專利名稱：一種焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)阻低、可靠性好的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器。
背景技術(shù)：
[0002]超級(jí)電容器的高比功率、大電流充放電能力的特點(diǎn)，使得其在工業(yè)電子、交通運(yùn)輸、再生能源、軍事等領(lǐng)域作為功率電源或儲(chǔ)能電源得到廣泛的應(yīng)用。其本身的內(nèi)阻在大電流充放電的工況下會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品本身的使用壽命和使用性能。影響超級(jí)電容器內(nèi)阻的因素有很多，材料本身的電阻，活性炭電極與集流體之間的接觸電阻，集流體與外殼/上蓋之間的接觸電阻。集流體與外殼/上蓋之間的接觸電阻是引起超級(jí)電容器內(nèi)阻波動(dòng)的主要原因之一，現(xiàn)有技術(shù)中超級(jí)電容器的上集流體與上蓋之間、下集流體與外殼之間只能通過(guò)緊配合來(lái)組裝，雖然緊配合能一定程度降低上集流體與上蓋之間的接觸電阻，但兩者之間的接觸電阻仍然很大，這種緊配合結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中會(huì)受到外部沖擊或機(jī)械疲勞出現(xiàn)內(nèi)阻增加或大幅度波動(dòng)的現(xiàn)象，使產(chǎn)品的性能大大降低。如何降低集流體與外殼/上蓋之間的接觸電阻并提高其電氣連接的可靠性是超級(jí)電容器單體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要解決的重點(diǎn)技術(shù)方向之一。發(fā)明內(nèi)容[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中超級(jí)電容器集流體與外殼/上蓋之間的接觸電阻大的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了以下的技術(shù)方案[0004]一種焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，包括上蓋、外殼、卷芯、上/下集流體、置于外殼中的電解液以及用于將上述上蓋和外殼隔開(kāi)的隔離圈，所述卷芯與所述上/下集流體設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述卷芯兩端分別連接所述上/下集流體，所述外殼連接所述下集流體的一端具有由向外延伸的同心凸臺(tái)構(gòu)成的下極柱，所述下極柱中間設(shè)置有供所述下集流體穿出的通孔，所述下集流體與所述通孔之間設(shè)置有“O”形密封圈，所述下集流體與所述下極柱的端面平齊并焊接連接。[0005]本實(shí)用新型還可以采用以下的優(yōu)選方式[0006]所述下集流體外周壁設(shè)置有C形凹槽，所述外殼在其對(duì)應(yīng)所述C形凹槽的部位做滾槽處理。[0007]所述外殼在其對(duì)應(yīng) 所述的下集流體外周壁頂部的部位做滾槽處理。[0008]所述滾槽處理的部位在所述外殼距離其側(cè)壁底部4mm-10mm處。[0009]所述焊接連接是激光焊接、氬弧焊接、超聲波焊接或電阻焊接。[0010]所述上蓋沿一端面的周緣設(shè)有用于與所述上集流體連接的連接部，所述上集流體的外徑與所述連接部的外徑一致，兩者在相互對(duì)接的部位沿周緣處焊接連接。[0011]所述上蓋的周緣部分兩次彎曲形成垂直于該上蓋的頂壁向下延伸的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，所述第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間形成肩部，所述第一側(cè)壁構(gòu)成所述連接部。[0012]所述上集流體具有同心設(shè)置的凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有方便所述上集流體和所述卷芯焊接連接的焊接凹槽，所述焊接凹槽由靠近所述上集流體中心延伸至邊緣處；所述焊接凹槽的底部設(shè)有方便電解液滲透到卷芯內(nèi)部的狹長(zhǎng)通孔，所述狹長(zhǎng)通孔自所述焊接凹槽的一端延伸到另一端。[0013]所述焊接凹槽及其狹長(zhǎng)通孔有4 - 10個(gè)，在所述凸臺(tái)上均勻或?qū)ΨQ分布。[0014]所述上集流體的凸臺(tái)的外周壁做滾花處理，且該凸臺(tái)與所述上蓋的第一側(cè)壁之間過(guò)盈配合。[0015]本實(shí)用新型的有益效果是[0016]本實(shí)用新型提供的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，通過(guò)在所述外殼連接所述下集流體的一端設(shè)置有向外延伸的同心凸臺(tái)構(gòu)成下極柱，所述下極柱中間設(shè)置有供所述下集流體穿出的通孔，使得所述下集流體與所述通孔的端面平齊并焊接連接，實(shí)現(xiàn)兩者固溶體本體連接為一體；所述上蓋與所述上集流體在相互對(duì)接的部位沿周緣處焊接連接。該結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器顯著降低產(chǎn)品內(nèi)部零件之間的接觸電阻。同時(shí)，在所述下集流體與所述通孔之間設(shè)置有“O” 形密封圈，“O”形密封圈所形成的機(jī)械密封與下集流體和所述通孔的端面處的焊接密封，形成雙重的密封結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步有效地防止電解液出現(xiàn)泄漏的情況。這些措施大大提高了超級(jí)電容器的性能和使用壽命。


[0017] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的上集流體立體圖。[0018]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的上集流體俯視圖。[0019]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的上集流體與上蓋結(jié)合剖面圖。[0020]圖4是現(xiàn)有技術(shù)的上集流體與上蓋焊接結(jié)構(gòu)剖面圖。[0021]圖5是本實(shí)用新型一實(shí)施例的超級(jí)電容器剖視圖。[0022]圖6是本實(shí)用新型一實(shí)施例的超級(jí)電容器分解圖。[0023]圖7是本實(shí)用新型一實(shí)施例的超級(jí)電容器側(cè)視圖。[0024]圖8是本實(shí)用新型一實(shí)施例的超級(jí)電容器立體圖。[0025]圖9是本實(shí)用新型一實(shí)施例的上蓋剖視圖。[0026]圖10是本實(shí)用新型一實(shí)施例的上集流體立體圖。[0027]圖11是本實(shí)用新型一實(shí)施例的上集流體俯視圖。[0028]圖12是本實(shí)用新型一實(shí)施例的上集流體剖視圖。[0029]圖13是本實(shí)用新型一實(shí)施例的上集流體與上蓋結(jié)合剖面圖。[0030]圖14是本實(shí)用新型一實(shí)施例的外殼剖視圖。[0031]圖15是本實(shí)用新型一實(shí)施例的下集流體剖視圖。[0032]圖16是本實(shí)用新型一實(shí)施例的下集流體立體圖。
具體實(shí)施方式
[0033]以下結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。[0034]本實(shí)用新型公開(kāi)的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，如圖5-8所示，包括上蓋1、外殼2、卷芯 3、上集流體4、下集流體5、密封圈7、密封圈8、膠塞9、鋁塞10，置于外殼內(nèi)部的電解液以及隔離圈6。所述卷芯3與所述上集流體4和所述下集流體5設(shè)置在所述外殼2內(nèi)，所述卷芯 3兩端均有留白鋁箔部分，分別與所述上集流體4和所述下集流體5焊接，所述上蓋I位于所述外殼2靠近所述上集流體4的一端，所述隔離圈6設(shè)置于所述上蓋I與所述外殼2之間，所述外殼2卷邊滾槽壓緊所述隔離圈6與所述上蓋1，用于防止所述外殼2與所述上蓋 I接觸產(chǎn)生短路。在所述隔離圈6靠近所述上集流體4的一側(cè)，所述上蓋I與所述的外殼2 之間有設(shè)密封圈7，用于防止所述電解液的泄漏；所述上蓋I周緣的側(cè)壁與所述上集流體4 的外徑相一致，上蓋I周緣的側(cè)壁即形成連接部，所述連接部在與上集流體4相互對(duì)接的端部周緣14處焊接連接。[0035]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述上蓋I的截面可設(shè)置成階梯狀，如圖9和圖13所示，其頂壁的周緣部分兩次彎曲形成垂直與該頂壁向下延伸的第一側(cè)壁101和第二側(cè)壁104，所述第一側(cè)壁101和第二側(cè)壁104之間形成肩部，該第一側(cè)壁101即構(gòu)成所述連接部，所述上集流體4的外徑與所述第一側(cè)壁101的外徑一致，所述第一側(cè)壁101相對(duì)所述外殼2 —側(cè)為外壁1011，另一側(cè)為內(nèi)壁1012，所述密封圈7設(shè)置在所述外壁1011與所述外殼2之間。