WO2018030911A1 - Универсальный аккумулятор - Google Patents

Универсальный аккумулятор Download PDF

Info

Publication number
WO2018030911A1
WO2018030911A1 PCT/RU2016/000737 RU2016000737W WO2018030911A1 WO 2018030911 A1 WO2018030911 A1 WO 2018030911A1 RU 2016000737 W RU2016000737 W RU 2016000737W WO 2018030911 A1 WO2018030911 A1 WO 2018030911A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
control electrode
battery according
electrode
voltage
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Наумович ЗЕМСКИЙ
Алексей Владимирович ЗЕМСКИЙ
Original Assignee
Владимир Наумович ЗЕМСКИЙ
Алексей Владимирович ЗЕМСКИЙ
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 Владимир Наумович ЗЕМСКИЙ, Алексей Владимирович ЗЕМСКИЙ filed Critical Владимир Наумович ЗЕМСКИЙ
Publication of WO2018030911A1 publication Critical patent/WO2018030911A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering, in particular to an electrochemical battery (electrochemical device), and is intended for use in the technology of building power supplies.
  • the prior art battery is known that contains heaters made in the form of a heat pipe in each battery.
  • Each heater is equipped with additional heaters and heat dissipators, made in the form of W-shaped finned plates, which have landing connectors. Additional heaters and heat dissipators are installed above the battery covers (RU 2122262, 11/20/1998).
  • a known battery that provides performance at low external temperatures - 40 - -50 OS (RU 2398314, 08.27.2010).
  • a closed type electric heating element is inserted into a metal radiator, which, with its lower surface, rests on the bottom of the battery case, and a block of unlike elements rests on the upper surface of the radiator through a grate of isopolymer material.
  • the conclusions of the heating element whose power is 8-10% of the nominal capacity of the battery (at a 5-hour discharge current), are connected to the terminals (bourne) of the battery through the contacts of the thermal relay located inside the battery case under the cover.
  • the heating element automatically turns on at low internal temperatures of the electrolyte or air (below -10 ° C) and automatically turns off when their temperature rises to 0 ° C, which provides an intense charge reaction up to a negative external temperature of -50 ° C.
  • the technical result is a significant increase in capacity, increased battery life.
  • the disadvantage of this design is the presence of a sufficiently voluminous heating element, and they may need not one, but several pieces and the presence of a lattice of polymer material, which also has a fairly large weight and volume. T. about. the weight and volume of the battery increases, which requires additional space and volume. In addition, when using this method of increasing the temperature of the electrolyte, maintaining the required temperature of the electrolyte during further operation of the battery is absent, which reduces the efficiency of the battery.
  • the problem to which the proposed invention is directed is to create a battery that would eliminate the above disadvantages.
  • the technical result achieved by the implementation of this invention is to increase the efficiency of the battery and increase its service life by using a control electrode as a heating element, with which the specified output parameters of the battery are maintained and which, if necessary (at a negative ambient temperature / low temperature), heats the electrolyte directly, and not the air space inside the battery case, which leads to a reduction in time change the battery heating and provide more uniform heating of the electrolyte throughout the battery, that is, the time required to prepare the battery for use is reduced.
  • an electrochemical battery comprising a housing in which at least one negative electrode and at least one positive electrode of the main battery are placed, interacting with the electrolyte, and a metal control electrode with permeable calibrated holes connected to the current source is installed between each negative and positive electrodes of the main battery charging the battery at low external temperature to heat the electrolyte and with a voltage source when the battery is in normal operation Ie, through the switch.
  • At least one pair of negative and positive electrodes of the main battery is placed in the housing, while each pair between the negative and positive electrodes has one control electrode, i.e. the number of control electrodes depends on the number of pairs of the negative and positive electrodes of the main battery.
  • the control electrode has at least two leads connected through a switch to a current source, which is used if necessary to heat the electrolyte, that is, the control electrode is made with the possibility of heating the electrolyte by heating the control electrode, with the passage of current through it.
  • a current source which is used if necessary to heat the electrolyte
  • the control electrode is made with the possibility of heating the electrolyte by heating the control electrode, with the passage of current through it.
  • any one output of the control electrode connected to the switch is used to supply the control voltage.
  • the terminals of the control electrode can be located inside or outside the housing and are switched in any way to connect the charger.
  • the voltage source is an external source of constant or alternating voltage, and / or the residual voltage of the main and / or additional batteries, the negative and positive electrodes of which are located outside the electrolyte zone.
  • a source of direct or alternating current is a source of direct or alternating voltage, to the terminal of which a resistor is connected having a rated value and rated power.
  • the control electrode is located in the housing surrounded by the separator and is located between the positive and negative electrodes.
  • the control electrode is coated with a chemically resistant insulator and is between the positive and negative electrodes.
  • the control electrode is coated with a chemically resistant insulator and is surrounded by a separator and is located between the positive and negative electrodes.
  • the control electrode is coated with a chemically resistant insulator on one side only and is located between the positive and negative electrodes.
  • the control electrode is coated with a chemically resistant insulator on one side only and is located surrounded by a separator on one side and between the positive electrode or negative electrode on the other side.
  • the electrochemical battery contains a feedback device that regulates the supply of the corresponding signal to the control electrode (constant positive or negative, or alternating voltage) of any shape and any duration and amplitude, ensuring the functioning of the battery, and installed outside the zone of interaction with the electrolyte.
  • the feedback device contains measuring sensors (temperature sensor and / or shunt for measuring current, as well as other sensors, for example, pressure, etc.) and an electronic device that converts the output signals of the sensors into a control voltage (into a control signal) for supplying him to the control electrode.
  • the feedback device and the switch serve to stabilize the output parameters.
  • the switch is a mechanical or electronic device and is installed outside the electrolyte range to switch current or voltage when they are supplied to the control electrode.
  • the control electrode is made in the form of winding from a metal insulated wire (foil).
  • the control electrode is made in the form of winding from a metal insulated wire (foil) on any, but the same electrode.
