CN111584253B - 一种超级电容器及其灌胶方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容器及其灌胶方法、应用。一种超级电容器的灌胶方法，其包括以下步骤：提供敞口型金属外壳；提供超级电容器本体；将超级电容器本体放入至金属外壳的容纳腔内；然后，对金属外壳的敞口端一侧形成止胶部，其用于避免灌胶时胶液流至底部堵住超级电容器本体的防爆阀；在金属外壳的敞口端和超级电容器本体的端面进行灌胶和固化处理形成密封层。本发明灌胶方法采用金属外壳和止胶部相结合，两者协同作用以彻底解决超级电容器产品漏液问题以及胶液覆盖防爆阀问题，不会因老化变脆而脱胶造成漏液问题，以及防爆阀无法正常打开造成从头部泄出直接冲击到相连的电路板或其它器件即容易损坏终端产品的核心器件致其无法使用的问题，保证耐久性，稳定性以及安全性。

Description

一种超级电容器及其灌胶方法、应用

技术领域

本发明涉及了超级电容器制造技术领域，特别是涉及了一种超级电容器及其灌胶方法、应用。

背景技术

超级电容器作为储能元器件，广泛用智能三表、电力载波、启动、风能太阳能等领域。超级电容器具有功率大、寿命长、免维护的优点，经常使用在高空、地下、山区、低温等苛刻环境，为了减少维护或更换频次，对超级电容器的安全性和耐久性要求严格。但是，应用于超级电容器的某些电解液由于粘度低，渗透力强，对外封装的密封性要求极高，加上超级电容器本身封装的时候往往存在一些固有缺陷，给电解液的渗透留下了一定的隐患，极易从封口处渗出，漏液会严重影响超级电容器的电性能和寿命。超级电容器漏液问题是行业难题。

现有技术中，改善密封性的常规方法是机械封口方式，即通过设计尺寸紧配减少缝隙，增强密封效果，例如铝壳与胶盖之间、胶盖与导针之间尽可能保持紧密接触，但是机械封口方式在封口过程中因微小偏差或杂质会产生微小缝隙，渗透性强的电解液还是可以渗出，不能彻底杜绝产品漏液问题。

另一种方法是在封口处涂胶液，避免微量电解液渗出，通常采用胶液水在封口界面点胶，流平后，再UV固化。采用点胶方式密封，胶水覆盖的地方可以防渗出，但是很难控制胶水在封口界面的全覆盖。超级电容器本体的胶盖表面和封口边通常不平整，且封口位置浅，滴胶太多，容易溢出；胶水太少，流平时可能有些点位未覆胶。再者，UV固化通常几秒钟，胶太稀，难固化；胶太稠，固化太快而未流平。因此点胶工艺要求较精确、稳定，才能实现胶面对封口边的全覆盖，因此点胶方式仍有漏液风险。

还有一种方法是采用塑料壳灌胶方式，即先将超级电容器本体放在塑料壳内，然后灌胶填充环氧树酯，接着固化后整个超级电容器本体就被封装在塑料壳里，则电解液无法渗出。目前塑料壳灌胶产品多用在两个超级电容器串联的模组，用于高湿环境。采用塑料壳灌胶方式，在工艺精确度上较点胶方式要求低，密封效果相比点胶方式更能保证，但是塑料易老化，老化的塑料壳与环氧胶之间的粘接性变差，塑料壳就有脱出风险，而且老化脆裂后起不到保护作用。再者，塑料壳灌胶时胶液可以流到本体底部覆盖防爆阀而影响其正常打开，由于制作塑料壳脱模时难以确保底部平整度，有时也会在塑料壳印上防爆线，封装的模组中的两个单体之间也可能存在高度差，产品与塑料壳底部之间存在缝隙，使得胶液是可以流到超级电容器本体底部覆盖防爆阀。若超级电容器本体发生异常、内部气压过大，防爆阀不能正常打开，而是从头部打开或中间炸开，则会影响到周围器件。

