CN112863896A - 一种超级电容器的制作方法和超级电容器的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超级电容器的制作方法和超级电容器的焊接方法，其中超级电容器的制作方法包括步骤：通过卷绕工艺得到卷芯；提供绝缘盖板，绝缘盖板上设有相互绝缘的第一导电端子和第二导电端子；提供金属外壳，金属外壳的一端设有开口，金属外壳的内部设有内腔；将卷芯放入金属外壳的内腔内；将绝缘盖板与外壳相固定；将卷芯的靠近端板的一端与金属外壳电性连接；提供金属盖板，将金属盖板放置在绝缘盖板的远离卷芯的一侧，将金属盖板与第二导电端子和金属外壳电性连接。经过上述制作方法制造的超级电容器中，超级电容器的正极端子和负极端子可以设置在同一侧上，方便连接，使用更灵活。
Description
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，特别涉及一种超级电容器的制作方法和超级电容器的焊接方法。
背景技术
超级电容器具有优良的功率特性，可耐受瞬间大电流充放电，广泛应用于启动器件中。为了获得更好的功率性能，要求超级电容器具备更小的内阻，其中，内部电芯错层卷绕型的电容结构为目前常用的低内阻结构。
但是，目前的内部电芯错层卷绕型的电容结构需要在电容的两侧分别引出正极端子和负极端子，外部器件需要连接电容器的两侧，连接较复杂，本领域技术人员希望有一种采用内部电芯错层卷绕型的超级电容器的制作方法，通过该制作方法制造出来的超级电容器，其引出的正极端子和负极端子可以设置在电容器的一侧，使超级电容器的使用连接更加简单方便。
另外，现有的两端引出的超级电容器，其正负极引出端多为纯铝材质，不具备锡焊连接能力，超级电容器单体之间无法通过锡焊直接焊接在PCB电路板，只能通过铝连接片激光焊接形成电容器模组，电容器模组再与应用器件通过螺丝固定进行物理连接。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种超级电容器的制作方法和超级电容器的焊接方法，旨在解决现有技术中的超级电容器的正极端子和负极端子为两侧引出，连接较复杂的技术问题，和解决现有技术中的超级电容器需要用激光焊接连接外部电路的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种超级电容器的制作方法，包括以下步骤：
通过卷绕工艺得到卷芯，所述卷芯的两端分别形成正极端面和负极端面；
提供绝缘盖板，所述绝缘盖板上设有相互绝缘的第一导电端子和第二导电端子，所述第一导电端子贯穿所述绝缘盖板，所述第二导电端子位于所述绝缘盖板的一侧；
将所述卷芯与所述第一导电端子电性连接，所述第一导电端子上与所述卷芯连接的一侧位于远离所述第二导电端子的一侧；
提供金属外壳，所述金属外壳的一端设有开口，所述金属外壳的另一端设有端板，所述金属外壳的内部设有内腔；
将所述卷芯放入所述金属外壳的内腔内，并使得所述绝缘盖板位于靠近所述开口的一侧；
将所述绝缘盖板与所述金属外壳相固定；
将所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接；
提供金属盖板，将金属盖板放置在所述绝缘盖板的远离所述卷芯的一侧，将所述金属盖板与所述第二导电端子和所述金属外壳电性连接。
经过上述制作方法制造的超级电容器中，绝缘盖板上设有相互绝缘的第一导电端子和第二导电端子，卷芯的正极端面或负极端面与第一导电端子电性连接，卷芯的另一端面通过连接外壳和金属盖板与第二导电端子电性连接，从而使得超级电容器的正极端子和负极端子可以设置在同一侧上，方便连接，使用更灵活。
优选地，在通过卷绕工艺得到卷芯之后，对卷芯的两个端面进行压平整形。压平使得卷芯的正极端面和负极端面更平整，更好地与其他部件连接。
优选地，还包括注液步骤，所述注液步骤位于将所述卷芯放入所述金属外壳的内腔内之后。
优选地，所述注液步骤位于所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接、所述金属盖板与所述第二导电端子和所述金属外壳电性连接之后；
所述注液步骤包括：
将电解液通过所述端板上设置的注液孔注入内腔；
提供密封件，用密封件将所述注液孔密封。
通过注液孔可往内腔内注入电解液；注入电解液后，密封件可封闭注液孔避免漏液。
