本发明专利技术公开了一种超级电容器集流体与金属外壳的连接方法及其装置，其特点在于：1)、超级电容器的集流体与金属外壳通过真空电子束焊接。2)、集流体设有圆弧外边，保证金属外壳与集流体的紧密配合，通过电子束的焊接技术在真空环境进行圆周连续穿透熔化焊接。此技术避免了目前行业内因为集流体与金属外壳的连接方式而产生的漏液、焊接不牢固容易松脱、内阻大、自放电高而报废大的问题，有效降低了生产成本。本发明专利技术具有工艺简单、连接可靠，装配易操作，密封效果好的优点，是一种新型的超级电容器的集流体与金属外壳的连接方法及其装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超级电容器集流体与金属外壳的连接方法，本专利技术还涉及一种 实现该超级电容器集流体与金属外壳的连接方法的装置。 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Imm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 2_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。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题就是提供一种不会产生脱焊、虚焊等现象且接 触电阻比较小的超级电容器集流体与金属外壳的连接方法。 本专利技术所要解决的第二个技术问题就是提供一种实现该超级电容器集流体与金 属外壳的连接方法的装置。 为了解决第一个技术问题，本专利技术提供的超级电容器集流体与金属外壳的连接方 法，超级电容器包括金属外壳和集流体，所述的金属外壳的内腔底部是一个平面，所述的集 流体与所述的金属外壳的内腔底部平面紧密配合连接，采用电子束焊接机在真空环境下对 所述的集流体与所述的金属外壳进行熔接。 所述的集流体和所述的金属外壳的选材均采用纯铝，使用冷挤压工艺一次成型。 集流体设有圆弧外边，保证金属外壳与集流体的紧密配合。 所述的金属外壳与所述的集流体的接触的焊接形状，任意在接触位置以圆周轨迹 焊接，所述的圆周轨迹焊接的形式是以四分之一、二分之一或者全圆周。 所述的圆周轨迹焊接是连续穿透熔化焊接，或点焊焊接形式。 具体实施步骤如下： (1)、预处理：所述的集流体经过清洗、抛光，保证所述的集流体的表面平整，无污 渍； (2)、装壳：将超级电容器的所述的集流体通过激光焊接在超级电容器卷芯上，放 入所述的金属外壳内，再机械挤压，使焊接完所述的集流体的卷芯通过工艺设备使得所述 的金属外壳与所述的集流体实现紧密配合； (3)、焊接：将超级电容器置入电子束焊接机的真空腔内，抽真空，真空度为 l〇_3Pa，用电子束焊接在对超级电容器的所述的集流体与所述的金属外壳的连接部分进行 圆周连续穿透熔化焊接；电子束焊接参数如下： 为了解决第二个技术问题，本专利技术提供的实现超级电容器集流体与金属外壳的连 接方法的装置，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超级电容器集流体与金属外壳的连接方法及其装置，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。 本专利技术专利能够达到如下效果： 1、产品内阻低：采用电子束焊接，其原理是通过电子束去轰击工件，巨大的动能转 化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。其焊接深度深，工艺重复 性好，相比传统的激光焊接或超声焊接更具稳定性，不存在焊接不牢的现象，因而降低了 接触内阻，致使整体超级电容器等效串联内阻降低。 2、漏液率低：采用电子束焊接，热影响区窄当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超级电容器集流体与金属外壳的连接方法，超级电容器(10)包括金属外壳(1)和集流体(2)，其特征在于：所述的金属外壳(1)的内腔底部是一个平面，所述的集流体(2)与所述的金属外壳(1)的内腔底部平面紧密配合连接，采用电子束焊接机在真空环境下对所述的集流体(2)与所述的金属外壳(1)进行熔接。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘继波，黄浩宇，谢佼，易芳，
申请(专利权)人：湖南耐普恩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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