一种新型结构的超级电容器的制造方法
【专利摘要】本实用新型一种新型结构的超级电容器，包括外壳、极芯、正极集流体、负极集流体、端盖和电解液，外壳包括一外壳底部，所述的正极集流体和负极集流体分别焊接在极芯的正极和负极端面上，正极集流体的外周插入外壳底部上的圆环形凹槽内；负极集流体外周侧面与端盖焊接，并形成焊缝，负极集流体外周侧面、端盖和外壳之间设有整体式密封圈，所述的整体式密封圈压住所述的焊缝；负极外端子上设有注液口，注液口用堵头堵住；外壳侧壁在对应负极集流体、正极集流体的位置分别设有朝向外壳内部的起压紧作用的负极滚槽，正极滚槽；本实用新型密封性好，焊接面积大、强度好，大大降低了超级电容器泄漏的风险。延长了使用寿命。
【专利说明】
一种新型结构的超级电容器
技术领域
[0001]本实用新型涉及超级电容器领域，尤其涉及一种新型结构的超级电容器。
【背景技术】
[0002 ]超级电容器(又称法拉电容、黄金电容)是一种介于传统电容和二次电池之间的新兴储能电气元件。超级电容的高比功率、大电流充放电能力、长寿命、超低温性能、高可靠性、绿色环保等特点，使得其在工业电子、交通运输、再生能源、军事等领域作为功率电源或储能电源得到广泛的应用。影响超级电容器的可靠性主要有以下几个方面:内阻，机械结构稳定性，气密性等。
[0003]目前现有超级电容器负极侧的密封方式大多采用O型圈和绝缘塑料配合的方式，这种密封方有自身的局限性，在高强度的复杂环境中使用，往往没有办法保证其的稳定性，会出现泄漏等异常情况;在超级电容器的正极侧大多采用物理接触或者焊接结构，同样这种结构不能保证超级电容器在高强度复杂中使用的稳定性。随着超级电容器产业的发展，应用领域的增加，对超级电容器稳定性要求越来越高。如何保证超级电容器在各种环境下使用的稳定性显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型在原我司实用新型(CN103700511 A)的基础上进行了优化改进，提出了一种新型结构的超级电容器。
[0005]本实用新型所采取的技术方案为:一种新型结构的超级电容器，包括外壳、极芯、正极集流体、负极集流体、端盖和电解液，外壳包括一外壳底部，所述的正极集流体和负极集流体分别焊接在极芯的正极和负极端面上，正极集流体的外周插入外壳底部上的圆环形凹槽内；负极集流体外周侧面与端盖焊接，并形成焊缝，负极集流体外周侧面、端盖和外壳之间设有整体式密封圈，所述的整体式密封圈压住所述的焊缝;负极外端子上设有注液口，注液口用堵头堵住;外壳侧壁在对应负极集流体、正极集流体的位置分别设有朝向外壳内部的起压紧作用的负极滚槽，正极滚槽;所述负极滚槽通过挤压整体式密封圈，增大了密封面积;正极滚槽通过挤压正极集流体和外壳，使二者紧密的配合在一起;所述的整体式密封圈由上绝缘防短路区域、下绝缘防短路区域、常规绝缘区域、上密封区域、下密封区域五个部位一体成型，上绝缘防短路区域的内壁贴合端盖侧面;下绝缘防短路区域是防止负极滚槽触碰到极芯引起短路；当超级电容器内部气压过大时，端盖会向上移动挤压常规绝缘区域，使得常规绝缘区域也具备密封性，并同下方的上密封区域和下密封区域形成的密封区域构成双密封，使得超级电容器在复杂环境工作中出现泄漏的概率非常低，这种设计稳定、可靠;上密封区域和下密封区域，与单个“O”型圈设计相比，这种整体式密封圈增加了的下密封区域的密封区域，下密封区域由于受到负极滚槽的挤压，也具备密封作用，同时可以起到支撑稳定端盖的作用;上密封区域起到传统“O”型圈的密封作用，同时设计成贴合端盖内壁，其内侧圆弧处有一定的减震作用，当单体受到较强的振动时，密封区域205在负极滚槽和端盖之间起到缓冲减震的作用。
[0006]所述上绝缘防短路区域，向内倾斜5-10°设计，这种倾斜设计使得在装配中上绝缘防短路区域的内壁贴合端盖侧面，外形美观；
[0007]所述整体式密封圈和端盖侧面台阶处紧密贴合，实现整体式密封效果。
[0008]所述整体式密封圈为一种橡胶材料:如氟橡胶、三元乙丙橡胶、聚四氟乙烯，采用模具一体成型制造，成本低，装配简单。
