CN101356608A - 电能存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电能存储系统(100)，该系统(100)包括放在封套(200)内的至少一个线圈状电能存储元件，所述封套(200)将线圈状电能存储元件装入封套(200)的主体(210)中，并包括至少一个盖子(230，240)，其特征在于，放在封套(200)主体一个末端处并通过电连接装置(280)电连接到线圈状电能存储元件的所述盖子(230，240)通过结合装置(600)被连接到封套(200)的主体(210)。本发明特别可应用于如超级电容器、电池或发电机的电能存储组件的生产。
Description
技术领域
本发明涉及用于存储电能的装置。它特别地、但并非以限制的方式应用于超级电容器、电容器、和发电机或电池。更准确地说，本发明涉及用于存储电能的装置的密封和电连接。
背景技术
近来已经提出被称为高功率类型的大量电能存储装置，例如超级电容器。
不过，已知设备在它们的密封性和它们的电源连接方面并非完全令人满意。
常规地，超级电容器包括线圈元件，其由缠绕在自身上的一堆叶状物或片状物(阳极、收集器、阳极、隔离器、阴极、收集器、阴极、隔离器)构成，在每个末端伸出的这些叶状物之一被称为电流收集器。这种线圈元件被放在封套中，封套包括通过盖子在至少其两个末端之一被封闭的主体。
根据现有技术，为了产生这种电能存储系统，由机械装置通过例如压接、拧紧或转动(将主体的边缘翻回到盖子上以压迫设置在它们俩之间的密封垫圈)将盖子连接到封套的主体上。
另外，还将提到在封套的主体内为了产生电连接而适当使用电连接元件，在每个盖子之间配备有电连接端和线圈状元件。
例如电连接元件，某些设计使用从线圈状元件伸出的电流收集器、并切割以形成一堆或多堆电流收集突出部，利用这些突出部与盖子的电连接端相连。
不过，这些实施例是复杂的并导致非常笨重的电能存储装置。
另外，由于并非所有的圈(turn)都被连接到电连接端，所以在线圈状元件中电流并不是均匀分布的。这种特性促进某些圈中的离子和电子的集中从而损害其它圈，因此导致：
-串联阻抗的增大，串联阻抗对能量存储元件的性能具有副作用(可用的能量和功率减少)，
-加热，其由电流收集器对内部热的去除不利而被促进，和
-能量存储元件中的局部老化或甚至是加速老化。
因此，其它实施例提出通过透明激光技术焊接在线圈状元件和每个盖子之间设置的中间电连接部分。
不过，这些设计是复杂的，因为要执行的操作大大增加。另外，这种中间电连接部分的存在使电能存储系统的设计在质量方面复杂化。
还可以提到一种对于电能存储系统的设计，其中线圈状元件被直接压扁并抵靠焊接到盖子上，以便使整个体积最优化。
不过在这种情况下，盖子的机械关闭阻止盖子上呈现的焊接区域与线圈状元件的所有圈接触，从而限制被焊接圈的数量。
另外，超级电容器的所有这些实施例都具有一个共同特征，即，它们具有密封缺陷。
实际上，超级电容器类型的这些装置的老化导致在电能存储单元的封套中产生气体，其引起封套中压力升高。
通过将盖子转动或拧紧到封套的主体上的传统关闭方法并非设计用于阻挡该压力增大并引起在电能存储系统中失去密封，有时引起溶剂的渗漏，或甚至是在最坏的情况下，引起突然破裂。
另外，在当前时刻，在它们安装在模块中时，这些机械电能存储装置需要在每对相邻的装置之间加入电连接元件，以便使它们电连接。
在某些设计中，刚性或柔性带状的、片状的编织或堆叠类型的这些部分被拧紧到一对电能存储装置的各电连接端的每一个上。
这些模块设计经常需要对部件进行例如镀锡或镀镍的昂贵处理，从而保证上螺钉时最佳的电接触。
其它实施例包括这些部分的焊接。但是由焊接产生的温度升高经常限制其对未完成元件的实施，并在使生产方法大大复杂化的电解液填充步骤之前导致大部分时间用于组装模块。
通过增加连接器部分产生这些模块装置所需时间长且过程复杂。
本发明的目的特别是克服现有技术的缺点。
本发明的另一个目的是提出一种用于电能存储的系统，其具有易于实施的配置，同时还提供简单和安全的电连接。
本发明的另一个目的是提出一种用于电能存储的系统，具有随时间流逝可靠的密封系统，能抵抗非常高的内部压力，并且其可调节的密封性能可以应付低于10-9mbar.l.s-1的值。
还希望提出用于电能存储的系统，其提供成本、重量、空间和生产时间方面的节省。
本发明的另一个目的是提出一种用于电能存储的系统，其促进其与其它类似系统的联合，从而形成一种电能存储模块。
发明内容
根据本发明依靠用于电能存储的系统实现这些目的，该系统包括放在封套内的至少一个线圈状电能存储元件，所述封套将线圈状电能存储元件装入封套的主体中，并包括至少一个盖子，其特征在于，放在封套主体一个末端处并通过电连接装置电连接到线圈状电能存储元件的所述盖子通过结合装置被连接到封套的主体。
根据本发明的另一个有利特征，将结合元件放置成覆盖插入封套主体与盖子之间的定位垫圈。
根据本发明的另一个有利特征，定位垫圈和结合元件被设置在由封套主体和所述盖子上存在的小型圈形成的环形通道中。
根据本发明的另一个有利特征，至少两个根据本发明的电能存储系统通过使用具有两个或更多个盖子的单个导电部分形成电能存储模块，所述盖子由多种材料制成或通过组装被连接，其中用于存储电能的各装入缠绕状元件以并列的主封套体的方式被提供。
