制造用于存储电能的单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造包括盖和外套的用于存储电能的单元的方法，所述方法包括封闭步骤(400)，所述封闭步骤(400)包括非接触地将压缩力施加到形成所述存储单元的一部分，以使所述盖和外套在机械地彼此符合，以通过其形状的接合而应用所述盖封闭所述外套。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电能存储单元的
。 更具体而言，本专利技术涉及一种用于该存储单元的制造的装置和方法以及得到的存 储单元。 在本专利技术的范围内，电能存储单元是指电容器（也即，包括两个电极和绝缘体的 无源系统），或超级电容器（也即，包括至少两个电极、电解质以及至少一个分隔部分的无 源系统），或电池（也即，包括阳极、阴极以及阳极和阴极之间的电解质溶液的系统），例如 锂电池类型的电池。
技术介绍
图1示出了管形超级电容器类型的电能存储单元的实例。 该电能存储单元10包括如下元件： ?管形封套20,管形封套20在其两端部开口， ?卷绕元件30,比如用液体电解质浸透的电容性绕组，以及 ?两个盖40,两个盖40设计为冠盖管形封套20的开口端部。 此类存储单元的不同的制造方法是已知的。这些不同的方法的每个都包括由使用 盖来封闭管形封套组成的步骤。该封闭步骤可以基于三种技术： ?机械折曲 ?密封焊接，或 ?粘附。 机械折曲 文献EP 2 104 122描述了一种机械折曲或封固（bouterollage)步骤，其包括使 管形封套20变形以使管形封套20对盖40折叠。橡胶类型的密封件，比如连接件45,被压 缩以便确保对液体和气体密封。 该折曲技术的缺点与使用橡胶类型的密封件的需求有关。事实上，泄漏的风险与 难以控制的该密封件的压缩有关，在折曲期间在该密封件上产生的应力之后能够分配不 均。 另一个缺点与折曲操作的持续时间有关。事实上，用于执行折曲的工具必须绕过 管形封套，这增加了封闭步骤的持续时间。作为一个变化，可以使用在存储单元的整个圆周 上同时施加接触压力，以便折曲管形封套和盖的工具。然而，在这种情况下，有必要对于管 形封套和盖的每个直径拥有不同的工具，并且这需要昂贵的投资。 另一个缺点与通过执行机械折曲步骤制成的存储单元的有限的寿命期限有关。在 存储单元的老化期间，存储单元的内部压力上升。压力的增加可能导致折曲的打开，这大大 降低了存储单元的使用寿命。 最后，折曲操作可以产生在卷绕元件30上的应力，降低所得到的存储单元的初始 性能。 密封焊接 可以通过钨极惰性气体焊接（TIG)，通过激光或其他传统的焊接技术来完成焊接。 在焊接的情况下，在管形封套和盖之间的弹性类型的密封件不再是必要的，而这延长了存 储单元的使用寿命。 然而，密封焊接具有许多缺点。 实际上，焊接步骤会导致管形封套的加热，其可能使构成卷绕元件30的热塑性绝 缘体、分隔部分或粘合剂薄膜烧毁。另外，由于电解液是易燃的，因此不能够在焊接之前执 行卷绕元件30的浸透。 使用焊接步骤也意味着执行待焊接的表面的准备步骤-比如管形封套和/或盖的 清洁、洗涤和干燥-以便确保适当的密封水平。因为其难以执行，因此该操作是昂贵的。 此外，在通过激光或TIG焊接的情况下，有必要旁通管形封套以便在其整个圆周 上焊接，而这延长了封闭步骤。 最后，进行焊接步骤涉及较高的制造成本（可消耗的气体、添加的金属、…）。 粘附 在粘附步骤期间，在管形封套上的盖的组装通过使用粘合剂（通常为环氧树脂， 有时使用金属填充）实现。 基于粘附步骤的组装技术是繁琐的，原因如下。首先，粘附步骤是指对待粘附的表 面执行前述的准备步骤-比如去油和干燥-以确保密封水平和足够的机械阻力。还可以执 行预备磨损步骤以使待粘附的表面变粗糙，从而改进附着性和粘合性。因为其难以执行，所 以这些预备步骤是昂贵的。并且，具有连接功能的粘合剂也具有电绝缘功能。