一種軟包超級電容及用於該軟包超級電容的注液系統的製作方法

2023-08-01 13:35:31 2

本實用新型涉及儲能技術領域，尤其涉及一種軟包超級電容及用於該軟包超級電容的注液系統。

背景技術：

隨著新能源科技的發展，儲能技術也得到迅猛發展，其中，超級電容在電子、汽車等眾多行業備受青睞。現有超級電容主要有金屬殼體超級電容和軟包超級電容，金屬殼體超級電容如發明專利ZL201010618799.2和實用新型專利ZL201420503685.7，軟包超級電容如實用新型專利ZL201020275932.4、發明專利ZL201210351084.4和實用新型專利ZL201220222296.8。

目前，軟包超級電容的殼體主要採用鋁塑複合膜，此種殼體設置利於緩衝超級電容內部產生的壓力，並相應降低發生爆炸及洩漏的風險，因此，相較於金屬殼體超級電容，軟包超級電容在功率、壽命和安全性發麵表現更為突出。

但現有軟包超級電容的軟態包裝殼如鋁塑複合膜殼體在注液時易因受到電解液注入時的外力衝擊而發生變形、損傷，並且，鋁塑複合膜、電解液的成本又均比較高，從而易造成經濟損失，提高軟包超級電容的生產成本；若直接採用計量泵將電解液定量灌入袋狀鋁塑複合膜殼體內部，在抽真空封裝袋狀鋁塑複合膜殼體的開口時，因袋狀鋁塑複合膜殼體變形易導致電解液溢出、注液量不足、鋁塑複合膜外表面被電解液汙染等現象發生。為避免軟包超級電容在注液時發生上述現象，出現了多種改進措施，如在氣囊袋邊緣封裝注液管，而注液管的設置對注液及封裝產生了其他影響，如注液管的管徑尺寸若過大則易造成封裝受限，管徑若較小則注液速度和抽氣速度被降低，總體上，雖然在一定程度上解決了電解液溢出、注液量不足、軟包殼體變形受損及其外表面被電解液汙染等問題，但同時也使注液、抽氣、封裝等製備工藝更加複雜，可控性降低，相應地，使生產效率降低，生產成本提高，成品合格率也較難保障。如實用新型ZL201220135837.3公開的一種水系超級電容器，其正極極片、隔膜、負極極片組成的芯外表面通過內封袋密封，軟包裝膜套在內封袋上，正極極耳與負極極耳在軟包裝膜頂端露出，注液管穿過軟包裝膜、內封袋頂端與內封袋內部連接，注液管頂端蓋有注液管帽，注液管內有過濾器。該實用新型在一定程度上提高了超級電容器的安全性，但是，其注液管、過濾器及注液管帽的設置不可避免地會發生製備工序增加及生產成本提高等問題。

因此，亟需研究開發出一種結構設置更優的軟包超級電容，性能安全穩定且製備簡單、 生產成本低、生產效率高。

技術實現要素：

本實用新型的目的是，針對現有技術存在的問題，提供一種軟包超級電容及用於該軟包超級電容的注液系統，使軟包超級電容性能更加安全穩定，使其注液更加高效，從而在使軟包超級電容製備更加簡單的同時，相應降低生產成本，提高生產效率。

本實用新型解決問題的技術方案是：一種軟包超級電容，包括殼體、電芯、正極導流片和負極導流片，其中，所述電芯位於所述殼體內部，所述正極導流片和負極導流片分別與電芯相連接，所述正極導流片和負極導流片均自所述殼體的內部延伸到所述殼體的外部，所述正極導流片和負極導流片均與所述殼體相連接，在所述殼體的內部填充有電解液，所述殼體為密封的殼體；其中：所述殼體在填充電解液前為一側開口的氣囊袋，所述電芯位於所述氣囊袋內，所述氣囊袋的體積為所述電芯體積的1.2～1.85倍。

進一步地，在本實用新型所述的軟包超級電容中，在所述氣囊袋的開口朝上時，所述氣囊袋的內部包括相連通的兩部分空間，所述兩部分空間分別為第一空間和第二空間，所述第一空間用於容置所述電芯，所述第二空間位於所述電芯上方，其中，所述第一空間大於所述第二空間，所述電芯上方為所述電芯靠近所述氣囊袋開口的一側。

