CN102074360A - 一种圆柱形超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱形超级电容器，包括有中空的壳体（7），所述壳体（7）顶部开口设置有上盖（4），所述壳体（7）内部设置有极组（2）；所述极组（2）顶面和底面分别与上集流体（6）和下集流体（9）直接焊接，所述下集流体（9）与壳体（7）底部相焊接。本发明公开的一种圆柱形超级电容器，其具有较低的内阻，并且还具有高功率以及低泄漏隐患的特点，可以提高圆柱形超级电容器整体的安全性能，让用户长时间安全使用，有利于扩大电容器厂家的市场占有率，具有重大的生产实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，特别是涉及一种圆柱形超级电容器。
背景技术
超级电容器（又叫电化学电容器）是一种新型的电荷储备元件，与一般电池相比，具有容量大、支持大电流充放电、循环寿命长和环保无污染等优点，能提供快速的能量释放，满足高功率需求，因此超级电容器在新能源、交通运输、工业等领域有着广阔的应用前景，适用于电动汽车、风力发电等领域。
目前超级电容器在外形上主要包括圆柱形和方形，在极性位置上分为同端和异端两种。从荷电量区分，可分为微法级、毫法级、法拉级和千法级。从外壳材质可分为铝壳、钢壳和塑壳。
传统的超级电容器的制作工艺为：通过极片伸出的极耳将极组两端分别与上盖和壳体连接，这样的缺点是内阻高，而且使制作工艺过于复杂；并且由于密封工艺只有一重密封，在经过多次使用后，电解液泄漏的隐患大大提高，其安全性能较差，无法保证用户长时间安全使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种圆柱形超级电容器，其具有较低的内阻，并且还具有高功率以及低泄漏隐患的特点，可以提高圆柱形超级电容器整体的安全性能，让用户长时间安全使用，有利于扩大电容器厂家的市场占有率，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种圆柱形超级电容器，包括有中空的壳体7，所述壳体7顶部开口设置有上盖4，所述壳体7内部设置有极组2；
所述极组2顶面和底面分别与上集流体6和下集流体9直接焊接，所述下集流体9与壳体7底部相焊接。
其中，所述极组2的顶端和底端分别具有无浆箔20，所述极组2顶面的无浆箔20与所述上集流体6相焊接，所述极组2底面的无浆箔20与所述下集流体9相焊接。
其中，所述极组2包括正极片21和负极片22，所述正极片21和负极片22中间具有隔膜23，所述正极片21和负极片22的上下两端分别具有无浆箔20，所述无浆箔20的宽度为1mm~20mm。
其中，所述上盖4上设置有一个注液孔，所述注液孔从上到下依次塞入有密封塞5和密封销钉3，所述密封销钉3和上盖4顶面相密封焊接。
其中，所述上盖4底面与所述上集流体6顶面相焊接，所述上盖4的四周边缘与所述壳体7的顶部相密封焊接。
其中，所述壳体7上部外侧壁上开有一条环形的滚槽10，所述滚槽10的底面与所述极组2顶面相接触。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种圆柱形超级电容器，其具有较低的内阻，并且还具有高功率以及低泄漏隐患的特点，可以提高圆柱形超级电容器整体的安全性能，让用户长时间安全使用，有利于扩大电容器厂家的市场占有率，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种圆柱形超级电容器的剖面结构示意图；
图2为本发明提供的一种圆柱形超级电容器中极组的结构示意图；
图中，2为极组，3为密封销钉，4为上盖，5为密封塞，6为上集流体，7为壳体，9为下集流体，10为滚槽，20为无浆箔，21为正极片，22为负极片，23为隔膜。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图2，本发明提供了一种圆柱形超级电容器，包括有中空的圆柱形壳体7，所述壳体7顶部开口，所述壳体7的顶部设置有上盖4，所述壳体7内部设置有圆柱形的极组2。
参见图2，所述极组2包括正极片21和负极片22，所述正极片21和负极片22中间具有隔膜23，所述正极片21和负极片22的上下两端分别具有无浆箔20，所述无浆箔20的宽度为1mm~20mm，其材料可以是铝、铜等低电阻率材质。
具体实现上，所述极组2由带有无浆箔20的正极片21和带有无浆箔20的负极片22卷绕成在一起形成，所述极组2为圆柱形，所述极组2的顶端和底端分别具有无浆箔20，在卷绕过程中所述正极片21和负极片22的中间由隔膜23分隔开。所述极组2是通过整形后得到，极组2两端的无浆箔20分别向卷芯方向弯曲并集中。
参见图1，在本发明中，所述极组2顶面和底面没有向外伸出的极耳，所述极组2顶面和底面分别与上集流体6和下集流体9直接固定焊接，具体为：所述极组2顶面的无浆箔20与所述上集流体6相焊接，所述极组2底面的无浆箔20与所述下集流体9相焊接。需要说明的是，所述焊接方法包括氩弧焊、超声焊、激光焊或电阻焊等。
在本发明中，所述下集流体9与壳体7内底面相接触，所述下集流体9与壳体7底部相焊接。需要说明的是，所述焊接方法包括氩弧焊、超声焊、激光焊或电阻焊等。
在本发明中，所述上盖4上设置有一个注液孔，所述注液孔从上到下依次塞入有密封塞5和密封销钉3，所述密封销钉3和上盖4顶面相密封焊接，从而实现了将所述注液孔进行双重密封，减少了壳体7内液体从注液孔中泄漏的隐患。
需要说明的是，所述注液孔具有两重密封，一是通过压入密封塞5密封，其材质可以是过氟烷基化物PFA、乙烯丙烯橡胶EPDM或苯乙烯丁二烯SBR等；而是通过压入密封销钉3，然后与上盖4焊接达到密封效果，其材质可以是Fe、Al、Cu等金属，其焊接方法包括氩弧焊、超声焊、激光焊、电阻焊等。
在本发明中，所述上盖4底面与所述上集流体6顶面相焊接，所述上盖4的四周边缘与所述壳体7的顶部开口相密封焊接。
在本发明中，所述壳体7上部外侧壁上开有一条环形的滚槽10，所述滚槽10的底面与所述极组2顶面相接触，卡紧所述极组2，对极组2进行固定，防止极组2的垂直方向晃动，从而消除了电容器产品多次震动或跌落后，内部连接失效的隐患。具体实现上，所述滚槽10的位置距壳体顶部开口的距离为1mm~20mm，所述滚槽10的深度优选为1mm~10mm。
需要说明的是，在本发明中，所述极组2经过了特殊工艺整形，通过下集流体9与之固定连接；极组2通过上集流体6与上盖4进行固定连接；上盖4与壳体7连接；上盖4上的注液孔经过密封销钉3和密封塞5进行两重密封；极组2通过对壳体7外壁进行滚槽的方法加以固定。
对于本发明提供的圆柱形超级电容器，其主要工艺过程如下：
步骤一、将带有无浆箔20的正极片21和带有无浆箔20的负极片22中间由隔膜23分隔开，并且卷绕成圆柱形；
步骤二、将极组2整形，使极组2两端的无浆箔20向卷芯方向弯曲靠拢；
步骤三、将下集流体9通过焊接的方式直接与极组2一端的无浆箔20连接在一起；
步骤四、将焊好下集流体9的极组2放入壳体7中，通过焊接的方法从壳体7底部外侧将壳体7的内底面与下集流体9焊接在一起；
步骤五、将上集流体6顶部与上盖4底部焊接，将上集流体6底部通过焊接的方式与极组2顶部的无浆箔20连接在一起；
步骤六、 将上盖4压入壳体7顶部的开口中，然后用焊接方式将上盖4与壳体7顶部开口进行密封焊接；
步骤七、 经过80℃~180℃烘干，除去壳体7内部的水分和氧气；
步骤八、 通过上盖4上的注液孔，注入电解液，并用密封塞5封住；
步骤九、 将一种金属密封销钉3压入注液孔中，通过焊接方式将密封销钉与上盖4密封焊接；
步骤十、在壳体上部外侧壁上进行滚槽，形成滚槽10，滚槽10与极组2的顶部相接触，从而使极组2固定。
对于本发明，与现有技术相比较，本发明的优点是：极组2正负极两端没有向外伸出的极耳，而是直接与上集流体6和下集流体9焊接在一起，缩短了导电路径，降低了内部阻抗，也简化了工艺；此外，下集流体9与壳体7底部之间不仅仅是接触，而是在外部将壳体7内底面和下集流体9焊接到一起，降低了内部阻抗。
本发明采用上集流体6、下集流体9与极组2直接焊接的方式，及壳体7底部与下集流体9焊接工艺不仅大幅降低了内部阻抗，而且简化了工艺，特别适用于需要提供高功率释放和快速充电的设备。
本发明通过设置在所述注液孔从上到下依次塞入有密封塞5和密封销钉3，并将密封销钉3与上盖4顶面进行焊接，从而达到了对注液孔双重密封的工艺，极大减少了电解液泄漏的隐患。
另外，本发明还通过采用对壳体设置滚槽的方式，固定了极组，消除了产品多次震动或跌落后，内部连接失效的隐患。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种圆柱形超级电容器，其具有较低的内阻，并且还具有高功率以及低泄漏隐患的特点，可以提高圆柱形超级电容器整体的安全性能，让用户长时间安全使用，有利于扩大电容器厂家的市场占有率，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种圆柱形超级电容器，其特征在于，包括有中空的壳体（7），所述壳体（7）顶部开口设置有上盖（4），所述壳体（7）内部设置有极组（2）；
所述极组（2）顶面和底面分别与上集流体（6）和下集流体（9）直接焊接，所述下集流体（9）与壳体（7）底部相焊接。
2.如权利要求1所述的圆柱形超级电容器，其特征在于，所述极组（2）的顶端和底端分别具有无浆箔（20），所述极组（2）顶面的无浆箔（20）与所述上集流体（6）相焊接，所述极组（2）底面的无浆箔（20）与所述下集流体（9）相焊接。
3.如权利要求2所述的圆柱形超级电容器，其特征在于，所述极组（2）包括正极片（21）和负极片（22），所述正极片（21）和负极片（22）中间具有隔膜（23），所述正极片（21）和负极片（22）的上下两端分别具有无浆箔（20），所述无浆箔（20）的宽度为1mm~20mm。
4.如权利要求1所述的圆柱形超级电容器，其特征在于，所述上盖（4）上设置有一个注液孔，所述注液孔从上到下依次塞入有密封塞（5）和密封销钉（3），所述密封销钉（3）和上盖（4）顶面相密封焊接。
5.如权利要求1所述的圆柱形超级电容器，其特征在于，所述上盖（4）底面与所述上集流体（6）顶面相焊接，所述上盖（4）的四周边缘与所述壳体（7）的顶部相密封焊接。
6.如权利要求1至5中任一项所述的圆柱形超级电容器，其特征在于，所述壳体（7）上部外侧壁上开有一条环形的滚槽（10），所述滚槽（10）的底面与所述极组（2）顶面相接触。
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