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 и расположенный между катодами расходуемый анод в виде плоской пластины, установлен токовый коллектор анода, имеющий одну или несколько контактных площадок, направленных в сторону анода, и жестко закрепленный в корпусе источника. Анод прижат своей поверхностью к контактным площадкам пружинящим элементом, выполненным в виде отдельной детали, жестко закрепленной на корпусе источника и расположенной со стороны анода, противоположной контактным площадкам его токового коллектора.

Контактные площадки токового коллектора могут быть выполнены в виде выштамповок на его поверхности. Пружинящий элемент и токовый коллектор вместе или по отдельности могут быть размещены как внутри межкатодного зазора, так и вне его, как под слоем электролита, так и выше его уровня. Пружинящий элемент может быть выполнен из электропроводного материала и электрически соединен с токовым коллектором. В этом случае он является вспомогательным коллектором тока.

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

Заявляемый ХИТ содержит корпус 1, газодиффузионные катоды 2, пружинящий элемент 3, водный раствор электролита 4, растворимый анод 6 и токовый коллектор анода 6 с контактными площадками 7.

Катоды 2, токовый коллектор анода 6 и пружинящий элемент 3 жестко закреплены в корпусе 1 источника. Анод 5 прижат пружинящим элементом 3 к контактным площадкам 7 токового коллектора анода 6. Анод 6 является сменным элементом.

Контактных площадок 7 на токовом коллекторе анода 6 может быть одна или несколько. Они могут быть выполнены в виде выштамповок на поверхности токового коллектора 6.

Токовый коллектор 6 расположен во внутренней полости источника так, что он параллелен поверхности катода 2, а его контактные площадки 7 направлены в сторону анода 5. Токовый коллектор 6 может быть размещен внутри корпуса 1 как под слоем электролита 4, так и выше его уровня.

Пружинящий элемент 3 может быть расположен как в зазоре между катодами 2, так и вне его. Пружинящий элемент 3 может быть выполнен из неэлектропроводного материала, неэлектропроводного материала, имеющего проводящий слой в части, прижатой к аноду 5, или из проводящего материала. Проводящая часть пружинящего элемента 3 может быть электрически соединена с токовым коллектором анода 6. В этом случае пружинящий элемент 3 служит вспомогательным токосъемом.

ХИТ работает следующим образом. Пружинящий элемент 3 отжимается до упора в корпус 1. В зазор между катодами 2 вводится анод 5 и пружинящий элемент 3 освобождается. Пружинящий элемент 3 прижимает анод 5 к контактным площадкам 7 токового коллектора 6, 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 6 компенсируется пружинящим элементом 3 за счет того, что он находится в постоянно напряженном состоянии. В результате надежный электрический контакт анода 5 и контактных площадок 7 токового коллектора анода 6 сохраняется вплоть до полного израсходования анода 5.

По окончании разряда источника или израсходования анода 5 пружинящий элемент 3 отжимается до упора в корпус 1, и извлекаются остатки анода 5, а пружинящий элемент 3 освобождается, в результате чего он прижимается к контактным площадкам 7 токового коллектора анода 6. Пружинящий элемент 3 находится в постоянно напряженном состоянии как при установленном аноде 5, так и в его отсутствие.

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, 1885
2. А.с. 1801233 СССР, МКИ H 01 M 12/6, H 01 M 2/20, 1983.

Использование: химические источники тока. Сущность изобретения: кислородно (воздушно) - металлический механически перезаряжаемый химический источник тока, содержащий корпус, установленные в корпус два параллельных катода, расположенный между катодами расходуемый анод в виде плоской пластины и токовый коллектор анода, имеющий одну или несколько контактных площадок. Токовый коллектор анода расположен во внутренней полости источника параллельно поверхности катода так, что контактные площадки направлены в сторону анода, и жестко закреплен в корпусе источника, анод прижат одной своей плоскостью к контактным площадкам токового коллектора анода, а к другой плоскости анода, напротив контактных площадок, прижат пружинящий элемент, жестко связанный с корпусом источника. Пружинящий элемент может быть выполнен из электропроводного материала или иметь проводящий слой, в части, прижатой к аноду, и электрически соединен с токовым коллектором анода. Он может быть расположен в зазоре между катодами. Контактные площадки токового коллектора анода могут быть выполнены в виде выштамповок на поверхности токового коллектора. Токовый коллектор анода может быть расположен в электролите источника. Применение предложенного узла токосъема с расходуемого анода, обеспечивает надежный электролический контакт, быструю смену отработанных анодов, возможность использования анодных пластин различной толщины и повышение коэффицинта полезного использования анодного материала. 1 ил. 4 з.п. ф-лы.

1. Кислородно(воздушно)-металлический механически перезаряжаемый химический источник тока, содержащий корпус, установленные в корпус два параллельных катода, расположенный между катодами расходуемый анод в виде плоской пластины и токовый коллектор анода, жестко закрепленный в корпусе источника, имеющий одну или несколько контактных площадок, отличающийся тем, что токовый коллектор расположен во внутренней полости источника тока параллельно поверхности катода так, что контактные площадки направлены в сторону анода, анод прижат одной своей плоскостью к контактным площадкам токового коллектора анода, а к другой плоскости анода напротив контактных площадок прижат пружинящий элемент, жестко связанный с корпусом источника. 2. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что пружинящий элемент выполнен из электропроводного материала или имеет проводящий слой в части, прижатой к аноду, и электрически соединен с токовым коллектором анода. 3. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что контактные площадки токового коллектора анода выполнены в виде выштамповок на поверхности токового коллектора. 4. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что пружинящий элемент расположен в зазоре между катодами. 5. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что токовый коллектор анода расположен в электролите источника.