КИСЛОРОДНО(ВОЗДУШНО)-МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ МЕХАНИЧЕСКИ ПЕРЕЗАРЯЖАЕМЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА Российский патент 1998 года по МПК H01M12/06 H01M2/26 

Изобретение относится к области химических источников тока (ХИТ), конкретно - к воздушно (кислородно) - алюминиевой (ВА) электрохимической системе.

Известен воздушно - металлический (ВМ) источник тока, в котором анод, расположенный между двумя параллельными катодами, имеет в верхней части боковые выступы, входящие в пружинные лирообразные контакты [1]. Недостатками данной конструкции являются недостаточное усилие прижима контактов к поверхности анода, невозможность использования анодных пластин различной толщины и увеличенный отход анодного материала при изготовлении электрода.

Из известных ХИТ наиболее близким по совокупности существенных признаков является ВМ ХИТ коробчатой формы с двумя катодами и расположенным между ними расходуемым анодом [2]. ХИТ снабжен пружинными контактами омегообразной формы, охватывающими боковые выступы анодной пластины. Пружинные контакты снабжены дополнительными кольцевыми пружинами, взаимодействующими с суженными участками контактов, а выступы анодов имеют в зоне контакта дополнительные контактные заклепки.

Недостатками рассматриваемого ХИТ являются недостаточное усилие прижима контактов к поверхности анода, невозможность варьирования толщины анодных пластин в широких пределах, невозможность размещения узла токоотвода от анода в межкатодном пространстве источника из-за наличия кольцевого пружинного элемента, что требует увеличения нерабочей части анода и соответственно снижает полезное использование анодного материала.

Целью изобретения является обеспечение надежного электрического контакта, быструю смену отработанных анодов, возможность использования анодных пластин различной толщины и повышение коэффициента полезного использования анодного материала.

Поставленная цель достигается тем, что во внутренней полости ВМ механически перезаряжаемого ХИТ, содержащего корпус с закрепленными в нем двумя параллельными катодами, расположенный между катодами расходуемый анод и крышку корпуса, установлен токовый коллектор анода. Токовый коллектор анода расположен вдоль одного из ребер катода со стороны крышки корпуса и жестко закреплен в корпусе источника. Анод выполнен в виде пластины, имеющей отгиб, параллельный одному из ребер, причем отогнутой частью анод прижат к токовому коллектору. Со стороны, противоположной токовому коллектору, к отогнутой части анода прижат пружинящий элемент, противоположной своей частью опирающийся в крышку корпуса источника. ХИТ может быть снабжен дополнительным токовым коллектором анода, расположенным параллельно основному. В этом случае отгиб анода должен быть выполнен в противоположные стороны от его рабочей поверхности. Пружинящий элемент может быть выполнен как из электропроводного, так и из неэлектропроводного материала. Токовый коллектор анода (основной и дополнительный) может быть расположен как выше, так и ниже уровня электролита в источнике.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором изображен поперечный разрез воздушно - металлического ХИТ с водным электролитом.

Заявляемый ХИТ содержит корпус 1, токовый коллектор анода (основной и дополнительный) 2, газодиффузионные катоды 3, водный раствор электролита 4, растворимый анод 5 с отгибами 6, пружинящий элемент 7 и крышку корпуса 8.

Катоды 3 и токовый коллектор анода 2 жестко закреплены в корпусе 1 источника. Анод 5 своими отгибами 6 прижат пружинящим элементом 7 к токовому коллектору анода 2. Пружинящий элемент 7 своим противоположным концом прижат к крышке 8 источника. Анод 5 является сменным элементом.

Токовый коллектор анода 2 расположен во внутренней полости корпуса 1 источника со стороны крышки корпуса 8, вдоль одного из ребер катода 3. Он может быть размещен как под слоем электролита 4, так и вне его. Источник может быть снабжен дополнительным токовым коллектором 2, параллельным основному.

Анод 5 выполнен в виде пластины, имеющей отгиб 6 под углом 15-90^o к рабочей поверхности, параллельный одному из ребер. При наличии дополнительного токового коллектора 2 отгиб 6 анода 5 выполнен в противоположные стороны симметрично относительно плоской части.

Пружинящий элемент 7 может быть выполнен из неэлектропроводного материала, неэлектропроводного материала, имеющего проводящий слой в части, прижатой к отгибу анода 6, или из проводящего материала. Проводящая часть пружинящего элемента 7 служит дополнительным коммутирующим элементом между отгибами 6 анода 5 и токовыми коллекторами 2.

