超级电容注液设备的制作方法

本实用新型涉及超级电容生产技术领域，尤其涉及超级电容注液设备。

背景技术：

目前，超级电容由于具有功率密度大、使用寿命长、使用温度范围宽、安全性高等优越性能，日益受到电子、汽车等行业的青睐。现有超级电容一般都包含一个正极、一个负极、以及设置在两极之间的隔离膜，正/负电极通常为采用高比表面的活性炭制成的多孔化电极，此类多孔化电极具有较大的比表面积，吸附能力较强，而超级电容内部对水分的敏感性较强，因此，在进行电解液注液时注液环境的湿度及洁净度的控制将直接影响到超级电容的电性能及使用寿命、安全性。现有注液装置多为转盘式注液机，在密闭的干燥房间内进行作业，比较适用于传统的圆柱铝壳超级电容，但其不适用于软包超级电容注液，不仅注液环境湿度、洁净度不能满足软包超级电容对环境的要求，而且传统操作间中不可避免地存在电解液挥发出的气体对工作人员的健康损害。

因此，亟需研究开发出更优的注液设备，以保障超级电容的性能及操作人员的健康。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，针对现有技术存在的问题，提供超级电容注液设备，实现高效注液的同时有效保障超级电容的性能不受影响，同时有效防止因注液而对工作人员健康的损害。

本实用新型解决问题的技术方案是：超级电容注液设备，包括相连接的电解液供给装置、注液室和封边装置，还包括真空控制装置、干燥装置和静置箱，所述封边装置和所述静置箱均设置在所述注液室内，所述电解液供给装置、所述真空控制装置和所述干燥装置均设置在所述注液室外部，所述真空控制装置和所述干燥装置分别与所述电解液供给装置相连接，所述电解液供给装置、所述真空控制装置和所述干燥装置均分别与所述注液室相连接。

进一步地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，在所述注液室的外壁上设有密闭隔离手套，所述注液室的内部与所述密闭隔离手套的内部相通。

进一步地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，所述注液室通过第一真空抽气管道与所述真空控制装置相连接；所述第一真空抽气管道有两组，分别为第一A真空抽气管道和第一B真空抽气管道；所述第一A真空抽气管道与所述静置箱相连接，所述第一B真空抽气管道与所述封边装置相连接；在所述第一A真空抽气管道上设有第一A控制器，在所述第一B真空抽气管道上设有第一B控制器，所述第一A控制器和所述第一B控制器分别与所述干燥装置相连接。

进一步地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，在所述注液室的两侧分设有第一过渡舱和第二过渡舱，所述第一过渡舱与所述第二过渡舱均为密闭舱体；所述第一过渡舱通过第二真空抽气管道与所述真空控制装置相连接；所述第二过渡舱通过第三真空抽气管道与所述真空控制装置相连接。

优选地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，所述第一过渡舱设有第一外舱门、第一内舱门和第一注液室内气体输送管道，所述第一内舱门和所述第一注液室内气体输送管道分别与所述注液室相连接；所述第二过渡舱设有第二外舱门、第二内舱门和第二注液室内气体输送管道，所述第二内舱门和所述第二注液室内气体输送管道分别与所述注液室相连接。

进一步地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，所述电解液供给装置包括依次相连接的电解液原料罐、电解液过渡罐和精密计量泵，所述电解液原料罐和所述电解液过渡罐均为密闭罐体，所述电解液原料罐与所述干燥装置相连接，所述真空控制装置和所述注液室分别与所述电解液过渡罐相连接，所述精密计量泵与所述注液室相连接。

