CN103222022B - 双电层电容器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双电层电容器，虽然是简单的结构，但散热性能良好，且能够确保耐振动性能及抗冲击性，能够提高在严酷的周围环境中的耐用性。具备：电容器单元（10）；并列设置多个电容器单元10、而配设在并列设置的多个电容器单元（10‥）的两侧的一对端板（3）、（3）；容纳该端板（3）、（3）及多个电容器单元（10‥）的金属壳体（6）；和在金属壳体（6）内填充为能够覆盖端板（3）、（3）、多个电容器单元（10‥）及引脚端子（12‥）的绝缘树脂（7）；形成为设置外部连接用端子（5），其一方端部在绝缘树脂（7）内配设在端板（3）上，另一方端部从绝缘树脂（7）向外方向突出，且将与端板（3）相邻的电容器单元（10）的引脚端子（12）与外部连接用端子（5）的一方端部连接，并固定在端板（3）上的结构。

Description

双电层电容器

技术领域

本发明涉及具有将隔膜介入的负电极和正电极与电解液一起收纳在外层壳体内的电容器单元的双电层电容器。

背景技术

一直以来，作为大容量高储能的蓄电器，双电层电容器被使用在电力用途等方面。双电层电容器多具备将隔膜介入的正电极和负电极与电解液一起收纳在外层壳体（例如铝层压壳体等）内的电容器单元。电容器单元通常制作成由外层壳体的密封部分引出正极端子和负极端子的结构。又，电容器单元单体的输出电压较低只有几伏左右，为了得到所希望的输出性能，通常，可将多个电容器单元的端子彼此串联、并联或用串联与并联混合的串并联方式连接起来而作为电容器模块来使用（例如参照专利文献1）。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本专利第3848190号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，双电层电容器由于能够实现大容量的快速充电，因此作为电动车辆等的再生能源的蓄电用，还有，由于能够瞬时放电，因此作为电源的补偿用等，以各种各样的用途被使用着，并且在更加严酷的周围环境中，例如在较高的周围温度、激烈的振动或冲击施加的环境中，要求经久耐用。

因此，一直以来，为了防止电容器单元的受热劣化而将多个电容器单元并列设置并收纳至电容器壳体内时，散热板介于电容器单元之间，或者配设可让制冷剂用的介质（液体或气体）流通的热交换器。然而，因要在电容器壳体内配置散热用的部件，电容器模块就会大型化，随之而来的机械强度的下降或封装空间及重量的增加在所难免，又，不容易抑制借由模块壳体施加在电容器单元上的振动、冲击等，难以改善电容器单元的耐久性。

又，如专利文献1所示，尽管也有在各电容器单元的外层壳体的外周上设置导热框，以确保电容器单元的散热效果和单元的支持强度的方法，，但因有必要在每个单元上安装导热框，模块的组装工作变得繁琐复杂，与此同时，由于仅支持电容器单元的外层壳体，而没有针对电容器单元的引脚端子采取对策，因此并不能确保引脚端子之间的连接部、引脚端子与外部连接用端子的连接部的耐振动性、耐冲击性。

因此，本发明的目的是提供，解决上述的问题，并且尽管是简单的结构，但散热性良好，且能够确保耐振动性及耐冲击性、能够使得在严酷的周围环境中的耐用性提高的双电层电容器。

解决问题的手段：

为解决上述问题，本发明的双电层电容器1，具备：将隔膜介入的正电极和负电极收纳至外层壳体11内并填充电解液，并且向外层壳体11的外方引出分别与正电极及负电极连接的引脚端子12、12而构成的电容器单元10；并列设置多个所述电容器单元10，而配设在并列设置的多个的电容器单元10‥的两侧的一对端板3、3；容纳该端板3、3及多个电容器单元10‥的金属壳体6；和在所述金属壳体6内填充为能够覆盖所述端板3、3、所述多个电容器单元10‥及所述引脚端子12‥的绝缘树脂7；形成为设置外部连接用端子5，其一方端部在所述绝缘树脂7内配设在所述端板3上，另一方端部从所述绝缘树脂7向外方突出，且将与所述端板3相邻的电容器单元10的引脚端子12与所述外部连接用端子5的一方端部连接，并固定在所述端板3上的结构。

又，所述外层壳体11具有将在所述电容器单元10内部产生的气体排出至外部的排放阀13，所述绝缘树脂7在所述金属壳体6内被填充为能够形成使所述排放阀13和外部连通的排放路径8。

