CN109686590A - 超级电容器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超级电容器及其制造方法，包括：壳体和电芯，电芯包括电芯主体、正极全极耳、负极全极耳、正极集流板、负极集流板和芯轴，正极全极耳和负极全极耳分别设于电芯主体的两端，正极集流板设于正极全极耳上，负极集流板设于负极全极耳上，芯轴包括芯轴主体、第一连接柱和第二连接柱，第一连接柱和第二连接柱分别固定安装在芯轴主体的两端，第一连接柱依次穿过正极全极耳和正极集流板，且穿出壳体外，第一连接柱与正极全极耳和正极集流板固定连接，第二连接柱依次穿过负极全极耳和负极集流板，且穿出壳体外，第二连接柱与负极全极耳和负极集流板固定连接，上述超级电容器可提高引出端子的电流承载能力，解决大电流引出的问题。

Description

超级电容器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，特别是涉及一种超级电容器及其制造方法。

背景技术

超级电容器，是一种新型储能的电容器，与蓄电池和传统电容器相比，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，能满足不同应用领域的使用要求。但传统的超级电容器的引出端子电流承载能力较差，无法有效解决大电流引出的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种超级电容及其制造方法，以提高引出端子的电流承载能力，解决大电流引出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种超级电容器，所述的超级电容器包括：壳体和设于所述壳体内的电芯，所述电芯包括电芯主体、正极全极耳、负极全极耳、正极集流板、负极集流板和芯轴，所述正极全极耳和所述负极全极耳分别设于所述电芯主体的两端，所述正极集流板设于所述正极全极耳上，所述负极集流板设于所述负极全极耳上，所述芯轴设于所述电芯主体的轴线位置上，所述芯轴包括芯轴主体、第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱和所述第二连接柱分别固定安装在所述芯轴主体的两端，所述第一连接柱依次穿过所述正极全极耳和所述正极集流板，且穿出所述壳体外，所述第一连接柱与所述正极全极耳和所述正极集流板固定连接，所述第二连接柱依次穿过所述负极全极耳和所述负极集流板，且穿出所述壳体外，所述第二连接柱与所述负极全极耳和所述负极集流板固定连接。

上述超级电容器与背景技术相比，至少具有以下有益效果：第一连接柱与正极全极耳和正极集流板固定连接后，穿出壳体外用作正极引出端子，同理，第二连接柱与负极全极耳和负极集流板固定连接后，穿出壳体外用作负极引出端子，第一连接柱和第二连接柱的电流承载能力较强，有效解决大电流引出的问题，同时，第一连接柱和第二连接柱安装在芯轴主体的两端形成芯轴，且第一连接柱将正极全极耳和正极集流板固定连接，第二连接柱负极全极耳和负极集流板固定连接，有效提高电芯内部结构的稳固性。

在其中一实施例中，所述第一连接柱上设有用于将所述正极集流板压紧在所述正极全极耳上的第一紧固件，所述第二连接柱上设有用于将所述负极集流板压紧在所述负极全极耳上的第二紧固件。

在其中一实施例中，所述第一连接柱设有第一台阶部和第一连接部，所述第一连接部设于所述第一台阶部上，所述第一台阶部用于抵压在所述正极全极耳的底部，所述第一连接部用于穿过所述正极全极耳和所述正极集流板并与所述第一紧固件配合以将所述正极集流板压紧在所述正极全极耳上；所述第二连接柱设有第二台阶部和第二连接部，所述第二连接部设于所述第二台阶部上，所述第二台阶部用于抵压在所述负极全极耳的底部，所述第二连接部用于穿过所述负极全极耳和所述负极集流板并与所述第二紧固件配合以将所述负极集流板压紧在所述负极全极耳上。

在其中一实施例中，所述壳体包括筒体、端盖和底板，所述第一连接柱穿出所述端盖，所述第一连接柱上设有用于将所述端盖压紧在所述筒体一端上的第三紧固件，所述第二连接柱穿出所述端盖，所述第二连接柱上设有用于将所述底板压紧在所述筒体另一端上的第四紧固件。

