一种超级电容器芯体加固结构的制作方法

本发明属于航空电子技术领域，特别是应用于强振动环境下的航空机载电子设备。

背景技术：

超级电容器采用特种工艺，在较小的体积内实现了很大的电容容量。同样φ35×60的尺寸，常规铝电解电容容量一般做到33mf，而超级电容则可以达到400f，容量是前者的12000倍。因此，在航空电子系统中，超级电容是大容量电能存储的理想介质。

然而，由于飞机上逐步采用性能更优的钽电容来替代铝电解电容，同样采用铝壳封装的超级电容，诞生之初并未在飞机上大量使用，而是面向工业领域应用，如用于新能源(风电、太阳能发电等)系统中做电能贮存。在这些领域中，超级电容(组)工作于相对稳定的环境中，其工作温度范围一般在-40℃～60℃之间，基本没有耐受强振动的需求。

随着工艺的不断改进，目前有部分超级电容已经可以达到机载电子设备-55℃～70℃的工作温度范围，具备了在机载电子设备应用的基本条件。然而，机载电子设备工作环境较为恶劣，除了-55℃～70℃的工作温度范围要满足，还要能够耐受长时间大量值振动的要求。实际应用中，在机载设备强振动条件下(6小时振动)，超级电容内部电极连接片容易因振动疲劳出现断裂的情况(统计失效率达到80％以上)。

分析超级电容在强振动条件下电极连接片断裂的原因之一，是因为电容为基于铝制圆柱体外壳的电解电容，在高低温试验条件下，其内部液体受热膨胀导致超级电容底部突起，降低了超级电容外壳对芯体的夹持力，振动条件下，芯体在外壳内部窜动，导致连接片折断。

航空电子设备上传统的加固方法有：胶粘、灌封(缝隙添胶固化)、机械加固(采用螺钉、套箍)等方法，然而，由于超级电容芯体浸泡在电解液中，这些方法都无法实施。

因此，需要有一种有效对超级电容器结构进行加固的方法，以使之能在航空机载设备上使用。

技术实现要素：

发明目的：提供一种超级电容器芯体加固结构，增强超级电容对振动的耐受能力，使超级电容能够在航空机载电子设备上使用。

技术方案：提供一种超级电容器芯体加固结构，包括电容芯体、电容外壳和芯体支撑体；电容外壳包括圆筒侧壁和圆筒底面；

所述的芯体支撑体为回转体结构，包括外缘周面和下圆周缘边；所述外缘周面与圆筒侧壁的内壁面无间隙贴合，且所述芯体支撑体[3]的下圆周缘边至少压在圆筒底面圆周缘边上。

进一步的，外壳为铝外壳。

进一步的，所述芯体支撑体为圆盘状或碗状，且具有轴向的液体流通孔。

进一步的，还包括电极连接片和封口盖。

按常规工艺对超级电容进行封装。

有益效果：本发明通过增加碗状芯体支撑体，使超级电容芯体被牢牢卡住，不受温度变化情况下内部液体膨胀压力所致的铝制外壳变形的影响，使普通的铝壳超级电容具有了经过温度冲击试验后，耐受长时间强振动的能力。

附图说明

图1为本发明针对的超级电容剖面图；

图2为本发明针对的芯体支撑体剖面图；

图3a为现有技术冲击后外壳的形变示意图；

图3b为本发明超级电容温度冲击后外壳的形变示意图；

其中：1-电容芯体、2-外壳、3-芯体支撑体、4-电极连接片、5-封口盖、6-液体流通孔。

具体实施方式

下面结合附图对发明的一种实施例作进一步详细描述，请参阅图1至图3。

提供一种超级电容器芯体加固结构，包括电容芯体[1]、电容外壳和芯体支撑体[3]；电容外壳包括圆筒侧壁和圆筒底面；

所述的芯体支撑体[3]为回转体结构，包括外缘周面和下圆周缘边；所述外缘周面与圆筒侧壁的内壁面无间隙贴合，且所述芯体支撑体[3]的下圆周缘边至少压在圆筒底面圆周缘边上。

进一步的，外壳为铝外壳[2]。

进一步的，所述芯体支撑体[3]为圆盘状或碗状，且具有轴向的液体流通孔[6]。

进一步的，还包括电极连接片和封口盖。

本发明针对超级电容在经受温度冲击后，外壳底部受内部液体膨胀压力变形(如图3a)，导致外壳与芯体之间存在的间隙，夹持力减弱，在振动试验时，容易因为芯体的窜动，进而导致超级电容电极连接片[4]断裂，超级电容开路失效的情况。

具体实施方法如下：

制作一个芯体支撑体[3]，为圆盘结构，在便于安装的前提下，直径尽可能接近超级电容外壳内径。其靠近芯体一面，加工成餐盘状结构，即中间平面低，周边一圈高，周边与中间低平面之间采用斜坡方式过渡。在另一面，在保证强度的情况下，也可以加工成餐盘状，以减轻重量。最后，根据情况在低平面处，沿圆盘轴向打一些通孔，便于液体流通。

将芯体支撑体[3]放入超级电容铝外壳[2]底部，然后电容按照正常工艺封装即可。

本发明通过在超级电容内侧底部增加碗状结构，避免了电容外壳变形降低对芯体的夹持力，提高了超级电容的振动耐受性。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种超级电容器芯体加固结构，包括电容芯体[1]、电容外壳和芯体支撑体[3]；电容外壳包括圆筒侧壁和圆筒底面；属于航空电子技术领域，特别是应用于强振动环境下的航空机载电子设备。本发明在超级电容壳内底部加入支撑架，避免在严酷的温度冲击下铝外壳出现变形时，能够持续实现内部芯体的紧固，以避免在长时间强振动下内部芯体晃动导致电极连接片断裂。

技术研发人员：田军
受保护的技术使用者：陕西千山航空电子有限责任公司
技术研发日：2017.08.30
技术公布日：2017.11.21