專利名稱：一種高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著世界人口的急劇增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源和能源日漸短缺，生態(tài)環(huán)境日益惡化，人類將更加依賴潔凈和可再生的新能源，21世紀(jì)對(duì)儲(chǔ)能裝置提出了更高的要求。電化學(xué)電源作為儲(chǔ)能器件已經(jīng)得到了廣泛的使用，隨著我國(guó)動(dòng)力電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能器件的需求量越來(lái)越大，對(duì)其可靠性能要求也越來(lái)越高。
為了適應(yīng)如電動(dòng)汽車等新興領(lǐng)域的發(fā)展，燃料電池、鋰離子電池、鋰離子電容和超級(jí)電容器等電化學(xué)儲(chǔ)能器件單體尺寸越來(lái)越大，目前這些市場(chǎng)化產(chǎn)品往往具有卷繞式或者疊片式的電芯放入方形或圓柱形結(jié)構(gòu)而后密封形成，而電芯距離殼體都有一定的距離供電解液流動(dòng)和存儲(chǔ)一些器件內(nèi)部產(chǎn)生的氣體不至于使器件壓力過(guò)大而失效。如圖4所示由于電芯兩頭通過(guò)焊接在集流體上再連接到外部引出電極上，那么處于懸空狀態(tài)的電芯與集流體的焊接處就容易在頻繁振動(dòng)的尤其是高頻振動(dòng)的場(chǎng)合下產(chǎn)生脫焊失效，影響電化學(xué)器件的穩(wěn)定性。同時(shí)懸空的電芯在高振動(dòng)條件下也會(huì)產(chǎn)生電極脫粉和電極卷開(kāi)卷等不穩(wěn)定失效。
現(xiàn)有技術(shù)中也有通過(guò)設(shè)置在外殼上的環(huán)形凹槽對(duì)內(nèi)部電芯進(jìn)行限制定位的防振動(dòng)結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)無(wú)法緩沖振動(dòng)幅度，還是容易造成電極脫粉和電極卷開(kāi)卷情況。另外也有通過(guò)在外殼和內(nèi)芯之間設(shè)置彈性卡箍來(lái)緩沖振動(dòng)幅度的結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)會(huì)阻隔電解液的流動(dòng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述由于電芯懸空而在振動(dòng)場(chǎng)合下電芯與集流體焊接處容易脫焊失效，以及電極脫粉和開(kāi)卷等缺點(diǎn)，提供一種能夠有效限定電芯在外殼中的位置， 并能夠緩沖振動(dòng)幅度的高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案
—種高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，包括外殼、電芯、集流體；所述電芯設(shè)置在外殼內(nèi)，與集流體電連接；所述外殼與電芯之間充有電解液，其特征在于所述外殼上設(shè)置有多個(gè)凹槽，所述電芯外表面設(shè)置有多個(gè)彈性部件，電芯通過(guò)凹槽和彈性部件限定其在外殼中的位置。
其進(jìn)一步特征在于所述凹槽在所述外殼軸向和周向均勻分布，所述彈性部件位于電芯軸向的1/2處，并在周向上均勻分布，凹槽和彈性部件位置相互錯(cuò)開(kāi)。
優(yōu)選的所述彈性部件為高彈性模量的絕緣材料PTFE的彈片，通過(guò)高性能耐高溫防腐膠帶固定在電芯上，彈片的高度略大于電芯與外殼之間的距離。
進(jìn)一步的所述電芯為具有多層卷繞式圓柱形或疊片式的方形結(jié)構(gòu)，外殼為與之相匹配的尺寸略大于電芯的圓柱形或方形結(jié)構(gòu)。
所述電芯與集流體通過(guò)焊接的方式連接，集流體與外殼通過(guò)熱裝配、焊接或者螺栓的方式連接固定。
本發(fā)明電芯上引入多只彈片，并在殼體上引入凹槽，這些彈片和凹槽結(jié)構(gòu)使得電芯在三維方向上被限定，彈片還能對(duì)振動(dòng)幅度進(jìn)行緩沖，大大提高了該器件在振動(dòng)場(chǎng)合下的穩(wěn)定性。有效的防止在振動(dòng)場(chǎng)合下電芯與集流體焊接處脫焊失效，以及電極脫粉和開(kāi)卷等情況發(fā)生。


圖I為本發(fā)明電芯示意圖。
圖2為本發(fā)明外殼示意圖。
圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為傳統(tǒng)圓柱形超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。下面針對(duì)3000F2. 7V圓柱型超級(jí)電容器對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)進(jìn)行解釋。