在其中一实施例中，所述端盖和所述底板的外缘均呈阶梯结构。

在其中一实施例中，所述端盖上设有用于排出电芯内部气体的单向阀。

在其中一实施例中，所述端盖上设有防爆阀，和\或，所述筒体上设有防爆片。

在其中一实施例中，所述芯轴主体的两端设有第一连接孔，所述第一连接柱和所述第二连接柱分别设有第二连接孔，卡针穿入所述第一连接孔和所述第二连接孔以实现所述第一连接柱和所述第二连接柱分别与所述芯轴主体连接。

在其中一实施例中，所述正极集流板上设有用于将所述正极全极耳与外界连通的第一导流孔，所述负极集流板上设有用于将所述负极全极耳与外界连通的第二导流孔。

为实现上述目的，本发明还提供一种上述超级电容器的制造方法，包括以下步骤：

S100、将电芯卷绕成型，将第一连接柱和第二连接柱分别安装在芯轴主体的两端形成芯轴，将芯轴安装在电芯的轴线位置上，电芯两端分别形成正极全极耳和负极全极耳；

S200、使用极耳整形机将所述正极全极耳和所述负极全极耳进行整形，形成正极整形极耳和负极整形极耳；

S300、将正极集流板置于所述正极整形极耳上，并通过在第一连接柱上连接第一紧固件将所述正极集流板压紧在所述正极整形极耳上；将负极集流板置于所述负极整形极耳上，并通过在第二连接柱上连接第二紧固件将所述负极集流板压紧在所述负极整形极耳上；

S400、将所述正极整形极耳与所述正极集流板焊接，将所述负极整形极耳与所述负极集流板焊接；

S500、将所述电芯装入筒体内，将端盖置于所述筒体的一端上，并通过在所述第一连接柱上连接第三紧固件将所述端盖压紧在所述筒体上，将底板置于所述筒体的另一端上，并通过在所述第二连接柱上连接第四紧固件将所述底板压紧在所述筒体上；

S600、将电芯烘干后，通过注液孔加注电解液，经过静置和清洁后，将注液孔密封。

附图说明

图1为本发明一实施例中所述的超级电容器的结构示意图；

图2为本发明一实施例中所述的超级电容器的爆炸图；

图3为图2中所示的超级电容器的芯轴的爆炸图。

10、壳体，11、筒体，111、防爆片，12、端盖，121、单向阀，122、防爆阀，123、注液孔，13、底板，20、电芯，21、电芯主体，22、正极全极耳，23、负极全极耳，24、正极集流板，241、第一导流孔，25、负极集流板，251、第二导流孔，26、芯轴，261、芯轴主体，2611、第一连接孔，2612、第二连接孔， 262、第一连接柱，2621、第一台阶部，2622、第一连接部，263、第二连接柱， 2631、第二台阶部，2632、第二连接部，264、第一紧固件，265、第二紧固件， 266、第三紧固件，267、第四紧固件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”、“第四”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1至3所示，一种超级电容器，包括：壳体10和设于壳体10内的电芯20，电芯20包括电芯主体21、正极全极耳22、负极全极耳23、正极集流板 24、负极集流板25和芯轴26，正极全极耳22和负极全极耳23分别设于电芯主体21的两端，正极集流板24设于正极全极耳22上，负极集流板25设于负极全极耳23上，芯轴26设于电芯主体21的轴线位置上，芯轴26包括芯轴主体 261、第一连接柱262和第二连接柱263，第一连接柱262和第二连接柱263分别固定安装在芯轴主体261的两端，第一连接柱262依次穿过正极全极耳22和正极集流板24，且穿出壳体10外，第一连接柱262与正极全极耳22和正极集流板24固定连接，第二连接柱263依次穿过负极全极耳23和负极集流板25，且穿出壳体10外，第二连接柱263与负极全极耳23和负极集流板25固定连接。

