新型超級陶瓷電容器制造技術

本發明專利技術公開了一種新型超級陶瓷電容器，其電路板為設置有一對叉指形電極的印刷電路板，或者是設置有一對雙螺旋形電極的印刷電路板；每個MLC通過焊接方式分別跨接到印刷電路板上的兩個叉指形電極或者雙螺旋形電極上，構成單層的MLC陣列平面結構；采用螺栓將多個單層的MLC陣列平面結構的印刷電路板疊加在一起，通過在相鄰的單層MLC陣列的對應電極間焊接導線，實現了層與層之間的并聯結構，制得超級陶瓷電容器。本發明專利技術組裝簡易，制備工藝簡單，實現了超級陶瓷電容器的便捷檢查和維修。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于電子元器件的，特別涉及一種用于電動汽車的新型超級陶瓷電容器。
技術介紹
受制于石油資源儲量和環保壓力，近年各國都在大力發展電動汽車。由于電動汽車對電池的比功率密度、比能量密度、充放電時間、循環壽命、價格以及安全性等方面都有較高的要求，而傳統的電池一般存在局限性，難以滿足電動汽車運行的需要。尋求各方面性能優異、價格適中的新電池成為多年來科學家和企業一直探索研究的對象，具備快速充電、放電率低、可靠性高、工作溫度范圍廣等特點的超級陶瓷電容器也成為各方關注的焦點。超級陶瓷電容器的基本原理是首先制備出具有超高介電常數的陶瓷介質，目前此類材料主要通過鈦酸鋇基陶瓷進行表面改性來制備；然后以此陶瓷介質為基礎，制備出具有高比容的多層陶瓷電容器(MLC)。再將多個MLC以并聯的方式組裝在一起構成一個單層MLC陣列，再將多個單層電容器陣列按一定方式組裝在一起構成三維結構，即形成陶瓷超級電容器。美國EEStor公司在超級陶瓷電容器領域進行了多年深入研究，2004年5月，該公司就聲稱已制造出一種成本價格是鉛酸電池的一半、能量密度是鉛酸電池的10倍、可反復充電100萬次以上的超級電容器。這種電池的能量密度有390Wh/kg，可以在O. 033m3的電容器上儲存至少52. 22kff. h的電能。此外,這種超級陶瓷電容器還具備快速充電、放電率低、可靠性高、工作溫度范圍廣等特點。在2004年和2006年EEStor公司提交的美國專利US 2004/0071944A1和US2006/0210779A1中，介紹了該公司設計的超級陶瓷電容器結構，如圖1 圖3所示。圖1為單獨的MLC的截面圖，可以MLC生產線上制備。圖2為將多個MLC組合在一起構成的單層MLC陣列。在這個陣列中，所有的MLC均豎直排列，然后用兩個公共的電極極板將這些MLC的兩個端電極分別焊接在一起，形成這些MLC的并聯結構。圖3是將多個單層MLC陣列組裝到一起的連接方式，這種連接方式，又形成了多個單層MLC陣 列的并聯。如果單獨的MLC具有較高的比電容，這樣一種多級并聯結構最終就可在較小的空間中實現非常高的電容量。但實際上，這種結構的組裝難度相當大。這主要表現在單層MLC陣列的焊接上。由于在MLC陣列中，MLC最終是被上下兩個平板電極包夾在了中間，這就導致處于中心的MLC在與上下電極實現電連接時具有較大的難度。而且，在使用過程中如果有某個MLC失效，其檢查、拆解的難度也較高。
技術實現思路
本專利技術的目的，是克服現有技術的缺點和不足，提供一種維修和檢查便捷、簡易組裝的新型結構的超級陶瓷電容器。本專利技術通過如下技術方案予以實現。一種新型超級陶瓷電容器，包括電路板、多層陶瓷電容器，簡稱MLC、以及連接電極；其特征在于，所述電路板為設置有一對叉指形電極的印刷電路板，或者是設置有一對雙螺旋形電極的印刷電路板；每個MLC通過焊接方式分別跨接到印刷電路板上的兩個叉指形電極或者雙螺旋形電極上，構成單層的MLC陣列平面結構；所述印刷電路板的每個電極上設置有通孔，采用螺栓通過上述通孔將多個單層的MLC陣列平面結構的印刷電路板疊加在一起，并在相鄰的單層MLC陣列的對應電極之間焊接導線，實現層與層之間的并聯結構，從而實現超級陶瓷電容器。所述多層陶瓷電容器為高比容多層陶瓷電容器。