CN106910636B - 一种高性能电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种高性能电解电容器，包括壳体，盖板，电芯，还包括设置在电解电容器的壳体开口处的密封胶层，在电解电容器盖板边缘设置有与所述密封胶层形状匹配的凹槽，所述盖板顶部设置有活动卡钩，所述活动卡钩与所述壳体的凹槽配接；夹持电芯的电芯压片；其中，所述电芯设计成扁平状，其数量为复数个；所述电芯包括有正极箔片、铆接于正极箔片上的正极耳、负极箔片、铆接于负极箔片上的负极耳、以及电解纸。本发明通过提供新的密封结构和电芯结构，从而较传统铝电解电容器的性能高，安全可靠。密封结构采用密封胶层和活动卡钩，能够增加密封性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种储能技术领域，具体涉及一种高性能电解电容器。
背景技术
目前，传统方式制造的铝电解电容器由于卷绕技术与封装技术的限制，已知最大单体尺寸为φ100mm×H260mm，400VDC时最大电容量上限为22000UF。铝电解电容器体积越大，散热就成了一个必须面对的问题，铝电解电容器发热是由于自身阻抗功率发热和漏电电流引起电化学发热。目前这两个问题在铝电解电容器中实际存在。理论上一个功能完好的铝电解电容器，寿命长短直接的原因由于高温使电极板电化学过程加快，缩短电极板极化时间。
现有技术中，所有大型铝电解电容器制作都为圆柱体形貌，圆柱直径过大时热阻很大，散热不科学，中心容易过热造成电容的局部寿命热衰竭，如中国专利第201020269753.X公开的电容器，其设计成圆柱体形貌，包括有实心结构的电芯以及包覆电芯的铝壳，其散热面积以及散热功能不好，电容器发热电芯膨胀容易发生危险。发热是电解电容器使用中不可忽视的因素，而现有技术中的圆柱体形貌铝电解电容器散热性差，圆柱式电容直径越大越不安全，目前应对的方法是通过提高正箔耐压，改良电解液高温稳定性以进行改善，然而，这些方法在一定上提高了产品的成本，并且效果并不理想。
另外现有技术中大部分的电解电容器的由于散热不畅很容易知道结构老化和损坏，导致盖板和壳体之间的气密性变差，影响电容器的稳定性和寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种既能够防止漏液又能够有效提高稳定性的电解电容器。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种高性能电解电容器，包括壳体，所述壳体的上方安装有盖板，所述壳体内设有电芯，所述电芯通过正极引箔条和负极引箔条分别与正极接线端子和负极接线端子相通，所述正负极接线端子可通过熔接端子固定在所述盖板上，所述盖板上设有与所述正负极接线端子相配合的配接孔，
还包括，密封胶层设置在电解电容器的壳体开口处，在电解电容器盖板边缘设置有与所述密封胶层形状匹配的凹槽，所述盖板顶部设置有活动卡钩，所述活动卡钩与所述壳体的凹槽配接；
用于夹持电芯的电芯压片；其中，所述电芯设计成扁平状，其数量为复数个；所述电芯包括有正极箔片、铆接于正极箔片上的正极耳、负极箔片、铆接于负极箔片上的负极耳、以及电解纸。
优选的：所述正极箔片为独立的单片设计，其形状与扁平电芯的结构相适配，一个电芯包括有复数片独立的正极箔片，该正极箔片采用多片叠层并独立引出正极极耳。
优选的：所述负极箔片以及电解纸均为长条片状设计，一个电芯仅包括有一长条片负极箔片以及一层以上长条片电解纸。
优选的：所述电芯设计有1对以上电极引出条，电芯结构采用平面叠层片式设计，该平面叠层片式系采用负极箔片与电解纸连续卷绕，而正极箔片则平行叠进负极箔片与电解纸形成的连续包围中。
优选的：所述密封胶层在轴向上包括三段，第一段为从壳体边缘向壳体中心向壳体底部倾斜的斜坡；第二段为平行于所述壳体底部且向所述壳体中心突出的凸台；第三段为垂直于所述壳体侧壁设置的凸台。
优选的：所述密封胶层为环状结构。
优选的：所述凹槽的第一端均位于所述壳体侧壁的中心处。
优选的：相邻两个所述凹槽之间的夹角角度相同。
优选的：所述活动卡钩通过铰链与所述盖板铰接。
本发明通过提供新的密封结构和电芯结构，电芯结构采用平面叠层片式化设计，叠片结构采用负极箔片与电解纸连续卷绕，正极箔片则平行叠进负极箔片与电解纸形成的连续包围环境中，从而较传统铝电解电容器的性能高，安全可靠。密封结构采用密封胶层和活动卡钩，能够增加密封性能。
附图说明
图1是传统带状电极与卷绕电芯示意图；
图2是本实用型高性能的铝电解电容器示意图；
图3是本实用型高性能的铝电解电容器的电芯图示；
图4是本发明高性能的铝电解电容器的电芯卷绕示意图；
图5是本发明高性能的铝电解电容器的帕状叠片及电极示意图；
图6 是本发明高性能电解电容器的防漏结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图2-图4所示，本发明高性能的铝电解电容器100包括有电芯3、电解液(未图示)、外壳2以及盖板3；其中，还包括有夹持电芯的电芯压片(未图示)；所述电芯3设计成扁平状，其数量为复数个；所述电芯压片由弹性钢片制成。
所述电芯3包括有正极箔片10、铆接于正极箔片10上的正极耳100、负极箔片111、铆接于负极箔片111上的负极耳110、以及电解纸12。其中，正极箔片10为独立的单片设计，其形状与扁平电芯1的结构相适配，一个电芯1包括有复数片独立的正极箔片10；而负极箔片111以及电解纸12均为长条片状设计，一个电芯3仅包括有一长条片负极箔片111以及一长条片电解纸12。正极箔片10采用多片叠层并独立引出正极耳100，这样使得电荷路径低阻抗化，发热降低。
其中，负极箔片111与电解纸12为不中断的连续绕制，正极箔片10则是铆接好正极耳100后置入电解纸12的夹层之中，即：在连续卷绕过程中，当电解纸12与负极箔片111绕过后，在水平线方向时，放置上一片铆好正极耳100的正极箔片10；当电解纸12与负极箔片111绕过一圈再次在水平线方向时，再放置上一片铆好正极耳100的正极箔片10，如此不停绕制，当叠入设计数量的铆好正极耳的正极箔片10后，电解纸12与负极箔片111继续卷绕一定长度后，实施捆包短路刷选处理，这样一个流程就制作成完整的一个电芯3。电芯3制作好后经过干燥处理，对干燥处理好的电芯投入电解液注入设施注入若干电解液处理，电芯3注入电解液后经过装配、封装、电极赋能、测试处理后即可具有独立的储存电荷功能。
电芯3最少有1对以上极耳，在有明确正负极的情况下，正极箔片10设计入片数为一片以上，入片总数上不封顶。本发明实施例为10对极耳，正极入片数为10片，负箔和电解纸为连续性卷绕而成。本发明实施例中，按10对极耳，入片数10片来计，实际单个电芯厚度为3～5mm。
本发明实施例中，电芯设计有1对以上电极引出条、有正极性要求时每层正电极叠片单独引出，电芯结构采用平面叠层片式化设计，叠片结构采用负极箔片与电解纸连续卷绕，正极箔片则平行叠进负极箔片与电解纸形成的连续包围环境中，从而较传统铝电解电容器的性能高，同时简化了制造过程，并能采用自动化卷绕入片设备进行生产。
参照图5所示，本发明正极箔片10呈帕状比传统长带状电极如图1所示的a为电极箔片，b为极耳。本新型的正极箔片具有更小的电流路径、电极板方阻更小，其中箭头方向为电流路径。蓄电核心采用1个以上数量的电芯单元设计、电荷进出路径低阻抗化，10对以上正负电极引出条、且每层正电极叠片单独引出，卷绕结构上采用扁平化设计，叠片结构采用负极箔片与电解纸连续卷绕，正极箔片10则平行叠进负箔111与电解纸12形成的连续包围圈之中，较传统铝电解电容器的性能高，同时简化制造过程，并能采用自动化卷绕设备生产实现。其中，电芯数量、体积的大小、外形随容量、耐压高低、环境的具体条件可进行具体量化设计。
目前传统方式制造的电容器由于卷绕技术与封装技术的限制，最大单体尺寸为φ100mm x H260mm，例如400VDC最大容量上限为22000UF。而本发明采用叠层电容结构，叠层电容容量由叠层的大小与多少决定有效容值大小，只要将材料面积足够大、叠层数无限叠层，即可以使单体电容器容量无上限，满足一切大容量应用场合，技术实现没有上限。
本发明铝电解电容器结构与扁片电芯相一致，其基本型貌为扁平状，电极端子为螺栓连接方式，电容横切面为椭圆环型或者为大R角的规则多边型。扁平化有利于蓄电单元低热阻阻抗，电容器的热点为中心线位置，散热路径为中心向外传导散热，经过实验，同容量的两种电容，扁平式结构电容器与传统的圆柱状铝电解电容器相比，圆柱状的电容器热阻路径较扁平体结构电容的热阻大一倍以上，在电容器高度不变，截面积不变，散热结构展开为长条状时，圆柱状的电容器的热路径成倍的减小。
如图6所示，本发明的一个实施例中包括壳体1，所述壳体1的上方安装有盖板2。在本实施例中，所述盖板2的材质可分为两部分，上部为酚醛材料，周边为橡胶层，选用橡胶层的原因是因为橡胶材质软，有较好的密封效果，且可以很好地固定。所述盖板也可以其它材质，只要能实现与所述壳体的密封配合即可。
所述壳体1内设有电芯，所述电芯通过正极引箔条和负极引箔条分别与正极接线端子和负极接线端子相通，所述正负极接线端子可通过熔接端子固定在所述盖板2上，所述盖板2上设有与所述正负极接线端子相配合的配接孔，所述配接孔用于使所述正极接线端子5、所述负极接线端子6通过该孔并与所述正极引箔条、所述负极引箔条连接。
所述壳体1的开口处设有一密封胶层4，在本实施例中，所述密封胶层4具体设置在所述壳体1的上端开口结构处，所述盖板2的顶部与所述壳体1开口处的密封胶层4具有形状相匹配的凹槽，在配接过程中，可实现所述盖板2与所述壳体1的固定连接，进而保证所述电解电容器的稳固性。所述壳体1通过冷挤压形成下端封闭上端开口的结构，在所述盖板2上还设置有包覆配接区的密封胶层4，所述密封胶层4在轴向上包括三段，第一段为从壳体边缘向壳体中心向壳体底部倾斜的斜坡；第二段为平行于所述壳体底部且向所述壳体中心突出的凸台；第三段为垂直于所述壳体侧壁设置的凸台。与现有技术相比，所述密封胶层4的设置使密封结构和盖板的密封具有更强的密封性能，所述电解电容器在使用过程中不需要担心电解液泄露及所述电解电容器易脱落。在本技术方案中，所述密封胶层4可为环状结构，所述环状结构的设置可使得所述电解电容器的密封效果更好，且还具有在高温状态下工作稳定性好，大大降低了所述电解电容器的漏液风险，在产业上可广泛使用。
如图1所示，在所示壳体的外表面上开设有一凹槽5。所述凹槽为多个，所述凹槽可为任意形状，比如弧形槽或横截面为三角形的凹槽等。各所述凹槽的第一端连接于同一点，所述凹槽的深度优选为1~5mm。各所述凹槽的第一端均位于所述壳体1侧壁的中心处。相邻两个所述凹槽之间的夹角角度相同，该角度的设置使得各凹槽分布均匀。本技术方案的另一实施例：在盖板顶部还包括一个通过铰链6与所述盖板铰接的活动卡钩，所述活动卡钩和凹槽配接卡紧固定。增加电解电容器的密封性。
传统的电解电容器和壳体都是圆柱型的，通过实验证明，以400V/1100uF、85度、5000h规格的产品为例，在负载状态，环境温度为85度下圆柱体产品的电芯中心温升为1.5度，耐纹波电流能力为18A，而本技术方案中，椭圆形产品电芯中心温升为1度，耐波纹电流能力为21A。
本发明的电解电容器结构简单，设计合理，密封效果明显。本发明不仅具有损耗低、漏电小、密封性好和使用寿命长的特点，而且还具有在高温状态下工作稳定性好，电解电容器内的电解液不会泄露。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，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 (5)
1.一种高性能电解电容器，包括壳体，所述壳体的上方安装有盖板，所述壳体内设有电芯，所述电芯通过正极引箔条和负极引箔条分别与正极接线端子和负极接线端子相通，所述正负极接线端子可通过熔接端子固定在所述盖板上，所述盖板上设有与所述正负极接线端子相配合的配接孔，其特征在于，
还包括设置在电解电容器的壳体开口处的密封胶层，在电解电容器盖板边缘设置有与所述密封胶层形状匹配的凹槽，所述盖板顶部设置有活动卡钩，所述活动卡钩与所述壳体的凹槽配接；
夹持电芯的电芯压片；其中，所述电芯设计成扁平状，其数量为复数个；所述电芯包括有正极箔片、铆接于正极箔片上的正极耳、负极箔片、铆接于负极箔片上的负极耳、以及电解纸；
所述密封胶层在轴向上包括三段，第一段为从壳体边缘向壳体中心向壳体底部倾斜的斜坡；第二段为平行于所述壳体底部且向所述壳体中心突出的凸台；第三段为垂直于所述壳体侧壁设置的凸台；
所述密封胶层为环状结构。
2.根据权利要求1所述的一种高性能电解电容器，其特征在于：所述正极箔片为独立的单片设计，其形状与扁平电芯的结构相适配，一个电芯包括有复数片独立的正极箔片，该正极箔片采用多片叠层并独立引出正极极耳。
3.根据权利要求2所述的一种高性能电解电容器，其特征在于：所述负极箔片以及电解纸均为长条片状设计，一个电芯仅包括有一长条片负极箔片以及一层以上长条片电解纸。
4.根据权利要求3所述的一种高性能电解电容器，其特征在于：所述电芯有1对以上电极引出条，电芯结构采用平面叠层片式设计，该平面叠层片式系采用负极箔片与电解纸连续卷绕，而正极箔片则平行叠进负极箔片与电解纸形成的连续包围中。
5.根据权利要求1所述的一种高性能电解电容器，其特征在于，所述活动卡钩通过铰链与所述盖板铰接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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