下泄压式圆柱电容单体

技术领域

本发明涉及能量元件技术领域，尤其是一种下泄压式圆柱电容单体。

背景技术

储能元件包括但不限于超级电容器、混合型超级电容器、混合电池电容和/或其它电容器和/或电池元件（例如，锂离子，铅酸，镍镉，钠离子，和/或其它）。储能元件被广泛应用于车辆、电子产品以及储能系统、交通运输、智能电网和工业节能降耗等各个行业，储能元件技术是关乎其发展的一项重要因素。

电容单体作为储能元件的一种，其通常由外壳、电芯、电解液、盖板、集流体、极柱等部分组成。若干电容单体串联或并联后，插装到支架上构成电容模组，电容模组具有效率极高、高电流容量、电压范围宽、使用温度范围广、回卷使用寿命长、工作寿命长、免维护易保养、整合简单、低成本等优越的特性，具有广阔的发展前景。

电容单体在工作时，不可避免会发热而使得单体内部压力或温度升高，为了在内部压力或温度达到阈值时及时进行排气泄压，电容单体上通常设置有泄压结构。现有的圆柱电容单体通常在上端的负极盖板上开设排气孔，排气孔上设置防爆阀作为泄压结构，这种上泄压式的圆柱电容单体存在如下问题：（1）电容单体在串/并联组成电容模组时，需要从负极端引出、连接，即在组成电容模组时，若干电容单体的负极端（顶端）布置有很多引出部件与连接部件；由于负极盖板上开设了排气孔，为了不阻挡或者干涉排气孔的排气泄压，这些引出部件与连接部件在安装连接时需要避开负极盖板的排气孔，这对电容单体、引出部件及连接部件的安装位置、角度都提出了较高的要求，增加了装配难度，各部件之间的装配、焊接基准也不好找、不容易统一，容易出现较大的装配误差，装配精度较低；（2）在组成模组时，由于顶端负极引出端的连接结构需要避让排气孔，模组各连接结构之间需要预留足够的排气泄压空间，这就决定了模组顶端部的空间尺寸不会太小，模组顶端的连接部位占用的空间大，则电容单体的容纳空间就会被压缩，电容单体就会尽可能地紧凑设计，则其内部用于排气和容纳电解液的空间就不会太大，这就会降低单体的排气泄压性能与能量密度；而为了提高能量密度，将电容单体整体尺寸放大，则又会使得模组的整体尺寸变得很大，对安装空间的要求高，整体结构也不够紧凑。

发明内容

本申请人针对上述现有上泄压式电容单体存在的缺点，提供一种结构合理的下泄压式圆柱电容单体，泄压结构设置在底端，单体内部的排气空间与电解液空间更大，降低成模组时的装配难度，减少装配误差，提高装配精度。

本发明所采用的技术方案如下：

一种下泄压式圆柱电容单体，包括壳体内插装电芯，电芯顶部通过负极集流盘与负极盖板组件连接，电芯底部通过正极集流盘与正极盖板连接；正极集流盘中央的凸台从正极盖板的中心孔穿出，凸台上开设有注液孔，注液孔内从插装有胶塞与铝塞；正极盖板上开设有泄压孔，泄压孔内设置防爆阀片；正极集流盘的下侧设置有若干凸筋，上侧设置有若干下凹空腔。

