CN210429571U - 一种软包超级电容单体及超级电容模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种软包超级电容单体及超级电容模块，软包超级电容单体包括壳体、电芯、以及分别与电芯相连接的正极导流片和负极导流片；其中，壳体有两组以上，各组壳体由内到外依次设置；在各组壳体中，位于最内层的壳体为第一壳体，第一壳体的厚度大于其他任一组壳体的厚度；第一壳体包覆在电芯的外部，正极导流片和负极导流片均自第一壳体的内部延伸到各组壳体的外部；第一壳体与正极导流片相连接，第一壳体与负极导流片相连接。本实用新型通过由内到外多种防护结构的设置，为漏液发生提供了高效防护，从而使超级电容单体的安全稳定性得到显著增强，进而使模块内部单体之间相互绝缘充分，更有效地避免了漏液腐蚀损坏生，延长了其使用寿命。

Description

一种软包超级电容单体及超级电容模块

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种软包超级电容单体及超级电容模块。

背景技术

在储能技术中，超级电容以其突出的大功率和长寿命而日益受到重视，尤其在电子、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，其中，软包超级电容更利于增强注液及密封等操作效果以及产品的整体受力缓冲效果，因而使其体现出更高的安全性和能量密度。

现有技术中，软包超级电容的种类较多，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。但是，现有软包超级电容单体在使用铝塑膜作为壳体对电芯进行封装时，如图1所示，由于铝塑膜外表面本身是绝缘的，电芯的侧封边要进行裁剪，导致铝塑膜的铝中间层裸露出来，且铝塑膜在经过冲坑工序后，坑角边缘很脆弱，单体侧封完成后，再进行90度折弯，更易导致侧封边缘区域1发生漏电和漏液。

由于超级电容具体应用时，通常以超级电容模块的形式进行应用，以便在获得高功率密度和高能量密度的同时能够适用更大的电压和温度范围。超级电容模块通常包括金属壳体、及在金属壳体内的超级电容模组，超级电容模组通过多个超级电容单体串联和/或并联连接而成。在超级电容模组使用过程中，内部的超级电容单体电芯经过不断的充放电极易发热，发热的超级电容单体电芯本身容易受损，一旦受损单体有异常会导致胀气，电芯经过挤压，使其边缘容易破损，从而造成电解液泄露。在超级电容模块中，泄露的电解液很容易导致组成超级电容模组的超级电容单体间的短路，甚至会导致电解液直接流向超级电容模块的壳体底部，致使壳体受到腐蚀，从而导致整个壳体带电，进而极易引起安全事故。

为此，在现有软包超级电容单体的制备过程中，通常对侧边易损区域粘贴高温胶带，以增强密封性，这在一定程度上比较有效地预防了漏电等事故发生，但对漏液预防及漏液后的处理效果不明显，对于超级电容单体自身及其组合而成的超级电容模组内部单体之间仍存在较大的安全隐患。

因此，亟需研究开发出更优的软包超级电容，性能安全稳定且制备简单、成本低，从而为相关应用超级电容的设备高效运行提供保障。

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，提供一种软包超级电容单体及超级电容模块，增强安全稳定性，相应地使用寿命得到延长，节约经济成本，并利于保障相关应用超级电容的设备高效运行。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种软包超级电容单体，包括壳体、电芯、以及分别与所述电芯相连接的正极导流片和负极导流片；其中，所述壳体有两组以上，各组所述壳体由内到外依次设置；在各组所述壳体中，位于最内层的壳体为第一壳体，所述第一壳体的厚度大于其他任一组所述壳体的厚度；所述第一壳体密封包覆在所述电芯的外部，所述正极导流片和所述负极导流片均自所述第一壳体的内部延伸到各组所述壳体的外部；所述第一壳体与所述正极导流片相连接，所述第一壳体与所述负极导流片相连接。

进一步地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，所述电芯包括正极片、隔膜和负极片；所述隔膜折叠设置形成为多个隔膜折叠层，每个所述正极片和每个所述负极片均被所述隔膜折叠层覆盖，每个所述正极片与每个所述负极片之间通过一个所述隔膜折叠层分隔；所述正极片为双面涂层的正极片，所述负极片为双面涂层的负极片；所述正极片与所述正极导流片焊接连接，所述负极片与所述负极导流片焊接连接；在所述正极导流片与正极片的连接区域通过胶带包裹密封，在所述负极导流片与负极片的连接区域通过胶带包裹密封。

进一步地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，所述第一壳体在填充电解液前为一侧开口的袋状结构，在填充电解液完成后，所述第一壳体的开口处通过真空热压封接。