  • the electrochemical battery contains an additional battery, the conclusions of which and the control electrodes are located outside the electrolyte.
  • the secondary battery can be manufactured like the main battery, i.e. incorporates a control electrode, so it can be manufactured according to standard technology, i.e. without a control electrode. If the additional battery incorporates control electrode, an additional voltage source is required for the operation of the additional battery
  • a constant control voltage is supplied to the control electrode when using an additional battery and / or an external voltage source.
  • a control alternating voltage is supplied to the control electrode using a feedback device or without a feedback device.
  • An alternating voltage from a separate voltage source is supplied to the control electrode.
  • a constant control voltage is applied to the control electrode when using a feedback device or without a feedback device
  • An alternating voltage from a separate voltage source is supplied to the control electrode.
  • both an additional battery and / or an external voltage source are used.
  • the electrolyte you can use any material that ensures the functioning of the electrochemical device.
  • the electrolyte can be solid or a solution in which the negative and positive electrodes, a control electrode and a separator are located.
  • the electrochemical battery is configured to be turned on / off by remote control.
  • the technical result is achieved by the fact that a control electrode made of a metal mesh with calibrated holes and having at least two leads is used as a heating element.
  • the control electrode is heated due to the passage of current through it and thereby the electrolyte is heated, and not the air space inside the battery case. Due to this, the heating time of the battery is reduced and ensuring a more uniform heating of the electrolyte throughout the volume.
  • the proposed heater design in the form of a control electrode with permeable holes after heating the electrolyte, using the control electrode is active, because after turning off the heating mode (current passing through the control electrode), the standard mode is turned on and a control voltage is supplied to this control electrode, which controls the flow of charged particles.
  • T.O. the control electrode is an integral part of the battery design, both in the electrolyte heating mode and in the normal battery operation mode.
  • a control voltage is supplied to the control electrode by means of a switch, which controls the flow of charged particles, ensuring the operation of the battery.
  • the control electrode performs two functions at the same time and acts in the first case as a heating element, and in the second case as an electrode that creates a control electric field, ensuring the operation of the battery, while maintaining the required current / voltage, which are maintained during operation in the given parameters due to the presence of feedback, a switch, and with the help of a control electrode, overcharge / overdischarge of the battery is prevented without stopping the process by automatically changing the control yayuschego voltage.
  • it is possible to obtain an alternating voltage at the output terminals by supplying an alternating (harmonic or pulsed) voltage of any shape and corresponding voltage, frequency, amplitude and shape values to the control electrode, ensuring the functioning of the battery, using an appropriate voltage source.
  • an electrochemical device as a voltage source and / or as a current source.
  • the control electrode is located in the housing surrounded by the separator or without the separator and can be coated with a chemically resistant insulator.
  • the battery When the battery stops working and further cools to temperature minus 40 ° ⁇ , it is necessary, to ensure its operability, to connect a current source to the control electrode using a switch.
  • the current passing through the control electrode heats it and thereby heats the surrounding electrolyte.
  • the battery can be made with the possibility of charging from another current source for use in critical cases.
  • the electrolyte you can use any material that ensures the functioning of the electrochemical device.
  • the electrolyte can be solid or a solution in which the negative and positive electrodes, a control electrode and a separator are located.
  • the battery contains an electrode assembly in the housing, which has a negative (cathode) and positive (anode) electrodes, an electrolyte, a control electrode connected to a voltage source, a separator, a switch, and a feedback device, which are designed to stabilize the output parameters of the battery and are outside the interaction zone with electrolyte.
  • control electrode can be between the negative and positive electrodes and can be separated from them by a separator or dielectric (coated with a chemically neutral insulator).
  • the feedback device is connected via a switch to a control electrode.
  • the control electrode is made of metal and permeable (with permeable calibrated holes) for the passage of charged particles.
  • the corresponding signals necessary for regulating the output parameters of the battery or charging the battery at a critical temperature are connected to it.
  • control electrode allows you to control the functional basis of the battery - the flow of charged particles that create a charge or discharge current, which does not allow changes in temperature, current, voltage, pressure, etc. P. (above set values). That is, it becomes possible not to interrupt the current / voltage, charge or discharge, but manage them, and do not bring the set parameters to critical values, which keeps the battery working for a longer period both at low and at high ambient temperature.
  • control electrode may be coated with a chemically neutral insulator.
  • the feedback device may contain the necessary sensors for measuring temperature, pressure, current, etc. and an electronic device that converts the output signals of the sensors into a control voltage and supplying it to the control electrode.
  • the switch switches the current and voltage connected to the control electrode.
  • a control metal, permeable control (additional) electrode is installed in the electrochemical accumulator between the negative and positive electrodes.
  • the control electrode is separated from the negative and positive electrodes by a separator (as one of the options for manufacturing the battery).
  • a negative voltage is applied to the control electrode using a switch and a feedback device that will maintain the set parameters of the battery by controlling the flow of charged particles, accelerating them or slowing them down.
  • a switch and a feedback device that will maintain the set parameters of the battery by controlling the flow of charged particles, accelerating them or slowing them down.
  • the input signal during charging / discharging will be controlled by a charger (as one of the options) and a switch.
  • An additional battery is designed to provide voltage to the control electrode.
  • the battery begins with heating the electrolyte.
  • a current is passed through the control electrode.
  • the residual voltage of the battery is used with the connection of the resistor necessary for the size and power, but if the battery does not have residual voltage (capacitance) at all, it is necessary to use an external current source to connect it to the terminals of the control electrode.
  • the polarity of the terminals does not matter.
  • the current source After heating the electrolyte, the current source is turned off and a control voltage is supplied to the control electrode, and the battery is charged according to the standard scheme.

