[实用新型]混合型超级电容器的封装结构

说明书

技术领域

本实用新型属于超级电容器技术领域，涉及超级电容器的内部结构。特别涉及一种采用并联连接技术，内部封装1～5个单元的混合型超级电容器。

背景技术

超级电容器作为储能元件，具有大容量、高储能密度、能快速充放电、寿命长、无污染等特点，使它在电动车动力电源和其他备用电源等方面具有很好的应用前景。

当前，现有的超级电容器主要是以电化学方式存储电荷的，所以也称之为电化学超级电容器。它主要是由极化电极、电解质、隔板、电极终端引线和外壳几部分组成。由于受电解质击穿电压的限制，超级电容器的单元工作电压很低，通常水性电解质小于1.2V，有机电解质小于3.5V，这就限制了它的应用范围。而在实际应用中，尤其在大功率脉冲电源系统中，如电能武器的电源系统和电动车动力电源等，往往工作电压都很高，这就需要成百上千个单元串联，才能满足电压的要求。由于各单元电容器的性能和参数存在着一定差异，当电容器串联使用时，各单元上的电压分布通常是不均匀的，这就容易造成局部击穿，最终导致全部击穿。因此，为了解决串联结构的均压问题，一般采取串联单元的数量冗余，以降低各单元电容器上的平均工作电压。但是随着串联数量的增加，将会使总电容量降低、等效串联电阻增加。相反，如果能够采用并联连接的结构，则会提高总电容量、降低等效串联电阻，这将有利于提高电容器的储能密度和功率密度。要想采用并联连接技术，必须从本质上提高超级电容器的单元工作电压，这是保证其作为大功率储能器件的重要前提之一，同时还要减小内电阻，才能使之满足大电流快速释能的要求。

目前，在我国形成产品化的超级电容器都是双电层电容器，主要是低压系列有3.5V、5.5V、11V等；而高工作电压的超级电容器，如400V的产品，都是采用若干单元串联组成的，所以重量、体积均较大。工作电压低已成为阻碍利用电容器储能，来实现大功率脉冲电源技术发展的瓶颈。所以，超级电容器作为大功率储能元件，提高其单元工作电压是急待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种超级电容器的内部结构，采用并联连接技术，解决超级电容器参数匹配的问题，实现高储能密度和高功率密度在超级电容器元件上的统一。

本实用新型所采用的技术方案是：由金属钽阳极、电解质/隔板和二氧化钌电极组成超级电容器单元；在外壳内采用1～5个单元并联连接的技术封装，进行最佳参数配合，最终组成超级电容器元件。

本实用新型所提供的混合型超级电容器的封装结构，钽阳极2包括阳极表面上的钽氧化物薄膜(也称阳极电介质)和电解液4形成电解电容器，二氧化钌电极3在电解液4中形成电化学电容器，两极之间插入隔板5，通过电解液4等效串联后，构成超级电容器单元，如图1所示。形成具有电解电容器和电化学电容器共同优点的混合型超级电容器，它是一个两极不对称、且具有极性的电容器，由阳极表面上的电介质来承担电容器的工作电压。所以，超级电容器的单元工作电压是由阳极电介质层的厚度决定的，该电压根据设计需要可以实现高达160V。

本实用新型所提供的混合型超级电容器的封装结构，在外壳内可封装1～5个电容器单元，单元之间采用并联连接技术，平行堆放，组成紧密的结构。各阴极之间无需物理连接，通过电解质4相连，最终由阴线引线7引出；各阳极之间预先通过内部连线8连接，最终由阳极引线1引出，如图2所示。

本实用新型的效果和益处：从本质上提高了超级电容器单元的工作电压，单只电容器就可满足百伏以上工作电压的要求，因此，根据需要可采用1～5个单元并联连接技术，实现超级电容器元件的最佳参数组合，从而更能有效地利用超级电容器的大容量和高储能密度。电容器单元并联连接后，减小了内电阻，使大功率快速充放电成为了可能。该电容器结构简单，工业实现方便。可直接用于脉冲功率系统或作为电动车的辅助电源等。

附图说明

图1是混合型超级电容器的结构示意图。

图中：1阳极引线；2阳极；3阴极；4电解质；5隔板；6外壳；7阴极引线。

图2是采用3个单元并联连接技术封装的混合型超级电容器结构示意图。

图中：1阳极引线；2阳极；3阴极；4电解质；5隔板；6外壳；7阴极引线；8内部连线；9绝缘隔板；10玻璃绝缘子。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本实用新型的具体实施例。

实施例一