优选地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，在所述电解液过渡罐上设置有真空表和液位显示器。

优选地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，所述电解液原料罐通过第一电解液输送管道与所述电解液过渡罐相连接，所述第一电解液输送管道的一端置于所述电解液原料罐的底部，所述第一电解液输送管道的另一端置于所述电解液过渡罐的上部；所述电解液过渡罐通过第二电解液输送管道与所述精密计量泵相连接，所述电解液过渡罐通过第四真空抽气管道与所述真空控制装置相连接，所述电解液过渡罐通过第三注液室内气体输送管道与所述注液室相连接，其中，所述第二电解液输送管道的一端置于所述电解液过渡罐的底部，所述第二电解液输送管道的另一端与所述精密计量泵相连接；所述第四真空抽气管道的一端置于所述电解液过渡罐的上部，所述第四真空抽气管道的另一端与所述真空控制装置相连接；所述第三注液室内气体输送管道的一端置于所述电解液过渡罐的上部，所述第三注液室内气体输送管道的另一端置于所述注液室内；所述精密计量泵通过第三电解液输送管道与所述注液室相连接，所述第三电解液输送管道的一端与所述精密计量泵相连接，所述第三电解液输送管道的另一端置于所述注液室内。

进一步地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，所述干燥装置有两组，分别为第一干燥装置和第二干燥装置，所述第一干燥装置与所述注液室相连接，所述电解液供给装置和所述注液室分别与所述第二干燥装置相连接。

进一步地，在本实用新型所述的超级电容注液设备中，所述干燥装置为干燥气瓶，所述干燥气瓶内的气体为氩气或者氮气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：结构设计创新优化，使用方便，有效解决了现有超级电容注液存在的问题，能够在实现高效注液的同时有效保障超级电容的性能不受影响，尤其能够保障对注液环境具有严苛高要求的软包超级电容的注液高效高质进行，且能够有效防止因电解液挥发对工作人员健康造成的损害；适于在各超级电容注液工艺中推广应用。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型超级电容注液设备的结构示意图；

图2为实施例1中本实用新型超级电容注液设备的注液室的俯视图；

图3为实施例2中本实用新型超级电容注液设备的结构示意图；

图4为实施例3中本实用新型超级电容注液设备的结构示意图；

图5为实施例1中本实用新型超级电容注液设备的注液室的俯视图。

图中所示：

1-电解液原料罐；2-电解液过渡罐；3-第一过渡舱；4-精密计量泵；5-出液口；6-静置箱；7-封边装置；8-第二过渡舱；9-干燥装置，901-第一干燥装置，902-第二干燥装置；10-真空控制装置；11-第二外舱门；12-第二内舱门；13-第一A控制器；14-第一B控制器；15-第一内舱门；16-第一外舱门；17-液位显示器；18-真空表；19-密闭隔离手套；20-注液室；21-电解液供给装置；

F1-第一控制阀，F2-第二控制阀，F3-第三控制阀，F4-第四控制阀，F5-第五控制阀，F6-第六控制阀，F7-第七控制阀，F8-第八控制阀，F9-第九控制阀，F10-第十控制阀，F11-第十一控制阀，F12-第十二控制阀。

具体实施方式

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。

实施例1

如图1所示，本实用新型超级电容注液设备，包括相连接的电解液供给装置21、注液室20、封边装置7、真空控制装置10、干燥装置9和静置箱6，所述注液室20为密闭注液室，所述封边装置7和静置箱6均设置在注液室20内，所述电解液供给装置21、真空控制装置10和干燥装置9均设置在注液室20外部，所述真空控制装置10和干燥装置9分别与电解液供给装置21相连接，所述电解液供给装置21、真空控制装置10和干燥装置9均分别与注液室20相连接。

在上述实施例中，通过所述真空控制装置10和干燥装置9调控电解液供给装置21、注液室20、封边装置7和静置箱6内的气压和湿度，通过所述注液室20的密闭设置，使注液操作在密闭条件下进行，从而使超级电容的注液环境能够根据需要进行调控，进而有效防止了注液过程中外部环境对超级电容性能的影响。为有效保障注液的密闭操作环境，也为充分保障注液操作人员的健康免受挥发的电解液影响，如图2所示，在所述注液室20的外壁上设有多个密闭隔离手套19，注液室20的内部与各密闭隔离手套19的内部相通，注液操作时，工作人员只需通过密闭隔离手套19进入注液室20内部进行，优选地，所述密闭隔离手套19为抗酸碱腐蚀的手套，较佳的选择为橡胶手套。

