CN205984665U - 一种新型软包超级电容的注液系统 - Google Patents

一种新型软包超级电容的注液系统 Download PDF

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本实用新型涉及一种新型软包超级电容的注液系统,包括操作台及在其上设置的密闭的透明罩、第一真空干燥箱、第二真空干燥箱、封边装置和真空泵,第一真空干燥箱、第二真空干燥箱、封边装置和真空泵依次设在透明罩的内部,封边装置与真空泵相连接;在透明罩外面设有相连的电解液供给箱和注液泵,注液泵通过两组注液管与透明罩相连接,两组注液管分别邻近第一真空干燥箱和第二真空干燥箱设置;在透明罩的外壁上设有多个弹性手套,分别与注液管、第一真空干燥箱、第二真空干燥箱和封边装置相对设置。本实用新型能够解决现有注液技术中常出现的电解液溢出、注液量不足等问题,充分提高软包超级电容的注液效率,降低成本,提高安全稳定性。

Description

一种新型软包超级电容的注液系统
技术领域
本实用新型涉及储能技术领域,尤其涉及一种新型软包超级电容的注液系统。
背景技术
随着新能源科技的发展,储能技术也得到迅猛发展,其中,超级电容在电子、汽车等众多行业备受青睐。现有超级电容主要有金属壳体超级电容和软包超级电容,金属壳体超级电容如发明专利ZL201010618799.2和实用新型专利ZL201420503685.7,软包超级电容如实用新型专利ZL201020275932.4、发明专利ZL201210351084.4和实用新型专利ZL201220222296.8。
目前,软包超级电容的壳体主要采用铝塑复合膜,此种壳体设置利于缓冲超级电容内部产生的压力,并相应降低发生爆炸及泄漏的风险,因此,相较于金属壳体超级电容,软包超级电容在功率、寿命和安全性发面表现更为突出。
但现有软包超级电容的软态包装壳如铝塑复合膜壳体在注液时易因受到电解液注入时的外力冲击而发生变形、损伤,并且,铝塑复合膜、电解液的成本又均比较高,从而易造成经济损失,提高软包超级电容的生产成本;若直接采用计量泵将电解液定量灌入袋状铝塑复合膜壳体内部,在抽真空封装袋状铝塑复合膜壳体的开口时,因袋状铝塑复合膜壳体变形易导致电解液溢出、注液量不足、铝塑复合膜外表面被电解液污染等现象发生。为避免软包超级电容在注液时发生上述现象,出现了多种改进措施,如在气囊袋边缘封装注液管,而注液管的设置对注液及封装产生了其他影响,如注液管的管径尺寸若过大则易造成封装受限,管径若较小则注液速度和抽气速度被降低,总体上,虽然在一定程度上解决了电解液溢出、注液量不足、软包壳体变形受损及其外表面被电解液污染等问题,但同时也使注液、抽气、封装等制备工艺更加复杂,可控性降低,相应地,使生产效率降低,生产成本提高,成品合格率也较难保障。如实用新型ZL201220135837.3公开的一种水系超级电容器,其正极极片、隔膜、负极极片组成的芯外表面通过内封袋密封,软包装膜套在内封袋上,正极极耳与负极极耳在软包装膜顶端露出,注液管穿过软包装膜、内封袋顶端与内封袋内部连接,注液管顶端盖有注液管帽,注液管内有过滤器。该实用新型在一定程度上提高了超级电容器的安全性,但是,其注液管、过滤器及注液管帽的设置不可避免地会发生制备工序增加及生产成本提高等问题。
因此,亟需研究开发出一种结构设置更优的软包超级电容及其注液系统,性能安全稳定且制备简单、生产成本低、生产效率高。
实用新型内容
本实用新型的目的是,针对现有技术存在的问题,提供一种新型软包超级电容的注液系统,使软包超级电容性能更加安全稳定,使其注液更加高效,从而在使软包超级电容制备更加简单的同时,相应降低生产成本,提高生产效率。