附图说明
在阅读下列介绍的基础上本发明将得到更清楚地理解，并且其它优点和特征将显而易见，而下列介绍通过非限制性例子的方式给出，并借助于附图，其中：
-图1示出根据本发明用于电能存储的系统的纵断面的视图；
-图1a表示其盖子具有两个小型圈的变体的剖面的类似视图；
-图1b表示其主封套体形成两个小型圈以便保持盖子的另一个变体的纵断面的视图；
-图2示出图1的另一个变体的纵断面的视图；
-图3示出根据本发明用于存储电能的系统的盖子顶部的透视图；
-图4示出根据本发明用于存储电能的系统的盖子底部的透视图；
-图5a示出根据本发明的配备有电连接装置的电能存储系统的盖子的顶视图，而图5b示出根据经过在图5a中标记为V-V的半截面平面的纵断面的相同盖子；
-图6a示出根据本发明的配备有电连接装置的电能存储系统的盖子的变体的顶视图，而图6b示出根据经过在图6a中标记为VI-VI的半截面平面的纵断面的相同盖子；
-图7a示出根据本发明的配备有电连接装置的电能存储系统的盖子的另一个变体的顶视图，而图7b示出根据经过在图7a中标记为VII-VII的半截面平面的纵断面的相同盖子；
-图8示出根据本发明的另一个变体的盖子的顶视图；
-图9示出根据本发明的小型连接带的纵断面的视图；
-图10a和10b示出根据本发明的电能存储系统的实施例变体的纵断面，其中主封套体分别在图10a中的静止位置中和图10b中风箱扩展之后配备有扩展风箱；
-图11a、11b、11c和11d示出定位垫圈的四种变体的剖视图；
-图12示出根据本发明用于电能存储系统的实施例的方法的不同步骤的框图；
-图13示出根据本发明的使用组合的两个系统而产生的电能存储模块的纵断面的视图；
-图14示出根据本发明的电能存储模块的双盖子部分的顶视图；
-图15a和15b分别示出根据本发明的使用大量相关系统而产生的电能存储模块的顶视图和侧视图；以及
-图16示出根据本发明用于存储能量的系统的变体的纵断面的视图，其包括允许耐热液体经过的中心管状槽，用于系统的热调节。
具体实施方式
图1示出根据本发明的电能存储系统100。
电能存储系统100包括由主体210以及两个盖子230和240形成的封套200，其中主体210容纳线圈状电能存储元件，两个盖子230和240在封套200的主体210的两端将其封闭。它还包括盖子230和240上的电连接装置280(见图3)，其用于提供盖子230、240与所述线圈状元件之间的电连接。
封套200的主体210采用圆柱体211的形式，在其两端212和213开口，并以轴X-X为中心。
该圆柱体211有利地是刚性和重量轻的。
它优选由铝制成，并且其厚度在0.4和1mm之间。
根据电能存储系统的实施例变体，圆柱体211是塑料材料。
另外，该圆柱体211具有与其容纳的线圈状电能存储元件相配的内径和长度。
不过，实施例变体规定圆柱体211的长度小于线圈状电能存储元件的长度，从而在通过两个盖子230和240封闭封套200的主体210期间使线圈状电能存储元件处在压力之下。
放在封套200的主体210中的线圈状元件可以是很多实施例变体的主题。因此将在下面详细介绍。但是在附图中没有详细示出它。不过它在图1中表现为附图标记700。
在本发明的一个实施例中，线圈状电能存储元件是以轴X-X为中心的圆柱状卷(roll)。
它以这种方式形成，即，它自己类似于一堆页状物或片状物(阳极、收集器、阳极、隔离器、阴极、收集器、阴极、隔离器)缠绕中心轴，该中心轴在装配之后与轴X-X重合，具有或不具有固体中心支承的存在，并且其中被称为电流收集器的、包含堆的叶状物之一在每个末端处伸出。
实际上，线圈状电能存储元件在其两个相反末端处分别通过两个电流收集元件以螺旋形式相连。
希望两个电流收集元件与覆盖它们的两个盖子230和240的电连接装置280相连，如特别是参考图3至9将在后面介绍的那样。
另外，两个导电盖子230和240每个都分别采用电连接盘231和241的形式，垂直于轴X-X放置。
这些盘231和241的每个都分别包括沿着其外围的小型圈232、242，其形成为以轴X-X为中心的圆柱体边缘。
每个盖子230、240优选是刚性的并由铝制成。
每个电连接盘231、241的厚度以这种方式进行设计，即，其自身类似于提供用于通过电流的部分，其中电流足以作为盘231和241的半径的函数。
另外，在图1的本发明的实施例变体中，每个电连接盘231或241的外径大于圆柱体211的外径。
因此，小型圈232、242放在圆柱体211外壁的外侧上。结果是，放在圆柱体211的相反末端212和213上的盖子230、240的每个小型圈232、242的内壁和圆柱体211的外壁在封套200的主体外侧分别形成两个环形通道236和246。
在本发明的优选实施例中，为了将每个盖子230和240定位和固定到圆柱体211的两个末端212和213上，使用一种系统，其基本包括定位垫圈500和结合元件600。
在图1中示出的实施例变体中，将两个环形定位垫圈510和520紧配合到圆柱体211的两个末端212和213上，而更准确地是，紧配合在环形通道236和246中。
