CN210167267U - 一种新型结构的低内阻超级电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型结构的低内阻超级电容器，包括卷芯，还包括位于卷芯一端的一盖板，所述盖板上设有第一金属柱和第二金属柱分别作为电极引出端；所述超级电容器还包括正极连接片和负极连接片；所述卷芯的负极与负极连接片的第一端固定连接，所述负极连接片的第二端与盖板的第一金属柱固定连接；所述卷芯的正极与正极连接片的第一端固定连接，所述正极连接片的第二端与第二金属柱固定连接。申请所公布的一种超级电容器，在满足低内阻使用需求的同时，在装配时不需要紧装配，尺寸公差易管控；使得产品制程工艺简单易行，有效降低了制作成本。电容器的正、负极从同一端引出，同端引出的结构更接近于常规设计，接入PCB更方便。

Description

一种新型结构的低内阻超级电容器

技术领域

本实用新型涉及电化学技术领域，特别涉及一种新型结构的低内阻超级电容器。

背景技术

超级电容器是介于充电电池与传统电容间的一种新型储能装置，具有功率密度大、循环寿命长、绿色环保等优点，广泛应用于新能源汽车、轨道交通、风电、智能微电网、工业节能等。随着国家大力发展储能技术与产业，新能源市场对超级电容器关注度也逐步提高。为了改善超级电容器的功率特性，近来研究更多地关注如何降低产品内阻。

降低产品内阻的方法主要分为两类：一是增加原材料的导电性，二是降低各连接部件的接触电阻。目前常用的方式为降低各连接部件的接触电阻。

目前内阻最低的超级电容器结构为：错层卷绕得到芯包(卷芯10)，正负极引出端直接为电极片的光箔部位，芯包正负极经整形后的光箔分别与正、负极集流片焊连接后，再放入外壳40。这样可以增加电极片与引出端接触面积，扩宽电流传输通道。此种结构大大降低了器件的内阻、从而提升功率特性，尤其在瞬时大功率场合应用广泛。

典型代表产品有图1、图2所示的一种圆柱型超级电容器产品，为两端引出型产品结构，通常采用带尾柱的外壳和带柱的端盖封装，外壳的一端开口。内部芯包的正负极分别与正极集流片61、负极集流片62焊连接后，放入外壳中，正极集流片与外壳底部紧装配，负极集流片与端盖紧装配，以尽可能减少接触电阻。正负极集流片，如图2、3所示，有些翻译作集流体等，起到连接卷芯与端盖或铝壳的作用，有的也叫连接片。这种连接片需要特殊开模的铝料，先是冲压出基本形状，再精加工出所需要的孔、凹槽等以及严密配合的尺寸，工艺复杂，精度要求高，成本高。

则外壳底部尾柱为正极引出端401，头部端盖的金属柱为负极引出端301’。端盖与外壳间填充环形EPT或硅橡胶密封圈。端盖上设注液口，注液完毕后塞上橡胶塞、盖帽，并用激光熔焊缝隙。正、负极引出端也可以反向，即正极接外壳底部、负极接头部端盖。

该常规结构的两端引出型产品，外壳为一端开口结构，芯包的正负极分别与正、负极集流片焊连接后，放入外壳中。正极集流片与外壳底部需要紧装配，负极集流片与端盖也需要紧装配，以尽可能减少接触电阻。各部件尺寸设计需严格匹配，以使各配件紧密接触。为了满足低接触电阻的要求，常规两端引出结构的超级电容器的结构件及制作设备、工艺较为特殊、复杂，制程需要控制严格，制作成本较高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型结构的低内阻超级电容器，制备工艺更加简单，大大降低了制作成本。