因而，沉积的 粘合剂的体积相对较大，并且对剪切的抵抗力更不可靠（粘合剂的细小焊珠比厚的焊珠抵 抗力更强）。为了弥补该缺陷，通常使用特定的并且非常昂贵的粘合剂。同时，粘合剂溶剂 蒸汽必须得到处理，以免使生产操作员过敏，并且其产生了额外的成本。最后，较长的聚合 时间（大约30分钟）限制了该方法的生产产量。 基于粘附步骤的组装技术还可能降低所得到的存储单元的质量，原因如下。粘合 剂的聚合作用一般在高温中完成（环氧树脂粘合剂）。在粘合剂和铝之间的热震动和相对 膨胀可以导致盖和卷绕元件的电断开。 本专利技术的目的是提出一种电能存储单元的制造方法，尤其是一种比现有方法更简 单并且成本更低的方法，该方法消除了以上缺点的至少一个。
技术实现思路
为此，提供了一种电能存储单元（比如电容器或超级电容器）的制造方法，所述存 储单元包括： -外部封套，所述外部封套包括联接区域，所述外部封套在其端部的至少一个开 Π, -至少一个盖，所述至少一个盖包括联接区域，盖需要定位在所述外部封套的开口 端部的水平，以使联接区域彼此相对， -至少一个联接区域包括至少一个缓冲部分，比如突出部或凹部， 所述方法包括封闭步骤，所述封闭步骤由将非接触式压缩力施加到组成所述存储 单元的至少一个部件构成，以使所述盖和外部封套在缓冲的部分或多个部分的水平彼此接 触，尤其是机械地彼此接触，以通过形式的配合来应用所述盖封闭所述外部封套的开口端 部。 应当指出的是，缓冲部分为相对于元件的参考表面至少部分地突出和/或凹陷 的部分。位于元件的侧壁上的该缓冲部分导致元件在其轴向方向的直径的改变（增加或减 小）。 优选地，所述封闭步骤由将非接触式磁-机械力施加到组成所述存储单元的至少 一个部件构成（例如，通过应用电感器），以使所述盖和外部封套在缓冲的一个或多个部分 的水平彼此接触，以通过形式的配合应用所述盖封闭所述封套的开口端部。 作为在制造期间使用的参数的函数，该方法： ?折曲所述盖和所述外部封套，或 ?焊接所述外部封套和所述盖，其中存在两个部件的材料连续并且原子从一个部 件到另一个部件扩散的情况。 因此，该方法尤其能够使由具有不同熔点的导电材料制成的部件组装，这对于传 统的焊接装置是不可能的。 根据本专利技术的方法优点如下： ?封闭步骤的持续时间非常短（典型地小于一秒），其允许该方法适应于大量生 产； ?构成的存储单元的块的发热非常低，其在一方面不损坏位于外部封套内部的卷 绕元件或多个卷绕元件，并且在另一方面保留采取某些步骤的选择，比如先于封闭步骤的 浸透，其避免了单元的额外的封闭步骤。 ?在封闭步骤的执行期间，在盖和外部封套之间的界面产生的弛豫使得其导致气 体射流（可与等离子体相比较）其磨光（escape) 了待组装的表面：因此，没有必要在封闭 步骤之前而准备外部封套和盖的表面； ?与执行该方法相关的成本很低，因为一方面用于执行封闭步骤的工具可以用于 不同的直径的外部封套和盖，另一方面该工具的维护操作有限，因为工具不包括活动部件， 限制了其磨损。 优选地，非限制性地，根据本专利技术的方法的方面如下： -通过磁脉冲的发生装置的手段来应用磁-机械力，所述方法包括所述封套和所 述盖的定位步骤，从而所述封套和所述盖至少部分地由发生装置尤其是装置的电感器所围 绕。优选地，所述盖和所述封套得以定位，从而非接触式压缩力仅在联接区域的水平上施加 到所述盖和所述封套；这限制了包含在封套中的卷绕元件由于封套的壁到卷绕元件上的压 缩而退化的风险。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一直用于制造电能存储单元的方法，所述电能存储单元至少包括：‑外部封套(20)，所述外部封套(20)包括联接区域(23)，所述外部封套(20)在其端部的至少一个(21)开口，‑至少一个盖(40)，所述至少一个盖(40)包括联接区域(46)，所述盖需要定位在所述外部封套的开口端部的水平，以使联接区域(23、46)彼此相对，‑所述联接区域(46)中的至少一个包括至少一个缓冲部分(44、47；146、148)，所述方法的特征在于，所述方法包括封闭步骤(400)，所述封闭步骤(400)由将非接触式压缩力施加到所述存储单元的至少一个部件(20、40、70)构成，以使所述盖(40)和外部封套(20)在缓冲的一个部分或多个部分的水平彼此接触，以通过形式的配合应用所述盖封闭所述外部封套的开口端部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.07 FR 12511381. 