)定、可靠;上密封區(qū)域和下密封區(qū)域，與單個(gè)“O”型圈設(shè)計(jì)相比，這種整體式密封圈增加了的下密封區(qū)域的密封區(qū)域，下密封區(qū)域由于受到負(fù)極滾槽的擠壓，也具備密封作用，同時(shí)可以起到支撐穩(wěn)定端蓋的作用;上密封區(qū)域起到傳統(tǒng)“O”型圈的密封作用，同時(shí)設(shè)計(jì)成貼合端蓋內(nèi)壁，其內(nèi)側(cè)圓弧處有一定的減震作用，當(dāng)單體受到較強(qiáng)的振動(dòng)時(shí)，密封區(qū)域205在負(fù)極滾槽和端蓋之間起到緩沖減震的作用。
[0006]所述上絕緣防短路區(qū)域，向內(nèi)傾斜5-10°設(shè)計(jì)，這種傾斜設(shè)計(jì)使得在裝配中上絕緣防短路區(qū)域的內(nèi)壁貼合端蓋側(cè)面，外形美觀；
[0007]所述整體式密封圈和端蓋側(cè)面臺(tái)階處緊密貼合，實(shí)現(xiàn)整體式密封效果。
[0008]所述整體式密封圈為一種橡膠材料:如氟橡膠、三元乙丙橡膠、聚四氟乙烯，采用模具一體成型制造，成本低，裝配簡(jiǎn)單。
[0009]所述的端蓋邊緣處設(shè)有圓形凸起，可以增加整體式密封圈的局部壓縮量，增強(qiáng)密封性；
[0010]所述正極集流體和外殼之間的機(jī)械配合，在正極集流體的側(cè)面設(shè)有半圓形凹槽，裝配好后，在對(duì)應(yīng)的外殼處設(shè)有沖槽，擠壓磨損二者的接觸面，實(shí)現(xiàn)緊密接觸。
[0011]所述沖槽的下部增加超聲波焊接或者激光焊接，增強(qiáng)外殼和負(fù)極集流體連接強(qiáng)度，保證超級(jí)電容器在嚴(yán)酷環(huán)境中內(nèi)阻的穩(wěn)定性。
[0012]所述正極集流體和外殼之間采用電磁脈沖焊接，這個(gè)焊接穩(wěn)定可靠，泄漏風(fēng)險(xiǎn)小。
[0013]有益效果:1、改善超級(jí)電容器負(fù)極側(cè)的密封結(jié)構(gòu)及所采用的密封件，采用整體式密封圈填充在外殼和端蓋的間隙中，這種設(shè)計(jì)增大了密封圈的有效密封面積，有雙重密封的效果，大大增強(qiáng)了超級(jí)電容器的密封性能，并且提升了超級(jí)電容器在嚴(yán)酷環(huán)境的中的穩(wěn)定性。整體式密封圈整個(gè)側(cè)面通過負(fù)極滾槽壓縮，可以實(shí)現(xiàn)密封功能，比原來的O型圈設(shè)計(jì)增加了約30%的郵箱密封面積，大大降低了超級(jí)電容器泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。2、改善超級(jí)電容器正極集流體和外殼的連接方式，方式一:采用物理接觸加焊接的方式，高強(qiáng)度物理接觸可以降低接觸內(nèi)阻，增加外殼和集流體的接觸面積，利于正極側(cè)的散熱性，保證超級(jí)電容器大電流放電的穩(wěn)定性，在這個(gè)基礎(chǔ)上在增加焊接連接，彌補(bǔ)了物理接觸的穩(wěn)定性不足的缺陷，這樣就使得正極側(cè)的連接非常可靠，延長(zhǎng)了超級(jí)電容器的使用壽命;方式二:正極側(cè)采用一種全新的焊接方式，電磁脈沖焊接連接，這種焊接方式和目前行業(yè)中常見的焊接方式相比，焊接面積大，強(qiáng)度好，泄漏率低。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的超級(jí)電容器整體剖視圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的整體式密封圈剖視圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的整體式密封圈和端蓋負(fù)極集流體組件的配合剖視圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的封口結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0018]圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例的正極側(cè)配合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的正極側(cè)配合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7為本實(shí)用新型另一實(shí)施例的正極側(cè)配合結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]如圖1所示:極芯101，負(fù)極集流體102，正極集流體103，外殼底部104，外殼105，端蓋106，負(fù)極滾槽107，正極滾槽108，整體式密封圈201。