CN102637534A - 一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器及其制法，包括电芯主体、外壳以及盖板，其中，所述电芯主体设置成空心结构，其包括有正极板、负极板、正负极板之间的电解纸、分别自正负极板引出的极耳片以及极板与电解纸之间的电解液。通过将电芯主体设置成空心结构，制取更小的热阻抗，提高了电容器的散热性能，使得该耐高温、长寿命的大型铝电解电容器散热性好、耐高温以及安全、稳定可靠、防爆、使用寿命长。

Description

一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器及其制法

技术领域

本发明属于铝电解电容器技术领域，尤其涉及一种可用于大功率电器设备的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器及其制法。

背景技术

电容器是储能元件，本不应该有功率损耗，但是等效串联电阻的存在使得纹波电流在其上面产生显著损耗。这部分损耗就会以热能的形式散发出来，引起电容器温度上升。除了纹波电流产生的损耗会引起电容器升温，漏电流损耗也会引起电容器升温。电容器发热引起的升温危害是严重的，因此，各个厂家对其最大允许温升都有严格限制，一般厂家为了用户使用方便给出了电解电容器工作在特定温度下的最大允许温升。然而，电容器的发热问题却一直是电解电容器使用中无法避免而且危害至深的问题，其存在众多危害。电解电容器的发热会加快电解液的消耗以及干涸，甚至造成电解液的沸腾，而目前铝电解电容器大多因采用易燃的有机酸系电解液，故进而容易带来了更大的易燃易爆等安全问题。电解电容器的发热还会降低纹波电流的承受能力，急剧缩短电容器的使用寿命，以及令电解电容器漏电电流增大，损耗增加，产生瞬时超温等危害。

目前的铝电解电容器电芯均为实心结构，如中国专利第201020269753.X公开的电容器，包括有实心结构的芯包以及包覆芯包的铝壳，电容器产生的热仅通过铝壳可以进行散发，散热面积以及散热功能不好，电容器发热芯包膨胀容易发生危险。发热是电解电容器使用中不可忽视的因素，特别是应用于大功率电器设备的大型铝电解电容器，其发热更多，而目前的铝电解电容器散热性差。

故，亟需提供一种方案，以解决现有铝电解电容器散热性不好的问题，进而提供一种可用于大功率电器设备的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种散热性好，耐高温、长寿命的大型铝电解电容器及其制法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，包括有电芯主体、外壳以及盖板；其中，所述电芯主体设置成空心结构，其包括有正极板、负极板、正负极板之间的电解纸、分别自正负极板引出的极耳片；所述空心结构为沿着电容器中心轴线设置的一通孔。

进一步地，所述通孔为一圆柱形通心孔。

进一步地，所述外壳用于收包覆该具有空心结构的电芯主体，其包括有一贯通的空心管，所述空心管与外壳的壳体之间形成一收容空腔，所述电芯主体安装于该收容腔内，所述空心管***电芯主体的圆柱形通心孔内，空心管的外壁与通心孔的内壁紧密接触配合。

进一步地，所述空心管呈圆柱形；所述外壳一端呈开口状，电芯主体收容于外壳的收容腔后，再将盖板安装于该开口部位，对应外壳空心管的开口，所述盖板于对应位置处设置有圆孔。

进一步地，所述极耳片自电芯电极引出，极耳分为两组或N组，各组极耳以电芯中心点为顶点，极耳通过与封装盖板的引出端子连接，形成完整的引出结构。

进一步地，所述极板、电解纸以及极耳片的间隙里吸附有电解液。

本发明另一技术方案为：

一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的制造方法，包括如下步骤：

S10：制备电容器的正负极板以及极耳片；

S11：卷绕：将正负极板电解纸卷绕，制成电芯主体；

其中，卷绕时采用大卷芯卷轴，正负极板、电解纸绕着大卷芯卷轴绕制成圆柱状，然后抽出大卷芯卷轴，于圆柱状电芯主体的轴线中心形成一个通孔；

S12：制备电容器的外壳，用于包覆所述电芯主体；

其中，于所述外壳上设置一贯通的空心管，该空心管与外壳的壳体之间设置一收容空腔，以放置电芯主体；

S13：制备盖板：对应于所述外壳的空心管，于盖板的对应位置设置一圆孔。

进一步地，所述空心管的外径与电芯主体通孔的内径相适配；所述电芯主体安装于该收容腔内，空心管***电芯主体的通孔中，空心管的外壁与通孔的内壁紧密配合。

进一步地，所述大卷芯卷轴为圆柱形，直径至少为0.8cm。

在本发明创作的实施例中，通过将电芯主体设置成空心结构，提高了电容器的散热性能，使得该耐高温、长寿命的大型铝电解电容器散热性好、耐高温以及安全可靠、防爆、使用寿命长。同时，通过空心管***电芯主体的通孔中，可固定电芯主体无需再用凝胶固定；另外，制造时通过大卷芯卷轴的使用，可以使铝箔的弯曲程度减小很多，保护了正极氧化膜相对不被弯曲龟裂破坏，从而使漏电情况在高温时可以在控制范围内变化。

