CN114783773B - 一种容量可调式双电层电容器及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种容量可调式双电层电容器，包括封装壳体、封盖、电极组、气囊组、泵体、柱塞和调节螺杆；封盖与封装壳体组成密闭的电解液腔，电解液腔内填充有电解液；两个电极组并排间隔设于电解液腔内，电极组包括电极本体，电极本体设有引线，电极本体设有集电片，引线贯穿封盖后伸出，集电片的表面上涂覆有碳电极涂层；气囊组设于封装壳体的内底，气囊组具有进气孔；泵体固定在封盖的底面上，泵体的底部具有排气孔，排气孔通过连接管与进气孔连通；柱塞设于泵体内；调节螺杆转动连接在封盖上，调节螺杆的下端伸入泵体内后与柱塞螺纹套接；本发明实现电容量的调整以及能够减少充电时间，满足对电容量的多样化需要。
Description
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，特别是涉及一种容量可调式双电层电容器。
背景技术
目前的双电层电容器的电容量为一个固定值，无法根据实际使用需求对双电层电容器的电容量进行调整；而实际应用中，对双电层电容器的电容量要求往往是多样化的，电容量太小无法提供稳定的电能输出，而电容量太大，充电过程耗时较长，无法满足工作需要。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种容量可调式双电层电容器。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种容量可调式双电层电容器，包括封装壳体、封盖、电极组、气囊组、泵体、柱塞和调节螺杆；
所述封盖固定连接在封装壳体的顶部，并与封装壳体组成密闭的电解液腔，所述电解液腔内填充有电解液，且所述电解液未填充满电解液腔；两个所述电极组并排间隔设于电解液腔内，所述每个电极组均包括有电极本体，所述电极本体的上侧设有引线，所述电极本体的下侧设有集电片，所述引线贯穿封盖后伸出，所述集电片的表面上涂覆有碳电极涂层；所述气囊组设于封装壳体的内底上，所述气囊组具有一进气孔；所述泵体固定在封盖的底面上，所述泵体的底部具有排气孔，所述排气孔通过一所述连接管与进气孔连通；所述柱塞设于泵体内；所述调节螺杆转动连接在封盖上，所述调节螺杆的下端伸入泵体内后与柱塞螺纹套接。
本发明进一步地，所述碳电极涂层的厚度从下至上逐渐减小。
本发明进一步地，所述碳电极涂层的孔隙率从下至上逐渐减小。
本发明进一步地，所述集电片表面上均布有微凸起结构。
本发明进一步地，所述电极本体的下侧间隔并排设置有多个集电片。
本发明进一步地，所述每个集电片的两侧表面上均涂覆有碳电极涂层。
本发明进一步地，所述气囊组包括气囊本体和多个气囊单元，多个气囊单元间隔并排设置在气囊本体上，所述进气孔设于气囊本体上，多个所述气囊单元分别位于相邻两个集电片之间。
本发明进一步地，所述泵体、连接管的外表面均涂覆有耐腐蚀涂层。
本发明的有益效果为：本发明通过泵体、柱塞、调节螺杆、气囊组配合，从而调整电解液腔内的液面高度，进而改变碳电极涂层浸没于电解液的有效工作表面，实现电容量的调整，同时还能利用气囊组膨胀后贴靠在碳电极涂层表面上，使得碳电极涂层的有效工作表面积减小，实现减少充电时间，从而可以根据实际使用需求对电容量进行调整，满足对电容量的多样化需要。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的分解示意图；
图3是本发明的剖面示意图；
图4是图3中I处的局部放大示意图；
图5是本发明的电极组的立体图；
图6是本发明的气囊组的立体图；
附图标记说明：1、封装壳体；2、封盖；3、电极组；31、电极本体；32、引线；33、集电片；34、碳电极涂层；4、气囊组；41、气囊本体；42、气囊单元；5、泵体；6、柱塞；7、调节螺杆；8、连接管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图6所示，本实施例的一种容量可调式双电层电容器，包括封装壳体1、封盖2、电极组3、气囊组4、泵体5、柱塞6和调节螺杆7；
封盖2固定连接在封装壳体1的顶部，并与封装壳体1组成密闭的电解液腔，电解液腔内填充有电解液，且电解液未填充满电解液腔；两个电极组3并排间隔设于电解液腔内，每个电极组3均包括有电极本体31，电极本体31的上侧设有引线32，电极本体31的下侧设有集电片33，引线32贯穿封盖2后伸出，集电片33的表面上涂覆有碳电极涂层34；气囊组4设于封装壳体1的内底上，气囊组4具有一进气孔；泵体5固定在封盖2的底面上，泵体5的底部具有排气孔，排气孔通过一连接管8与进气孔连通；柱塞6设于泵体5内；调节螺杆7转动连接在封盖2上，调节螺杆7的下端伸入泵体5内后与柱塞6螺纹套接。