作为上述技术方案的进一步改进：

若干凸筋上开设有贯通的开孔，所有凸筋的开孔位置均位于以正极集流盘中心为圆心的同一圆环区域内；圆环区域正对正极盖板的泄压孔。

正极集流盘的凸台从其板面向下凹形成，在凸台的上侧形成凹腔，凹腔构成所述下凹空腔。

正极集流盘的凸筋径向设置，凸筋从正极集流盘的板面向下凹形成，在凸筋的上侧形成凹槽，凹槽构成所述下凹空腔。

凸筋内侧与凸台相连、外侧延伸至正极集流盘外侧边缘，凹槽连通中央的凹腔。

正极集流盘的外周边缘设有若干弯折片，弯折片的高度与凸筋的高度相当。

负极盖板组件包括上盖板、转接板、负极柱头与连接柱，转接板、上盖板、负极柱头依次套设在连接柱上，上盖板焊接固定在壳体上，转接板与负极集流盘焊接。

上盖板与转接板、负极柱头及连接柱之间分别设置有绝缘件。

负极柱头采用铝件，连接柱采用铜柱。

负极盖板组件固定连接到壳体顶端，正极盖板固定连接到壳体底端。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明的泄压结构设置在单体正极端底部，采用下排气方式进行泄压，一方面，由于泄压结构设置在正极端，在其负极端（顶端）不需要再设置泄压结构，因此负极端部的引出部件与连接结构在安装连接时不需要再进行避让，即降低了对电容单体引出部件及连接部件的安装位置、角度的要求，各部件的位置、角度布置更灵活，降低了装配难度，而且各部件之间的装配、焊接基准也更好找、更容易统一，更利于减小装配误差，提高装配精度；另一个方面，由于负极端的连接结构不需要再避让排气孔，则模组各连接结构之间可以设计得更紧凑，从而减少模组顶端的占用空间，增大电容单体的容纳空间，使得电容单体获得更大的设计空间，则电容单体内部可以有更大的空间用来排气和容纳电解液，提高单体的排气泄压性能和能力密度；而且在获得较高能量密度的情况下，还可以使得模组整体尺寸更小，降低对安装空间的要求，整体结构也更为紧凑。注液孔与泄压孔同时设置在底部、位于正极端，可以避免对电解液造成污染。

（2）本发明在正极集流盘的下侧设置凸筋、上侧设置下凹空腔，对电芯底部与正极盖板之间的空间进行了有效的利用，增加了排气空间与排气面积，也增加了电解液的空间，提高壳体内的空间利用率，提高泄压排气性能与能量密度。凸筋作为加强筋，可以提高正极集流盘的强度，防止正极集流盘发生变形，保证输电性能。

（3）本发明的正极集流盘的凸筋开设在正对泄压孔的圆环区域内，可以给泄压孔的排气让出位置，保证顺利泄压排气，在正极盖板在安装时，不论泄压孔转动到哪个角度安装，均不会受到凸筋的干扰，消除了对泄压孔安装角度的限制，使正极盖板安装更灵活，降低了装配难度；开孔也给电解液提供了流动通道，更利于电解液流动分布到壳体内各部位，提高电解液的分布均匀性，提高能量密度。

附图说明

图1为本发明的爆炸图。

图2为本发明纵向截面的剖视图。

图3为图2中A部的放大图。

图4为图2中B部的放大图。

图5为正极集流盘俯视视角的立体图。

图6为正极集流盘俯视视角的立体图。

图中：1、壳体；2、电芯；3、负极集流盘；

4、负极盖板组件；41、上盖板；42、转接板；43、负极柱头；44、连接柱；45、第一绝缘件；46、第二绝缘件；47、第三绝缘件；

5、正极集流盘；51、凸台；52、注液孔；53、凹腔；54、凸筋；55、凹槽；56、开孔；57、圆环区域；58、弯折片；

6、正极盖板；61、中心孔；62、泄压孔；

7、防爆阀片；8、胶塞；9、铝塞。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明的壳体1内插装电芯2，电芯2顶部连接负极集流盘3，负极集流盘3与负极盖板组件4连接，负极盖板组件4固定连接到壳体1顶端；电芯2底部连接正极集流盘5，正极集流盘5与正极盖板6连接，正极盖板6固定连接到壳体1底端。

如图1、图2、图4所示，正极集流盘5的底面中央向下凸起设有凸台51，正极盖板6上开设有中心孔61，正极集流盘5的凸台51从正极盖板6的中心孔61穿出、通过焊接固定。正极集流盘5的凸台51中央开设有注液孔52，注液孔52内从上至下依次插装胶塞8与铝塞9。正极盖板6上、位于中心孔61外侧开设有泄压孔62，泄压孔62内设置防爆阀片7，在单体内压或温度达到阈值时，通过泄压孔62进行排气泄压。本发明的泄压结构设置在单体正极端底部，采用下排气方式进行泄压，一方面，由于泄压结构设置在正极端，在其负极端（顶端）不需要再设置泄压结构，因此负极端部的引出部件与连接结构在安装连接时不需要再进行避让，即降低了对电容单体引出部件及连接部件的安装位置、角度的要求，各部件的位置、角度布置更灵活，降低了装配难度，而且各部件之间的装配、焊接基准也更好找、更容易统一，更利于减小装配误差，提高装配精度；另一个方面，由于负极端的连接结构不需要再避让排气孔，则模组各连接结构之间可以设计得更紧凑，从而减少模组顶端的占用空间，增大电容单体的容纳空间，使得电容单体获得更大的设计空间，则电容单体内部可以有更大的空间用来排气和容纳电解液，提高单体的排气泄压性能和能力密度；而且在获得较高能量密度的情况下，还可以使得模组整体尺寸更小，降低对安装空间的要求，整体结构也更为紧凑。注液孔52与泄压孔62同时设置在底部、位于正极端，可以避免对电解液造成污染。

