CN106653395A - 一种超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种超级电容器，包括壳体，所述壳体内设有通过卷绕而成的极片，所述极片的两端分别设有正极端盖和负极端盖，所述正极端盖与极片之间还设有连通正极端盖与极片的可伸缩的正极连接片，所述负极端盖与极片之间还设有连通负极端盖与极片的可伸缩的负极连接片。此结构的超级电容器，由于在极片的两端设置可伸缩的正极连接片和负极连接片，改变了传统超级电容器极片与正、负端盖通过刚性连接的连接方式，使得超级电容器的抗震效果及整体质量更好，体积也更小、生产效率以及性价比均可得到有效提高。
Description
技术领域
本发明涉及电容器领域，特别涉及一种超级电容器。
背景技术
超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能装置，它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时，具有可达法拉级甚至上万法拉的静电容量，因此具有能量密度较高的特点。同时还具有可快速充放电、能量转换效率高、温度特性好(-40℃∽70℃)、循环使用寿命长和绿色环保等优点，因而其技术已受到世界各国的普遍重现，可广泛应用于风力发电、太阳能发电、数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能源、军用等领域。
伴随着国家新能源的推广，超级电容器的发展非常迅速。但是随着技术的发展，其性价比及容量体积比越来越受到重视。目前传统超级电容器价格较高，体积较大，生产工艺较为复杂，还需要特制各种非标元件，制作周期长，生产效率较慢，这些不利因素制约着超级电容器的发展进程。
传统超级电容正负极端盖和极片的连接体由非标自制的异形组件组成，通过激光焊接，使电容体刚性连接。特制非标连接件在生产过程势必增加其生产工艺的复杂性，增加大量的生产成本和生产周期，而刚性连接在装配过程中，由于装压，扣压等过程压不到位或者过度压紧，导致接触不良增加超级电容器内阻，甚至会有造成产品发生断路或者短路的现象。刚性焊接体其耐震动性能弱，在具有震动的环境中，容易使焊接面疲劳损伤，导致脱焊从而使超级电容器内阻增加甚至发生断路。
综上所述，如何提供一种质量好、体积小、性价比高、容量体积比大、生产工艺简单、生产效率高的超级电容器，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种质量好、体积小、性价比高、容量体积比大、生产工艺简单、生产效率高的超级电容器。
本发明的解决方案是这样实现的：本发明提出一种超级电容器，包括壳体，所述壳体内设有通过卷绕而成的极片，所述极片的两端分别设有正极端盖和负极端盖，所述正极端盖与极片之间还设有连通正极端盖与极片的可伸缩的正极连接片，所述负极端盖与极片之间还设有连通负极端盖与极片的可伸缩的负极连接片。此结构的超级电容器，由于在极片的两端设置可伸缩的正极连接片和负极连接片，改变了传统超级电容器极片与正、负端盖通过刚性连接的连接方式，使得超级电容器的抗震效果及整体质量更好，体积也更小、生产效率以及性价比均可得到有效提高。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述正极连接片为带有折弯部的第一弹性连接片，正极连接片的两端分别与正极端盖和极片固定连接；所述负极连接片为带有至少一道折弯部的第二弹性连接片，负极连接片的两端分别与正极端盖和极片固定连接。上述设置方式，使连接片具有一定弹性和挠度，使超级电容器端盖和极片连接牢固，并抗震动，增加其稳定性。并且在价格低廉的基础上保证其接触面，减少内阻的增加量。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述极片由分别与正极端盖连接的正极片，以及与负极端盖连接的负极片卷绕而成，所述正极片和负极片通过隔膜隔开。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述正极连接片与正极端盖和极片之间的连接均为激光焊接，所述负极连接片与负极端盖和极片之间的连接均为激光焊接。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述壳体内腔还设有至少一个密封槽，所述负极端盖与所述极片之间还设有一个或多个密封圈，所述密封圈置于所述密封槽内。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述负极端盖的外缘与所述壳体内腔之间还设有用于防止所述负极端盖与壳体接触的绝缘圈。此设置方式，通过在负极端盖与壳体之间设置绝缘圈，可防止超级电容器的正极和负极短路，从而避免安全隐患。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述正极端盖上还设有注液孔，电解液可从注液孔注入至所述壳体内。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述注液孔内还设有铝塞，所述铝塞与所述注液孔内壁焊接。此设置方式，通过在注液孔内设置铝塞，可有效防止电解液泄漏。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述注液孔上还设有橡胶塞，所述橡胶塞盖设于所述注液孔上，并与所述注液孔内壁过盈配合。此设置方式，在注液孔内设置铝塞和橡胶塞，实现对注液孔的双重密封，具有密封效果更好的优点。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述正极端盖与所述壳体的连接为焊接，所述负极端盖与所述壳体的连接为卡接；所述正极端盖上还设有防爆槽。此设置方式，当壳体内压达到一定值，压力作用于正极端盖的内壁上，防爆槽作为应力集中点，受力面优先从弹性变形转化为塑性变形，槽体产生不可逆位移，当超过弹性模量和泊松比所确定的破坏伸张率时，就会产生延性破坏，也就是防爆槽爆开，有效的防止超级电容器周围的相关元器件的损坏，减少维修的成本，节约资源。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种超级电容器的剖视示意图；
图2为图1中极片的结构示意图；
图3为图1中正极端盖的剖视示意图。
附图标记对应关系为：
1橡胶塞 2正极端盖 3正极连接片
4壳体 5极片 6负极连接片
7密封圈 8绝缘圈 9负极端盖
10铝塞
21防爆槽 22注液孔
51正极片 52隔膜 53负极片
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，请参见图1至图3所示的超级电容器及其部件，超级电容器具体包括壳体4，壳体4内设有极片5，极片5通过卷绕而成，极片5的左右两端分别设有正极端盖2和负极端盖9，正极端盖2及极片5之间还设有用于连通正极端盖2与极片5的正极连接片3，同理，负极端盖9与极片5之间设有用于连通负极端盖9与极片5的负极连接片6，并且，正极连接片3和负极连接片6均为可伸缩的连接片，均可在预定范围内被压缩和拉伸。此结构的超级电容器，由于在极片5的两端设置可伸缩的正极连接片3和负极连接片6，改变了传统超级电容器极片5与正、负端盖通过刚性连接的连接方式，使得超级电容器的抗震效果及整体质量更好，体积也更小、生产效率以及性价比均可得到有效提高。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，正极连接片3为第一弹性连接片，第一弹性连接片为带有折弯部的弯曲状，第一弹性连接片的两端分别与正极端盖2和极片5固定连接，并优选为焊接。负极连接片6为第二弹性连接片，第二弹性连接片为带有一道或多道折弯部的弯曲状，第二弹性连接片的两端分别与负极端盖9和极片5固定连接，并优选为焊接。需要说明的是，上述折弯部无特定形状，可通过手工直接折弯而成，只需具有一定的弹性和挠度即可，有效提高了超级电容器端盖和极片连接的牢固性，并抵抗振动，增加其稳定性，在价格低廉的基础上保证其接触面，减少超级电容器内阻的增加量。正极连接片3的两端与极片5和正极端盖2、负极连接片6的两端与极片5和负极端盖9的连接均为挠性连接，通过折弯技术，用夹具将正、负极连接片6两端固定在端盖和极片5上，并焊接牢固，之后测试电阻，确认其内阻和焊接强度后，进行初折弯，折弯程度控制好后，与壳体4进行装配。壳体4压扣过程中，会增加正、负极连接片6的弹性形变，弹性形变会使正、负极连接片6对两端产生一定的回复力，回复力会使正、负极连接片6两端紧紧贴合在所连接的两个面上，从而减少了焊接面所受的应力。而在震动的环境中，回复力会根据震动面产生的力的大小来增强或减缓其强度，分解了焊接面受到的反复力，增加焊接面的抗疲劳强度。上述设置方式，使连接片具有一定弹性和挠度，使超级电容器端盖和极片5连接牢固，并抗震动，增加其稳定性。并且在价格低廉的基础上保证其接触面，减少内阻的增加量。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，极片5由正极片51和负极片53卷绕而成，正极片51和负极片53通过隔膜52隔开，正极片51与正极端盖2电连接，负极片53则与负极端盖9电连接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，对于正极连接片3两端与正极端盖2和极片5之间的连接，优选为激光焊接，同样，负极连接片6的两端与负极端盖9和极片5之间的连接，也优选为激光焊接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，负极端盖9与极片5之间还设有密封圈7，具体地，密封圈7的数量可以为一个或多个，密封圈7为O型密封圈，其外缘与壳体4的内侧接触，并在负极端盖9的作用下，其两侧分别抵持于极片5与负极端盖9之间，起到密封防漏作用。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，负极端盖9与壳体4之间还设有用于防止所述负极端盖9与壳体4接触的的绝缘圈8，具体地，绝缘圈8设置于负极端盖9的外缘与壳体4内腔之间。此设置方式，通过在负极端盖9与壳体4之间设置绝缘圈8，可防止超级电容器的正极和负极短路，从而避免安全隐患。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，正极端盖2上还设有注液孔22，注液孔22位于正极端盖2的正中，并向外侧突出，电解液可从注液孔22注入至壳体4内。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，当电解液注入完成后，为防止电解液泄漏，会在注液孔22内设置铝塞10，铝塞10完全置于注液孔22内，并使其下底面与注液孔22的下底面平齐，之后通过焊接方式把铝塞10焊接于注液孔22的内壁上，需要说明的是，焊接优选为电子束焊接。此设置方式，通过在注液孔22内设置铝塞10，可有效防止电解液泄漏。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，除铝塞10 外，注液孔22上还设有橡胶塞1，橡胶塞1盖设于注液孔22上，且其部分与注液孔22的内壁过盈配合，实现对注液孔22的密封。此设置方式，在注液孔22内设置铝塞10和橡胶塞1，实现对注液孔22的双重密封，具有密封效果更好的优点。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1所示，正极端盖2与壳体4之间的连接为焊接，正极端盖2旋转到预定位置后，直接进行焊接。负极端盖9与壳体4之间的连接为卡接，卡接方式可多种多样，在此不作具体限定。此外，正极端盖2上还设有起防爆作用的防爆槽21，防爆槽21置于橡胶塞1的一侧，结构形式为内平外凹，内平外凹的结构使其应力集中在凹面的最薄面处内侧，当壳体4内压达到一定值，压力作用于正极端盖2的内壁上，防爆槽21作为应力集中点，受力面优先从弹性变形转化为塑性变形，防爆槽21产生不可逆位移，当超过弹性模量和泊松比所确定的破坏伸张率时，就会产生延性破坏，也就是防爆槽21爆开，有效的防止超级电容器周围的相关元器件的损坏，减少维修的成本，节约资源。
对于壳体4，可由市场上的标准化管材制作，装入极片5及连接片后，通过夹具固定，并加工出放置密封圈7的密封槽和压扣好带有绝缘圈8的负极端盖9，与现有超级电容器所用的壳体4相比，加工更为容易，可有效降低壳体4的生产费用，有效缩短其制作周期。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种超级电容器，其特征在于，包括壳体(4)，所述壳体(4)内设有通过卷绕而成的极片(5)，所述极片(5)的两端分别设有正极端盖(2)和负极端盖(9)，所述正极端盖(2)与极片(5)之间还设有连通正极端盖(2)与极片(5)的可伸缩的正极连接片(3)，所述负极端盖(9)与极片(5)之间还设有连通负极端盖(9)与极片(5)的可伸缩的负极连接片(6)。
2.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述正极连接片(3)为带有折弯部的第一弹性连接片，正极连接片(3)的两端分别与正极端盖(2)和极片(5)固定连接；所述负极连接片(6)为带有至少一道折弯部的第二弹性连接片，负极连接片(6)的两端分别与正极端盖(2)和极片(5)固定连接。
3.根据权利要求2所述的超级电容器，其特征在于，所述极片(5)由分别与正极端盖(2)连接的正极片(51)，以及与负极端盖(9)连接的负极片(53)卷绕而成，所述正极片(51)和负极片(53)通过隔膜(52)隔开。
4.根据权利要求3所述的超级电容器，其特征在于，所述正极连接片(3)与正极端盖(2)和极片(5)之间的连接均为激光焊接，所述负极连接片(6)与负极端盖(9)和极片(5)之间的连接均为激光焊接。
5.根据权利要求4所述的超级电容器，其特征在于，所述壳体(4)内腔还设有至少一个密封槽，所述负极端盖(9)与所述极片(5)之间还设有一个或多个密封圈(7)，所述密封圈置于所述密封槽内。
6.根据权利要求5所述的超级电容器，其特征在于，所述负极端盖(9)的外缘与所述壳体(4)内腔之间还设有用于防止所述负极端盖(9)与壳体(4)接触的绝缘圈(8)。
7.根据权利要求6所述的超级电容器，其特征在于，所述正极端盖(2)上还设有注液孔(22)，电解液可从注液孔(22)注入至所述壳体(4)内。
8.根据权利要求7所述的超级电容器，其特征在于，所述注液孔(22)内还设有铝塞(10)，所述铝塞(10)与所述注液孔(22)内壁焊接。
9.根据权利要求8所述的超级电容器，其特征在于，所述注液孔(22)上还设有橡胶塞(1)，所述橡胶塞(1)盖设于所述注液孔(22)上，并与所述注液孔(22)内壁过盈配合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的超级电容器，其特征在于，所述正极端盖(2)与所述壳体(4)的连接为焊接，所述负极端盖(9)与所述壳体(4)的连接为卡接；所述正极端盖(2)上还设有防爆槽(21)。
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