[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2041516C1 - Double-electric-layer capacitor - Google Patents

Double-electric-layer capacitor Download PDF

Info

Publication number
RU2041516C1
RU2041516C1 RU92007778/10A RU92007778A RU2041516C1 RU 2041516 C1 RU2041516 C1 RU 2041516C1 RU 92007778/10 A RU92007778/10 A RU 92007778/10A RU 92007778 A RU92007778 A RU 92007778A RU 2041516 C1 RU2041516 C1 RU 2041516C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
plates
power
capacitor
parts
Prior art date
Application number
RU92007778/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92007778A (en
Inventor
А.М. Иванов
А.Ф. Герасимов
И.Я. Богницкий
В.А. Ильин
нов Г.И. Емель
Г.И. Емельянов
Original Assignee
Многопрофильное научно-техническое производственно-коммерческое общество с ограниченной ответственностью "Эконд"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Многопрофильное научно-техническое производственно-коммерческое общество с ограниченной ответственностью "Эконд" filed Critical Многопрофильное научно-техническое производственно-коммерческое общество с ограниченной ответственностью "Эконд"
Priority to RU92007778/10A priority Critical patent/RU2041516C1/en
Priority to AU57222/94A priority patent/AU5722294A/en
Priority to PCT/RU1993/000282 priority patent/WO1994012995A1/en
Publication of RU92007778A publication Critical patent/RU92007778A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2041516C1 publication Critical patent/RU2041516C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/80—Gaskets; Sealings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: double-electric-layer capacitor has its case built up of power plates and flexible sheet material shell made of two or more nonsplit parts with sealed part-to-part and part-to-plate joints. Each part of shell has ribs along edge in direction of capacitor stack compression facing outside and shaped strip located on its inner side so that it covers part-to-part joint of shell. Each power plate is made of sheet metal in the form of hollow envelope whose inner space is filled with set of plates whose plane is arranged along direction of stack compression to form two-dimensional lattice built integral with shell accommodating power plates. EFFECT: improved specific power and reliability of capacitor. 2 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкции корпуса энергоемких конденсаторов с двойным электрическим слоем. The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of the housing of energy-intensive capacitors with a double electric layer.

Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ДЭС) нашли применение в качестве источников питания в системах с длительностью разряда 0,001-100 с (импульсный разряд). Такие конденсаторы дают возможность выделять в нагрузку энергии порядка 1-10 кДж и могут быть использованы в блоках питания технологического (конденсаторная сварка), медицинского (рентгеновские аппараты), а также для электростартерного пуска двигатель внутреннего сгорания. Double electric layer capacitors (DELs) are used as power sources in systems with a discharge duration of 0.001-100 s (pulse discharge). Such capacitors make it possible to release energy of the order of 1-10 kJ into the load and can be used in technological (capacitor welding), medical (X-ray machines) power supplies, as well as for electric start-up of an internal combustion engine.