一直用于制造电能存储单元的方法，所述电能存储单元至少包括： -外部封套（20)，所述外部封套（20)包括联接区域（23)，所述外部封套（20)在其端部 的至少一个（21)开口， -至少一个盖（40)，所述至少一个盖（40)包括联接区域（46)，所述盖需要定位在所述 外部封套的开口端部的水平，以使联接区域（23、46)彼此相对， -所述联接区域（46)中的至少一个包括至少一个缓冲部分（44、47 ; 146、148)， 所述方法的特征在于，所述方法包括封闭步骤（400)，所述封闭步骤（400)由将非接触 式压缩力施加到所述存储单元的至少一个部件（20、40、70)构成，以使所述盖（40)和外部 封套（20)在缓冲的一个部分或多个部分的水平彼此接触，以通过形式的配合应用所述盖 封闭所述外部封套的开口端部。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述封闭步骤由将非接触式磁-机械力施加到构 成所述存储单元的至少一个部件构成，从而所述盖和所述外部封套在缓冲部分的水平彼此 接触以通过形式的配合应用所述盖封闭封套的开口端部，所述部件至少部分地由导电材料 制成。3. 根据之前一项权利要求所述的方法，其中通过用于磁脉冲的发生的装置（50)施加 磁-机械力，所述方法包括所述封套（20)和所述盖（40)的定位步骤（300)，从而所述封套 (20)和所述盖（40)至少部分地由发生装置尤其是所述装置的电感器所围绕，脉冲优选地 以5和20kJ之间的能量发生。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括，先于所述封闭步骤的，所述 盖和所述封套的定位步骤（300)，所述盖（40)和所述封套（20)定位在所述发生装置中，从 而非接触式压缩力仅在联接区域（23、46)的水平上施加到所述盖和所述封套。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，先于所述封闭步骤的，第一元件，尤 其是外部封套（20)，定位在其他元件周围，特别是盖（40)周围，使得第一元件的联接区域 (23)围绕其他元件的联接区域（46)，所述缓冲部分布置在其他元件的联接区域中。6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中缓冲的一个部分或多个部分配置成使 得元件具有朝向相对的方向并且定位在电感器中的至少两个肩部（147、149)，以使压缩力 在实质上垂直于肩部的法线的方向上。7. 根据之前一项权利要求所述的方法，其中多个缓冲的部分布置在所述盖中，所述盖 包括至少一个侧壁（143)和两个端壁（141、142)，缓冲的部分包括至少一个第一凹部（146) 以及至少一个第二凹部（148)，所述至少一个第一凹部（146)在侧壁或侧壁和端壁中的至 少一个上开口，所述至少一个第二凹部（148)在侧壁或侧壁和另一个端壁中的至少一个上 开口。8. 根据之前一项权利要求所述的方法，其中凹部或所述第一凹部（146)在所述侧壁或 所述侧壁中的至少一个（143)的第一部分或多个第一部分上开口，并且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·维涅拉斯，
申请(专利权)人：布鲁技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR