CN220138138U - 一种卷绕电芯及具有其的超级电容 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕电芯及具有其的超级电容，将至少两个双电层复合体层叠并卷绕形成柱状芯体结构，同时将至少两个双电层复合体串联，同时，在位最内侧的一个双电层复合体和最外侧的一个双电层复合体中之一者的第一极片电连接有伸出柱状芯体的第一极耳，在另一者的第二极片电连接有伸出柱状芯体的第二极耳，并将其余的第一极片和第二极片依次两两电性连接，以将至少两个双电层复合体串联，从而使超级电容能够产生基本为采用现有双电层电芯的超级电容至少两倍的电压，以适应更高电压要求的使用环境。由于本实用新型无须如现有技术般需对至少两个现有的超级电容进行体外串联，省去了复杂的外部串联工序，生产效率更高，相应的生产成本低。

Description

一种卷绕电芯及具有其的超级电容

技术领域

本实用新型涉及超级电容技术领域，特别涉及一种卷绕电芯及具有其的超级电容。

背景技术

超级电容器又叫双电层电容器，是一种通过两电极片与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。超级电容根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。

现有的超级电容器单体的电压一般为2.5～3.3V，而在一些使用场景中，电子元器件的工作电压大于超级电容器单体的额定电压。为满足使用要求，现有技术根据电子元器件所需的电压值，将预定数量的超级电容器单体串联形成相应倍数电压的超级电容模组，例如将两个超级电容器单体串联后可提供5～5.6V的电压，串联的超级电容器单体数量越多，可提供的电压越大。

然而，串联的超级电容器单体越多，形成的超级电容模组的占用空间越大，每个超级电容器固定连接和导电需要通过汇流电路板的连接实现，并且超级电容器与汇流电路板的连接主要为螺栓连接将单个超级电容器锁定到汇流板上，各单体超级电容器的正负极方向跟汇流板的设计有严格的对应关系，结构复杂，安装难度大，维护操作复杂，且拆装维护不方便。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种卷绕电芯及具有其的超级电容，旨在优化超级电容的串联工艺，减少多个超级电容串联时的占用空间。

为实现上述目的，本实用新型提出一种卷绕电芯，包括至少两个双电层复合体，至少两个所述双电层复合体依次层叠并一同卷绕形成柱状芯体，双电层复合体包括由内至外依次层叠的第一极片、第一隔膜、第二极片及第二隔膜，最内侧的一个双电层复合体和最外侧的一个双电层复合体中之一者的第一极片电连接有伸出柱状芯体的第一极耳，另一者的第二极片电连接有伸出柱状芯体的第二极耳，其余的第一极片和第二极片依次两两电性连接。

本实用新型还提出一种超级电容，包括卷绕电芯，所述卷绕电芯为上述卷绕电芯。

本实用新型突破了现有超级电容的卷绕电芯共仅有两层电极的结构限制，创新性地将至少两个双电层复合体层叠并卷绕形成柱状芯体结构，同时，在位最内侧的一个双电层复合体和最外侧的一个双电层复合体中之一者的第一极片电连接有伸出柱状芯体的第一极耳，在另一者的第二极片电连接有伸出柱状芯体的第二极耳，并将其余的第一极片和第二极片依次两两电性连接，以将至少两个所述双电层复合体串联，从而使采用本实用新型卷绕电芯的超级电容能够产生基本为采用现有双电层电芯的超级电容至少两倍的电压，以适应更高电压要求的使用环境。同时，由于至少两个双电层复合体层叠卷绕形成单体柱状芯体并最终置于一个电容外壳中，使得采本实用新型卷绕电芯的超级电容可在不增加体积或者小幅度增加体积的情况下，能对外提供现有超级电容至少两倍的电压。此外，由于采用本实用新型卷绕电芯的超级电容的电压基本为现有超级电容的至少两倍，满足较高的电压使用需要，无须如现有技术般需对至少两个现有的超级电容进行体外串联，省去了复杂的外部串联工序，生产效率更高，相应的生产成本低。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例局部展开图；

图2为本实用新型第一实施例展开图；

图3为图2的分解图；

图4为本实用新型第二实施例局部展开图；

图5为本实用新型第二实施例展开图；

图6为图5的分解图；

图7为第一极耳和第二极耳为导针时的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底、内、外、垂向、横向、纵向，逆时针、顺时针、周向、径向、轴向……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”或者“第二”等的描述，则该“第一”或者“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种卷绕电芯。

本实用新型实施例中，如图1至7所示，该卷绕电芯包括至少两个双电层复合体，至少两个所述双电层复合体依次层叠并一同卷绕形成柱状芯体，双电层复合体包括由内至外依次层叠的第一极片3、第一隔膜4、第二极片1及第二隔膜2，最内侧的一个双电层复合体100和最外侧的一个双电层复合体100中之一者的第一极片3电连接有伸出柱状芯体的第一极耳5，另一者的第二极片1电连接有伸出柱状芯体的第二极耳6，其余的第一极片3和第二极片1依次两两电性连接。应当说明的，所述的内外是以柱状芯体的中心线为基准，并以接近柱状芯体中心线的方向为内，远离芯柱结构的方向为外。

本实用新型突破了现有超级电容的卷绕电芯共仅有两层电极的结构限制，创新性地将至少两个双电层复合体层叠并卷绕形成柱状芯体结构，同时，在位最内侧的一个双电层复合体和最外侧的一个双电层复合体中之一者的第一极片电连接有伸出柱状芯体的第一极耳，在另一者的第二极片电连接有伸出柱状芯体的第二极耳，并将其余的第一极片和第二极片依次两两电性连接，以将至少两个所述双电层复合体串联，从而使采用本实用新型卷绕电芯的超级电容能够产生基本为采用现有双电层电芯的超级电容至少两倍的电压，以适应更高电压要求的使用环境。同时，由于至少两个双电层复合体层叠卷绕形成单体柱状芯体并最终置于一个电容外壳中，使得采本实用新型卷绕电芯的超级电容可在不增加体积或者小幅度增加体积的情况下，能对外提供现有超级电容至少两倍的电压。此外，由于采用本实用新型卷绕电芯的超级电容的电压基本为现有超级电容的至少两倍，满足较高的电压使用需要，无须如现有技术般需对至少两个现有的超级电容进行体外串联，省去了复杂的外部串联工序(参见背景技术)，生产效率更高，相应的生产成本低。

可以理解地，第一隔膜4和第二隔膜2可以为绝缘的塑料或者纸等材料制成薄片状结构，薄片状结构的具体的长度和宽度可根据需要而定，以能保证整体超级电容的正常工作需要为准。

可以理解地，所述第一极片3和第二极片1的极性根据使用场景而定，也即第一极片3可以为正极片或者负极片，相应地，当第一极片3为正极片时，第二极片1为负极片，而当第一极片3为负极片时，第二极片1为正极片。

具体的，在本实施例中，如图1至7所示，所述双电层复合体100的数量为两个。

具体的，在第一实施例中，如图4至6所示，位于内侧的双电层复合体100的第一极片3电连接有伸出柱状芯体的第一极耳5，位于外侧的双电层复合体100的第二极片1电连接有伸出柱状芯体的第二极耳6。此时，位于内侧的双电层复合体100的第二极片1与位于外侧的双电层复合体100的第一极片3电性连接。

在第二实施例中，如图1至3所示，位于内侧的双电层复合体100的第二极片1电连接有伸出柱状芯体的第二极耳6，位于外侧的双电层复合体100第一极片3电连接有伸出柱状芯体的第一极耳5。此时，位于内侧的双电层复合体100的第一极片3与位于外侧的双电层复合体100的第二极片1电性连接。

具体的，电性连接的第一极片3和第二极片1的宽度方向(对应柱状芯体的轴向方向)的一端伸出第一隔膜4和/或第二隔膜2，并电性连接，电性连接的第一极片3和第二极片1通过激光焊、超声波或者铆接的方式电性连接。

具体的，第一极耳5和第二极耳6的伸出方向与第一极片3和第二极片1的伸出方向相反。

在本实用新型实施例中，如图3和图6所示，所述第一极片3和第二极片1均包括片状的集流体以及设于集流体表面的活性物质层7。具体地，活性物质层7为活性炭、碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管中的一种或几种。所述集流体采用导电性好且质地比较软的金属箔制成，例如采用铝箔、铜箔或者镍箔等的一种或几种制成。

具体的，如图3和图6所示，第一极片3和第二极片1伸出第一隔膜4和/或第二隔膜2并电性连接的部分为集流体的一部分，该部分没有设置活性物质。

具体的，所述第一极耳5和第二极耳6为为导电材料制成的导箔或者为导电金属制成的导针，为导针时，第一极耳5和第二极耳6分别为长导针和短导针，或者第一极耳5和第二极耳6分别为短导针和长导针。

具体的，所述第一极耳5和第二极耳6为导箔时，其数量为一个或者多个，为多个时，多个第一极耳5沿第一极片或第二极片的长度方向间隔分布，多个第一极耳5在柱状芯体成型后电性连接；多个第二极耳6沿第一极片或第二极片的长度方向间隔分布，多个第二极耳6在柱状芯体成型后电性连接。

具体的，第一极耳和第二极耳为导箔时，导箔整体呈长条形的片状结构。

具体的，第一极片或第二极片设有第一极耳或第二极耳时，第一极片或第二极片的尺寸小于所述第一隔膜或第二隔膜的尺寸。

本实用新型还提出一种超级电容，包括卷绕电芯，所述卷绕电芯的具体结构请参见上述实施例，由于本超级电容采用了上述卷绕电芯所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述卷绕电芯的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

可以理解地，超级电容主要还包括外壳、密封盖、电解液等组件，所述卷绕电芯设于外壳中并通过密封盖实现密封，第一极耳和第二极耳伸出外壳，由于外壳、密封盖以及电解液的具体结构以及卷绕电芯与外壳、密封盖以及电解液的装配方式在现有技术中有多种实施方式，这里不再对外壳、密封盖以及电解液的具体结构以及卷绕电芯与外壳、密封盖以及电解液的装配方式等进行赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种卷绕电芯，其特征在于：包括至少两个双电层复合体，至少两个所述双电层复合体依次层叠并一同卷绕形成柱状芯体，双电层复合体包括由内至外依次层叠的第一极片(3)、第一隔膜(4)、第二极片(1)及第二隔膜(2)，最内侧的一个双电层复合体(100)和最外侧的一个双电层复合体(100)中之一者的第一极片(3)电连接有伸出柱状芯体的第一极耳(5)，另一者的第二极片(1)电连接有伸出柱状芯体的第二极耳(6)，其余的第一极片(3)和第二极片(1)依次两两电性连接。

2.如权利要求1所述的卷绕电芯，其特征在于：所述双电层复合体(100)的数量为两个。

3.如权利要求2所述的卷绕电芯，其特征在于：位于内侧的双电层复合体(100)的第一极片(3)电连接有伸出柱状芯体的第一极耳(5)，位于外侧的双电层复合体(100)的第二极片(1)电连接有伸出柱状芯体的第二极耳(6)。

4.如权利要求2所述的卷绕电芯，其特征在于：位于内侧的双电层复合体(100)的第二极片(1)电连接有伸出柱状芯体的第二极耳(6)，位于外侧的双电层复合体(100)第一极片(3)电连接有伸出柱状芯体的第一极耳(5)。

5.如权利要求2至4中任意一项所述的卷绕电芯，其特征在于：电性连接的第一极片(3)和第二极片(1)的宽度方向的一端伸出第一隔膜(4)和/或第二隔膜(2)，并电性连接。

6.如权利要求5所述的卷绕电芯，其特征在于：第一极耳(5)和第二极耳(6)的伸出方向与第一极片(3)和第二极片(1)的伸出方向相反。

7.如权利要求5所述的卷绕电芯，其特征在于：所述第一极片(3)和第二极片(1)均包括片状的集流体以及设于集流体表面的活性物质层(7)。

8.如权利要求7所述的卷绕电芯，其特征在于：第一极片(3)和第二极片(1)伸出第一隔膜(4)和/或第二隔膜(2)并电性连接的部分为集流体的一部分。

9.如权利要求1所述的卷绕电芯，其特征在于：所述第一极耳(5)和第二极耳(6)为导电材料制成的导箔或者为导电金属制成的导针，为导针时，第一极耳(5)和第二极耳(6)分别为长导针和短导针，或者第一极耳(5)和第二极耳(6)分别为短导针和长导针。

10.一种超级电容，其特征在于：包括如权利要求1至9中任意一项所述的卷绕电芯。