改善超級(jí)電容器負(fù)極側(cè)的密封結(jié)構(gòu)及所采用的密封件，采用整體式密封圈201填充在外殼105和端蓋106的間隙中，通過負(fù)極滾槽107擠壓整體式密封圈201，使得從負(fù)極滾槽107下方到端蓋106下沿的區(qū)域均形成密封面，和原來的單個(gè)“O”型圈設(shè)計(jì)相比，增加了30%的有效密封面積，大大提升了超級(jí)電容器的密封性。
[0024]如圖2 — 3所示，所述的整體式密封圈由上絕緣防短路區(qū)域202、下絕緣防短路區(qū)域203、常規(guī)絕緣區(qū)域204、上密封區(qū)域205、下密封區(qū)域206五個(gè)部位一體成型，上絕緣防短路區(qū)域202，向內(nèi)傾斜5-10°設(shè)計(jì)，這種傾斜設(shè)計(jì)使得在裝配中上絕緣防短路區(qū)域202的內(nèi)壁貼合端蓋側(cè)面;下絕緣防短路區(qū)域203是防止負(fù)極滾槽107觸碰到極芯101引起短路;常規(guī)絕緣區(qū)域204，當(dāng)超級(jí)電容器內(nèi)部氣壓過大時(shí)，端蓋106會(huì)向上移動(dòng)擠壓常規(guī)絕緣區(qū)域204，使得常規(guī)絕緣區(qū)域204也具備密封性，并同下方的上密封區(qū)域205和下密封區(qū)域206形成的密封區(qū)域構(gòu)成雙密封，使得超級(jí)電容器在復(fù)雜環(huán)境工作中出現(xiàn)泄漏的概率非常低，這種設(shè)計(jì)穩(wěn)定、可靠；上密封區(qū)域205和下密封區(qū)域206，與單個(gè)“O”型圈設(shè)計(jì)相比，這種整體式密封圈201增加了的下密封區(qū)域206的密封區(qū)域，下密封區(qū)域206由于受到負(fù)極滾槽107的擠壓，也具備密封作用，同時(shí)可以起到支撐穩(wěn)定端蓋106的作用；上密封區(qū)域205起到傳統(tǒng)“O”型圈的密封作用，同時(shí)設(shè)計(jì)成貼合端蓋106內(nèi)壁，其內(nèi)側(cè)圓弧處有一定的減震作用，當(dāng)單體受到較強(qiáng)的振動(dòng)時(shí)，密封區(qū)域205在負(fù)極滾槽107和端蓋106之間起到緩沖減震的作用。綜上，這種整體式密封圈設(shè)計(jì)可以提高單體在復(fù)雜環(huán)境中工作的密封性和穩(wěn)定性。
[0025]如圖4所示，端蓋1 6外側(cè)上部設(shè)計(jì)規(guī)則的圓弧凸起111，寬度1.5 -2mm，高度0.3 -
0.5mm,這個(gè)設(shè)計(jì)是針對(duì)旋壓封口機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，旋壓封口機(jī)不同于沖壓封口機(jī)，目前行業(yè)內(nèi)大多采用旋壓封口機(jī)封口，旋壓封口機(jī)封口后，外殼105上部彎曲成型為彎曲部112，彎曲部112的內(nèi)側(cè)會(huì)有一定的圓弧，這樣在端蓋106外側(cè)設(shè)計(jì)出圓弧凸臺(tái)111與之配合，使得填充在二者之間的整體式密封圈201的常規(guī)絕緣區(qū)域204(如圖3)受到的壓力更加均勻，當(dāng)超級(jí)電容器單體內(nèi)部壓力增大時(shí)，端蓋106會(huì)擠壓常規(guī)絕緣區(qū)域204，形成一個(gè)有效的密封區(qū)域，提升超級(jí)電容器的密封性。
[0026]如圖1和圖5所示，正極集流體103的外側(cè)的凸起可以和外殼底部104的凹槽配合在一起，形成接觸面301，這種接觸面積大，使得超級(jí)電容器在大電流放電時(shí)具備優(yōu)良的散熱性能。
[0027]如圖5所示，在正極滾槽108的作用下，外殼105內(nèi)側(cè)和正極集流體103二者會(huì)非常緊密的配合在一起，二者的接觸面為圓弧面308，這種設(shè)計(jì)第一是可以保證正極集流體103不會(huì)上下移動(dòng)，第二這個(gè)配合機(jī)械穩(wěn)定好且接觸強(qiáng)度高，可以增加超級(jí)電容器的穩(wěn)定性和降低超級(jí)電容器的內(nèi)阻。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以在A區(qū)域輔助實(shí)施超聲波焊接或者激光焊接，進(jìn)一步增加外殼105和正極集流體106的的連接強(qiáng)度，降低超級(jí)電容器的內(nèi)阻。