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и направлено на повышение эффективности работы аккумулятора и увеличение ресурса его работы за счет применения в качестве нагревательного элемента управляющего электрода, при помощи которого поддерживаются заданные выходные параметры аккумулятора, а при низкой температуре нагревается непосредственно электролит, что приводит к сокращению времени подготовки аккумулятора к его использованию. Электрохимический аккумулятор содержит корпус, в котором размещены отрицательный и положительный электроды, взаимодействующие с электролитом и между которыми расположен управляющий электрод из металлической сетки с калиброванными отверстиями, имеющий не менее двух выводов, связанный при помощи коммутатора с источником тока и напряжения для нагрева электролита и штатной работы.

Description

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АККУМУЛЯТОР
ИИзобретение относится к области электротехники, в частности к электрохимическому аккумулятору (электрохимическому устройству), и предназначено для использования в технологии построения блоков питания.
Из уровня техники известна аккумуляторная батарея, содержащая нагреватели, выполненные в виде тепловой трубы, в каждом аккумуляторе. На каждом нагревателе устанавливаются дополнительные нагреватели и рассеиватели тепла, выполненные в виде Ш-образных оребренных пластин, которые имеют посадочные разъемы. Дополнительные нагреватели и рассеиватели тепла устанавливаются над крышками аккумуляторов (RU 2122262, 20.11.1998).
Недостатками данного аккумулятора является низкая эффективность работы аккумулятора и маленький ресурс его работы. Кроме того, дополнительные нагреватели и рассеиватели тепла требуют дополнительного места и объема для их размещения.
Известен свинцово-кислотный аккумулятор, содержащий разноименные электроды, сепараторы и электронагреватель в виде провода, который намотан с переменным шагом на сепараторы (SU 289788, 01.01.1971).
Недостатками данной конструкции устройства аккумулятора являются низкая эффективность работы аккумулятора и маленький ресурс его работы. Кроме того, процесс намотки изолированной проволоки в пазы сепаратора не обеспечивает возможности автоматизации процесса намотки, т.е. намотка происходит в ручную, что значительно увеличивает время изготовления аккумулятора и его цену.
Известен аккумулятор, который обеспечивает работоспособность при низкой внешней температуре - 40 - -50 ОС (RU 2398314, 27.08.2010). Согласно изобретению электрический нагревательный элемент закрытого типа вставляется в металлический радиатор, который своей нижней поверхностью опирается на дно корпуса аккумулятора, а на верхнюю поверхность радиатора через решетку изполимерного материала опирается блок разноименных элементов. При этом выводы нагревательного элемента, мощность которого составляет 8-10% от номинальной емкости аккумулятора (при 5-часовом токе разряда), подключены к выводам (борнам) аккумулятора через контакты термореле, находящегося внутри корпуса аккумулятора под крышкой. В этом случае нагревательный элемент автоматически включается при низких внутренних температурах электролита или воздуха (ниже -10°С) и автоматически выключается при повышении их температуры до 0°С, что обеспечивает интенсивную реакцию заряда вплоть до отрицательной наружной температуры -50°С. Техническим результатом является значительное повышение емкости, увеличение срока службы аккумулятора.
Недостатком такой конструкции является наличие достаточно объемного нагревательного элемента, а их может понадобится не один, а несколько штук и наличие решетки из полимерного материала, которая имеет так же достаточно большой вес и объем. Т. о. вес и объем аккумулятора увеличивается, что требует дополнительного места и объема. Кроме того при использовании данного способа повышения температуры электролита, поддержание необходимой температуры электролита при дальнейшей работе аккумулятора - отсутствует, что снижает эффективность работы аккумулятора.
Общим недостатком указанных конструкций является то, что после того как эти нагреватели нагревают (каждый своим способом) электролит, они (нагреватели) отключаются и непосредственно в использовании аккумулятора не участвуют, т.е. эти конструкции пассивны, т.к. не участвуют (не работают) при активной (штатной) работе аккумулятора.
Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании аккумулятора, который устранял бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности работы аккумулятора и увеличении ресурса его работы за счет применения в качестве нагревательного элемента управляющего электрода, при помощи которого поддерживаются заданные выходные параметры аккумулятора и который при необходимости (при отрицательной температуре внешней среды/низкой температуре), нагревает непосредственно электролит, а не воздушное пространство внутри корпуса аккумулятора, что приводит к сокращению времени нагрева аккумулятора и обеспечения более равномерного разогревания электролита по всему объему аккумулятора, то есть сокращается время подготовки аккумулятора к его использованию.