由于传统的超级电容器一般采用引线作为正、负极的引出端子，而引线的电流承载能力较弱，难以引出大电流。上述超级电容器通过第一连接柱262与正极全极耳22和正极集流板24固定连接后，穿出壳体10外用作正极引出端子，同理，通过第二连接柱263与负极全极耳23和负极集流板25固定连接后，穿出壳体10外用作负极引出端子，与引线相比，第一连接柱262和第二连接柱263 的电流承载能力较强，有效解决大电流引出的问题，同时，第一连接柱262和第二连接柱263安装在芯轴主体261的两端形成芯轴26，且第一连接柱262将正极全极耳22和正极集流板24固定连接，第二连接柱263负极全极耳23和负极集流板25固定连接，有效提高电芯20内部结构的稳固性。

其中，第一连接柱262和第二连接柱263均采用导电材料，导电材料可选为铜、铝或铁，芯轴主体261采用绝缘材料，绝缘材料可选为四氟乙烯塑料、 PFA塑料或聚氯乙烯塑料。

在一实施例中，请结合图1，第一连接柱262上设有用于将正极集流板24 压紧在正极全极耳22上的第一紧固件264，第二连接柱263上设有用于将负极集流板25压紧在负极全极耳23上的第二紧固件265。在将正极全极耳22和正极集流板24、负极全极耳23和负极集流板25进行焊接前，通第一紧固件264 将正极集流板24预先固定在正极全极耳22上，通过第二紧固件265将负极集流板25预先固定在负极全极耳23上，省去了在焊接过程中夹具的使用，简化了超级电容器的制造工艺。其中，上述第一连接柱262和第二连接柱263可选为螺柱，对应地，第一紧固件264和第二紧固件265可选为螺母。将正极全极耳22与正极集流板24进行焊接能够使两者充分接触，有利于电流的引出，避免了极片的虚接等问题，且使正极集流板24机械强度较高，可以起到对正极全极耳22的保护作用，同理，负极全极耳23与负极集流板25进行焊接同样具有上述效果，在此不再详述。

在一实施例中，请结合图3，第一连接柱262设有第一台阶部2621和第一连接部2622，第一连接部2622设于第一台阶部2621上，第一台阶部2621用于抵压在正极全极耳22的底部，第一连接部2622用于穿过正极全极耳22和正极集流板24并与第一紧固件264配合以将正极集流板24压紧在正极全极耳22上；第二连接柱263设有第二台阶部2631和第二连接部2632，第二连接部2632设于第二台阶部2631上，第二台阶部2631用于抵压在负极全极耳23的底部，第二连接部2632用于穿过负极全极耳23和负极集流板25并与第二紧固件265配合以将负极集流板25压紧在负极全极耳23上。

在一实施例中，请结合图1和图2，壳体10包括筒体11、端盖12和底板 13，第一连接柱262穿出端盖12，第一连接柱262上设有用于将端盖12压紧在筒体11一端上的第三紧固件266，第二连接柱263穿出端盖12，第二连接柱263 上设有用于将底板13压紧在筒体11另一端上的第四紧固件267。其中，第三紧固件266和第四紧固件267可选为螺母。通过第三紧固件266与第一连接柱262 配合将端盖12压紧在筒体11的一端上，可省去将端盖12与筒体11的焊接工序，同理，通过第四紧固件267与第二连接柱263配合将底板13压紧在筒体11 的另一端上，可省去将底板13与筒体11的焊接工序，有效简化上述超级电容器的制造工艺。当然，为使端盖12和底板13更加稳固地安装在筒体11两端，同时提高壳体10的密封性能，也可分别将端盖12和底板13焊接在在筒体11 两端，此时，第三紧固件266与第一连接柱262的连接配合起到对端盖12的预固定作用，同理，第四紧固件267与第二连接柱263的连接配合起到对底板13 的预固定作用，以省去在焊接过程中夹具的使用，同样有效简化上述超级电容器的制造工艺。

具体地，第三紧固件266与端盖12之间、第四紧固件267和底板13之间均设置有绝缘片(附图中并未标识)，其中，绝缘片可采用多种材料，如聚四氟乙烯塑料，PFA塑料，聚乙烯或聚氯乙烯塑料。

在一实施例中，端盖12和底板13的外缘均呈阶梯结构。在将端盖12和底板13安装在筒体11的两端后，上述阶梯结构可对端盖12与筒体11的连接处、底板13与筒体11的连接处进一步密封，有效提高壳体10的密封性能。

在一实施例中，请结合图2，端盖12上设有用于排出电芯20内部气体的单向阀121。电芯20在化成或工作时容易产生的气体，上述单向阀121可将该气体向外排出，避免由于电芯20胀气产生的高压而带来的安全隐患，提高上述超级电容器的使用安全性。

在一实施例中，请结合图2，端盖12上设有防爆阀122，和\或，筒体11 上设有防爆片111。上述防爆阀122和防爆片111均起到防止超级电容器爆炸的作用，进一步提高上述超级电容器的使用安全性。

具体地，请结合图2，端盖12上还设有注液孔123，通过注液孔123向电芯20加注电解液。

在一实施例中，请结合图3，芯轴主体261的两端设有第一连接孔2611，第一连接柱262和第二连接柱263分别设有第二连接孔2612，卡针穿入第一连接孔2611和第二连接孔2612以实现第一连接柱262和第二连接柱263分别与芯轴主体261连接。

在一实施例中，请结合图2，正极集流板24上设有用于将正极全极耳22与外界连通的第一导流孔241，负极集流板25上设有用于将负极全极耳23与外界连通的第二导流孔251。可通过第一导流孔241对正极全极耳22和正极集流板 24进行焊接，通过第二导流孔251对负极全极耳23和负极集流板25进行焊接，使焊接过程更加便捷。

具体地，第一导流孔241有多个，第一导流孔241沿正极集流板24的径向设置，各第一导流孔241依次沿正极集流板24的周向排布，同理，第二导流孔 251有多个，第二导流孔251沿负极集流板25的径向设置，各第二导流孔251 依次沿负极集流板25的周向排布。优选地，第一导流孔241和第二导流孔251 分别设置7-8个。

一种上述超级电容器的制造方法，包括以下步骤：

S100、将电芯20卷绕成型，将第一连接柱262和第二连接柱263分别安装在芯轴主体261的两端形成芯轴26，将芯轴26安装在电芯20的轴线位置上，电芯20两端分别形成正极全极耳22和负极全极耳23；

S200、使用极耳整形机将正极全极耳22和负极全极耳23进行整形，形成正极整形极耳和负极整形极耳；

S300、将正极集流板24置于正极整形极耳上，并通过在第一连接柱262上连接第一紧固件264将正极集流板24压紧在正极整形极耳上；将负极集流板25 置于负极整形极耳上，并通过在第二连接柱263上连接第二紧固件265将负极集流板25压紧在负极整形极耳上；

S400、将正极整形极耳与正极集流板24焊接，将负极整形极耳与负极集流板25焊接；

S500、将电芯20装入筒体11内，将端盖12置于筒体11的一端上，并通过在第一连接柱262上连接第三紧固件266将端盖12压紧在筒体11上，将底板13置于筒体11的另一端上，并通过在第二连接柱263上连接第四紧固件267 将底板13压紧在筒体11上；

