RU217149U1

RU217149U1 - Submersible lithium-ion battery for batteries intended for installation in unloaded containers on subsea facilities

Info

Publication number: RU217149U1
Application number: RU2023100270U
Authority: RU
Inventors: Мария Алексеевна Антонова; Альбина Раисовна Петрова; Елена Михайловна Гак; Мария Александровна Мартын; Анна Сергеевна Свиридонова; Михаил Владимирович Птицын; Арина Владимировна Галушкина
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технологический Центр "Анк"
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2023-03-21

Abstract

Полезная модель относится к электротехнической промышленности, а точнее к литий-ионным аккумуляторам, и может быть применена, в частности, для работ под водой по обеспечению автономного электропитания электрооборудования и подводных технических средств, требующего повышенных энергетических и эксплуатационных характеристик. Повышение безопасности эксплуатации литий-ионного аккумулятора и предотвращение аварийных ситуаций является техническим результатом, который обеспечивается за счет того, что погружной литий-ионный аккумулятор с параллельной сборкой аккумуляторных элементов, предназначенный для установки в контейнерах разгруженного типа на подводных технических средствах, состоит из жесткого корпуса призматической формы, заполненного диэлектрической жидкостью, на крышке которого установлен компенсатор внешнего гидростатического давления, при этом контакт диэлектрической жидкости в корпусе аккумулятора с диэлектрической жидкостью в контейнере разгруженного типа осуществляется в заполненном диэлектрической жидкостью компенсаторе непосредственно либо через установленную в нем газопроницаемую гибкую мембрану. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

The utility model relates to the electrical industry, and more specifically to lithium-ion batteries, and can be used, in particular, for underwater work to provide autonomous power supply to electrical equipment and underwater technical facilities, which requires increased energy and operational characteristics. Improving the operational safety of a lithium-ion battery and preventing accidents is a technical result, which is ensured by the fact that a submersible lithium-ion battery with parallel assembly of battery cells, designed for installation in containers of an unloaded type on underwater technical facilities, consists of a rigid body of a prismatic form, filled with a dielectric liquid, on the cover of which an external hydrostatic pressure compensator is installed, while the contact of the dielectric liquid in the accumulator case with the dielectric liquid in an unloaded container is carried out in the compensator filled with dielectric liquid directly or through a gas-permeable flexible membrane installed in it. 2 w.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнической промышленности, а точнее к литий-ионным аккумуляторам, и может быть применена, в частности, для работ под водой по обеспечению автономного электропитания электрооборудования и подводных технических средств, требующего повышенных энергетических и эксплуатационных характеристик при ее размещении в контейнерах разгруженного типа.The utility model relates to the electrical industry, and more specifically to lithium-ion batteries, and can be used, in particular, for underwater work to provide autonomous power supply to electrical equipment and underwater technical facilities, which requires increased energy and performance characteristics when placed in containers of an unloaded type .

Уровень техники.The level of technology.

При оснащении подводных технических средств большое значение имеет безопасность и энергоемкость устанавливаемых аккумуляторных батарей, адаптированных к тяжелым эксплуатационным условиям работы на большой глубине. В текущем уровне техники известно большое количество решений, призванных обеспечить функционирование глубоководных станций и судов.When equipping underwater technical facilities, the safety and energy intensity of the installed batteries, adapted to the difficult operating conditions at great depths, are of great importance. In the current state of the art, a large number of solutions are known to ensure the functioning of deep-water stations and ships.

Известен Литий-ионный аккумулятор (патентный документ RU 168541 U1), содержащий электродный блок, состоящий из катода и анода, размещенных в герметичном корпусе из упрочненного огнестойкого стеклопластика, представляющем собой прямоугольную призму, в основании которой лежит прямоугольник, при этом стенки, соответствующие большим сторонам основания, и их вертикальные стыки имеют ребра жесткости и крышку, в отверстиях которой установлены предохранительный клапан с упругим запорным элементом, предназначенный для сброса избытка внутреннего давления в аккумуляторе, и присоединенные к катоду и аноду клеммы, предохранительный клапан и клеммы закреплены в крышке с помощью резьбовых соединений, при этом клеммы крепятся к крышке корпуса аккумулятора с помощью накидных гаек, а между клеммами и крышкой установлены уплотняющие кольцевые прокладки, изготовленные из резины с повышенным содержанием силикона и каучука, обеспечивающие герметичность соединения, катодная клемма выполнена из алюминия и/или алюминиевого сплава, при этом обе клеммы имеют никелевое покрытие, новым является то, что соотношение длины, ширины и высоты корпуса аккумулятора равно 5:1:3, клеммы крепятся к крышке с помощью накидных гаек ультразвуковым соединением и расстояние между ними не менее трех диаметров клеммы, при этом анодная клемма выполнена из меди, а упругий запорный элемент состоит из крышки клапана, прижимной пружины и прорезиненной металлической пластины. Недостатком представленного решения является недостаточная эффективность по стабилизации давления в случае возникновения аварийных ситуаций, что может привести к разрушению аккумуляторных батарей.Known Lithium-ion battery (patent document RU 168541 U1), containing an electrode block consisting of a cathode and an anode placed in a sealed case made of reinforced fire-resistant fiberglass, which is a rectangular prism, at the base of which lies a rectangle, while the walls corresponding to the large sides bases and their vertical joints have stiffening ribs and a cover, in the openings of which a safety valve with an elastic locking element is installed, designed to relieve excess internal pressure in the battery, and terminals attached to the cathode and anode, the safety valve and the terminals are fixed in the cover using threaded connections, while the terminals are attached to the cover of the battery case using union nuts, and sealing ring gaskets are installed between the terminals and the cover, made of rubber with a high content of silicone and rubber, ensuring the tightness of the connection, the cathode terminal is made of aluminum and / or aluminum alloy, while both terminals are nickel-plated, what is new is that the ratio of the length, width and height of the battery case is 5:1:3, the terminals are attached to the cover using union nuts with ultrasonic connection and the distance between them is at least three terminal diameters , while the anode terminal is made of copper, and the elastic locking element consists of a valve cover, a pressure spring and a rubberized metal plate. The disadvantage of the presented solution is the lack of efficiency in pressure stabilization in case of emergencies, which can lead to the destruction of batteries.

Известен Погружной аккумуляторный модуль для аккумуляторных батарей подводных аппаратов, размещенный в контейнере с диэлектрической жидкостью из патентного документа RU 86 353 U1, отличающийся тем, что модуль состоит из литий-гельполимерных аккумуляторов, соединенных по параллельно-последовательной схеме, корпуса и системы контроля и управления заря дно-разрядным процессом. Недостатком заявленного решения является его недостаточная безопасность в случае возникновения аварийных ситуаций.Known Submersible battery module for batteries of underwater vehicles, placed in a container with a dielectric liquid from the patent document RU 86 353 U1, characterized in that the module consists of lithium-gel polymer batteries connected in parallel-series circuit, a housing and a charge monitoring and control system bottom discharge process. The disadvantage of the claimed solution is its lack of security in case of emergencies.

Прототипом заявленного решения является Литий-ионный аккумулятор по патентному документу CN 106229557, который содержит аккумуляторный блок, при этом блок батареи упакован в гибкую оболочку, заполненную изоляционной жидкостью, блок батареи подвергается интегральной изоляционной обработке, гибкая оболочка имеет герметизирующую структуру и содержит жесткую верхнюю пластину и гибкую внешнюю капсулу, жесткая верхняя пластина и гибкая внешняя капсула соединены с образованием корпуса герметизирующей капсулы, а аккумуляторный блок содержит сердечник модуля батареи или сердечник модели батареи. Недостатком заявленного решения является его недостаточная безопасность в случае возникновения аварийных ситуаций.The prototype of the claimed solution is the Li-ion battery according to the patent document CN 106229557, which contains a battery pack, the battery pack is packed in a flexible shell filled with an insulating liquid, the battery pack is subjected to an integral insulating treatment, the flexible shell has a sealing structure and contains a rigid top plate and the flexible outer capsule, the rigid top plate, and the flexible outer capsule are connected to form a sealing capsule body, and the battery pack comprises a battery module core or a battery model core. The disadvantage of the claimed solution is its lack of security in case of emergencies.

Заявленное техническое решение призвано устранить выявленные недостатки. Техническим результатом, достигаемым за счет заявленного решения, является обеспечение безопасности эксплуатации и предотвращения аварийных ситуаций, вызванных деформацией или разрывом корпусных пакетов аккумулятора.The claimed technical solution is designed to eliminate the identified shortcomings. The technical result achieved by the claimed solution is to ensure the safety of operation and prevent accidents caused by deformation or rupture of the battery packs.

Раскрытие сущности полезной модели.Disclosure of the essence of the utility model.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет следующей совокупности существенных признаков полезной модели: погружной литий-ионный аккумулятор для аккумуляторных батарей, предназначенных для установки в контейнерах разгруженного типа, которые представляют собой призматические металлические корпуса, заполненные диэлектрической жидкостью, в крышках которых установлены резиновые мембраны, передающие внешнее гидростатическое давление внутрь контейнера разгруженного типа, на подводных технических средствах, состоит из корпуса призматической формы, заполненного диэлектрической жидкостью, с установленным в крышке компенсатором внешнего гидростатического давления, с установленной в нем газопроницаемой гибкой мембраной в предпочтительном варианте использования, электродный блок представляет собой параллельную сборку положительных электродов и отрицательных электродов, электрически соединенных с положительным и отрицательным токоотводами аккумулятора соответственно, и сепаратора между электродами, заполненного электролитом, и имеет непосредственный контакт с диэлектрической жидкостью в корпусе аккумулятора. Диэлектрическая жидкость, заполняющая корпус аккумулятора, химически не взаимодействует с электролитом аккумулятора. В варианте полезной модели в качестве диэлектрической жидкости для заполнения контейнера разгруженного типа используется не взаимодействующая с водой жидкость.The problem is solved, and the technical result is achieved due to the following set of essential features of the utility model: a submersible lithium-ion battery for batteries intended for installation in containers of an unloaded type, which are prismatic metal cases filled with a dielectric liquid, in the covers of which rubber membranes that transmit external hydrostatic pressure inside an unloaded container, on underwater technical facilities, consists of a prismatic body filled with a dielectric liquid, with an external hydrostatic pressure compensator installed in the cover, with a gas-permeable flexible membrane installed in it in the preferred use case, the electrode block is a parallel assembly of positive electrodes and negative electrodes electrically connected to the positive and negative current collectors of the battery, respectively, and a separator between the electrodes, filled with electrolyte, and has direct contact with the dielectric liquid in the battery case. The dielectric liquid filling the battery case does not chemically interact with the battery electrolyte. In a variant of the utility model, a liquid that does not interact with water is used as a dielectric liquid for filling a container of an unloaded type.

Заявленное техническое решение раскрыто с помощью чертежей. The claimed technical solution is disclosed with the help of drawings.

На фиг. 1 представлен общий вид заявленного решения, In FIG. 1 shows a general view of the claimed solution,

на фиг. 2 - вид заявленного решения сверху. in fig. 2 is a top view of the claimed solution.

Цифрами на фигуре обозначены:The numbers on the figure indicate:

1 - корпус аккумулятора;1 - battery case;

2 - компенсатор гидростатического давления;2 - hydrostatic pressure compensator;

3 - диэлектрическая жидкость в корпусе аккумулятора;3 - dielectric liquid in the battery case;

4 - диэлектрическая жидкость в контейнере разгруженного типа;4 - dielectric liquid in an unloaded container;

5 - место контакта диэлектрической жидкости в корпусе аккумулятора с диэлектрической жидкостью в контейнере разгруженного типа;5 - the place of contact of the dielectric liquid in the battery case with the dielectric liquid in the unloaded container;

6 - сепаратор;6 - separator;

7 - электродный блок.7 - electrode block.

Динамика полезной модели.The dynamics of the utility model.