Технический результат достигается в электрохимическом аккумуляторе, содержащем корпус, в котором размещены по меньшей мере один отрицательный электрод и по меньшей мере один положительный электрод основного аккумулятора, взаимодействующие с электролитом, при этом между каждым отрицательным и положительным электродами основного аккумулятора установлен металлический управляющий электрод с проницаемыми калиброванными отверстиями, связанный с источником тока при зарядке аккумулятора при низкой внешней температуре для нагрева электролита и с источником напряжения при работе аккумулятора в штатном режиме, через коммутатор.
Таким образом в корпусе размещена по меньшей мере одна пара отрицательного и положительного электрода основного аккумулятора, при этом в каждой паре между отрицательным и положительным электродами размещен один управляющий электрод, то есть количество управляющего электрода зависит от количества пар отрицательного и положительного электрода основного аккумулятора.
Управляющий электрод имеет не менее двух выводов, связанных через коммутатор с источником тока, которые используется при необходимости нагревания электролита, то есть управляющий электрод выполнен с возможностью нагрева электролита за счет нагревания управляющего электрода, при прохождении по нему тока. Во время штатной работы аккумулятора используется один любой вывод управляющего электрода, связанный с коммутатором для подачи управляющего напряжения. Выводы управляющего электрода могут располагаться внутри или с наружи корпуса и коммутируются любым способом для подключения зарядного устройства..
Источник напряжения представляет собой внешний источник постоянного или переменного напряжения, и/или остаточное напряжение основного и/или дополнительного аккумуляторов, отрицательные и положительные электроды которых расположены вне зоны электролита.
Источником постоянного или переменного тока является источник постоянного или переменного напряжения, к клемме которого подсоединен резистор, имеющий расчетный номинал и расчетную мощность.
Управляющий электрод расположен в корпусе в окружении сепаратора и находится между положительным и отрицательным электродами.
Управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором и находится между положительным и отрицательным электродами.
Управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором и расположен в окружении сепаратора и находится между положительным и отрицательным электродами.
Управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором только с одной стороны и находится между положительным и отрицательным электродами.
Управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором только с одной стороны и расположен в окружении сепаратора с одной стороны и между положительным электродом или отрицательным электродом с другой стороны.
Электрохимический аккумулятор содержит устройство обратной связи, регулирующее подачу соответствующего сигнала на управляющий электрод (постоянного положительного или отрицательного, или переменного напряжения) любой формы и любой длительности и амплитуды, обеспечивающие функционирование аккумулятора, и установленное вне зоны взаимодействия с электролитом. Устройство обратной связи содержит измерительные датчики (датчик температуры и/или шунт для измерения тока, а также другие датчики, например, давления, и т.п.) и электронное устройство, преобразующее выходные сигналы датчиков в управляющее напряжение (в сигнал управления) для подачи его на управляющий электрод. Устройство обратной связи и коммутатор, служат для стабилизации выходных параметров.
Коммутатор является механическим или электронным устройством и установлен вне зоны действия электролита для переключения тока или напряжения при подачи их на управляющий электрод.
Управляющий электрод выполнен в виде намотки из металлической изолированной проволоки (фольги).
Управляющий электрод выполнен в виде намотки из металлической изолированной проволоки (фольги) на любой, но одноименный электрод.
Электрохимический аккумулятор содержит дополнительный аккумулятор, выводы которых и управляющих электродов, расположены вне зоны действия электролита. Дополнительный аккумулятор может изготавливаться как и основной аккумулятор, т.е. имеет в своем составе управляющий электрод, так может изготавливаться по стандартной технологии, т.е. без управляющего электрода. Если дополнительный аккумулятор имеет в своем составе управляющий электрод, то для функционирования дополнительного аккумулятора требуется дополнительный источник напряжения