如图5、图6所示，正极集流盘5的凸台51从正极集流盘5的板面向下凹形成，因此在凸台51的上侧形成下凹的凹腔53。正极集流盘5的底面上、位于凸台51的外侧向下凸起设置有若干径向的凸筋54，凸筋54内侧与凸台51相连、外侧延伸至正极集流盘5外侧边缘；凸筋54也从正极集流盘5的板面向下凹形成，因此在凸筋54的上侧形成下凹的凹槽55，凹槽55连通中央的凹腔53。凸筋54作为加强筋，可以提高正极集流盘5的强度，防止正极集流盘5发生变形，保证输电性能；而且凸筋54下凸，挡在正极集流盘5与正极盖板6之间，则在正极集流盘5下侧、位于相邻凸筋54之间的空间均可用于排气，增加了排气空间与排气面积；而在凸台51上侧形成凹槽55和凸筋54上侧形成的凹腔53均为下凹的空腔，为单体内的电解液提供了空间，增加了电解液的容纳空间；即通过在正极集流盘5的下侧设置凸筋54、上侧设置下凹空腔，对电芯2底部与正极盖板6之间的空间进行了有效的利用，增加了排气空间与排气面积，也增加了电解液的空间，提高壳体1内的空间利用率，提高泄压排气性能与能量密度。凸筋54上开设有贯通的开孔56，所有凸筋54的开孔56位置位于以正极集流盘5中心为圆心的同一圆环区域57内，如图2、图4所示，正极盖板6的泄压孔62的径向位置与圆环区域57的位置相对应，泄压孔62正对该圆环区域57，由于凸筋54是下凸在正极集流盘5上的，在正对泄压孔62的圆环区域57内开设开孔56，可以给泄压孔62的排气让出位置，保证顺利泄压排气，而且每个凸筋54的开孔56位置均位于该圆环区域57内，则正极盖板6在安装时，不论泄压孔62转动到哪个角度安装，均不会受到凸筋54的干扰，消除了对泄压孔62安装角度的限制，使正极盖板6安装更灵活，降低了装配难度；开孔56也给电解液提供了流动通道，更利于电解液流动分布到壳体1内各部位，提高电解液的分布均匀性，提高能量密度。如图5、图6所示，正极集流盘5的外周边缘、轴向向下弯折形成有若干弯折片58，弯折片58的高度与凸筋54的高度相当，弯折片58可以进一步提高正极集流盘5的强度，弯折片58还可以起到限位作用，保证电解液空间，与电解液有最大的接触面积。

如图2、图3所示，负极盖板组件4包括上盖板41、转接板42、负极柱头43与连接柱44，转接板42、上盖板41、负极柱头43从下至上依次套设在连接柱44上，上盖板41焊接固定在壳体1上，转接板42与负极集流盘3焊接。上盖板41与转接板42、负极柱头43及连接柱44分别通过对应的绝缘件进行绝缘，上盖板41与负极柱头43及连接柱44之间设置有第一绝缘件45，上盖板41底面与连接柱44对应台阶面之间设置有第二绝缘件46，上盖板41与转接板42之间设置有第三绝缘件47。连接柱44采用铜柱，与单体内部的电解液接触进行导电，导电性能好，且不会发生电化学腐蚀；负极柱头43采用铝件，焊接性能好，更利于与模组的其他单体间使用铝片进行焊接，而且铝件价格较低，经济性更好。

以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。