Импульсная аккумуляторная батарея
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ т л у
М
CO
4й
1 (:0 сьг.з
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5035650/07 (22) 02.04.92 (46) 15.10.93 Бюл. Ия 37-38 (76) Кузнецов Иван Ефимович (54) ИМПУЛЬСНАЯ ЛК!(УМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ (57) Использование: аккумуляторные батареи для работы в импульсном режиме в системах электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: батарея содержит электроды 1 и рамки из электроизоляционного материала. Электроды 1 выполнены бипопярными в виде фольговых пластин, расположенных вдоль батареи, продольными слоями и разделенных изоля(19) RU (11) 2001470 С1 (51) 5 Н 01 М 10 18 ционными рамками, расположенными одна за другой в направлении, нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами 4 и перемычками 5, образующими между элементами батареи герметичные перегородки. На соседних рамках электроды 1 смещены по длине батареи на величину, равную ширине окна 4 и перемычки 5. В перемычках 5, образующих герметичные перегородки между элементами, выполнены сквозные каналы 9, заполненные изолирующей массой. Средняя часть биполярных электродов снпабжена сквозными отверстиями, совмещенными с каналами в перемычках рамки. Даны формулы для расчета количества пластин. 3 ил.
2001470
30 сой.
55 ми в перемычках, Изобретение относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока, и может быть использовано при разработке и производстве преимущественно многоэлементных импульсных батарей иэ фольговых электродов. Батарея, в частности, может быть использована в системах электростартернэго пуска двигателей внутреннего сгорания.
Известна многоэлементная импульсная аккумуляторная батарея, содержащая фольговые электроды. разделенные изоляционными рамками и сепараторами в виде палочек.
Эта батарея имеет ряд существенных недостатков, В ней, во-первых, практически невозможно выполнить естественную циркуляцию электролита, которая оказывает положительное влияние на удельные характеристики батареи. Отсутствие циркуляции ограничивает снизу межэлектродное расстояние, что оказывает негативное воздействие на внутреннее сопротивление и удельную мощность батареи. Сказанное следует из выражения где p — удельное сопротивление электролита, Омем; д — расстояние между электродами, см, F — площадь электрода, см . г
Во-вторых. в такой батарее ограничено снижение толщины электрода и соответственно уменьшение массы и повышение удельных характеристик батареи.
Известна также аккумуляторная батарея, содержащая биполярные электроды и монополярные электроды, в пределах каждого элемента соединенные пластинами параллельно между собой и одновременно либо с крайним электродом соответствующей полярности, либо с биполярным электродом смежного элемента.
В этой батарее, поперечное сечение пластин, соединяющих электроды, должно иметь достаточно большую величину, что увеличивает массу, габариты и снижает удельные характеристики батареи.
Наиболее близкой по технической сущности, прототипом, является многоэлементная батарея. которая содержит разноименные электроды, расположенные друг за другом вдоль батареи, электролит и рамки из эпектроизоляционного материала, расположенные одна за другой в направлении, нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами и перемычками, 5
50 образующими между элементами герметичные перегородки, Эта батарея имеет высокую удельную энергию, но из-за избытка активной массы внутреннее сопротивление ее велико, что ограничивает отдачу энергии за небольшое время с высокой удельной мощностью.
Эта батарея не может работать в импульсном режиме, кроме того она имеет низкую надежность герметизации между элементами, Целью изобретения является повышение удельной мощности и надежности многоэлементной импульсной аккумуляторной батареи.
Цель достигается тем, что в известной многоэлементной аккумуляторной батарее, содержащей разноименные электроды, расположенные друг за другом вдоль батареи, электролит и рамки иэ электроизоляционного материала, расположенные одна за другой в направлении нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами и перемычками, образующими между элементами герметичные перегородки, электроды выполнены в виде п+1
m (при нечетном n) или при четном и) фольговых пластин, расположенных отдельными слояи — 1 ми между рамками, иэ которых m (при нечетном и) или при четном n) электродов выполнены биполярными длиной L, определяемой по формуле
L=2 В+(1,1 — 1,9)С, где m — число слоев электродов;
n — число элементов батареи;
 — ширина окна рамки;
С вЂ” ширина перемычки между окнами; закрепленных своей средней частью на перемычках и смещенных на соседних рамках по длине батареи на величину В + С, а промежутки между торцами электродов заполнены изолирующей массой, При этом каждая перемычка в каждой рамке, образующая между элементами герметичные перегородки, снабжена сквозным продольным каналом, выходящим за пределы электродов в верхАей и нижней частях батареи, заполненным изолирующей масКроме того, средняя часть биполярных электродов снабжена сквозными отверстиями, совмещенными с продольными каналаПри том в качестве изолирующей массы. использован эпоксидный компаунд, совме2001470
LljPnnûn1 с битумной смолой в среде органического растворителя.
