CN102568862A - 一种圆柱形大容量超级电容器单体结构 - Google Patents

一种圆柱形大容量超级电容器单体结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超级电容器，提供了一种使用安全、加工方便的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其包括外壳、上盖、上集流体、卷芯和下集流体，所述卷芯的上端面和下端面均为空白铝箔，所述上端面和下端面分别与所述上集流体、所述下集流体连接；所述下集流体设置在所述外壳的底部并与之连接；所述上集流体以插入方式置于所述上盖中，所述上盖与所述外壳连接；所述上盖设有注液口及其密封装置；所述外壳上还设有平面型防爆阀。通过在外壳上设置平面型防爆阀，既可有效的保证用户的安全，又方便产品的加工制造。另外，在注液口采用由铝塞及套设在其上的密封圈构成的密封装置，既保证了密封效果又方便注液后的密封。

Description

一种圆柱形大容量超级电容器单体结构
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，尤其是涉及一种圆柱形大容量超级电容器单体结构。
背景技术
    超级电容器是一种具有高比功率、长寿命的新型储能器件，在包括电动汽车、新能源（风能、太阳能）、智能电网等国家战略性新兴产业具有广泛的市场需求。
目前的生产技术以叠片型和小容量卷绕型超级电容器为主，350~5000F的大容量超级电容器在生产过程中仍存在加工工艺繁琐、寿命短、可靠性差等缺点，特别是在高压充电过程和高温环境中，由于热蒸发、化学反应和电化学反应等，会产生气体。所产生的气体被限制在电容器封装中，受限制的气体会引起电容的内部压力过大，可能造成使用过程中封装破裂，甚至爆炸，给使用者带来安全隐患。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种使用安全、加工方便的圆柱形大容量超级电容器，其包括外壳、上盖、上集流体、卷芯和下集流体，所述卷芯的上端面和下端面均为空白铝箔，所述上端面和下端面分别与所述上集流体、所述下集流体连接；所述下集流体设置在所述外壳的底部并与之连接；所述上集流体以插入方式置于所述上盖，所述上盖与所述外壳连接，并设有注液口及其密封装置；所述外壳上还设有平面型防爆阀。
进一步，还可采用以下优选的技术方案：
所述上端面与所述上集流体、所述下端面与所述下集流体分别采用激光焊接的方式连接；所述下集流体采用感应加热的方式放入所述外壳底部，并与所述外壳的底部采用超声波焊接的方式连接；所述上集流体以插入方式放入所述上盖中。
所述上集流体直接穿过所述上盖作为极柱使用。
所述外壳与所述上盖之间采用激光焊接的方式密封连接；上集流体与上盖采用隔离圈隔离，并通过密封圈密封，还采用C型扣环固定。
所述注液口密封装置是铝塞及套设在所述铝塞上的密封圈。
所述铝塞的顶部与所述注液口的上沿还采用激光焊接的方式密封连接。
所述密封圈材质为天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种。
所述的防爆阀宽度为10mm～20mm、长度为10mm～20mm、深度为0.1mm～0.9mm。
所述防爆阀与所述外壳下端面的距离为≥1/8外壳高度。
所述平面型防爆阀由铣刀在壳体上加工而成，加工过程包括：
a. 用夹具夹持所述外壳体；
b. 保持铣刀与外壳外圆相切，移动所述外壳并在所述外壳上加工出防爆阀。
本发明的有益效果是：
通过在外壳上设置平面型防爆阀，当内部压力过大时，起到泄压作用，避免产品爆炸，保证安全。另外，加工方便，生产成本低。再者，在注液口采用由铝塞及套设在其上的密封圈构成的密封装置，既保证了密封效果又方便注液后的密封。
另外，将防爆阀与所述外壳下端面的距离设为≥1/8外壳高度处，可避免后加工工艺造成防爆阀破裂。上集流体直接穿过所述上盖作为极柱使用，其好处是可以消除上集流体与盖子之间连接的电阻。因传统的技术是上集流体与盖子焊接后，盖子作为极柱，而本发明上集流体直接作为极柱。
附图说明
图1是超级电容器剖面结构示意图。
图2是注液口及其密封装置的局部放大图。
图3是图1的平面型防爆阀所处部位的局部放大图。
图4是在外壳4上加工平面型防爆阀11的加工系统模块图。
具体实施方式
以下结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，是一个优选实施例的超级电容器剖面结构示意图。该圆柱形大容量超级电容器包括外壳4、上盖5、上集流体2、卷芯1和下集流体3，所述卷芯1的上端面和下端面均为空白铝箔，所述上端面和下端面分别与所述上集流体2、所述下集流体3连接。所述下集流体3设置在所述外壳4的底部并与之连接。所述上集流体2置于所述上盖5中并与之连接， 在该优选的实施例中，所述上集流体2采用插入方式放入所述上盖5中，并直接穿过所述上盖5作为极柱使用。所述上集流体2与上盖5之间采用隔离圈7隔离，并通过密封圈6密封，还采用C型扣环12固定。所述外壳4与所述上盖5之间采用激光焊接的方式密封连接。所述上盖5密封连接在所述外壳4的顶部并设有注液口8及其密封装置。所述外壳4上还设有平面型防爆阀11，该平面型防爆阀形状示意图如图3所示。所述密封装置由铝塞9及套设在所述铝塞9上的密封圈10构成，如图2所示。由铝塞9及套设在所述铝塞9上的密封圈10构成密封装置，既方便生产制造，又方便安装使用，安装时，只需将密封圈10套设在所述铝塞9上并自注液口8压入即可。为有更好的密封效果，所述铝塞9的顶部与所述注液口8的上沿还可采用激光焊接的方式密封连接。
所述上端面与所述上集流体2、所述下端面与所述下集流体3分别优选采用激光焊接的方式连接；所述下集流体3优选采用感应加热的方式放入所述外壳4底部，并与所述外壳4的底部采用超声波焊接的方式连接。
所述外壳4、上集流体2、下集流体3和铝塞9分别选自铝合金，优选可采用10、30或60系列的铝合金。所述密封圈6、10材质优选使用丁基橡胶，本领域技术人员可知，也可采用天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯等，均可实现同样的技术效果。
本实施例中，所述平面型防爆阀11的长×宽×高是15mm×15mm×0.5mm，但一般而言，平面型防爆阀11的宽度可在10mm～20mm范围内选择使用，长度可在10mm～20mm范围内选择使用，深度可在0.1mm~0.9mm范围内选择使用，均可实现其防爆功能。所述平面型防爆阀11与所述外壳4下端面的距离为≥1/8外壳高度，以避免后加工工艺造成防爆阀破裂。以上尺寸可根据超级电容器的型号及实际情况进行调整，以保证适当压力下爆破的效果。需要说明的是，这里仅是举例说明，而非进行限制。
此处提供本发明实施加工的详细描述，但是应该理解本发明是可以由各种形式体现。因此，此处公开的具体细节不应该理解成限制，而是应该理解成应该指导本领域技术人员如何在实质上任何详细的系统、结构、或方式中利用本发明的代表性原则。
首先，所述平面型防爆阀11由铣刀在外壳4上加工而成，加工过程包括：将超级电容器外壳4装夹在定位夹具上，外壳4由壳体外弧面和底部圆柱型极柱定位，壳体定位好后由一气动元件控制夹具将壳体锁紧。将壳体锁紧后启动电源，电源带动铣床动作；电源亦通过逆变器带动一直流电动机动作，直流电动机通过一链条传动驱动定位夹具运动。当定位夹具和壳体移动至铣床铣刀处，铣刀在壳体上加工出一道平面型防爆阀11。其中，所使用的铣床还包含一急停装置，当发生意外情况时，铣刀立即停止动作，以避免伤害。该平面型防爆阀11可通过此简单的方式进行加工，加工效率高且可保证其必要时破裂的效果。
本发明实施加工简单，容易控制，适合生产制造加工。
在外壳4上加工平面型防爆阀11的加工系统模块图如图4所示，包括铣床，用于夹持和定位外壳4的定位夹具，和为定位夹具提供动力的电动机，该电动机通过逆变器连接于电源模块，该电源模块同时为铣床提供电力。另外，所述铣床还包括一急停装置，当发生意外情况时，可控制铣刀立即停止动作，避免造成伤害。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：包括外壳、上盖、上集流体、卷芯和下集流体，所述卷芯的上端面和下端面均为空白铝箔，所述上端面和下端面分别与所述上集流体、所述下集流体连接；所述下集流体设置在所述外壳的底部并与之连接；所述上集流体以插入方式置于所述上盖中，所述上盖与所述外壳连接，并设有注液口及其密封装置；所述外壳上还设有平面型防爆阀。
2. 如权利要求1所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述上端面与所述上集流体、所述下端面与所述下集流体分别采用激光焊接的方式连接；所述下集流体采用感应加热的方式放入所述外壳底部，并与所述外壳的底部采用超声波焊接的方式连接。
3. 如权利要求1所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述上集流体一端直接穿过所述上盖并作为极柱使用。
4. 如权利要求3所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述外壳与所述上盖之间采用激光焊接的方式密封连接；所述上集流体与上盖之间采用隔离圈隔离，并通过密封圈密封，还采用C型扣环固定。
5. 如权利要求1所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述注液口密封装置是铝塞及套设在所述铝塞上的密封圈。
6. 如权利要求5所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述铝塞的顶部与所述注液口的上沿还采用激光焊接的方式密封连接。
7.如权利要求4或5所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述密封圈材质为天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶 、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种。
8.如权利要求1所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述的平面型防爆阀宽度为10mm～20mm、长度为10mm～20mm、深度为0.1mm～0.9mm。
9. 如权利要求1所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述平面型防爆阀与所述外壳下端面的距离为≥1/8外壳高度。
10.如权利要求1所述的圆柱形大容量超级电容器单体结构，其特征在于：所述平面型防爆阀由铣刀在壳体上加工而成，加工过程包括：
a. 用夹具夹持所述外壳体；
b. 保持铣刀与外壳外圆相切，移动所述外壳并在所述外壳上加工出平面型防爆阀。
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