优选地，所述密封件包括橡胶塞和密封帽，先把所述橡胶塞塞入注液孔内，再通过激光焊接将所述密封帽与所述金属外壳连接实现密封。
优选地，所述注液步骤位于所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接之后、所述将所述绝缘盖板与所述金属外壳相固定之前，所述注液步骤包括从所述开口的一侧往内腔内注入电解液。
优选地，所述将所述卷芯与所述第一导电端子电性连接的步骤，包括：
提供第一连接片，所述第一连接片包括可折弯的第一折弯片和第二折弯片；
通过激光焊接将所述第一折弯片与所述卷芯的端面电性连接，通过激光焊接将所述第二折弯片与所述第一导电端子电性连接；
对折所述第一折弯片和所述第二折弯片，使得第一折弯片和第二折弯片相互靠近。
第一折弯片和第二折弯片在展开状态下，第一折弯片先与卷芯的端面电性连接，第二折弯片先与绝缘盖板上的第一导电端子电性连接，在展开状态下方便连接；在连接后再对折第一折弯片和所述第二折弯片，把第一折弯片和第二折弯片相互靠近。
优选地，在将所述卷芯放入所述金属外壳的内腔内之前，还包括步骤：
提供第二连接片，通过激光焊接将所述第二连接片与所述卷芯的远离所述绝缘盖板的一侧的端面电性连接；
所述将所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接的步骤，包括：
通过激光焊接将所述第二连接片与所述金属外壳电性连接。
利用第二连接片先与卷芯的端面连接，增加连接的可靠性，再把第二连接片与外壳连接，实现卷芯与外壳的电性连接。
优选地，所述将所述绝缘盖板与所述金属外壳相固定的步骤，包括：
提供的所述金属外壳上设有束腰环，将所述绝缘盖板的外周贴在束腰环上；
提供密封圈，放置所述密封圈在绝缘盖板的外周；
对所述金属外壳的开口进行向内侧的翻边成型，使得成型的内翻边压紧密封圈。
放入绝缘盖板时，绝缘盖板抵接在束腰环上；在绝缘盖板的顶面的外周放上密封圈，再在开口处成型内翻边，使内翻边压住密封圈和绝缘盖板，内翻边和束腰环可固定绝缘盖板，同时密封圈可对绝缘盖板与金属外壳之间的缝隙进行密封，防止漏液。
本发明另一方面，超级电容器的焊接方法包括以下步骤：
提供超级电容器，所述超级电容器采用上述的制作方法得到；
提供的所述绝缘盖板上，所述第一导电端子和所述第二导电端子上均设有镀锡层；
将所述超级电容器通过锡焊连接在电路板上。
利用采用上述的超级电容器的制作方法得到的超级电容器，超级电容器的正极端子和负极端子上设有镀锡层，且设置在超级电容器的同一侧，可直接通过锡焊与外部的电路板连接，不需使用激光焊接连接，使用方便灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明制作方法的一实施例的流程图；
图2为本发明制作方法的另一实施例的流程图；
图3为本发明制作方法的又另一实施例的流程图；
图4为本发明的立体结构示意图；
图5为本发明的分解结构示意图；
图6为本发明制作的具有注液孔的超级电容器的剖视结构示意图；
图7为本发明制作的没有注液孔的超级电容器的剖视结构示意图。
附图中：1-金属外壳、12-开口、13-端板、14-定位柱、15-内翻边、17-密封件、171-橡胶塞、172-密封帽、18-束腰环、19-防爆阀、2-卷芯、21-正极端面、22-负极端面、23-中通孔、3-绝缘盖板、31-第一导电端子、311-第一导块、312-第一导柱、32-第二导电端子、321-第二导块、322-第二导柱、4-金属盖板、41-第一通孔、42-第二通孔、43-间隙、5-第一连接片、51-第一折弯片、52-第二折弯片、6-第二连接片、61-定位孔、7-密封圈。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至图7所示，一种超级电容器的制作方法，包括以下步骤：
步骤S10：通过卷绕工艺得到卷芯2，卷芯2的两端分别形成正极端面21和负极端面22。
具体地，卷绕工艺为错层卷绕，错层卷绕的方式大致为正极箔、中间隔片和负极箔叠在一起卷绕，正极箔向卷芯2的一端凸出，负极箔向卷芯2的另一端凸出，在卷芯2的两端分别形成正极端面21和负极端面22，本领域技术人员可知该卷绕方式。
步骤S20：提供绝缘盖板3，绝缘盖板3上设有相互绝缘的第一导电端子31和第二导电端子32，第一导电端子31贯穿绝缘盖板3，第二导电端子32位于绝缘盖板3的一侧。
