Импульсная аккумуляторная батарея

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Кузнецов Иван Ефимович(54) ИМПУЛЬСНАЯ АККУМУЛЯТОР АЯ БАТАРЕЯ(57) Использование: аккумуляторные батареи дляработы в импульсном режиме в системах электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: батарея содержитэлектроды 1 и рамки из электроизоляционного материала. Электроды 1 выполнены бипопярными ввиде фольговых пластин, расположенных вдоль батареи, продольными слоями и разделенных изоля(19) И 3 (11) 2001470 С 1(51) 5 Н 01 М 10 18 ционными рамками, расположенными одна за другой в направлении, нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами 4 и перемычками 5, образующими между элементами батареи герметичные перегородки. На соседних рамках электроды 1 смещены по длине батареи на величину, равную ширине окна 4 и перемычки 5. В перемычках 5, образующих герметичные перегородки между элементами, выполнены сквозные каналы 9, заполненные изолирующей массой. Средняя часть биполярных электродов снпабжена сквозными отверстиями, совмещенными с каналами в перемычках рамки Даны формулы для расчета количества пластин. 3 ил.(при нечетном и) ил чет ов;реи; 40 55 рных сти- алаэлектродов ями, совме ми в перем При то использовасы меИзобретение относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока, и может быть использовано при разработке и производстве преимущественно многоэлементных импульсных батарей иэ фольговых электродов, Батарея, в частности, может быть использована в системах электростартернэго пуска двигателей внутреннего сгорания.Известна многоэлементная импульсная аккумуляторная батарея, содержащая фольговые электроды. разделенные изоляционными рамками и сепараторами в виде палочек.Эта батарея имеет ряд существенных недостатков, В ней, во-первых, практически невозможно выполнить естественную циркуляцию электролита, которая оказывает положительное влияние на удельные характеристики батареи, Отсутствие циркуляции ограничивает снизу межэлектродное расстояние, что оказывает негативное воздействие на внутреннее сопротивление и удельную мощность батареи. Сказанное следует из выражения где р - удельное сопротивление электролита, Омем;д - расстояние между электродами, см, Г - площадь электрода, см .гВо-вторых. в такой батарее ограничено снижение толщины электрода и соответственно уменьшение массы и повышение удельных характеристик батареи,Известна также аккумуляторная батарея, содержащая биполярные электроды и монополярные электроды, в пределах каждого элемента соединенные пластинами параллельно между собой и одновременно либо с крайним электродом соответствующей полярности, либо с биполярным электродом смежного элемента.В этой батарее, поперечное сечение пластин, соединяющих электроды, должно иметь достаточно большую величину, что увеличивает массу, габариты и снижает удельные характеристики батареи.Наиболее близкой по технической сущности, прототипом, является многоэлементная батарея. котрая содержит разноименные электроды, расположенные друг за другом вдоль батареи, электролит и рамки из эпектроизоляционного материала, расположенные одна за другой в направлении, нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами и перемычками,5 10 15 20 25 образующими между элементами герметичные перегородки,Эта батарея имеет высокую удельную энергию, но из-за избытка активной массы внутреннее сопротивление ее велико, что ограничивает отдачу энергии за небольшое время с высокой удельной мощностью.Эта батарея не может работать в импульсном режиме, кроме того она имеет низкую надежность герметизации между элементами,Целью изобретения является повышение удельной мощности и надежности многоэлементной импульсной аккумуляторной батареи.Цель достигается тем, что в известной многоэлементной аккумуляторной батарее, содержащей разноименные электроды, расположенные друг за другом вдоль батареи, электролит и рамки иэ электроизоляционного материала, расположенные одна за другой в направлении нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами и перемычками, образующими между элементами герметичные перегородки, электроды выполнены в виде п+1(и Ри нечетном и) ипи при четном и) фольговых пластин, расположенных отдельными слояи - 1ми между рамками, из которых ном и) электродов выполнены биполярными длиной , определяемой по формуле1 =2 В+(1,1 - 1,9)С,где гп - число слоев электроди - число элементов батаВ - ширина окна рамки;С - ширина перемычки между окнами;закрепленных своей средней частью на перемычках и смещенных на соседних рамкахпо длине батареи на величину В + С, а промежутки между торцами электродов заполнены изолирующей массой,При этом каждая перемычка в каждойрамке, образующая между элементами герметичные перегородки, снабжена сквознымпродольным каналом, выходящим за пределы электродов в верхйей и нижней частяхбатареи, заполненным изолирующей массой. того, средняя часть бипол снабжена сквозными отвщенными с продольными ка ычках, м в качестве изолирующей н эпоксидный компаунд, сщенный с битумной смолой в среде органического растворителя.