[發(fā)明專利]一種大容量電化學(xué)器件單體結(jié)構(gòu)及其組裝方法

在審

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• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107221451A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉;王俊華
• 申請（專利權(quán)）人: 烯晶碳能電子科技無錫有限公司
• 主分類號: H01G11/74
• 分類號: H01G11/74;H01G11/78;H01G11/84
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 邵驊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)儲能器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種易實現(xiàn)自動化加工、安全可靠的圓柱形大容量電化學(xué)器件單體結(jié)構(gòu)及其自動化組裝方法。

背景技術(shù)

超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，其容量可達幾千法拉，與傳統(tǒng)電容器相比，它具有較大的容量，較高的能量，較寬的工作溫度和極長的使用壽命，而與蓄電池相比它有具有較高的比功率，且對環(huán)境無污染，在包括軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、公交大巴、智能電網(wǎng)等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)具有廣泛的市場需求，但是由于傳統(tǒng)的超級電容器在結(jié)構(gòu)上通常采用電極芯兩端焊接集流體，一端集流體與鋁罐外殼通過熱裝配合，另外一端集流體與上蓋配合，上蓋與鋁罐之間通過密封圈密封絕緣，然后封口固定，裝配工序相對復(fù)雜，很多工序需手工操作，在真空干燥前無法實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的一致性較差和產(chǎn)品成本較高的缺點，在很多應(yīng)用領(lǐng)域不能很好的發(fā)揮超級電容器的優(yōu)勢。并且由于鋁罐也是帶電作為一個極性，封口后，鋁罐與另外一個極性上蓋之間距離很近，容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕和短路風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種容易實現(xiàn)自動化加工、安全可靠的圓柱形大容量電化學(xué)器件單體結(jié)構(gòu)及其組裝方法，以解決傳統(tǒng)超級電容器存在上述的缺點。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種大容量電化學(xué)器件單體結(jié)構(gòu)，包括位于兩端的鋁極柱、鋁罐、位于兩端的蓋板、集流體、電極卷芯；所述電極卷芯兩端面分別連接一個集流體；兩個所述集流體分別連接兩端的鋁極柱；其特征在于：所述鋁極柱為階梯柱；

所述蓋板套在鋁極柱上，所述蓋板一側(cè)端面和鋁極柱之間設(shè)置有絕緣圈，所述絕緣圈內(nèi)圈壁和鋁極柱之間設(shè)置有密封圈；所述密封圈通過塑料固定塊抵壓在所述鋁極柱上；所述蓋板內(nèi)圈壁與鋁極柱之間通過絕緣圈和塑料固定塊隔離；所述塑料固定塊上方設(shè)置卡固件進行定位。

其進一步特征在于：所述鋁極柱一端的圓周面上具有臺階，所述臺階插入集流體內(nèi)徑中，使所述鋁極柱的一端圓周面的外徑與集流體的外徑相吻合。

進一步的：一端的所述蓋板外圓周插入所述鋁罐內(nèi)徑；另一端的所述蓋板外圓周上具有臺階，所述臺階插入所述鋁罐的內(nèi)徑。

外圓周插入所述鋁罐內(nèi)徑的一端蓋板上端面與鋁罐口相平齊；另一端的所述蓋板的外圓周外徑與鋁罐外徑相吻合。

優(yōu)選的：外圓周插入所述鋁罐內(nèi)徑的一端蓋板外圓周直徑和鋁罐內(nèi)徑之差為-0.1~+0.3mm。

上述電極卷芯卷繞的兩個端面平整，分別焊接一個集流體，所述集流體焊接面上開有定位孔和導(dǎo)液孔。

上述鋁極柱位于鋁罐外部部分為螺紋結(jié)構(gòu)或非螺紋結(jié)構(gòu)；一端或兩端所述鋁極柱上開有注液孔，注液孔內(nèi)采用膠塞和激光焊接方式密封。

一種基于上述大容量電化學(xué)器件單體結(jié)構(gòu)的大容量電化學(xué)器件單體組裝方法，其特征在于包括下述步驟：

（1）將電極芯材料卷繞成電極芯卷，通過整形壓平，使兩個端面平整，并分別通過激光焊接一個集流體；

（2）將兩個鋁極柱一端圓周面的臺階分別插入兩個集流體內(nèi)徑中，使兩個鋁極柱的外圓周的外徑與兩個集流體的外徑相吻合，采用激光通過兩個臺階與兩個集流體的兩個接觸縫沿圓周方向?qū)X極柱和集流體焊接在一起；

（3）在兩個鋁極柱上依次裝配密封圈、絕緣圈和蓋板，并用塑料固定塊壓緊，卡固件定位；

（4）將步驟（3）中的電極芯卷組合體從一端放入鋁罐，使一端蓋板穿過鋁罐后上端面與鋁罐口相平齊；另一端蓋板外圓周上的臺階插入鋁罐的內(nèi)徑，使蓋板的外圓周外徑與鋁罐外徑相吻合；

（5）使用激光分別沿蓋板和鋁罐兩者的縫隙將蓋板和鋁罐焊接起來。

優(yōu)選的：所述步驟（4）中，預(yù)先將鋁罐加熱膨脹后再進行裝配，其加熱溫度在150~200度之間。

所述步驟（5）中，采用連續(xù)焊，焊接熔深為0.5~1.2mm，光斑重疊率為60~90%。

本發(fā)明的有益效果為，采用該結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工序簡單，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的一致性，減少生產(chǎn)成本，更利于各行業(yè)對超級電容器的使用。另外，本發(fā)明單體結(jié)構(gòu)，鋁罐和鋁極柱絕緣，鋁罐不帶電，避免了電化學(xué)腐蝕和短路的風(fēng)險，提高了電化學(xué)器件的可靠性。

附圖說明

圖 1 為本發(fā)明大容量電化學(xué)器件單體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖 2、3 為正極鋁極柱和負極鋁極柱組裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖 4為負極蓋板與鋁罐圓周焊接效果放大圖。

具體實施方式