具体地，第一导电端子31和第二导电端子32可采用铝或铝合金材质，绝缘盖板3的材料为酚醛树脂酚醛树脂具有硬度大、易于加工的优点，或其他工程塑料，起到绝缘作用；绝缘盖板3、第一导电端子31和第二导电端子32通过注塑成型。
步骤S30：将卷芯2与第一导电端子31电性连接，第一导电端子31上与卷芯2连接的一侧位于远离第二导电端子32的一侧。
步骤S40：提供金属外壳1，金属外壳1的一端设有开口12，金属外壳1的另一端设有端板13，金属外壳1的内部设有内腔。
具体地，金属外壳1为圆筒体，金属外壳1的内部设有内腔，金属外壳1的一端设有开口12，金属外壳1的另一端设有端板13。金属外壳1可采用铝、铝合金或其他金属材质。
步骤S50：将卷芯2放入金属外壳1的内腔内，并使得绝缘盖板3位于靠近开口12的一侧。
步骤S60：将绝缘盖板3与金属外壳1相固定。
步骤S70：将卷芯2的靠近端板13的一端与金属外壳1电性连接。
步骤S80：提供金属盖板4，将金属盖板4放置在绝缘盖板3的远离卷芯2的一侧，将金属盖板4与第二导电端子32和金属外壳1电性连接。
经过上述制作方法制造的超级电容器中，绝缘盖板3上设有相互绝缘的第一导电端子31和第二导电端子32，卷芯2的正极端面21或负极端面22与第一导电端子31电性连接，卷芯2的另一端面通过连接外壳和金属盖板4与第二导电端子32电性连接，从而使得超级电容器的正极端子和负极端子可以设置在同一侧上，方便连接，使用更灵活。为了能实现制造具有上述效果的超级电容，以上步骤中，可根据实际需要进行适应性调整，比如步骤S70，可在步骤S80后进行，或在步骤S50后进行。
卷芯2的正极端面21和负极端面22的方向有两种，一种是：如图2，负极端面22与第一导电端子31电性连接，正极端面21通过金属外壳1与第二导电端子32电性连接，这样连接时，第一导电端子31为超级电容器的负极，第二导电端子32为超级电容器的正极；另一种是：把卷芯2的两端翻转，正极端面21与第一导电端子31电性连接，负极端面22通过金属外壳1与第二导电端子32电性连接，这样连接时，第一导电端子31为超级电容器的正极，第二导电端子32为超级电容器的负极。
在一些具体实施例中，第一导电端子31包括第一导块311和设于第一导块311上的第一导柱312，第一导块311与卷芯2的靠近绝缘盖板3的端面电性连接，第二导电端子32包括第二导块321和设于第二导块321上的第二导柱322，金属盖板4与开口12形状适配设置，金属盖板4的外周与金属外壳1电性连接，金属盖板4上设有第一通孔41和第二通孔42，第一导柱312穿过第一通孔41，第一导柱312和第一通孔41之间设有间隙43，第二导柱322穿过第二通孔42，第二导块321与金属盖板4电性连接。
第一导柱312和第二导柱322均位于绝缘盖板3的远离卷芯2的一侧，第一导柱312和第二导柱322为超级电容连接外部电路的部位；第一导块311位于绝缘盖板3的靠近卷芯2的一侧，第一导块311方便与卷芯2电性连接，第一导柱312的底部连接第一导块311，第一导柱312穿出绝缘盖板3的另一侧；第二导块321没有设置在绝缘盖板3的靠近卷芯2的一侧，避免与卷芯2电性连接，第一导块311没有设置在绝缘盖板3的远离卷芯2的一侧；第一导柱312和第二导柱322分别穿过金属盖板4的第一通孔41和第二通孔42，金属盖板4可方便地与第二导块321电性连接，第一通孔41与第一导柱312之间设有间隙43，金属盖板4实现与第一导柱312和第一导块311不接触。第一导柱312和第二导柱322的数量根据实际使用需要设置，可分别设置一个、两个或多个；第一导柱312和第二导柱322可设置不同数量，和/或不同直径，可起到防插错的作用，比如第一导柱312的数量为一个，第二导柱322的数量为两个，第一导柱312的直径大于第二导柱322的直径。
在一些具体实施例中，在通过卷绕工艺得到卷芯2之后，还包括步骤S11，对卷芯2的两个端面进行压平整形。压平使得卷芯2的正极端面21和负极端面22更平整，更好地与其他部件连接。
在一些具体实施例中，制作方法还包括注液步骤S90，注液步骤位于步骤S50将卷芯2放入金属外壳1的内腔内之后。电解液与卷芯2共同工作。
在一些产品中，金属外壳1的端板13上设置有注液孔，参照图2和图6，注液步骤S90位于步骤S70：卷芯2的靠近端板13的一端与金属外壳1电性连接、步骤S80：金属盖板4与第二导电端子32和金属外壳1电性连接之后；