[0036]如圖10和12所示,所述上集流體4具有同心設(shè)置的凸臺(tái)401,所述凸臺(tái)401上設(shè)置有方便所述上集流體4與所述焊接凹槽402，所述焊接凹槽402由靠近所述上集流體4中心延伸至邊緣處，所述焊接凹槽402的底部設(shè)置有方便電解液滲透到所述卷芯內(nèi)部的狹長(zhǎng)通孔403，所述狹長(zhǎng)通孔403自所述焊接凹槽402的一端延伸至另一端。所述焊接凹槽402 及其狹長(zhǎng)通孔403為多個(gè)，在所述凸臺(tái)401上均勻分布。當(dāng)然，焊接凹槽402及其狹長(zhǎng)通孔 404的分布并不局限于均勻分布，也可以是對(duì)稱分布等方式)。所述狹長(zhǎng)通孔403的周緣是焊接軌跡404，所述上集流體4即通過(guò)多個(gè)該焊接軌跡404與所述卷芯3焊接連接。[0037]如圖5和13所示，所述上集流體4與所述上蓋I在所述第一側(cè)壁101處相連接， 所述凸臺(tái)401的外壁與所述第一側(cè)壁101的內(nèi)壁1012過(guò)盈配合而相互抵接，所述第一側(cè)壁 101的下端面與所述上集流體4面接觸，并在兩者的接觸面處沿著周緣14進(jìn)行焊接連接。[0038]如圖1和圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)超級(jí)電容器的上集流體，該上集流體的外徑遠(yuǎn)小于上蓋，與上蓋裝配時(shí)如圖3所示，其只能與上蓋緊配合連接，由于其直徑小于上蓋，當(dāng)該上集流體與上蓋緊配合連接后，其邊緣離上蓋邊緣還有相當(dāng)一段距離，這樣上蓋與該上集流體是無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接連接的，緊配合連接雖然能一定程度降低上集流體與上蓋之間的接觸電阻，但兩者之間的接觸電阻仍然很大。而如果能實(shí)現(xiàn)焊接連接則是能有效的降低上集流體與上蓋之間接觸電阻的手段，如圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)，該集流體由上蓋設(shè)置的通孔延伸至外部，并在上蓋頂壁該沿著集流體與通孔的周緣接觸處焊接，雖然可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的焊接，但卻容易因電容器密封問(wèn)題導(dǎo)致內(nèi)部電解液在焊接處出現(xiàn)泄漏。并且由圖2與圖11對(duì)比可以看出，由于該上集流體的凸臺(tái)直徑比較小，所以能利用起來(lái)的面積也小，其焊接凹槽及相應(yīng)的狹長(zhǎng)通孔、焊接軌跡都相應(yīng)的也較短，面積較小，這樣焊接起來(lái)效果較差，也不方便。鑒于此，本實(shí)用新型采用的上集流體4與所述上蓋I上所設(shè)連接部(如第一側(cè)壁101等) 外徑相一致的做法，使得兩者在相互對(duì)接的端部周緣14處能夠?qū)崿F(xiàn)焊接連接，可以使兩者更好的融合，大大減小了接觸電阻，并且焊接的位置位于所述外殼2內(nèi)部，不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中因焊接位置位于所述外殼2外部而導(dǎo)致電解液容易泄漏的缺陷。[0039]此外，由于所述上集流體4的焊接凹槽402及其狹長(zhǎng)通孔403由靠近所述上集流體4中心延伸至邊緣，在所述上集流體4的面積增大后，所述焊接凹槽402及其狹長(zhǎng)通 孔403的面積也相應(yīng)的增大，這樣所述上集流體4與所述卷芯3的可焊接軌跡404變長(zhǎng)，即焊接面積增大，焊接更加方便，效果更好，使得卷芯與上集流體間的焊接更加穩(wěn)固。[0040]所述上蓋I與所述上集流體4的焊接方式可以是激光焊接、氬弧焊接、超聲波焊接或電阻焊接。優(yōu)選的使用激光焊接，使用激光焊接熱力較集中，無(wú)需引入焊接材料，也不會(huì)產(chǎn)生對(duì)產(chǎn)品有害的殘余物體。[0041]所述上蓋I與所述上集流體4通過(guò)過(guò)盈配合可使兩者更加緊密的結(jié)合，更有利于減小兩者之間的接觸電阻，并且由于所述上蓋I與所述上集流體4通過(guò)焊接連接，兩者之間過(guò)盈配合不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用而會(huì)松脫的情況。