[0009]所述的端盖边缘处设有圆形凸起，可以增加整体式密封圈的局部压缩量，增强密封性；
[0010]所述正极集流体和外壳之间的机械配合，在正极集流体的侧面设有半圆形凹槽，装配好后，在对应的外壳处设有冲槽，挤压磨损二者的接触面，实现紧密接触。
[0011]所述冲槽的下部增加超声波焊接或者激光焊接，增强外壳和负极集流体连接强度，保证超级电容器在严酷环境中内阻的稳定性。
[0012]所述正极集流体和外壳之间采用电磁脉冲焊接，这个焊接稳定可靠，泄漏风险小。
[0013]有益效果:1、改善超级电容器负极侧的密封结构及所采用的密封件，采用整体式密封圈填充在外壳和端盖的间隙中，这种设计增大了密封圈的有效密封面积，有双重密封的效果，大大增强了超级电容器的密封性能，并且提升了超级电容器在严酷环境的中的稳定性。整体式密封圈整个侧面通过负极滚槽压缩，可以实现密封功能，比原来的O型圈设计增加了约30%的邮箱密封面积，大大降低了超级电容器泄漏的风险。2、改善超级电容器正极集流体和外壳的连接方式，方式一:采用物理接触加焊接的方式，高强度物理接触可以降低接触内阻，增加外壳和集流体的接触面积，利于正极侧的散热性，保证超级电容器大电流放电的稳定性，在这个基础上在增加焊接连接，弥补了物理接触的稳定性不足的缺陷，这样就使得正极侧的连接非常可靠，延长了超级电容器的使用寿命;方式二:正极侧采用一种全新的焊接方式，电磁脉冲焊接连接，这种焊接方式和目前行业中常见的焊接方式相比，焊接面积大，强度好，泄漏率低。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一实施例的超级电容器整体剖视图；
[0015]图2为本实用新型一实施例的整体式密封圈剖视图；
[0016]图3为本实用新型一实施例的整体式密封圈和端盖负极集流体组件的配合剖视图；
[0017]图4为本实用新型一实施例的封口结构剖视图；
[0018]图5为本实用新型一实施例的正极侧配合结构示意图；
[0019]图6为本实用新型另一实施例的正极侧配合结构示意图；
[0020]图7为本实用新型另一实施例的正极侧配合结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]如图1所示:极芯101，负极集流体102，正极集流体103，外壳底部104，外壳105，端盖106，负极滚槽107，正极滚槽108，整体式密封圈201。改善超级电容器负极侧的密封结构及所采用的密封件，采用整体式密封圈201填充在外壳105和端盖106的间隙中，通过负极滚槽107挤压整体式密封圈201，使得从负极滚槽107下方到端盖106下沿的区域均形成密封面，和原来的单个“O”型圈设计相比，增加了30%的有效密封面积，大大提升了超级电容器的密封性。
[0024]如图2 — 3所示，所述的整体式密封圈由上绝缘防短路区域202、下绝缘防短路区域203、常规绝缘区域204、上密封区域205、下密封区域206五个部位一体成型，上绝缘防短路区域202，向内倾斜5-10°设计，这种倾斜设计使得在装配中上绝缘防短路区域202的内壁贴合端盖侧面;下绝缘防短路区域203是防止负极滚槽107触碰到极芯101引起短路;常规绝缘区域204，当超级电容器内部气压过大时，端盖106会向上移动挤压常规绝缘区域204，使得常规绝缘区域204也具备密封性，并同下方的上密封区域205和下密封区域206形成的密封区域构成双密封，使得超级电容器在复杂环境工作中出现泄漏的概率非常低，这种设计稳定、可靠；上密封区域205和下密封区域206，与单个“O”型圈设计相比，这种整体式密封圈201增加了的下密封区域206的密封区域，下密封区域206由于受到负极滚槽107的挤压，也具备密封作用，同时可以起到支撑稳定端盖106的作用；上密封区域205起到传统“O”型圈的密封作用，同时设计成贴合端盖106内壁，其内侧圆弧处有一定的减震作用，当单体受到较强的振动时，密封区域205在负极滚槽107和端盖106之间起到缓冲减震的作用。综上，这种整体式密封圈设计可以提高单体在复杂环境中工作的密封性和稳定性。
[0025]如图4所示，端盖1 6外侧上部设计规则的圆弧凸起111，宽度1.5 -2mm，高度0.3 -