ХИТ работает следующим образом. Снимается крышка 8 источника и удаляется пружинящий элемент 7. В зазор между катодами 3 вводится анод 5 до упора отгибами 6 в токовые коллекторы 2. На отгибы 6 анода 5 устанавливается пружинящий элемент 7, и источник закрывается крышкой 8. Пружинящий элемент 7 оказывается сжатым между крышкой 8 и отгибами 6 анода 5 и прижимает анод 5 к токовому коллектору 2, в результате чего создается надежный электрический контакт. В корпус 1 источника заливается раствор электролита 4. Источник готов к разряду.

В процессе разряда происходит электрохимическое растворение анода 5, в результате чего его толщина уменьшается. Изменение толщины анода 5 компенсируется пружинящим элементом 7 за счет того, что он находится в постоянно напряженном состоянии. В результате надежный электрический контакт анода 5 и токового коллектора анода 2 сохраняется вплоть до полного израсходования анода 5.

По окончании разряда источника или израсходования анода 5 снимается крышка 1 источника, удаляется пружинящий элемент 7 и извлекаются остатки анода 5.

При закрытой крышке 1 источника как при установленном аноде 5, так и в его отсутствие пружинящий элемент 7 находится в постоянно напряженном состоянии. В последнем случае пружинящий элемент 7 зажат между крышкой 1 источника и токовым коллектором 2 анода 5.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволяет: обеспечить надежный электрический контакт за счет постоянного поджима анода к контактным площадкам токового коллектора с требуемым усилием; быструю смену анодных пластин за счет использования пружинного зажима анода; использовать анодные пластины различной толщины (вплоть до величины межкатодного зазора) за счет высокой деформируемости пружинящего элемента при заданной его жесткости; повысить коэффициент полезного использования анодного материала за счет резкого уменьшения величины (или полного отсутствия) части анода, расположенной выше уровня электролита.

Список использованных источников.

1. EP 0690521, H 01 M 12/06, 1995
2. А.c. 1801233 СССР, МКИ H 01 M 12/6, H 01 M 2/20, 1993.

Использование: химические источники тока. Сущность изобретения: кислородно (воздушно) - металлический механически перезаряжаемый химический источник тока, содержит корпус, крышку корпуса, установленные в корпус два параллельных катода, расположенный между катодами расходуемый анод и токовый коллектор анода. Токовый коллектор анода расположен во внутренней полости источника со стороны крышки корпуса, вдоль одного из ребер катода и жестко закреплен в корпусе источника. Анод выполнен в виде пластины, имеющей отгиб, параллельный одному из ребер, причем отогнутой частью анод прижат к токовому коллектору, к отогнутой части анода со стороны, противоположной токовому коллектору, прижат пружинящий элемент, противоположной своей частью опирающийся в крышку корпуса источника. Отгиб анода выполнен под углом 15 - 90^o к его рабочей поверхности. Источник может быть снабжен дополнительным токовым коллектором анода, расположенным параллельно основному, а отгиб анода выполнен в противоположные стороны от его рабочей поверхности. Пружинящий элемент может быть выполнен из электропроводного материала или иметь проводящий слой в части, соприкасающейся с анодом. Токовый коллектор анода может быть расположен как в электролите источника, так и вне его. Применение предложенного узла токосъема с расходуемого анода, обеспечивает надежный электрический контакт, быструю смену отработанных анодов, возможность использования анодных пластин различной толщины и повышение коэффициента полезного использования анодного материала. 1 ил., 4 з.п. ф-лы.

1. Кислородно (воздушно)-металлический механически перезаряжаемый химический источник тока, содержащий корпус, крышку корпуса, установленные в корпусе два параллельных катода, расположенные между катодами расходуемый анод в виде пластины и токовый коллектор анода, жестко закрепленный в корпусе источника, отличающийся тем, что токовый коллектор анода расположен во внутренней полости корпуса источника тока со стороны крышки корпуса вдоль одного из ребер катода, анод снабжен отгибом, параллельным одному из ребер, причем отогнутой частью анод прижат к токовому коллектору, к отогнутой части анода со стороны, противоположной токовому коллектору, прижат пружинящий элемент, противоположной частью опертый в крышку корпуса источника. 2. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что отгиб анода выполнен под углом 15 - 90^o к его рабочей поверхности. 3. Источник тока по п.1 или 2, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным токовым коллектором анода, расположенным параллельно основному, а отгиб анода выполнен в противоположные стороны от его рабочей поверхности. 4. Источник тока по п.3, отличающийся тем, что пружинящий элемент выполнен из электропроводного материала или имеет проводящий слой в части, прижатой к аноду. 5. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что токовый коллектор анода расположен в электролите источника.