这些定位垫圈510和520的首要作用是在容纳线圈状电能存储元件的封套200的主体210与两个盖子230和240的每一个之间提供电绝缘。
因此它们优选由不导电材料制成，例如填充或不填充玻璃的聚四氟乙烯(PTEE)类型，或聚亚苯基
类型的塑料。
定位垫圈510和520的第二个作用是在结合元件600固化的过程中或固化之前对其进行支承，防止结合元件600进入圆柱体211，从而避免损坏线圈状电能存储元件。
因此，如图11a中所示，定位垫圈510和520可以具有矩形横截面。
不过，如图11b、11c和11d中所示，定位垫圈510和520可以是很多实施例变体的主题，具有例如分别为圆形(图11b)，L-形状的横截面、其中L的内侧通常面对内部和径向向内、既是朝向封套200的主体211(图11c)，或反之(图11d)。
因此通过结合元件610和620分别在环形通道236和246中覆盖定位垫圈510和520，以便将封套200的主体211固定于每个盖子230和240。在当前介绍的内容中，通过“覆盖”意味着结合元件610和620以与圆柱体211的内部容积的导通路径有关的方式被放在定位垫圈510和520的外侧上，在圆柱体211的外侧上，经过圆柱体211和盖子230、240之间形成的通道。
与每个盖子230、240以及圆柱体211接触的、沉积在环形通道236和246的全部圆周上的、被认为平行于轴X-X的结合元件610和620的高度适于不伸出超过盖子230和240的每个小型圈232和242的高度。
另外，结合元件610和620的可调节的高度为电能存储系统100提供可变的密封。实际上，大的结合高度增加了与封套200的主体211的内部高压有关的系统100的强度，并阻止封套200在这种压力的影响下打开。
通常，在超级电容器的圆柱体211与盖子230和240之间由根据本发明的结合单元实现的密封可以达到非常小的值，甚至低于10-9mbar.l.s-1。这些值显然低于利用商业提供产品通常遇到的值。通过结合达到的这种优秀级的密封避免氧气或水渗入超级电容器，其结果将是加速老化过程并因此降低产品的平均寿命。
有利地是，这些结合元件610和620是既防气又防水、并且为热制备环氧类型的电绝缘的黏合剂化合物。
黏合剂化合物优选适于将铝固定于铝，例如来自DELO公司的DELO Monopox 1196黏合剂。
在圆柱体211是塑料的本发明的实施例变体中，黏合剂将指定为塑料/铝结合。
另外，每个定位垫圈510和520必须抵抗得住所使用的黏合剂的固化温度，以及抵抗得住将在线圈状电能存储元件中使用的任何溶剂。
定位垫圈510和520还有利地具有足够光滑的外表面，以提供给两个盖子230和240相对于圆柱体211而言轻微的横向运动，以便易于将两个盖子230和240安装到圆柱体211上。
这种横向运动用于提供一些行动，其允许在将线圈状电能存储元件电连接到盖子230和240期间施加增压，如后面参考图3至8将要介绍的那样。
图2示出图1的实施例变体。
它提出两个盖子230和240，分别具有其外径小于圆柱体211的外径的电连接盘231和241。
在这种情况下，将小型圈232、242放在圆柱体211中。
于是，由小型圈232、242的外表面和圆柱体211的内壁形成的每个环形通道236和246在圆柱体211内产生。
在这种情况下，将每个定位垫圈510和520分别紧配合在盖子230和240上，更准确地是紧配合在圆柱体211内的小型圈232、242上，定位垫圈510和520具有平滑的外表面以允许圆柱体211相对于每个盖子230和240轻微横向运动。
通过环形通道236和246中的结合高度610和620以类似于图1的方式分别覆盖每个定位垫圈510和520，以便将封套200的主体211固定于每个盖子230和240。
提出电能存储系统100的另一个实施例变体，以由圆柱体211、或盖子230和240的小型圈232、242的外壁上一定厚度的弹性体或塑料类型的层来代替每个上述定位垫圈510和520。
用作定位垫圈的这种层沿着封套200的主体211延伸到适于小型圈232、242高度的高度。
在图1a的变体中，每个盖子230和240都具有形成通道236和246的双小型圈232、233和242、243，在通道中将具有定位垫圈510和520的圆柱体211的一个末端放在通道的底部，而根据本发明的结合元件600在结合部和通道外侧之间。
在图1d中示出的另一个变体中，圆柱体211在其每个末端处具有标记为213、215的附加小型外圈。附加小型外圈与圆柱体211的末端一起形成通道236和246，在通道中放置盖子230和240的小型圈232、242，定位垫圈510和520在通道的底部，而根据本发明的结合元件600在结合部与通道外侧之间。
现在将参考图3至8介绍能够封闭包含线圈状电能存储元件的封套200的盖子230和240的几种配置。
通常，每个盖子230和240具有配备有加强带290和焊接带280的电连接盘231。
加强带290具有双重功能，也就是机械刚性作用和通过电流的电导体作用。焊接带280用作电连接装置，以便在线圈状电能存储元件与盖子230或240之间产生电连接。
另外，如图3中所示，每个盖子230、或甚至是240都包括封套200的主体211内在其相反外表面233上的电连接端239。