所述每片印刷電路板的電極上設置通孔的典型值為4 6個。所述新型超級陶瓷電容器所疊加的單層MLC陣列平面結構的印刷電路板為2層以上。本專利技術的有益效果，是實現了超級陶瓷電容器的便捷檢查和維修，具有組裝簡易、制備工藝簡單的特點。附圖說明圖1是現有技術的獨的MLC的截面圖；圖2是多個圖1的MLC組合在一起的單層MLC陣列示意圖；圖3是多個圖2的單層MLC陣列組裝到一起的結構示意圖；圖4是本專利技術具有叉指形電極的印刷電路板；圖5是具有單層的叉指形電極MLC陣列平面結構示意圖；圖6是本專利技術具有雙螺旋形電極的印刷電路板；圖7是具有單層的雙螺旋形電極MLC陣列平面結構示意圖；圖8是具有2個單層MLC陣列結構的組裝示意圖；圖9是具有多個單層MLC陣列結構的組裝示意圖。具體實施例方式本專利技術采用常規生產工藝制備新型超級陶瓷電容器。如圖4所示，本專利技術的新型超級陶瓷電容器結構中，包括具有一對叉指形電極的印刷電路板，以及焊接于叉指形電極之間的多層陶瓷電容器(MLC)，所述多層陶瓷電容器為高比容多層陶瓷電容器；焊接了 MLC后的印刷電路板即構成了單層MLC陣列平面結構，如圖5所示。在圖4中，深色區域即為一對叉指形電極。在焊接MLC時，每個MLC都分別跨接到兩個叉指形電極上，形成MLC的并聯結構。與美國EEStor公司的方案相比，本專利技術所提出的結構是一平面結構，所有MLC都位于表面，可以很方便地通過表面貼裝技術完成MLC的焊接工作；而且，此結構也非常有利于元件的檢修以及MLC的替換。圖6給出了另外一種單層MLC陣列結構，在這種結構中，用于焊接MLC的電極呈雙螺旋形結構，每個MLC都分別跨接在兩根螺旋形電極上，構成了另一種單層MLC陣列平面結構，如圖7所示。由圖4 圖7中可以看到，在單層MLC陣列的每個電極的上都設置有通孔，每個印刷電路板的一對電極上根據需要設置一定數量的通孔；多個單層MLC陣列通過螺栓經過這些通孔而疊加在一起，然后在相鄰層的對應電極之間焊接導線，從而在層與層之間形成并聯結構，得到新型超級陶瓷電容器，如圖8、圖9所示。在圖8中，給出了一個2層陣列的組裝示意圖，兩邊通過螺栓和螺母組裝到了一起，螺栓和螺母起到連接固定作用，同時還可起到層與層的分隔作用，避免了因螺栓的緊固而使MLC受到擠壓。在圖9中，是將多個單層MLC陣列通過螺栓經不同的通孔連接到一起，并通過焊接導線實現電連接后，獲得更大容量 的超級陶瓷電容器，層的數目可由需要實現的電容量來確定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型超級陶瓷電容器，包括電路板、多層陶瓷電容器，簡稱MLC、以及連接電極；其特征在于，所述電路板為設置有一對叉指形電極的印刷電路板，或者是設置有一對雙螺旋形電極的印刷電路板；每個MLC通過焊接方式分別跨接到印刷電路板上的兩個叉指形電極或者雙螺旋形電極上，構成單層的MLC陣列平面結構；所述印刷電路板的每個電極上設置有通孔，采用螺栓通過上述通孔將多個單層的MLC陣列平面結構的印刷電路板疊加在一起，并在相鄰的單層MLC陣列的對應電極之間焊接導線，實現層與層之間的并聯結構，從而實現超級陶瓷電容器。

【技術特征摘要】
1.一種新型超級陶瓷電容器，包括電路板、多層陶瓷電容器，簡稱MLC、以及連接電極; 其特征在于，所述電路板為設置有一對叉指形電極的印刷電路板，或者是設置有一對雙螺旋形電極的印刷電路板；每個MLC通過焊接方式分別跨接到印刷電路板上的兩個叉指形電極或者雙螺旋形電極上，構成單層的MLC陣列平面結構；所述印刷電路板的每個電極上設置有通孔，采用螺栓通過上述通孔將多個單層的MLC陣列平面結構的印刷電路板疊加在一起，并在相鄰的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖謐，鐘小榮，丁華明，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：