在上述实施例中，所述干燥装置9为电解液供给装置21及注液室20提供干燥气，以控制湿度和温度，所述干燥装置9能够为一组或者两组，所述干燥装置9为一组时，能够通过三通阀进行控制干燥气向电解液供给装置21和注液室20的输送；为更有效地控制干燥气输送，且保障维修维护方便，所述干燥装置9优选为两组，分别为第一干燥装置901和第二干燥装置902，第一干燥装置901与注液室20相连接，电解液供给装置21和注液室20分别与第二干燥装置902相连接；具体地，所述第一干燥装置901通过第一干燥气输送管道与注液室20相连接，所述第二干燥装置902通过第二干燥气输送管道的三个分管道分别与电解液供给装置21和注液室20相连接，其中，所述第二干燥气输送管道的三个分管道中的两个分管道与注液室20相连接。为在通过干燥气调控环境温度和湿度的同时，为有效保护电解液的品质，所述干燥装置9优选为干燥气瓶，所述干燥气瓶内的气体优选为惰性气体及其他性质稳定的气体，较佳地，所述干燥气瓶内的气体为氩气或者氮气，作为干燥气，也作为电解液的保护气；较佳地，所述干燥气瓶内干燥气中氩气或者氮气的含量≥99.999％，以免因纯度影响注液室20内环境，从而保障超级电容的性能不受影响。

在上述实施例中，为更有效地控制所述静置箱6和封边装置7内部的环境，所述注液室20通过第一真空抽气管道与真空控制装置10相连接，所述第一真空抽气管道有两组，分别为第一A真空抽气管道和第一B真空抽气管道；所述第一A真空抽气管道与静置箱6相连接，所述第一B真空抽气管道与封边装置7相连接；在所述第一A真空抽气管道上设有第一A控制器13，在所述第一B真空抽气管道上设有第一B控制器14，所述第一A控制器13和第一B控制器14分别与所述干燥装置9相连接；所述干燥装置9为两组时，则优选地，所述第一A控制器13和第一B控制器14分别与所述第二干燥装置902相连接，即分别与所述第二干燥气输送管道的三个分管道中的两个分管道相连接，所述第二干燥气输送管道的两个分管道分别经由所述第一A控制器13和第一B控制器14控制向所述注液室20内输送干燥气。在将超级电容置于静置箱6中静置时，通过所述第一A控制器13对静置箱6内的真空度、温度及湿度进行精准调控，从而保障静置效果，为所注电解液在超级电容内部分布均匀提供保证，进而为超级电容性能的一致性和稳定性提供保障；在将超级电容置于封边装置7内进行封口操作时，通过所述第一B控制器14综合所述真空控制装置10、干燥装置9及封边装置7的控制功能设置封边时间、封边温度、真空度及真空保压时间等参数，充分降低封口过程中外部环境对超级电容的性能影响。

具体应用本实用新型超级电容注液设备时，先通过所述真空控制装置10和干燥装置9将电解液供给装置21、注液室20内的气压和湿度调整到注液要求，对于气压和湿度的标准，具体根据待注液的超级电容要求进行调控；然后，将脱水后的待注液超级电容送入注液室20内，操作人员通过使用所述密闭隔离手套19进行注液操作；待注液完毕，将超级电容置于静置箱6中，通过所述真空控制装置10对静置箱内的气压、温度和湿度进行调整，使超级电容置于静置箱6中进行真空静置，以保障所注电解液能够在超级电容内部分布均匀，从而为超级电容整体性能的一致性提供保障；待充分静置后，将超级电容置于封边装置7中进行封口，在封口前，通过所述真空控制装置10及封边装置7结合设置封边时间、封边温度、真空度及真空保压时间，充分降低封口过程中对超级电容的性能影响。总体上，通过应用本实用新型超级电容注液设备，使注液操作整体工艺优化成能够高效调控的流水线作业，能够在实现高效注液的同时有效保障超级电容的性能不受影响；气压、温度和湿度可随时调控且与外界完全隔离的注液环境，干燥度和洁净度等环境要求都能够得到充分保障，能够满足软包超级电容等对注液环境的严苛要求；且使操作人员与电解液完全隔离，有效防止了因电解液挥发对工作人员健康造成的损害；相应地，大幅提高生产效率，利于增加经济效益，适于在各超级电容注液工艺中推广应用。