电连接端239具有圆柱体旋转形式并放在电连接盘231的中心处。
电连接端239的其它变体也是可能的。它们不限于图3中示出的例子。作为非限制性例子，可以提到环形或实际上意图为锥形终端的公或母类型的螺钉电连接端。
加强带290和焊接带280以一致的方式围绕电连接端239有角度地分布。
另外，不同焊接带280的厚度通过透明的激光焊接进行校准，如参考图4将介绍的那样。其为0.4至1mm、优选为0.7至0.8mm量级。
在变体中，在盖子230、240与线圈状元件之间产生电连接受到扩散钎焊(diffusion brazing)的影响，特别是受到增加镓的冷扩散钎焊的影响。在这种通过钎焊或扩散钎焊连接的情况下，焊接区域的厚度将优选在0.4mm至3mm之间。
在通过透明的激光焊接的可选情况下，还将可能使用任何其它适当的传统技术由焊接产生连接。
另外，如图5b、6b和7b中示出的那样，盖子230(或240)的小型圈232(或242)可以在每个焊接带280处延伸，从而使它开口到盘231的外表面233上，并形成允许产生井的唇缘(lip)238，例如容纳黏合剂或任何其它树脂的井。因此，通过在连接带的全部表面上加入黏合剂层或树脂层而使连接带在它们连接之后表现为对液体密封。
根据图3示出的第一实施例变体，盖子230具有电连接盘231，其初始平坦，并根据至少一种剖面部分冲模切割(stamp)，该剖面通常符合从轴X-X产生的半径以形成至少一个径向肋部，其以封套200的主体211内侧中至少一个凸起状瘤部(boss)281的形式构成焊接带280。根据图3，四个这种瘤部281围绕轴X-X分布。在这种情况下，通过两个焊接带280之间的扇形轮廓形成加强带290。
如通过研究图4可以看出的那样，在电连接盘231的内表面234上，每个瘤部281的剖面用作线圈状电能存储元件的承受表面。
更准确地说，朝其内侧凹进的该线圈状电能存储元件的电流收集部分以互补方式与盖子230的不同瘤部281配合，于是通过沿着瘤部281的剖面焊接使该电流收集部分与盖子230的瘤部281相连。
如图5a中所示，抛物线或梯形横截面的瘤部281优选围绕电连接端239的轴X-X以一致方式有角度地分布。
它们关于轴X-X纵向地径向延伸，并开口在盘231的外侧上。
图6和7中示出的盖子230和240的其它实施例变体详细说明一种盖子，其包括具有平坦内表面234和外表面233的电连接盘231，外表面233具有加强带290和焊接带280。
图6示出一种变体，其中加强带290采用与轴X-X相关并开口到盘231外侧上的径向肋部292的形式。
在本发明的非限制性例子中，这些肋部在盘的外表面233上形成四分支交叉。
扇形形状的加强带290与低厚度的焊接带280交替，焊接带280在最小距离为1至3mm的宽度中延伸。
图7示出另一个变体，其中焊接带280采用与轴X-X相关的径向凹部283的形式(四个凹部283围绕轴X-X平均分布，如图7中所示，但是该例子不以任何方式进行限制)，而具有其主要厚度的盘231的剩余部分采用一系列加强带293的形式，每个加强带293具有圆柱体的一个扇形的几何形状。
大致矩形直截面的这些凹部283在盘231上一致分布、径向延伸并开口到盘231的外侧上。
具有盘231(具有平坦内表面234)的盖子230或240的实施例变体可以伴有在图9中示出的一个或多个连接带295，以便在封套200的主体211内的盖子230或240与线圈状电能存储元件的电流收集部分之间产生电连接。
该电连接带295采用例如矩形部分的形式，具有平坦外表面296和内表面297，瘤部298在其长度上延伸。
抛物线或梯形截面的瘤部298例如将在凸侧上与以互补方式突出的线圈状电能存储元件的元件配合，并将通过焊接过程与其连接。
在变体中，电连接带295采用星形形状，该星形形状将具有径向组织的围绕星形中心的瘤部298的几个部分聚集在一起。
不过，在使用具有平坦内表面234的盖子230或240而没有小型连接带295的情况下，线圈状电能存储元件应优选在其两个末端处具有展平的电流收集元件，其平行于电连接盘231的内表面234，以便在盖子230或240与线圈状元件之间电连接期间产生大的连续承受表面。
根据图8中示出的盖子230和240的另一个实施例变体，为了焊接线圈状电能存储元件的所有圈，即使这些圈并非全都在给定半径上，也给几个系列的瘤部284提供大致矩形的直截面，其在盖子230上以一致方式有角度地分布，并在盖子230的表面上覆盖可变的径向延伸。
更准确地说，根据图8，瘤部284被划分成两个系列285和286。仍然更准确地说，根据图8，因此为径向内瘤部285(例如，四个瘤部285)的第一系列提供成围绕轴X-X以一致方式有角度地分布，而与瘤部285交替的径向外瘤部286(例如，也是四个瘤部286)的第二系列也是以有角度的方式分布。
这些瘤部284优选如参考图3至5所介绍的那样。
在图中未示出、只从介绍可以理解的实施例变体中，可以在电流收集元件与盖子的内部之间插入至少一薄层导电金属片，其至少覆盖表面盖子于收集元件连接带。加入该薄片以便在将盖子焊接到电流收集元件上时补偿连接材料的任何缺失。
在相同类型的另一个变体中，薄金属片可以产生成星形形式，其分支覆盖盖子-电流收集元件连接带的表面。