優選地，在本實用新型所述的軟包超級電容中，所述第一空間與第二空間的橫向長度相等，所述第一空間與第二空間的縱向長度比為1:5～17：20。

進一步地，在本實用新型所述的軟包超級電容中，所述殼體的周邊包括四個封接區，所述四個封接區分別為第一封接區、第二封接區、第三封接區和第四封接區，所述第一封接區位於所述正極導流片與所述殼體相連接的一側，所述第二封接區位於所述負極導流片與所述殼體相連接的一側，所述殼體在填充電解液前為一側開口的氣囊袋時，所述第三封接區位於與所述氣囊袋的開口端相對的一側，所述氣囊袋的開口端為封接前的所述第四封接區。

本實用新型還提供了一種用於上述軟包超級電容的注液系統，包括操作臺以及在所述操作臺上設置的透明罩、第一真空乾燥箱、第二真空乾燥箱、封邊裝置和真空泵，其中，所述第一真空乾燥箱、第二真空乾燥箱、封邊裝置和真空泵依次設置在所述透明罩的內部，所述封邊裝置與所述真空泵相連接，所述透明罩為密閉的透明罩；在所述透明罩的外面設置有相連接的電解液供給箱和注液泵，所述注液泵通過注液管與所述透明罩相連接；在所述透明罩的外壁上還設置有多個彈性手套，所述多個彈性手套分別與所述注液管、第一真空乾燥箱、第二真空乾燥箱和封邊裝置相對設置。

進一步地，在所述軟包超級電容的注液系統中，所述注液管有兩組，所述兩組注液管分 別鄰近所述第一真空乾燥箱和第二真空乾燥箱相連接。

進一步地，在所述軟包超級電容的注液系統中，所述封邊裝置為熱壓封邊裝置。

進一步地，在所述軟包超級電容的注液系統中，所述注液泵為精密計量泵。

進一步地，在所述軟包超級電容的注液系統中，在所述封邊裝置上設有用於放置氣囊袋的腔體，所述腔體為能夠通過所述真空泵抽真空的腔體。

進一步地，在所述軟包超級電容的注液系統中，在所述透明罩外設置有控制器，所述控制器用於調控所述透明罩內部的溫度和壓力。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型軟包超級電容結構設計簡單優化，無需加設注液管等其他裝置，製造更加方便，利於提高生產效率及降低生產成本，且利於增強安全穩定性；與本實用新型軟包超級電容相配套的注液系統能夠充分提高本實用新型軟包超級電容的注液效率，並有效避免現有注液技術中常出現的電解液溢出、注液量不足、軟包殼體變形受損及其外表面易被電解液汙染等問題發生；總體上，本實用新型使軟包超級電容的生產效率更高，尤其是使其更加利於高效完成注液工序，並有效避免電解液及軟包殼體的損耗，相應地降低生產成本，並因其能有效避免軟包殼體變形，而使其成品的使用壽命及安全穩定性得到充分提高和保障。

附圖說明

圖1為本實用新型軟包超級電容的外部結構示意圖；

圖2為本實用新型軟包超級電容注液前的剖面示意圖；

圖3為本實用新型軟包超級電容注液後的剖面示意圖；

圖4為用於本實用新型軟包超級電容的注液系統的結構示意圖。

圖中所示：1-殼體；2-第一封接區；3-第二封接區；4-第三封接區；5-第四封接區；6-電芯；7-負極導流片；8-正極導流片；9-操作臺；10-透明罩；11-第一真空乾燥箱；12-第二真空乾燥箱；13-封邊裝置；14-真空泵；15-電解液供給箱；16-注液泵；17-注液管。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明，但本實用新型不受實施例的任何限制。為了增進公眾對本實用新型的徹底了解，在以下優選實施例中詳細說明了具體的細節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本實用新型。另外，為了避免對本實用新型的實質造成不必要的混淆，並沒有詳細說明眾所周知的元件、電路和使用方法等。

實施例1

如圖1和圖2所示，一種軟包超級電容，包括殼體1、電芯6、正極導流片8和負極導流片7，其中，所述電芯6位於殼體1內部，所述正極導流片8和負極導流片7分別與電芯6相連接，所述正極導流片8和負極導流片7均自殼體1的內部延伸到殼體1的外部，所述正極導流片8和負極導流片7均與殼體1相連接，在所述殼體1的內部填充有電解液，所述殼體1為密封的殼體；其中：所述殼體1在填充電解液前為一側開口的氣囊袋，所述電芯6位於所述氣囊袋內，所述氣囊袋的體積為所述電芯6體積的1.2倍至1.85倍。