[0028]正極側(cè)配合采用電磁脈沖焊接，電磁脈沖焊接是一種利用電磁能來實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料加工的技術(shù)，可對(duì)具有傳導(dǎo)性能的各類同質(zhì)或異質(zhì)金屬材料進(jìn)行焊接加工，是一種非機(jī)械式加工，焊接區(qū)域受力均勻，不發(fā)熱，變形小，焊接面焊接強(qiáng)度高且具備優(yōu)良的密封性能。
[0029]實(shí)施例2
[0030]如圖6所示，將正極集流體103的外徑設(shè)計(jì)比外殼105的內(nèi)徑小0.5mm-2mm，這樣二者配合處有間隙408，B區(qū)域的外側(cè)實(shí)施電磁脈沖焊接，焊接之后如圖7所示，焊接面焊接強(qiáng)度高，且外殼不破損無泄漏，這種焊接方式具備接觸面積大、焊接強(qiáng)度好、產(chǎn)熱低、不破壞外殼、無泄漏等優(yōu)點(diǎn)，滿足了超級(jí)電容器對(duì)低內(nèi)阻、高密封性的要求，增強(qiáng)了超級(jí)電容器在復(fù)雜環(huán)境的工作的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，包括外殼、極芯、正極集流體、負(fù)極集流體、端蓋和電解液，外殼包括一外殼底部，所述的正極集流體和負(fù)極集流體分別焊接在極芯的正極和負(fù)極端面上，正極集流體的外周插入外殼底部上的圓環(huán)形凹槽內(nèi)；負(fù)極集流體外周側(cè)面與端蓋焊接，并形成焊縫，其特征在于:負(fù)極集流體外周側(cè)面、端蓋和外殼之間設(shè)有整體式密封圈，所述的整體式密封圈壓住所述的焊縫;負(fù)極外端子上設(shè)有注液口，注液口用堵頭堵住;外殼側(cè)壁在對(duì)應(yīng)負(fù)極集流體、正極集流體的位置分別設(shè)有朝向外殼內(nèi)部的起壓緊作用的負(fù)極滾槽，正極滾槽;所述負(fù)極滾槽通過擠壓整體式密封圈，增大了密封面積;正極滾槽通過擠壓正極集流體和外殼;所述的整體式密封圈由上絕緣防短路區(qū)域、下絕緣防短路區(qū)域、常規(guī)絕緣區(qū)域、上密封區(qū)域、下密封區(qū)域五個(gè)部位一體成型，上絕緣防短路區(qū)域的內(nèi)壁貼合端蓋側(cè)面。2.如權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，其特征在于:所述上絕緣防短路區(qū)域，向內(nèi)傾斜5-10°。3.如權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，其特征在于:所述整體式密封圈和端蓋側(cè)面臺(tái)階處緊密貼合，實(shí)現(xiàn)整體式密封效果。4.如權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，其特征在于:所述的端蓋邊緣處設(shè)有圓形凸起，增加整體式密封圈的局部壓縮量，增強(qiáng)密封性。5.如權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，其特征在于:所述正極集流體和外殼之間的機(jī)械配合，在正極集流體的側(cè)面設(shè)有半圓形凹槽，裝配好后，在對(duì)應(yīng)的外殼處設(shè)有沖槽，擠壓磨損二者的接觸面，實(shí)現(xiàn)緊密接觸。6.如權(quán)利要求5所述的一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，其特征在于:所述沖槽的下部增加超聲波焊接或者激光焊接。7.如權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，其特征在于:所述正極集流體和外殼之間采用電磁脈沖焊接。
【文檔編號(hào)】H01G11/82GK205582740SQ201620214802
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】趙坤, 張海林, 余春燕, 陳龍, 李苗苗
【申請(qǐng)人】柯貝爾電能質(zhì)量技術(shù)（上海）有限公司