因此，现有超级电容器的防漏液塑料壳灌胶方法存在以下缺陷：（1）无法杜绝胶液流至超级电容器本体底部而覆盖防爆阀的问题，存在较大的安全隐患和不稳定性；

（2）当超级电容器产品需要进行高温高湿负荷寿命测试时，当测试寿命达到1500小时时，塑料壳体出现了老化变脆，造成不良品或者无明显老化变脆的良品在实际使用中也存在较大的安全隐患；

（3）胶液固化过程中，外表面固化得快些，内部胶固化得慢些，如果内有空气，则很难再排出，会形成气孔留在固化胶中。一般处于超级电容器本体端面的可见固化胶（即外表面固化胶）会确保不产生气孔，但是位于塑料壳体和超级电容器本体之间的内部固化胶大概率存在气孔。若在使用周期内胶与塑料外壳能紧密粘接，即使内部有气孔，电解液也无法渗漏出来。但塑料外壳存在易老化变脆的缺陷，容易使塑料外壳脱胶，即超级电容器本体失去了塑料外壳的防护，则漏液的风险加大，此时漏液会通过导通的气孔溢出，影响到与其相连的电路板或其他器件，对终端产品造成比较大的安全隐患。如果内部固化胶又覆盖防爆阀，则此风险隐患会进一步被加大，因为超级电容器异常造成内压过大无法打开防爆阀则电解液经气孔从头部（超级电容器本体端面一侧）泄出进而直接冲击到相连的电路板或其它器件，容易影响终端产品的核心器件致其无法使用。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种超级电容器及其灌胶方法、应用，本发明灌胶方法采用金属外壳和止胶部相结合，两者协同作用以彻底解决超级电容器产品漏液问题以及胶液覆盖防爆阀问题，本发明超级电容器在使用寿命期限内不会因外壳老化变脆而脱胶造成漏液问题，以及防爆阀无法正常打开造成从头部泄出直接冲击到相连的电路板或其它器件即容易损坏终端产品的核心器件致其无法使用的问题，即使使用周期内超级电容器出现异常也能正常打开防爆阀而不影响到其他电路板或器件，保证超级电容器产品的耐久性，稳定性以及安全性。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种超级电容器的灌胶方法，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳；

提供一超级电容器本体；

将所述超级电容器本体放入至所述金属外壳的容纳腔内；然后，对所述金属外壳的敞口端一侧形成一止胶部，其用于避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀；

在所述金属外壳的敞口端和超级电容器本体的端面进行灌胶和固化处理形成密封层。

一种超级电容器的灌胶方法，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳，对所述金属外壳的敞口端一侧形成一止胶部，其用于避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀；

提供一超级电容器本体；

将所述超级电容器本体放入至所述金属外壳的容纳腔内；

在所述金属外壳的敞口端和超级电容器本体的端面进行灌胶和固化处理形成密封层。

作为本发明提供的所述的超级电容器的灌胶方法的一种实施改进方式，所述止胶件为所述金属外壳在敞口端一侧进行滚压处理形成的滚槽。

作为本发明提供的所述的超级电容器的灌胶方法的一种实施改进方式，所述滚槽与所述超级电容器本体的束腰槽相对应；或者所述滚槽位于所述超级电容器本体的束腰槽上侧或下侧。优选地，所述滚槽的位置正好与所述超级电容器本体的束腰槽相对应。

一种超级电容器的灌胶方法，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳；

提供一超级电容器本体；在所述超级电容器本体外侧形成一止胶部，其用于避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀；

将所述超级电容器本体放入至所述金属外壳的容纳腔内；

在所述金属外壳的敞口端和超级电容器本体的端面进行灌胶和固化处理形成密封层。

作为本发明提供的所述的超级电容器的灌胶方法的一种实施改进方式，所述止胶件为套设在所述超级电容器本体外侧的胶带或泡棉。

作为本发明提供的所述的超级电容器的灌胶方法的一种实施改进方式，所述超级电容器本体为单体超级电容器、双体超级电容器或多体超级电容器。

一种超级电容器，其包括敞口型金属外壳和超级电容器本体，所述超级电容器本体置于所述金属外壳的容纳腔内，所述超级电容器本体的端面与所述金属外壳的敞口端灌胶形成密封层，所述金属外壳的敞口端一侧与所述超级电容器本体之间设置有止胶部，以避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀。