在上述實施例中，所述殼體1能夠由任何適於製作軟包超級電容的軟包材料構成，優選由鋁塑複合膜構成；所述電芯6通常包括與正極導流片8相連接的正極片、隔膜和與負極導流片7相連接的負極片，所述電芯6、正極導流片8和負極導流片7均能夠由任何適於製作軟包超級電容的材料構成，具體根據實際目標產品要求進行設置。

在上述實施例中，通過將所述殼體1在填充電解液前設置為一側開口的氣囊袋，僅保留一個注液口，從而能夠避免多個注液口引起的後續封接不便及超級電容產品整體的抗壓能力下降所導致的漏液等事故發生；而通過注液前將所述電芯6置於所述氣囊袋內以及使所述氣囊袋的體積為電芯6體積的1.2～1.85倍的設置，能夠利於有效控制氣囊袋的規格，減少材料損耗，並能夠使電解液在注液過程中充分滲透進入電芯6中，並為注液提供提高注液效率和降低成本的空間，有效避免電解液溢出，保障注液量滿足所要求的電解質溶液的量，有效保護軟包殼體1，避免變形受損及其外表面易被電解液汙染。

在上述實施例中，如圖3所示，為方便注液操作，提高注液效率，將所述殼體1的周邊設置為四個封接區，所述四個封接區分別為第一封接區2、第二封接區3、第三封接區4和第四封接區5，所述第一封接區2位於正極導流片8與殼體1相連接的一側，所述第二封接區3位於負極導流片7與所述殼體1相連接的一側，餘下兩側分別為所述第三封接區4和第四封接區5，所述殼體1在填充電解液前為一側開口的氣囊袋時，所述第三封接區4位於與所述氣囊袋的開口端相對的一側，如圖2所示，所述氣囊袋的開口端為封接前的第四封接區5。

在上述實施例中，通過上述設置能夠使電解液的填充更加高效，並充分避免注液過程中發生電解液溢出、注液量不足、軟包殼體變形受損及其外表面易被電解液汙染等問題，在對本實用新型軟包超級電容進行注液操作時，能夠通過以下與其配套使用的注液系統實現上述技術效果；具體地，如圖4所示，所述用於本實用新型超級電容的注液系統包括操作臺9以及在操作臺9上設置的透明罩10、第一真空乾燥箱11、第二真空乾燥箱12、封邊裝置13和真空泵14，其中，所述第一真空乾燥箱11、第二真空乾燥箱12、封邊裝置13和真空泵14依次設置在所述透明罩10的內部，所述封邊裝置13與真空泵14相連接，所述透明罩10為 密閉的透明罩；在所述透明罩10的外面設置有相連接的電解液供給箱15和注液泵16，所述注液泵16通過注液管17與所述透明罩10相連接，所述注液管17穿過所述透明罩10的罩壁延伸至所述透明罩10內；在所述透明罩10的外壁上還設置有多個彈性手套(圖中未示)，所述多個彈性手套分別與所述注液管17、第一真空乾燥箱11、第二真空乾燥箱12和封邊裝置13相對設置。