本实用新型提供的一种新型结构的低内阻超级电容器，包括卷芯，还包括位于卷芯一端的一盖板，所述盖板上设有第一金属柱和第二金属柱分别作为电极引出端；所述超级电容器还包括正极连接片和负极连接片；所述卷芯的负极与负极连接片的第一端固定连接，所述负极连接片的第二端与盖板的第一金属柱固定连接；所述卷芯的正极与正极连接片的第一端固定连接，所述正极连接片的第二端与第二金属柱固定连接。

进一步地，所述卷芯的正极与正极连接片的第一端之间激光焊接，所述正极连接片的第二端与盖板的第二金属柱之间激光焊接；

所述卷芯的负极与负极连接片的第一端之间激光焊接，所述负极连接片的第二端与盖板的第一金属柱激光焊接。

进一步地，所述正极连接片和负极连接片在分别与盖板焊接后，所述正极连接片和负极连接片的中间部分在盖板处形成弯折压扁结构。

进一步地，所述盖板处的正极连接片和负极连接片之间设置有绝缘层。

进一步地，所述盖板还包括用于封装第一金属柱和第二金属柱的树酯结构，所述第二金属柱在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的正极引出端；所述第一金属柱在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的负极引出端。

进一步地，所述盖板靠近卷芯的负极设置。

更进一步地，所述正极连接片的长度大于所述负极连接片的长度。

进一步地，所述盖板靠近卷芯的正极设置。

更进一步地，所述负极连接片的长度大于所述正极连接片的长度。

进一步地，所述超级电容器还包括外壳，所述外壳的一端开口，所述盖板和外壳封装成一体，并将卷芯封装在内。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本申请所公布的一种超级电容器，在满足低内阻使用需求的同时，在装配时不需要紧装配，尺寸公差易管控；使得产品制程工艺简单易行，有效降低了制作成本。电容器的正、负极从同一端引出。同端引出的结构更接近于常规设计，接入PCB更方便。目前，中大型低内阻超级电容器（Φ22~60）通常为多个串并联使用，且需要连接到PCB中以平衡或监控电路及单体，对客户来说，使用更方便。

附图说明

图1为现有技术的一种超级电容器的示意图；

图2为现有技术的一种超级电容器的外壳和端盖的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一所述的一种超级电容器的卷芯、连接片、盖板焊接的示意图；

图4为图3所示的结构在另一方向的视图；

图5为本实用新型实施例一所述的一种超级电容器的卷芯、连接片、盖板焊接的示意图；

图6为本实用新型实施例一所述超级电容器的第一种负极连接片的结构示意图；

图7为连接片与卷芯的光箔的结构示意图；

图8为本实用新型实施例一所述超级电容器的第一种正极连接片的结构示意图；

图9为图6所示的负极连接片与图8所示的正极连接片、以及盖板的连接示意图；

图10为本实用新型实施例一所述超级电容器的第二种连接片的结构示意图；

图11为本实用新型实施例一所述超级电容器的第三种连接片的结构示意图；

图12为本实用新型实施例一所述的一种超级电容器的盖板的结构示意图。

附图标记：

10-卷芯、21-正极连接片、22-负极连接片、30-盖板、40-外壳、50-密封圈、301-第一金属柱、302-树酯结构、303-第二金属柱、201-第一部分、202-第二部分、203-中间部分、204-激光焊接线、101-光箔、3012-负极引出端、3011-正极引出端、30’-端盖、301’-负极引出端、401-正极引出端、61-正极集流片、62-负极集流片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的结构和作用原理作进一步说明：

实施例一：

如图3~图9所示，为本实用新型实施例一。本具体实施例提供的一种新型结构的低内阻超级电容器，如图5所示，包括卷芯10（芯包），分别位于卷芯10一端的一盖板30。卷芯10（芯包）可以通过错层卷绕而得到，卷芯10上端的光箔101部位为卷芯10的负极，卷芯10下端的光箔101部位为卷芯10的正极。

盖板30上设有第一金属柱301作为电容器的负极引出端3012，盖板30上设有第二金属柱303作为电容器的正极引出端3011。

本申请的超级电容器，还包括片型的正极连接片和负极连接片。

卷芯10的正极通过正极连接片21与第一盖板31的第二金属柱303连接：卷芯10的正极与正极连接片21的第一端固定连接，正极连接片21的第二端与盖板30的第二金属柱303固定连接； 卷芯10的负极通过负极连接片22与盖板30的第一金属柱301连接：卷芯10的负极与负极连接片22的第一端固定连接，负极连接片22的第二端与盖板30的第一金属柱301固定连接。

优选的，连接片与卷芯10、金属柱301的固定连接方式为焊接方式，更优选的，通过激光焊连接。通过激光焊接实现连接，接触内阻更小。

连接片为薄片状的铝片，厚度0.3~0.6mm。

在正极连接片21和负极连接片22的两端分别与卷芯10和盖板30焊接后，正极连接片21和负极连接片22的中间部分203在盖板处形成弯折压扁结构。弯折形状可以为V字形弯折，或者Z字弯折，弯折时避免连接片碰到外壳而短路。

如图6、8所示，正极连接片21和负极连接片22按功能划分，均包括第一部分201、第二部分202、和中间部分203。第一部分201，与卷芯10的正/负极焊接。第二部分202，与盖板的金属柱焊接。中间部分203，位于第一部分201和第二部分202之间；中间部分203为条形、可折弯。本申请所述的连接片，原料是常规纯铝薄板，用模具冲切出所需要的形状，最终还是薄片状，很容易加工，制备工艺简单。

中间部分的作用是，使连接片具有合适的长度，以方便连接片两端分别与卷芯的电极光箔和盖板进行焊接，如图3、4所示。焊接后，中间部分再进行折弯压扁，折弯后如图5所示。

其中，第一部分201的面积一般稍大，以增加卷芯10的电极片与连接片引出端的接触面积，扩宽电流传输通道，降低接触电阻。第一部分201的面积不大于卷芯10的正/负极电极片的光箔101面积。如图7所示，连接片的第一部分201与卷芯10的光箔101通过激光焊接，图中204为焊接线。第一部分201的面积大于第二部分202的面积。

其中，负极连接片22的长条状的中间部分203，相对于第一部分，偏向一侧分布。而正极连接片21的长条状的中间部分203也是偏向一侧分布。

如图6、8所示，分别为负极连接片22和正极连接片21，正极连接片的中间部分长度大于负极连接片的中间部分203长度，正极连接片的长度大于负极连接片的长度。

正极连接片21和负极连接片22的第一部分，具体形态可多样。连接片的第一部分形状还可以如图10、图11所示。

在本实施例中，如图3~图5所示，所述盖板靠近卷芯的负极设置，图示中的卷芯正极位于下方，卷芯负极位于上方。正极连接片22的中间部分长度较长。正极连接片22与卷芯10的正极光箔101激光焊接后，沿着卷芯延伸到另一端，并与第二金属柱303激光焊接，如图9所示。通过盖板30的第一金属柱301和第二金属柱，在超级电容器的同一端同时引出卷芯10的正、负极。

在靠近盖板位置处，正极连接片21和负极连接片22距离较近，为了避免两者之间短路，在盖板处的正极连接片和负极连接片之间设置有绝缘层。例如，在负极连接片与卷芯的焊接面贴高温胶带，或放置绝缘胶片或盖（如PVC材质），则从卷芯底部牵引上来的正极连接片弯折压扁后，就不会接触到负极。在连接片的折弯部份粘贴高温胶带，防止弯折后靠太近容易短路。

超级电容器还包括外壳40，外壳40的一端开口。外壳40可为普通束腰铝壳，可以通过常规模具制作，产品封装工艺可采用传统束腰封口方式。

连接片焊接并经折弯压扁后，将带盖板30的卷芯10采用传统束腰封口设备与外壳40封装。盖板30和外壳40封装成一体，并将卷芯10封装在内。

盖板与外壳40之间可通过环形密封圈50填塞达到密封，环形密封圈50例如为环形EPT或硅橡胶密封圈50。

盖板30包括用于封装第一金属柱301和第二金属柱303的树酯结构302。第一金属柱301、第二金属柱303、和树酯结构302优选为注塑一体成型结构。金属柱优选为铝柱。盖板上的金属柱有螺纹或无螺纹均可。金属柱的一端，在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的电极引出端3012，即铝端子；金属柱的另一端，在超级电容器的内侧与相应的连接片焊接。第二金属柱303在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的正极引出端3011；第一金属柱301在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的负极引出端3012。

封装完成后的注液，可以有以下两种方案：

方案一：在盖板上设注液孔，盖板30与外壳40封装成一体后，通过该注液孔进行注液。

方案二：先不封装铝壳和盖板，卷芯10经烘干后，放入铝壳，待注液后，再封装盖板。盖板上不需要设注液孔。

实施例二：

以实施例一不同的是，在本实施例中，盖板设置在靠近卷芯正极的一端。在本实施例中，负极连接片21的中间部分长度较长，负极连接片的长度大于正极连接片的长度。正极连接片21的长条状的中间部分203，相对于第一部分，偏向一侧分布。而负极连接片22的长条状的中间部分203偏向另一侧分布。负极连接片21与卷芯10的负极处光箔101激光焊接后，沿着卷芯延伸到另一端，并与第二金属柱303激光焊接。通过盖板30的第一金属柱301和第二金属柱，在超级电容器靠近卷芯正极的一端引出卷芯10的正、负极。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本申请所公布的一种超级电容器，在满足低内阻使用需求的同时，各部件的尺寸配合要求低，在装配时不需要紧装配，尺寸公差易管控；使得产品制程工艺简单易行，有效降低了制作成本。电容器的正、负极从同一端引出。同端引出的结构更接近于常规设计，接入PCB更方便。目前，中大型低内阻超级电容器（Φ22~60）通常为多个串并联使用，且需要连接到PCB中以平衡或监控电路及单体，对客户来说，使用更方便。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型结构的低内阻超级电容器，包括卷芯，其特征在于，

还包括位于卷芯一端的一盖板，所述盖板上设有第一金属柱和第二金属柱分别作为电极引出端；

所述超级电容器还包括正极连接片和负极连接片；

所述卷芯的负极与负极连接片的第一端固定连接，所述负极连接片的第二端与盖板的第一金属柱固定连接；

所述卷芯的正极与正极连接片的第一端固定连接，所述正极连接片的第二端与第二金属柱固定连接。

2.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述卷芯的正极与正极连接片的第一端之间激光焊接，所述正极连接片的第二端与盖板的第二金属柱之间激光焊接；

所述卷芯的负极与负极连接片的第一端之间激光焊接，所述负极连接片的第二端与盖板的第一金属柱激光焊接。

3.如权利要求2所述的超级电容器，其特征在于，所述正极连接片和负极连接片在分别与盖板焊接后，所述正极连接片和负极连接片的中间部分在盖板处形成弯折压扁结构。

4.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述盖板处的正极连接片和负极连接片之间设置有绝缘层。

5.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述盖板还包括用于封装第一金属柱和第二金属柱的树酯结构，所述第二金属柱在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的正极引出端；所述第一金属柱在超级电容器的外侧形成凸起状结构作为电容器的负极引出端。

6.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述盖板靠近卷芯的负极设置，或者，所述盖板靠近卷芯的正极设置。

7.如权利要求6所述的超级电容器，其特征在于，所述正极连接片的长度大于所述负极连接片的长度。

8.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述盖板靠近卷芯的正极设置。

9.如权利要求8所述的超级电容器，其特征在于，所述负极连接片的长度大于所述正极连接片的长度。

10.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述超级电容器还包括外壳，所述外壳的一端开口，所述盖板和外壳封装成一体，并将卷芯封装在内。

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