附图说明

图1是本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的电芯的结构图示。

图2是本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的外壳的结构图示。

图3是本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的盖板的结构图示。

图4是本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的未密封封口组合图示。

图5是本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的结构完好时的另一角度图示。

具体实施方式

为了使本创作的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本创作进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器可用于大功率的电器设备，如风电变流器，高压变频器等设备，起到储能放电，平滑的作用。与传统结构的铝电解电容器相比，其在长寿命、耐高温、稳定性能上有跨越式的改善。

参照图1-4所示，本创作耐高温、长寿命的大型铝电解电容器包括有电芯主体1、外壳2以及盖板3。其中，所述电芯主体1设置成空心结构，其包括有正极板、负极板、正负极板之间的电解纸、分别自正负极板引出的极耳片10。所述正极板、负极板、电解纸卷绕成圆柱状，制成电芯主体1，所述空心结构沿着圆柱状电芯主体的中心轴线设置。所述极板、电解纸以及极耳片的间隙里吸附有电解液。

所述空心结构为贯通圆柱状电芯主体中心轴线的一通孔11，在本实施例中，所述通孔11为一圆柱形通心孔。

所述外壳2用于***述具有空心结构的电芯主体1，其包括有一贯通的空心管20，所述空心管20与外壳2的壳体21之间形成一圆环底面、两圆曲面侧壁结构的收容空腔23。其中，所述空心管20的外径与通孔11的内径相适配。所述电芯主体1安装于该收容腔23内，所述空心管20***电芯主体1的通孔11内，空心管20的外壁与通孔11的内壁紧密配合。在本实施例中，所述空心管20呈圆柱形。所述外壳2一端呈开口状，电芯主体收容于外壳的收容腔后，再将盖板3安装于该开口部位24，对应外壳空心管的开口，所述盖板3于对应位置设置有圆孔30。

所述电芯主体1、外壳2以及盖板3组装于一起后构成本创作的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器。参照图5所示，该耐高温、长寿命的大型铝电解电容器中心形成一通孔11。应用时，该大型铝电解电容器通过盖板3上的端子与外部电路连接，呈竖直放置，电容器中心的通孔11呈竖直状，根据热胀冷缩的原理，电容器散发的热于通孔11中驱动通孔内的气流向上流动，然后外部的冷气从通孔底部进来，形成空气的对流，从而使得通孔中的气流形成自下而上的流动，进而达到电容器散热的目的。

另外，也可在电容器的通孔11中设置一个冷凝管或者其他冷凝装置，进而达到给电容器散热的目的，以延长电容器的寿命。

所述极耳片10自电芯电极引出，极耳分为两组或N组，每单列组为若干极耳相对间距排列组成，极耳起到电芯电极的引出作用，各组极耳以电芯中心点为顶点，形成任意角度的夹角(视电容器的材质、电特性改变夹角的角度大小)，极耳通过与封装盖板的引出端子连接，形成完整的引出结构。极耳与电芯通过上下模具冷压焊接在一起，金型接触电阻极小。电芯极耳与电容器密封盖板铆钉连接，连接方式可以是刺孔翻铆和熔融焊形式，组合好后将电芯主体放置于特型金属壳内(如图金属壳)罐胶固定电芯不松脱、转动、后经封装机加工铝壳卷边与腰肩成型后形成完整的电容器结构。

本发明耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的制法包括如下步骤：

S10：制备电容器的正负极板以及极耳片；

S11：卷绕：将正负极板电解纸卷绕，制成电芯主体。

其中，卷绕时采用大卷芯卷轴，正负极板、电解纸绕着大卷芯卷轴绕制成圆柱状，然后抽出大卷芯卷轴，于圆柱状电芯主体的轴线中心形成一个通孔。

在本发明实施例中，所述大卷芯卷轴为圆柱形，直径至少为0.8cm，所述通孔贯穿电芯主体，为一圆柱形通心孔。

S12：制备电容器的外壳，用于包覆所述电芯主体。

所述外壳为铝壳，其设置有一贯通的空心管20，所述空心管20与外壳2的壳体21之间形成一收容空腔23，以放置电芯主体。其中，所述空心管20的外径与电芯主体通孔11的内径相适配。所述电芯主体1安装于该收容腔23内，所述空心管20***电芯主体1的通孔11中，空心管20的外壁与通孔11的内壁紧密配合。在本实施例中，对应于通孔11的形状，所述空心管20呈圆柱形。所述外壳2一端设置成开口状，电芯主体从该开口处安装于外壳的收容腔内。

S13：制备盖板：对应于所述外壳的空心管，于盖板的对应位置设置一圆孔30。

本发明中，电芯在真空条件下高压注入有一定温度的电解液，注液饱和的后电芯放入通孔结构的铝壳内套住固定后，铝壳侧壁用机械连续成型方法挤出拖肩形貌拖住盖板下表面，然后铝壳开口边滚圆弧勾边与盖板上表面边缘位置拉紧，其中铝壳与盖板之间有气密性好的胶体垫片作密封隔离、物理缓冲用。电容的电芯主体收容于外壳的收容腔后，将盖板3安装于外壳的开口部位24，所述盖板上的圆孔与外壳空心管顶端相配合。

参照图5所示，本创作耐高温、长寿命的大型铝电解电容器整体为圆管装形貌，通心孔内的空气被电容散发的热量加热膨胀，形成空气流动，由于大气压的作用，电容在直立安装时中间的通孔中热空气流动方向为自下而上，形成活风洞，形成风洞后会加速局部的空气流动，从而实现风洞散热。由于外形结构的特点，在制作内部储电电芯时，采用大卷芯卷轴加工，成型固定后电芯的卷芯正好镶套与穿心式铝壳内壁上，这样既可以固定电芯，又可以让电芯更好的散热，这种结构可以不用凝胶固定，散热热阻是传统同规格电容器热阻的1/3左右。另外，大卷轴的使用，可以使铝箔的弯曲程度减小很多，保护了正极氧化膜相对不被弯曲龟裂破坏，从而使漏电情况在高温可以在控制范围内变化。

本创作耐高温、长寿命的大型铝电解电容器可用于大功率的电器设备，起储能放电，平滑作用，比如风电变流器，高压变频器，直流补偿，稳压等领域，比传统结构的铝电解电容器在长寿命、耐高温、稳定性能上有显著的改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，包括有电芯主体、外壳以及盖板，其特征在于：所述电芯主体设置成空心结构，其包括有正极板、负极板、正负极板之间的电解纸、分别自正负极板引出的极耳片；所述空心结构为沿着电容器中心轴线设置的一通孔。

2.如权利要求1所述的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，其特征在于：所述通孔为一圆柱形通心孔。

3.如权利要求2所述的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，其特征在于：所述外壳用于收包覆该具有空心结构的电芯主体，其包括有一贯通的空心管，所述空心管与外壳的壳体之间形成一收容空腔，所述电芯主体安装于该收容腔内，所述空心管***电芯主体的圆柱形通心孔内，空心管的外壁与通心孔的内壁紧密接触配合。

4.如权利要求3所述的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，其特征在于：所述空心管呈圆柱形；所述外壳一端呈开口状，电芯主体收容于外壳的收容腔后，再将盖板安装于该开口部位，对应外壳空心管的开口，所述盖板于对应位置处设置有圆孔。

5.如权利要求4所述的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，其特征在于：所述极耳片自电芯电极引出，极耳分为两组或N组，各组极耳以电芯中心点为顶点，极耳通过与封装盖板的引出端子连接，形成完整的引出结构。

6.如权利要求5所述的耐高温、长寿命的大型铝电解电容器，其特征在于：所述极板、电解纸以及极耳片的间隙里吸附有电解液。

7.一种耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10：制备电容器的正负极板以及极耳片；

S11：卷绕：将正负极板电解纸卷绕，制成电芯主体；

其中，卷绕时采用大卷芯卷轴，电解纸与负箔绕着卷轴预卷一定长度后，铆接好极耳的正负极板与电解纸一起绕着大卷芯卷轴绕制成圆柱状，然后抽出大卷芯卷轴，于圆柱状电芯主体的轴线中心形成两个半圆形通孔；

S12：制备电容器的外壳，用于包覆所述电芯主体；

其中，于所述外壳上设置一贯通的空心管，该空心管与外壳的壳体之间设置一收容空腔，以放置电芯主体；

S13：制备盖板：对应于所述外壳的空心管，于盖板的对应位置设置一圆孔。

8.如权利要求7所述耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述空心管的外径与电芯主体通孔的内径相适配；所述电芯主体安装于该收容腔内，空心管***电芯主体的通孔中，空心管的外壁与电芯通孔的内壁紧密配合。

9.如权利要求8所述耐高温、长寿命的大型铝电解电容器的制造方法，其特征在于：所述大卷芯卷轴为圆柱形，直径至少为0.8cm。

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