作为本发明提供的所述的超级电容器的一种实施改进方式，所述止胶部为所述金属外壳在敞口端一侧形成的滚槽，或者，所述止胶件为套设在所述超级电容器本体外侧的胶带或泡棉。

在本发明中，所述金属外壳的材质可以是铝、不锈钢、铜及其合金等材质。所述胶液可以是环氧胶水、丙烯酸胶水、有机硅胶水、UV胶水等。

本发明还提供了超级电容器在智能三表（水电气表）、行车记录仪、能量回收系统、启动电源、备份电源等高温高湿环境、对产品可靠性要求高的领域中的应用，其中所述超级电容器为上述任一超级电容器。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明灌胶方法采用金属外壳和止胶部相结合，两者协同作用以彻底解决超级电容器产品漏液问题以及胶液覆盖防爆阀问题，本发明超级电容器在使用寿命期限内不会因外壳老化变脆而脱胶造成漏液问题，以及不存在防爆阀无法正常打开造成从头部泄出直接冲击到相连的电路板或其它器件即容易损坏终端产品的核心器件致其无法使用的问题，即使使用周期内超级电容器出现异常也能正常打开防爆阀而不影响到其他电路板或器件，保证超级电容器产品的耐久性，稳定性以及安全性。

（2）金属外壳与胶液的粘接性更好，基本不脱胶，确保长久密封性，再者增设止胶部可以将灌胶固化后的密封层仅在封口头部，不仅胶的用量更少，而且不会流至超级电容器本体底部封住防爆阀即不影响防爆阀的正常打开，还可以增强超级电容器产品头部的抗震、耐冲击性，尽可能避免内压从头部泄出而冲击到相连的电路板或其它器件，进一步确保泄气是在防爆阀处打开。

（3）本发明超级电容器产品主要用在湿度较高或对防漏液要求较高的场合，例如智能水表、电表、气表等智能三表、行车记录仪、能量回收系统、启动电源、备份电源等终端产品。采用了本发明的超级电容器产品的终端产品，可以消除塑料外壳的安全隐患，不仅提升终端产品的可靠性，而且确保数据传输不中断。

附图说明

图1为本发明实施例1超级电容器产品的结构示意图，其中金属外壳呈剖视图状态；

图2为本发明实施例1超级电容器产品的一种灌胶方法的流程示意图，其中金属外壳呈剖视图状态；

图3为本发明实施例1超级电容器产品的另一种灌胶方法的流程示意图，其中金属外壳呈剖视图状态；

图4为本发明实施例2超级电容器产品的结构示意图，其中金属外壳呈剖视图状态；

图5为本发明实施例2超级电容器产品的一种灌胶方法的流程示意图，其中金属外壳呈剖视图状态。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供了一种超级电容器100，其包括：

敞口型金属外壳110，其具有一容纳腔111，其一端为封闭端112，另一端为敞口端113；所述金属外壳110的敞口端113一侧形成有滚槽114；

超级电容器本体，其为单体超级电容器120，其置于所述金属外壳110的容纳腔111内，所述滚槽114与所述单体超级电容器120的束腰槽121相对应；

密封层130，其形成在所述超级电容器120的端面与所述金属外壳110的敞口端113，即所述密封层130覆盖在所述超级电容器100产品的头部。

如图2所示，作为上述超级电容器100的第一种灌胶方法，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳110；

提供一单体超级电容器120；

将所述单体超级电容器120放入至所述金属外壳110的容纳腔111内；然后，对所述金属外壳110的敞口端113一侧通过滚压处理形成一内凹的滚槽114，其与所述单体超级电容器120的束腰槽121相对应，可以避免灌胶时胶液140流至底部堵住所述单体超级电容器120的防爆阀；