优选地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，在填充电解液前，所述袋状结构的开口朝上时，所述袋状结构的最上方的开口边与所述电芯的顶部之间的距离为所述电芯高度的1.5～5倍。

进一步地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，所述第一壳体与所述正极导流片通过热熔固化连接，所述第一壳体与所述负极导流片通过热熔固化连接。

进一步地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，在各组所述壳体中，所述第一壳体包括外露的复合型包装膜及内设的绝缘层，在所述第一壳体外部的第一层壳体为第二壳体，所述第二壳体由聚乙烯构成。

优选地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，所述第二壳体的侧边处设有折边，所述折边能够覆盖所述第一壳体的侧边，所述折边通过高温胶带固定。

优选地，在本实用新型所述的软包超级电容单体中，所述第二壳体的厚度为0.1mm～0.2mm。

本实用新型还提供了一种应用上述软包超级电容单体的超级电容模块，其中，所述软包超级电容单体有多个，各所述软包超级电容单体之间通过超声焊接相连接；若干个所述软包超级电容单体构成超级电容模组，在所述超级电容模组的外部设有模组聚乙烯膜层。

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单体结构设计优化，通过由内到外多种防护结构的设置，实现预防漏液的同时，也为漏液发生提供了高效防护，从而使软包超级电容单体的安全稳定性得到显著增强，进而使应用其制备成的超级电容模块内部单体之间相互绝缘充分，更有效地避免了漏液腐蚀损坏情况的发生，使其寿命得到充分延长，也为相关应用超级电容的设备高效运行提供了保障，而且，经济成本低，适于在软包储能器件相关领域推广使用。

附图说明

图1为本实用新型背景技术中现有软包超级电容单体的结构示意图；

图2为本实用新型软包超级电容单体的结构示意图；

图3为本实用新型超级电容模块中超级电容模组的结构示意图。

图中所示：1-侧封边缘区域；2-壳体；3-正极导流片；4-负极导流片；5-高温胶带；6-聚乙烯膜弯折部。

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。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，一种软包超级电容单体，包括壳体2、电芯、以及分别与所述电芯相连接的正极导流片3和负极导流片4；其中，所述壳体2有两组以上，各组所述壳体2由内到外依次设置；在各组所述壳体2中，位于最内层的壳体2为第一壳体，所述第一壳体的厚度大于其他任一组所述壳体2的厚度；所述第一壳体密封包覆在所述电芯的外部，所述正极导流片3和负极导流片4均自所述第一壳体的内部延伸到各组所述壳体2的外部；所述第一壳体与正极导流片3相连接，所述第一壳体与负极导流片4相连接。

在上述实施例中，在通过所述第一壳体对电芯进行密封保护的同时，通过设置多组壳体对电芯进行更加充分的防护，在保障绝缘并防止漏液的同时，也为漏液设置了保护，避免漏液进一步外泄造成其他污染及事故；优选地，在对电芯进行有效保护的同时，为减轻防护壳体的重量，在各组所述壳体中，所述第一壳体包括外露的复合型包装膜及内设的绝缘层，优选由铝塑膜构成；在所述第一壳体外部的第一层壳体为第二壳体，所述第二壳体能够由任一种与软包超级电容单体中的电解液不互溶、且工作温度范围不小于-50℃～70℃的绝缘材料构成，所述第二壳体优选由聚乙烯构成；除第一壳体和第二壳体以外的各组壳体均优选由具有第二壳体的材料性能的物质构成，以聚乙烯为优选，制作简单方便且对软包超级电容单体的体积和重量影响小，使能量密度得到保障。

在上述实施例中，所述壳体的数量优选为2～4组，较佳地，所述壳体的数量为两组。为增强对第一壳体铝塑膜侧封边缘区域1(如图1所示的虚线标注部分)的防护，避免发生漏电和漏液，优选地，如图2所示，所述第二壳体的侧边处设有折边，所述折边能够覆盖所述第一壳体的侧边即如图1所示的侧封边缘区域1，所述第一壳体的侧边为没有设置正极导流片3或者负极导流片4的一侧，所述折边通过高温胶带5固定。优选地，所述第二壳体的厚度为0.1mm～0.2mm，在进行漏液防护的同时，降低软包超级电容单体的体积和重量，并为后续组装超级电容模块提供方便。