優(yōu)選的，所述凸臺(tái)401外周壁還可以做滾花處理，裝配所述上蓋I和所述上集流體4時(shí)，經(jīng)過(guò)滾花處理的所述凸臺(tái) 401外周面將與其接觸的所述側(cè)壁101內(nèi)表面上的氧化層刮去，進(jìn)一步減小了兩者之間的接觸電阻。[0042]如圖5和9所示，所述上蓋I的頂部有一上極柱102，所述上極柱102中間有一通孔作為注液口 103，所述上極柱102與所述注液口 103同軸同心設(shè)置，所述注液口 103先后用膠塞9和鋁塞10密封。其中，所述上極柱102是上蓋I的一端向外延伸所形成的一個(gè)同心凸臺(tái)構(gòu)成。[0043]如圖5和14所示，所述外殼2設(shè)有下極柱201，該下極柱201由所述外殼2連接所述下集流體5的一端向外延伸所形成的同心凸臺(tái)構(gòu)成，其中間設(shè)置有供所述下集流體穿出的通孔202。如圖5所示，所述下集流體5向所述通孔202延伸至其遠(yuǎn)離所述外殼2的一端并與該端面齊平，所述下集流體5與所述通孔202沿著該端端面的周緣接觸處25焊接連接，由于所述外殼2位于所述下集流體5 —端設(shè)置所述通孔202，并將所述下集流體5延伸至所述通孔202該端面，所以可以實(shí)現(xiàn)下集流體5與所述外殼2之間的焊接，使得兩者融合為一體，大大減小兩者之間的接觸電阻，同時(shí)也可以起到密封所述電解液的作用，使其不會(huì)出現(xiàn)泄漏情況。同時(shí)所述通孔202在所述外殼2的一端還設(shè)置了引導(dǎo)錐面203，可使所述下集流體5裝配進(jìn)入所述通孔202時(shí)更加方便。[0044]如圖15和16所示，所述下集流體5在所述通孔202內(nèi)壁面之間的延伸段內(nèi)具有密封圈凹槽501，所述密封圈8安裝于所述密封圈凹槽501內(nèi)，所述密封圈8為“O”形密封圈，“O”形密封圈所形成的機(jī)械密封與下集流體和所述通孔的端面處的焊接密封，形成雙重的密封結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步有效地防止電解液出現(xiàn)泄漏的情況。這些措施大大提高了超級(jí)電容器的性能和使用壽命。[0045]所述下集流體5的外周壁設(shè)置有C形凹槽502，通過(guò)對(duì)所述外殼2對(duì)應(yīng)于所述C形凹槽502的位置做滾槽處理,使所述外殼2形成同樣朝所述C形凹槽502方向凹進(jìn)去并與其緊密配合的凹槽204，并且由于滾壓作用使得所述凹槽502兩側(cè)凸部尖角503受到擠壓變形，和所述外殼2接觸更加緊密，進(jìn)一步的減小了所述外殼2與所述下集流體5之間的接觸電阻，同時(shí)也能保證產(chǎn)品內(nèi)部各零件在產(chǎn)品使用過(guò)程中相對(duì)固定。[0046]優(yōu) 選的，所述滾槽處理的部位設(shè)置在所述外殼2距離其側(cè)壁底部4mm-10mm處。[0047]所述下集流體5也可以不設(shè)置C形凹槽502，而是通過(guò)滾槽處理將所述外殼2外周壁的凹槽204設(shè)置在所述下集流體5的側(cè)部頂端，通過(guò)所述凹槽204卡住所述下集流體 5頂端，同時(shí)由于滾壓作用使得所述下集流體5的側(cè)部頂端尖角504發(fā)生形變，使得所述外殼2和所述下集流體5兩者相互之間非常緊密的貼緊，同樣可以起到減少接觸內(nèi)阻并保持產(chǎn)品內(nèi)部各零件在使用過(guò)程中相對(duì)固定的作用。[0048]如圖14所示，所述下極柱201中的通孔202和引導(dǎo)錐面203的表面應(yīng)該是光滑的， 這樣方便利用所述下極柱201進(jìn)行導(dǎo)向連接組裝，進(jìn)一步的，其外側(cè)面也可以是光滑的，這樣裝配所述超級(jí)電容器時(shí)更加方便快捷，當(dāng)然也可以設(shè)置螺紋，通過(guò)所述螺紋組裝結(jié)合使所述超級(jí)電容器的安裝更加穩(wěn)固。[0049]以2. 7V3000F有機(jī)體系(體系活性炭/1. OM TEABF4/AN)超級(jí)電容器為例，采用本實(shí)用新型的焊接結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品與采用現(xiàn)有技術(shù)的其它結(jié)構(gòu)的同類產(chǎn)品相比較，差異見(jiàn)表1:[0050]表I[0051]