具体地，封装时，将气囊组4贴靠在封装壳体1的内底，可以通过超声波焊接方式将气囊组4进行密封焊接，以保证气密性，得到下焊接组件；然后将调节螺杆7回转安装在封盖2上，将柱塞6螺纹套接在调节螺杆7上，并旋转柱塞6使其运动至调节螺杆7的上端；然后将泵体5密封套设在柱塞6外侧，并使得泵体5的上端面贴靠在封盖2的底面上，接着采用胶合方式对泵体5和封盖2进行密封固定连接；然后将连接管8的一端插接在泵体5的排气孔上，接着通过胶合方式对泵体5和连接管8进行密封固定连接；然后将电极组3的引线32穿过封盖2，并使电极本体31的顶面与封盖2贴合，接着采用胶合方式对电极组3和封盖2进行固定连接，得到上焊接组件；然后在连接管8的另一端上涂胶，接着将上焊接组件插入下焊接组件内，并使得连接管8的另一端插接在气囊组4的进气孔内；然后采用超声波焊接方式将封盖2与封装壳体1焊接为一个整体，得到封装体；然后对封装体、气囊组4、泵体5进行气密性测试，并在测试合格的封装体上开设有注液孔，通过注液孔向封装体内加注指定体积的电解液；然后通过树脂胶合方式对注液孔进行密封，从而得到可调式双电层电容器。
本实施例的工作方式是：工作时，通过旋转调节螺杆7驱动柱塞6在泵体5内运动，使得泵体5内的空气通过排气孔、进气孔压入气囊组4内，使得气囊组4充气后体积膨胀，从而使得电解液腔内的电解液的液面升高，增大浸没于电解液中的碳电极涂层34的有效工作表面积，以增大双电层电容器的电容量，以使得双电层电容器提供稳定的电能输出，当需要对双电层电容器的电容量进行微调时，通过上述调节方式，调整柱塞6位置即可；
当需要减小双电层电容器的电容量时，通过调节螺杆7驱动柱塞6运动至泵体5的内底，将泵体5内的空气完全压入气囊组4内，气囊组4在压缩空气作用下碰撞，体积增大，使得气囊组4的外壁贴靠在碳电极涂层34的部分表面上，进而使得该部分碳电极涂层34与电解液隔离，使得碳电极涂层34的有效工作表面积减小，双电层电容器的电容量减小，以减少双电层电容器的充电时间。
本实施例通过泵体5、柱塞6、调节螺杆7、气囊组4配合，从而调整电解液腔内的液面高度，进而改变碳电极涂层34浸没于电解液的有效工作表面，实现电容量的调整，同时还能利用气囊组4膨胀后贴靠在碳电极涂层34表面上，使得碳电极涂层34的有效工作表面积减小，实现减少充电时间，从而可以根据实际使用需求对电容量进行调整，满足对电容量的多样化需要。
基于上述实施例的基础上，进一步地，碳电极涂层34的厚度从下至上逐渐减小。本实施例通过设置碳电极涂层34的厚度从下至上逐渐减小，使得碳电极涂层34的有效工作表面积由下往上逐渐减小，即碳电极涂层34的有效工作表面积大部分集中于碳电极涂层34的下端区域，提高调节电容量的范围，调节响应更明显，当碳电极涂层34的下端区域被气囊组4贴靠封闭后，双电层电容器的电容量将大幅度降低，强化调节效果，大幅度减少双电层电容器的充电耗时。
基于上述实施例的基础上，进一步地，碳电极涂层34的孔隙率从下至上逐渐减小。本实施例通过设置碳电极涂层34的孔隙率从下至上逐渐减小，使得碳电极涂层34的有效工作表面积由下往上逐渐减小，即碳电极涂层34的有效工作表面积大部分集中于碳电极涂层34的下端区域，提高调节电容量的范围，调节响应更明显，当碳电极涂层34的下端区域被气囊组4贴靠封闭后，双电层电容器的电容量将大幅度降低，强化调节效果，大幅度减少双电层电容器的充电耗时。
基于上述实施例的基础上，进一步地，集电片33表面上均布有微凸起结构。本实施例通过设置微凸起结构，增大集电片33的表面积，同时增大碳电极涂层34的表面积，提高双电层电容器的电容量。
基于上述实施例的基础上，进一步地，电极本体31的下侧间隔并排设置有多个集电片33。本实施例通过设置多个集电片33，进一步增大集电片33的表面积，使得双电层电容器的电容量更大，保证提供稳定的电能输出。
基于上述实施例的基础上，进一步地，如图4和图5所示，每个集电片33的两侧表面上均涂覆有碳电极涂层34。本实施例通过在集电片33的两个表面上均涂覆碳电极涂层34，进一步增大碳电极涂层34的有效工作表面积，进一步提高调节响应性。
基于上述实施例的基础上，进一步地，气囊组4包括气囊本体41和多个气囊单元42，多个气囊单元42间隔并排设置在气囊本体41上，进气孔设于气囊本体41上，多个气囊单元42分别位于相邻两个集电片33之间。具体地，气囊组4采用氟橡胶或丁基橡胶材料制成，绝缘且耐腐蚀；本实施例通过设置多个气囊单元42，并使得气囊单元42位于相邻两个集电片33之间，在将泵体5内的空气压入气囊本体41内，气囊本体41使得各个气囊单元42充气膨胀，使得电解液的液面升高更为明显；而在需要大幅降低电容量时，各个气囊单元42膨胀后，一一对应贴靠在碳电极涂层34的表面上，进而使得碳电极涂层34的有效工作表面积大幅减小，进一步强化调节效果，利于大幅度减少了充电时间。
