CZ309281B6 - Galvanický článek - Google Patents
Galvanický článek Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309281B6 CZ309281B6 CZ2021236A CZ2021236A CZ309281B6 CZ 309281 B6 CZ309281 B6 CZ 309281B6 CZ 2021236 A CZ2021236 A CZ 2021236A CZ 2021236 A CZ2021236 A CZ 2021236A CZ 309281 B6 CZ309281 B6 CZ 309281B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- collector
- galvanic cell
- separator
- guard
- electrolyte
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 16
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 11
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
- H01M50/157—Inorganic material
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Galvanický článek zahrnující alespoň dvě elektrody, každá v podobě kolektoru (1), který je tvořený plochým tělesem z elektricky vodivého materiálu. Kolektory (1) jsou rovnoběžné a prostor mezi nimi je rozdělen plochým separátorem (2), přičemž mezi každým kolektorem (1) a separátorem (2) se nachází alespoň jedna vrstva aktivní hmoty (3) obsahující elektrolyt. Aktivní hmota (3) je uložena v mantinelech (4), majících podobu pružného obvodového rámu, vloženého mezi každým separátorem (2) a kolektorem (1). Mantinel (4) doléhá těsně na jedné straně k ploše okrajové části kolektoru (1) a na opačné straně k ploše okrajové části separátoru (2).
Description
Navržený vynález se týká galvanického článku, s aktivní hmotou umístěnou v prostoru vymezeném mantinelem
Dosavadní stav techniky
Galvanické články jsou v dnešní době běžným zdrojem elektrické energie. Každý galvanický článek obsahuje zápornou a kladnou elektrodu a elektrolyt. Galvanické články pracují na principu elektrochemických reakcí, ke kterým dochází při ponoření kladné a záporné elektrody do elektrolytu. Elektrody jsou tvořeny kolektory, ve formě plochých těles. Dalším prvkem galvanického článkuje aktivní hmota, která je nanesená na kolektory. Mezi aktivní hmotu kladných a záporných elektrod je vložen separátor. Aktivní hmota, nanesená na kolektory společně s rozpouštědlem, pojivém a přísadou pro zvýšení vodivosti, je většinou pastovité až polotekuté konzistence. Pro její další využití je podrobena procesu sušení. Elektrody s usušenou aktivní hmotou jsou používány buď stočené do svitku například jako cylindrické aprizmatické typy článků nebo jsou jednotlivé vrstvy elektrod naskládány na sobě, tzv. pouch články.
Velkou nevýhodou těchto stávajících galvanických článků je potřeba použití aktivní hmoty v suchém stavu, přičemž dochází ke zvyšování celkových nákladů na jejich zhotovení. Nanášení a sušení aktivní hmoty je energeticky, materiálově, technologicky i časově velmi náročné.
Je známa patentová přihláška vynálezu PV 2011 - 405, jejíž řešení představuje lithiový akumulátor s obalem, ve kterém je společně s elektrolytem umístěn galvanický článek. Galvanický článek je tvořený dvěma elektrodami, přičemž každá z nich je oboustranně nalisovaná na kolektory a mezi nimi je umístěn separátor. Aktivní hmota elektrod je nalisovaná na kovové síťovině. Okrajové části aktivní hmoty nejsou nijak ohraničeny, čímž dochází kjejich vydrolování a rozpouštění v elektrolytu. Další nevýhodou tohoto řešení je zvýšený elektrický odpor kolektoru a zmenšená kontaktní plocha mezi aktivní hmotou a kolektorem oproti běžným galvanickým článkům.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje galvanický článek zahrnující alespoň dvě elektrody, kladnou a zápornou, přičemž obě elektrody jsou každá v podobě kolektoru, tvořeného plochým tělesem z elektricky vodivého materiálu, kde tyto kolektory jsou rovnoběžné a prostor mezi nimi je rozdělen plochým separátorem, přičemž mezi každým kolektorem a separátorem se nachází alespoň jedna vrstva aktivní hmoty obsahující elektrolyt, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že aktivní hmota je uložena v mantinelech majících podobu pružného obvodového rámu, vloženého mezi každým separátorem a kolektorem, kde každý mantinel doléhá těsně na jedné straně k ploše okrajové částí kolektoru a na opačné straně k ploše okrajové části separátoru.
Ve výhodném provedení mantinel galvanického článku sestává z nenasákavého materiálu a je s výhodou opatřen alespoň jedním plnicím otvorem pro elektrolyt, uzavřeným zátkou.