应用本实用新型上述软包超级电容单体制备不同类型的超级电容模块用于不同的负载设备中进行供电，具体地，超级电容模块包括多个软包超级电容单体，各软包超级电容单体之间根据负载设备需要能够为并联连接或者串联连接、或者串联与并联的组合设计，优选地，各软包超级电容单体之间通过超声焊接相连接，以增强其运行的稳定性。以仅包括由铝塑膜构成的第一壳体和由聚乙烯膜构成的第二壳体的软包超级电容单体制备超级电容模块为例，在所述超级电容模块中，若干个软包超级电容单体组成的超级电容模组如图3所示，在所述超级电容模组中，各软包超级电容单体之间通过各单体的第二壳体相隔离，充分绝缘并防止漏液，即使有部分单体出现漏液事故，漏液也会滞留在该单体的第二壳体内，从而有效避免发生漏液单体间短路、漏液单体与相邻金属壳体间短路、漏液单体腐蚀相邻单体、以及因漏液流淌导致超级电容模块的金属壳体腐蚀等事故，进而使超级电容模块的使用寿命得到延长，相应地，也减少了损耗，使经济成本得以节约；优选地，以与制备所述软包超级电容单体的第二壳体的办法，在所述超级电容模组的外部设模组聚乙烯膜层，所述模组聚乙烯膜层为通过聚乙烯膜包覆在所述超级电容模组外部形成的保护层，较佳地，所述模组聚乙烯膜层在所述超级电容模组的侧边部设有聚乙烯膜弯折部6，所述聚乙烯膜弯折部6能够覆盖所述超级电容模组的侧边部，所述聚乙烯膜弯折部6通过高温胶带5固定；所述聚乙烯薄膜层同各单体的第二壳体一样，在增强保护的同时还能够对漏液起到收容作用，避免其外泄，从而增强超级电容模组之间的隔离绝缘效果，同时也使超级电容模组与超级电容模块的金属壳体之间绝缘隔离效果得到增强，进一步避免了对金属壳体的腐蚀，为超级电容模块的整体安全稳定运行提供了保障，也为相关应用超级电容的设备高效运行提供了保障。

在上述实施例中，以所述软包超级电容单体制备超级电容模组时，各所述软包超级电容单体的第二壳体优选在各软包超级电容单体之间焊接连接后安装，尤其是所述第二壳体为聚乙烯壳体时，能够有效避免焊接时异位，保障焊接的准确度，同时，也避免聚乙烯壳体受焊接时产生的热量影响；在安装所述第二壳体时，以由聚乙烯构成的第二壳体为例，在已由第一壳体密封的单体进入聚乙烯壳体后，聚乙烯壳体包覆除单体的正极导流片3和负极导流片4以外的全部，聚乙烯壳体的预留的冗余侧边无需裁剪和90°折边，整齐弯折后用高温胶带5固定，所述冗余侧边的面积以能够覆盖整个单体侧边为优选，从而加强对第一壳体侧封边缘区域1(如图1所示的虚线标注部分)的防护。在各软包超级电容单体的第二壳体安装完成后，再根据工况需要，以与软包超级电容单体安装第二壳体的办法，在所述超级电容模组的外部设模组聚乙烯膜层，在所述模组聚乙烯膜层安装时，如图3所示，侧边部也用高温胶带5固定，以加强对模组的漏电和漏液防护。

在本实用新型的另一实施例中，为进一步增强防漏电漏液效果，优选地，本实用新型的软包超级电容单体的内部为叠片式结构，所述电芯包括正极片、隔膜和负极片，所述隔膜折叠设置形成为多个隔膜折叠层，每个所述正极片和每个所述负极片均被所述隔膜折叠层覆盖，每个所述正极片与每个所述负极片之间通过一个所述隔膜折叠层分隔；所述正极片为双面涂层的正极片，所述负极片为双面涂层的负极片；所述正极片与所述正极导流片焊接连接，所述负极片与所述负极导流片焊接连接；在所述正极导流片与正极片的连接区域通过胶带包裹密封，在所述负极导流片与负极片的连接区域通过胶带包裹密封。通过上述设置，尤其是通过一体化的隔膜折叠层设置，能够有效提高电芯整体的稳定性，从而利于增强超级电容单体的安全稳定性，进而为所述第一壳体的密封稳定性提供保障，利于减少漏电漏液事故发生。在上述实施例中，所述正极片、隔膜、负极片、正极导流片、负极导流片、正极片的涂层、负极片的涂层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。所述正极片和负极片均为双面涂层，利于提高超级电容自身的功率及能量密度。