如圖1、2、3所示圓柱型超級(jí)電容器包括圓形外殼I、圓形電芯2、集流體3 ;所述電芯2設(shè)置在外殼I內(nèi)，與集流體3電連接；所述外殼I與電芯2之間充有電解液，所述外殼 I上設(shè)置有多個(gè)凹槽11，所述電芯2外表面設(shè)置有多個(gè)彈片21，電芯2通過(guò)凹槽11和彈片 21限定其在外殼I中的位置。
所述凹槽11在所述外殼I軸向和周向均勻分布，所述彈片21位于電芯2軸向的 1/2處，并在周向上均勻分布，凹槽11和彈片21位置相互錯(cuò)開(kāi)。
所述彈片21為高彈性模量的絕緣材料PTFE材料，通過(guò)高性能耐高溫防腐膠帶固定在電芯2上，彈片21的高度略大于電芯2與外殼I之間的距離。
本實(shí)例高可靠性超級(jí)電容器如以下步驟加工而成
I.正極、隔膜和負(fù)極先形成三明治的結(jié)構(gòu)然后通過(guò)卷繞卷成直徑為57mm的電芯， 電芯的最外層為隔膜保持電氣絕緣。
2.在電芯的兩頭壓平后高度為120 _，并與正負(fù)極集流體分別焊接成為兩端帶有集流體的電芯。
3.將用PTFE制成的3只彈片利用聚酰亞胺膠帶固定在電芯的外層中央位置上，3 只彈片120度均勻分布，該電芯如圖I所示。
4.將上述固定好彈片的帶集流體的電芯裝入具有均勻分布凹槽的外殼中，該外殼如圖2所示，6只凹槽在外殼1/4與3/4處120度均勻分布，凹槽與彈片60度均勻錯(cuò)開(kāi)。
5.將裝入電芯的外殼放入真空干燥爐中進(jìn)行真空干燥，然后注電解液，封口、測(cè)試。
6.用同樣的材料制成按照目前正常的商品化超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)制成3000F2. 7V 超級(jí)電容器，即將步驟2中焊接好集流體的電芯直接裝入沒(méi)有凹槽的外殼中，如圖4所示。
對(duì)比采用本發(fā)明引入外殼凹槽結(jié)構(gòu)和電芯固定彈片結(jié)構(gòu)的高可靠性超級(jí)電容器和無(wú)此結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器防振性能。
將圖3和圖4所示的超級(jí)電容器各3只(發(fā)明I、發(fā)明2、發(fā)明3 ;普通I、普通2、普通3)進(jìn)行初始情況電性能對(duì)比，并在振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行振動(dòng)可靠性測(cè)試，振動(dòng)頻率為100Hz，加速度為lg，1000小時(shí)后再進(jìn)行電性能對(duì)比。具體如下表所示
權(quán)利要求
1.一種高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，包括外殼、電芯、集流體；所述電芯設(shè)置在外殼內(nèi)，與集流體電連接；所述外殼與電芯之間充有電解液，其特征在于所述外殼上設(shè)置有多個(gè)凹槽，所述電芯外表面設(shè)置有多個(gè)彈性部件，電芯通過(guò)凹槽和彈性部件限定其在外殼中的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，其特征在于所述凹槽在所述外殼軸向和周向均勻分布，所述彈性部件位于電芯軸向的1/2處，并在周向上均勻分布，凹槽和彈性部件位置相互錯(cuò)開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，其特征在于所述彈性部件為高彈性模量的絕緣材料的彈片，通過(guò)高性能耐高溫防腐膠帶固定在電芯上，彈片的高度略大于電芯與外殼之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電芯為具有多層卷繞式圓柱形或疊片式的方形結(jié)構(gòu)，外殼為與之相匹配的尺寸略大于電芯的圓柱形或方形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電芯與集流體通過(guò)焊接的方式連接，集流體與外殼通過(guò)熱裝配、焊接或者螺栓的方式連接固定。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種高可靠性電化學(xué)儲(chǔ)能器件防振結(jié)構(gòu)，包括外殼、電芯、集流體；所述電芯設(shè)置在外殼內(nèi)，與集流體電連接；所述外殼與電芯之間充有電解液，其特征在于所述外殼上設(shè)置有多個(gè)凹槽，所述電芯外表面設(shè)置有多個(gè)彈性部件，電芯通過(guò)凹槽和彈性部件限定其在外殼中的位置。本發(fā)明電芯上引入多只彈片，并在殼體上引入凹槽，這些彈片和凹槽結(jié)構(gòu)使得電芯在三維方向上被限定，彈片還能對(duì)振動(dòng)幅度進(jìn)行緩沖，大大提高了該器件在振動(dòng)場(chǎng)合下的穩(wěn)定性。有效的防止在振動(dòng)場(chǎng)合下電芯與集流體焊接處脫焊失效，以及電極脫粉和開(kāi)卷等情況發(fā)生。
文檔編號(hào)H01G9/08GK102930994SQ20121043458
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者孫偉, 王俊華 申請(qǐng)人:海博瑞恩電子科技無(wú)錫有限公司