[发明专利]一种高可靠性电化学储能器件防振结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种高可靠性电化学储能器件防振结构。 

背景技术

随着世界人口的急剧增长和社会经济的快速发展，资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，人类将更加依赖洁净和可再生的新能源，21世纪对储能装置提出了更高的要求。电化学电源作为储能器件已经得到了广泛的使用，随着我国动力电源产业的发展，对电化学储能器件的需求量越来越大，对其可靠性能要求也越来越高。 

为了适应如电动汽车等新兴领域的发展，燃料电池、锂离子电池、锂离子电容和超级电容器等电化学储能器件单体尺寸越来越大，目前这些市场化产品往往具有卷绕式或者叠片式的电芯放入方形或圆柱形结构而后密封形成，而电芯距离壳体都有一定的距离供电解液流动和存储一些器件内部产生的气体不至于使器件压力过大而失效。如图4所示由于电芯两头通过焊接在集流体上再连接到外部引出电极上，那么处于悬空状态的电芯与集流体的焊接处就容易在频繁振动的尤其是高频振动的场合下产生脱焊失效，影响电化学器件的稳定性。同时悬空的电芯在高振动条件下也会产生电极脱粉和电极卷开卷等不稳定失效。 

现有技术中也有通过设置在外壳上的环形凹槽对内部电芯进行限制定位的防振动结构，但是这种结构无法缓冲振动幅度，还是容易造成电极脱粉和电极卷开卷情况。另外也有通过在外壳和內芯之间设置弹性卡箍来缓冲振动幅度的结构，但是这种结构会阻隔电解液的流动。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述由于电芯悬空而在振动场合下电芯与集流体焊接处容易脱焊失效，以及电极脱粉和开卷等缺点，提供一种能够有效限定电芯在外壳中的位置，并能够缓冲振动幅度的高可靠性电化学储能器件防振结构。 

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案： 

一种高可靠性电化学储能器件防振结构，包括外壳、电芯、集流体；所述电芯设置在外壳内，与集流体电连接；所述外壳与电芯之间充有电解液，其特征在于：所述外壳上设置有多个凹槽，所述电芯外表面设置有多个弹性部件，电芯通过凹槽和弹性部件限定其在外壳中的位置。 

其进一步特征在于：所述凹槽在所述外壳轴向和周向均匀分布，所述弹性部件位于电芯轴向的1/2处，并在周向上均匀分布，凹槽和弹性部件位置相互错开。 

优选的：所述弹性部件为高弹性模量的绝缘材料PTFE的弹片，通过高性能耐高温防腐胶带固定在电芯上，弹片的高度略大于电芯与外壳之间的距离。 

进一步的：所述电芯为具有多层卷绕式圆柱形或叠片式的方形结构，外壳为与之相匹配的尺寸略大于电芯的圆柱形或方形结构。 

所述电芯与集流体通过焊接的方式连接，集流体与外壳通过热装配、焊接或者螺栓的方式连接固定。 

本发明电芯上引入多只弹片，并在壳体上引入凹槽，这些弹片和凹槽结构使得电芯在三维方向上被限定，弹片还能对振动幅度进行缓冲，大大提高了该器件在振动场合下的稳定性。有效的防止在振动场合下电芯与集流体焊接处脱焊失效，以及电极脱粉和开卷等情况发生。 

附图说明

图 1 为本发明电芯示意图。 

图 2 为本发明外壳示意图。 

图 3 为本发明结构示意图。 

图 4 为传统圆柱形超级电容器结构示意图。 

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。下面针对3000F2.7V圆柱型超级电容器对本发明结构进行解释。 

如图1、2、3所示圆柱型超级电容器包括圆形外壳1、圆形电芯2、集流体3；所述电芯2设置在外壳1内，与集流体3电连接；所述外壳1与电芯2之间充有电解液，所述外壳1上设置有多个凹槽11，所述电芯2外表面设置有多个弹片21，电芯2通过凹槽11和弹片21限定其在外壳1中的位置。 

所述凹槽11在所述外壳1轴向和周向均匀分布，所述弹片21位于电芯2轴向的1/2处，并在周向上均匀分布，凹槽11和弹片21位置相互错开。 

所述弹片21为高弹性模量的绝缘材料PTFE材料，通过高性能耐高温防腐胶带固定在电芯2上，弹片21的高度略大于电芯2与外壳1之间的距离。 

本实例高可靠性超级电容器如以下步骤加工而成： 

1.正极、隔膜和负极先形成三明治的结构然后通过卷绕卷成直径为57mm的电芯，电芯的最外层为隔膜保持电气绝缘。 

2.在电芯的两头压平后高度为120 mm，并与正负极集流体分别焊接成为两端带有集流体的电芯。