RU198023U1 - Батарея электрохимической системы литий-диоксид марганца с органическим электролитом - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к первичным химическим источникам тока (ХИТ) электрохимической системы литий-диоксид марганца, и может быть использована для питания постоянным током радиопередающей аппаратуры.Техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение возможности неразрушающей разукомплектации.Указанный технический результат обеспечивается предлагаемой конструкцией батареи электрохимической системы литий-диоксид марганца с органическим электролитом. Батарея электрохимической системы литий-диоксид марганца, содержащая корпус с единичными элементами, в каждом единичном элементе расположены анод из металлического лития, катод - в виде алюминиевой фольги с нанесенным при помощи фторопластовых добавок диоксидом марганца и электролит в виде раствора перхлората лития в смеси пропиленкарбоната с диметоксиэтаном, отличающаяся тем, что в качестве корпуса используют термоусадочную трубку, единичные элементы скоммутированы в две параллельные цепи, каждая из которых содержит по два единичных элемента, выполненных диаметром 32,3-34,2 мм и высотой 61,5 мм, стянутых лентой на стеклотканевой основе шириной 35-40 мм, горизонтальная ось ленты расположена на расстоянии 23-25 мм от дна единичных элементов, снабженных коммутационными перемычками с защитными пленками и токовыводами, закрепленными на токоотводах концевых единичных элементов пайкой. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к первичным химическим источникам тока (ХИТ) электрохимической системы диоксид марганца-литий, и может быть использована для питания постоянным током радиопередающей аппаратуры.

Известна батарея химических источников тока для коррозионной защиты (Патент RU №136642,опубликовано 10.01.2014, МПК Н01М 6/42, Н01М 2/02, содержащая корпус с перегородками и электрически соединенными химическими источниками тока, в которой корпус выполнен герметичным, перегородки выполнены из упругого диэлектрического материала, между перегородками вертикально установлены последовательно соединенные химические источники тока, через стенку корпуса герметично пропущен вывод химических источников тока.

Недостатком данного технического решения является то, что корпус из диэлектрического материала увеличивает габариты и массу батареи, что ограничивает его использование в устройствах радиопередающей аппаратуры.

Известна секция аккумуляторная 5НКГЦ-5,0 никель-кадмиевой электрохимической системы с щелочным электролитом (http://ao-energiya.ru/5nkgcz-5.0.html). Секция состоит из 5 аккумуляторов типоразмера 373, стянутых лентой на стеклотканевой основе, соединенных последовательно и снабженных токовыводами, корпус выполнен из термоусадочной трубки.

Недостатком данного технического решения является необходимость регулярного обслуживания в процессе хранения батарей, заряда и циклирования, низкое номинальное напряжение, 6 В, при массе 0,8 кг, низкая номинальная емкость, 5 А⋅ч и ограниченный срок хранения, что не позволяет считать ее батареей постоянной готовности, необходимой для применения в радиопередающей аппаратуре.

Известна батарея электрохимической системы литий-диоксид марганца с органическим электролитом (Патент RU №176684, опубликовано 25.01.2018, МПК H01M 6/42, H01M 6/18, H01M 4/36 принята за прототип), содержащая анод, катод и электролит, размещенные в единичных элементах, залитых полимерным компаундом, в качестве анода она содержит ленту из металлического лития, катод представляет собой алюминиевую фольгу с нанесенным при помощи фторопластовых добавок диоксидом марганца, электролитом служит раствор перхлората лития в смеси пропиленкарбоната с диметоксиэтаном.

Недостатками прототипа являются большой объем, занимаемый корпусом батареи, увеличение массы за счет присутствия в батарее компаунда, невозможность регенерации и утилизации батареи из-за невозможности ее неразрушающей разукомплектации.

Проблемой разработки и создания батарей для радиопередающей аппаратуры является обеспечение высокой технологичности эксплуатации.

Техническим результатом предлагаемого решения является обеспечение возможности неразрушающей разукомплектации.

Указанный технический результат обеспечивается предлагаемой конструкцией батареи электрохимической системы литий-диоксид марганца с органическим электролитом. Батарея электрохимической системы литий-диоксид марганца, содержит корпус с органическим электролитом и состоит из единичных элементов, содержащих анод из металлического лития, катод в виде алюминиевой фольги с нанесенным при помощи фторопластовых добавок диоксидом марганца и электролит, раствор перхлората лития в смеси пропиленкарбоната с диметоксиэтаном, причем единичные элементы имеют диаметр 32,3-34,2 мм и высоту 61,5 мм, с возможностью стяжки лентой на стеклотканевой основе шириной 35-40 мм, горизонтальная ось которой расположена на расстоянии 23-25 мм от дна элемента и снабжены коммутационными перемычками с защитными пленками и токовыводами, корпус выполнен из термоусадочной трубки, единичные элементы соединены в две параллельные цепи по два элемента в каждой.

Важнейшим преимуществом элементов системы литий-диоксид марганца являются высокие удельные характеристики вследствие малой собственной массы анода, катода и электролита, а также сепарационных материалов. При номинальном напряжении 3 В элемент диаметром 32,3-34,2 мм и высотой 61,5 мм (типоразмер 373) имеют емкость 10-12 А⋅ч при собственной массе 125,5 г, что обеспечивает удельную энергию 260-264 Втч/кг. Две параллельные цепи элементов по два элемента в каждой дают возможность обеспечения напряжения батареи 6 В, что не нарушает принятый стандарт потребителя, на при этом номинальный ток разряда составляет 0,5А, а емкость составляет 20-24 А⋅ч при общей массе 520-540 г. Использование в качестве корпуса батареи и стяжки корпуса высокоэластичных полимерных материалов, термоусадочной трубки и ленты, позволяет надежно фиксировать единичные элементы цилиндрической формы в батарее и занимать минимальный объем. Сборка единичных элементов в батарею в форме стяжки лентой на стеклотканевой основе, например 398 FR, 3М361, серпянка REMOCOLOR 49-4-321 и др., предотвращает их вертикальные смещения при монтажных работах и, вместе с тем, легко удаляется при демонтаже без разрушения элемента. Ленты имеют высокую прочность на разрыв, высокую адгезию и электроизоляционные свойства, что обеспечивает необходимое качество сборки. Ширина ленты, 35-40 мм, согласована с высотой единичных элементов и, в совокупности с расположением оси на 23-25 мм от дна элементов, надежно фиксирует элемент на всю его высоту от горизонтальных и частично вертикальных смещений. Коммутация элементов с помощью привариваемых коммутационных перемычек, выполненных, например, из никелевой фольги, в совокупности с цилиндрической формой элементов позволяет осуществлять сборку их в параллельные цепи по два элемента, что создает возможность достаточно простой, а следовательно, и технологичной разукомплектации и последующей замены вышедших из строя элементов без нарушения их конструкции. Удаленные из батареи элементы поступают на штатную утилизацию без создания проблем безопасности персонала и ущерба экологии. Токовыводы, припаиваемые к коммутационным элементам, приспособлены, тем самым, к демонтажу и перемонтажу стандартными средствами. Для механической и электрической защиты коммутационных элементов на них наклеиваются защитные пленки из электроизолирующей высокоадгезионной ленты, например, клейкая лента скотч ® 361 3М™, tesa 4985, 3М VHB GPH 110. Корпус батареи в виде термоусадочной трубки, например, толстолстенной термоусадочной трубки ТУТ®, ТУТнг, KST и др., дает возможность стяжки элементов в горизонтальном направлении, дополнительной фиксации коммутационных перемычек и мест припаивания токовыводов. Отсутствие острых углов и кромок в конструкции сборки элементов предотвращает разрушение корпуса батареи при монтаже и последующей установке в посадочное место. При необходимости демонтажа батареи термоусадочная трубка удаляется и при перемонтаже заменяется новой, что улучшает технологичность сборки и эксплуатации батареи. При сборке термоусадочная трубка максимально заполняет все полости сборки элементов, занимая объем, определяемый только ее толщиной. Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана конструкция батареи в поперечном сечении.

На фиг. 2 показана конструкция батареи в продольном сечении,

1 - единичный элемент литий-диоксид марганца типоразмера 373

2 - коммутационная перемычка элементов литий-диоксид марганца типоразмера 373

3 - защитная пленка коммутационной перемычки

4 - термоусадочная трубка

5 - токовыводы

6 - лента на стеклотканевой основе

7 - токовыводы единичных элементов.

Батарея электрохимической системы литий-диоксид марганца содержащая корпус с единичными элементами 1, в каждом единичном элементе 1 расположены: анод из металлического лития, катод в виде алюминиевой фольги с нанесенным при помощи фторопластовых добавок диоксидом марганца и электролит, в виде раствора перхлората лития в смеси пропиленкарбоната с диметоксиэтаном, в качестве корпуса используют термоусадочную трубку 4, единичные элементы 1 скоммутированы в две параллельные цепи, каждая из которых содержит по два единичных элемента 1, выполненных с диаметром 32,3-34,2 мм и высотой 61,5 мм, стянутых лентой на стеклотканевой основе 6 шириной 35-40 мм. Горизонтальная ось ленты 6 расположена на расстоянии 23-25 мм от дна (позицией на фигурах не обозначено) единичных элементов 1, снабженных коммутационными перемычками 2 с защитными пленками 3 из высокоадгезионной ленты и токовыводами 5, закрепленными на токовыводах 7 концевых единичных 1 элементов пайкой.

Батарею химических источников тока собирают из элементов системы литий-диоксид марганца 1, подобранных в соответствии с емкостью и внутренним сопротивлением. Четыре отобранных элемента стягивают лентой на стеклотканевой основе 6. К токоотводам 7 полученной сборки единичных элементов приваривают коммутационные перемычки 2 в виде полосок с припаянными к ним токовыводами батареи 5, после чего все коммутационные перемычки 2 с местами припайки токовыводов 5 изолируют защитной пленкой 3 из высокоадгезионной ленты, чем устраняют все острые кромки конструкции. Полученную сборку помещают в термоусадочную трубку 4, которую усаживают нагреванием. После установки батареи в посадочное место она вырабатывает соответствующие ток и напряжение, определяемые схемой потребителя за счет электрохимических реакции растворения лития на аноде и восстановления диоксида марганца на катоде с участием ионов лития, имеющихся в электролите. При несоответствии характеристик батареи требуемым или выходе ее из строя батарею разукомплектовывают, разрезая термоусадочную трубку 4, проверяют состояние элементов батареи 1 и, определив преждевременно вышедший из строя элемент, удаляют коммутационные перемычки 2 с токовыводами 5, удаляют стяжку в виде ленты 6, заменяют элемент и осуществляют новую сборку батареи. Вышедшие из строя элементы направляются на штатную утилизацию.

Таким образом, предлагаемая конструкция батареи обеспечивает высокую технологичность ее сборки, ремонта и эксплуатации.

Claims (1)

1. Батарея электрохимической системы литий-диоксид марганца, содержащая корпус с единичными элементами, в каждом единичном элементе расположены анод из металлического лития, катод в виде алюминиевой фольги с нанесенным при помощи фторопластовых добавок диоксидом марганца и электролит в виде раствора перхлората лития в смеси пропиленкарбоната с диметоксиэтаном, отличающаяся тем, что в качестве корпуса используют термоусадочную трубку, единичные элементы скоммутированы в две параллельные цепи, каждая из которых содержит по два единичных элемента, выполненных диаметром 32,3-34,2 мм и высотой 61,5 мм, стянутых лентой на стеклотканевой основе шириной 35-40 мм, горизонтальная ось ленты расположена на расстоянии 23-25 мм от дна единичных элементов, снабженных коммутационными перемычками с защитными пленками и токовыводами, закрепленными на токоотводах концевых единичных элементов пайкой.

Images