超级电容模块的制作方法

文档序号:54672阅读:443来源:国知局
专利名称:超级电容模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及储能技术领域,尤其涉及超级电容模块,包括壳体、超级电容模组、正极柱和负极柱,所述超级电容模组设置在壳体内部,所述正极柱和负极柱分别与超级电容模组相连接,所述正极柱和负极柱均自壳体的内部延伸到壳体的外部;其中,所述正极柱与所述超级电容模组之间通过超声焊接相连接,所述负极柱与超级电容模组之间通过超声焊接相连接。与现有技术相比,本实用新型通过优化的设计使接触内阻降低,有效减少了模块输出功率时能量的损耗,实现了对超级电容模组的充分防护,提高了模块整体的安全稳定性,相应地使模块的使用寿命得到延长。
【专利说明】
超级电容模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及储能技术领域,尤其涉及超级电容模块。
【背景技术】
[0002]随着新能源科技的发展,储能技术也得到迅猛发展,其中,超级电容以其突出的大功率和长寿命而日益受到重视,具体应用时,因超级电容模块具有高功率密度和高能量密度的同时能够适用更大的电压和温度范围,所以,超级电容通常以超级电容模块的形式进行应用,如在新能源中风能发电机组中的应用。超级电容模块通常包括金属壳体、在金属壳体内通过多个超级电容单体串联和/或并联连接而成的超级电容模组、以及正负极柱等部件,在应用中,超级电容模块的整体稳定性对其使用寿命有重大影响。壳体的组装方式对于超级电容模块的安全运行和充放电情况有重要影响,例如,现有的正负极柱与超级电容模组之间以及软包超级电容单体之间的连接方式通常采用螺丝螺母等螺纹连接,接触面小,产生的接触内阻较大,易导致超级电容模块整体的输出功率降低,产生较大的能量损耗。此夕卜,在高压充电过程中,如果超级电容模组产生的热量不能及时散出,会导致组成超级电容模组的超级电容单体内部发生不必要的其他化学反应,生成气体等副产物,从而引起超级电容单体内部压力升高,进而易造成泄露甚至爆炸等事故。
[0003]现有技术中,如实用新型专利ZL 201320688408.3公开了一种超级电容模块及其导电连接片,在超级电容模块正极(负极)所在的超级电容单体对应的导电端设置导电连接片,在导电连接片的本体上固设散热翅片;该实用新型较有效地促进了电容器模组的热量导出在一定程度上降低了高温对超级电容器单体的影响,但是其散热翅片的凸出设置,给超级电容模块的使用带来不便,且其设置的位置和方式也在一定程度上影响了功率的输出。再如实用新型专利ZL201520486477.5提供的一种圆形超级电容模块,包括底板,在底板两端分别设置有侧板,在侧板上设置有盖板,底座、侧板和盖板为镂空结构,底座、侧板、横连接板和盖板共同构成镂空状框体,框体内并排设置有电容单体,电容单体间通过设置连接排相连接,所述底板和盖板表面的两侧分别设置有限位沿,所述限位沿上设有若干与电容单体形状相配合的限位槽;该实用新型通过镂空的框架结构简便了安装且增强了散热效果,但同时也使超级电容模块内部的超级电容单体的防护受到影响,从而也易造成超级电容模块运行的不稳定。
[0004]因此,亟需研究开发出更优的超级电容模块,保障功率输出,减少能量损耗,具有良好散热效果,运行安全稳定,并且能够为内部的超级电容模组提供有效的防护。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是,针对现有技术存在的问题,提供一种超级电容模块,能够保障功率输出,减少能量损耗,充分提高散热效果,有效防护内置的超级电容单体及由其组成的超级电容模组,为安全运行提供保障。
[0006]本实用新型解决问题的技术方案是:一种超级电容模块,包括壳体、超级电容模组、正极柱和负极柱,所述超级电容模组设置在所述壳体内部,所述正极柱和负极柱分别与所述超级电容模组相连接,所述正极柱和负极柱均自所述壳体的内部延伸到所述壳体的外部;其中,所述正极柱与所述超级电容模组之间通过超声焊接相连接,所述负极柱与所述超级电容模组之间通过超声焊接相连接。