在所述金属外壳110的敞口端113和单体超级电容器120的端面进行灌注胶液140和固化处理形成密封层130。

如图3所示，作为所述超级电容器100的第二种灌胶方法，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳110，对所述金属外壳110的敞口端113一侧通过滚压处理形成一内凹的滚槽114，其用于避免灌胶时胶液140流至底部堵住所述单体超级电容器120的防爆阀；

提供一单体超级电容器120；

将所述单体超级电容器120放入至所述金属外壳110的容纳腔111内；放好后，所述滚槽114刚好与所述单体超级电容器120的束腰槽121相对应，可以避免灌胶时胶液140流至底部堵住所述单体超级电容器120的防爆阀；

在所述金属外壳110的敞口端113和超级电容器本体的端面进行灌注胶液140和固化处理形成密封层130。

需要说明的是，所述滚槽114与所述单体超级电容器120的束腰槽121相对应，是指当所述单体超级电容器120在所述金属外壳110的容纳腔111放置好之后，所述滚槽114内侧抵接在所述束腰槽121上，即所述滚槽114内径小于所单体超级电容器120的外径，优选的是，所述滚槽114的内侧压接在所述束腰槽121的上端口和下端口，实现双道隔胶防线，当灌注的胶液140胶量过多的时候，即使所述滚槽114的内侧上端面出现溢胶情况，溢胶也是流到所述束腰槽121与所述滚槽114之间的区域内，不至于往下流至所述单体超级电容器120的底部。

再者，所述滚槽114与所述单体超级电容器120的束腰槽121相对应，特别是所述滚槽114的内侧压接在所述束腰槽121的上端口和下端口的结构设计，进一步提高所述金属外壳110和单体超级电容器120之间粘结性能，加强超级电容器100产品的稳定性。

第二种灌胶方法中，在放入所述单体超级电容器120之前，所述金属外壳110的敞口端113一侧已经形成有滚槽114，其又与所述单体超级电容器120的束腰槽121相对应，不仅可以起到预定位的作用，也降低了如第一种灌胶方法的滚压难度。

值得注意的是，所述滚槽114的位置也可以是在所述束腰槽121的上侧或者下侧，将所述滚槽114设置在与所述束腰槽121相对应的位置是优选方案，具体实现时，本领域技术人员可根据实际情况调整。

本实施例中，滚槽114与金属外壳110一次成型，无需再进行滚压处理获得滚槽114，减少工艺步骤降低成本，再者带有滚槽114的金属外壳110不仅与胶液140的粘接性更好，基本不脱胶，确保长久密封性，而且滚槽114可以阻隔胶液140流至超级电容器本体底部，即将灌胶固化后的密封层130仅在封口头部，不仅胶的用量更少，而且不会流至超级电容器本体底部封住防爆阀即不影响防爆阀的正常打开，还可以增强超级电容器100产品头部的抗震、耐冲击性，尽可能避免内压从头部泄出而冲击到相连的电路板或其它器件，进一步确保泄气是在防爆阀处打开。

实施例2

如图4、5所示，本实施例提供了一种超级电容器200，其包括：

敞口型金属外壳210，其具有一容纳腔211，其一端为封闭端212，另一端为敞口端213；

超级电容器本体，其为双体超级电容器220，在所述双体超级电容器220外侧套设有胶带221，其可以避免灌胶时胶液240流至底部堵住所述双体超级电容器220的防爆阀；

