CN204360932U - 一种锂离子超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种锂离子超级电容器，包括相互连接的正极壳和负极壳，所述正极壳与所述负极壳之间设置电芯，所述电芯包括正极片、负极片和离子透过性微孔膜，所述正极片由集流体涂敷正极材料而成，所述负极片由集流体涂敷负极材料而成，所述离子透过性微孔膜位于所述正极片和所述负极片之间，用于隔离所述正极片和所述负极片，所述正极壳的内侧上设置有铝极板，所述正极片与所述铝极板连接，以使所述正极片通过所述铝极板与所述正极壳电连接，所述负极片与所述负极壳连接。本实用新型通过设置铝极板，解决了锂离子超级电容器的阻抗因正极片与正极壳之间的焊点在充放电或电解液浸泡下发生氧化还原或电化学腐蚀所增大的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及超级电容器技术领域，尤其涉及一种锂离子超级电容器。
背景技术
锂离子超级电容器是超级电容器的一种类型，其综合了锂离子电池以及双电层电容器的体效应和表面效应的优点，不仅具有锂离子电池高能量密度和低自放电的优点，还具有电容器高功率密度和长循环寿命的优点。因此在智能交通、通讯、工业和医疗等领域有广泛的应用，例如智能交通电子标签、通讯设备、声纳浮标、急救医疗设施等产品。
锂离子超级电容器主要由正极片、负极片、隔膜、电解液以及外壳组成，外壳包括相互扣合的正极壳和负极壳，由于锂离子超级电容器的体积小、内部空间有限，因此，将正极片与外壳实现良好的连接在实际生产中是一道不易实现的工序。现有的一般做法是把正极片的尾部通过电焊机与正极壳点焊连接，但是，点焊能量大时会在焊点处出现毛刺和焊斑，卷芯浸液后正负极片将会膨胀造成体积增大，正极片上的焊点上的毛刺、焊斑容易刺穿体积膨胀后的卷芯造成锂离子超级电容器内部微短路甚至短路。另外，正极片与正极壳焊接时需要用到钢带等易被腐蚀材料，此类焊接方法使得焊点在电解液浸泡或正负极充放电的环境下，会产生两种腐蚀：一是由于不同材料电位不同在电解液环境下形成的原电池腐蚀；二是在外加充放电条件下存在的高氧化电位而导致的电化学腐蚀。电化学腐蚀引起的焊点锈蚀最终将导致正极片与正极壳的接触不良，从而使得锂离子超级电容器的阻抗增加，甚至失效。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种能克服上述问题的一种锂离子超级电容器。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种锂离子超级电容器，包括相互连接的正极壳和负极壳，所述正极壳与所述负极壳之间设置电芯，所述电芯包括正极片、负极片和离子透过性微孔膜，所述正极片由集流体涂敷正极材料而成，所述负极片由集流体涂敷负极材料而成，所述离子透过性微孔膜位于所述正极片和所述负极片之间，用于隔离所述正极片和所述负极片，所述正极壳的内侧上设置有铝极板，所述正极片与所述铝极板连接，以使所述正极片通过所述铝极板与所述正极壳电连接，所述负极片与所述负极壳连接。
作为一种优选的技术方案，所述正极壳与所述负极壳之间设置有密封圈，所述密封圈压于所述铝极板上。
作为一种优选的技术方案，所述电芯为至少由所述离子透过性微孔膜、所述正极片和所述负极片卷绕而成的卷芯。
作为一种优选的技术方案，所述正极片设置有正极片延长导电体，所述正极片延长导电体位于所述卷芯之外且位于所述正极壳和所述负极壳之间，所述正极片通过所述正极片延长导电体与所述铝极板连接。
作为一种优选的技术方案，所述正极片延长导电体通过焊接的方式与所述铝极板连接。
作为一种优选的技术方案，所述正极片延长导电体通过其远离所述卷芯的一端夹于所述密封圈与所述铝极板之间与所述铝极板连接。
作为一种优选的技术方案，所述负极片上设置有负极片延长导电体，所述负极片延长导电体位于所述卷芯之外且设置于所述负极壳和正极壳之间，所述负极片通过负极片延长导电体与所述负极壳连接。
作为一种优选的技术方案，所述负极片延长导电体与所述负极壳通过焊接的方式连接。
作为一种优选的技术方案，所述铝极板采用纯铝或铝合金制成。
作为一种优选的技术方案，所述铝极板的厚度为0.1-0.4mm。
作为一种优选的技术方案，所述铝极板的形状为圆形，所述铝极板的直径等于所述正极壳的内径。
通过设计铝极板的直径等于正极壳的内径，使得铝极板能完全压于密封圈上，进而使得锂离子超级电容器能实现很好的密封效果。
作为一种优选的技术方案，所述正极壳和所述负极壳通过扣合的方式连接。当然，其他本领域技术人员可知的能够实现正极壳和负极壳连接的连接方式也适用于本实用新型。
对比现有技术，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过在正极壳的内侧面上设置与正极片连接的铝极板，借助铝表面致密的氧化层防止在电解液和高电位环境下集流体氧化，使得铝极板与正极片在电解液和充放电的环境下能实现很好的电连接，进而使正极片与正极壳之间通过铝极板也能实现很好的电连接，解决了正极片与正极壳之间因焊点腐蚀所导致的锂离子超级电容器阻抗变大的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述的一种锂离子超级电容器的剖视图。