S600、将电芯20烘干后，通过注液孔123加注电解液，经过静置和清洁后，将注液孔123密封。

具体地，在步骤S100之前，还包括以下步骤：

S101、制备正极浆料和负极浆料；

S102、将正极浆料涂覆于正极集流片上形成正极片，将负极浆料涂覆于负极集流片上形成负极片。其中，在涂覆浆料时，可选择使用转移式涂布机或挤压式涂布机

具体地，在步骤S500和步骤S600之间，还包括以下步骤：

S501、将端盖12与筒体11焊接，将底板13与筒体11焊接。

其中，焊接方式可为多种，如激光焊、超声焊或氩弧焊等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超级电容器，其特征在于，所述的超级电容器包括：壳体和设于所述壳体内的电芯，所述电芯包括电芯主体、正极全极耳、负极全极耳、正极集流板、负极集流板和芯轴，所述正极全极耳和所述负极全极耳分别设于所述电芯主体的两端，所述正极集流板设于所述正极全极耳上，所述负极集流板设于所述负极全极耳上，所述芯轴设于所述电芯主体的轴线位置上，所述芯轴包括芯轴主体、第一连接柱和第二连接柱，所述第一连接柱和所述第二连接柱分别固定安装在所述芯轴主体的两端，所述第一连接柱依次穿过所述正极全极耳和所述正极集流板，且穿出所述壳体外，所述第一连接柱与所述正极全极耳和所述正极集流板固定连接，所述第二连接柱依次穿过所述负极全极耳和所述负极集流板，且穿出所述壳体外，所述第二连接柱与所述负极全极耳和所述负极集流板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种超级电容器，其特征在于，所述第一连接柱上设有用于将所述正极集流板压紧在所述正极全极耳上的第一紧固件，所述第二连接柱上设有用于将所述负极集流板压紧在所述负极全极耳上的第二紧固件。

3.根据权利要求2所述的一种超级电容器，其特征在于，所述第一连接柱设有第一台阶部和第一连接部，所述第一连接部设于所述第一台阶部上，所述第一台阶部用于抵压在所述正极全极耳的底部，所述第一连接部用于穿过所述正极全极耳和所述正极集流板并与所述第一紧固件配合以将所述正极集流板压紧在所述正极全极耳上；所述第二连接柱设有第二台阶部和第二连接部，所述第二连接部设于所述第二台阶部上，所述第二台阶部用于抵压在所述负极全极耳的底部，所述第二连接部用于穿过所述负极全极耳和所述负极集流板并与所述第二紧固件配合以将所述负极集流板压紧在所述负极全极耳上。

4.根据权利要求1所述的一种超级电容器，其特征在于，所述壳体包括筒体、端盖和底板，所述第一连接柱穿出所述端盖，所述第一连接柱上设有用于将所述端盖压紧在所述筒体一端上的第三紧固件，所述第二连接柱穿出所述端盖，所述第二连接柱上设有用于将所述底板压紧在所述筒体另一端上的第四紧固件。

5.根据权利要求4所述的一种超级电容器，其特征在于，所述端盖和所述底板的外缘均呈阶梯结构。

6.根据权利要求4所述的一种超级电容器，其特征在于，所述端盖上设有用于排出电芯内部气体的单向阀。

7.根据权利要求4所述的一种超级电容器，其特征在于，所述端盖上设有防爆阀，和\或，所述筒体上设有防爆片。

8.根据权利要求1所述的一种超级电容器，其特征在于，所述芯轴主体的两端设有第一连接孔，所述第一连接柱和所述第二连接柱分别设有第二连接孔，卡针穿入所述第一连接孔和所述第二连接孔以实现所述第一连接柱和所述第二连接柱分别与所述芯轴主体连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种超级电容器，其特征在于，所述正极集流板上设有用于将所述正极全极耳与外界连通的第一导流孔，所述负极集流板上设有用于将所述负极全极耳与外界连通的第二导流孔。

10.一种如权利要求1-9任一项所述超级电容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、将电芯卷绕成型，将第一连接柱和第二连接柱分别安装在芯轴主体的两端形成芯轴，将芯轴安装在电芯的轴线位置上，电芯两端分别形成正极全极耳和负极全极耳；

S200、使用极耳整形机将所述正极全极耳和所述负极全极耳进行整形，形成正极整形极耳和负极整形极耳；

S300、将正极集流板置于所述正极整形极耳上，并通过在第一连接柱上连接第一紧固件将所述正极集流板压紧在所述正极整形极耳上；将负极集流板置于所述负极整形极耳上，并通过在第二连接柱上连接第二紧固件将所述负极集流板压紧在所述负极整形极耳上；

S400、将所述正极整形极耳与所述正极集流板焊接，将所述负极整形极耳与所述负极集流板焊接；

S500、将所述电芯装入筒体内，将端盖置于所述筒体的一端上，并通过在所述第一连接柱上连接第三紧固件将所述端盖压紧在所述筒体上，将底板置于所述筒体的另一端上，并通过在所述第二连接柱上连接第四紧固件将所述底板压紧在所述筒体上；

S600、将电芯烘干后，通过注液孔加注电解液，经过静置和清洁后，将注液孔密封。