本实用新型解决问题的技术方案是:一种新型软包超级电容的注液系统,包括操作台以及在所述操作台上设置的透明罩、第一真空干燥箱、第二真空干燥箱、封边装置和真空泵,其中,所述第一真空干燥箱、第二真空干燥箱、封边装置和真空泵依次设置在所述透明罩的内部,所述封边装置与所述真空泵相连接,所述透明罩为密闭的透明罩;在所述透明罩的外面设置有相连接的电解液供给箱和注液泵,所述注液泵通过注液管与所述透明罩相连接;所述注液管有两组,所述两组注液管分别邻近所述第一真空干燥箱和第二真空干燥箱设置;在所述透明罩上还设置有多个弹性手套,所述多个弹性手套分别与所述注液管、第一真空干燥箱、第二真空干燥箱和封边装置相对设置。
进一步地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,所述封边装置为热压封边装置。
进一步地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,所述注液泵为精密计量泵。
进一步地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,在所述封边装置上设有用于放置气囊袋的腔体,所述腔体为能够通过所述真空泵抽真空的腔体。
进一步地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,在所述透明罩外设置有控制器,所述控制器用于调控所述透明罩内部的温度和压力。
优选地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,用于所述新型软包超级电容的注液系统的软包超级电容包括壳体、电芯、正极导流片和负极导流片,所述电芯位于所述壳体内部,所述正极导流片和负极导流片分别与电芯相连接,所述正极导流片和所述负极导流片均自所述壳体的内部延伸到所述壳体的外部,所述正极导流片和所述负极导流片均与所述壳体相连接,在所述壳体的内部填充有电解液,所述壳体为密封的壳体,其中,所述壳体在填充电解液前为一侧开口的气囊袋,所述电芯位于所述气囊袋内,所述气囊袋的体积为所述电芯体积的1.2~1.85倍。
较佳地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,在所述气囊袋的开口朝上时,所述气囊袋的内部包括相连通的两部分空间,分别为用于容置所述电芯的第一空间和位于所述电芯上方的第二空间,其中,所述第一空间大于所述第二空间,所述电芯上方为所 述电芯靠近所述气囊袋开口的一侧。
较佳地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,所述第一空间与第二空间的横向长度相等,所述第一空间与第二空间的纵向长度比为1:5~17:20。
较佳地,在本实用新型所述的新型软包超级电容的注液系统中,所述壳体的周边包括四个封接区,所述四个封接区分别为第一封接区、第二封接区、第三封接区和第四封接区,所述第一封接区位于所述正极导流片与所述壳体相连接的一侧,所述第二封接区位于所述负极导流片与所述壳体相连接的一侧,余下两侧分别为所述第三封接区和第四封接区,所述壳体在填充电解液前为一侧开口的气囊袋时,所述第三封接区位于与所述气囊袋的开口端相对的一侧,所述气囊袋的开口端为封接前的所述第四封接区。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型软包超级电容的注液系统能够有效解决现有注液技术中常出现的电解液溢出、注液量不足、软包壳体变形受损及其外表面易被电解液污染等问题,充分提高软包超级电容的注液效率;与本实用新型软包超级电容的注液系统相配套的软包超级电容结构设计简单优化,无需加设注液管等其他装置,制造更加方便,利于提高生产效率及降低生产成本,且利于增强安全稳定性;总体上,本实用新型使软包超级电容的生产效率更高,尤其是使其更加利于高效完成注液工序,并有效避免电解液及软包壳体的损耗,相应地降低生产成本,并因其能有效避免软包壳体变形,而使其成品的使用寿命及安全稳定性得到充分提高和保障。
附图说明
图1为本实用新型软包超级电容的注液系统的结构示意图;
图2为用于本实用新型软包超级电容的注液系统的软包超级电容的外部结构示意图;
图3为用于本实用新型软包超级电容的注液系统的软包超级电容注液前的剖面示意图;
图4为用于本实用新型软包超级电容的注液系统的软包超级电容注液后的剖面示意图。
图中所示:1-壳体;2-第一封接区;3-第二封接区;4-第三封接区;5-第四封接区;6-电芯;7-负极导流片;8-正极导流片;9-操作台;10-透明罩;11-第一真空干燥箱;12-第二真空干燥箱;13-封边装置;14-真空泵;15-电解液供给箱;16-注液泵;17-注液管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明,但本实用新型不受实施例的任何限制。为了增进公众对本实用新型的彻底了解,在以下优选实施例中详细说明了具体的细节,而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。另外,为了避免 对本实用新型的实质造成不必要的混淆,并没有详细说明众所周知的元件、电路和使用方法等。
实施例1
如图1所示,本实用新型的一种新型软包超级电容的注液系统,包括操作台9以及在操作台9上设置的透明罩10、第一真空干燥箱11、第二真空干燥箱12、封边装置13和真空泵14,其中,所述第一真空干燥箱11、第二真空干燥箱12、封边装置13和真空泵14依次设置在所述透明罩10的内部,所述封边装置13与真空泵14相连接,所述透明罩10为密闭的透明罩;在所述透明罩10的外面设置有相连接的电解液供给箱15和注液泵16,所述注液泵16通过注液管17与所述透明罩10相连接;所述注液管17设置有两组,所述两组注液管17分别邻近所述第一真空干燥箱11和第二真空干燥箱12设置,所述两组注液管17均自同一注液泵出发穿过透明罩10的罩壁延伸至透明罩10内;在所述透明罩10上还设置有多个弹性手套(图中未示),所述多个弹性手套分别与所述注液管17、第一真空干燥箱11、第二真空干燥箱12和封边装置13相对设置。
在上述实施例中,通过上述设置能够使电解液的填充更加高效,并充分避免注液过程中发生电解液溢出、注液量不足、软包壳体变形受损及其外表面易被电解液污染等问题,且方便工作人员操作,避免因远距离移转气囊袋发生电解液洒落等意外,从而提高注液效率,保障注液效果。在上述实施例中,所述注液管17穿过所述透明罩10的罩壁延伸至所述透明罩10内,所述弹性手套均设置在所述透明罩10的外壁上,以使工作人员操作时与电解液相隔离,从而有效防止因电解液挥发而影响身体健康。
如图2和图3所示,与本实用新型软包超级电容的注液系统相配套的软包超级电容,包括壳体1、电芯6、正极导流片8和负极导流片7,其中,所述电芯6位于壳体1内部,所述正极导流片8和负极导流片7分别与电芯6相连接,所述正极导流片8和负极导流片7均自壳体1的内部延伸到壳体1的外部,所述正极导流片8和负极导流片7均与壳体1相连接,在所述壳体1的内部填充有电解液,所述壳体1为密封的壳体;其中:所述壳体1在填充电解液前为一侧开口的气囊袋,所述电芯6位于所述气囊袋内,所述气囊袋的体积为所述电芯6体积的1.2倍至1.85倍。
在上述实施例中,所述壳体1能够由任何适于制作软包超级电容的软包材料构成,优选由铝塑复合膜构成;所述电芯6通常包括与正极导流片8相连接的正极片、隔膜和与负极导流片7相连接的负极片,所述电芯6、正极导流片8和负极导流片7均能够由任何适于制作软包超级电容的材料构成,具体根据实际目标产品要求进行设置。
在上述实施例中,通过将所述壳体1在填充电解液前设置为一侧开口的气囊袋,仅保留 一个注液口,从而能够避免多个注液口引起的后续封接不便及超级电容产品整体的抗压能力下降所导致的漏液等事故发生;而通过注液前将所述电芯6置于所述气囊袋内以及使所述气囊袋的体积为电芯6体积的1.2~1.85倍的设置,能够利于有效控制气囊袋的规格,减少材料损耗,并能够使电解液在注液过程中充分渗透进入电芯6中,并为注液提供提高注液效率和降低成本的空间,有效避免电解液溢出,保障注液量满足所要求的电解质溶液的量,有效保护软包壳体1,避免变形受损及其外表面易被电解液污染。
在上述实施例中,如图4所示,为方便注液操作,提高注液效率,将所述壳体1的周边设置为四个封接区,所述四个封接区分别为第一封接区2、第二封接区3、第三封接区4和第四封接区5,所述第一封接区2位于正极导流片8与壳体1相连接的一侧,所述第二封接区3位于负极导流片7与所述壳体1相连接的一侧,余下两侧分别为所述第三封接区4和第四封接区5,所述壳体1在填充电解液前为一侧开口的气囊袋时,所述第三封接区4位于与所述气囊袋的开口端相对的一侧,如图3所示,所述气囊袋的开口端为封接前的第四封接区5。
应用本实用新型软包超级电容的注液系统对上述软包超级电容进行注液时,如图1至图4所示,充分利用所述气囊袋的体积为所述电芯6体积的1.2倍以上的设置,在密闭的透明罩10内将气囊袋分两次注入电解液,首先,工作人员戴上所述弹性手套伸入透明罩10内利用注液管17向所述气囊袋内注入所需电解液总量的30%~70%,然后,将初次注液后的气囊袋置于第一真空干燥箱11内进行抽真空干燥,除掉进入气囊袋中的电解液携带的水分和气体;然后,将真空干燥后的气囊袋取出,再利用注液管17向其中注入所需电解液的余量,接着将第二次注液后的气囊袋置于第二真空干燥箱12中进行抽真空干燥,除掉第二次进入气囊袋中的电解液所携带的水分和气体;待真空干燥后,将气囊袋置于封边装置13中,将气囊袋的开口端即第四封接区5密封,在封接过程中,对封边装置13通过真空泵14进行抽真空,使第四封接区5在真空条件下密封,此种真空封接操作能够充分避免有气体再次进入气囊袋中,从而充分保障超级电容的安全性和稳定性。在上述注液过程中,所述电解液能够为制备超级电容所需的各种电解液,具体根据实际产品需求进行配制;所述电解液通过注液泵16从电解液供给箱15中抽取泵送至注液管17中;在上述注液的各操作中,所述气囊袋的拿取均由工作人员戴着邻近各装置的弹性手套进行操作,所述弹性手套能够为填充电解液常用手套,优选为防水耐酸碱腐蚀的手套。在上述注液过程中,注液全程在密闭的透明罩10内进行,有效避免了外部气体和水分的进入;首次注液因还留有部分空间,所以完全不会产生电解液外溢和壳体变形的现象;而第二次注液是向经真空干燥的气囊袋内注入电解液,在此过程因所需注入量为总量的一部分,所以注液的速度易控制;经两次注液及两次真空干燥充分避免了在气囊袋内残留其他气体和水分,使超级电容的安全稳定性得到保障,而对气囊袋开口端即第 四封接区5的真空封接,则进一步保障了气囊袋内无气体和水分残留,为超级电容的安全稳定性又进一步提供了保障;此外,通过两次注液及应用所述第一真空干燥箱11和第二真空干燥箱12进行两次真空干燥,避免了一次注液量过多导致电芯6短时间无法吸入电解液、相继的抽真空操作导致软包壳体变形、以及随着变形引起的电解液溢出和注液量不足等系列影响,通过多次抽放真空操作提高电解液进入超级电容主体即电芯6中的微孔速度和电解液的分布均匀性,而软包超级电容中所填充电解液的足量也保证了最终产品的一致性及功率密度的稳定性;同时,通过上述注液系统对本实用新型软包超级电容的气囊袋进行注液,也有效控制了气囊袋的大小,利于节约铝塑复合膜等壳体材料,而控制电解液不出现溢出也避免了电解液浪费,从而相应地降低了生产成本,提高了生产效率。
实施例2