0.5mm,这个设计是针对旋压封口机的特点设计的，旋压封口机不同于冲压封口机，目前行业内大多采用旋压封口机封口，旋压封口机封口后，外壳105上部弯曲成型为弯曲部112，弯曲部112的内侧会有一定的圆弧，这样在端盖106外侧设计出圆弧凸台111与之配合，使得填充在二者之间的整体式密封圈201的常规绝缘区域204(如图3)受到的压力更加均匀，当超级电容器单体内部压力增大时，端盖106会挤压常规绝缘区域204，形成一个有效的密封区域，提升超级电容器的密封性。
[0026]如图1和图5所示，正极集流体103的外侧的凸起可以和外壳底部104的凹槽配合在一起，形成接触面301，这种接触面积大，使得超级电容器在大电流放电时具备优良的散热性能。
[0027]如图5所示，在正极滚槽108的作用下，外壳105内侧和正极集流体103二者会非常紧密的配合在一起，二者的接触面为圆弧面308，这种设计第一是可以保证正极集流体103不会上下移动，第二这个配合机械稳定好且接触强度高，可以增加超级电容器的稳定性和降低超级电容器的内阻。在这个基础上，可以在A区域辅助实施超声波焊接或者激光焊接，进一步增加外壳105和正极集流体106的的连接强度，降低超级电容器的内阻。
[0028]正极侧配合采用电磁脉冲焊接，电磁脉冲焊接是一种利用电磁能来实现对金属材料加工的技术，可对具有传导性能的各类同质或异质金属材料进行焊接加工，是一种非机械式加工，焊接区域受力均匀，不发热，变形小，焊接面焊接强度高且具备优良的密封性能。
[0029]实施例2
[0030]如图6所示，将正极集流体103的外径设计比外壳105的内径小0.5mm-2mm，这样二者配合处有间隙408，B区域的外侧实施电磁脉冲焊接，焊接之后如图7所示，焊接面焊接强度高，且外壳不破损无泄漏，这种焊接方式具备接触面积大、焊接强度好、产热低、不破坏外壳、无泄漏等优点，满足了超级电容器对低内阻、高密封性的要求，增强了超级电容器在复杂环境的工作的稳定性。
【主权项】
1.一种新型结构的超级电容器，包括外壳、极芯、正极集流体、负极集流体、端盖和电解液，外壳包括一外壳底部，所述的正极集流体和负极集流体分别焊接在极芯的正极和负极端面上，正极集流体的外周插入外壳底部上的圆环形凹槽内；负极集流体外周侧面与端盖焊接，并形成焊缝，其特征在于:负极集流体外周侧面、端盖和外壳之间设有整体式密封圈，所述的整体式密封圈压住所述的焊缝;负极外端子上设有注液口，注液口用堵头堵住;外壳侧壁在对应负极集流体、正极集流体的位置分别设有朝向外壳内部的起压紧作用的负极滚槽，正极滚槽;所述负极滚槽通过挤压整体式密封圈，增大了密封面积;正极滚槽通过挤压正极集流体和外壳;所述的整体式密封圈由上绝缘防短路区域、下绝缘防短路区域、常规绝缘区域、上密封区域、下密封区域五个部位一体成型，上绝缘防短路区域的内壁贴合端盖侧面。2.如权利要求1所述的一种新型结构的超级电容器，其特征在于:所述上绝缘防短路区域，向内倾斜5-10°。3.如权利要求1所述的一种新型结构的超级电容器，其特征在于:所述整体式密封圈和端盖侧面台阶处紧密贴合，实现整体式密封效果。4.如权利要求1所述的一种新型结构的超级电容器，其特征在于:所述的端盖边缘处设有圆形凸起，增加整体式密封圈的局部压缩量，增强密封性。5.如权利要求1所述的一种新型结构的超级电容器，其特征在于:所述正极集流体和外壳之间的机械配合，在正极集流体的侧面设有半圆形凹槽，装配好后，在对应的外壳处设有冲槽，挤压磨损二者的接触面，实现紧密接触。6.如权利要求5所述的一种新型结构的超级电容器，其特征在于:所述冲槽的下部增加超声波焊接或者激光焊接。7.如权利要求1所述的一种新型结构的超级电容器，其特征在于:所述正极集流体和外壳之间采用电磁脉冲焊接。
【文档编号】H01G11/82GK205582740SQ201620214802
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】赵坤, 张海林, 余春燕, 陈龙, 李苗苗
【申请人】柯贝尔电能质量技术（上海）有限公司