最后，如果经验显示出需要，将可以加入几层薄金属片，其能够提供大量连接材料而不需要为焊接提供大量能量。
提供连接材料、形成本发明的整体部分的另一种方法可以是实现材料喷溅到线圈状能量存储元件的电流收集元件上，以便改善所述元件与盖子或中间连接部分之间接触。
在上述所有情况下，电流收集元件的连接带可以通过从线圈状能量存储元件的中心到外侧的电流收集元件的径向成层(layering)来实现，以便增大所述元件与盖子或中间连接部分之间的接触面积。
另外，如图10a和10b中示出的那样，根据本发明的系统100的实施例变体，封套200的主体211配备有至少一个防止开口的风箱225，以防止电能存储系统100老化期间内部压力的上升、以及特别是气体的产生为目的。
每个风箱225例如由覆盖圆柱体211的整个外围的环形肋部226形成。
在形状和尺寸方面对风箱225进行校准，以允许圆柱体211在内部压力上升的影响下通过扩展而延伸，同时仍保持其密封性。
由于线圈状电能存储元件自身不能延伸的缘故，圆柱体211的扩展导致线圈状电能存储元件与相连的盖子230之间电不连接，如图10b所示。
电连接的破裂引起停止老化现象，即是在压力上升的开始。
因此通过被切换到开口电路，电能存储系统100得到很好地保护。
在变体中，在内部高压情况下起作用的这种防止开口的安全风箱225可以放在盖子230或240上、盖子的结合区域与后者的内部之间。
最后，如图16中所示，对本发明的增强使增加的中心管状槽150放置在线圈状能量存储元件的阀芯(spool)内，所述槽150正通过至少一个盖子230、240向外开口，以允许用于系统热调节的耐热流体的循环。
该中心槽150可以采用中空铝管152的形式，被连接到两个盖子230或240之一，并通过结合到属于所述另一个盖子的小型中心圈151而固定于另一个盖子。在变体中，管152可以独立于每个盖子但要固定于安装到每个盖子上的小型圈。
现在参考图12介绍用于根据本发明存储电能的系统100的实施例的方法。
在第一步骤810中，准备好线圈状电能存储元件的电流收集元件，以便在该元件与该类型盖子230和240之间产生电连接，该类型盖子230和240被选定来封闭封套200的主体211。
更准确地说，如果盖子230和240包括具有瘤部281的电连接盘231，如参考图3至5介绍的那样，则该元件的电流收集元件以与这些瘤部281互补的方式突出，而如果盖子230和240具有带有平坦内表面234的电连接盘231，则电流收集元件被展平以与该内表面234平行。
另外，如果使用连接带295，则在步骤820期间它们要被焊接到线圈状电能存储元件的突出的电流收集元件上，而电流收集元件被折叠回或者不折叠回，通过从线圈状元件的中心到外侧的径向成层。
接着，在步骤830，将线圈状电能存储元件插入圆柱体211，其中圆柱体211利用定位垫圈510和520被预先安装在其两个相反末端212和213处。
接着，通过在圆柱体上的中心收缩操作在圆柱体211内集中线圈状电能存储元件并塞住它(步骤840)。
然后在步骤850将两个盖子230和240分别放在圆柱体211的相反末端212和213处。
在步骤860，接下来通过将所述元件的电流收集器透明激光焊接到每个盖子230和240的焊接带280上而在盖子230和240与线圈状电能存储元件之间产生电连接，它们利用盖子230和240通过压力保持接触。
在步骤870，结合高度600被沉积在一个或另一个环形通道236和246上，并超过相应的定位垫圈510或520。
接着将系统100升高到确定温度以便使用为人熟知的技术固化黏合剂600。作为非限制性的例子，可以提出通过使用烤箱以通常方式，或依靠通过感应或变红(infra rouge)、或通过紫外线或任何其它等价装置加热的环以局部方式，在环境温度或高温时的一种固化过程。
以类似方式对第二盖子230或240重复步骤870。
因此我们根据本发明获得一种用于存储能量的系统100。
在该方法的实施例变体中，在步骤830将线圈状电能存储元件插入圆柱体211之前，在步骤825实现预结合过程，在封套200的主体211的盖子230或240之一的一个末端212或213处预先固定有定位垫圈510和520。
下列步骤仍旧等同于上述介绍的那些步骤，除了最后的结合步骤870现在只涉及将第二盖子230或240结合到圆柱体211上。
在该方法的第三实施例变体中，在步骤860将盖子230和240焊接到线圈状电能存储元件上之前，实现步骤870将不同盖子230和240固定到圆柱体211上。
在这种情况下，以元件焊接到每个盖子230和240之前保持最佳接触为目的，通过将处于压力之下的两个盖子230和240保持在线圈状电能存储元件的电流收集元件之上，完成在封套200的主体211的一个末端然后是另一个末端处的结合。
另外，根据本发明的电能存储系统100的实施例变体规定使用配备有盖子形状的固体底部的圆柱体211。
在这种情况下，用于封套主体的中心收缩的步骤840被删除。于是在焊接步骤860之前机械连接于圆柱体211的线圈状电能存储元件保持浮动。
另外，在步骤870处删除用于固定盖子的操作。