應用上述注液系統對本實用新型軟包超級電容進行注液時，如圖2至圖4所示，充分利用所述氣囊袋的體積為所述電芯6體積的1.2倍以上的設置，在密閉的透明罩10內將氣囊袋分兩次注入電解液，首先，工作人員戴上所述彈性手套伸入透明罩10內利用注液管17向所述氣囊袋內注入所需電解液總量的30％～70％，然後，將初次注液後的氣囊袋置於第一真空乾燥箱11內進行抽真空乾燥，除掉進入氣囊袋中的電解液攜帶的水分和氣體；然後，將真空乾燥後的氣囊袋取出，再利用注液管17向其中注入所需電解液的餘量，接著將第二次注液後的氣囊袋置於第二真空乾燥箱12中進行抽真空乾燥，除掉第二次進入氣囊袋中的電解液所攜帶的水分和氣體；待真空乾燥後，將氣囊袋置於封邊裝置13中，將氣囊袋的開口端即第四封接區5密封，在封接過程中，對封邊裝置13通過真空泵14進行抽真空，使第四封接區5在真空條件下密封，此種真空封接操作能夠充分避免有氣體再次進入氣囊袋中，從而充分保障超級電容的安全性和穩定性。在上述注液過程中，所述電解液能夠為製備超級電容所需的各種電解液，具體根據實際產品需求進行配製；所述電解液通過注液泵16從電解液供給箱15中抽取泵送至注液管17中；在上述注液的各操作中，所述氣囊袋的拿取均由工作人員戴著鄰近各裝置的彈性手套進行操作，所述彈性手套能夠為填充電解液常用手套，優選為防水耐酸鹼腐蝕的手套。在上述注液過程中，注液全程在密閉的透明罩10內進行，有效避免了外部氣體和水分的進入；首次注液因還留有部分空間，所以完全不會產生電解液外溢和殼體變形的現象；而第二次注液是向經真空乾燥的氣囊袋內注入電解液，在此過程因所需注入量為總量的一部分，所以注液的速度易控制；經兩次注液及兩次真空乾燥充分避免了在氣囊袋內殘留其他氣體和水分，使超級電容的安全穩定性得到保障，而對氣囊袋開口端即第四封接區5的真空封接，則進一步保障了氣囊袋內無氣體和水分殘留，為超級電容的安全穩定性又進一步提供了保障；此外，通過兩次注液及應用所述第一真空乾燥箱11和第二真空乾燥箱12進行兩次真空乾燥，避免了一次注液量過多導致電芯6短時間無法吸入電解液、相繼的抽真空操作導致軟包殼體變形、以及隨著變形引起的電解液溢出和注液量不足等系列影響，通過多次抽放真空操作提高電解液進入超級電容主體即電芯6中的微孔速度和電解液的分布均勻性，而軟包超級電容中所填充電解液的足量也保證了最終產品的一致性及功率密度的穩定性；同時，通過上述注液系統對本實用新型軟包超級電容的氣囊袋進行注液，也有效控制了氣囊袋 的大小，利於節約鋁塑複合膜等殼體材料，而控制電解液不出現溢出也避免了電解液浪費，從而相應地降低了生產成本，提高了生產效率。

實施例2

如圖1至圖3所示，本實用新型的一種軟包超級電容，其基本結構設置同實施例1，具體地，還包括如下設置：為保障注液效果並提高注液效率，也為有效控制氣囊袋的尺寸避免材料浪費，在所述氣囊袋的開口朝上時，所述氣囊袋的內部包括相連通的兩部分空間，所述兩部分空間分別為第一空間和第二空間，所述第一空間用於容置電芯6，所述第二空間位於電芯6上方，其中，所述第一空間大於所述第二空間，所述電芯6上方為電芯6靠近所述氣囊袋開口的一側。

在上述實施例中，為進一步方便注液操作，優化注液工序，節約電解液及氣囊袋的材料，優選地，所述第一空間與第二空間的橫向長度相等，所述第一空間與第二空間的縱向長度比優選為1：5至17：20。

在對本實用新型軟包超級電容進行注液時，如圖2至圖4所示，所用的配套注液系統的基本設置及注液操作流程同實施例1，其中，為提高注液效率，保障注液效果，在所述軟包超級電容的注液系統中，所述注液管17優選設置有兩組，所述兩組注液管17分別鄰近所述第一真空乾燥箱11和第二真空乾燥箱12設置，所述兩組注液管17均自同一注液泵出發穿過透明罩10的罩壁延伸至透明罩10內，從而方便工作人員操作，避免因遠距離移轉氣囊袋發生電解液灑落等意外；為保障對注液量的有效調控，所述注液泵16優選為精密計量泵，通過精密計量泵輸送電解液，能夠利於工作人員控制電解液的注入量；為保障所述第四封接區5封接效果，提高超級電容產品整體的密封效果，所述封邊裝置13優選為熱壓封邊裝置，對所述第四封接區5即所述氣囊袋的開口端進行熱壓密封；為充分保障超級電容產品整體的性能的穩定一致性，在封邊裝置13上設有用於放置氣囊袋的腔體，所述腔體為能夠通過所述真空泵14抽真空的腔體，在將氣囊袋的第四封接區5進行封接時，使其處於真空下進行封接；為有效調控所述透明罩10內部的溫度和壓力，在所述透明罩10外設置有控制器，通過所述控制器進行隨時調控，以保障注液全程的順利進行。

本實用新型不限於上述實施方式，本領域技術人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進或變更，都不會超出本實用新型的構思和所附權利要求的保護範圍。