实施例2

如图1和图2所示，本实用新型超级电容注液设备，其基本结构设置同实施例1，具体地，为增强对所述注液室20内部的环境调控，还包括如下设置：如图3所示，在所述注液室20的两侧分设有第一过渡舱3和第二过渡舱8，所述第一过渡舱3与第二过渡舱8均为密闭舱体；所述第一过渡舱3通过第二真空抽气管道与真空控制装置10相连接；所述第二过渡舱8通过第三真空抽气管道与真空控制装置10相连接。

在上述实施例中，通过所述第一过渡舱3与第二过渡舱8的设置，使超级电容进入注液室20和移出注液室20都不会使注液室20内的环境受到外界空气的影响，从而为注液室20内部的环境稳定提供保障。为更有效地保障超级电容注液效果，所述第一过渡舱3设置在注液室20的超级电容的入口处，邻近电解液供给装置21设置，所述第二过渡舱8设置在注液室20的超级电容出口处，邻近封边装置7设置。优选地，如图3所示，所述第一过渡舱3的两侧设有第一外舱门16、第一内舱门15和第一注液室内气体输送管道，所述第一内舱门15和第一注液室内气体输送管道分别与注液室20相连接；所述第二过渡舱8的两侧设有第二外舱门11、第二内舱门12和第二注液室内气体输送管道，所述第二内舱门12和第二注液室内气体输送管道分别与注液室20相连接。

具体应用本实用新型时，基本操作流程同实施例1，其中，在转移超级电容前，充分保障所述注液室20、第一过渡舱3和第二过渡舱8三者的内部环境统一一致，具体地，在将待注液的超级电容经所述第一外舱门16送人第一过渡舱3中后，通过所述真空控制装置10经所述第二真空抽气管道对第一过渡舱3进行真空调控，通过所述第一注液室内气体输送管道使注液室20内气体进入第一过渡舱3，达到第一过渡舱3内的环境与注液室20内的环境相同后，再将待注液的超级电容经所述第一内舱门15送人注液室20中；在所述注液室20内，超级电容先后经过注液、静置和封口操作，而后，经所述第二内舱门12移入第二过渡舱8中，通过所述真空控制装置10经所述第三真空抽气管道对第二过渡舱8进行真空调控，通过所述第二注液室内气体输送管道使注液室20内气体进入第二过渡舱8，达到第二过渡舱8内的环境与注液室20内的环境相同后，再将超级电容经第二外舱门11移出。上述操作过程中，通过所述第一过渡舱3和第二过渡舱8的设置与调控，能够充分保障超级电容的注液环境的完全可控且达到软包超级电容的严苛标准，从而为整个注液过程的效率与注液效果提供保障，避免外界杂质混入对超级电容的性能造成影响。

实施例3

如图1-图3所示，本实用新型超级电容注液设备，其基本结构设置同实施例1或实施例2，具体地，为提高注液效果并有效保障所述注液室20内部的环境稳定，还包括如下设置：如图4所示，所述电解液供给装置21包括依次相连接的电解液原料罐1、电解液过渡罐2和精密计量泵4，所述电解液原料罐1和电解液过渡罐2均为密闭罐体，所述电解液原料罐1与干燥装置9相连接，所述真空控制装置10和注液室20分别与电解液过渡罐2相连接，精密计量泵4与注液室20相连接。

在上述实施例中，为充分控制所述电解液过渡罐2内部的环境及所装电解液的量，如图4所示，优选在电解液过渡罐2上设置有真空表18和液位显示器17，通过真空表18实时掌控电解液过渡罐2内部的真空度，通过液位显示器17实时掌控电解液过渡罐2内电解液的量。

在上述实施例中，在通过上述设置保障电解液高效供给的同时，为有效避免因电解液自身对注液室20环境产生影响，对各输入输出管道进行高度协调设置，优选地，所述电解液原料罐1通过第二干燥气输送管道与第二干燥装置902相连接，所述电解液原料罐1通过第一电解液输送管道与电解液过渡罐2相连接，所述第二干燥气输送管道的一端置于电解液原料罐1的上部即无电解液的区域，所述第一电解液输送管道的一端置于电解液原料罐1的底部，所述第一电解液输送管道的另一端置于电解液过渡罐2的上部即无电解液的空间，保障电解液从一开始就受到干燥和保护，并利于保障电解液及时输送及对电解液的量及时跟踪；所述电解液过渡罐2通过第二电解液输送管道与精密计量泵4相连接，所述电解液过渡罐2通过第四真空抽气管道与真空控制装置10相连接，所述电解液过渡罐2通过第三注液室内气体输送管道与注液室20相连接，其中，所述第二电解液输送管道的一端置于电解液过渡罐2的底部，以便于更有效地供给输送电解液以及对电解液的量进行控制，所述第二电解液输送管道的另一端与精密计量泵4相连接；所述第四真空抽气管道的一端置于电解液过渡罐2的上部，所述第四真空抽气管道的另一端与真空控制装置10相连接，以及时调控电解液过渡罐2内部的真空度；所述第三注液室内气体输送管道的一端置于电解液过渡罐2的上部，所述第三注液室内气体输送管道的另一端置于注液室20内，以使电解液过渡罐2内部的环境与注液室20内保持一致，进而使自精密计量泵4输入注液室20内的电解液不会对注液室20的环境造成影响；精密计量泵4通过第三电解液输送管道与注液室20相连接，所述第三电解液输送管道的一端与精密计量泵4相连接，所述第三电解液输送管道的另一端置于注液室20内，通过精密计量泵4的设置利于对所注电解液的量进行精准控制，从而利于保障注液效率。较佳地，为提高注液效率，在所述注液室20内设有多个注液管，所述第三电解液输送管道与各所述注液管相连接。

在上述实施例中，为有效控制各输入输出管道的气流或者电解液流量，在各相关管道及装置上均设有控制阀。具体地，如图4所示，在所述真空控制装置10上设有第一控制阀F1，在所述第二干燥装置902上设有第二控制阀F2，在所述第一干燥装置901上设有第三控制阀F3，在所述第三真空抽气管道上设有第四控制阀F4，在所述第二注液室内气体输送管道上设有第五控制阀F5，在所述第一注液室内气体输送管道上设有第六控制阀F6，在所述第二真空抽气管道上设有第七控制阀F7，在所述第四真空抽气管道上设有第八控制阀F8，在所述第三注液室内气体输送管道上设有第九控制阀F9，在所述第二电解液输送管道上设有第十控制阀F10，在所述第一电解液输送管道上设有第十一控制阀F11，在所述第二干燥气输送管道上设有第十二控制阀F12。

应用本实用新型时，基本操作流程同实施例1和实施例2，如图4和图5所示，以软包超级电容为例，具体注液流程如下：

注液前，先进行注液环境调控，即先通过所述真空控制装置10和干燥装置9将所述电解液供给装置21、注液室20内的气压和湿度调整到注液要求，对于气压和湿度的标准，具体根据待注液的超级电容要求进行调控；具体地：首先开启所述真空控制装置10，打开第一控制阀F1，通过所述第一真空抽气管道即第一A真空抽气管道和第一B真空抽气管道分别经由第一A控制器13和第一B控制器14调控注液室20内的真空度；打开第二控制阀F2和第三控制阀F3，使所述第一干燥装置901内的干燥气经所述第一干燥气输送管道进入注液室20内调控温度和湿度，同时，使所述第二干燥装置902内的干燥气通过所述第二干燥气输送管道分别经由第一A控制器13和第一B控制器14进入注液室20内，进行温度和湿度调控，优选地，调控水含量达到0.1～50ppm，调控氧含量达到0.1～100ppm；打开所述第一过渡舱3的第一外舱门16,将脱水后待注液的超级电容送入第一过渡舱3内，关闭第一外舱门16，打开所述第七控制阀F7，通过所述真空控制装置10经所述第二真空抽气管道对第一过渡舱3进行抽真空，直至真空度达到要求，真空度优选为-0.1～-0.08Mpa，真空保持时间优选为3～10min，然后关闭第七控制阀F7，开启第六控制阀F6进行补气卸真空，使注液室20内的气体经所述第一注液室内气体输送管道进入第一过渡舱3内，反复抽气、补气进行优选1～5次，直至第一过渡舱3内压力达到要求，压力优选为0.0001～0.0004Mpa，关闭第六控制阀F6，打开第一内舱门15，将待注液超级电容移入注液室20内；开启第十二控制阀F12，使所述第二干燥装置902内的干燥气经所述第二干燥气输送管道进入电解液原料罐1内，电解液原料罐1内压力达到预定要求，优选达到0.05～0.2Mpa，关闭第十二控制阀F12；开启第八控制阀F8，通过所述真空控制装置10经所述第四真空抽气管道将电解液过渡罐2内进行抽真空，直至真空表18达到预定值，真空度优选达到-0.09～-0.1Mpa，关闭第八控制阀F8；打开所述第十一控制阀F11，使电解液原料罐1内的电解液经所述第一电解液输送管道流入电解液过渡罐2中，直到液面达到液位显示器17上限，关闭第十一控制阀F11；打开第九控制阀F9，使注液室20内的干燥气经所述第三注液室内气体输送管道进入电解液过渡罐2中，使注液室20内压力和电解液过渡罐2内压力平衡；开启第十控制阀F10，使电解液过渡罐2中电解液所述第二电解液输送管道进入精密计量泵4中，通过精密计量泵4设置单次作业吐出量，设置完成后准备对超级电容进行注液。

注液时，操作人员通过所述密闭隔离手套19将作业手伸入注液室20内。将待注液的超级电容放于所述第三电解液输送管道的出液口5下方，使待注液超级电容的注液口对准出液口5，通过精密计量泵4的外部控制开关进行控制注液量。注液完成后，将超级电容移入静置箱6中，通过所述真空控制装置10对静置箱6内的气压、温度和湿度进行调整，使超级电容置于静置箱6中进行真空静置，具体地，通过所述第一A控制器13对静置箱6内的真空度、真空保压时间、抽放真空次数进行精准调控，保障所注电解液在超级电容内部分布均匀，从而使其整体性能的一致性得到保障。

待真空静置完成后，将超级电容移入封边装置7，通过所述第一B控制器14控制封边时间、封边温度、真空度及真空保压时间，充分降低封口过程中对超级电容的性能影响，封边完成后打开所述第二过渡舱8的第二内舱门12，将超级电容移入第二过渡舱8内，关闭第二内舱门12，开启第二外舱门11将超级电容移出转至下一工序，关闭第二外舱门11，开启第四控制阀F4，将第二过渡舱8抽真空至预定值，真空度优选为-0.09～-0.1Mpa，关闭第四控制阀F4；开启第五控制阀F5，使注液室20内的干燥气经所述第二注液室内气体输送管道进入第二过渡舱8中，使第二过渡舱8内部与注液室20内部压力平衡。

总体上，通过应用本实用新型超级电容注液设备，使注液操作整体工艺优化成能够高效调控的流水线作业，从注液前到注液后高度协调一致地保障注液环境不仅能够达到预定要求且保持注液全程的环境稳定，在实现高效注液的同时有效保障超级电容的性能不受影响，尤其能够满足软包超级电容对注液环境的严苛要求；且使操作人员与电解液所处环境完全隔离，有效防止了因电解液挥发对工作人员健康造成的损害；相较于现有注液设备，大幅提高了注液效率，相应地，提高了超级电容的生产效率，利于增加经济效益，适于在各超级电容注液工艺中推广应用。

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。