CN105190813A - 超级电容器 - Google Patents

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CN105190813A CN201480025567.2A CN201480025567A CN105190813A CN 105190813 A CN105190813 A CN 105190813A CN 201480025567 A CN201480025567 A CN 201480025567A CN 105190813 A CN105190813 A CN 105190813A
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Abstract

本发明涉及一种超级电容器,包括:壳体,具有圆柱形状,其一端封闭且另一端打开;单体电池,放置在所述壳体内且形状像绕组元件,包括正极、负极和隔膜;第一内部端子,设置在所述壳体内的壳体封闭区并连接至所述单体电池的正极;第二内部端子,设置在所述壳体内的壳体打开区并连接至所述单体电池的负极;和外部端子,在所述壳体外连接至所述第二内部端子,其中,第一内部端子和第二内部端子的侧面平坦,并通过夹持处理耦接到所述壳体。

Description

超级电容器
技术领域
本发明涉及一种超级电容器,尤其涉及一种因简化了制造工艺而使成本降低且生产率提高的超级电容器。
背景技术
超级电容器,即所谓的超电容器,具有电解电容器和二次电池的中间特性。
超级电容器可快速充、放电,高效且可半永久性使用。
因此,超级电容器不仅非常适用于如移动电话、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)等移动通信信息设备的辅助电源,而且还适用于电动车辆、夜间路灯、不间断电源(UPS)以及其他需要高电容量的类似设备的主电源或辅助电源,并且已经被普遍应用于此。
为了使超级电容器小型化,其形状呈圆柱形,如韩国专利号10-1159652公开的图1和图2中所示。
参照图1和图2,传统的圆柱形超级电容器,包括:单体电池外壳10,其中,单体电池(未示出)的形状像绕组元件,并且具有正极、负极和隔膜;壳体40,容纳单体电池外壳10,并形成外观;第一外部端子20和第二外部端子30,分别耦接至壳体40的上部和下部,并连接至单体电池的负极和正极;第一外部端子51,置于壳体40的顶部;以及第二外部端子45,置于壳体40的底部。
第一内部端子20通过绝缘件60与壳体40绝缘,并电连接至在顶板50中央突出的第一外部端子51。第二内部端子30电连接至壳体40。
顶板50中形成的中空52不仅被用作注入电解液的通路和真空作业的排气口,而且还被用作安装安全孔71的位置。
如图2所示,在注入电解液的过程中,电解液在依次通过顶板50中空52和第一内部端子20中空21的同时被导入容置于单体电池外壳10内的单体电池中,从而使单体电池注满电解液。
然而,这种传统超级电容器的制造工艺复杂,并且由于其结构繁复而导致出现生产效率降低和成本增加的问题。
发明内容
【技术问题】
本发明的一个方面旨在提供一种超级电容器,其简化了制造工艺,从而降低了成本并提高了生产率。
【技术解决方案】
根据本发明一个方面,提供了一种超级电容器,包括:壳体,具有圆柱形状,其一端封闭且另一端打开;单体电池(barecell),放置在壳体内且形状像绕组元件,包括正极、负极和隔膜;第一内部端子,设置在壳体内的壳体封闭区并连接至单体电池的正极;第二内部端子,设置在壳体内的壳体打开区并连接至单体电池的负极;和外部端子,在壳体外连接至第二内部端子,其中,第一内部端子和第二内部端子的侧面平坦,并通过夹持处理(clampingprocess)耦接至壳体。
第一内部端子和第二内部端子中的每一个包括壳体耦合板,其具有底面,该底面上形成有若干电解液注入孔,且接触并激光焊接至单体电池;平坦侧面,通过夹持处理在径向向内方向上弯曲,并耦接至所述壳体。
