ЛИТИЕВЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА Российский патент 1997 года по МПК H01M2/20 H01M6/14 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве химических источников тока.

Известен литиевый химический источник тока (ХИТ) [1] в котором блок электродов собирают на центральном стержне, на который крепят аноды в виде дисков, состоящих из металлической решетки с нанесенным на обе стороны решетки литием. Решетка приваривается к стержню. Катоды состоят из металлической решетки с нанесенной на ее поверхность катодной массой. Катод изолируют от стержня пластмассовыми втулками. Наружный диаметр катода подбирают таким образом, чтобы обеспечить надежный контакт с корпусом.

В аналоге [2] литиевый анод в блоке представляет собой набор параллельных плоских дисков с общим сплошным центральным стержнем с на всю высоту элемента. Между анодными дисками расположены кольцеобразные катодные пластины с токоотводящими кольцами в середине. Токоотводящие кольца прикреплены к боковым стенкам корпуса. Токоотвод от центрального стержня изолирован от корпуса. Нижняя и боковые части анода также изолированы от корпуса.

В аналоге [3] блок электродов состоит из уложенных один на другой электродов в форме шайб. Наружный диаметр катода больше диаметра анода. Отверстия в центре анодов образуют общий канал, в который вставлен токовывод в виде стержня диаметром большим, чем канал, для обеспечения хорошего контакта анодов с токовыводом.

В аналоге [4] электрическое соединение анода с крышкой осуществляется посредством коллекторного стержня, окруженного изоляционной трубкой и проходящего через центральные отверстия в сепараторе, катоде и изоляционном слое, расположенных между анодом и крышкой
Общим для всех аналогов является наличие центрального стержня, который проходит через отверстия в центре электродов, что снижает их рабочую поверхность и приводит к уменьшению удельной энергии и мощности ХИТ.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбран ХИТ, в котором электроды и сепараторы имеют вид шайб. При сборке элемента в центральное отверстие электродов и сепараторов вставляют болт и внутренние участки анодов прижимают друг к другу с помощью гайки с применением прокладок. Болт, соединяющий аноды, заканчивают токовыводом, который выступает в центре крышки.

Недостатком прототипа является уменьшение рабочей поверхности электродов из-за наличия в них центрального отверстия. Уменьшение поверхности электродов приводит к снижению удельной энергии и мощности ХИТ.

Заявляемое изобретение направлено на повышение удельной энергии и мощности литиевого ХИТ, содержащего блок чередующихся разнополярных электродов.

Заявляемый литиевый ХИТ, содержащий корпус, блок чередующихся разнополярных электродов, состоящих из металлической подложки с лепестками-токовыводами и нанесенными на подложку положительными или отрицательными активными массами, сепараторы, разделяющие электроды, крышку и уплотнительную изоляционную прокладку, отличаются тем, что подложки электродов по периметру окантованы диэлектрическим материалом, лепекстки-токовыводы электродов выступают из окантовки и сварены между собой в соответствии с полярностью, а подложки электродов, примыкающих к корпусу и крышке, снабжены центральным отверстием, в которое входят выступы токовыводов на корпусе и крышке.

На фиг. 1 изображено устройство заявляемого литиевого ХИТ.

Положительная активная масса 1 нанесена с двух сторон на металлическую подложку 2, имеющую двухстороннее пластмассовое обрамление 3 по периферийной части и заканчивающуюся двумя выступающими наружу и расположенными симметрично лепестками 4. Литий или его сплав нанесен с двух сторон на аналогичную металлическую подложку. Между электродами устанавливают сепараторы и собирают их в блок. Изготавливают два односторонних разнополярных электрода, которые имеют одностороннее пластмассовое обрамление и нанесенную со стороны обрамления положительную или отрицательную активную массу. Односторонние электроды размещают в противоположных концах блока так, чтобы активные массы находились внутри блока. Между односторонними и двухсторонними электродами установлены сепараторы. Металлическая подложка односторонних электродов имеет центральное отверстие. Разнополярные электроды в блоке размещены таким образом, что лепестки одной полярности находятся друг над другом (лепестки одной полярности в одной плоскости перпендикулярны лепесткам другой полярности). Лепестки загибают у основания перпендикулярно плоскости электрода по линии соединения его с обрамлением. Загнутые лепестки-токовыводы одной полярности сваривают между собой. По центру крышки и корпуса приваривают токовыводы с выступами, которые попадают в отверстие крайних электродов и не позволяют блоку смещаться в элементе при механических нагрузках, а также снижают контактное сопротивление между электродом и корпусом (крышкой).

Пример. Собирают литиевый ХИТ диаметром 21 мм и высотой 7,4 мм с оксидномедным, катодом. В сборке по три двойных и по одному одинарному положительных и отрицательных электрода. Диаметр электродов 18 мм. Ширина окантовки подложки электродов 1,0 мм. В качестве сепаратора используют пленку из микропористого полипропилена. По центру крышки и корпуса приварены токовыводы с тремя выступами, что предотвращает смещение блока при частоте вибрации до 300 Гц с ускорением до 5g. Вес собранного элемента 6,9 г объем элемента 2,5 см³.

ХИТ разряжают на непрерывную нагрузку 69 Ом. На фиг. 2 представлена разрядная кривая элемента. Разрядная емкость составлена 1046 мА/ч, среднее разрядное напряжение 1,26 В, средний разрядный ток 21 мА. Удельная энергия элемента 527 Втч/дм³ и 191 Втч/кг при удельной мощности 10,6 Вт/дм³ и 3,8 Вт/кг.

При разряде элемента на непрерывную нагрузку 34 Ом показатели следующие: разрядная емкость 962 мА/ч, среднее разрядное напряжение 1,18 В, средний разрядный ток 34,7 мА, удельная энергия 454 Втч/дм³ и 164 Втч/кг при удельной мощности 16,3 Вт/дм³ и 5,9 Вт/кг.

В заявляемом литиевом ХИТ могут использоваться также жидкие катодные деполяризаторы: тионилхлорид, сульфурилхлорид, диоксид серы и др.

Использование: производство литиевых источников тока. Сущность изобретения: литиевый источник содержит корпус, блок чередующихся разнополярных электродов, состоящих из металлической подложки с лепестками-токоотводами и нанесенными на подложку положительными или отрицательными активными массами, сепараторы, разделяющие электроды, крышку и уплотнительную прокладку. Подложки электродов окантованы по периметру диэлектрическим материалом, а подложка электродов, примыкающих к корпусу и крышке, снабжена центральным отверстием, в которое входят выступы токоотводов на корпусе и крышке. 2 ил.

Литиевый химический источник, содержащий корпус, блок чередующихся разнополярных электродов, состоящих из металлической подложки с лепестками-токовыводами и нанесенными на подложку положительными или отрицательными активными массами, сепараторы, разделяющие электроды, крышку и уплотнительную изоляционную прокладку, отличающийся тем, что подложки электродов по периметру окантованы диэлектрическим материалом, а подложки электродов, примыкающих к корпусу и крышке, снабжены центральным отверстием, в которое входят выступы токовыводов на корпусе и крышке.