[发明专利]一种微短路结构的冲击自传感超级电容器及应用

权利要求书

1.一种微短路结构的冲击自传感超级电容器，其特征在于，所述超级电容器内部采用串联叠层式结构，上层单体为普通构造，即按正极、隔膜、负极用刚性法兰连接，并在正负极外侧附着集流体组成一个单体电容，相邻两个单体电容的正极集流体和负极集流体叠在一起依次叠放、串联构成多个单体电容的串联叠层式结构；最底层单体的正电极事先涂点上导电胶触点阵列，并用弹性法兰连接正电极与负电极，即形成具有微短路结构的单体电容，然后将其和多个单体电容的串联叠层式结构组装为一体结构，该结构用712固化胶灌封为一次封装，上压重物完成固化；待固化完成后用一次封装时留存的注液针往电容器电极之间的空腔注入电解液后拔出针头封口，然后再将整体结构放置在形状相适的塑料外壳中，进行第二次灌封、固化成弹性结构，从器件头尾部的正负极分别引出接线，再用灌封胶灌封，得到具有微短路结构的冲击自传感超级电容器；

所述导电胶触点阵列的高度比弹性法兰的宽度短，使得单体电容在非冲击条件下，导电胶触点阵列与负电极保持断开，不影响超级电容器的正常供电能力；当正负电极在高过载冲击时发生轴向压缩，电极间距减小，导电胶触点阵列与负电极发生接触形成微短路，输出电压在瞬间向下跳变，从而超级电容器感知过载冲击响应信号，实现超级电容器利用自身储能量实现电路自供电。

2.根据权利要求1所述微短路结构的冲击自传感超级电容器，其特征在于，所述导电胶触点阵列是用点胶机将具备导电特性的导电胶涂于超级电容器单体的电极薄膜上形成导电胶触点阵列，并在高温下固化一个小时；另一电极不做附加操作；该导电胶触点阵列的点胶量保持一致，胶机注胶头保持一致，确保各个胶点高度一致并低于两层电极之间的高度，单层胶点个数为中心对称布局，确保电极应力分布均匀；两层电极之间采用弹性法兰或者绝缘弹性胶支撑与密封，保证所述超级电容器在正常情况下能够保持稳定的输出电压，同时在外界冲击撤去后保证微短路能够及时断开。

3.根据权利要求1所述微短路结构的冲击自传感超级电容器，其特征在于，具有导电胶触点阵列的叠层单体与其他普通超级电容器单体在组装时位于整体的底部；安装时，器件底部朝向冲击的方向，在冲击发生时，顶层多个单体同时充当质量块的作用，加大导电胶微短路触点阵列与电极直接的接触力，保证微短路形成。

4.根据权利要求1所述微短路结构的冲击自传感超级电容器，其特征在于，所述导电胶为采用环氧树脂作为基料，在环氧树脂基料中掺杂增韧剂和导电填料，充分混合而成，其中导电填料选活性碳粉，除增加导电性外还额外提升电极的储能性能；活性炭掺杂比例的控制以基料和导电填料成分比例靠近临界值，即将电阻率控制在高端范围内，确保微短路时电容器单体少损失能量为准。

5.一种权利要求1所述微短路结构的冲击自传感超级电容器的应用；其特征在于，所述微短路结构的冲击自传感超级电容器在充至满电时使用；使用时除了可以正常对外供电，还外接由OPA316运放组成的微分放大电路对冲击时电容器电压的负向跳变进行获取，完成冲击识别；将电容器两端作为电源对微分放大电路进行供电，在电路稳定工作的同时完成对冲击响应信号的处理和放大，真正实现了器件自传感特性；真正意义上实现了传感、供能一体化集成，克服了以往高过载冲击检测中传感器需要额外电源供应的问题，能够有效减小检测设备的体积。