在本实用新型的另一实施例中，为充分增强软包超级电容单体的漏电漏液防护性能，在电芯制备完成后的电解液填充阶段进行优化设计，避免填充电解液产生气体留存导致电芯的外部密封壳体破裂，优选地，所述第一壳体在填充电解液前为一侧开口的袋状结构，在填充电解液完成后，所述第一壳体的开口处通过真空热压封接；较佳地，在填充电解液前，所述袋状结构的开口朝上时，所述袋状结构的最上方的开口边与所述电芯的顶部之间的距离为所述电芯高度的1.5～5倍；使电解液通过两次以上间歇式填充，从而保障填充后在第一壳体内的电解液中无气体留存，而真空热压密封过程中，则更加充分完全地保障了电解液填充后的第一壳体中无气体留存，进而有效避免了因第一壳体内的气体流动导致的电芯不稳定及第一壳体破裂导致的漏电漏液事故发生。

在上述实施例中，优选地，所述第一壳体与所述正极导流片通过热熔固化连接，所述第一壳体与所述负极导流片通过热熔固化连接；以增强第一壳体的密封性，从而增强软包超级电容单体的安全稳定性，进而有效防止漏电漏液发生；较佳地，所述正极导流片和所述负极导流片设置在所述第一壳体的同一侧，从而便于其他各组壳体的安装设置，以提高软包超级单体整体的稳定性。

在上述实施例中，软包超级电容单体从内到外的多种防护设置，使漏电漏液的防护效果得到显著增强，应用本实用新型上述软包超级电容单体制备的超级电容模块，从根本上解决了超级电容模块内部超级电容单体之间、超级电容模组之间、及其与外部金属壳体之间的漏电漏液安全隐患，显著增强单体及模组与相邻部件之间的绝缘效果，使超级电容模块的寿命得到显著延长，从而使应用相关超级电容模块的设备的安全稳定运行得到有效保障，并相应地，节约大量经济成本，适合在相关的软包超级电容及软包电池等软包储能装置领域推广应用。

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 (10)

1.一种软包超级电容单体，包括壳体、电芯、以及分别与所述电芯相连接的正极导流片和负极导流片；其中，所述壳体有两组以上，各组所述壳体由内到外依次设置；在各组所述壳体中，位于最内层的壳体为第一壳体，所述第一壳体的厚度大于其他任一组所述壳体的厚度；所述第一壳体密封包覆在所述电芯的外部，所述正极导流片和所述负极导流片均自所述第一壳体的内部延伸到各组所述壳体的外部；所述第一壳体与所述正极导流片相连接，所述第一壳体与所述负极导流片相连接。

2.根据权利要求1所述的软包超级电容单体，其特征在于：所述电芯包括正极片、隔膜和负极片；所述隔膜折叠设置形成为多个隔膜折叠层，每个所述正极片和每个所述负极片均被所述隔膜折叠层覆盖，每个所述正极片与每个所述负极片之间通过一个所述隔膜折叠层分隔；所述正极片为双面涂层的正极片，所述负极片为双面涂层的负极片；所述正极片与所述正极导流片焊接连接，所述负极片与所述负极导流片焊接连接；在所述正极导流片与正极片的连接区域通过胶带包裹密封，在所述负极导流片与负极片的连接区域通过胶带包裹密封。

3.根据权利要求1所述的软包超级电容单体，其特征在于：所述第一壳体在填充电解液前为一侧开口的袋状结构，在填充电解液完成后，所述第一壳体的开口处通过真空热压封接。

4.根据权利要求3所述的软包超级电容单体，其特征在于：在填充电解液前，所述袋状结构的开口朝上时，所述袋状结构的最上方的开口边与所述电芯的顶部之间的距离为所述电芯高度的1.5～5倍。

5.根据权利要求1所述的软包超级电容单体，其特征在于：所述第一壳体与所述正极导流片通过热熔固化连接，所述第一壳体与所述负极导流片通过热熔固化连接。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的软包超级电容单体，其特征在于：在各组所述壳体中，所述第一壳体包括外露的复合型包装膜及内设的绝缘层，在所述第一壳体外部的第一层壳体为第二壳体，所述第二壳体由聚乙烯构成。

7.根据权利要求6所述的软包超级电容单体，其特征在于：所述第二壳体的侧边处设有折边，所述折边能够覆盖所述第一壳体的侧边，所述折边通过高温胶带固定。

8.根据权利要求6所述的软包超级电容单体，其特征在于：所述第二壳体的厚度为0.1mm～0.2mm。

9.一种超级电容模块，其特征在于：包括权利要求1～8中任一项所述的软包超级电容单体。

10.根据权利要求9所述的超级电容模块，其特征在于：所述软包超级电容单体有多个，各所述软包超级电容单体之间通过超声焊接相连接；若干个所述软包超级电容单体构成超级电容模组，在所述超级电容模组的外部设有模组聚乙烯膜层。

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