權(quán)利要求1.一種焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，包括上蓋、外殼、卷芯、上/下集流體、置于外殼中的電解液以及用于將上述上蓋和外殼隔開(kāi)的隔離圈，所述卷芯與所述上/下集流體設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述卷芯兩端分別連接所述上/下集流體，其特征是所述外殼連接所述下集流體的一端具有由向外延伸的同心凸臺(tái)構(gòu)成的下極柱，所述下極柱中間設(shè)置有供所述下集流體穿出的通孔，所述下集流體與所述通孔之間設(shè)置有“O”形密封圈，所述下集流體與所述下極柱的端面平齊并焊接連接。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述下集流體外周壁設(shè)置有C 形凹槽，所述外殼在其對(duì)應(yīng)所述C形凹槽的部位做滾槽處理。
3.如權(quán)利要求1所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述外殼在其對(duì)應(yīng)所述的下集流體外周壁頂部的部位做滾槽處理。
4.如權(quán)利要求2所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述滾槽處理的部位在所述外殼側(cè)壁距離其底部處。
5.如權(quán)利要求1所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述焊接連接是激光焊接、氬弧焊接、超聲波焊接或電阻焊接。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述上蓋沿一端面的周緣設(shè)有用于與所述上集流體連接的連接部，所述上集流體的外徑與所述連接部的外徑一致，兩者在相互對(duì)接的部位沿周緣處焊接連接。
7.如權(quán)利要求6所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述上蓋的周緣部分兩次彎曲形成垂直于該上蓋的頂壁向下延伸的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，所述第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間形成肩部，所述第一側(cè)壁構(gòu)成所述連接部。
8.如權(quán)利要求6所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述上集流體具有同心設(shè)置的凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有方便所述上集流體和所述卷芯焊接連接的焊接凹槽，所述焊接凹槽由靠近所述上集流體中心延伸至邊緣處；所述焊接凹槽的底部設(shè)有方便電解液滲透到卷芯內(nèi)部的狹長(zhǎng)通孔，所述狹長(zhǎng)通孔自所述焊接凹槽的一端延伸到另一端。
9.如權(quán)利要求8所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述焊接凹槽及其狹長(zhǎng)通孔有4 一 10個(gè)，在所述凸臺(tái)上均勻或?qū)ΨQ分布。
10.如權(quán)利要求8所述的焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，其特征是所述上集流體的凸臺(tái)的外周壁做滾花處理，且該凸臺(tái)與所述上蓋的第一側(cè)壁之間過(guò)盈配合。
專利摘要一種焊接結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，包括上蓋、外殼、卷芯、上/下集流體、置于外殼中的電解液以及用于將上述上蓋和外殼隔開(kāi)的隔離圈，所述卷芯與所述上/下集流體設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述卷芯兩端分別連接所述上/下集流體，所述外殼連接所述下集流體的一端具有向外延伸的同心凸臺(tái)構(gòu)成的下極柱，所述下極柱中間設(shè)置有供所述下集流體穿出的通孔，所述下集流體與所述通孔之間設(shè)置有“O”形密封圈，所述下集流體與所述同心凸臺(tái)的端面平齊并焊接連接。所述上蓋與所述上集流體在相互對(duì)接的部位沿周緣處焊接連接。該結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器顯著降低產(chǎn)品內(nèi)部零件之間的接觸電阻，同時(shí)能夠有效地防止電解液出現(xiàn)泄漏的情況，大大提高了超級(jí)電容器的性能和使用壽命。
文檔編號(hào)H01G9/10GK202887989SQ20122049907
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者倪杰, 鐘小彬, 吳永禮, 賀持緩, 廖運(yùn)平 申請(qǐng)人:深圳市今朝時(shí)代新能源技術(shù)有限公司