RO117133B1 - Sursa electrochimica, cu electrolit topit - Google Patents

Sursa electrochimica, cu electrolit topit Download PDF

Info

Publication number
RO117133B1
RO117133B1 ROA200000460A RO200000460A RO117133B1 RO 117133 B1 RO117133 B1 RO 117133B1 RO A200000460 A ROA200000460 A RO A200000460A RO 200000460 A RO200000460 A RO 200000460A RO 117133 B1 RO117133 B1 RO 117133B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
electrochemical
disk
source according
anodic
disc
Prior art date
Application number
ROA200000460A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Dan Cristea
Ioan Popa
Sorin George Cartuta
Aurora Rodica Tuduce
Original Assignee
Paul Dan Cristea
Ioan Popa
Sorin George Cartuta
Aurora Rodica Tuduce
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 Paul Dan Cristea, Ioan Popa, Sorin George Cartuta, Aurora Rodica Tuduce filed Critical Paul Dan Cristea
Priority to ROA200000460A priority Critical patent/RO117133B1/ro
Publication of RO117133B1 publication Critical patent/RO117133B1/ro

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

Inventia se refera la o sursa electrochimica cu electrolit topit, care cuprinde elemente electrochimice dispuse sub forma de stiva in interiorul unei carcase din otel. Fiecare element electrochimic este alcatuit dintr-un corp caseta (1), care compactizeaza in interior un disc catodic (2), un disc electrolit (3) si un disc anodic (4). Corpurile caseta izolate electric prin discuri cu orificii centrale sunt dispuse astfel incat sa formeze o stiva cilindrica cu un canal central prin care se propaga flacara de la un dispozitiv de amorsare (10). Ansamblul este introdus intr-o carcasa de otel (7), fata de care este izolat prin izolatii electrice si termice, de capat si laterale. In interiorul carcasei, se asigura un mediu de gaz inert. Durata de pastrare a sursei este de peste 10 ani.

Description

Invenția se referă la o sursă electrochimică cu electrolit topit, neconductor, la temperatura ambiantă, care este activată prin încălzire pirotehnică, destinată alimentării unor echipamente electronice.
Sunt cunoscute tipuri de surse electrochimice, utilizate pentru aplicațiile speciale (alimentarea echipamentului electronic al rachetelor, a focoaselor de proximitate ale proiectilelor de artilerie, a sistemelor de alarmă și stingere a incendiilor), care odată montate în echipamentul respectiv trebuie să-și păstreze performanțele inițiale, timp îndelungat, să fie activate în zecimi de secundă, în timpul utilizării, să asigure o densitate ridicată de putere și energie, să prezinte fiabilitate și robustețe la solicitări mecanice și termice foarte severe.
Dezavantajele acestor surse electrochimice sunt următoarele:
- existența mai multor factori care condiționează performanțele acestor tipuri de surse, dintre care unii au efecte contradictorii, determină simultan îmbunătățirea unor caracteristici, dar și degradarea altora;
- tehnologii neaccesibile;
- unele modalități constructive, celulă deschisă sau celulă paralelă cu anod comun, duc la modificări ale presiunii stivei după topirea electrolitului, prin creșterea distanței interpolare, care implică mărirea rezistenței ohmice interfazice, având ca efect un randament mic al materialului electrodic;
- reacțiile colaterale ce apar în timpul funcționării la temperaturi de peste 3OO°C limitează utilizarea completă a capacității coulombiene dintre anod și de polarizantul catodic, prin formarea unor combinații care sunt lichide la temperatura de funcționare a sursei și conduc la scurturi intermitente în celulă;
- fluctuațiile în funcționarea celulei, în timpul descărcării limitează domeniul de utilizare a sursei în cazurile în care se cere un nivel de zgomot electric redus.
Problema pe care o rezolvă invenția este de a realiza o sursă electrochimică de dimensiuni reduse, care să asigure o durată de păstrare îndelungată, în stare inactivă, fără degradarea performanțelor, a unui timp de activare de zecimi de secundă și a unei durate de funcționare mari, cu zgomot electric redus, în condiții de solicitări dinamice severe.
Sursa electrochimică, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate, prin aceea că fiecare element electrochimie este alcătuit dintr-un corp casetă, care compactizează, în interior, un disc catodic din sită de nichel pe care este depusă o masă activă catodică, un disc electrolit, din țesătură de fibre de sticlă, impregnată cu un amestec eutectic a cărui temperatură de topire este cuprinsă între 237°C și 265°C, un disc anodic din metal alcalin sau alcalino-pământos sau dintr-un aliaj sau compus al acestora presat pe un suport colector, corpurile casetă izolate electric prin discuri cu orificii centrale, sunt dispuse astfel încât să formeze o stivă cilindrică cu un canal central prin care se propagă flacăra de la un dispozitiv de amorsare, ansamblul fiind introdus într-o carcasă etanșă, cilindrică, de oțel, față de care este izolat prin izolații electrice și termice de capăt și laterale, în interiorul carcasei asigurându-se un mediu de gaz inert prin introducerea de argon uscat și purificat, și o durată de păstrare de peste 10 ani.
Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje;
- reducerea dimensiunilor de gabarit fără diminuarea parametrilor de ieșire, fapt ce conduce la extinderea utilizării sursei pentru tipurile miniaturizate de echipamente speciale;
RO 117133 Bl
- o reducere a prețului de cost al produsului, datorită consumului mic de materiale și tehnologiei simplificate;
- un zgomot electric redus, ceea ce determină extinderea gamei de utilizare la 50 echipamente electronice, la care acest fenomen este restrictiv (senzori de proximitate);
- creșterea siguranței în execuție, prin posibilitatea testării individuale a celulelor electrochimice;
- electrolit cu temperatura de topire, sub 3OO°C, care permite mărirea consl· 55 derabilă a timpului de funcționare a sursei;
- realizarea discurilor pirotehnice, printr-o tehnologie de pastilare, din pastă de compoziție termitică cu suport de fibră ceramică, conduce la un randament superior și micșorează puterea de dispersie a valorii puterii calorice a elementelor pirotehnice;
- reducerea impactului ecologic și a riscului pentru sănătate, datorită înlocuirii 60 azbestului cu alte materiale cu o conductivitate termică corespunzătoare;
- performanțe superioare la un preț de cost scăzut.
Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției cu referire la fig.
și 2 care reprezintă:
-fig. 1 structura unei celule electrochimice, în secțiune longitudinală; 65
- fig. 2 secțiune longitudinală, printr-o sursă electrochimică.
Elementul electrochimie se compune, conform fig. 1, dintr-un corp casetă 1 confecționat din tablă de nichel de grosime 0,1 mm, care are rol de colector catodic, un disc catodic 2, un disc electrolit 3, un disc anodic 4, un disc colector anodic 5 și un disc izolator 6. Discul catodic 2 este compus dintr-o sită de sârmă de nichel cu 70
4800...5200 ochiuri/cm2, pe care se depune, prin imersie în topitură, un amestec de cromat de plumb și cromat de zinc în raport în greutate de 3:2. Discul catodic este realizat și prin presarea pe sita suport, la 160...200 atm, a unei pulberi de LiMn204 cu adaos de grafit pentru îmbunătățirea conducției electronice.
Discul electrolit 3 este realizat prin imersia unei rondele din fibră de sticlă, într- 75 o topitură formată dintr-un amestec eutectic care conține: 29,2 % CaCI2, 13,3% KCI, 57,5% LiCI cu o temperatură de topire de 265°C. Un alt amestec eutectic este cel care conține 69,3% LiCI și 30,7% K2Cr207 cu o temperatură de topire de 237’C.
Discul anodic 4 este obținut prin presarea siliciurii metalice pe discul colector anodic 5 realizat din tablă de nichel de grosime 0,1 mm cu suprafața profilată sub 80 formă de grătar.
Discul izolator 6 se ștanțează din plăcuță de mică muscovit de grosime 0,2 mm.
Se presează la o presiune de 10...20 bar, subansamblurile astfel introduse în corpul casetă 1 și se bercluiește marginea casetei, în poziția apăsat a presei, reali- 85 zând astfel o structură compactă a elementului și o grosime redusă de circa 4 mm.
Elementele electrochimice de tipul Ca2Si/CaCI2 - KCI - LiCI/Pb(CrO4)2 - ZnCrO4 au o tensiune electromotoare de 3,3 V și o bună comportare în sarcină pentru diferite densități de curent.
Elementele electrochimice de tipul Li6Si2/UCI - K2Cr207/LiMr^04 au o tensiune 90 electromotoare de 3,5 V și o caracteristică plată a curbei de descărcare.
Se poate utiliza, ca material anodic, carbura de litiu (Li2C2) sau carbura de calciu (CaCg) și ca material catodic LiCo02 sau a oxizilor similari de Ca și Mn sau Co.
RO 117133 Bl
Elementele electrochimice se conectează în serie și în paralel, pentru a obține tensiunea nominală și curentul nominal dorite.
în fig. 2, este prezentat un exemplu de realizare a unei surse termochimice, monotensiune, amorsabilă, funcție de disponibilitățile echipamentului în care este încorporată cu capsă electrică, mecanică sau aport de flacără. Elementele electrochimice (de tipul celui din fig. 1] sunt dispuse sub formă de stivă, în interiorul unei carcase cilindrice de oțel 7, închisă prin sudarea capacelor 8 și 9 la ambele capete ale structurii cilindrice.
Capacul 8 este prevăzut cu un ștuț c, în care se amorsează etanș dispozitivul de amorsare 10 cerut de echipamentul care încorporează sursa.
în capacul 9, se dispun trecerile electrice metal - sticlă 11 și 12, la care se conectează conductorii 13 și 14, izolați cu teflon și fibră de sticlă, ce culeg tensiunea de la capetele stivei de elemente.
între celulele sursei sunt poziționate elementele de încălzire 15, care constau din: pulbere de zirconiu, de puritate 98%, cromat de bariu, chimic pur 70%, fibră ceramică 3%, perclorat de potasiu, chimic pur 3%, exprimate în procente de greutate, realizate conform recepturii.
Se prepară o pastă prin amestecarea componenților dozați anterior cu apa distilată. Se omogenizează compoziția, timp de 10...15 min, într-o moară cu bile, apoi se depun cantități de pastă în doze prestabilite, într-un dispozitiv de pastilat, în cavitatea căruia, pasta este uniformizată cu ajutorul unei piese speciale din aluminiu. Se presează la o presiune de 30...40 bar, după care discurile obținute sunt uscate la 11O...12O°C timp de 8 h. Se verifică discurile pirotehnice calitativ și prin sondaj, puterea calorică, volumul de gaze degajat și timpul de ardere.
Pe capacul 9 al sursei, se poziționează discurile de teflon și fibră ceramică, ce compun izolația inferioară 16 și se sudează conectorii 13 și 14 la bornele 11 și 12 ale capacului.
Se pliază capetele extreme ale bornelor 11 și 12 peste care se stivuiesc elementele de încălzire, alternativ cu celulele electrochimice.
înserierea celulelor se face prin conectarea terminalelor a și b a două celule consecutive.
Peste stiva de elemente, se poziționează două discuri pirotehnice, între care este dispus un disc separator de amorsare, care are rol de a separa zona de amorsare de interiorul sursei, astfel încât să nu se perturbe regimul termodinamic intern. Peste acestea este poziționată izolația termică superioară 19.
întreg ansamblul stivei este presat pentru a realiza o dimensionare corespunzătoare înălțimii carcasei.
Se verifică corectitudinea montajului electric și absența unui scurtcircuit între elemente, după care se poziționează, în exteriorul stivei, izolația laterală 20, compusă din țesătură din fibră de sticlă teflonată și fibră ceramică și se introduce întregul ansamblu în carcasa sursei.

Claims (6)

1. Sursă electrochimică cu electrolit topit, care cuprinde elemente electrochimice, constând dintr-un disc anodic, un disc catodic și un disc electrolit, dispuse sub formă de stivă în interiorul unei carcase cilindrice din oțel, închisă prin sudarea 140 unor capace la ambele capete ale structurii cilindrice, între elementele electrochimice fiind dispuse elemente de încălzire pirotehnică activate de un dispozitiv de amorsare, caracterizată prin aceea că fiecare element electrochimie este alcătuit dintr-un corp casetă (1), care compactizează, în interior, un disc catodic (2) din sită de nichel, pe care este depusă o masă activă catodică, un disc electrolit (3) din țesătură de fibre 145 de sticlă impregnată cu un amestec eutectic a cărui temperatură de topire este cuprinsă între 237°C și 265°C, un disc anodic (4) din metal alcalin sau alcalinopământos sau dintr-un aliaj sau compus al acestora presat pe un suport colector (5), iar corpurile casetă (1) izolate electric prin discuri cu orificii centrale sunt dispuse astfel încât să formeze o stivă cilindrică cu un canal central prin care se propagă fia- 150 căra de la un dispozitiv de amorsare (10], ansamblul fiind introdus într-o carcasă etanșă, cilindrică, de oțel (7), față de care este izolat prin izolații electrice și termice de capăt și laterale, în interiorul carcasei (7) asigurându-se un mediu de gaz inert prin introducerea de argon uscat și purificat, și o durată de păstrare de peste 10 ani.
2. Sursă electrochimică, conform revendicării 1, caracterizata prin aceea ca 155 masa activă depusă pe discul catodic (2) este constituită dintr-un amestec, în topitură, de cromat de plumb și cromat de zinc, în raport de greutate de 3:2.
3. Sursă electrochimică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că masa activă depusă pe discul catodic (2] prin presare la o presiune de 160...200 atm este constituită dintr-o pulbere de oxizi cu structură spinelică de litiu sau calciu și 160 mangan sau cobalt, cu adaos de grafit.
4. Sursă electrochimică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, discul anodic (4) este obținut prin presarea siliciurii sau carburii de litiu sau calciu pe un disc colector anodic (5] realizat din tablă de nichel.
5. Sursă electrochimică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că 165 elementele electrochimice sunt realizate sub forma unor casete independente (1), pentru a permite verificarea individuală a fiecărei celule și pentru a evita zgomotul intern produs de modificarea sistemului la amorsarea bateriei.
6. Sursă electrochimică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că elementele de încălzire (15) realizate prin pastilare la o presiune de 30...40 bar și 170 uscate la o temperatură de 110... 12O°C, timp de 8 h, asigură un efect de absorbție a oxigenului prin utilizarea unui exces de pulbere de zirconiu.
ROA200000460A 2000-05-02 2000-05-02 Sursa electrochimica, cu electrolit topit RO117133B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200000460A RO117133B1 (ro) 2000-05-02 2000-05-02 Sursa electrochimica, cu electrolit topit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200000460A RO117133B1 (ro) 2000-05-02 2000-05-02 Sursa electrochimica, cu electrolit topit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO117133B1 true RO117133B1 (ro) 2001-10-30

Family

ID=20129339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA200000460A RO117133B1 (ro) 2000-05-02 2000-05-02 Sursa electrochimica, cu electrolit topit

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO117133B1 (ro)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4877695A (en) Non-aqueous electrochemical cell
US3930888A (en) Molten metal anode
US7413582B2 (en) Lithium battery
US4929521A (en) Solid electrolyte battery
KR20130130675A (ko) 쌍극 전극을 함유하는 장방형 전지를 포함하는 배터리
US3990910A (en) Nickel-hydrogen battery
US5770329A (en) Thermal battery and improved cell therefor
US3575714A (en) Thermal type primary cell
US6709789B1 (en) Non-aqueous electrochemical cell
US3891460A (en) Thermal battery and molten metal anode therefore
JPS59191273A (ja) 非水溶媒電池
US3874928A (en) Hermetically sealed secondary battery with lanthanum nickel anode
KR101834726B1 (ko) 나트륨 이차전지
US3625767A (en) Thermal battery
US4416958A (en) Thermal battery cells utilizing AgNO3 in LiClO4 -LiNO3 mixtures
US4851306A (en) Molten salt electrolyte battery cell with overcharge tolerance
US3769088A (en) Rechargeable batteries and charge control circuit therefore
RO117133B1 (ro) Sursa electrochimica, cu electrolit topit
US3565691A (en) High energy density silver oxide-hydrogen battery
US3518125A (en) Thermal batteries
EP0727838A1 (en) Alkali accumulator
RU2264004C2 (ru) Перезаряжаемый электрохимический элемент
US3532555A (en) Encapsulated electrolyte battery
KR101112447B1 (ko) 향상된 안전성의 이차전지
US4461812A (en) Lightweight storage battery