CN103680999A - 一种超级电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容器，包括顶部敞口的筒状外壳、端盖、正极集流体、负极集流体、极芯和电解液，极芯的两端分别与正极集流体、负极集流体焊接，端盖顶部设有注液口，端盖的边缘焊接在负极集流体的内侧壁环状台阶上，在端盖与负极集流体之间的焊缝上设置第一密封件，外壳的口部卷边压紧所述的第一密封件；负极集流体设有外侧壁环状凹槽，外壳在所述外侧壁环状凹槽对应的位置设有上滚槽，负极集流体的外侧壁环状凹槽与外壳的上滚槽之间设有第二密封件；正极集流体的外周设有向下的环形凸起，外壳内底壁对应环形凸起的位置设有环形凹槽，所述环形凸起嵌入环形凹槽内。本发明超级电容器的结构稳定，内阻小，气密性好，加工简单，制备成本低。

Description

一种超级电容器

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，具体地说，是一种低内阻、可靠性高的超级电容器。

背景技术

超级电容器又称双电层电容器、电化学电容器、法拉电容、黄金电容，是一种介于传统电容和二次电池之间的新型储能电气元件。超级电容具有高比功率、大电流充放电能力、长寿命、超低温性能、高可靠性、绿色环保等特点，使得其在工业电子、交通运输、再生能源、军事等领域作为功率电源或储能电源得到广泛的应用。影响超级电容器的可靠性主要有内阻、机械结构稳定性、气密性等方面。目前，现有的超级电容器为了实现低内阻的性能，负极集流体和端盖大多采用焊接结构，但是这种焊接工艺繁琐，工装夹具复杂，成本较高，多为局部焊接。另一种方式是将负极集流体中间设置圆形极柱，在端盖中间开圆形孔，二者装配时负极集流体的极柱直接伸出端盖，在其接触的端面焊接，这种焊接有泄漏的风险。目前市面上的负极集流体外径要小于端盖，仅承担汇电流的作用。正极集流体和壳体多采用机械挤压来降低接触电阻，为达到这个目的，需要对正极集流体做特殊处理，增加成本，且占用超级电容的内部空间。另外，超级电容器的外壳机械强度有限，其密封效果差，端盖容易在壳体中松动。超级电容器对气密性有着很高的要求，一旦出现泄漏，后果严重，如何保证超级电容器的气密性，是当今超级电容结构设计的重要课题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种低内阻、可靠性高的超级电容器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种超级电容器，包括顶部敞口的筒状外壳、端盖、正极集流体、负极集流体、极芯和电解液，所述极芯的两端分别与正极集流体、负极集流体焊接，端盖顶部设有注液口，所述端盖的边缘焊接在负极集流体的内侧壁环状台阶上，在端盖与负极集流体之间的焊缝上设置第一密封件，外壳的口部卷边压紧所述的第一密封件；所述负极集流体设有外侧壁环状凹槽，外壳在所述外侧壁环状凹槽对应的位置设有上滚槽，负极集流体的外侧壁环状凹槽与外壳的上滚槽之间设有第二密封件；所述正极集流体的外周设有向下的环形凸起，外壳内底壁对应环形凸起的位置设有环形凹槽，所述环形凸起嵌入环形凹槽内。

第一密封件覆盖在焊缝上面，在外壳口部卷边压紧状态下起到良好的密封作用，同时也能防止外壳和端盖接触产生短路。第一密封件为环状，其截面可以是一字型或L型。第二密封件也为环状，被夹在负极集流体的外侧壁环状凹槽与外壳的上滚槽之间，能有效防止内部的电解液泄漏，提高超级电容器的气密性。

进一步地，所述负极集流体的外周设有向上的环状凸台，所述环状凸台伸向外壳口部卷边与外壳侧壁形成的空腔，可进一步挤压第一密封件，提高气密性。

进一步地，所述外壳在正极集流体的环形凸起对应的位置设有起压紧作用的下滚槽，下滚槽能增加正极集流体和外壳内底壁的接触强度，提高结构稳定性，降低内阻。

进一步地，所述外壳内底壁的环形凹槽的深度为1～3毫米，宽度为3～10毫米，所述外壳的下滚槽的深度为0.5～1毫米。

进一步地，所述外壳的内底壁中心位置设有定位凸起，所述正极集流体的中心位置设有定位槽，所述定位凸起嵌入定位槽内，提高结构稳定性。

进一步地，所述正极集流体的环形凸起的外表面设有滚花，可增大接触面积和接触强度。

进一步地，所述的焊接采用氩弧焊、激光焊、电阻焊、超声焊或脉冲焊的焊接方式。

进一步地，所述的第二密封件是O型密封圈。

进一步地，所述的第一密封件和/或第二密封件的材质为天然橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯中的任一种。

进一步地，所述的负极集流体的外侧壁环状凹槽的截面为弧形、方形或梯形。

本发明优点在于：

1、本发明超级电容器的正极集流体和外壳底部通过凸起、凹槽与下滚槽等结构实现紧密接触，结构稳定，内阻小；

2、端盖和负极集流体通过焊接方式密封，且联合第一密封件、第二密封件双重密封结构实现电容器的完全密封，保证气密性，质量稳定，且端盖在外壳内不易松动；

3、本发明超级电容器结构新颖，可靠性高，加工简单，制备成本低。

附图说明

附图1是本发明超级电容器的剖面结构示意图。

附图2是负极集流体与端盖的组装示意图。

附图3是图1中A区域的局部放大图。

附图4是图1中B区域的局部放大图。

附图5是本发明超级电容器另一种实施方式中的局部结构图。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.外壳                                11.口部卷边

12.上滚槽                             13.下滚槽

14.环形凹槽                           15.定位凸起

2.极芯                                3.正极集流体

31.环形凸起                           32.定位槽

4.负极集流体                          41.内侧壁环状台阶

42.环状凸台                           43.外侧壁环状凹槽

5.端盖                                6.第一密封件

7.第二密封件                          8.焊缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

请参照图1，图1是该实施例超级电容器的剖面结构示意图。该超级电容器整体形状为圆柱形，包括顶部敞口的筒状外壳1、极芯2、正极集流体3、负极集流体4、端盖5和电解液（图中未标出）。所述极芯2的两端分别与正极集流体3、负极集流体4焊接，端盖5的顶部设有注液口（图中未示出）。外壳1和端盖5形成封闭结构，正极集流体3位于外壳1的内底壁处，负极集流体4靠近端盖5一侧，极芯2位于正极集流体3和负极集流体4之间。外壳1的内底壁中心位置设有定位凸起15，正极集流体3的中心位置设有定位槽32，所述定位凸起15可嵌入定位槽32内，提高结构稳定性。

请参照图2，图2是负极集流体4与端盖5的组装示意图。所述端盖5的外周直径小于负极集流体4的外周直径，端盖5可以扣盖在负极集流体4的内侧壁环状台阶41上，在端盖5边缘和内侧壁环状台阶41的接触面进行焊接，形成焊缝8。所述的焊接可以采用氩弧焊、激光焊、电阻焊、超声焊或脉冲焊的焊接方式，操作简单，焊接效果好。

图3是图1中A区域的局部放大图。在端盖5与负极集流体4之间的焊缝8上设置第一密封件6，第一密封件6整体为环状，其截面为L型，外壳1的口部卷边11压紧所述的第一密封件6。第一密封件6覆盖在焊缝8上面，在口部卷边11压紧状态下起到良好的密封作用，同时也能防止外壳1和端盖5接触产生短路。负极集流体4的外周设有向上的环状凸台42，所述环状凸台42伸向外壳1口部卷边11与外壳1侧壁形成的空腔，可进一步挤压第一密封件6，提高气密性。

负极集流体4设有外侧壁环状凹槽43，外壳1在所述外侧壁环状凹槽43对应的位置设有上滚槽12，外侧壁环状凹槽43与上滚槽12之间设有第二密封件7。外侧壁环状凹槽43的截面为弧形，还可以是方形或梯形。第二密封件7整体为环状，优选为O型密封圈。第二密封件7被夹在负极集流体4的外侧壁环状凹槽43与外壳1的上滚槽12之间，能有效防止内部的电解液泄漏，提高超级电容器的气密性。端盖5和负极集流体4通过焊接方式密封，且联合第一密封件6、第二密封件7双重密封结构实现电容器的完全密封，保证气密性，质量稳定。

图4是图1中B区域的局部放大图。正极集流体3的外周设有向下的环形凸起31，外壳1内底壁对应环形凸起31的位置设有环形凹槽14，所述环形凸起31嵌入环形凹槽14内，实施过盈配合。在正极集流体3的环形凸起31的外表面设有滚花，可增大接触面积和接触强度。进一步地，外壳1在环形凸起31对应的位置设有起压紧作用的下滚槽13，下滚槽13能增加正极集流体3和外壳1内底壁的接触强度，提高结构稳定性，降低内阻。所述外壳1内底壁的环形凹槽14的深度为1～3毫米，宽度为3～10毫米，下滚槽13的深度为0.5～1毫米。

需要说明的是，第一密封件6、第二密封件7的材质为天然橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯中的任一种，密封性好。外壳1可以一次成型，不需额外加工，装配过程中再加工口部卷边11、上滚槽12和下滚槽13。该超级电容器的结构新颖，可靠性高，加工简单，制备成本低。

实施例2

该实施例中超级电容器的结构与实施例1中大体相同，只是密封结构存在差别，请见图5，图5是另一种超级电容器的局部结构图。第一密封件6的截面为一字型，覆盖在焊缝8上面，口部卷边11压紧第一密封件6。外壳1的上滚槽12与外侧壁环状凹槽43的位置水平对应，且它们的截面形状相匹配，在外侧壁环状凹槽43与上滚槽12之间填充第二密封件7。第二密封件7的截面形状中部为C字型，C字两端稍有延伸，其上端伸入外壳1口部卷边11与外壳1侧壁形成的空腔，进而接触第一密封件6。第二密封件7的此种结构组装更为方便，绝缘效果更好，该双重密封结构大大降低电解液泄漏的可能，保证超级电容器的气密性。

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，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超级电容器，包括顶部敞口的筒状外壳、端盖、正极集流体、负极集流体、极芯和电解液，所述极芯的两端分别与正极集流体、负极集流体焊接，端盖顶部设有注液口，其特征在于，所述端盖的边缘焊接在负极集流体的内侧壁环状台阶上，在端盖与负极集流体之间的焊缝上设置第一密封件，外壳的口部卷边压紧所述的第一密封件；所述负极集流体设有外侧壁环状凹槽，外壳在所述外侧壁环状凹槽对应的位置设有上滚槽，负极集流体的外侧壁环状凹槽与外壳的上滚槽之间设有第二密封件；所述正极集流体的外周设有向下的环形凸起，外壳内底壁对应环形凸起的位置设有环形凹槽，所述环形凸起嵌入环形凹槽内。

2.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述负极集流体的外周设有向上的环状凸台，所述环状凸台伸向外壳口部卷边与外壳侧壁形成的空腔。

3.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述外壳在正极集流体的环形凸起对应的位置设有起压紧作用的下滚槽。

4.根据权利要求3所述的超级电容器，其特征在于，所述外壳内底壁的环形凹槽的深度为1～3毫米，宽度为3～10毫米，所述外壳的下滚槽的深度为0.5～1毫米。

5.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述外壳的内底壁中心位置设有定位凸起，所述正极集流体的中心位置设有定位槽，所述定位凸起嵌入定位槽内。

6.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述正极集流体的环形凸起的外表面设有滚花。

7.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述的焊接采用氩弧焊、激光焊、电阻焊、超声焊或脉冲焊的焊接方式。

8.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述的第二密封件是O型密封圈。

9.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述的第一密封件和/或第二密封件的材质为天然橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、聚丙烯中的任一种。

10.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述的负极集流体的外侧壁环状凹槽的截面为弧形、方形或梯形。

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