第一内部端子和第二内部端子中的每一个可进一步包括设置在外部端子与壳体耦合板之间的端子垫圈。
壳体耦合板的侧面与外部端子和端子垫圈中的一个的侧面凹槽对应设置,并在相应位置与壳体一起进行夹持处理。
外部端子、壳体耦合板和端子环可被激光焊接成单体。
外部端子可包括阶梯部分,其在一侧突出有宽度差,且壳体耦合板被安装至该阶梯部分。
壳体耦合板在被安装至阶梯部分的同时还被焊接至阶梯部分。
【有益效果】
根据本发明的实施例,由于简化了其制造工艺,因此具有降低成本和提高生产率的效果。
附图说明
图1是传统超级电容器的横断面视图;
图2是图1中超级电容器的电解液注入通路的横断面视图;
图3是根据本发明的第一实施例的超级电容器的分解透视图;
图4是图3的底视图;
图5是进行夹持处理前图3中超级电容器的局部横截面视图;
图6是进行夹持处理后图5中超级电容器的局部横截面视图;
图7是单体电池的结构视图;
图8a-图8c是第二实施例及其替代实施例的示图;
图9是进行夹持处理后图8中超级电容器的局部横截面视图;
图10是根据本发明第三实施例的超级电容器内的外部端子、壳体耦合板和端子垫圈的分解透视图;和
图11是图10中部件耦接至壳体的示图。
<参考编号>
110:壳体120:单体电池
121:正极引线122:正极
123:负极引线124:负极
125:膈膜130:第一内部端子
131:端子垫圈136:壳体耦合板
136a:底面136b:电解液注入孔
136c:侧面140:第二内部端子
141:端子垫圈146:壳体耦合板
146a:底面146b:电解液注入孔
146c:侧面150:外部端子
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行说明。
图3是根据本发明第一实施例的超级电容器的分解透视图;图4是图3的底视图;图5是夹持处理前图3中超级电容器的局部横截面视图;图6是夹持处理后图5中超级电容器的局部横截面视图;图7是单体电池的结构视图。
如图所示,根据本发明的实施例的超级电容器包括壳体110、单体电池120、第一内部端子130、第二内部端子140和外部端子150。
壳体110形成根据本实施例的超级电容器的外观。在本实施例中,超级电容器被制造成圆柱形,因此,壳体110也具有圆柱形结构。本实施例所展现的是小尺寸超级电容器,但不仅限于小尺寸。
壳体110可由金属或合成树脂制成。在本实施例中,壳体110可由铝或铝合金制成。
应用于根据本实施例的超级电容器的壳体110具有圆柱形结构,其一端打开且另一端封闭。由于上述元件被放置在壳体110中,且壳体110开口端之后被放置在外部端子150处,因此,该超级电容器易于制造。
单体电池120即所谓的电极装置。如图7所示,单体电池120通过将具有正极导线121的正极122、具有负极导线123的负极124以及设置在正极122与负极124之间并电气隔离正极122与负极124的膈膜125缠绕在一起形成。
正极122具有活性物质层,活性物质层包括金属集电器和多孔活性炭,并在其一侧与正极导线121相连。正极导线121可与正极122分开设置并连接至正极122,或者可与正极122一体。负极124和负极导线123也可具有分离式或一体式结构。
集电器通常可以以金属箔的形式设置。可通过在金属集电器两侧撒布或涂覆活性炭设置活性材料层。活性物质层用于储存正极和负极的电能,而集电器用作从活性物质层释放的或向活性物质层提供的电荷的移动通道。
用于限制正极122与负极124之间的电子电导率的膈膜125设置在依次堆叠的正极122与负极124之间,且带单体电池120的壳体110注满电解液。
多孔活性炭层包括具有近乎球形形状的微孔,从而使其具有较大的表面面积,并且被用作正极122与负极124两者之间的活性物质,使孔表面可接触电解液。
如果向正极122和负极124施加电压,电解液内含有的正离子和负离子分别向正极122和负极124移动,并渗入多孔活性炭层的细孔中。
在本实施例中,只除设置位置外,第一内部端子130和第二内部端子140二者都具有相同的结构。
首先,第一内部端子130设置在壳体110内的壳体110封闭区,并电连接至单体电池120正极122的正极导线121。例如,第一内部端子130通过激光焊接连接至正极121。
在本实施例中,第一内部端子130包括两个元件,即端子垫圈131和壳体耦合板136。
端子垫圈131设置在外部端子150与壳体耦合板136之间。端子垫圈131的侧面形成有凹槽131a,其通过夹持处理耦接至壳体110。
壳体耦合板136包括底面136a和侧面136c。底面136a的平面形成有若干电解液注入孔136b。电解液注入孔136b沿壳体耦合板136底面136的圆周方向等距间隔设置。或者,形成有单个电解液注入孔136b。壳体耦合板136的底面136a和单体电池120相互接触,并通过激光焊接耦接。
作为参考,金属板须薄,以便实施激光焊接。因此,根据本实施例的第一内部端子130被分为第一内部端子131和壳体耦合板136两个元件,而其中一个元件与焊接有关,如,壳体耦合板136由薄板制成。
在这种情况下,端子垫圈131可被制成要求厚度,而壳体耦合板136须薄。因此,在过程中不存在困难,并且可以尽量减少缺陷。例如,将壳体耦合板136制造成0.1~1.5毫米厚,以便于激光焊接。除电解液注入孔136b外,可在壳体耦合板136的整个表面上实施激光焊接。
如图3至图5所示,壳体耦合板136侧面136c在初始状态下是平坦的,但是,当被耦接至壳体110时,壳体耦合板136侧面136c通过夹持处理A在径向向内方向弯曲(如图6所示)。当然,壳体耦合板136侧面136c的弯曲程度取决于夹持处理的实施程度。采用这种结构的有益效果是便于制造。
其次,第二内部端子140设置在壳体110内的壳体110开放区,并电连接至单体电池120负极124的负极导线123。
如附图所示,第一内部端子130和第二内部端子140具有相同的结构,并沿相反方向设置。也就是说,第二内部端子140还包括端子垫圈141和壳体耦合板146。
端子垫圈141的侧面形成有凹槽141a,其通过夹持处理与壳体110耦接。
此外,壳体耦合板146包括形成有若干电解液注入孔146b的底面146b和平坦成形的侧面146c。如图3至图5所示,该侧面146c在初始状态下是平坦的,但是,当被耦接至壳体110时,其通过夹持处理B在径向向内方向弯曲(如图6所示)。如上所述,壳体耦合板146侧面146c的弯曲程度取决于夹持处理的实施程度。当向壳体和图6横截面视图中所示的内部部件执行夹持处理时,插入密封件和绝缘体。然而,由于密封件和绝缘体是众所周知的,因此,将不会示出。同样地,下图中将予以省略。
外部端子150设置在壳体110开口区的外侧,并耦接至第二内部端子140。之后,将壳体110开口区的一端设置在内部端子150中。
具有该构造的超级电容器的制造方法将进行说明。
第一内部端子130、单体电池120和第二内部端子140依序放入底部封闭的壳体110内,并焊接在一起。
接着,外部端子150耦接至第二内部端子140。
如果完成了上述准备工作,按照图6中所示的箭头A和箭头B方向对壳体110实施夹持处理。
然后,将设置在第一和第二内部端子130和140中的壳体耦合板136和146的侧面136c和146c分别朝端子垫圈131和141的凹槽131a和141a弯曲以耦接至壳体110,从而简化超级电容器的制造流程,其中,第一和第二内部端子130和140在夹持处理A和B中定位。
根据带有此种结构的本实施例,简化了制造工艺,从而降低了成本并提高了生产率。
图8a是根据本发明第二实施例的超级电容器的分解透视图;图8b是内部端子250和第二壳体耦合板246的横截面视图;以及图8c是图8a的替代实施例,图9是夹持处理后图8中超级电容器的局部横截面视图。
如图所示,根据本实施例的超级电容器包括壳体110、单体电池120、用作第一内部端子的第一壳体耦合板236、用作第二内部端子的第二壳体耦合板246,以及外部端子250。
在本实施例中,不包括上述的端子垫圈131和141,仅只有第一和第二壳体耦合板236和246被分别用作第一内部端子和第二内部端子。
第一和第二壳体耦合板236和246分别包括具有若干电解液注入孔236b和246b的底面236a和246a,以及平坦成形的侧面236c和246c。侧面236c和246c在初始状态下是平坦的,但是,当被耦接至壳体210时,其通过夹持处理A和B在径向向内方向弯曲(如图9所示)。当然,侧面236c和246c的弯曲程度取决于夹持处理的实施程度。
图8b是图8a中外部端子250和第二壳体耦合板246的横截面视图,其中的外部端子250形成有阶梯部分,其在一侧突出有宽度差,且壳体耦合板被安装至该阶梯部分。或者,可在第二壳体耦合板246和阶梯部分251相互匹配的情况下额外进行激光焊接。在这种情况下,可加固第二壳体耦合板246与阶梯部分251之间的耦接。
图8c是图8a中所示的第二实施例的替代实施例,且示出了设置用于加固第一壳体耦合板236或第二壳体耦合板246的加强件260。可通过将加强件260的局部凸起插入第一壳体耦合板236和/或第二壳体耦合板246的中央通孔中进行耦接,并且通过将加强件260插入其中可至少加固第二壳体耦合板246。
根据带有此种结构的本实施例,简化了制造工艺,从而降低了成本并提高了生产率。
图10是根据本发明第三个实施例的超级电容器内的外部端子、壳体耦合板和端子垫圈的分解透视图,且图11是图10中元件耦接至壳体的示图。
如图中所示,在形成第二内部端子340的壳体耦合板346及端子垫圈341和外部端子350与单体电池一起设置的情况下,可通过激光焊接将其接入单体内。
首先,将壳体耦合板346预先激光焊接至单体电池,然后,按照顺序布置端子垫圈341和外部端子350,从而使壳体耦合板346、端子垫圈341和外部端子350能够通过激光焊接入单体内。之后,将它们作为一个单体插入壳体310,并通过夹持处理C耦接至壳体310。
根据带有此种结构的本实施例,简化了制造工艺,从而降低了成本并提高了生产率。
虽然已提供一些实施例对本发明进行说明,但是应当理解的是,这些实施例仅作说明之用,在不脱离本发明的精神和范围的前提下可对其做若干修改、变化和变更。因此,本发明的范围应仅限于所附权利要求及其等效物。

Claims (6)

1.一种超级电容器,包括:
壳体,所述壳体具有圆柱形状,其一端封闭且另一端打开;
单体电池,所述单体电池放置在所述壳体内且形状像绕组元件,其包括正极、负极和隔膜;
第一内部端子,所述第一内部端子设置在所述壳体内的壳体封闭区并连接至所述单体电池的正极;
第二内部端子,所述第二内部端子设置在所述壳体内的壳体打开区并连接至所述单体电池的负极;和
外部端子,所述外部端子在所述壳体外连接至所述第二内部端子;
其中,第一内部端子和第二内部端子的侧面平坦,并通过夹持处理耦接至所述壳体;
第一内部端子和第二内部端子中的每一个包括具有平坦底面的壳体耦合板,所述底面的表面上形成有若干电解液注入孔;以及侧面,所述侧面沿所述底面的外圆周垂直设置,并且
所述壳体耦合板的底面与所述单体电池接触并激光焊接至所述单体电池,并且所述壳体耦合板的侧面于一平坦的表面内形成,通过夹持处理在径向向内方向上弯曲,并耦接至所述壳体。
2.根据权利要求1所述的超级电容器,其中第一内部端子和第二内部端子中的每一个进一步包括设置在外部端子与壳体耦合板之间的端子垫圈。
3.根据权利要求2所述的超级电容器,其中所述壳体耦合板的侧面与外部端子和端子垫圈中的一个的侧面凹槽对应设置,并在相应位置与壳体一起进行夹持处理。
4.根据权利要求2所述的超级电容器,其中所述外部端子、所述壳体耦合板以及所述端子垫圈被激光焊接成单体。
5.根据权利要求1所述的超级电容器,其中所述外部端子包括阶梯部分,所述阶梯部分在一侧突出有宽度差,且所述壳体耦合板被安装至所述阶梯部分。
6.根据权利要求5所述的超级电容器,其中所述壳体耦合板在被安装至所述阶梯部分的同时还被焊接至所述阶梯部分。
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