上述带有胶带221的双体超级电容器220置于所述金属外壳210的容纳腔211内；

密封层230，其形成在所述超级电容器220的端面与所述金属外壳210的敞口端213，即所述密封层230覆盖在所述超级电容器200产品的头部。

如图5所示，上述超级电容器200的灌胶方法，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳210，

提供一双体超级电容器220；在所述双体超级电容器220外侧套设一胶带221，其用于避免灌胶时胶液240流至底部堵住所述双体超级电容器220的防爆阀；

将上述的双体超级电容器220放入至所述金属外壳210的容纳腔211内；

在所述金属外壳210的敞口端213和超级电容器本体的端面进行灌注胶液240和固化处理形成密封层230。

需要说明的是，所述胶带221可以设在所述双体超级电容器220的束腰槽222的上侧或下侧，优选地，设置在下侧，但不局限于此。

需要说明的是，所述双体超级电容器可以是串联或者并联方式构成超级电容器模组，相邻单体超级电容器的连接方式是本领域常规技术，故为了便于图示，在图中未显示连接方式。

将实施例1、2的超级电容器产品进行振动测试、盐雾测试、高温负荷、冷热冲击、高温高湿测试等，以检验灌胶产品的可靠性，均无出现漏液情况。

以上各测试的操作方法可见IEC62391标准规定的标准作业方法，具体如下：

振动测试：振动后目视灌胶是否与外壳或产品剥离，是否有电解液泄露。

高温高湿测试：在65~80℃，85~90%RH环境下放置一段时间，例如1000~2000H，目视是否有漏液。

过压充电测试：正向充电使过压，观察底部防爆阀是否正常打开。

高温负荷：在65~80℃烤箱中放置1000~2000H，目视是否有漏液，灌胶是否与外壳或产品剥离。

冷热冲击：在-40℃、85℃下放置2H，目视是否有漏液，灌胶是否与外壳或产品剥离。

盐雾测试：将产品放置在盐雾箱中一段时间，例如一个月，观察外壳和产品是否在腐蚀穿孔，是否有电解液泄漏。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超级电容器的灌胶方法，其特征在于，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳；

提供一超级电容器本体；

将所述超级电容器本体放入至所述金属外壳的容纳腔内；然后，对所述金属外壳的敞口端一侧形成一止胶部，其用于避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀；

在所述金属外壳的敞口端和超级电容器本体的端面进行灌胶和固化处理形成密封层；

所述止胶部为所述金属外壳在敞口端一侧进行滚压处理形成的滚槽；

或者，所述对所述金属外壳的敞口端一侧形成一止胶部的步骤在所述提供一敞口型金属外壳时进行。

2.根据权利要求1所述的超级电容器的灌胶方法，其特征在于，所述滚槽与所述超级电容器本体的束腰槽相对应；或者所述滚槽位于所述超级电容器本体的束腰槽上侧或下侧。

3.一种超级电容器的灌胶方法，其特征在于，其包括以下步骤：

提供一敞口型金属外壳，

提供一超级电容器本体；在所述超级电容器本体外侧形成一止胶部，其用于避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀；

将所述超级电容器本体放入至所述金属外壳的容纳腔内；

在所述金属外壳的敞口端和超级电容器本体的端面进行灌胶和固化处理形成密封层；

所述止胶部为套设在所述超级电容器本体外侧的胶带或泡棉。

4.根据权利要求1或3所述的超级电容器的灌胶方法，其特征在于，所述超级电容器本体为单体超级电容器、双体超级电容器或多体超级电容器。

5.一种超级电容器，其特征在于，其包括敞口型金属外壳和超级电容器本体，所述超级电容器本体置于所述金属外壳的容纳腔内，所述超级电容器本体的端面与所述金属外壳的敞口端灌胶形成密封层，所述金属外壳的敞口端一侧与所述超级电容器本体之间设置有止胶部，以避免灌胶时胶液流至底部堵住所述超级电容器本体的防爆阀；其中，所述超级电容器通过如权利要求1至4任一所述的灌胶方法灌胶获得，所述胶液为环氧胶水、丙烯酸胶水、有机硅胶水、和UV胶水中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的超级电容器，其特征在于，所述止胶部为所述金属外壳在敞口端一侧形成的滚槽，或者，所述止胶件为套设在所述超级电容器本体外侧的胶带或泡棉。

7.超级电容器在终端产品中的应用，其特征在于，所述超级电容器为如权利要求5或6所述的超级电容器；所述终端产品为智能三表、行车记录仪、能量回收系统、启动电源、备份电源的至少一种。

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