Электрохимическое устройство Российский патент 2017 года по МПК H01G11/10 H01M10/05 H01M2/20 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям двойнослойных конденсаторов - суперконденсаторов.

Из уровня техники известно электрохимическое устройство, содержащее сборный пакет единичных электрохимических элементов в ламинирующем корпусе, каждый из которых выполнен в виде двух электродов и двух сепараторов, свернутых в плоский рулон с концевыми катодным и анодным токоотводами, расположенными на противоположных сторонах рулона (см. RU 140924, кл. H01G 11/12, опубл. 20.05.2014). Недостатками известного устройства являются сложность изготовления, невозможность поддержания избыточного внутреннего давления и высокие контактные сопротивления элементов батареи, что повышает внутреннее сопротивление электрохимического устройства.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении изготовления и повышении КПД устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электрохимическом устройстве, содержащем сборный пакет единичных электрохимических элементов, каждый из которых выполнен в виде по меньшей мере двух электродов и двух сепараторов, собранных в стопку электродов либо свернутых в плоский рулон с концевыми катодным и анодным токоотводами, расположенными на противоположных сторонах рулона, катодный и анодный концевые токоотводы каждой пары смежных электрохимических элементов соединены с общей электропроводящей деталью, выходящей за контуры электродного рулона, причем между соседними электропроводящими деталями расположены разделяющие их диэлектрические дистанционирующие вставки, образующие замкнутый герметичный контур вокруг электрохимических элементов. Электропроводящие детали с одной стороны от электрохимических элементов за вставками могут быть соединены с платами электронного управления. С другой стороны от электрохимических элементов вставки могут быть снабжены дополнительными электровыводами. Вставки предпочтительно снабжены клапанами или сапунами.

На чертеже представлена схема компоновки пакета единичных электрохимических элементов в предлагаемом устройстве.

Электрохимическое устройство представляет собой сборный пакет единичных электрохимических элементов 1, заключенный внутри корпусных элементов (на чертеже не показаны) - двух фланцев и набора плоских стяжек для сжатия и фиксации электрохимических элементов 1 в пакете. Каждый электрохимический элемент 1 выполнен в виде двух электродов и двух сепараторов, свернутых в плоский рулон с концевыми катодным и анодным токоотводами 2, аналогично прототипу, или собранных в стопку электродов (стековая сборка, electrode foils stacking).

Особенностью предлагаемой конструкции является то, что для каждой пары смежных электрохимических элементов 1 их токоотводы 2 сваркой или болтами соединены с общей гибкой электропроводящей деталью 3, выходящей за контуры электродного рулона (длина и ширина детали 3 больше длины и ширины элемента 1), т.е. к одной поверхности детали 3 электрически присоединен катодный токоотвод 2 одного элемента 1, а к другой поверхности - анодный токоотвод 2 другого элемента 1. Соответственно, к концевым элементам 1 деталь 3 подсоединена только с одной стороны. Между соседними электропроводящими деталями 3 расположены разделяющие их диэлектрические дистанционирующие вставки 4, образующие замкнутый герметичный контур вокруг электрохимических элементов 1. Такая конструкция практически полностью исключает переходные сопротивления между элементами 1, что позволяет значительно повысить мощностные характеристики батареи. При этом промежуточные пластины исключены из конструкции, а их функцию охлаждения и контроля напряжения на элементах выполняют выступающие детали 3.

С одной стороны от электрохимических элементов 1 за вставками 4 электропроводящие детали 3 соединены с платами электронного управления 5. С другой стороны вставки 4 снабжены дополнительными электровыводами 6 для третьего электрода, обеспечивающими возможность формирования литий-ионных аккумуляторов. Каждая вставка 4 снабжена одним или более герметичным клапаном, имеющим функцию предохранительного или заправочного, а также вентиляционными сапунами (на чертеже не показаны). На вставках 4 могут также быть выполнены приливы, выступы и другие элементы, обеспечивающие возможность крепления к корпусным деталям.

Предлагаемая конструкция электрохимического устройства с общими для смежных элементов 1 деталями 3 за счет снижения количества составных частей и трудоемкости сборки значительно упрощает его изготовление, при этом снижая внутреннее сопротивление и тем самым увеличивая КПД.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям на основе двухслойных конденсаторов - суперконденсаторов. Электрохимическое устройство содержит сборный пакет единичных электрохимических элементов, при этом каждый электрохимический элемент выполнен в виде по меньшей мере двух электродов и двух сепараторов, собранных в стопку электродов, либо свернутых в плоский рулон с концевыми катодным и анодным токоотводами на противоположных сторонах рулона. Катодный и анодный концевые токоотводы каждой пары смежных электрохимических элементов соединены с общей электропроводящей деталью, выходящей за контуры электродного рулона. Между соседними электропроводящими деталями расположены разделяющие их диэлектрические дистанционирующие вставки, образующие замкнутый герметичный контур вокруг электрохимических элементов, что практически полностью исключает переходное сопротивление между ними, что позволяет повысить мощностные характеристики батареи. Снижение трудоемкости сборки пакета и повышение КПД устройства является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрохимическое устройство, содержащее сборный пакет единичных электрохимических элементов, каждый из которых выполнен в виде двух электродов и по меньшей мере двух сепараторов, собранных в стопку электродов либо свернутых в плоский рулон и с концевыми катодным и анодным токоотводами, расположенными на противоположных сторонах рулона, отличающееся тем, что катодный и анодный концевые токоотводы каждой пары смежных электрохимических элементов соединены с общей электропроводящей деталью, выходящей за контуры электродного рулона, причем между соседними электропроводящими деталями расположены разделяющие их диэлектрические дистанционирующие вставки, образующие замкнутый герметичный контур вокруг электрохимических элементов.

2. Электрохимическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что электропроводящие детали с одной стороны от электрохимических элементов за вставками соединены с платами электронного управления.

3. Электрохимическое устройство по п. 2, отличающееся тем, что с другой стороны от электрохимических элементов вставки снабжены дополнительными электровыводами.

4. Электрохимическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что вставки снабжены клапанами или сапунами.