在该方法的第四实施例变体中，通过透明的激光焊接允许在线圈状能量存储元件与盖子230和240之间电连接的产生由例如镓钎焊/扩散的钎焊/扩散方法代替。
在该方法中，沉积的镓放置在每个盖子230和240的内表面上并开始与该元件的电流收集元件接触。于是对整体进行钎焊以实现不同元件的电连接。
应该注意到，该方法的实施例需要使用能抵抗住钎焊/扩散温度的定位垫圈510和520。
用于能量存储元件组装的该方法可适用于产生电能存储模块110，例如现在参考图13至15将要介绍的。
图13示出形成电能存储模块110的两个电能存储系统100的联合。
每个电能存储系统100都参考图1和2在前面进行了介绍。
不过，在两个系统100各自的圆柱体211a和211b的每一个的给定末端处，两个系统100依靠公共电连接部分900利用两个导电盖子230a和230b封装它们的线圈状能量存储元件700，每个导电盖子230a或230b都用来连接到电能存储系统100之一。
因此，使用该部分900以便在两个并列的电能存储系统100之间产生电连接。
如图14中所示，部分900具有板910的形状，板910包括分别在每个其末端911和912处的电连接盘231a和231b以及中心带920，电连接盘231a和231b在其外围上具有小型圈232a和232b，中心带920连接两个盘231a和231b。
回到图13，盘910的外表面914是平坦的，而与每个封套200a和200b的主体211配合的盘910的内表面915具有两个小型圈232a和232b。
这种模块的两个电能存储系统100的每一个的封套200的主体211被连接到该部分900，并且更准确地说，每个通过定位垫圈500/结合元件600组件被连接到板910的盖子230a和230b之一。
在具有两个系统100的电能存储模块110希望单独行使功能的实施例子中，相互独立且与双盖状板910相反的两个盖子240a和240b通过电焊在每个主要封套体200内连接到两个缠绕状电能存储元件，两个盖子240a和240b的每一个在其外表面上具有电连接端239。
为了利用多于两个的缠绕状电能存储元件形成模块110，如图15a和15b中所示，依靠板910实现系统100的电链接(chaining)。
根据图15b，将这些板910交替放成多对并列的电能存储系统100的主封套体200、211上面的双盖子，然后是下面的双盖子。
因此，为了产生串联的n个缠绕状电能存储元件的模块，这里n等于或大于3，系统100将依靠n-1个双盖子900成对地连接在一起。在能量存储系统100的相反末端处连续提供双盖子900，依靠单独的盖子230、240将构成模块的串行链的末端处放置的系统连接到外部应用。
反之，如果希望产生并联的n个电能存储系统100的模块110，这里n等于或大于2，则将在给定末端处通过单个盖子将系统的所有等电位末端连接在一起，该单个盖子具有与待并联的系统那么多的连接装置(小型圈232、242，定位垫圈510、520，或黏合剂610、620)。
最后，如果希望产生具有串联或并联的系统100或一组系统100的至少一个组合的模块110，则本领域技术人员将能够改编单个盖子230、240和双盖子900的所需数量，这些盖子组合在一起从而允许所述系统100或多组系统100的所述串联或并联。
在模块110的一个末端处设置的系统100具有通过配备有电连接端239的盖子240而在一个末端213处关闭的主体211，该终端被用作电能存储模块110的任一输出连接。
在相反末端212处，通过板910的任一盖子230封闭封套200的主体211，在并列系统100的相同末端212处利用相同板910的另一个盖子230封闭相同主体211。
通过放在第一板910相反末端处的另一个双盖状板910将该系统100自身连接到另一个并列的系统100，诸如此类。
在模块110最后的电能存储系统100上，用作模块110的两个输出端的第二个的第二电连接端239被放在盖子240上。
由该模块配置110产生的优点是去掉了不同电能存储系统100之间的连接部分。
另外，减少了焊接步骤，这是因为剩下的仅仅是将双盖状板910焊接到缠绕状电能存储元件上。
本领域技术人员将懂得通过结合产生、提供简单和可靠配置、同时仍旧提出准确有效的电连接的用于存储电能的系统100。
另外，与现有技术的已知设备有关，该系统具有抵抗住非常高的内部压力、并且其可调节的密封达到低于10-9mbar.l.s-1的值的密封系统。
另外，用于存储电能的该系统100提供节省成本、省时和省空间的优点。
最后，本发明不限于超级电容器，而可以实施用于为了大规模存储电能的任何装置。人们可以提出发电机、电池或电容器作为非限制性例子。
本发明自然不限于已经介绍过的特定实施例，而是延伸到遵守其精神的任何变体。特别是，本发明不限于附图。在之前段落中示出的附图标记是本发明的非限制性例子。
Claims (40)
1、一种电能存储系统(100)，包括放在封套(200)内的至少一个线圈状电能存储元件，所述封套(200)将线圈状电能存储元件装入封套(200)的主体(210)中并具有至少一个盖子(230，240)，其特征在于，放在封套(200)的主体的一个末端处并通过电连接装置(280)电连接到线圈状电能存储元件的所述盖子(230，240)通过结合元件(600)被连接到封套(200)的主体(210)。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，结合元件(600)被设置成覆盖插入封套(200)的主体(210)与盖子(230，240)之间的定位垫圈(500)。