如图2至图4所示,一种新型软包超级电容的注液系统,其基本结构设置同实施例1,具体地,还包括如下设置:为保障注液效果并提高注液效率,也为有效控制气囊袋的尺寸避免材料浪费,相配套应用的上述软包超级电容在所述气囊袋的开口朝上时,所述气囊袋的内部包括相连通的两部分空间,分别为用于容置电芯6的第一空间和位于电芯6上方的第二空间,其中,所述第一空间大于所述第二空间,所述电芯6上方为电芯6靠近所述气囊袋开口的一侧。
在上述实施例中,为进一步方便注液操作,优化注液工序,节约电解液及气囊袋的材料,优选地,所述第一空间与第二空间的横向长度相等,所述第一空间与第二空间的纵向长度比优选为1:5至17:20。
在对本实用新型软包超级电容的注液系统对上述软包超级电容进行注液时,如图1至图4所示,所用的配套注液系统的基本设置及注液操作流程同实施例1,为保障对注液量的有效调控,所述注液泵16优选为精密计量泵,通过精密计量泵输送电解液,能够利于工作人员控制电解液的注入量;为保障所述第四封接区5封接效果,提高超级电容产品整体的密封效果,所述封边装置13优选为热压封边装置,对所述第四封接区5即所述气囊袋的开口端进行热压密封;为充分保障超级电容产品整体的性能的稳定一致性,在封边装置13上设有用于放置气囊袋的腔体,所述腔体为能够通过所述真空泵14抽真空的腔体,在将气囊袋的第四封接区5进行封接时,使其处于真空下进行封接;为有效调控所述透明罩10内部的温度和压力,在所述透明罩10外设置有控制器,通过所述控制器进行随时调控,以保障注液全程的顺利进行。
本实用新型不限于上述实施方式,本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更,都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型软包超级电容的注液系统,其特征在于:包括操作台以及在所述操作台上设置的透明罩、第一真空干燥箱、第二真空干燥箱、封边装置和真空泵,其中,所述第一真空干燥箱、第二真空干燥箱、封边装置和真空泵依次设置在所述透明罩的内部,所述封边装置与所述真空泵相连接,所述透明罩为密闭的透明罩;在所述透明罩的外面设置有相连接的电解液供给箱和注液泵,所述注液泵通过注液管与所述透明罩相连接;所述注液管有两组,所述两组注液管分别邻近所述第一真空干燥箱和第二真空干燥箱设置;在所述透明罩上还设置有多个弹性手套,所述多个弹性手套分别与所述注液管、第一真空干燥箱、第二真空干燥箱和封边装置相对设置。
2.根据权利要求1所述的新型软包超级电容的注液系统,其特征在于:所述封边装置为热压封边装置。
3.根据权利要求1所述的新型软包超级电容的注液系统,其特征在于:所述注液泵为精密计量泵。
4.根据权利要求1~3任一项所述的新型软包超级电容的注液系统,其特征在于:用于所述新型软包超级电容的注液系统的软包超级电容包括壳体、电芯、正极导流片和负极导流片,所述电芯位于所述壳体内部,所述正极导流片和负极导流片分别与电芯相连接,所述正极导流片和所述负极导流片均自所述壳体的内部延伸到所述壳体的外部,所述正极导流片和所述负极导流片均与所述壳体相连接,在所述壳体的内部填充有电解液,所述壳体为密封的壳体,其中,所述壳体在填充电解液前为一侧开口的气囊袋,所述电芯位于所述气囊袋内,所述气囊袋的体积为所述电芯体积的1.2~1.85倍。
5.根据权利要求4所述的新型软包超级电容的注液系统,其特征在于:在所述气囊袋的开口朝上时,所述气囊袋的内部包括相连通的两部分空间,分别为用于容置所述电芯的第一空间和位于所述电芯上方的第二空间,其中,所述第一空间大于所述第二空间,所述电芯上方为所述电芯靠近所述气囊袋开口的一侧。
6.根据权利要求5所述的新型软包超级电容的注液系统,其特征在于:所述第一空间与第二空间的横向长度相等,所述第一空间与第二空间的纵向长度比为1:5~17:20。
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