НИКЕЛЬ-ВОДОРОДНЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2000 года по МПК H01M12/08 H01M2/14 

Изобретение относится к электротехнике и касается металлогазовых химических источников тока.

Известен водородный аккумулятор [1], состоящий из корпуса с наружным диаметром 90 мм и толщиной стенки цилиндрической части 0,6 мм. Донья корпуса имеют полусферическую форму. Между дном и цилиндром вварено опорное кольцо. Пакет электродов с электродами, сепараторами и газовыми решетками в форме шайб собирают на стержне из полисульфона, на котором имеется несколько продольных выборок для токовыводов, фланец на одном конце и резьба на другом. Вначале на стержне устанавливают тарельчатую пружину и опорную шайбу, затем пакет электродов, соединенный с токовыводами и борнами. К пакету прижимают тарельчатые пружины, расположенные между двумя опорными шайбами. Пакет фиксируют гайкой. На опорные шайбы укладывают кольцо, обеспечивая его прилегание к торцу цилиндра подбором шайб. Каждая опорная шайба сделана из двух частей, одна из которых плоская, а вторая снабжена располагаемыми радиально рифтами. Часть опорных шайб сваривают.

Недостатком этого аккумулятора является недостаточная надежность конструкции.

Известен также никель-водородный аккумулятор [2], принятый на прототип и состоящий из цилиндрического корпуса в виде двух частей, между которыми установлено опорное кольцо, соединенное радиальными ребрами с центральным кольцом. В дне и крышке аккумулятора располагают выдавки для токовыводов. На опорное кольцо устанавливают опору из электроизоляционного материала и пакет электродов. Все детали пакета электродов имеют форму дисков со срезанными с противоположных сторон двумя сегментами. Из центров срезанных участков выступают токовыводы электродов, которые входят в прорези на шинах и привариваются к ним. Пакет электродов закрывают электроизоляционной накладкой. Шины крепят к опорному кольцу с помощью фиксаторов. В противоположных концах шин закрепляют пружину пластинчатой формы, которая обеспечивает сжатие пакета электродов с требуемым усилием. При этом опорные шины играют роль стяжек. По другому варианту конструкции для фиксации пакета электродов применяют тарельчатую пружину. В этом случае на дне корпуса выполняют выдавку, на которую опирается край пружины.

Возможна конструкция аккумулятора с токовыводами, расположенными на крышке корпуса.

Недостатком прототипа является недостаточная надежность конструкции.

Техническим результатом, достигаемым в предлагаемом никель-водородном аккумуляторе (НВА), является повышение надежности, обусловленное более равномерным поджатием электродного блока, исключающего возможные перекосы при расширении окисно-никелевых электродов в процессе эксплуатации при повышении удельных характеристик за счет снижения массы аккумулятора.

Достигается технический результат следующим образом.

В предлагаемом НВА, состоящем из корпуса, крышки, токовыводов, фланца, прикрепленного к корпусу со стороны крышки, упругого элемента и электродного блока, содержащего электрохимические группы, отделенные друг от друга газовыми сепараторами, электродный блок располагается между фланцем, прикрепленным к корпусу со стороны крышки и металлическим фланцем, боковая коническая поверхность которого сопряжена с соответствующей конической поверхностью части корпуса, а в качестве упругого элемента используются газовые сепараторы электродного блока. Кроме того, металлический фланец может быть приварен к корпусу.

Использование в качестве упругого элемента газовых сепараторов электродного блока, а также расположение электродного блока между фланцем, прикрепленным к корпусу со стороны крышки и металлическим фланцем, боковая коническая поверхность которого сопряжена с соответствующей конической поверхностью части корпуса, является новым и обеспечивает соответствие предлагаемого НВА критерию "новизна".

Применение металлического фланца с боковой конической поверхностью, сопрягаемой с соответствующей конической поверхностью части корпуса, позволяет жестко зафиксировать электродный блок в корпусе аккумулятора от перемещений в одном из направлений вдоль продольной оси аккумулятора, т.к. коническое сопряжение обладает самофиксирующим и самоцентрирующим свойствами. Перемещение электродного блока вдоль продольной оси аккумулятора в противоположном направлении ограничивает фланец, прикрепленный к корпусу со стороны крышки. Таким образом отпадает необходимость в стяжках (как, например, в прототипе), а их функция передается цилиндрическому корпусу. Это в свою очередь обеспечивает более равномерное поджатие блока электродов, исключает возможные перекосы при расширении окисно-никелевых электродов в процессе эксплуатации, снижает массу аккумулятора и соответственно повышает удельные (весовые) характеристики, что приводит в конечном итоге к повышению надежности конструкции аккумулятора.

Газовые сепараторы, применяемые для разделения электрохимических групп, представляют собой объемную пористую структуру, образованную перекрещивающимися нитями из органического материала, например полиамида, и обладают упругими свойствами в направлении сжатия электродного блока. Совокупность упругих деформаций всех сепараторов, входящих в состав электродного блока, обеспечивает равномерное поджатие его в процессе эксплуатации и позволяет исключить из конструкции аккумулятора специальные упругие элементы, что также приводит к повышению удельных (весовых) характеристик и, как следствие, к увеличению надежности конструкции.

Установлено, что в литературных источниках не обнаружены вышеуказанные отличительные признаки предлагаемого НВА, позволяющие в совокупности с известными признаками получить качественно новый результат, а именно повышение надежности конструкции, поэтому, по мнению авторов, предлагаемый НВА соответствует критерию "изобретательский уровень".

На чертеже схематично изображен заявляемый никель-водородный аккумулятор.

Аккумулятор состоит из корпуса 1, крышки 2, электрохимических групп 3, помещенных в корпус 1 и образующих электродный блок 4. Каждая электрохимическая группа 3 включает в себя два водородных электрода 5 и расположенный между ними окисно-никелевый электрод 6, отделенный от водородных электродов 5 электролитоносителями 7.

Электрохимические группы 3 отделены друг от друга газовыми сепараторами 8. Водородные электроды 5 и окисно-никелевые электроды 6 соединены с соответствующими токовыводами 9. Сжатие электродного блока 4 осуществляется с помощью фланца 10, прикрепленного к корпусу 1, и металлического фланца 11, боковая коническая поверхность которого сопряжена с соответствующей конической поверхностью части корпуса 1.

Работает НВА следующим образом.

Электродный блок 4 зажимается специальным приспособлением между двумя фланцами 10 и 11 с помощью технологических стержней (на чертеже не показано), затем в этом состоянии вставляется в корпус 1 и поджимается к его дну.

Фланец 10 прикрепляется к корпусу 1, например, с помощью сварки, далее вывинчиваются технологические стержни и электродный блок 4, разжимаясь, давит на фланцы 10 и 11.

Таким образом, упругое растяжение корпуса 1 и возникающее при этом усилие передаются на фланцы 10 и 11, которые сжимают электродный блок 4 с необходимым давлением.

Источники информации
1. США, патент N 5002842, кл. H 01 M 2/10, опубл. 26.03.91 г.

2. США, патент N 4517265, кл. H 01 M 2/10, опубл. 14.05.85 г.

Изобретение относится к электротехнике и касается металлогазовых химических источников токов, в частности никель-водородных аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности конструкции. Согласно изобретению никель-водородный аккумулятор содержит корпус, крышку, токовыводы, фланец, прикрепленный к корпусу со стороны крышки, упругий элемент и электронный блок, состоящий из электрохимических групп, отделенных одна от другой газовыми сепараторами. В качестве упругого элемента используются газовые сепараторы электродного блока, который располагается между фланцем, прикрепленным к корпусу, и металлическим фланцем, боковая коническая поверхность которого сопряжена с соответствующей конической поверхностью части корпуса. Кроме того, металлический фланец может быть приварен к корпусу. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Никель-водородный аккумулятор, состоящий из корпуса, крышки, токовыводов, фланца, прикрепленного к корпусу со стороны крышки, упругого элемента и электродного блока, содержащего электрохимические группы, отделенные одна от другой газовыми сепараторами, отличающийся тем, что электродный блок расположен между фланцем, прикрепленным к корпусу со стороны крышки, и металлическим фланцем, боковая коническая поверхность которого сопряжена с соответствующей конической поверхностью части корпуса, а в качестве упругого элемента использованы газовые сепараторы электродного блока. 2. Никель-водородный аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что металлический фланец приварен к корпусу аккумулятора.