注液步骤S90包括：
步骤S91：将电解液通过端板13上设置的注液孔注入内腔；
步骤S92：提供密封件17，用密封件17将注液孔密封。具体地，密封件17包括橡胶塞171和密封帽172，先把橡胶塞171塞入注液孔内，再通过激光焊接将密封帽172与金属外壳1连接实现密封。
通过注液孔可往内腔内注入电解液；注入电解液后，密封件17可封闭注液孔避免漏液。
在一些产品中，金属外壳1的端板13上不设置有注液孔，参照图3和图7，注液步骤S90位于步骤S70：卷芯2的靠近端板13的一端与金属外壳1电性连接之后、步骤S60：将绝缘盖板3与金属外壳1相固定之前，注液步骤S90包括步骤S93：从开口12的一侧往内腔内注入电解液。
具体地，可打开绝缘盖板3，向内腔内注入电解液。注液需要在卷芯2与金属外壳1电性连接之后，避免影响卷芯2与金属外壳1的连接。
在一些具体实施例中，步骤S30：将卷芯2与第一导电端子31电性连接，包括：
步骤S31：提供第一连接片5，第一连接片5包括可折弯的第一折弯片51和第二折弯片52；
步骤S32：通过激光焊接将第一折弯片51与卷芯2的端面电性连接，通过激光焊接将第二折弯片52与第一导电端子31电性连接；
步骤S33：对折第一折弯片51和第二折弯片52，使得第一折弯片51和第二折弯片52相互靠近。
第一折弯片51和第二折弯片52在展开状态下，第一折弯片51先与卷芯2的端面激光焊接连接，第二折弯片52先与绝缘盖板3上的第一导电端子31激光焊接连接，在展开状态下方便连接；在连接后再对折第一折弯片51和第二折弯片52，把第一折弯片51和第二折弯片52相互靠近。
在一些具体实施例中，在步骤S50：将卷芯2放入金属外壳1的内腔内之前，还包括步骤：
步骤S51：提供第二连接片6，通过激光焊接将第二连接片6与卷芯2的远离绝缘盖板3的一侧的端面电性连接。
上述步骤S70：将卷芯2的靠近端板13的一端与金属外壳1电性连接的步骤，包括：
步骤S71：通过激光焊接将第二连接片6与金属外壳1电性连接。
利用第二连接片6先与卷芯2的端面连接，增加连接的可靠性，再把第二连接片6与外壳连接，实现卷芯2与外壳的电性连接。第二连接片6的一面贴在卷芯2的端面上并通过激光焊接连接，方便检查第二连接片6与卷芯2的端面的连接质量，再把卷芯2和第二连接片6放入金属外壳1内，第二连接片6的另一面贴住端板13，并用激光焊接把第二连接片6和端板13焊接。
在一些具体实施例中，第二连接片6的中部设有定位孔61，端板13上向内设有定位柱14，定位柱14穿过定位孔61，卷芯2具有中通孔23，中通孔23套接在定位柱14上。设置定位柱14对卷芯2进行定位，可以减小卷芯2的晃动幅度，降低产品短路的概率。
在一些具体实施例中，步骤S60：将绝缘盖板3与金属外壳1相固定，包括：
步骤S61：提供的金属外壳1上设有束腰环18，将绝缘盖板3的外周贴在束腰环18上；
步骤S62：提供密封圈7，放置密封圈7在绝缘盖板3的外周；
步骤S63：对金属外壳1的开口12进行向内侧的翻边成型，使得成型的内翻边15压紧密封圈7。
在外壳的外周向内凹成型束腰环18；放入绝缘盖板3时，绝缘盖板3抵接在束腰环18上；在绝缘盖板3的顶面的外周放上密封圈7，再在开口12处成型内翻边15，使内翻边15压住密封圈7和绝缘盖板3，绝缘盖板3固定在内翻边15和束腰环18之间，避免绝缘盖板3向卷芯2压入，同时密封圈7可对绝缘盖板3与金属外壳1之间的缝隙进行密封，防止漏液。在成型内翻边15后，把金属盖板4放在内翻边15上并用激光焊接连接。
在一些具体实施例中，金属外壳1上设有防爆阀19。设置防爆阀19可在电容器内部压力达到一定值时泄压，避免电容器内压力过大而爆炸。
本发明另一方面，超级电容的焊接方法包括以下步骤：
提供超级电容器，超级电容器采用上述的制作方法得到；
提供的绝缘盖板3上，第一导电端子31和第二导电端子32上均设有镀锡层；
将超级电容器通过锡焊连接在电路板上。
利用采用上述的超级电容器的制作方法得到的超级电容器，超级电容器的正极端子和负极端子上设有镀锡层，且设置在超级电容器的同一侧，可直接通过锡焊与外部的电路板连接，不需使用激光焊接连接，使用方便灵活。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种超级电容器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过卷绕工艺得到卷芯，所述卷芯的两端分别形成正极端面和负极端面；
