RU155595U1

RU155595U1 - BATTERY OF CURRENT SOURCES

Info

Publication number: RU155595U1
Application number: RU2015119284/07U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Анисимов; Аркадий Владимирович Иванчик
Original assignee: Дмитрий Юрьевич Анисимов
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2015-10-10

Abstract

Батарея источников тока, содержащая биполярные электроды, электролит, сепараторы, крайние монополярные электроды и токосъемы, отличающаяся тем, что сепараторы выполнены, по крайней мере, в виде двух полотен, установленных с наложением друг на друга, внутренняя поверхность одного из полотен содержит чередующиеся слои токопроводящего клея, активного вещества анода, диэлектрического клея и активного вещества катода, внутренняя поверхность другого полотна содержит чередующиеся слои диэлектрического клея, активного вещества катода, токопроводящего клея и активного вещества анода, батарея также дополнительно содержит элемент фиксации, на котором закреплены с помощью диэлектрического клея одни края полотен с последующей круговой намоткой вокруг элемента фиксации этих полотен и закреплением на внешней поверхности батареи с помощью диэлектрического клея других краев полотен.A battery of current sources containing bipolar electrodes, electrolyte, separators, extreme monopolar electrodes and current collectors, characterized in that the separators are made in at least two sheets installed superimposed on one another, the inner surface of one of the sheets contains alternating layers of conductive adhesive, anode active substance, dielectric adhesive and cathode active substance, the inner surface of another web contains alternating layers of dielectric adhesive, cathode active substance, current ovodyaschego adhesive and the anode active material, a battery also comprises a further locking element, which are fixed by a dielectric adhesive one edge webs with subsequent circumferential winding around the fixing member, and fixing these webs on the outer surface of the battery via a dielectric adhesive other edges of webs.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при производстве химических источников тока с биполярными электродами.The inventive utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in the production of chemical current sources with bipolar electrodes.

Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №2299501, МПК H01M 10/18, приоритет от 11 января 2006 года, публикация от 20 мая 2007 года на изобретение: “Свинцовая аккумуляторная батарея”.A technical solution is known, described in RF patent No. 2299501, IPC H01M 10/18, priority dated January 11, 2006, publication of May 20, 2007 on the invention: “Lead storage battery”.

Устройство содержит корпус, в котором размещены биполярные электроды с рамками, разделенные слоем электролита, соединенные последовательно для получения заданных значений напряжения, с четным количеством элементов и параллельно для увеличения электрической емкости, с четным количеством слоев, а также токоотводы с клеммами. Батарея снабжена электроизоляционными пластинами, которые располагаются на противоположных стенках аккумулятора и предназначены для размещения с одной стороны только односторонних биполярных электродов, с другой - односторонних биполярных и монополярных электродов, при этом биполярные электроды содержат на одной стороне положительную и отрицательную активную массу, а рамки располагаются между указанными пластинами и предназначены для размещения двусторонних биполярных электродов и двусторонних биполярных и монополярных электродов, при этом рамки с двусторонними биполярными и монополярными электродами устанавливаются через одну, а монополярные электроды образуют симметричные положительные и отрицательные выводы.The device comprises a housing in which bipolar electrodes with frames are placed, separated by an electrolyte layer, connected in series to obtain the specified voltage values, with an even number of elements and in parallel to increase the electric capacitance, with an even number of layers, as well as down conductors with terminals. The battery is equipped with electrical insulating plates, which are located on opposite walls of the battery and are designed to accommodate on one side only one-sided bipolar electrodes, on the other - one-sided bipolar and monopolar electrodes, while bipolar electrodes contain positive and negative active mass on one side, and the frames are located between these plates and are designed to accommodate bilateral bipolar electrodes and bilateral bipolar and monopolar electro s, while the frame with bilateral bipolar and monopolar electrodes is established via one and monopolar electrodes comprise symmetric positive and negative terminals.

В известном устройстве содержатся электроизоляционные пластины и рамки, увеличивающие массу неактивных элементов, что ограничивает возможность повышения удельной энергоемкости.The known device contains electrical insulating plates and frames that increase the mass of inactive elements, which limits the possibility of increasing the specific energy consumption.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является техническое решение, описанное в патенте РФ №2094913, МПК H01M 10/18, приоритет от 22 сентября 1994 года, публикация от 27 октября 1997 года на изобретение: «Способ изготовления свинцовой аккумуляторной батареи и ее устройство», в котором свинцовая аккумуляторная батарея, содержит корпус, блоки разнополярных электродов, разделенных сепараторными пластинами, сложенные зигзагообразно в один пакет, токосъемы и электролит. Корпус выполнен разъемным из двух полукорпусов, каждый из которых снабжен перегородками с отверстиями по оси симметрии, сепараторные пластины склеены между собой, места склеивания совпадают с соответствующими отверстиями в перегородках. Сборку аккумуляторной батареи осуществляют путем склеивания по сепараторной пластине биполярных электродов с расположенными между ними сепараторными пластинами из полимерной пленки и крайних монополярных электродов. На электродные пластины рядами укладывают сепараторные пластины с зазором 0,1 0,4 мм, затем осуществляют склеивание путем нанесения клея на продольные кромки сепараторных пластин и заполнения клеем зазора между сепараторными пластинами.The closest analogue of the claimed utility model is the technical solution described in RF patent No. 2094913, IPC H01M 10/18, priority of September 22, 1994, publication of October 27, 1997 on the invention: "Method for manufacturing a lead battery and its device", in which the lead storage battery contains a housing, blocks of bipolar electrodes separated by separator plates, folded in a zigzag pattern into one bag, current collectors and electrolyte. The case is made detachable from two half-shells, each of which is equipped with partitions with holes along the axis of symmetry, the separator plates are glued together, the bonding points coincide with the corresponding holes in the partitions. The battery assembly is carried out by gluing on a separator plate of bipolar electrodes with separator plates made of a polymer film and extreme monopolar electrodes located between them. Separator plates with a gap of 0.1-0.4 mm are laid in rows on the electrode plates, then gluing is carried out by applying glue to the longitudinal edges of the separator plates and filling the gap between the separator plates with glue.

В известном устройстве для достижения требуемых значений внутреннего сопротивления необходимо компенсировать большую длину зигзагообразных электродов путем увеличения площади их сечения, что приводит к увеличению неактивной массы и снижению удельной энергоемкости.In the known device, in order to achieve the required values of internal resistance, it is necessary to compensate for the large length of the zigzag electrodes by increasing their cross-sectional area, which leads to an increase in inactive mass and a decrease in specific energy consumption.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание батареи источников тока, обладающей высокой удельной энергоемкостью при сохранении объема батареи за счет сокращения доли неактивных элементов при одновременном упрощении конструкции.The task to which the present utility model is directed is to create a battery of current sources with a high specific energy consumption while maintaining the battery volume by reducing the proportion of inactive elements while simplifying the design.

Поставленная задача достигается за счет того, что в батарее источников тока, содержащей биполярные электроды, электролит, сепараторы, крайние монополярные электроды и токосъемы, согласно полезной модели сепараторы выполнены, по крайней мере, в виде двух полотен, установленных с наложением друг на друга, внутренняя поверхность одного из полотен содержит чередующиеся слои токопроводящего клея, активного вещества анода, диэлектрического клея и активного вещества катода, внутренняя поверхность другого полотна содержит чередующиеся слои диэлектрического клея, активного вещества катода, токопроводящего клея и активного вещества анода, батарея также дополнительно содержит элемент фиксации, на котором закреплены с помощью диэлектрического клея одни края полотен с последующей круговой намоткой вокруг элемента фиксации этих полотен и закреплением на внешней поверхности батареи с помощью диэлектрического клея других краев полотен.The task is achieved due to the fact that in the battery of current sources containing bipolar electrodes, electrolyte, separators, extreme monopolar electrodes and current collectors, according to the utility model, the separators are made in at least two sheets installed superimposed on each other, the inner the surface of one of the paintings contains alternating layers of conductive glue, the active substance of the anode, dielectric glue and the active substance of the cathode, the inner surface of the other fabric contains alternating layers for dielectric glue, the active substance of the cathode, conductive glue and the active substance of the anode, the battery also further comprises a fixation element on which one edge of the webs is fixed with dielectric glue, followed by circular winding around the element of fixation of these webs and fastened to the outer surface of the battery with dielectric glue other edges of the paintings.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлен один из сепараторов, выполненный в виде полотна, содержащего чередующиеся слои токопроводящего клея, активного вещества анода, диэлектрического клея и активного вещества катода, на фигуре 2 представлен другой сепаратор, выполненный в виде полотна, содержащего чередующиеся слои диэлектрического клея, активного вещества катода, токопроводящего клея, и активного вещества анода, на фигуре 3 представлена в сборе в разрезе конструкция батареи источников тока.The essence of the utility model is illustrated by drawings, in which Figure 1 shows one of the separators made in the form of a web containing alternating layers of conductive glue, anode active substance, dielectric glue and cathode active substance, figure 2 shows another separator made in the form of a web containing alternating layers of dielectric glue, the active substance of the cathode, conductive adhesive, and the active substance of the anode, figure 3 presents the Assembly in the context of the design of the battery of current sources.

Батарея источников тока (фиг. 3) содержит сепараторы, выполненные, по крайней мере, в виде двух полотен 2, 3 (фиг. 1, 2), На внутренней поверхности одного из сепараторов, выполненного в виде полотна 2 (фиг. 1), расположены чередующиеся слои токопроводящего клея 4, активного вещества анода 6, диэлектрического клея 5 и активного вещества катода 7. На внутренней поверхности другого сепаратора, выполненного в виде полотна 3 (фиг. 2), расположены чередующиеся слои диэлектрического клея 5, активного вещества катода 7, токопроводящего клея 4 и активного вещества анода 6. Электролит добавляют в электродную массу анода и катода (на чертеже не показан). Батарея источников тока содержит также элемент фиксации 1, на котором установлены с наложением друг на друга и закреплены с помощью диэлектрического клея 5 одни края сепараторов, выполненных в виде полотен 2, 3. Укладка полотен 2, 3 выполнена в виде намотки этих полотен 2, 3 вокруг элемента фиксации 1 и закрепления других краев полотен 2, 3 на внешней поверхности батареи с помощью диэлектрического клея 5. Элемент фиксации, представленный на фигуре 3, выполнен в виде полого цилиндра, однако он может быть выполнен самой различной формы, например, в виде тонкой плоской пластины, эллипса, параллелепипеда. Корпус батареи в данном примере образован наружной поверхностью полотна 3. Батарея источников тока (фиг. 3) содержит также токосъемы 8. На фигуре 3 представлены примеры образования крайних монополярных электродов 9, 10 на основе электродной массы анода и катода, а также биполярных электродов 11.The battery of current sources (Fig. 3) contains separators made at least in the form of two cloths 2, 3 (Fig. 1, 2), on the inner surface of one of the separators made in the form of cloth 2 (Fig. 1), there are alternating layers of conductive adhesive 4, the active substance of the anode 6, dielectric adhesive 5 and the active substance of the cathode 7. On the inner surface of another separator, made in the form of a web 3 (Fig. 2), are alternating layers of dielectric adhesive 5, the active substance of the cathode 7, conductive adhesive 4 and active substances 6. The electrolyte of the anode electrode is added to the mass of the anode and cathode (not shown). The battery of current sources also contains a fixing element 1, on which one of the edges of the separators, made in the form of webs 2, 3, is mounted with each other and fixed with dielectric glue 5. Laying of webs 2, 3 is made in the form of winding these webs 2, 3 around the fixing element 1 and fixing the other edges of the webs 2, 3 on the outer surface of the battery with dielectric glue 5. The fixing element shown in figure 3 is made in the form of a hollow cylinder, however, it can be made of various shapes, for example, in e a thin flat plate, elliptical, parallelepiped. The battery case in this example is formed by the outer surface of the web 3. The battery of current sources (Fig. 3) also contains current collectors 8. The figure 3 shows examples of the formation of extreme monopolar electrodes 9, 10 based on the electrode mass of the anode and cathode, as well as bipolar electrodes 11.

Заявляемая полезная модель может быть изготовлена в условиях серийного производства освоенными технологическими методами с использованием существующих материалов и оборудования. Так, например, нанесение слоев активного и неактивного вещества на сепараторы, выполненные в виде полотен 2, 3, может быть выполнено с помощью плоттера или 3D принтера, а намотка полотен 2, 3 на элемент фиксации 1 может быть осуществлена, например, с помощью известных намоточных станков.The inventive utility model can be manufactured in mass production by mastered technological methods using existing materials and equipment. So, for example, the application of layers of active and inactive substances on separators made in the form of webs 2, 3, can be performed using a plotter or 3D printer, and winding the webs 2, 3 on the fixing element 1 can be carried out, for example, using known winding machines.

Заявляемая полезная модель по сравнению с ближайшим аналогом обладает более высокой удельной энергоемкостью при одновременном уменьшении массогабаритных характеристик батареи, так как позволяет разместить в объеме ближайшего аналога большее количество активного вещества за счет сокращения таких неактивных элементов как неактивные электроды.The claimed utility model, in comparison with the closest analogue, has a higher specific energy consumption while reducing the mass and size characteristics of the battery, since it allows you to place a larger amount of active substance in the volume of the closest analogue by reducing such inactive elements as inactive electrodes.

Кроме того, в заявляемой полезной модели не требуется дополнительно изготавливать корпус, так как наличие элемента фиксации, закрепление с помощью диэлектрического клея краев полотен, а также укладка полотен в виде круговой намотки обеспечивают необходимую жесткость конструкции, что также позволяет разместить в том же объеме большее количество активного вещества и тем самым повысить удельную энергоемкость батареи.In addition, in the inventive utility model, it is not necessary to additionally manufacture the body, since the presence of a fixing element, fixing the edges of the webs with dielectric glue, as well as laying the webs in the form of circular windings provide the necessary structural rigidity, which also allows you to place more active substance and thereby increase the specific energy consumption of the battery.

Заявляемая полезная модель по сравнению с ближайшим аналогом имеет более простое конструктивное и технологическое решение как за счет уменьшения количества элементов, необходимых для изготовления батареи, так и за счет сокращения количества операций по сборке батареи.The inventive utility model in comparison with the closest analogue has a simpler structural and technological solution both by reducing the number of elements necessary for the manufacture of the battery, and by reducing the number of battery assembly operations.

Claims

A battery of current sources containing bipolar electrodes, electrolyte, separators, extreme monopolar electrodes and current collectors, characterized in that the separators are made in at least two sheets installed superimposed on one another, the inner surface of one of the sheets contains alternating layers of conductive adhesive, anode active substance, dielectric adhesive and cathode active substance, the inner surface of another web contains alternating layers of dielectric adhesive, cathode active substance, current ovodyaschego adhesive and the anode active material, a battery also comprises a further locking element, which are fixed by a dielectric adhesive one edge webs with subsequent circumferential winding around the fixing member, and fixing these webs on the outer surface of the battery via a dielectric adhesive other edges of webs.