[实用新型]一种实现超级电容器集流体与金属外壳连接的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实现超级电容器集流体与金属外壳连接的装置。

技术背景

超级电容器是一种新型的储能装置，以绿色环保、功率密度大、充放电速度快、循环寿命长、使用温度范围宽等诸多优点，目前已主泛用于汽车、城市轻轨、地铁、军工、UPS、重工业设备等领域。

超级电容器是一种新型储能装置使用广泛。其关键在于等效直流内阻(以下简称ESR)，ESR主要由电极物质内阻、电解液内阻、接触内阻等组成，代表超级电容器内部发热所消耗的功率，对超级电容在充放电过程的影响比较大，降低ESR可以提高超级电容器的效率及可靠性。目前集流体与金属外壳的连接方式，在超级电容器使用中因环境的变动产生的连接脱落，造成了超级电容器在使用过程中的不稳定，而产生较大的接触内阻，导致内阻不稳定。

在超级电容器产品的结构中，集流体是电容卷芯与金属外壳的连接和固定的桥梁，是超级电容器的重要结构之一。在超级电容器的生产工艺中，集流体与正负端之间都需要进行熔接，熔接的面积尽可能的大，而且需要一定的熔接强度。目前超级电容器行业集流体与金属外壳的连接方法多采用激光焊接或超声波焊接。

目前超级电容器集流体与金属外壳都是采用纯铝材质，纯铝材质属高反射性及高导热性材料，焊接性会受激光所改变，焊接难度较大。当焊接超级电容器与金属外壳的时候会面临焊痕表面凸起、气孔、炸火、内部气泡等外观问题。表面凸起、气孔、内部气泡是超级电容器焊接的致命伤，直接导致的结果是超级电容器漏液而报废。很多应用由于这些原因不得不停止或者想办法规避。很多超容厂家在研发初期都会为此大伤脑筋；激光焊接超级电容器集流体与金属外壳位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内。需使用夹治具，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。最大可焊厚度受到限制，通常激光焊接的适宜深度在1mm左右，现行主流的超级电容器集流体与金属外壳贴合厚度通常在2mm以上；环境要求高，当进行中能量至高能量的激光束焊接时，需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除，以确保焊道的再出现。能量转换效率太低，通常低于10％。焊道快速凝固，可能有气孔及脆化的隐患，造成产品漏液，设备昂贵。

超声波焊接通常用于塑料焊接，是熔接热塑性塑料制品的高科技技术,超级电容器集流体与金属外壳均属纯铝金属材质，导致其焊接超级电容器集流体与金属外壳存在先天不足；为保证超声波焊接效果，在焊接超级电容器集流体与金属外壳的时，集流体与金属外壳需设计相应的焊接接头，焊接接头的形式为搭接、对接、角接等。增加集流体与金属外壳的结构的复杂性，增加产品成本。超声波焊接是所焊接金属件不能太厚，焊接所用功率随工件厚度及硬度的提高呈指数剧增；焊点不能太大，超级电容器集流体与金属外壳焊接均属圆周连续焊接，需要加压，加压易导致电容卷芯短路，造成产品报废。因而只局限于丝、箔、片、条、带等薄件的焊接，大多数情况下只适用于搭接接头。这些不足导致外部超声波焊接可靠性差熔接强度低，内阻较大等，影响大功率充放电。

用这两种方式进行生产不良率都很高，在超级电容器使用里面还是有其局限性，所以采用先进的熔接工艺生产超级电容器势在必行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种不会产生脱焊、虚焊等现象且接触电阻比较小的实现超级电容器集流体与金属外壳连接的装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的实现超级电容器集流体与金属外壳连接的装置，机架上设有八工位旋转机构和真空焊接室，所述的工位旋转机构上设有超级电容固定夹具且所述的超级电容固定夹具设置在所述的真空焊接室内，所述的真空焊接室连接有真空抽气孔，还包括一个电子束焊枪，所述的电子束焊枪能伸入到所述的真空焊接室内且所述的电子束焊枪与所述的真空焊接室采用密封结构。

所述的工位旋转机构为八工位旋转机构。

采用上述技术方案的实现超级电容器集流体与金属外壳连接的装置，金属外壳底部设计为平面，集流体与金属外壳底部进行紧密的配合，这样实现了集流体与金属外壳间最大接触面积，保证后续圆周连续穿透熔化焊接的顺利进行。采用电子束焊接机在真空环境下对集流体与金属外壳进行熔接。传统的熔接工艺不在真空下进行，集流体与金属外壳极易产生氧化现象，一方面容易产生微孔导致漏液，另一方面接触内阻仍较高。在真空环境下，采用电子束焊接，有效的避免了产生微孔而漏液现象，且大大降低了接触内阻。此结构中，集流体、金属外壳选材均采用纯铝，使用冷挤压工艺一次成型。

本实用新型专利能够达到如下效果：