Alternativně v jiném výhodném provedení alespoň část mantinelu sestává z nasákavého materiálu.
V jiném ekvivalentním výhodném provedení je povrch mantinelu v oblasti nacházející se mimo dotykovou stranu s aktivní hmotou opatřen pláštěm z nenasákavého materiálu. Tento plášť je opatřen alespoň jedním plnicím otvorem pro elektrolyt, uzavřeným zátkou, přičemž zbývající část mantinelu sestává z nasákavého materiálu.
- 1 CZ 309281 B6
Ve výhodném provedení je alespoň jeden kolektor galvanického článku opatřen alespoň jedním propojovacím otvorem pro propojení více kolektorů.
Alternativně je s výhodou alespoň jeden kolektor prodloužen vně mantinelu a to tak, že na těle článku tvoří alespoň jeden kontaktní výstupek a propojovací otvor se nachází na tomto kontaktním výstupku.
Výhodou předvedeného vynálezu je také skutečnost, že tento typ galvanického článku nevyžaduje suchou aktivní hmotu, ale je možno použít aktivní hmotu jakékoliv konzistence. Odpadají tak náklady nutné na její nanášení a sušení.
Další výhodou je úspora materiálů použitých pro aktivní hmotu, zejména pojiv a rozpouštědel, které není nutno použít v takové míře jako u dosavadního stavu.
Použití mantinelu umožňuje zvýšení poměru aktivní hmoty k neaktivní hmotě galvanického článku, jako je například kolektor, separátor apod., čímž dochází ke zvýšení gravimetrické a volumetrické hustoty energie oproti stávajícím porovnatelným galvanickým článkům.
Navržený galvanický článek je vzhledem ke své robustnosti vhodné použít zejména pro zálohování elektrických zdrojů, jako jsou úložiště energie pro solární elektrárny a dále pro vyrovnávání energetických špiček.
Objasnění výkresů
Navržený vynález je objasněn pomocí výkresů, kde znázorňuje:
obr. 1 prostorový pohled na sestavený galvanický článek;
obr. 2 prostorový pohled na kolektor, opatřený mantinelem a aktivní hmotou;
obr. 3 příčný řez galvanickým článkem znázorněným na obr. 1;
obr. 4 příčný řez galvanickým článkem s plnicím otvorem a zátkou;
obr. 5 čelní pohled na kolektor s mantinelem opatřeným pláštěm;
obr. 6 prostorový pohled na sestavený galvanický článek s dvěma kontaktnímu výstupky, opatřenými propojovacím otvorem;
obr. 7 propojení více galvanických článků pomocí pólových tyčí.
Příklad uskutečnění vynálezu
Příkladem jednoduchého optimálního provedení navrženého vynálezu je galvanický článek podle obr. 1 až 3, zahrnující kladnou a zápornou elektrodu, přičemž obě elektrody jsou, každá v podobě kolektoru 1, tvořeného plochým tělesem, vzájemně rovnoběžné a prostor mezi nimi je rozdělen plochým separátorem 2. Mezi každým kolektorem 1 a separátorem 2 se nachází vrstva aktivní hmoty 3 obsahující elektrolyt. Tato aktivní hmota 3 je uložena v mantinelech 4, majících podobu pružného obvodového rámu vloženého mezi každým separátorem 2 a kolektorem L Každý z mantinelů 4 doléhá těsně na jedné straně k ploše okrajové částí kolektoru 1 a na opačné straně k ploše okrajové části separátoru 2. Mantinel 4 tak vymezuje prostor pro umístění aktivní hmoty 3 a plní funkci těsnění, a to zejména v případě tekuté nebo pastovité konzistence aktivní hmoty 3.
-2CZ 309281 B6
Mantinel 4 dle obr. 4 sestává z nenasákavého materiálu a je opatřen plnicím otvorem 5 pro elektrolyt, uzavřeným zátkou 6.
Další alternativní řešení galvanického článkuje zobrazeno na obr. 5, kde povrch mantinelu 4 je v oblasti nacházející se mimo dotykovou stranu s aktivní hmotou 3 opatřen pláštěm 7 z nenasákavého materiálu. Tento plášť 7 je opatřen plnicím otvorem 5 pro elektrolyt, uzavřeným zátkou 6, přičemž zbývající část mantinelu 4 sestává z nasákavého materiálu.
Obr. 6 příkladně znázorňuje variantu provedení galvanického článku s kolektorem který je opatřeným propojovacím otvorem 8 pro propojení více kolektorů 1. Kolektor 1 v tomto příkladném provedení je prodloužen vně mantinelu tak, že na těle článku tvoří kontaktní výstupek 9 a propojovací otvor 8 se nachází na tomto kontaktním výstupku 9.
Obr. 7 znázorňuje propojení jednotlivých galvanických článků pomocí pólových tyčí 10. 11. sloužících pro přívod a odvod elektřiny při paralelním zapojení většího počtu galvanických článků. Jedna z pólových tyčí 10 propojuje kladné elektrody, druhá z pólových tyčí 11 propojuje elektrody záporné. Kolektor j. je zhotoven z elektricky vodivého materiálu, například na bázi hliníku a mědi.
Materiál mantinelu 4 může být použit buď jako nenasákavý nebo nasákavý. U nenasákavého typu mantinelu 4 se jedná převážně o plast nebo kompaktní pryž. V případě nasákavého typu se jedná o materiál různé hustoty a nasákavosti jako je porézní pryž, plst, skelné vlákno, textil. Elektrodu opatřenou nasákavým mantinelem 4 je možno ponořit celou do elektrolytu. Mantinel 4 podle typu použitého kolektoru 1 může mít různý tvar. Mantinel 4 může být k ploše kolektoru 1 přichycen, přitlačen nebo přilepen.
Aktivní hmota 3, umístěná v prostoru vymezeném mantinelem 4, může být použita buď v pevném stavu například jako pláty, destičky nebo ve formě pastovité či polotekuté konzistence, případně jako sypký materiál například prášek, piliny apod. Tento sypký materiál může být i zvlhčený. Aktivní hmota 3 je ke kolektoru 1 podle typu použitého materiálu přitlačena, přilisována nebo přilepena. V případě použití aktivní hmoty 3 v kapalném stavu, je do prostoru vymezeného mantinelem 4 aktivní hmota 3 injektována. Konstrukce galvanického článku podle vynálezu umožňuje kompenzace objemových změn aktivní hmoty 3, ke kterým dochází během nabíjení a vybíjení, a to při současném zachování těsnosti mantinelu 4.
Rozumí se, že zde popsaná jednotlivá uskutečnění vynálezu jsou představována pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na výčet zde uvedených příkladů provedení.
Claims (7)
1. Galvanický článek zahrnuj ící alespoň dvě elektrody, kladnou a zápornou, přičemž obě elektrody j sou každá v podobě kolektoru (1), tvořeného plochým tělesem z elektricky vodivého materiálu, kde tyto kolektory (1) jsou rovnoběžné a prostor mezi nimi je rozdělen plochým separátorem (2), přičemž mezi každým kolektorem (1) a separátorem (2) se nachází alespoň jedna vrstva aktivní hmoty (3) obsahující elektrolyt, vyznačující se tím, že aktivní hmota (3) je uložena v mantinelech (4), majících podobu pružného obvodového rámu, vloženého mezi každým separátorem (2) a kolektorem (1), kde každý mantinel (4) doléhá těsně na jedné straně k ploše okrajové části kolektoru (1) a na opačné straně k ploše okrajové části separátoru (2).
2. Galvanický článek podle nároku 1, vyznačující se tím, že mantinel (4) sestává z nenasákavého materiálu.
3. Galvanický článek podle nároku 2, vyznačující se tím, že mantinel (4) je opatřen alespoň jedním plnicím otvorem (5) pro elektrolyt, uzavřeným zátkou (6).
4. Galvanický článek podle nároků 1, vyznačující se tím, že alespoň část mantinelu (4) sestává z nasákavého materiálu.
5. Galvanický článek podle nároku 4, vyznačující se tím, že povrch mantinelu (4) je v oblasti nacházející se mimo dotykovou stranu s aktivní hmotou (3) opatřen pláštěm (7) z nenasákavého materiálu a tento plášť (7) je opatřen alespoň jedním plnicím otvorem (5) pro elektrolyt, uzavřeným zátkou (6), přičemž zbývající část mantinelu (4) sestává z nasákavého materiálu.
6. Galvanický článek podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že alespoň jeden kolektor (1) je opatřen alespoň jedním propojovacím otvorem (8) pro propojení více kolektorů (1).
7. Galvanický článek podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň jeden kolektor (1) je prodloužen vně mantinelu tak, že na těle článku tvoří alespoň jeden kontaktní výstupek (9), přičemž propojovací otvor (8) se nachází na tomto kontaktním výstupku (9).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021236A CZ309281B6 (cs) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | Galvanický článek |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2021236A CZ309281B6 (cs) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | Galvanický článek |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2021236A3 CZ2021236A3 (cs) | 2022-07-13 |
| CZ309281B6 true CZ309281B6 (cs) | 2022-07-13 |
Family
ID=82321222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2021236A CZ309281B6 (cs) | 2021-05-17 | 2021-05-17 | Galvanický článek |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309281B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120183821A1 (en) * | 2009-02-23 | 2012-07-19 | Li-Tec Battery Gmbh | Galvanic cell having a multipart housing having an elastic assembly seam |
| JP2012204182A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 耐熱可撓性電池、および耐熱可撓性電池の製造方法 |
| KR101491873B1 (ko) * | 2010-09-02 | 2015-02-10 | 한국전자통신연구원 | 파우치형 플렉서블 필름 전지 및 그 제조 방법 |
| GB2584344A (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-02 | Oxis Energy Ltd | Battery cell |
| US20210036376A1 (en) * | 2018-06-11 | 2021-02-04 | Amogreentech Co., Ltd. | Flexible battery, method for manufacturing thereof and supplementary battery comprising the same |
-
2021
- 2021-05-17 CZ CZ2021236A patent/CZ309281B6/cs unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120183821A1 (en) * | 2009-02-23 | 2012-07-19 | Li-Tec Battery Gmbh | Galvanic cell having a multipart housing having an elastic assembly seam |
| KR101491873B1 (ko) * | 2010-09-02 | 2015-02-10 | 한국전자통신연구원 | 파우치형 플렉서블 필름 전지 및 그 제조 방법 |
| JP2012204182A (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 耐熱可撓性電池、および耐熱可撓性電池の製造方法 |
| US20210036376A1 (en) * | 2018-06-11 | 2021-02-04 | Amogreentech Co., Ltd. | Flexible battery, method for manufacturing thereof and supplementary battery comprising the same |
| GB2584344A (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-02 | Oxis Energy Ltd | Battery cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2021236A3 (cs) | 2022-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Preliminary study of single flow zinc–nickel battery | |
| CN102725883B (zh) | 电存储装置及其电极 | |
| AU702190B2 (en) | Zinc-bromine battery with non-flowing electrolyte | |
| WO2020121288A8 (en) | Prelithiated anode in battery cells for electric vehicles | |
| AU2015344623B2 (en) | Battery cell and redox flow battery | |
| KR101757511B1 (ko) | 용융염 전지 | |
| US20130003261A1 (en) | Lithium plate, method for lithiation of electrode and energy storage device | |
| US20110143184A1 (en) | Battery with electrolyte diffusing separator | |
| US6060198A (en) | Electrochemical battery structure and method | |
| EP2026363A4 (en) | SUPERCONDENSATOR BASED ON ELECTROCHEMICAL ACTIVE MATERIALS IN LIQUID PHASE | |
| IT9067909A1 (it) | Accumulatore ermetico al piombo acido ad elettrodi dipolari. | |
| KR101728101B1 (ko) | 이차 전지의 충방전용 지그, 이를 이용한 이차전지용 충방전 장치 및 시스템 및, 이차 전지의 충방전용 지그의 배치 방법 | |
| CZ309281B6 (cs) | Galvanický článek | |
| CZ35329U1 (cs) | Galvanický článek | |
| JPH0286073A (ja) | 薄いリボン状の可撓性かつ充電可能な亜鉛／ハライド電池 | |
| RU134695U1 (ru) | Устройство для накопления и хранения электрической энергии (варианты) | |
| US3790409A (en) | Storage battery comprising negative plates of a wedge-shaped configuration | |
| CN206789610U (zh) | 一种均流铅酸蓄电池 | |
| RU168023U1 (ru) | Планарная батарея источников тока | |
| WO2005117044A1 (ja) | 電解コンデンサ | |
| CN221327822U (zh) | 一种高保液量的电芯及电池 | |
| CN211829056U (zh) | 一种液流电池堆 | |
| US20230223631A1 (en) | Battery Cell and Battery Module Including the Same | |
| KR102173880B1 (ko) | 아이들 스타트 스톱 차량을 위한 개선된 분리막, 배터리, 시스템 및 방법 | |
| Harb et al. | Electrochemical Engineering |