基于上述实施例的基础上，进一步地，泵体5、连接管8的外表面均涂覆有耐腐蚀涂层(图中并未显示)。本实施例通过在泵体5、连接管8的外表面上涂覆耐腐蚀涂层，耐腐蚀涂层可以采用聚四氟乙烯材料制成，保证泵体5、连接管8不会被电解液腐蚀，结构更为可靠，使用寿命更长。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
Claims (9)
1.一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，包括封装壳体(1)、封盖(2)、电极组(3)、气囊组(4)、泵体(5)、柱塞(6)和调节螺杆(7)；
所述封盖(2)固定连接在封装壳体(1)的顶部，并与封装壳体(1)组成密闭的电解液腔，所述电解液腔内填充有电解液，且所述电解液未填充满电解液腔；
两个所述电极组(3)并排间隔设于电解液腔内，所述每个电极组(3)均包括有电极本体(31)，所述电极本体(31)的上侧设有引线(32)，所述电极本体(31)的下侧设有集电片(33)，所述引线(32)贯穿封盖(2)后伸出，所述集电片(33)的表面上涂覆有碳电极涂层(34)；
所述气囊组(4)设于封装壳体(1)的内底上，所述气囊组(4)具有一进气孔；
所述泵体(5)固定在封盖(2)的底面上，所述泵体(5)的底部具有排气孔，所述排气孔通过一所述连接管(8)与进气孔连通；
所述柱塞(6)设于泵体(5)内；
所述调节螺杆(7)转动连接在封盖(2)上，所述调节螺杆(7)的下端伸入泵体(5)内后与柱塞(6)螺纹套接。
2.根据权利要求1所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述碳电极涂层(34)的厚度从下至上逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述碳电极涂层(34)的孔隙率从下至上逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述集电片(33)表面上均布有微凸起结构。
5.根据权利要求1至4所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述电极本体(31)的下侧间隔并排设置有多个集电片(33)。
6.根据权利要求5所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述每个集电片(33)的两侧表面上均涂覆有碳电极涂层(34)。
7.根据权利要求1所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述气囊组(4)包括气囊本体(41)和多个气囊单元(42)，多个气囊单元(42)间隔并排设置在气囊本体(41)上，所述进气孔设于气囊本体(41)上，多个所述气囊单元(42)分别位于相邻两个集电片(33)之间。
8.根据权利要求1所述的一种容量可调式双电层电容器，其特征在于，所述泵体(5)、连接管(8)的外表面均涂覆有耐腐蚀涂层。
9.一种利用权利要求1至8任一项所述的容量可调式双电层电容器的封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100：将气囊组(4)贴靠在封装壳体(1)的内底，通过超声波焊接方式将气囊组(4)进行密封焊接，得到下焊接组件；
S200：将调节螺杆(7)回转安装在封盖(2)上，将柱塞(6)螺纹套接在调节螺杆(7)上，并旋转柱塞(6)使其运动至调节螺杆(7)的上端；然后将泵体(5)密封套设在柱塞(6)外侧，并使得泵体(5)的上端面贴靠在封盖(2)的底面上，接着采用胶合方式对泵体(5)和封盖(2)进行密封固定连接；然后将连接管(8)的一端插接在泵体(5)的排气孔上，接着通过胶合方式对泵体(5)和连接管(8)进行密封固定连接；
S300：将电极组(3)的引线(32)穿过封盖(2)，并使电极本体(31)的顶面与封盖(2)贴合，接着采用胶合方式对电极组(3)和封盖(2)进行固定连接，得到上焊接组件；
S400：在连接管(8)的另一端上涂胶，接着将上焊接组件插入下焊接组件内，并使得连接管(8)的另一端插接在气囊组(4)的进气孔内；然后采用超声波焊接方式将封盖(2)与封装壳体(1)焊接为一个整体，得到封装体；
S500：对封装体、气囊组(4)、泵体(5)进行气密性测试，并在测试合格的封装体上开设有注液孔，通过注液孔向封装体内加注指定体积的电解液；然后通过树脂胶合方式对注液孔进行密封，从而得到可调式双电层电容器。
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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 | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |