TW201541483A - 具有可撓式金屬接點電流集電器之電化學能量儲存裝置及製造方法 - Google Patents

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Abstract

諸如電雙層電容器的電化學能量儲存裝置包括可撓式金屬接點電流集電器，其建立和一導電外殼與一導電蓋子之電氣接觸。該可撓式電流集電器簡化裝置之製造且避免在導電外殼上的雷射焊接。該種製造裝置是由於可撓式電流集電器而可用降低的直流電阻來運作。

Description

具有可撓式金屬接點電流集電器之電化學能量儲存裝置及製造方法
本發明之領域概括關於電化學能量儲存裝置，且尤指電雙層電容器(EDLC,electric double layer capacitor)裝置。
在電氣系統中，電流的輔助來源使得可能累積、儲存且釋放電力到外部電路。在此等輔助來源之中，包括習用的電池、習用的電容器、以及電化學電容器。此種已知裝置包括在其填充電解質的外殼之內的能量儲存元件、以及用於將能量儲存元件連接到電路的端子。在此類的裝置之製造，建立對於能量儲存元件的電氣連接可能會在某些層面為有問題，且改良為所期望。
根據本發明的一實施例，一種電化學能量儲存裝置包含：一導電外殼，其具有相對的第一端與第二端；一蓋子，其被耦接到相對的第一端與第二端之一者；至少一能量儲存元件，其在導電外殼之中；以及，至少一可撓式電流集電器，其包含一平面本體與從該平面本體延伸出平面的一連接器元件，該平面本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該 連接器元件和該導電外殼與蓋子之一者建立電氣接觸。
根據本發明的再一實施例，一種電化學能量儲存裝置包含：一導電外殼，其具有一第一端、一第二端以及介於第一端與第二端之間的一側壁；至少一能量儲存元件，其在導電外殼之中且在該側壁的內部；以及，第一可撓式電流集電器，其包含一平面本體與環繞該平面本體而圓柱式延伸的一連接器元件，該平面本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該導電外殼的側壁建立電氣接觸。
根據本發明的又一實施例，一種電化學能量儲存裝置包含：一導電外殼，其具有一第一端、一第二端以及介於第一端與第二端之間的一側壁，該第一端與側壁共同界定一插座；至少一能量儲存元件，其在該插座之中，該能量儲存元件包含一膠卷(jelly roll)；第一可撓式電流集電器，其建立在該膠卷與側壁之間的電氣接觸；一導電蓋子，其被密封式耦接到該第一端與第二端之一者；以及，第二可撓式電流集電器，其建立在該膠卷與導電蓋子之間的電氣接觸；其中該第一可撓式電流集電器與第二可撓式電流集電器之各者包含一本體與環繞該本體而延伸的一圓柱狀連接器元件。
100‧‧‧電化學能量儲存裝置
102‧‧‧外殼
104‧‧‧能量儲存元件
106‧‧‧蓋子
108‧‧‧金屬接點或端子柄
112‧‧‧第一端
114‧‧‧第二端
116‧‧‧側壁
118‧‧‧端壁
120‧‧‧金屬接點或端子柄
122、124‧‧‧受限或凹入區段
126‧‧‧插座
128、130‧‧‧可撓式電流集電器
132‧‧‧本體
134‧‧‧連接器元件
140‧‧‧第一區段
142‧‧‧第二區段
144‧‧‧第三區段
146‧‧‧第一外表面
148‧‧‧第二外表面
150‧‧‧第三外表面
152‧‧‧內部腔室
154‧‧‧第一內表面
156‧‧‧第二內表面
160‧‧‧密封元件
162‧‧‧圓柱狀壁部
164‧‧‧環狀突出部
170‧‧‧中央本體
172‧‧‧可撓式連接器元件
180‧‧‧可撓式電流集電器
182‧‧‧碟狀本體
184‧‧‧連接器元件
190‧‧‧可撓式電流集電器
192‧‧‧碟狀本體
194‧‧‧連接器元件
196‧‧‧開口
198‧‧‧環狀外部
200、202‧‧‧帶部
210‧‧‧可撓式電流集電器
212‧‧‧碟狀本體
214‧‧‧連接器元件
216‧‧‧開口
218、220‧‧‧帶部
230‧‧‧可撓式電流集電器
232‧‧‧開口
240‧‧‧密封件
非限制性且非窮舉式的實施例是關於以下圖式所描述，其中，同樣的參考符號是指在種種圖式中的同樣部件，除非是另為指明。
圖1是一種電化學能量儲存裝置的一示範實施例的截面圖。
圖2是在圖1所示的電化學能量儲存裝置之第一部分的放大圖。
圖3是在圖1所示的電化學能量儲存裝置之第二部分的放大圖。
圖4是用於在圖1所示的電化學能量儲存裝置之一種可撓式電流集電器的第一示範實施例的立體圖。
圖5是用於在圖1所示的電化學能量儲存裝置之一種可撓式電流集電器的第二示範實施例的立體圖。
圖6是用於在圖1所示的電化學能量儲存裝置之一種可撓式電流集電器的第三示範實施例的立體圖。
圖7是用於在圖1所示的電化學能量儲存裝置之一種可撓式電流集電器的第四示範實施例的立體圖。
圖8是用於在圖1所示的電化學能量儲存裝置之一種密封件的第一示範實施例的第一截面圖。
圖9是用於在圖1所示的電化學能量儲存裝置之一種密封件的第二示範實施例的第二截面圖。
包括而不受限於電雙層電容器(EDLC)裝置之現代的電化學能量儲存裝置概括包括其有時稱作為罐(can)的一外殼、以及在該罐中的至少一能量儲存單元。端子亦被設置以將該裝置的能量儲存單元連接到外部的電路。
電化學雙層電容器(EDLC)利用二個高表面積的電極且將能量儲存在一種電解質溶液中的離子與該等電極表面上的電子之間的靜電場。此類的裝置通常使用液態的電解質，故將該電解質容納在外殼中以及防止來自外在環境的汙染為很關鍵以使該種裝置適當運作且使其操作壽命為最大。因此，針對該種系統提供一適當密封的容器是對於EDLC裝置之 建構為重要。
因為電極的靜電性質，EDLC可被極為快速地充電及放電。典型而言，在EDLC之充電/放電速率與效率的限制因素是在該等電極到該裝置的正與負端子之間的電氣連接。不僅是難以在起初來建立此類的電氣連接，其傾向造成相當高的電阻，此傾向提高該種EDLC裝置的直流電阻(DCR,direct current resistance)。由於較高的DCR負面影響該種EDLC裝置的效能，降低此類裝置的DCR為所期望，但是習用方式難以可靠且有效達成。
在某些型式的EDLC裝置中，儲存單元的正與負電極通常被繞成其稱作為膠卷式封裝之一種分層的圓柱狀封裝，其還包括分隔元件以提供在一種緊密封裝中的一或多個能量儲存單元。該種膠卷式封裝是和其在此技藝中有時稱作為罐的一外殼一起組裝，且該種膠卷式封裝接著在該外殼內被注入一種電解質溶液以供使用。一或多個電流集電器亦被設置以建立在該膠卷的正與負電極以及其提供對於外部電路的電路連接之該裝置的正與負端子之間的電氣連接。
在一種已知EDLC結構中，ELDC裝置的正或負端子可被連接到連接器板的耳片(tab)，接著被接合到該膠卷的個別的正或負電極之一或多者。在此種EDLC裝置中，複數個連接器耳片是典型為藉由冷焊接成為電極的形狀而接合，或直接切割成為電極的形狀。一或多個連接器耳片可被提供用於該膠卷中的各個各別的正或負電極。該等連接器耳片被典型為朝相對於該膠卷的相同方向來定位以使得對於ELDC裝置的正或負端子之連接為簡單。然而，將該等連接器耳片以適當的形狀來組裝且建立對於該等電極的連接是冗長乏味的任務，且將可能造成ELDC裝置之相當複雜且 昂貴的結構。此種型式的結構亦傾向造成對於所製造的裝置之提高而非降低的DCR。
在上述型式的裝置中，一旦該膠卷與電極被組裝在其中，金屬外殼或罐可用一非導電的蓋子來閉合，非導電的蓋子是由塑膠所製造且包括嵌入在其中的一導電端子。舉例來說，一橡膠或聚合物的塞子或襯墊可延伸環繞該蓋子的周邊，且該罐可被捲曲為橡膠或聚合物以密封該罐與蓋子之連接。針對小型裝置而言，蓋子可被省略且小的孔可被設置為穿過該塞子，且對於該膠卷的端子引線連接可延伸通過該等孔。該罐可經變形以壓緊該塞子且密封該組件。此類的方式將歸因於不完整的密封而可能出現可靠度的問題，且關於該等電極之受限的電氣接觸將可能影響該裝置在使用中的效能。
在其他型式的已知EDLC結構中，該種膠卷可包括偏移的電極，俾使一裸金屬表面被暴露在該種膠卷的各端以暴露一電極的各個各別端。經暴露的金屬表面可被擠壓以作成在該膠卷之端上的一扁平表面，其接著可經由在一實例中之一種已知的雷射焊接方法而連接到一扁平連接器板。在經焊接到該膠卷之後，經由在一實例中之一種已知的雷射焊接方法，連接器板是接著透過該罐或透過該罐的背側而通常被連接到EDLC之罐。電流集電器到該罐之焊接有效使得該罐成為在該種裝置中之電流集電器的一者。此種結構是在對於上述連接器耳片結構之某些觀點而言為較簡單，且可提供其具有降低的DCR之裝置，但是並非沒有其缺點。
明確而言，集電器板到該罐之雷射焊接是難以在製造中可靠完成的一步驟。若焊接為有缺點或缺陷，集電器板可能和該罐為完全或部 分地分離且在製造的裝置中出現可靠度問題與性能變化。有缺點或缺陷的焊接還可能在所建構的裝置中產生空隙，空氣可能透過該空隙而進入到該裝置中或是電解質可能從該空隙而漏出，亦在製造的裝置中出現可靠度問題與性能變化。當所製造的裝置在使用中為易受到振動或衝擊，將一電流集電器板直接雷射焊接到罐亦為潛在有問題，由於一在其他方面為可接受的焊接點可能受到當該裝置在操作時的衝擊與振動所損及。倘若且當此舉發生時，該裝置與相關電路可能被負面地損及。
在上述型式的裝置中，一導電的蓋子可被耦接到該膠卷者的相對側而非為雷射焊接到該罐，舉例來說，一非導電性的塑膠膜提供在導電罐與導電蓋子之間的電氣隔離。該罐可接著被捲曲以密封該組件。O形環密封件或襯墊亦可被設置以改良該蓋子與罐的密封。然而，歸因於不完整的密封與洩漏，此類的方式將可能出現可靠度的問題。
下文將描述電化學能量儲存裝置的示範實施例，其克服在此技藝中的此等與其他缺點。明確而言，包括而不必受限於EDLC裝置之電化學能量儲存裝置的示範實施例被描述，其可用一種有成本效益的方式而相當簡單地製造，而避免在裝置內側的集電器板到裝置的外罐之焊接及其伴隨的缺失並且提供該等裝置之改良的密封。方法觀點將被部分明確論述且部分從下文說明為顯而易見。此外，儘管就EDLC裝置之情況來描述，下文所述的概念可被應用到其他型式的能量儲存裝置，其包括而不受限於電池裝置。
圖1說明一種電化學能量儲存裝置100的一示範實施例，其包括一外殼102、以及在外殼102之中的至少一能量儲存元件104。當外殼 102被填充一種電解質以充滿該儲存元件104，儲存元件104可運作以儲存來自外部電路的電能及將電能釋放到外部電路。裝置100還包括其經耦接到外殼102的一蓋子106。
在思及的實施例中，蓋子106是由一種導電材料所製造，且包括與其一起形成的一金屬接點或端子柄(lug)108以供建立在一外部電路與儲存單元104的一側之間的電氣連接。蓋子106被密封式耦接到外殼102，且和外殼102為電氣隔離，如在下文所述。
在描繪的實例之中的外殼102是一概括為狹長的圓柱狀元件，其具有一第一端112、相對於第一端112的一第二端114、以及延伸在第一端112與第二端114之間的一圓柱狀的側壁116。在所示實例中的第一端114包括其概括為扁平且平面的一端壁118，且包括用於連接到一電路的一金屬接點或端子柄120。第二端114被形成有其經附接到蓋子106的一開端，如下所述。在第一與第二端112、114之間的側壁116概括為圓形的橫截面且具有對於在第一與第二端112、114之間所測量的其軸向長度的大部分者為固定直徑。
外殼102包括在各個各別端112、114之一受限或凹入的區段122、124。受限區段122促進能量儲存元件104以及外殼102之電氣接觸，如在下文所進一步解說，而受限區段124促進蓋子106之連接以及儲存元件104之密封。儲存元件104延伸在外殼102之中的一插座126，其界定在外殼第一端112、側壁116、與蓋子106之間。在示範實施例中的外殼102可運用已知的技術而由金屬所形成，諸如：在示範實施例中的鋼或鋁。外殼102經常被稱作為一種罐。在思及的實施例中，罐102是以一種已知方式而 由其包括但不限於鋼或鋁之金屬所製成。受限或凹入的區段122、124可在裝置100的構件部件被組裝之後而以一種已知方式來形成，如在下文所解說。
在一思及的實施例中，裝置100是一種EDLC裝置，有時稱作為一種超級電容器，其具有例如大於100F/g的比電容，對比於其具有大約僅為數個F/g的比電容之習用電容器。超級電容器被使用在種種不同的應用，諸如：用以度過短暫的電力中斷之記憶體備份、用以改良一電池的電流處置之電池管理應用、或用以在高負載需求下而提供電流升高。
EDLC裝置100之該至少一儲存元件104(有時稱作為一儲存單元)是位在由外殼102所界定之插座126的內部。隨著裝置100被製造，儲存單元104被填充一種電解質且儲存單元104包括至少一正電極(陰極)、至少一負電極(陽極)、以及將陽極空間和陰極空間分開之諸如薄膜的一分隔件。在一思及的實施例中，膠卷式儲存單元104包括偏移的電極，其可經壓擠以產生在其末端的一扁平表面。
包括正與負電極的儲存單元104可被提供為其具有界定單一單元或多個單元的多層之一種概括管狀或圓柱狀的膠卷式封裝。認知的是，一種膠卷可被替代提供為其他的形狀與組態，包括而不受限於：若需要時之折疊式的組態與手風琴的形狀。第一電流集電器128可在一端被提供到膠卷式儲存單元104且第二電流集電器130可在相對端被提供以建立電氣連接到膠卷式儲存單元104。電流集電器128與130將儲存單元104的電極和外殼102與蓋子106互連。電流集電器128機械式且電氣式接合外殼102的底端112與一部分的側壁116，如下所述，在無須產生雷射焊接的接 合點之情況下而可靠地建立對於外殼102之電氣連接，並且相對於習用的EDLC裝置結構而維持低電阻與降低的DCR。在外殼102的端114，電流集電器130機械式且電氣式接合蓋子106且完成其和膠卷式儲存單元104的電極之電氣連接。在使用中，端子柄108、126之一者提供在儲存單元104的陽極與外部電路之間的個別電氣連接，且端子柄108、126之另一者提供在能量儲存單元104的陰極與外部電路之間的個別電氣連接。然而，理解的是，種種其他型式與組態的電路連接端子為已知且同樣可經利用在其他實施例中。
在EDLC裝置100的外殼102之中的儲存單元104的結構與操作為眾所瞭解且在此將不作進一步詳述。
電流集電器128、130提供對於該種裝置100之建構及製造的實質裨益。各個電流集電器128、130是由一種可撓金屬材料所製造成為種種的形狀與幾何性，如在下文的實例所述。
如在圖2的實例所示，電流集電器130包括一概括扁平且平面的中央本體132以及自該本體132的周邊朝外延伸且離開相關於本體132的平面之一可撓式連接器元件134。本體132可在膠卷式儲存元件104被插入到外殼102之前或在外殼端114被閉合之前而被雷射焊接到膠卷式儲存元件104，且連接器元件134可和蓋子106建立電氣連接，如下文所述。來自外殼102之外側的雷射焊接為非必要或必需以完成在膠卷式儲存元件104與蓋子106之間的連接。因此，避免諸如關於雷射焊接之上述者的問題。
在圖示實例中的蓋子106包括具有第一外徑的第一區段140、具有第二外徑的第二區段142、以及具有第三外徑的第三區段144。蓋 子106的第一、第二、與第三外徑為逐漸較小，俾使蓋子106具有其在端子柄108達到頂點之一階梯式的外周邊。即，蓋子106的第一區段140具有其具有第三且最大外徑的第一外表面146，蓋子106的第二區段142具有其具有第二且中間外徑的第二外表面148，且蓋子106的第三區段144具有其具有第三且最小外徑的第三外表面150。
在圖1與2的實例中，蓋子106亦被形成以包括一中空的內部腔室152，其具有由第一蓋子區段142的第一內表面154所界定之第一且較大的內徑、以及由第一蓋子區段142的第二內表面156所界定之第二且較小的內徑。蓋子106的第二與第三區段142、144為均勻實心，然而，不包括內部的開口或腔室。在蓋子106之中的內部腔室152可在一些實施例中被視為選用式且可被省略。
當經組裝時，集電器130之連接器元件134的一內表面是和第一蓋子區段140為緊密接觸，且該電流集電器的本體132是和膠卷式儲存元件104的一面對端為電氣接觸。有時稱為密封件的一密封元件160環繞集電器130之連接器元件134的一外表面，且和外殼102的該端114建立一種密封。外殼側壁116的受限或凹入區段124壓緊該密封元件160且確保在該集電器130的連接器元件134與蓋子106的第一區段140的外表面146之間的電氣接觸。因為包括連接器元件134之集電器130被製造為可撓性，其可易於被施加到蓋子106且/或可在當壓緊時而變形以確保和該蓋子106的電氣連接。外殼端114的遠端被捲曲到密封元件160，如圖所示。
在圖2所示的實例中，密封元件160包括一圓柱狀的壁部162與其垂直於壁部162所延伸之自上而下的一環狀突出部164。壁部162 被形成有其為大約等於集電器130之連接器元件134的外徑之第一內徑，且突出部164是從壁部162的外徑而朝內及徑向延伸且終結在第二、較小的內徑。如在圖2與8所示，密封元件160具有一L形的橫截面。當裝置100被組裝時，突出部164是突出在蓋子146的區段140之上，且突出部164的第二內徑是稍微大於蓋子區段142之外表面148的外徑。密封因此不僅提供在環繞蓋子區段140的外周邊，而且在蓋子區段140之上表面的一部分上。因為蓋子106在此示範實施例中為導電，密封元件160是由此技藝中所習知的一種非導電材料所製成，使得在蓋子106與外殼102之間提供電氣隔離。在思及的實施例中，密封元件160可由例如一種已知的電氣絕緣彈性材料所製成，其可有彈性地壓緊在蓋子106及/或可撓式電流集電器130的外表面。密封元件之此種壓緊可例如當受限或凹入區段124被形成在外殼102之端114而達成。
相對於用於EDLC裝置的習用製造方法，包括可撓式集電器130與密封件160之在圖2所示的組件是以相當低的成本來提供裝置製造為有改良的密封。密封之改良的可靠度是以一種經濟的製造來促成。
在圖3所示的實例中，電流集電器128包括一概括扁平且平面的中央本體170以及自該本體170的周邊朝外延伸且離開相關於本體170的平面之一可撓式連接器元件172。本體170可被雷射焊接到膠卷式儲存元件104，在其和外殼102的組裝之前，且連接器元件172可和外殼102建立電氣連接，當膠卷式儲存元件104被插入到外殼102之中。外殼端112的受限區段122可壓緊該連接器元件172，且因為連接器元件172為可撓，其可變形且加強在集電器170與外殼102之間的電氣接觸，藉此，為了能量儲存 單元104的更大效能，外殼102可操作為在較大面積上的一電流集電器。
由於電流集電器128，在膠卷式儲存元件104的一側與外殼102之間的電氣連接是在不需要或利用自該外殼102的外側的雷射焊接接合之情況下而建立。因此，避免了諸如相關於雷射焊接之上述者的問題。低的直流電阻(DCR)是合意為促進以其他方式來簡化製造作業且改良裝置可靠度。
在外殼102的相對端之可撓式電流集電器130(圖2)與可撓式電流集電器128(圖3)可經組態為具有相同幾何形狀之實質等同的部件或可經組態為具有不同幾何形狀之不同的部件。儘管針對於集電器128、130之示範的幾何形狀被簡述於下文，還有其他幾何形狀為可能且可經利用。示範的可撓式電流集電器被顯示在圖4-7，其任一者均可根據已知的技術而由諸如金屬或金屬合金的薄導電材料所製成。當由此類的材料所製造成為薄壁件，該等電流集電器具有利於組裝之合意的可撓性質以及上述的優點。
圖4說明一種可撓式電流集電器180的第一示範實施例，其可被利用作為在上述的裝置100之中的電流集電器128、130(圖1至3)之一者或另一者或二者。電流集電器180包括朝第一平面延伸之一概括扁平且平面的碟狀本體182、與其離開本體182的平面而延伸為一圓柱狀凸緣或框緣的一連接器元件184。在圖4所示的實例中，連接器元件184延伸為自扁平本體182的一直角圓柱體，且以橫截面而言，連接器元件184是垂直於扁平本體182而延伸。在此圖示實例中的扁平本體182為實心且連續而不包括延伸通過於其之任何的內部開口、隙縫、或孔。如此，當電流集電器180被使用作為集電器128或130之一者，電解質溶液無法通過本體182。
圖5說明一種可撓式電流集電器190的第二示範實施例，其可被利用作為在上述的裝置100之中的電流集電器128、130(圖1至3)之一者或另一者或二者。電流集電器190包括朝第一平面延伸之一概括扁平且平面的碟狀本體192、與其離開本體192的平面而延伸為一圓柱狀凸緣或框緣的一連接器元件194。在圖5所示的實例中，連接器元件194延伸為自扁平本體192的一直角圓柱體，且以橫截面而言，連接器元件194是垂直於扁平本體192而延伸。不同於集電器180(圖4)，在圖示實例中的扁平本體192為不連續且包括延伸通過於其之四個尖頭的內部開口、隙縫、或孔196。
在圖示實例中，開口196為相同尺寸及形狀，且本體192概括具有一環狀外部198、與其以十字形的組態而相交在本體192的中央之二個筆直的帶部200、202。各個開口196具有其在接近本體192的中央之一點而達到頂點之二個筆直的側邊、與其環繞本體192的周邊延伸而與連接器元件194為隔開之一弧形或彎曲的側邊。儘管開口196之一示範的形狀與數目已經描述，變化為可能。其他數目個開口196可替代被提供，且開口196之一者或多者可具有個別不同的形狀而非為在圖5所示的實例中之一致的形狀。
由於開口196，當電流集電器190被使用作為在裝置100之中的集電器128或130之一者，電解質溶液可流通過本體192。
圖6說明一種可撓式電流集電器210的第三示範實施例，其可被利用作為在上述的裝置100之中的電流集電器128、130(圖1至3)之一者或另一者或二者。電流集電器210包括朝第一平面延伸之一概括扁平且平面的碟狀本體212、與其離開本體212的平面而延伸為一圓柱狀凸緣或框 緣的一連接器元件214。在圖6所示的實例中，連接器元件214延伸為自扁平本體212的一直角圓柱體，且以橫截面而言，連接器元件214是垂直於扁平本體212而延伸。不同於集電器180(圖4)，在圖示實例中的扁平本體212為不連續且包括延伸通過於其之四個尖頭的內部開口、隙縫、或孔216。
在圖示實例中，開口216為相同尺寸及形狀，且本體212概括包括其以十字形的組態而相交在本體212的中央之二個筆直的帶部218、220。各個開口196具有其在接近本體212的中央為圓弧相交之二個筆直的側邊、與其環繞本體192的周邊延伸且離開本體212的平面而延伸到連接器元件214的一部分之一弧形或彎曲的側邊。儘管開口216之一示範的形狀與數目已經描述，變化為可能。其他數目個開口216可替代被提供，且開口216之一者或多者可具有個別不同的形狀而非為在圖6所示的實例中之一致的形狀。
由於開口216，當電流集電器210被使用作為在裝置100之中的集電器128或130之一者，電解質溶液可流通過本體212與該等開口216所在處之部分的連接器元件214。
圖7說明一種可撓式電流集電器230的第四示範實施例，其為類似於集電器210(圖6)，但是更包括若干個開口232，其經形成為以相關於本體212之垂直方位而從連接器元件214的遠端所延伸之槽。在圖7的實例中，八個開口232被顯示，各者環繞該連接器元件214的圓周而延伸45。彼此隔開。即，相鄰的開口232是彼此等距離而位在連接器元件214之上。開口232被進一步顯示為僅部分延伸穿過連接器元件214。比起前述的電流集電器180、190、與210，開口232提供更多的彈性。在開口232之 間的連接器元件214的部分可隨著裝置100被組裝而獨立或組合地撓曲或彎曲。
儘管已經描述開口232之一種示範的形狀與數目，變化為有可能。其他數目個開口232可替代被設置，且該等開口232之一者或多者可具有個別不同的形狀而非為在圖7所示的實例中之一致的形狀。
如上文所指出，可撓式電流集電器180、190、210、與230可被組合使用在同個裝置100。舉例來說，集電器180可被使用作為集電器128且集電器190可被使用作為集電器130。替代而言，集電器128、130可為其經利用作為一對之相同型式的集電器180、190、210、與230。甚者，儘管可撓式集電器被描述為在裝置100之中的膠卷式儲存元件104的各端上，其僅有一者可被利用在思及的實施例中。即，電流集電器128、130之一者或另一者可被利用，但並非二者，然而仍達成至少一些所述的裨益。
圖9說明另一種密封件240，其可被使用來替代密封件160(圖2與8)。比較圖8與9，可看出的是，密封件240包括僅有圓柱狀壁部162。密封件240不包括該密封件160所包括之伸出的環狀突出部164。密封件240具有比該密封件160為較簡單的一種結構且可在當經使用時而實現在裝置100之製造的成本節省。密封件160或240均可根據已知技術而由諸如橡膠或塑膠的已知材料所製造。
鑒於已揭示的示範實施例，相信已經充分展現本發明概念的裨益與優點。
一種電化學能量儲存裝置的一實施例已經揭示，其包括：一導電外殼，其具有相對的第一端與第二端；一蓋子，其被耦接到該第一端 與第二端之一者；至少一能量儲存元件，其在該外殼之中；以及，至少一可撓式電流集電器，其包含一平面本體與從該平面本體延伸出平面的一連接器元件，該本體和該能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該外殼與蓋子之一者建立電氣接觸。
選用而言，該能量儲存元件可為一膠卷。該膠卷可具有一扁平端。該可撓式電流集電器的本體可被焊接到該扁平端。
該至少一可撓式電流集電器的本體可具有一外周圍且該連接器元件可環繞該外周圍而圓柱式延伸。該至少一可撓式電流集電器的本體可被連續地形成而不具有貫穿於其的一開口、或具有延伸貫穿於其的至少一開口。該至少一開口可包括至少一平直側與一弧形側。該至少一開口可包括在一點達到頂點的第一與第二平直側。該至少一開口可包括複數個開口。該複數個開口可被等距地彼此隔開。該複數個開口可包括至少四個開口。
作為其他的選項而言，該至少一可撓式電流集電器的本體與連接器元件之至少一者可被形成有至少一開口。該至少一可撓式電流集電器的本體與連接器元件二者均可被形成有至少一開口。該至少一開口可部分延伸在該本體之中且部分延伸在該至少一可撓式電流集電器的連接器元件之中。
作為又一選項而言，該連接器元件可被形成有至少一開口。該至少一開口可包括複數個開口。該複數個開口的至少一者可包括垂直於該本體的平面而延伸的一槽。該複數個開口可被等距地彼此隔開。該複數個開口可包括至少八個開口。
該外殼可為由鋼與鋁之一者所製造的一金屬罐。該蓋子可為導電性的。該本體可具有一外周圍且該連接器元件可環繞該外周圍而圓柱式延伸。該種電化學能量儲存裝置還可包括：一密封件，該密封件包括圍繞該連接器元件之一圓柱狀壁部分。該密封件還可包括一突出的環狀凸緣。該蓋子可被形成有一階梯狀的外表面。該蓋子可被形成有一中空的內部腔室。
該外殼可包括一側壁，其延伸在該第一端與第二端之間，且該側壁具有至少一受限區段。該受限區段可壓緊該可撓式電流集電器。該種電化學能量儲存裝置還可包括：一密封元件，該受限區段壓緊該密封元件。
該種裝置可為一種電雙層電容器(EDLC)裝置。
一種電化學能量儲存裝置的另一實施例已經揭示，其包括：一導電外殼，其具有一第一端、一第二端以及介於第一端與第二端之間的一側壁；至少一能量儲存元件，其在該外殼之中且在該側壁的內部；以及，第一可撓式電流集電器，其包含一平面本體與環繞該本體而圓柱式延伸的一連接器元件，該本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該外殼的側壁建立電氣接觸。
選用而言，該能量儲存元件可為一膠卷。該膠卷可包括一扁平端，該集電器元件的本體可被附接到該扁平端。該可撓式電流集電器的本體可被焊接到該扁平端。該本體與連接器元件之至少一者可被形成有至少一開口。該本體與連接器元件二者均可被形成有至少一開口。該本體與連接器元件之各者可被形成有複數個開口。該側壁可包括一受限區段，該 受限區段是與該連接器元件為接觸。
該種電化學能量儲存裝置可包括：一導電蓋子；及，第二可撓式電流集電器，其包含一平面本體與環繞該本體而圓柱式延伸的一連接器元件，該本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該導電蓋子建立電氣接觸。該種電化學能量儲存裝置可更包括：一密封件，該密封件圍繞該連接器元件且電氣隔離該導電蓋子與該導電外殼。該種裝置可為一種電雙層電容器(EDLC)裝置。
一種電化學能量儲存裝置的另一實施例已經揭示，其包括：一導電外殼，其具有一第一端、一第二端以及介於第一端與第二端之間的一側壁，該第一端與側壁共同界定一插座；至少一能量儲存元件，其在該插座之中，該能量儲存元件包含一膠卷；第一可撓式電流集電器，其建立在該膠卷與側壁之間的電氣接觸；一導電蓋子，其被密封式耦接到該第一端與第二端之一者；以及，第二可撓式電流集電器，其建立在該膠卷與導電蓋子之間的電氣接觸；其中該第一可撓式電流集電器與第二可撓式電流集電器之各者包含一本體與環繞該本體而延伸的一圓柱狀連接器元件。
選用而言，該側壁可包括第一受限區段與第二受限區段，各個受限區段促進各個各自的第一可撓式電流集電器與第二可撓式電流集電器之電氣連接。該種電化學能量儲存裝置可更包括：圍繞該第二可撓式電流集電器之一密封件，且該第一與第二受限區段之一者可壓緊該密封件。該第一與第二可撓式電流集電器之一者的本體與連接器元件之至少一者可被形成有至少一開口。該第一與第二可撓式電流集電器之一者的本體與連接器元件二者均可被形成有至少一開口。該第一與第二可撓式電流集電器 之一者的本體與連接器元件之各者可被形成有複數個開口。該種裝置可為一種電雙層電容器(EDLC)裝置。
此撰述的說明運用實例來揭示本發明，包括最佳模式，且還致使熟習此技藝人士能夠實行本發明，包括製造及使用任何的裝置或系統且實行任何納入的方法。本發明之可申請專利的範疇是由申請專利範圍所界定，且可包括其為熟習此技藝人士所思及的其他實例。此類的其他實例是意圖為在申請專利範圍的範疇內，若其具有並未不同於申請專利範圍的文字用語之結構元件，或若其包括具有無實質不同於申請專利範圍的文字用語之等效結構元件。
100‧‧‧電化學能量儲存裝置
102‧‧‧外殼
104‧‧‧能量儲存元件
106‧‧‧蓋子
108‧‧‧金屬接點或端子柄
112‧‧‧第一端
114‧‧‧第二端
116‧‧‧側壁
118‧‧‧端壁
120‧‧‧金屬接點或端子柄
122、124‧‧‧受限或凹入區段
126‧‧‧插座
128、130‧‧‧可撓式電流集電器

Claims (49)

  1. 一種電化學能量儲存裝置，其包含：一導電外殼，其具有相對的第一端與第二端；一蓋子，其被耦接到該等相對的第一端與第二端之一者；至少一能量儲存元件，其在該導電外殼之中；及至少一可撓式電流集電器，其包含一平面本體與從該平面本體延伸出平面的一連接器元件，該平面本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該導電外殼與該蓋子之一者建立電氣接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項之電化學能量儲存裝置，其中該能量儲存元件包含一膠卷。
  3. 如申請專利範圍第2項之電化學能量儲存裝置，其中該膠卷具有一扁平端。
  4. 如申請專利範圍第3項之電化學能量儲存裝置，其中該可撓式電流集電器的該平面本體被焊接到該扁平端。
  5. 如申請專利範圍第1項之電化學能量儲存裝置，其中該平面本體具有一外周圍且該連接器元件是環繞該外周圍而圓柱式延伸。
  6. 如申請專利範圍第5項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一可撓式電流集電器的該平面本體被連續地形成而不具有貫穿於其的一開口。
  7. 如申請專利範圍第5項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一可撓式電流集電器的該平面本體被形成具有延伸貫穿於其的至少一開口。
  8. 如申請專利範圍第7項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一開口包括至少一平直側與一弧形側。
  9. 如申請專利範圍第8項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一開口包括在一點達到頂點的第一與第二平直側。
  10. 如申請專利範圍第7項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一開口包括複數個開口。
  11. 如申請專利範圍第10項之電化學能量儲存裝置，其中該複數個開口被等距地彼此隔開。
  12. 如申請專利範圍第10項之電化學能量儲存裝置，其中該複數個開口包含至少四個開口。
  13. 如申請專利範圍第5項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一可撓式電流集電器的該平面本體與該連接器元件之至少一者被形成具有至少一開口。
  14. 如申請專利範圍第13項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一可撓式電流集電器的該平面本體與該連接器元件二者均被形成具有至少一開口。
  15. 如申請專利範圍第13項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一開口是部分延伸在該至少一可撓式電流集電器的該平面本體之中且部分延伸在該至少一可撓式電流集電器的該連接器元件之中。
  16. 如申請專利範圍第5項之電化學能量儲存裝置，其中該連接器元件被形成有至少一開口。
  17. 如申請專利範圍第16項之電化學能量儲存裝置，其中該至少一開口包括複數個開口。
  18. 如申請專利範圍第17項之電化學能量儲存裝置，其中該複數個開口的 至少一者包含垂直於該平面本體的該平面而延伸的一槽。
  19. 如申請專利範圍第17項之電化學能量儲存裝置，其中該複數個開口被等距地彼此隔開。
  20. 如申請專利範圍第17項之電化學能量儲存裝置，其中該複數個開口包含至少八個開口。
  21. 如申請專利範圍第1項之電化學能量儲存裝置，其中該導電外殼包含由鋼與鋁之一者所製造的一金屬罐。
  22. 如申請專利範圍第1項之電化學能量儲存裝置，其中該蓋子是導電性的。
  23. 如申請專利範圍第22項之電化學能量儲存裝置，其中該平面本體具有一外周圍且該連接器元件是環繞該外周圍而圓柱式延伸。
  24. 如申請專利範圍第23項之電化學能量儲存裝置，其更包含：一密封件，該密封件包括圍繞該連接器元件之一圓柱狀壁部分。
  25. 如申請專利範圍第24項之電化學能量儲存裝置，其中該密封件更包括一突出的環狀凸緣。
  26. 如申請專利範圍第22項之電化學能量儲存裝置，其中該蓋子被形成具有一階梯狀的外表面。
  27. 如申請專利範圍第22項之電化學能量儲存裝置，其中該蓋子被形成有一中空的內部腔室。
  28. 如申請專利範圍第1項之電化學能量儲存裝置，其中該導電外殼包含一側壁，其延伸在該第一端與第二端之間，且該側壁具有至少一受限區段。
  29. 如申請專利範圍第28項之電化學能量儲存裝置，其中該受限區段壓緊該可撓式電流集電器。
  30. 如申請專利範圍第28項之電化學能量儲存裝置，其更包含：一密封件，該受限區段壓緊該密封件。
  31. 如申請專利範圍第1項之電化學能量儲存裝置，其中該裝置是一種電雙層電容器(EDLC)裝置。
  32. 一種電化學能量儲存裝置，其包含：一導電外殼，其具有一第一端、一第二端以及介於該第一端與第二端之間的一側壁；至少一能量儲存元件，其在該導電外殼之中且在該側壁的內部；及一第一可撓式電流集電器，其包含一平面本體與環繞該平面本體而圓柱式延伸的一連接器元件，該平面本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該導電外殼的該側壁建立電氣接觸。
  33. 如申請專利範圍第32項之電化學能量儲存裝置，其中該能量儲存元件包含一膠卷。
  34. 如申請專利範圍第33項之電化學能量儲存裝置，其中該膠卷具有一扁平端，該集電器元件的該平面本體被附接到該扁平端。
  35. 如申請專利範圍第34項之電化學能量儲存裝置，其中該可撓式電流集電器的該平面本體被焊接到該扁平端。
  36. 如申請專利範圍第32項之電化學能量儲存裝置，其中該平面本體與該連接器元件之至少一者被形成具有至少一開口。
  37. 如申請專利範圍第36項之電化學能量儲存裝置，其中該平面本體與該 連接器元件二者均被形成具有至少一開口。
  38. 如申請專利範圍第36項之電化學能量儲存裝置，其中該平面本體與該連接器元件之各者被形成具有複數個開口。
  39. 如申請專利範圍第32項之電化學能量儲存裝置，其中該側壁包括一受限區段，該受限區段是與該連接器元件接觸。
  40. 如申請專利範圍第32項之電化學能量儲存裝置，其更包含：一導電蓋子；及一第二可撓式電流集電器，其包含一平面本體與環繞該平面本體而圓柱式延伸的一連接器元件，該平面本體和該至少一能量儲存元件建立電氣接觸且該連接器元件和該導電蓋子建立電氣接觸。
  41. 如申請專利範圍第41項之電化學能量儲存裝置，其更包含：一密封件，該密封件圍繞該連接器元件且電氣隔離該導電蓋子與該導電外殼。
  42. 如申請專利範圍第32項之電化學能量儲存裝置，其中該裝置是一種電雙層電容器(EDLC)裝置。
  43. 一種電化學能量儲存裝置，其包含：一導電外殼，其具有一第一端、一第二端以及介於該第一端與第二端之間的一側壁，該第一端與該側壁共同界定一插座；至少一能量儲存元件，其在該插座之中，該能量儲存元件包含一膠卷；一第一可撓式電流集電器，其建立在該膠卷與該側壁之間的電氣接觸；一導電蓋子，其被密封式耦接到該第一端與第二端之一者；及一第二可撓式電流集電器，其建立在該膠卷與該導電蓋子之間的電氣接觸；其中該第一可撓式電流集電器與該第二可撓式電流集電器之各者包含 一本體與環繞該本體而延伸的一圓柱狀連接器元件。
  44. 如申請專利範圍第43項之電化學能量儲存裝置，其中該側壁包括一第一受限區段與一第二受限區段，各個受限區段促進各個各自的第一可撓式電流集電器與第二可撓式電流集電器之電氣連接。
  45. 如申請專利範圍第44項之電化學能量儲存裝置，其更包含：圍繞該第二可撓式電流集電器之一密封件，且該第一與第二受限區段之一者壓緊該密封件。
  46. 如申請專利範圍第44項之電化學能量儲存裝置，其中該第一與第二可撓式電流集電器之一者的該本體與該連接器元件之至少一者被形成具有至少一開口。
  47. 如申請專利範圍第45項之電化學能量儲存裝置，其中該第一與第二可撓式電流集電器之一者的該本體與該連接器元件二者均被形成具有至少一開口。
  48. 如申請專利範圍第45項之電化學能量儲存裝置，其中該第一與第二可撓式電流集電器之一者的該本體與該連接器元件之各者被形成具有複數個開口。
  49. 如申請專利範圍第43項之電化學能量儲存裝置，其中該裝置是一種電雙層電容器(EDLC)裝置。
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