图中：
1、正极壳；2、负极壳；3、卷芯；4、正极片；5、负极片；6、正极片延长导电体；7、负极片延长导电体；8、铝极板；9、密封圈；10、离子透过性微孔膜。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例一：
如图1所示，本实用新型公开的一种锂离子超级电容器包括相互连接的正极壳1和负极壳2，正极壳1与负极壳2之间设置电芯，电芯包括正极片4、负极片5和离子透过性微孔膜10，正极片4由集流体涂敷正极材料而成，负极片5由集流体涂敷负极材料而成，离子透过性微孔膜10位于正极片4和负极片5之间，用于隔离正极片4和负极片5，正极壳1的内侧上设置有铝极板8，正极片4与铝极板8连接，以使正极片4通过铝极板8与正极壳1电连接，负极片5与负极壳2连接。
通过在正极壳1的内侧面上设置与正极片4连接的铝极板8，借助铝表面致密的氧化层防止在电解液和高电位环境下集流体氧化，使得铝极板8与正极片4在电解液和充放电的环境下能实现很好的电连接，进而使正极片4与正极壳1之间通过铝极板8也能实现很好的电连接，铝极板8的设置解决了正极片4与正极壳1之间因焊点腐蚀所导致的锂离子超级电容器阻抗变大的问题。
正极壳1与负极壳2之间设置有密封圈9，密封圈9压于铝极板8上。通过密封圈9压于铝极板8上，使得铝极板8被固定于正极壳1的内侧面上，有利于铝极板8的安装与拆卸。
在本实施例中，电芯为由正极片4、负极片5和离子透过性微孔膜10卷绕而成的卷芯3，离子透过性微孔膜10位于正极片4和负极片5之间。通过将离子透过性微孔膜10设置在正极片4和负极片5之间，能避免正极片4和负极片5直接接触短路，同时可使正极片4和负极片5的离子通过微孔移动传输，实现充放电。
正极片4设置有正极片延长导电体6，正极片延长导电体6位于卷芯3之外且位于正极壳1和负极壳2之间，正极片4通过正极片延长导电体6与铝极板8连接，正极片延长导电体6通过焊接的方式与铝极板8连接。
通过将正极片延长导电体6设置在卷芯3之外，当卷芯3浸液膨胀后，使得正极片延长导电体6与铝极板8之间的焊点上的毛刺和焊斑无法与卷芯3接触，防止了卷芯3由于被正极片延长导电体6与铝极板8之间的焊点上的毛刺和焊斑刺穿所造成的锂离子超级电容器内部微短路的问题。
在本实施例中，正极片延长导电体6的长度方向与正极片4的卷绕方向一致。
负极片5上设置有负极片延长导电体7，负极片延长导电体7位于卷芯3之外且设置于负极壳2和正极壳1之间，负极片5通过负极片延长导电体7与负极壳2连接，负极片延长导电体7通过焊接的方式与所述负极壳2连接。
通过将负极片延长导电体7设置在卷芯3之外，且使负极片延长导电体7的长度方向与负极片5的卷绕方向一致，当卷芯3浸液膨胀后，使得负极片延长导电体7与负极壳2之间的焊点上的毛刺和焊斑无法与卷芯3接触，可解决卷芯3由于被负极片延长导电体7与负极壳2之间的焊点上的毛刺和焊斑刺穿所造成的锂离子超级电容器内部微短路的问题。
在本实施例中，负极片延长导电体7的长度方向与负极片5的卷绕方向一致。
铝极板8的形状为圆形，铝极板8的直径等于正极壳1的内径。通过设计铝极板8的直径等于正极壳1的内径，使得铝极板8能完全压于密封圈9上，进而使得锂离子超级电容器能实现很好的密封效果。
为了使正极片延长导电体6和负极片延长导电体7均具有很好的硬度和延展性，以使正极片延长导电体6和负极片延长导电体7不易断裂但易弯折，正极片延长导电体6的厚度优选为0.015～0.025mm，负极片延长导电体7的厚度优选为0.005～0.020mm。更佳的，正极片延长导电体6的厚度为0.02mm，负极片延长导电体7的厚度为0.009mm。需要说明的是，本实用新型正极片延长导电体6、负极片延长导电体7的厚度还可以根据实际情况进行设置，其实施方式并不局限于本实用新型所举实施例。
在卷芯3浸液膨胀后，为了进一步保证正极片延长导电体6与正极壳1之间的焊点以及负极片延长导电体7与负极壳2之间的焊点在卷芯3浸液膨胀后不会与卷芯3接触，正极片延长导电体6的长度优选为8～35mm，负极片延长导电体7的长度优选为10～20mm。更佳的，正极片延长导电体6的长为25mm，负极片延长导电体7的长为17mm。需要说明的是，本实用新型正极片延长导电体6、负极片延长导电体7的长度还可以根据实际情况进行设置，其实施方式并不局限于本实用新型所举实施例。
为了保证铝极板8在与正极片延长导电体6点焊时不会被烧穿，铝极板8的厚度优选为0.1～0.4mm。更佳的，铝极板8的厚度为0.3mm。需要说明的是，本实用新型铝极板8的厚度还可以根据实际情况进行设置，其实施方式并不局限于本实用新型所举实施例。
在本实施例中，正极壳1和负极壳2之间的通过扣合的方式连接。当然，正极壳1与负极壳2之间的连接方式不仅仅限于扣合，其他本领域技术人员可知的能够实现正极壳1和负极壳2连接的连接方式也适用于本实用新型。
电池封装过程如下：
1、首先把卷芯3置入负极壳2中，将负极片延长导电体7与负极壳2焊接固定，形成锂离子超级电容器负极；然后将正极片延长导电体6与铝极板8点焊在一起；2、注入适量电解液后将正极壳1与负极壳2合盖，并使正极壳1和负极壳2之间的密封圈9压于铝极板8上。密封圈9的设置，使得铝极板8与正极壳1紧密相贴，进而使得铝极板8与正极壳1之间能实现良好的电连接以形成锂离子超级电容器正极；3、最后将合盖后的锂离子超级电容器预压排除多余气体，并进行冲压铆合成型，通过化成激活后得到最终产品。
实施例二：
本实施例与实施例一的不同点在于：正极片延长导电体6通过其远离卷芯3的一端夹于密封圈9与铝极板8之间与铝极板8连接。该方式使得正极片4不需要与铝极板8焊接，节省了工艺程序，降低了制造成本。
电池封装过程如下：
1、首先把卷芯3置入负极壳2中，将负极片延长导电体7与负极壳2焊接固定，形成锂离子超级电容器负极；2、注入适量电解液后将正极壳1与负极壳2合盖，并使正极片延长导电体6远离卷芯3的一端夹于密封圈9和正极壳1之间，形成锂离子超级电容器正极；3、最后将合盖后的锂离子超级电容器预压排除多余气体，并进行冲压铆合成型，通过化成激活后得到最终产品。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂离子超级电容器，其特征在于，包括相互连接的正极壳和负极壳，所述正极壳与所述负极壳之间设置电芯，所述电芯包括正极片、负极片和离子透过性微孔膜，所述正极片由集流体涂敷正极材料而成，所述负极片由集流体涂敷负极材料而成，所述离子透过性微孔膜位于所述正极片和所述负极片之间，用于隔离所述正极片和所述负极片，所述正极壳的内侧上设置有铝极板，所述正极片与所述铝极板连接，以使所述正极片通过所述铝极板与所述正极壳电连接，所述负极片与所述负极壳连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述正极壳与所述负极壳之间设置有密封圈，所述密封圈压于所述铝极板上。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述电芯为至少由所述离子透过性微孔膜、所述正极片和所述负极片卷绕而成的卷芯。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述正极片设置有正极片延长导电体，所述正极片延长导电体位于所述卷芯之外且位于所述正极壳和所述负极壳之间，所述正极片通过所述正极片延长导电体与所述铝极板连接。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述正极片延长导电体通过焊接的方式与所述铝极板连接。
6.根据权利要求4所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述正极片延长导电体通过其远离所述卷芯的一端夹于所述密封圈与所述铝极板之间与所述铝极板连接。
7.根据权利要求3所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述负极片上设置有负极片延长导电体，所述负极片延长导电体位于所述卷芯之外且设置于所述负极壳和正极壳之间，所述负极片通过负极片延长导电体与所述负极 壳连接。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述负极片延长导电体与所述负极壳通过焊接的方式连接。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述铝极板采用纯铝或铝合金制成。
10.根据权利要求1至8任一项所述的一种锂离子超级电容器，其特征在于，所述铝极板的厚度为0.1-0.4mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104900415A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-09-09 | 湖北金泉新材料有限责任公司 | 一种电池电容器 |
| CN110838593A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-02-25 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 叠片式豆式电池 |
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2014
- 2014-12-23 CN CN201420826286.4U patent/CN204360932U/zh active Active
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