[0007]进一步地,在本实用新型所述的超级电容模块中,所述超级电容模组包括正极集流板集流板和负极集流板;所述正极柱与所述超级电容模组通过铝片相连接,其中,所述铝片的一侧与所述正极柱之间通过超声焊接相连接,所述铝片的另一侧与所述超级电容模组的正极集流板之间通过超声焊接相连接;所述负极柱与所述超级电容模组通过铝片相连接,其中,所述铝片的一侧与所述负极柱之间通过超声焊接相连接,所述铝片的另一侧与所述超级电容模组的负极集流板之间通过超声焊接相连接。
[0008]优选地,在本实用新型所述的超级电容模块中,所述正极柱和负极柱均为螺纹型柱体,在所述超级电容模组的上方设有绝缘板,在所述绝缘板上设有第一方形通孔和第二方形通孔,所述正极柱穿过所述第一方形通孔,所述正极柱表面的螺纹与所述第一方形通孔卡扣连接,所述负极柱穿过所述第二方形通孔,所述负极柱表面的螺纹与所述第二方形通孔卡扣连接。
[0009]较佳地,在本实用新型所述的超级电容模块中,所述壳体包括一个上盖、一个底板、四个侧板和四组角铝,所述四组角铝与所述四个侧板间隔设置,所述上盖、底板和侧板均插接固定在与其相邻的所述角铝上,通过所述角铝固定后的上盖、底板和侧板组成的结构通过螺丝加固。
[0010]优选地,在本实用新型所述的超级电容模块中,在所述上盖和超级电容模组之间设置有第一密封垫,在所述底板和超级电容模组之间设置有第二密封垫;所述上盖上设有第一圆形通孔和第二圆形通孔,所述正极柱穿过所述第一密封垫及第一圆形通孔后通过带有螺纹的紧固件固定,所述负极柱穿过所述第一密封垫及第二圆形通孔后通过带有螺纹的紧固件固定。
[0011]优选地,在本实用新型所述的超级电容模块中,所述超级电容模块还包括均压板,在所述上盖上设有均压板过线孔,在所述上盖上固定设置有控制盒,所述均压板固定设置在所述控制盒内,所述均压板过线孔位于所述均压板的下方。
[0012]进一步地,在本实用新型所述的超级电容模块中,所述超级电容模组由多个软包超级电容单体组成,各所述软包超级电容单体均包括软包壳体及与所述软包壳体分别相连接的正极耳和负极耳。
[0013]优选地,在本实用新型所述的超级电容模块中,在所述超级电容模组中,各所述软包超级电容单体之间通过超声焊接相连接;当相邻的两个所述软包超级电容单体之间为串联时,其中一个所述软包超级电容单体的正极耳与另一个所述软包超级电容单体的负极耳之间通过超声焊接相连接;当相邻的两个所述软包超级电容单体之间为并联时,所述两个软包超级电容单体的正极耳之间通过超声焊接相连接,所述两个软包超级电容单体的负极耳之间通过超声焊接相连接。
[0014]优选地,在本实用新型所述的超级电容模块中,在所述超级电容模组中,各所述软包超级电容单体的两侧均设置有散热片。
[0015]较佳地,在本实用新型所述的超级电容模块中,所述散热片的两侧设有折边,所述软包超级电容单体的各面中最大面积的两侧分别与两个所述散热片相邻,所述软包超级电容单体位于其中一个相邻的所述散热片的两侧折边所形成的包裹范围内;所述正极柱、负极柱、散热片、软包超级电容单体的正极耳和负极耳均由金属铝构成,所述软包超级电容单体的软包壳体由铝塑复合膜构成。
[0016]与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:通过优化的设计使正极柱和负极柱与超级电容模组之间以及各超级电容单体之间的接触内阻降低,有效减少模块输出功率的损耗;通过简单优化的壳体组装,使超级电容模组能够得到充分的防护,从而有效避免了外部气体及水分等物质进入模块内部导致超级电容模组等功能性部件损坏事故的发生,提高了模块的安全稳定性;此外,散热片的设置使超级电容单体运行过程中产生的热量及时导出,从而有效避免了因热量聚集而导致的安全事故发生;总体上,本实用新型提高了模块整体的安全稳定性,相应地实现了使用寿命的延长,并有效保障了功率输出,减少了能量损耗。
【附图说明】
超级电容模块的制作方法附图
[0017]图1为本实用新型超级电容模块的外部结构示意图;
[0018]图2为本实用新型超级电容模块的超级电容模组与正极柱和负极柱组装的结构示意图;
[0019]图3为本实用新型超级电容模块的正极柱与铝带相连接的结构示意图;
[0020]图4为本实用新型超级电容模块的负极柱与铝带相连接的结构示意图;
[0021]图5为本实用新型超级电容模块的正极柱和负极柱与绝缘板组装的结构示意图;
[0022]图6为本实用新型超级电容模块的爆炸图;
[0023]图7为本实用新型超级电容模块的超级电容模组的部分分解爆炸图;
[0024]图8为本实用新型超级电容模块的设置散热片的超级电容模组的部分分解爆炸图。
[0025]图中所示:1_壳体;2-正极柱;3-负极柱;4-超级电容模组,401-软包超级电容单体,402-散热片;5-铝带;6-绝缘板,601-第一方形通孔,602-第二方形通孔;7-上盖,701-第一圆形通孔,702-第二圆形通孔,703-均压板过线孔;8-底板;9-侧板;10-角铝;11-第一密封垫;12-第二密封垫;13-带有螺纹的紧固件;14-控制盒。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明,但本实用新型不受实施例的任何限制。为增进公众对本实用新型的彻底了解,在以下优选实施例中详细说明了具体的细节,而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。另外,为了避免对本实用新型的实质造成不必要的混淆,并没有详细说明众所周知的元件、电路和使用方法等。
[0027]实施例1
[0028]如图1和图2所示,一种超级电容模块,包括壳体1、超级电容模组4、正极柱2和负极柱3,所述超级电容模组4设置在壳体I内部,所述正极柱2和负极柱3分别与超级电容模组相4连接,所述正极柱2和负极柱3均自壳体I的内部延伸到壳体I的外部,其中,所述正极柱2与超级电容模组4之间通过超声焊接相连接,所述负极柱3与超级电容模组4之间通过超声焊接相连接。
[0029]在上述实施例中,通过将所述正极柱2和负极柱3与超级电容模组4超声焊接连接,相较于现有的螺丝螺母等螺纹连接触面增大,从而使接触内阻减小,进而使超级电容模块输出功率过程中的能量损耗也相应地减少;此外,需要说明的是,对于正极柱2和负极柱的位置根据实际目标产品要求及装配情况进行具体设置。
[0030]在上述实施例中,为进一步保障正极柱2和负极柱3与超级电容模组4稳固连接,并进一步减小接触内阻,所述超级电容模组4包括正极集流板(图中未示)和负极集流板(图中未示),如图2至图4所示,所述正极柱2与超级电容模组4通过铝片5相连接,其中,所述铝片5的一侧与正极柱2之间通过超声焊接相连接,所述铝片5的另一侧与超级电容模组4的正极集流板(图中未示)之间通过超声焊接相连接,所述负极柱3与超级电容模组4通过铝片5相连接,其中,所述铝片5的一侧与负极柱3之间通过超声焊接相连接,所述铝片5的另一侧与超级电容模组4的负极集流板(图中未示)之间通过超声焊接相连接;在此超声焊接过程中,正极柱2和负极柱3分别与铝带5焊接为一体,然后,再将一体化的正极柱2和铝带5及一体化的负极柱3和铝带5分别与超级电容模组4的正极集流板和超级电容模组4的负极集流板通过超声焊接连接,增加了焊接面,同时,超声焊接通过超声波将正极柱2与铝带5的接触面、铝带5与超级电容模组4的正极集流板的接触面、负极柱3与铝带5的接触面、铝带5与超级电容模组4的负极集流板的接触面均迅速融化为一体,相较于现有的螺纹连接,稳固性得到显著增强,而接触面的增大,则能够使接触内阻相应得到降低,从而进一步保障了输出的功率,减少了能量的损耗;为充分保障超声焊接效果,所述正极柱2、负极柱3、超级电容模组4的正极集流板和负极集流板均优选由金属构成,较佳的选择为金属铝。较佳地,为增强正极柱2和负极柱3的稳定性,如图5所示所述正极柱2和负极柱3均优选为螺纹型柱体,在所述超级电容模组4的上方设有绝缘板6,在所述绝缘板6上设有第一方形通孔601和第二方形通孔602,所述正极柱2穿过第一方形通孔601,所述正极柱2表面的螺纹与第一方形通孔601卡扣连接,所述负极柱3穿过第二方形通孔602,所述负极3柱表面的螺纹与第二方形通孔602卡扣连接。较佳地,为充分保护超级电容模组4,避免外部的气体和水分等物质进入造成影响,如图1和图6所示,所述壳体I包括一个上盖7、一个底板8、四个侧板9和四组角铝10,所述四组角铝10与四个侧板9间隔设置,所述上盖7、底板8和侧板9均插接固定在与其相邻的角铝10上,通过角铝10固定后的上盖7、底板8和侧板9组成的结构通过螺丝加固,如此设置,不仅使壳体I的组装更加简单优化,大幅提高组装效率,而且还能够使超级电容模组4得到充分的保护,从而有效避免外部气体及水分等物质进入模块内部,进而充分防止超级电容模组4及其他功能性部件收到腐蚀等损坏事故的发生,使模块的安全稳定性得到提高,相应地,也利于延长模块的使用寿命;其中,所述角铝10的选择相比于其他具有同种功能的固定件相比更加轻便;优选地,为进一步增强壳体I的稳固性,充分保护壳体I内部的超级电容模组4,并牢固固定正极柱2和负极柱3,在所述上盖7和超级电容模组4之间设置有第一密封垫11,在所述底板8和超级电容模组4之间设置有第二密封垫12,所述上盖7上设有第一圆形通孔701和第二圆形通孔702,所述正极柱2穿过第一密封垫11及第一圆形通孔701后通过带有螺纹的紧固件13固定,所述负极柱3穿过第一密封垫11及第二圆形通孔702后通过带有螺纹的紧固件13固定,所述带有螺纹的紧固件13优选由塑料等绝缘材料构成,在实际生产组装中根据具体情况也可在超级电容模组4的周围加设其他绝缘垫,以加强防震等保护;优选地,为充分保障模块稳定运行,充分保护超级电容模组4,高效保障功率稳定输出,所述超级电容模块还包括均压板(图中未示),在所述上盖7上设有均压板过线孔703,在所述上盖上固定设置有控制盒14,所述均压板固定设置在控制盒14内,所述均压板过线孔703位于所述均压板的下方,通过所示均压板有效保护超级电容模组4,均衡充电功能,平衡能量分布,相应地延长超级电容模块的使用寿命。
[0031]实施例2
[0032]如图1至图6所示,本实用新型的一种超级电容模块,其基本结构设置同实施例1,具体地,如图7所示,还包括如下设置:为提高安全稳定性,所述超级电容模组4由多个软包超级电容单体401组成,各所述软包超级电容单体401均包括软包壳体(图中未示)及与所述软包壳体分别相连接的正极耳(图中未示)和负极耳(图中未示)。
[0033]在上述实施例中,通过采用软包超级电容单体401组装超级电容模组4,相较于硬质金属壳体类包装的超级电容单体,体积大幅减小,抗震能力也得到增强,能够有效缓冲超级电容单体内部压力,从而有效避免泄露及起火爆炸等事故发生,相应地,使超级电容模块的安全稳定性也得到提高;优选地,所述软包超级电容单体401的软包壳体由铝塑复合膜构成,所述软包超级电容单体401的正极耳和负极耳均由金属铝构成,从而利于保障超声焊接效果。在本实用新型中,所述软包超级电容单体还包括设置在所述软包壳体内部的电芯等部件,具体根据实际生产产品的要求进行确定。
[0034]在上述实施例中,为进一步降低接触内阻、保障输出的功率、减少能量损耗,在所述超级电容模组4中,各所述软包超级电容单体401之间通过超声焊接相连接,具体地,当相邻的两个所述软包超级电容单体401之间为串联时,其中一个所述软包超级电容单体401的正极耳与另一个所述软包超级电容单体401的负极耳之间通过超声焊接相连接;当相邻的两个所述软包超级电容单体401之间为并联时,所述两个软包超级电容单体401的正极耳之间通过超声焊接相连接,所述两个软包超级电容单体401的负极耳之间通过超声焊接相连接,从而对应地形成超级电容模组4的正极集流板和负极集流板,通过超声焊接使超级电容单体之间的极耳间连接稳固且接触面增大,相较于传统的螺纹连接,大幅降低接触内阻,有效减少能量损耗,充分保障输出的功率符合工况要求。
[0035]在上述实施例中,为增强模块整体的安全稳定性,如图8所示,在所述超级电容模组4中,各所述软包超级电容单体401的两侧均设置有散热片402,使软包超级电容单体401产生的热量得到及时传导,从而避免超级电容单体内部发生不必要的其他化学反应生成气体等副产物,进而有效防止泄露、火灾及爆炸等事故发生;为增强散热效果,所述散热片402优选为金属散热片,较佳地,所述散热片402由金属铝构成,保障散热效果的同时也利于减小模块整体的质量变化。在保障散热效果的同时,为增强软包超级电容单体401的稳定性,在所述散热片402的两侧设有折边,所述软包超级电容单体的各面中最大面积的两侧分别与两个所述散热片相邻,所述软包超级电容单体位于其中一个相邻的所述散热片的两侧折边所形成的包裹范围内,即达到将各软包超级电容单体最大面积的两侧完全置于散热片中,只保留设置正极耳和负极耳的一端以及与正极耳和负极耳相对的底部开放,从而充分提尚散热效果。
[0036]本实用新型不限于上述实施方式,本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更,都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.超级电容模块,包括壳体、超级电容模组、正极柱和负极柱,所述超级电容模组设置在所述壳体内部,所述正极柱和负极柱分别与所述超级电容模组相连接,所述正极柱和负极柱均自所述壳体的内部延伸到所述壳体的外部,其特征在于:所述正极柱与所述超级电容模组之间通过超声焊接相连接,所述负极柱与所述超级电容模组之间通过超声焊接相连接。2.根据权利要求1所述的超级电容模块,其特征在于:所述超级电容模组包括正极集流板集流板和负极集流板; 所述正极柱与所述超级电容模组通过铝片相连接,其中,所述铝片的一侧与所述正极柱之间通过超声焊接相连接,所述铝片的另一侧与所述超级电容模组的正极集流板之间通过超声焊接相连接; 所述负极柱与所述超级电容模组通过铝片相连接,其中,所述铝片的一侧与所述负极柱之间通过超声焊接相连接,所述铝片的另一侧与所述超级电容模组的负极集流板之间通过超声焊接相连接。3.根据权利要求2所述的超级电容模块,其特征在于:所述正极柱和负极柱均为螺纹型柱体,在所述超级电容模组的上方设有绝缘板,在所述绝缘板上设有第一方形通孔和第二方形通孔,所述正极柱穿过所述第一方形通孔,所述正极柱表面的螺纹与所述第一方形通孔卡扣连接,所述负极柱穿过所述第二方形通孔,所述负极柱表面的螺纹与所述第二方形通孔卡扣连接。4.根据权利要求3所述的超级电容模块,其特征在于:所述壳体包括一个上盖、一个底板、四个侧板和四组角铝,所述四组角铝与所述四个侧板间隔设置,所述上盖、底板和侧板均插接固定在与其相邻的所述角铝上,通过所述角铝固定后的上盖、底板和侧板组成的结构通过螺丝加固。5.根据权利要求4所述的超级电容模块,其特征在于:在所述上盖和超级电容模组之间设置有第一密封垫,在所述底板和超级电容模组之间设置有第二密封垫;所述上盖上设有第一圆形通孔和第二圆形通孔,所述正极柱穿过所述第一密封垫及第一圆形通孔后通过带有螺纹的紧固件固定,所述负极柱穿过所述第一密封垫及第二圆形通孔后通过带有螺纹的紧固件固定。6.根据权利要求4所述的超级电容模块,其特征在于:所述超级电容模块还包括均压板,在所述上盖上设有均压板过线孔,在所述上盖上固定设置有控制盒,所述均压板固定设置在所述控制盒内,所述均压板过线孔位于所述均压板的下方。7.根据权利要求1至6中任一项所述的超级电容模块,其特征在于:所述超级电容模组由多个软包超级电容单体组成,各所述软包超级电容单体均包括软包壳体及与所述软包壳体分别相连接的正极耳和负极耳。8.根据权利要求7所述的超级电容模块,其特征在于:在所述超级电容模组中,各所述软包超级电容单体之间通过超声焊接相连接; 当相邻的两个所述软包超级电容单体之间为串联时,其中一个所述软包超级电容单体的正极耳与另一个所述软包超级电容单体的负极耳之间通过超声焊接相连接; 当相邻的两个所述软包超级电容单体之间为并联时,所述两个软包超级电容单体的正极耳之间通过超声焊接相连接,所述两个软包超级电容单体的负极耳之间通过超声焊接相连接。9.根据权利要求7所述的超级电容模块,其特征在于:在所述超级电容模组中,各所述软包超级电容单体的外围均设置有散热片。10.根据权利要求9所述的超级电容模块,其特征在于:所述散热片的两侧设有折边,所述软包超级电容单体的各面中最大面积的两侧分别与两个所述散热片相邻,所述软包超级电容单体位于其中一个相邻的所述散热片的两侧折边所形成的包裹范围内;所述正极柱、负极柱、散热片、软包超级电容单体的正极耳和负极耳均由金属铝构成,所述软包超级电容单体的软包壳体由铝塑复合膜构成。
【文档编号】H01G11/74GK205723168SQ201620384222
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】贾剑飞, 李灵宏, 闫旭, 邵志国, 王艳林
【申请人】德益创新(北京)科技有限公司
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