На управляющий электрод подают постоянное управляющее напряжение при использовании дополнительного аккумулятора и/или внешнего источника напряжения.
На управляющий электрод подают управляющее переменное напряжение с использованием устройства обратной связи или без устройства обратной связи.
На управляющий электрод подают переменное напряжение от отдельного источника напряжения.
На управляющий электрод подают постоянное управляющее напряжение при использовании устройства обратной связи или без устройства обратной связи
На управляющий электрод подают переменное напряжение от отдельного источника напряжения.
При штатной работе аккумулятора используют как дополнительный аккумулятор, так и/или внешний источник напряжения.
В качестве электролита возможно использование любого материала, обеспечивающего функционирование электрохимического устройства. Например, электролит может быть выполнен твердым или представлять собой раствор, в котором расположены отрицательный и положительный электроды, управляющий электрод и сепаратор.
Электрохимический аккумулятор выполнен с возможностью его включения/выключения при помощи дистанционного управления.
Таким образом при реализации заявленного изобретения технический результат достигается тем, что в качестве нагревательного элемента применяют управляющий электрод, изготовленный из металлической сетки с калиброванными отверстиями и имеющий не менее двух выводов. При этом управляющий электрод нагревается за счет прохождения по нему тока и тем самым нагревается электролит, а не воздушное пространство внутри корпуса аккумулятора. За счет этого сокращается время нагрева аккумулятора и обеспечение более равномерного разогревания электролита по всему объему.
Предлагаемая конструкция нагревателя в виде управляющего электрода с проницаемыми отверстиями после нагрева электролита, при помощи управляющего электрода, является активной, т.к. после отключения режима нагрева (прохождения тока через управляющий электрод), включается штатный режим и на этот управляющий электрод подается управляющее напряжение, которое управляет потоком заряженных частиц. Т.о. управляющий электрод является неотъемлемой частью конструкции аккумулятора, как в режиме нагрева электролита так и в штатном режиме работы аккумулятора.
Кроме того, в штатном режиме на управляющий электрод возможно подать переменное напряжение и на выходных клеммах аккумулятора возможно получить также переменное напряжение. На сегодняшний день ни одна из предлагаемых конструкций нагревательных элементов для аккумуляторов не имеет такой возможности.
После нагрева электролита и отключения источника тока на управляющий электрод подается при помощи коммутатора, управляющее напряжение, которое управляет потоком заряженных частиц, обеспечивая работу аккумулятора.
Таким образом управляющий электрод выполняет одновременно две функции и выступает в первом случае как нагревательный элемент, а во втором случае как электрод, создающий управляющее электрическое поле, обеспечивая работу аккумулятора, при поддержании необходимого тока/напряжения, которые поддерживаются во время работы в заданных параметрах за счет наличия обратной связи, коммутатора и при помощи управляющего электрода, предотвращается перезарядка/переразрядка аккумулятора, не прекращая процесс путем автоматического изменения управляющего напряжения. Кроме того возможно получить на выходных клеммах переменное напряжение, за счет подачи переменного (гармонического или импульсного) напряжения любой формы и соответствующих значений напряжения, частоты, амплитуды и формы на управляющий электрод, обеспечивающих функционирование аккумулятора, с применением соответствующего источника напряжения. Кроме того появляется возможность использовать электрохимическое устройство в качестве источника напряжения и/или в качестве источника тока. Управляющий электрод расположен в корпусе в окружении сепаратора или без сепаратора и может быть покрыт химически стойким изолятором.
При прекращении работы аккумулятора и дальнейшем его охлаждения до температуры минус 40 °С, необходимо, для обеспечения его работоспособности, подключить к управляющему электроду при помощи коммутатора, источник тока. Ток, проходя через управляющий электрод, нагревает его и тем самым нагревается окружающий электролит. При этом аккумулятор может быть выполнен с возможностью зарядки от другого источника тока для использования его в критических случаях.
В качестве электролита возможно использование любого материала, обеспечивающего функционирование электрохимического устройства. Например, электролит может быть выполнен твердым или представлять собой раствор, в котором расположены отрицательный и положительный электроды, управляющий электрод и сепаратор.
Пример осуществления заявленного изобретения.
Аккумулятор содержит в корпусе электродную сборку, имеющую отрицательный (катод) и положительный (анод) электроды, электролит, управляющий электрод, связанный с источником напряжения, сепаратор, коммутатор и устройство обратной связи, которые предназначены для стабилизации выходных параметров аккумулятора и находятся вне зоны взаимодействия с электролитом.
Как вариант управляющий электрод может находиться между отрицательным и положительным электродами и быть отделен от них сепаратором или диэлектриком (покрыт химически нейтральным изолятором).
Устройство обратной связи соединено при помощи коммутатора с управляющим электродом.
Управляющий электрод выполнен металлическим и проницаемым (с проницаемыми калиброванными отверстиями) для прохождения заряженных частиц. К нему подключаются соответствующие сигналы, необходимые для регулирования выходных параметров аккумулятора или зарядки аккумулятора при критической температуре.
Кроме того, в момент зарядки/разрядки или циклирования, а также в штатном режиме, применение управляющего электрода позволяет управлять функциональной основой аккумулятора - потоком заряженных частиц, создающих ток заряда или разряда, что не допускает изменения температуры, тока, напряжения, давления и т.п. (выше заданных значений). То есть появляется возможность не прерывать ток/напряжения, заряда или разряда, а управлять ими, и не доводить до критических значений заданные параметры, что сохраняет работу аккумулятора на более длительный срок как при низкой так и при повышенной температуре внешней среды.
Кроме того, управляющий электрод может быть покрыт химически нейтральным изолятором.
Устройство обратной связи может содержать необходимые датчики измерения температуры, давления, силы тока и т.п. и электронное устройство, преобразующее выходные сигналы датчиков в управляющее напряжение и подачи его на управляющий электрод.
Коммутатор переключает ток и напряжение, подключаемые к управляющему электроду.
Описание работы аккумулятора в динамике.
В электрохимический аккумулятор между отрицательным и положительным электродами устанавливается управляющий металлический, проницаемый управляющий (дополнительный) электрод.
Управляющий электрод отделяется от отрицательного и положительного электродов сепаратором (как один из вариантов изготовления аккумулятора).
При проведении процесса зарядки, на управляющий электрод подается отрицательное напряжение при помощи коммутатора и устройства обратной связи, которое будет поддерживать заданные параметры аккумулятора путем управления потоком заряженных частиц, ускоряя их или замедляя их. Таким образом появляется возможность регулировать ток заряда/разряда и осуществлять более равномерное осаждение заряженных частиц на поверхности электрода, что приводит к увеличению емкости аккумулятора и увеличении срока его работы.
Управлять подачей входных сигналов во время зарядки/разрядки будет зарядное устройство (как один из вариантов) и коммутатор.
Дополнительный аккумулятор предназначен для обеспечения подачи напряжения на управляющий электрод.
Кроме того в предлагаемом аккумуляторе возможно получить на выходных клеммах переменное напряжение, за счет подачи переменного (гармонического или импульсного) напряжения на управляющий электрод от отдельного источника.
Кроме того, при низкой температуре внешней среды -40°С запуск аккумулятора начинается с разогрева электролита. Для этого через управляющий электрод пропускается ток. В качестве источника тока используется остаточное напряжение аккумулятора с присоединением необходимого по величине и мощности резистора, но если аккумулятор вообще не имеет остаточного напряжения (емкости), то необходимо использовать внешний источник тока для подключения его к выводам управляющего электрода. При подключении источника тока, полярность выводов значения не имеет.
После нагрева электролита источник тока отключается и на управляющий электрод подается управляющее напряжение, а аккумулятор заряжается по стандартной схеме.
Указанное выше удостоверяет, что заявленный аккумулятор обладает повышенным ресурсом, надежностью и длительностью эксплуатации, работы аккумулятора при низкой температуре (-40-50°С) при использовании металлического управляющего электрода с отверстиями для протекания заряженных частиц, нагрева электролита, дополнительного аккумулятора устройства обратной связи, коммутатора, т.е. автоматической регулировкой управляющего напряжения (выходных параметров аккумулятора).