СопостаBèтельныи àHýnèз с проготипом позволяет сделагь вывод. что указанн ы е B bl I I J p. о т л и ч и т е л ь н ы е признаки являются новыми.
Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области техники, смежных областях, позволяет сделать вывод от отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявлемой многоэлементной импульсной аккумуляторной батареи и признать заявляемое решение соответствующим критериям "существенные отличия".
1-(а фиг.1 изображена многоэлементная импульсная аккумуляторная батарея с <астичным разрезом, общий вид: на фиг.2— продольный разрез той же батареи; на фиг.3 — то же, вид сверху в разрезе, Многоэлементная импульсная аккумуляторная батарея содержит разноименные электроды 1, 2, электролит, рамки 3 из электроизоляционного материала, снабженные окнами 4 и перемычками 5, межэлементные перегородки 6, образованные перемычками
5.
Электроды 1 и 2 выполнены в виде фольговых пластин, например из свинцовой фольги.
Электроды 1 — биполярные, перемычками 5 они разделены на три части. Средняя часть, расположенная на перемычке 5, является межэлеMåíтныM соединением, а две другие, выходящие в окна 4, являются носителями активной массы, например, двуокиси свинца по одну сторону перемычки и губчатого свинца, алюминия, цинка, кадмия и т.д. по другую ее сторону. Электроды 2 являются монополярными, они выведены наружу и соединены с коллекторами тока 7, Элементы (аккумуляторы) батареи образованы электродами 1, 2, окнами 4 и перемычками 5. Количество элементов батареи соответствует количеству окон 4 рал ки 3.
Электроды 1 и 2 расположены друг за другол вдоль батареи продольными слоями и разделены изоляционными рал ками 3 с сепараторными пало <ками 0, расположенными в окнах 4 и выполненных за одно единое с рамками. Слои электродов с рамками установлены один за другил в направлении нормальном к их ширине. Пространство между электродами .",аполнено электролитом, например, водным раствором серной кислоты. лярных электрода.
20 В зависимости от числа слоев электродов гп, при четном числе элементов и возможно три количественных варианта:
1. Число слоев m четное, В этом случае общее количество элект25 ;п(n — 1) родов составляет - — — -+ m из кото2
m(n — 1) рых — — -- — — биполярные электроды.
2. Число слоев m нечетное. начальный и
30 конечныи слои электродов содержит
n — 2 по ---; — - биполярных и по два монополярных электрода. Общее количество электроm n+1 1+1 иэ
2 дов составляет
m и — 1 — 1 которых
2 биполя рные электроды.
3. Число m нечетное, начальный и конеч40 ный слои электродов содержат по и/2 биполярных электродов.
Общее количество электродов равно
45 m(n — 1)+1 биполярные электроды.
Длину биполярного электрода L определяют по формуле
1. = 2 В + (1, 1 — 1,9) С, 50 где  — ширина окна 4 рамки 3;
С вЂ” ширина перемычки 5 между окнами которых
Электроды 1, 2 установлены между изоляционными рамками 3 и закреплены на них
55 с промежутками между их торцами, равными (0,1 — 0,9) С, Указанные промежутки заполнены изоляционной массой. На соседних рамках электроды смещены по длине батареи на величину В + С.
Количество электродов батареи неодинаково при четном и нечетном числе ее элементов.
Г1ри нечетном числе элементов общее
5 количество электродов батареи равно и ч-1 п — 1
-- --- -- m . из которых — - — --- m — биполяр2 ные электроды. При этом в один слой вхоп — 1
10 2 дит — — — — биполярных электродов и один монополярный, где in — число слоев электродов;
n — число элементов батареи, При четном числе элементов, количест15 во электродов в соседних слоях чередуются: в одном слое n/2 биполярных электродов, в
n — 2 другом — — — биполярных и два монопо2
20014ТО
Каждая перемычка 5, образующая между элементами батарей герметичные перегородки 6, снабжена сквозным продольным каналом 9, заполненным изолирующей массой. Длина канала превышает высоту электродов. Указанные каналы выступают эа пределы электродов в верхней и нижней части батареи. Средняя часть биполярных электродов 1, расположенная на перемычках 5, снабжена сквозными отверстиями 10, совмещенными с каналами 9 и заполненными изолирующей массой. Диаметр отверстий равен 0,8 — 1,5 ширины канала 9.
В качестве изолирующей массы может быть использован эпоксидный компаунд, совмещенный с битумной смолой в среде органического растворителя.
В одном сосуде готовят зпоксидный компаунд, например, эпоксидную смолу
ЭД-20 и дибитифтолат (ДБТ) на 100 в.ч. ЭД20 берут 12 — 30 в.ч. ДБФ. В другом сосуде готовят раствор битумной смблы в органическом растворителе, например, бензине, на 100 мл бензина берут 10 — 40 г битумной смолы, которую нарезают отдельными кусочками и помещают в растворитель. Затем приготовленные смеси смешивают в один сосуд при тщательном перемешивании, на
100 г эпоксидного компаунда добавляют
10 — 50 г раствора битумной смолы.
Непосредственно перед употреблением в приготовленную смесь добавляют последний компонент -- отвердитель, например, полиэтиленполиамин.
Вышеуказанная изолирующая масса обладает повышенной стойкостью в агрессивных средах, в частности, в растворе серной кислоты, К крайним рамкам 3 присоединены боковые стенки 11, Между крайними слоями и укаэанными стенками выполнены каналы для прохода электролита.
Формула изобретения
1. ИМПУЛЬСНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ, СОдержащая разноименные электроды, расположенные друг за другом вдоль батареи. электролит и рамки из электроизоляционного материала, расположенные одна за другой в направлении, нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами и перемычками, образующими между элементами герметичные перегородки, отличающаяся тем, что электроды выполнеn+1 ны в виде — m (при нечетном и) или
m(n+1)-1 — — — (при четном n) фольговых пла2
Собранный блок помещен в корпус 12. к которому прикреплена крышка 13 с отверстиями 14, Сборку батареи осуществляют следую5 щим образом.
Сначала, в приспособление для сборки, кладут боковую стенку 11, Затем на рамку 3 с обоих сторон наносят клей, рамку укладывают на стенку 11, на рамку 3 укладывают
10 n — 1 слой электродов, например, 2 биполярных и один монополярный электрод. После чего наносят клей на следующую рамку, укладывают ее на ранее уложенный слой элек15 тродов. а на эту рамку кладут очередной слой электродов и т,д.
Таким способом набирают m слоев электродов. На последний слой электродов кладут рамку с нанесенными слоями клея, а
20 на рамку — вторую боковую стенку 11.
Каналы 9 заполняют изолирующей массой либо перед присоединением второй боковой стенки, либо после присоединения через отверстия в стенке 11. К собранному
25 блоку присоединяют коллекторы тока 7. После этого собранный блок помещают в корпус 12, герметизируют его, крепят крышку
13, Готовую батарею заливают электроли30 том и при необходимости формируют ее, Подвод и снятие тока осуществляют при помощи коллекторов тока 7.
Батарея имеет высокую разрядную удельную мощность и надежность, стабиль35 ные электрические характеристики. (56) Авторское свидетельство СССР
М 543047, кл, Н 01 М 10/12, 1977.
Патент С ША N 4211833, кл. Н 01 М 6/48, 40 1981, Заявка Франции М 2200642, кл. Н 01 М
35/14, 1974. стин, расположенных отдельными слоями и — 1 между рамками, иэ которых — m (при не2 гп(п -1)+ 1 четном и) или (при четном n)
2 электродов выполнены биполярными длиной L, определяемой по формуле
L - 2В+ l1,! + 1,9) С, где m - число слоев электродов;
n - число элементов батареи;
В - ширина окна рамки;
С - ширина перемычки между окнами, закрепленных своей средней частью на перемычках и смещенных на соседних рамках по длине батареи на величину В + С, а
2001470
12 7 3 и 2 1 13
Ф /г. 2
Составитель И. Кузнецов
Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль
Редактор Н. Семенова
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Заказ 3130
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 промежутки между торцами электродов заполнены изолирующей массой.
2, Батарея по п.1, отличающаяся тем, что каждая перемычка, образующая между элементами герметичные перегородки, в каждой рамке снабжена сквозным продольным каналом, выходящим за пределы электродов в верхней и нижней частя ° батареи, заполненным изолирующей массой.
3. Батарея по п.1, отличающаяся тем, что средняя часть биполярных электродов
5 снабжена сквозными отверстиями,.совмещенными с продольными каналами в перемычках рамки.