Известен конденсатор, обеспечивающий реализацию способа накопления электрической энергии в двойном электрическом слое на поверхности контакта электрода и электролита. Электроды выполнены из пористого материала, обладающего большой площадью поверхности (например частиц активированного угля, имеющие площадь поверхности 1000-2000 м2/г), и разделены ионопроводящим сепаратором. Электроды и сепаратор пропитаны электролитом. Для отвода заряда с внешней стороны электродов установлены токоведущие обкладки из тонколистового материала, непроницаемого для электролита, и электрически разделенные по периметру диэлектрической прокладкой. Обладая высокой емкостью, такие конденсаторы являются низковольтными системами, рабочее напряжение которых ограничено напряжением разложения электролита. Для повышения напряжения используют конструкцию в виде пакета последовательно установленных друг на друга конденсаторов с двойным электрическим слоем (в дальнейшем конденсаторные элементы), при этом необходимое количество элементов определяется требуемым рабочим напряжением. Многослойная конструкция обладает значительным внутренним сопротивлением из-за большого числа механических контактов (между конденсаторными элементами, между частицами в электродах и т.п.). Для уменьшения внутреннего сопротивления к верхней и нижней плоскостях пакета прикладывается определенное усилие сжатия, которое поддерживается силовым корпусом, состоящим из силовых плит и упругой металлической оболочки, неразъемно и герметично соединенной с силовыми плитами.A known capacitor that provides the implementation of the method of accumulation of electrical energy in a double electric layer on the contact surface of the electrode and electrolyte. The electrodes are made of a porous material having a large surface area (for example, activated carbon particles having a surface area of 1000-2000 m 2 / g), and are separated by an ion-conducting separator. The electrodes and the separator are saturated with electrolyte. For the removal of charge from the outer side of the electrodes, current-carrying plates of sheet material, impermeable to electrolyte, and electrically separated around the perimeter by a dielectric pad are installed. Having a high capacity, such capacitors are low-voltage systems, the operating voltage of which is limited by the voltage of decomposition of the electrolyte. To increase the voltage, a design is used in the form of a package of capacitors in series with each other with a double electric layer (hereinafter capacitor elements), and the required number of elements is determined by the required operating voltage. The multilayer design has significant internal resistance due to the large number of mechanical contacts (between capacitor elements, between particles in electrodes, etc.). To reduce the internal resistance, a certain compression force is applied to the upper and lower planes of the package, which is supported by a power case consisting of power plates and an elastic metal shell, which is integral and tightly connected to the power plates.

Известная конструкция обладает следующими недостатками: для достижения малого внутреннего сопротивления требуется значительное усилие сжатия (до 100 кг/см2), которое в случае электродов большой площади достигает нескольких тонн, для обеспечения равномерного распределения сжимающего усилия по всей поверхности электрода и поддержания его длительное время необходимы массивные силовые плиты, что значительно утяжеляет конденсатор с ДЭС; установка высокого пакета конденсаторных элементов в корпус стаканного типа технологически затруднена и может привести к повреждению конденсаторных элементов, затрудняет изоляцию пакета от корпуса. Указанные недостатки известной конструкции снижают удельные характеристики и надежность энергоемких конденсаторов с двойным электрическим слоем.The known design has the following disadvantages: to achieve low internal resistance, a significant compression force is required (up to 100 kg / cm 2 ), which in the case of electrodes with a large area reaches several tons, to ensure uniform distribution of the compressive force over the entire surface of the electrode and to maintain it for a long time massive power plates, which significantly complicates the capacitor with DES; the installation of a high package of capacitor elements in a glass-type housing is technologically difficult and can lead to damage to the capacitor elements, making it difficult to isolate the package from the housing. These disadvantages of the known design reduce the specific characteristics and reliability of energy-intensive capacitors with a double electric layer.

Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков. The objective of the invention is to remedy these disadvantages.

Поставленная задача решается тем, что в конденсаторе с двойным электрическим слоем, содержащем корпус, выполненный в виде оболочки из упругого листового металлического листа, неразъемно и герметично соединенной с силовыми плитами, внутри которого размещен установленный между токосъемными пластинами с токовыводами, снабженный изоляцией и сжатый при определенном усилии пакет конденсаторных элементов, каждый из которых содержит два пористых электрода, разделенных ионопроводящим сепаратором, электролит и токосъемники, охватывающие электроды и разделенные по периметру элемента диэлектрической прокладкой, согласно изобретению, оболочка корпуса выполнена из двух или более неразъемно и герметично соединенных частей, каждая из которых снабжена по кромкам вдоль направления сжатия пакета ребрами, обращенными наружу, и на одной из кромок с внутренней стороны в области пакета профилированной планкой, перекрывающей место соединения частей оболочки, а каждая из силовых плит выполнена из листового металла в виде полой оболочки, внутренний объем которой заполнен набором пластин, плоскость которых расположена вдоль направления сжатия пакета и образующих двумерную решетку, неразъемно соединенную с оболочкой плит. The problem is solved in that in a capacitor with a double electric layer containing a housing made in the form of a shell of an elastic sheet metal sheet, permanently and tightly connected to the power plates, inside which is placed installed between the collector plates with current leads, equipped with insulation and compressed at a certain force pack of capacitor elements, each of which contains two porous electrodes separated by an ion-conductive separator, an electrolyte and current collectors, covering ele cathodes and dielectric gaskets separated along the perimeter of the element according to the invention, the shell of the housing is made of two or more integral and hermetically connected parts, each of which is provided along the edges along the compression direction of the package with ribs facing outward, and on one of the edges on the inside in the region package profiled strip overlapping the junction of the parts of the shell, and each of the power plates is made of sheet metal in the form of a hollow shell, the internal volume of which is filled with a set of plastic n, which is the plane along the direction of compression of the package and forming a two-dimensional lattice, integrally connected to the cladding slabs.

В частных случаях соединение частей оболочки корпуса друг с другом выполнено сварным. In special cases, the connection of the shell parts to each other is made welded.

Так как сборка конденсатора при цельной оболочке затруднена, оболочка выполняется состоящей из двух или более частей. При этом каждая часть по кромке вдоль направления сжатия пакета снабжена ребрами, обращенными наружу, которые обеспечивают монтаж оболочки и последующее неразъемное и герметичное соединение частей оболочки. Для центровки оболочки при ее сборке и предохранении пакета конденсаторных элементов и изоляции от возможных повреждений при операции соединения частей оболочки, на одной из кромок каждой части оболочки с внутренней стороны в области пакета, установлена профилированная планка, перекрывающая место соединения частей оболочки. Необходимо силовые плиты делать полыми, что позволяет значительно снизить их вес. Но, чтобы они не потеряли свою прочность и жесткость, необходимо изготовлять их из листового металла, а внутренний объем заполнить набором пластин, плоскость которых расположена вдоль направления сжатия пакета конденсаторных элементов и которые образуют двумерную решетку, неразъемно соединенную с оболочкой плит. Последнее необходимо для удобства сборки силовых плит и, кроме того, швы соединения повышают жесткость. Since the assembly of the capacitor with an integral shell is difficult, the shell is made up of two or more parts. Moreover, each part along the edge along the compression direction of the package is equipped with ribs facing outward, which ensure the installation of the shell and the subsequent one-piece and tight connection of the shell parts. To center the shell during its assembly and to protect the package of capacitor elements and isolation from possible damage during the operation of connecting parts of the shell, a profiled strip is installed on one of the edges of each part of the shell from the inside in the package region, overlapping the junction of the parts of the shell. It is necessary to make power plates hollow, which can significantly reduce their weight. But, so that they do not lose their strength and rigidity, it is necessary to manufacture them from sheet metal, and fill the internal volume with a set of plates, the plane of which is located along the compression direction of the package of capacitor elements and which form a two-dimensional lattice, one-piece connected to the shell of the plates. The latter is necessary for the convenience of assembling power plates and, in addition, the joints of the joint increase rigidity.

На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3-5 силовая плита, варианты выполнения; на фиг. 6-9 двумерная решетка, варианты выполнения. In FIG. 1 shows the proposed capacitor; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3-5 power plate, embodiments; in FIG. 6-9 two-dimensional lattice, embodiments.

Конденсатор с двойным электрическим слоем содержит корпус, внутри которого размещен пакет 1 конденсаторных элементов 2, вариант конструкции которых показан на фиг. 1. Пакет конденсаторных элементов установлен между токосъемными пластинами 3 и токовыводами 4 и снабжен изоляцией 5, выполненной из диэлектрического материала и предохраняет пакет от контакта с металлическим корпусом. Корпус содержит плиты 6 и оболочку 7. Представлена конструкция конденсатора с оболочкой, состоящей из двух частей. Каждая часть оболочки в месте соединения снабжена ребром 8, высота которого определяется удобством и надежностью монтажа корпуса и способом неразъемного и герметичного соединения (сварка, пайка, склейка). В случае применения сварки, например аргонно-дуговой, высота ребра составляет 2-3 мм. С внутренней стороны каждой части оболочки в области пакета на одной из кромок установлена профилированная планка 9, которую целесообразно выполнять металлической. Ширина и изгиб профиля планки определяются в каждом конкретном случае и зависят от диаметра электродов, толщины изоляции и т.п. The capacitor with a double electric layer comprises a housing, inside of which a packet 1 of capacitor elements 2 is placed, a design variant of which is shown in FIG. 1. A package of capacitor elements is installed between the collector plates 3 and current leads 4 and is equipped with insulation 5 made of a dielectric material and protects the package from contact with a metal case. The housing contains plates 6 and a shell 7. The design of a capacitor with a shell consisting of two parts is presented. Each part of the shell at the junction is equipped with a rib 8, the height of which is determined by the convenience and reliability of the installation of the housing and the method of one-piece and tight connection (welding, soldering, gluing). In the case of welding, for example argon-arc, the height of the rib is 2-3 mm. On the inner side of each part of the shell in the area of the package on one of the edges of the installed profiled strip 9, which it is advisable to perform metal. The width and bending of the profile of the strip are determined in each case and depend on the diameter of the electrodes, the thickness of the insulation, etc.

Силовая плита 6 содержит две чашки 10 и 11, которые вставляются друг в друга (фиг. 3 и 4) или стыкуются (фиг.5). Полость силовой плиты заполнена набором пластин 12, образующих двумерную решетку, неразъемно соединенную с оболочкой плиты. Возможны варианты выполнения двумерной решетки набором пластин (фиг.6-9). The power plate 6 contains two cups 10 and 11, which are inserted into each other (Fig. 3 and 4) or are joined (Fig. 5). The cavity of the power plate is filled with a set of plates 12 forming a two-dimensional lattice, one-piece connected to the shell of the plate. Possible embodiments of a two-dimensional lattice with a set of plates (Fig.6-9).

Изобретение позволяет создавать энергоемкие конденсаторы с двойным электрическим слоем с высокой удельной мощностью (до 1-10 Вт/г) и надежностью. The invention allows to create energy-intensive capacitors with a double electric layer with high specific power (up to 1-10 W / g) and reliability.

Claims (2)

1. КОНДЕНСАТОР С ДВОЙНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ, содержащий корпус, выполненный в виде оболочки из упругого листового металла, неразъемно и герметично соединенной с силовыми плитами, внутри которого размещен установленный между токосъемными пластинами с токовыводами, снабженный изоляцией и сжатый при определенном усилии пакет конденсаторных элементов, каждый из которых содержит два пористых электрода, разделенных ионопроводящим сепаратором, электролит и токосъемники, охватывающие электроды и разделенные по периметру элемента диэлектрической прокладкой, отличающийся тем, что оболочка корпуса выполнена из двух или более неразъемно и герметично соединенных частей, каждая из которых снабжена ребрами, расположенными по кромкам вдоль направления сжатия пакета и обращенными наружу и профилированной планкой, размещенной на одной из кромок с внутренней стороны оболочки и перекрывающей место соединения частей оболочки, а каждая из силовых плит выполнена из листового металла в виде полой оболочки, внутренний объем которой заполнен набором пластин, плоскость которых расположена вдоль направления сжатия пакета и которые образуют двумерную решетку, неразъемно соединенную с оболочкой плит. 1. CONDENSER WITH DOUBLE ELECTRIC LAYER, comprising a housing made in the form of a shell of elastic sheet metal, permanently and hermetically connected to power plates, inside of which is placed a set of capacitor elements installed between current-collecting plates with current leads, insulated and compressed at a certain force, each of which contains two porous electrodes separated by an ion-conducting separator, an electrolyte and current collectors, covering electrodes and a dielectric divided along the perimeter of the element characterized in that the shell of the housing is made of two or more integral and hermetically connected parts, each of which is equipped with ribs located along the edges along the compression direction of the package and facing outward and a profiled strip placed on one of the edges on the inside of the shell and covering the junction of the parts of the shell, and each of the power plates is made of sheet metal in the form of a hollow shell, the internal volume of which is filled with a set of plates, the plane of which is located It is formed along the compression direction of the packet and which form a two-dimensional lattice, one-piece connected to the shell of the plates. 2. Конденсатор по п. 1, отличающийся тем, что соединение частей оболочки выполнено сварным. 2. The capacitor according to claim 1, characterized in that the connection of the shell parts is made welded.
RU92007778/10A 1992-11-25 1992-11-25 Double-electric-layer capacitor RU2041516C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92007778/10A RU2041516C1 (en) 1992-11-25 1992-11-25 Double-electric-layer capacitor
AU57222/94A AU5722294A (en) 1992-11-25 1993-11-22 Capacitor with double electrical layer
PCT/RU1993/000282 WO1994012995A1 (en) 1992-11-25 1993-11-22 Capacitor with double electrical layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92007778/10A RU2041516C1 (en) 1992-11-25 1992-11-25 Double-electric-layer capacitor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92007778A RU92007778A (en) 1995-03-20
RU2041516C1 true RU2041516C1 (en) 1995-08-09

Family

ID=20132472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92007778/10A RU2041516C1 (en) 1992-11-25 1992-11-25 Double-electric-layer capacitor

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU5722294A (en)
RU (1) RU2041516C1 (en)
WO (1) WO1994012995A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19702757C2 (en) * 1997-01-27 1999-11-25 Daramic Inc Separator for lead acid batteries and their use

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3003763A1 (en) * 1980-02-01 1981-08-06 Rudolf 7896 Wutöschingen Klaschka METAL LID WITH ELECTRICALLY INSULATED ELECTRICAL BUSHING
SU1182693A1 (en) * 1983-12-05 1985-09-30 Организация П/Я В-8466 Sealed casing for electronic equipment
US4683516A (en) * 1986-08-08 1987-07-28 Kennecott Corporation Extended life capacitor and method
US4802063A (en) * 1987-11-19 1989-01-31 North American Philips Corporation Capacitor assembly with anchoring means for a layered capacitor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка РСТ N 92/12521, кл. H 01G 9/00, опублик. 1992. *

Also Published As

Publication number Publication date
AU5722294A (en) 1994-06-22
WO1994012995A1 (en) 1994-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100866767B1 (en) Safety Kit for Secondary Battery
JP7239733B2 (en) secondary battery
CN110828746B (en) Battery pack and electric vehicle
US4957830A (en) Rechargeable metal oxide-hydrogen battery
JP2991776B2 (en) Method of manufacturing button type battery and gasket for insulating and sealing button type battery
JP4312296B2 (en) Secondary battery cap assembly
EP0414337B1 (en) Electric double layer capacitor
CN212303783U (en) Connection type cover plate assembly and power battery
KR100717802B1 (en) Secondary battery
JP2005166664A (en) Secondary battery
EP3883033B1 (en) Secondary battery and battery module
JPH07263025A (en) Chemical battery
RU2041516C1 (en) Double-electric-layer capacitor
JPH09147829A (en) Storage battery
CN209401734U (en) Secondary cell and battery modules
KR100877811B1 (en) Safety Member for Secondary Battery Having Steps-formed End Portion at Bottom of Both Sides
KR101201815B1 (en) Secondary battery
KR20210015807A (en) Battery including bipolar cells with edge insulation devices supported by a support frame
WO2019228825A1 (en) Battery including bipolar cells that have a substrate with locating surface features
RU2190895C2 (en) Double-layer capacitor
KR101306600B1 (en) Method for manufacturing super capacitor of surface mount type
KR101297091B1 (en) Super capacitor of surface mount type and manufacturing method thereof
EP4280357A1 (en) Battery pack, method of assembling battery pack and battery cluster
KR100563038B1 (en) Sealed battery
RU2168786C1 (en) Double-layer capacitor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041126

NF4A Reinstatement of patent
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20061220