При использовании полезной модели внешнее гидростатическое давление через контакт диэлектрической жидкости в контейнере разгруженного типа с диэлектрической жидкостью в корпусе аккумулятора передается внутрь аккумулятора, в результате чего происходит выравнивание внешнего и внутреннего давления в корпусе аккумулятора, предотвращающее его разрушение, при этом прямой контакт диэлектрических жидкостей, залитых в аккумулятор и в контейнер разгруженного типа, происходит в установленном в крышке корпуса аккумулятора компенсаторе гидростатического давления непосредственно через границу раздела фаз либо через установленную в нем газопроницаемую гибкую мембрану.When using the utility model, external hydrostatic pressure through the contact of a dielectric liquid in an unloaded container with a dielectric liquid in the battery case is transferred into the battery, as a result of which the external and internal pressures in the battery case are equalized, preventing its destruction, while direct contact of dielectric fluids filled with into the accumulator and into an unloaded container, takes place in a hydrostatic pressure compensator installed in the cover of the accumulator housing directly through the phase boundary or through a gas-permeable flexible membrane installed in it.

Диэлектрическая жидкость, залитая в аккумулятор, не взаимодействует с влагой воздуха и водой, не растворяется в ней, что обеспечивает надежную защиту электродного блока от воздействия внешней среды и морской воды, в случае аварийного разрушения контейнера разгруженного типа.The dielectric liquid filled into the battery does not interact with air moisture and water, does not dissolve in it, which provides reliable protection of the electrode unit from the effects of the environment and sea water in the event of an accidental destruction of an unloaded container.

В отличие от существующих аналогов, заявленный аккумулятор не герметичен, что увеличивает безопасность при его использовании.Unlike existing analogues, the claimed battery is not sealed, which increases the safety of its use.

Предложенное техническое решение обеспечивает возможность размещения аккумуляторных батарей за бортом, что в свою очередь увеличивает полезный объем на подводном аппарате. Кроме того, использование данного решения увеличивает рабочее время аппарата на глубине за счет возможности закрепления за его бортом дополнительных аккумуляторов.The proposed technical solution provides the possibility of placing batteries overboard, which in turn increases the usable volume on the underwater vehicle. In addition, the use of this solution increases the working time of the device at depth due to the possibility of attaching additional batteries to its side.

Заявленная полезная модель является новой, промышленно применимой, обеспечивает безопасность эксплуатации и предотвращение аварийных ситуаций, вызванных деформацией или разрывом корпусных пакетов аккумулятора.The claimed utility model is new, industrially applicable, ensures the safety of operation and the prevention of accidents caused by deformation or rupture of the battery packs.

Claims

1. A submersible lithium-ion battery for batteries intended for installation in containers of an unloaded type on underwater technical facilities, containing an electrode block, which is a single assembly of positive electrodes and negative electrodes electrically connected to the positive and negative current collectors of the battery, respectively, and a separator between electrodes, enclosed in a housing, characterized in that the shell of the battery is a rigid prismatic housing, the free volume of which is filled with a chemically inert dielectric fluid that provides compensation for external hydrostatic pressure, while the transfer of hydrostatic pressure into the battery is carried out due to the contact of the inert dielectric fluid in the battery case and an external hydrostatic pressure compensator installed on the housing cover with a dielectric liquid in an unloaded container.

2. A submersible lithium-ion battery for batteries intended for installation in containers of an unloaded type on underwater technical facilities, according to claim 1, characterized in that the transfer of hydrostatic pressure into the battery is carried out due to the contact of an inert dielectric liquid in the battery case and installed on housing cover of an external hydrostatic pressure compensator with a dielectric liquid in an unloaded container directly through the phase boundary.

3. A submersible lithium-ion battery for batteries intended for installation in containers of an unloaded type on underwater technical facilities, according to claim 1, characterized in that the transfer of hydrostatic pressure into the battery is carried out due to the contact of an inert dielectric liquid in the battery case and installed on housing cover of an external hydrostatic pressure compensator with dielectric liquid in an unloaded type container through a gas-permeable flexible membrane installed in it.