提供绝缘盖板，所述绝缘盖板上设有相互绝缘的第一导电端子和第二导电端子，所述第一导电端子贯穿所述绝缘盖板，所述第二导电端子位于所述绝缘盖板的一侧；
将所述卷芯与所述第一导电端子电性连接，所述第一导电端子上与所述卷芯连接的一侧位于远离所述第二导电端子的一侧；
提供金属外壳，所述金属外壳的一端设有开口，所述金属外壳的另一端设有端板，所述金属外壳的内部设有内腔；
将所述卷芯放入所述金属外壳的内腔内，并使得所述绝缘盖板位于靠近所述开口的一侧；
将所述绝缘盖板与所述金属外壳相固定；
将所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接；
提供金属盖板，将金属盖板放置在所述绝缘盖板的远离所述卷芯的一侧，将所述金属盖板与所述第二导电端子和所述金属外壳电性连接。
2.如权利要求1所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，在通过卷绕工艺得到卷芯之后，对卷芯的两个端面进行压平整形。
3.如权利要求1所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，还包括注液步骤，所述注液步骤位于将所述卷芯放入所述金属外壳的内腔内之后。
4.如权利要求3所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，所述注液步骤位于所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接、所述金属盖板与所述第二导电端子和所述金属外壳电性连接之后；
所述注液步骤包括：
将电解液通过所述端板上设置的注液孔注入内腔；
提供密封件，用密封件将所述注液孔密封。
5.如权利要求4所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，所述密封件包括橡胶塞和密封帽，先把所述橡胶塞塞入注液孔内，再通过激光焊接将所述密封帽与所述金属外壳密封。
6.如权利要求3所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，所述注液步骤位于所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接之后、所述将所述绝缘盖板与所述金属外壳相固定之前，所述注液步骤包括从所述开口的一侧往内腔内注入电解液。
7.如权利要求1所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，所述将所述卷芯与所述第一导电端子电性连接的步骤，包括：
提供第一连接片，所述第一连接片包括可折弯的第一折弯片和第二折弯片；
通过激光焊接将所述第一折弯片与所述卷芯的端面电性连接，通过激光焊接将所述第二折弯片与所述第一导电端子电性连接；
对折所述第一折弯片和所述第二折弯片，使得第一折弯片和第二折弯片相互靠近。
8.如权利要求1所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，在将所述卷芯放入所述金属外壳的内腔内之前，还包括步骤：
提供第二连接片，通过激光焊接将所述第二连接片与所述卷芯的远离所述绝缘盖板的一侧的端面电性连接；
所述将所述卷芯的靠近所述端板的一端与所述金属外壳电性连接的步骤，包括：
通过激光焊接将所述第二连接片与所述金属外壳电性连接。
9.如权利要求1所述的超级电容器的制作方法，其特征在于，所述将所述绝缘盖板与所述金属外壳相固定的步骤，包括：
提供的所述金属外壳上设有束腰环，将所述绝缘盖板的外周贴在所述束腰环上；
提供密封圈，放置所述密封圈在所述绝缘盖板的外周；
对所述金属外壳的开口进行向内侧的翻边成型，使得成型的内翻边压紧所述密封圈。
10.一种超级电容器的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供超级电容器，所述超级电容器采用如权利要求1至9任意一项所述的制作方法得到；
提供的所述绝缘盖板上，所述第一导电端子和所述第二导电端子上均设有镀锡层；
将所述超级电容器通过锡焊连接在电路板上。
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