3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，定位垫圈(500)和结合元件(600)被设置在由封套(200)的主体(210)的外壁和所述盖子(230，240)上存在的小型圈(232，242)的内表面形成的环形通道(236，246)中。
4、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，定位垫圈(500)和结合元件(600)被设置在由封套(200)的主体(210)的内壁和所述盖子(230，240)上存在的小型圈(232，242)的外表面形成的环形通道(236，246)中。
5、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，定位垫圈(500)和结合元件(600)被设置在由封套(200)的主体(210)的壁和安装于盖子(230，240)的双小型圈(232，233；242，243)形成的环形通道(236，246)中。
6、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，定位垫圈(500)和结合元件(600)被设置在由连接到盖子(230，240)的小型圈(232，242)和由安装到封套(200)的主体(211)的双小型圈(213，215)形成的环形通道(236，246)中。
7、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，定位垫圈(500)由非导电材料制成。
8、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，结合元件(600)是电绝缘的黏合剂。
9、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，结合元件(600)是对气体和液体密封的黏合剂。
10、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，结合元件(600)是热制备的环氧类型的黏合剂。
11、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，每个盖子(230，240)包括配备有用作电连接装置(280)的连接带(280)和加强带(290)的电连接盘。
12、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，连接带(280)处盖子(230，240)的厚度为0.4mm至1mm量级，连接通过焊接实现。
13、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，连接带(280)处该盖子的厚度为0.4mm至3mm量级，连接通过钎焊实现。
14、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，连接带(280)处该盖子的厚度为0.4mm至3mm量级，而连接通过扩散钎焊实现。
15、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，焊接带(280)采用封套(200)的主体(210)内侧的凸起瘤部的形式。
16、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，线圈状电能存储元件包括电流收集元件，其具有与盖子(230，240)的凸起瘤部互补的凹变形元件。
17、根据权利要求1至14中任一权利要求所述的系统，其特征在于，盖子(230，240)具有平坦的内底部，连接带(280)以该盖子外表面上凹进的形式被产生。
18、根据权利要求1至14中任一权利要求所述的系统，其特征在于，盖子(230)具有平坦的内底部，加强带由在该盖子外表面上凸出的肋部(292)形成。
19、根据权利要求1至14中任一权利要求所述的系统，其特征在于，盖子(230)具有平坦的内底部，并且其特征在于，依靠放在封套(200)的主体内的盖子(230)和线圈状电能存储元件的电流收集部分之间的至少一个小型连接带(295)产生线圈状电能存储元件与该盖子之间的电连接。
20、根据权利要求19所述的系统，其特征在于，电连接带(295)采用具有平坦外表面(296)和内表面(297)的部分的形式，其中平坦外表面(296)电连接到盖子，而内表面(297)具有电连接到线圈状电能存储元件的电流收集元件的瘤部(298)。
21、根据权利要求19或20所述的系统，其特征在于，电连接带(295)采用星形形状，其将具有径向组织的围绕星形中心的瘤部(298)的几个部分聚集在一起。
