超级电容器压力控制系统技术方案

超级电容设计（３００），通过单独利用气体消气剂（３５０，３５２）或者配合在所述封装上可再密封的通风口（３０８）一起，将所述电解槽封装（３２０）的内压降到最低。降低压力可以延长所述超级电容（３００）的使用寿命。在一个特定超级电容中最初产生的气体类型可以在多种可能的使用条件下测得。这些条件可以包括温度的变化、使用电压、电解液类型、使用时间和使用次数。最初的气体成分可以被确定，从而可以通过计算得出适用于不同条件下的气体消气剂（３５０，３５２）。可以将所述气体消气剂（３５０，３５２）封装在所述超级电容封装（３０２）内，制成负极，掺杂在负集电器中，或者作为涂层覆在负集电器上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及降低超级电容器中的气体集结引起的压力的方法。
技术介绍
在超级电容的高压充电过程中，尤其是结合着高温，由于热蒸 发、化学反应和电化学反应，产生了气体。所产生的气体被限制在 电容器的封装中。受限制的气体会引起电容的内部压力升高，最终 引起电解槽封装破裂。经常有些电容器封装，在电解槽容器壁上会设有一次性的压力释;^文保险，当电解槽内部的压力超过预先i殳计的 限定量时，会打开。 一旦电解槽封装或者保险破裂，超级电容就不 会起作用了。基于这个原因，通常会将超级电容限制在一定的使用 电压，例如水电解液电解槽l.OV，有才几溶剂电解液电解槽2.5V。为了使超级电容达到更高的使用电压，以及更高的能量和功率 密度，在封装上设置气体释放阀，以预防封装破裂。这使得电容器 可以在更高的电压下运4亍。然而， 一旦阀门打开，4匕学反应产生的 溶剂蒸汽和盐就会结晶并使通风口保持在打开的状态。如果通风口 被卡在打开的位置，水蒸气就会进入电解槽，并污染电解液，从而 降低电解槽的电压和寿命。而且，气体会在不受任何控制的情况下 被释放到工作环境中。在很多情况下，释放出的气体对人或动物是 有害的，或者会带来火灾或爆炸的风险。本说明书的这一
技术介绍
部分所包含的信息，包括所引用的任 何对比文件及其中的描述或者讨论，都是仅仅出于技术参考的目的 被收录，而不是为了限制本专利技术的保护范围。
技术实现思路
在此所描述的技术是一项超级电容设计，它可以通过单独使用 气体消气剂或者与封装上的可再封口通风口结合，降低电解槽封装 的内部压力。在一个特定超级电容中最初产生的气体类型可以在多 种可能的使用条件下测得。这些条件可以包括温度的变化、使用电压、电解液类型、〗吏用时间和^f吏用周期。最碎刀的气体成分可以;故确 定，从而可以通过计算得出适用于不同条件下的气体消气剂。可以 将气体消气剂封装在超级电容封装内，制成负极，掺杂在负集电器 中，或者作为涂层覆在负集电器上。可以额外地添力口可再去于口通风口 ，用于降〗氐电解槽中的气压以 及将气体导向气体消气剂进行收集。所述电解槽可以是一个组件中 的几个电解槽之一。气体消气剂可以;改置在组件中，用于捕获通过 组件中每个电解槽的通风口释放出的气体。组件可以是也可以不是 与外界隔绝密封的，这取决于所使用的气体消气剂配方，以及其是 否对空气和潮湿有4氏抗力。通风口可以包含弹簧或者弹性或回弹材 料，其在压力下可以压缩或者变形，而且能够使气体溢出。压力降 低后，所述弹簧、弹性体或者其他回弹性材料会恢复到低压尺寸的 状态，所述封装又重新被封口。作为安全措施，可以进一步在封装 上i殳置压力释》iU呆险，可以在万一通风口失效时发纟军作用。本摘要是用于筒单地介绍在下述详细描述中会被进一 步阐述 的一些概念。本摘要的目的并不是确定所要求题目的关4建特征或者 基本特征，也不是用来限制所要求题目的范围。通过下列对于不同 实施例得更加具体的文字描述，配合附图，当前专利技术的其它特4正、 细节、功用和优点会更加地明显，而且会通过附带的片又利要求书来 定义。附图说明图1是一个设置有气体消气剂和气体通风口的超级电容的等轴 测一见图。图2是一个设置有气体消气剂的双层巻状超级电容的扁平绕组 的示意图。图3是一个示意图，表示的是扁平绕组不同的层，这扁平绕组 设置在双层超级电容中，这具有掺杂了气体消气剂材料的负集电器 的双层超级电容中的不同层的示意图。图4是一个设置有通风口和气体消气剂的超级电容的部分剖视 等轴测—见图。图5是超级电容通风口的主要部件的分解少暴炸图。图6A-6C分别是通风口处于关闭状态、受压状态和开启状态的 局部剖^L平面图。图7A是另一实施例的具有偏置通风口的超级电容的等轴测视图。图7B是进一步描述图7A所述超级电容中设置的气体消气剂 的分截面平面图。图8A是一个密封的超级电容模块的等轴测视图。图8B是图8A所述超级电容模块进一步设置了气体消气剂材 料后的剖一见平面图。具体实施例方式电容器在一对靠近并间隔开的导体(被称为极板)之间的 电场储存能量。当向电容加载电压时，相同数量但极性相反的电荷， 分别在两个拟j反上聚集，乂人而^f诸存能量。通过在薄片浸泡在电解液 中的电极膜的薄片与相关联的集电板之间形成的电压，双层电 容器储存静电能量。当 一个完整的电容电解槽浸入到电解液中时， 会产生极化电极-电解液中间层。当极板薄片浸入到电解液中时，形成第 一层电解液偶极子和第二层带电粒子。