此外，通过与所述排放阀13相对设置的筒体20构成所述排放路径8。

此外，在所述金属壳体6的开口部6a侧，且所述绝缘树脂7的上部配设有控制所述各电容器单元10的电压的控制基板21。

又，设有与所述金属壳体6的内侧抵接的垫块9。

发明的效果

根据本发明的双电层电容器，由于金属壳体内所收纳的电容器单元、端板和外部连接用端子的一方端部由绝缘树脂覆盖，即、成为通过绝缘树脂支持金属壳体内所收纳的各构件的状态，因此在来自外部的振动或冲击施加之际，电容器单元、端板、外部连接用端子、绝缘树脂、金属壳体表现出大致相同的举动，也就是说，处于彼此的相对移动几乎被约束的状态，从而能够防止构件之间的冲撞。又，引脚端子之间的连接部、引脚端子与外部连接用端子的连接部等也由绝缘树脂所覆盖，因此表现出与其他构件大致相同的举动，从而能够防止振动和冲击等引起的损坏。像这样地，虽说是仅仅填充绝缘树脂的简单结构，但能够确保耐振动性和耐冲击性等。又，由电容器单元产生的热通过绝缘树脂传递至绝缘树脂表面和金属壳体等上，并且向外部散热，因此散热性能也良好。

又，设置排放阀，并且将绝缘树脂填充为能够形成连通外部和排放阀的排放路径，以此既能够防止内压上升引起的电容器单元的损坏，也能够依靠绝缘树脂来保护，能够确保耐振动性和耐冲击性等。

此外，通过筒体形成排放路径，以此使绝缘树脂的填充作业变得容易。

此外，将控制基板配设在绝缘树脂的上部，因此电容器单元等的构件和控制基板表现出大致相同的举动，并且振动和冲击等不容易施加在连接电容器单元和控制基板的配线等上，从而能够确保耐振动性和耐冲击性等。

又，因为设有与金属壳体的内侧抵接的垫块，所以绝缘树脂层能够确实地形成在金属壳体和电容器单元等的构件之间，能够确保通过绝缘树脂的耐振动性、耐冲击性散热性等。又，由于电容器单元在金属壳体内的定位变得简单，因此组装作业变得容易。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施形态的双电层电容器的电容器单元的立体图；

图2是示出电容器模块和金属壳体的立体图；

图3是示出双电层电容器的立体图；

图4是图3的双电层电容器的俯视图；

图5是图3的双电层电容器的剖视图；

图6是另一实施形态的双电层电容器的剖视图。

具体实施方式

以下基于附图详细说明本发明的双电层电容器的实施形态。本发明的双电层电容器1具备为了得到期望的输出，而将图1所示的多个电容器单元10串联构成的电容器模块2。另外，电容器模块2，不限于将多个电容器单元10‥串联而构成，也可以通过并联或串联与并联混合的串并联等方法形成。

电容器单元10是，通过将正电极和负电极在隔膜介入并叠合的状态下收纳至外层壳体11内，并且在外层壳体11内填充电解液，而且向外层壳体11外方引出分别与正电极及负电极连接的引脚端子12、12而构成。

具体来说，正电极及负电极是在例如铝等的金属箔上直接涂覆活性炭而构成，并且在例如由树脂等的绝缘体而成的隔膜介入的状态下交替地层叠多个，从而正电极、负电极和隔膜形成为一体。又，正电极及负电极分别与用于实现与电气器件的连接的带状的引脚端子12、12的一方端部连接，引脚端子12、12的另一方端部分别向外层壳体11的外方被引出。

外层壳体11例如由将铝质的金属箔用塑料薄膜夹裹所形成的层压铝箔11a构成，并且使平板形状的一方的层压铝箔11a、和在大致中央部形成有可容纳正电极和负电极和隔膜的凹部（容纳部）11b的另一方的层压铝箔11a对置，同时通过将围绕收纳部11b的外周部依靠热熔粘接等来相接合，以此形成密闭的内部空间。另外，外层壳体11，不限于层压铝箔11a，使用各种材质的材料来形成也都可以。又，层压铝箔11a，不限于热熔粘接，也可以使用粘接剂来粘接等各种接合方法。又，也可以在两者的层压铝箔11a、11a上设置收纳部11b。

又，在外层壳体11上，在收纳部11b的上方，设有将电解液发生电解等所产生的分解气体（例如一氧化碳或二氧化碳等气体）排放至外层壳体11的外方的气体排放阀13。另外，作为气体排放阀13来说，只要是能够抑制外层壳体11的内压上升即可，可以使用公知的各种阀。

如图1所形成的电容器单元10，如图2所示，多个并列设置，并且相邻的电容器单元10、10的正极侧引脚端子12和负极侧引脚端子12分别相连接，以此形成多个电容器单元10‥串联而成的电容器模块2。

又，在电容器模块2的两侧，如图2所示，一对端板3、3被面对面配置，并且例如金属制作的绑带4、4被外嵌在电容器模块2及端板3、3上，以此将电容器模块2和一对端板3、3紧固成为一体。另外，端板3由大于电容器单元10的例如环氧树脂等的绝缘树脂板构成，但不仅限于环氧树脂等绝缘树脂，可以使用各种材质的材料所形成的板。又，绑带4，尽管在图2中上下隔着间隔安装两个，但是也可以安装一个或三个以上。

又，端板3的上端部3a，如图2所示，与外部连接用端子5的一方端部抵接。外部连接用端子5，在一方端部（下端侧）形成有用于与电容器单元10的引脚端子12连接的平板形状的连接片5a。又，在连接片5a上穿设有2个螺纹孔5b、5b。并且，在连接片5a的下表面和端板3的上端面3a之间，在使得相邻的电容器单元10的引脚端子12插通的状态下，通过将螺栓等由连接片5a的螺纹孔5b拧旋至端板3，以此用连接片5a和端板3的上端面3a将引脚端子12夹持，从而电气连接外部连接用端子5和引脚端子12，并且将引脚端子12固定在端板3上。还有，外部连接用端子5的另一方端部（上端部），形成为大致立方体形状以从端板3向上方突出，在其上表面侧，穿设有与外部装置或部件、导电条等连接用的螺纹孔5c。

成为一体的电容器模块2、一对端板3、3、绑带4、4和外部连接用端子5、5，如图2所示，被收纳至上方有开口部6a的金属壳体6内，并且通过在金属壳体6内填充绝缘树脂，能够形成双电层电容器1。

具体来说，绝缘树脂7，例如是聚氨酯树脂，并且如图3～图5所示，将电容器单元10‥的气体排放阀13‥的上部除外，即、以便于形成将气体排放阀13‥和外部连通的气体排放路径8，绝缘树脂7被填充为包含电容器单元10‥的引脚端子12‥的电容器单元10‥整体、一对端板3、3、绑带4、4、和外部连接用端子5、5的下端侧位于绝缘树脂面7a之下。从而，电容器单元10‥的引脚端子12‥之间的连接部、或引脚端子12的和外部连接用端子5的连接部，也成为由绝缘树脂7所覆盖的状态。另外，作为形成气体排放路径8的方法来说，尽管例举在填充绝缘树脂7之前，将模板设置为包围气体排放阀13，以使绝缘树脂7不能流入的方法，但用其他的方法也可以，可以做适当的变更。

还有，在金属壳体6内填充绝缘树脂7以前，设置与金属壳体6的内侧抵接的垫块9。具体来说，垫块9，例如是玻璃环氧树脂制成的杆材，并且如图5及图6所示，配置在端板3和金属壳体6之间，以形成用于在金属壳体6的内侧和端板3之间形成绝缘树脂层的间隙。另外，垫块9，可以预先固定在金属壳体6的内侧，或者可以预先固定在端板3上，还有，也可以与端板3形成一体。即，不使金属壳体6与电容器单元10或端板3等构件抵接，而在金属壳体6和构件之间设置一定的间隙，只要设置为形成有能够确保耐振动性或耐冲击性、散热性的厚度的绝缘树脂层即可。还有，垫块9的形状，不限于杆状可以适当变更。进而来说，关于其材质也不限于玻璃环氧树脂制成，能够做适当变更。

像这样地构成的双电层电容器1，由于金属壳体6内所收纳的多个电容器单元10‥、一对端板3、3、外部连接用端子5、5的下端部，由绝缘树脂7覆盖，即、依靠绝缘树脂7来支持（固定），因此能够防止构件之间表现出不一样的举动、发生冲撞等的情况。还有，对于电容器单元10‥的引脚端子12‥之间的连接部、引脚端子12和外部连接用端子5的连接部等，也处于由绝缘树脂7固定的状态，因此能够防止振动和冲击等引起的损坏。此外，在依靠绝缘树脂7所固定的端板3上安装有外部连接用端子5，因此尽管上端侧从绝缘树脂7中突出，但也能够抑制振动和冲击等带来的影响。还有，绝缘树脂7发挥导热材料的功能，并且因为是金属壳体6所以散热性能也良好。还有，因为使用比较柔软的聚氨酯树脂作为绝缘树脂7，所以能够追随电容器单元10的膨胀收缩，并且可以使用至80℃左右，因此也能够应对电容器单元10的发热或来自于外部的热。还有，因为具有弹性，所以能够吸收振动、冲击等，能够谋求提高耐振动性、耐冲击性等。

还有，因为设有气体排放路径8，所以能够进行无滞留的气体排放。还有，因为设有垫块9，所以在金属壳体6与电容器单元10或端板3之间，能够确实地形成绝缘树脂层，并且能够保证耐振动性或耐冲击性及散热性，与此同时，因为容易进行电容器单元10和端板3等在金属壳体6内的定位，所以组装作业变得容易。

以上，关于本发明的具体实施形态进行了说明，然而本发明并非限于上述实施形态，在本发明的范围内可以做各种变更来进行实施。例如，在上述实施例中，虽然聚氨酯树脂被作为绝缘树脂7来使用，但不限于聚氨酯树脂，也可以使用硅树脂等其他树脂或橡胶等。此时，根据树脂的特性能够谋求提高散热性或提高耐击吸收性。

还有，也可以如图6所示，在填充绝缘树脂7之前配设缸体20，在该缸体20的一方侧（下端侧）与气体排放阀13相对配置的状态下，另一方侧（上端侧）与被填充的绝缘树脂面7a在相同高度上，或者位于比其更上侧的位置上，之后，填充绝缘树脂7，以此形成气体排放路径8。此时，具有绝缘树脂7的填充作业简单化的优点。另外，这个筒体20，在树脂固化后，也可以从绝缘树脂7中***。

还有，如图6所示，也可以在金属壳体6的开口部6a侧，且在绝缘树脂面7a上，配设控制各个电容器单元10‥的电压的控制基板21。此时，控制基板21，例如，通过将控制基板21的脚部21a埋设在绝缘树脂7中以固定。像这样地，通过绝缘树脂固定控制基板21，以此即使有来自外部的振动和冲击等施加的情况下，也不直接传递振动和冲击等，而通过绝缘树脂7传递，并且表现出与其他部件大致相同的举动，所以发挥能够抑制控制基板21和连接控制基板21与电容器单元10的配线（未图示）等的损坏的效果。另外，作为固定控制基板21的构件来说，不限于绝缘树脂7，也可以是端板3等的由绝缘树脂7覆盖的构件。

符号说明

1 双电层电容器；

3 端板；

5 外部连接用端子；

6 金属壳体；

7 绝缘树脂；

7a 绝缘树脂面；

8 排放路径；

9 垫块；

10 电容器单元；

11 外层壳体；

12 引脚端子；

13 排放阀；

20 筒体；

21 控制基板。

Claims (5)

1.一种双电层电容器，其特征在于，所述双电层电容器具备：将隔膜介入的正电极和负电极收纳至外层壳体（11）内并填充电解液，并且向外层壳体（11）的外方引出分别与正电极和负电极连接的引脚端子（12）（12）而构成的电容器单元（10）；并列设置多个所述电容器单元（10），而配设在并列设置的多个电容器单元（10‥）并列方向的两侧的一对端板（3）（3）；容纳该端板（3）（3）及多个电容器单元（10‥）的金属壳体（6）；和在所述金属壳体（6）内填充为能够覆盖所述端板（3）（3）、所述多个电容器单元（10‥）及所述引脚端子（12‥）的绝缘树脂（7）；形成为设置外部连接用端子（5），其一方端部在所述绝缘树脂（7）内配设在所述端板（3）上，另一方端部从所述绝缘树脂（7）向外方突出，且将与所述端板（3）相邻的电容器单元（10）的引脚端子（12）与所述外部连接用端子（5）的一方端部连接，并以被所述绝缘树脂（7）覆盖的状态固定在所述端板（3）上的结构。

2.根据权利要求1所述的双电层电容器，其特征在于，所述外层壳体（11）具有将在所述电容器单元（10）的内部产生的气体排出至外部的排放阀（13）；所述绝缘树脂（7）在所述金属壳体（6）内被填充为能够形成使所述排放阀（13）和外部连通的排放路径（8）。

3.根据权利要求2所述的双电层电容器，其特征在于，通过与所述排放阀（13）相对设置的筒体（20）构成所述排放路径（8）。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的双电层电容器，其特征在于，在所述金属壳体（6）的开口部（6a）侧，且在所述绝缘树脂（7）的上部配设有控制所述电容器单元（10‥）的电压的控制基板（21）。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的双电层电容器，其特征在于，所述双电层电容器设有与所述金属壳体（6）的内侧抵接的垫块（9）。