Claims

Формула изобретения
1. Электрохимический аккумулятор, характеризующийся тем, что содержит корпус, в котором размещены по меньшей мере один отрицательный электрод и по меньшей мере один положительный электрод основного аккумулятора, взаимодействующие с электролитом, при этом между каждым отрицательным и положительным электродами основного аккумулятора установлен металлический управляющий электрод с проницаемыми калиброванными отверстиями, связанный с источником тока при зарядке аккумулятора при низкой внешней температуре для нагрева электролита и с источником напряжения при работе аккумулятора в штатном режиме, через коммутатор.
2. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что управляющий электрод расположен в корпусе в окружении сепаратора и находится между положительным и отрицательным электродами.
3. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором и находится между положительным и отрицательным электродами.
4. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором и расположен в окружении сепаратора между положительным и отрицательным электродами.
5. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором только с одной стороны и находится между положительным и отрицательным электродами.
6. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором только с одной стороны и расположен в окружении сепаратора между положительным и отрицательным электродами.
7. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что управляющий электрод покрыт химически стойким изолятором только с одной стороны и расположен в окружении сепаратора с одной стороны и между положительным или отрицательным электродом с другой стороны.
8. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что содержит устройство обратной связи, управляющее подачей соответствующего сигнала на управляющий электрод и установленное вне зоны взаимодействия с электролитом.
9. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что коммутатор является механическим или электронным устройством и установлен вне зоны действия электролита для переключения тока или напряжения при подачи их на управляющий электрод.
10. Аккумулятор по любому из п. п. 4 - 7, характеризующийся тем, что управляющий электрод выполнен в виде намотки из металлической изолированной проволоки.
11. Аккумулятор по п. 10, характеризующийся тем, что управляющий электрод выполнен в виде намотки из металлической изолированной проволоки на любой, но одноименный электрод.
12. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что содержит дополнительный аккумулятор, выводы которого и управляющего электрода расположены и/или внутри и/или снаружи корпуса аккумулятора.
13. Аккумулятор по п. 8, характеризующийся тем, что устройство обратной связи содержит измерительные датчики и электронное устройство, преобразующее выходные сигналы датчиков в управляющее напряжение для подачи его на управляющий электрод.
14. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что на управляющий электрод подают постоянное управляющее напряжение или переменное управляющее напряжение с использованием устройства обратной связи.
15. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что на управляющий электрод подают постоянное управляющее напряжение при использовании дополнительного аккумулятора и/или внешнего источника напряжения.
16. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что на управляющий электрод подают переменное напряжение от отдельного источника напряжения.
17. Аккумулятор по п. 1 , характеризующийся тем, что при штатной работе аккумулятора используют как дополнительный аккумулятор, так и внешний источник напряжения.
18. Аккумулятор по п. 1. , характеризующийся тем, что выполнен с возможностью его включения/выключения при помощи дистанционного управления.
PCT/RU2016/000737 2016-08-10 2016-10-28 Универсальный аккумулятор WO2018030911A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016132959A RU2644555C1 (ru) 2016-08-10 2016-08-10 Универсальный аккумулятор
RU2016132959 2016-08-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018030911A1 true WO2018030911A1 (ru) 2018-02-15