双层电容技术也被称为超级电容，，(ultracapacitor，，和supercapacitor)才支术。这才羊的 双层电容可以在Maxwell技术公司(加利福尼亚州圣地亚哥)获得。与传统电容器相对比，相同体积和重量的双层电容具有更高的 电容量。有两个主要原因导致了这样的体积和重量效率。首先，电 荷分隔层非常地窄，其典型宽度是在纳米级的。其次，电极可以由 多孔材料制成，每单位体积，具有很大的有效表面积。因为电容量 与电才及面积呈正比，与电荷分隔层宽度呈反比，所以大的有效表面 积和窄的电荷分隔层结合起来，其效果就是与类似体积和重量的传 统电容器相比具有更高的电容量。双层电容的高电容量使得电容可 以*接收、存<渚和释》文大量的电能。图1中绘出了包含本文揭示的技术改良的典型超级电容100的 实例。超级电容100的电解槽被封装在容器102内，被盖子104盖 住。超级电容100的容器102通常由铝制成，形式上类似电解槽。 类似地，盖子104也可以由铝或其他材料(例如电绝缘的五孔塑料 材料，比如尼龙)制成，这取决于超级电容100的构造的其他方面。 可以利用盖子104的边纟彖沿着容器102的巻边106，将盖子104固 定在容器102上，形成真空密封。衬垫或者其他密封材料(未在图 中示出)可以沿着巻边106， i殳置在容器102的边》彖和盖子104之 间，乂人而有助于形成真空密^]。通风口端子108可以i殳置在盖子104中，它既可以作为端子一夸 超级电容连接到引线，也可以作为通风口排出超级电容100充放电 循环中在容器102中产生和聚集的气体。在可选实施例中，通风结 构与端子分开i殳置。而且，超级电容在盖子里可以有两个端子，而不是^f象在图1中所示的利用壳体的底部110作为端子。在另一实施 例中，整个的盖子104作为端子^f吏用。另外，在图l所示的实施例 中，通风口端子108还可以作为将电解液引入容器102中的电解槽电解液口 ，下面对超级电容容器中使用的典型形式的通风口作进一 步说明。图2示出了封装在容器102中的超级电容100的典型电解槽 (cell)结构120。双层电解槽120可以被制成电极薄片和绝缘薄片 的螺旋绕组。双层电解槽120可以包括第一极板薄片122a和第二 极板薄片122b,两者由多孑L分隔薄片124a分隔开。第二多孔分隔 器薄片124b可以挨着第二极板薄片122b的外表面126设置，从而 当才及^反薄片122a、 122b —起滚动形成螺S走电解槽120时，将第二 极薄片122b与第一极板薄片122a的外表面绝缘。随之，电容电解 槽120的所述几何结构通常被称为大大巻(一种软口香糖巻， jelly-roll )，，。要注意，在螺;旋壳120的中心形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容，包括：　筒；　双层电容电解槽，容纳在所述筒内，以及　气体消气剂材料，设置于所述壳体内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-11-22 60/739,203;US 2005-12-8 60/748,8971.一种超级电容，包括筒；双层电容电解槽，容纳在所述筒内，以及气体消气剂材料，设置于所述壳体内。2. 根据权利要求1所述的超级电容，进一步包括可再密封的通风 口，所述通风孔安装在所述筒的筒壁上，用于将筒内产生的气 体释it到所述筒的外部。3. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述电容电解槽被制成膜巻，并且在巻的中部限定有中 空区域。所述气体消气剂材料设置在所述中空区域内。4. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述筒进一步包括盖子；所述盖子在内表面具有凹陷；而且所述气体消气剂材料i殳置于所述盖子的所述凹陷内。5. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述气体消气剂材料包 括阻止湿气和空气气体的4屯化层。6. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述气体消气剂材料包 括在所述筒的内表面的涂层。7. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述气体消气剂材料为 合成物形式。8. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述气体消气剂为粉末形式而且所述超级电容还进一步包括透气袋，其中装有所述气体 消气剂材料。9. 根据权利要求1所述的超级电容，其中所述电容电解槽包括负集电器；而且 所述负集电器包含所述气体消气剂材料。10. 根据权利要求1中所述的超级电容，其中所述气体消气剂材料 包括吸收氢气的材料。11. 根据权利要求1中所述的超级电容，其中所述气体消气剂材料 包括吸收湿气的材泮...

【专利技术属性】
技术研发人员：波特米切尔，罗伯特克劳福德，习笑梅，钟黎君，
申请(专利权)人：麦斯韦尔技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]