22、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，在线圈状元件的电流收集元件与盖子的内在部分之间，它具有至少一个导电金属片的薄层，至少覆盖盖子/电流收集元件连接带的表面，而加入是为了补偿在将盖子焊接到电流收集元件之上的过程中连接材料的任何缺失。
23、根据权利要求22所述的系统，其特征在于，薄金属片以星形形状产生，该星形形状的分支覆盖盖子/电流收集元件连接带的表面。
24、根据权利要求22或23所述的系统，其特征在于，它具有数层薄金属片，其被适用于提供大量连接材料而不需要用于焊接的相当大的能量输入。
25、根据上述任一权利要求并与权利要求12结合所述的系统，其特征在于，它包括通过将材料喷溅到所述电流收集元件上而将材料加入到线圈状元件的电流收集元件上。
26、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，通过电流收集元件的径向成层从线圈状电能存储元件的中心到外侧产生该线圈状元件的电流收集元件的连接带。
27、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，通过在连接带的全部表面上加入黏合剂层或树脂层而使连接带在它们连接之后表现为对液体密封。
28、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，它包括在内部高压情况下放在封套(200)的主体上的至少一个安全防止开口的风箱(225)。
29、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，它包括在内部高压情况下放在盖子(230，240)上、在盖子的结合区域与后者的内部之间的至少一个安全防止开口的风箱(225)。
30、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，圆形中心槽(150)放置在线圈状能量存储元件的阀芯内，而所述槽(150)正通过至少一个盖子(230，240)向外开口，以允许用于系统热调节的耐热流体的循环。
31、根据上述任一权利要求所述的系统，其特征在于，中心槽(150)由中空铝管(152)形成，中空铝管(152)被连接到两个盖子(230，240)之一，并通过结合装置固定到另一个盖子，从而使它安装到属于所述另一个盖子的小型中心圈上。
32、一种电能存储模块(110)，具有至少两个根据上述权利要求的任一权利要求所述的电能存储系统(100)，其特征在于，封闭以两个并列的主封套体提供的两个缠绕状电能存储元件的至少两个盖子(230)形成双盖状部分(900)，其对于两个电能存储系统(100)是公共的，而构成所述模块的元件通过盖子(240)在其相反末端处被分别封闭。
33、根据上述权利要求所述的模块，其特征在于，双盖状部分(900)包括配备在其两端具有通过连接带连接的两个盖子(230)的板(910)，而两个盖子的每一个都用来被组装到两个主要封套体(210)之一。
34、根据权利要求32或33所述的模块，具有串联结合的n个电能存储系统(100)，这里n等于或大于2，其特征在于，该系统依靠n-1个双盖子(900)成对地连接在一起，而双盖子(900)以连续对连接两个系统，放在构成模块的串联结合的末端处的系统借助单独的盖子(230，240)连接到外部应用。
35、根据权利要求32或33所述的模块，具有并联结合的n个电能存储系统，这里n等于或大于2，其特征在于，在给定末端处通过单个盖子将系统的所有等电位末端连接在一起，所述单个盖子具有与待并联的系统一样多的连接装置(小型圈232、242，定位垫圈510、520，或黏合剂610、620)。
36、根据权利要求32至35中任一权利要求所述的模块，包括至少一个串联或并联结合的系统或系统的组，其特征在于，它具有被结合以允许所述连接为所述系统或系统的组的串联或并联的双盖状部分(900)。
37、一种用于实施电能存储系统的方法，其是通过放置在封套(200)内的至少一个线圈状电能存储元件实施，所述封套(200)包括被装入封套(200)的主体内的线圈状电能存储元件的至少一个盖子(230，240)，其特征在于，它包括至少一个步骤(870)，用于通过结合装置(600)在封套(200)的主体的一个末端连接盖子(230，240)，所述结合装置(600)覆盖插入在封套(200)的主体与所述盖子(230，240)之间的定位垫圈(500)。
38、根据权利要求37所述的方法，其特征在于，在用于通过电连接装置(280)将所述盖子(230，240)电连接到线圈状电能存储元件的步骤(860)之前或之后执行固定步骤(870)。
39、根据权利要求37或38所述的方法，其特征在于，电连接步骤(860)包括在压力下透明地将线圈状电能存储元件的电流收集元件激光焊接到安装于盖子(230，240)的焊接带(280)的步骤。
40、根据权利要求37或38所述的方法，其特征在于，电连接步骤(860)包括钎焊/扩散步骤，其在钎焊全部盖子(230，240)和线圈状电能存储元件的电流收集元件之前将沉积的镓放在盖子(230，240)上。
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