Family

ID=61163143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000737 WO2018030911A1 (ru) 2016-08-10 2016-10-28 Универсальный аккумулятор

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2644555C1 (ru)
WO (1) WO2018030911A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022266866A1 (zh) * 2021-06-22 2022-12-29 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和用电设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722502C1 (ru) * 2019-10-30 2020-06-01 ООО "Нординкрафт Сервис" Электрический аккумулятор

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2069924C1 (ru) * 1994-10-05 1996-11-27 Акционерное общество "Электрозаряд" Никель-цинковый аккумулятор
WO2012156639A1 (fr) * 2011-05-19 2012-11-22 Electricite De France Accumulateur métal-air avec dispositif de protection de l'électrode à air
CN203056042U (zh) * 2013-01-15 2013-07-10 无锡新纬电池有限公司 锂电池模组离线加热装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH062832A (ja) * 1992-06-19 1994-01-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd リサイクルガスの流量を制御する装置及び方法
RU2398315C1 (ru) * 2009-03-11 2010-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Транспорт" Аккумуляторная батарея с автоматическим внутренним подогревом
FR2991548B1 (fr) * 2012-06-04 2016-03-11 Valeo Etudes Electroniques Dispositif et procede de maintien a temperature de fonctionnement d'une batterie

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2069924C1 (ru) * 1994-10-05 1996-11-27 Акционерное общество "Электрозаряд" Никель-цинковый аккумулятор
WO2012156639A1 (fr) * 2011-05-19 2012-11-22 Electricite De France Accumulateur métal-air avec dispositif de protection de l'électrode à air
CN203056042U (zh) * 2013-01-15 2013-07-10 无锡新纬电池有限公司 锂电池模组离线加热装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022266866A1 (zh) * 2021-06-22 2022-12-29 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和用电设备

Also Published As

Publication number Publication date
RU2644555C1 (ru) 2018-02-13
RU2016132959A (ru) 2018-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108390131B (zh) 纯内阻电池加热系统
CN100547850C (zh) 一种防止二次电池过度充电的安全器件以及具有该安全器件的二次电池
JP6265215B2 (ja) 充電装置、蓄電システム、充電方法及びプログラム
CN102054958B (zh) 可再充电电池
CN101953016A (zh) 用于组合电池芯和组合电池芯系统的充电方法
KR20170091133A (ko) 완전 고체 상태 리튬 배터리
KR20180064221A (ko) 원통형 이차전지 모듈
WO2016111106A1 (ja) 電池システム
CN110828882A (zh) 一种锂电池
RU2644555C1 (ru) Универсальный аккумулятор
US20020025471A1 (en) Electrially heated thermal battery
JP2008131710A (ja) 電源システム、電源システムの制御方法、電源システムの制御方法を実行するためのプログラムおよび電源システムの制御方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体
CN110816311A (zh) 用于运行电池组系统的方法和电动车辆
KR101128667B1 (ko) 향상된 안전성의 이차전지
RU2398314C1 (ru) Универсальный аккумулятор
CN110380141A (zh) 电芯及电化学装置
JP2016510480A (ja) インピーダンスが低減された電気化学セルまたは電池およびその製造方法
JP2008110058A (ja) ヘアアイロン
JP2012190543A (ja) 溶融塩電池装置及び溶融塩電池の制御方法
KR20080042961A (ko) 향상된 안전성의 이차전지
KR102394187B1 (ko) 안전성이 향상된 분리막 및 이를 포함하는 이차전지
CN111834678A (zh) 用于运行电池组系统的方法、电动车辆及其电池组系统
KR102340096B1 (ko) 오토바이용 스타트 모터 전원 공급 장치
KR20200036775A (ko) 배터리, 특히 리튬이온 배터리
RU2660661C2 (ru) Электрохимический аккумулятор

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16912802

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16912802

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1