Сопоставительныи анализ с прототипом позволяет сделагь вывод, что указанные выше отличительные признаки являются новыми.Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области техники, смежных областях, позволяет сделать вывод от отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявлемой многоэлементной импульсной аккумуляторной батареи и признать заявляемое решение соответствующим критериям "существенные отличия".На фиг,1 изображена многоэлементная импульсная аккумуляторная батарея с частичным разрезом, общий вид; на фиг,2 - продольный разрез той же батареи; на фиг,3 - то же, вид сверху в разрезе,Многоэлементная импульсная аккумуляторная батарея содержит разноименные электроды 1, 2, электролит, рамки 3 из электроизоляционного материала, снабженные окнами 4 и перемычками 5, межэлементные перегородки 6, образованные перемычками 5,Электроды 1 и 2 выполнены в виде фольговых пластин, например из свинцовой фольги.Электроды 1 - биполярные, перемычками 5 они разделены на три части. Средняя часть, расположенная на перемычке 5, является межзлементным соединением, а две другие, выходящие в окна 4, являются носителями активной массы, например, двуокиси свинца по одну сторону перемычки и губчатого свинца, алюминия, цинка, кадмия и т.д, по другую ее сторону. Электроды 2 являются монополярными, они выведены наружу и соединены с коллекторами тока 7,Элементы (аккумуляторы) батареи образованы электродами 1, 2. окнами 4 и перемычками 5, Количество элементов батареи соответствует количеству окон 4 рамки 3.Электроды 1 и 2 расположены друг за другом вдоль батареи продольными слоями и разделены изоляционными рамками 3 с сепараторньнли палочками 8, расположенными в окнах 4 и выполненных за одно единое с рамками. Слои электродов с рамками установлены один за другим в направлении нормальном к их ширине. Пространство между электродами заполнено электролитом, например, водным раствором серной кислоты, лярных электрода.20 В зависимости от числа слоев электродов гп, при четном числе элементов и возможно три количественных варианта:1. Число слоев гп четное,В этом случае общее количество элект ;п(п - 11родов составляет-- -ф гп из кото 2 п ( и - 1 )рых - биполярные электроды,22 Число слоев гп нечетное. начальный и 30 конечныи слои электродов содержити - 2по ; - - биполярных и по два монополярных электрода. Общее количество электрогп и +1)+1 Лов составляетгп и - 1 - 1которых2 биполярные электроды.3, Число гп нечетное, начальный и конеч ный слои электродов содержат по и/2 биполярных электродов.Общее количество электродов равнопп+1 ) - 1иизс45 пп - 1)+1биполярные электроды.2Длину биполярного электрода 1 определяют по формуле1. = 2 В + (1,1 - 1,9)С,50 где В - ширина окна 4 рамки 3;С - ширина перемычки 5 между окнами которых Электроды 1, 2 установлены между изоляционными рамками 3 и закреплены на них 55 с промежутками между их торцами, равными (0,1 - 0,9) С, Указанные промежутки заполнены изоляционной массой, На соседних рамках электроды смещены по длине батареи на величину В + С Количество электродов батареи неодинаково при четном и нечетном числе ее элеменовГ 1 ри нечетном числе элементов общее5 количество электродов батареи равнои чи - 12гп . из которых --гп - биполяр 2ные электроды, При этом в один слой вхои - 110 2дит ---- биполярных электродов и одинмонополярный,где гп - число слоев электродов;и - число элементов батареи,При четном числе элементов, количест 15 во электродов в соседних слоях чередуются:в одном слое и/2 биполярных электродов, ви - 2другом --- биполярных и два монопо 220014 ТО Каждая перемычка 5, образующая между элементами батарей герметичные перегородки 6, снабжена сквозным продольным каналом 9, заполненным изолирующей массой. Длина канала превышает высоту электродов. Указанные каналы выступают эа пределы электродов в верхней и нижней части батареи. Средняя часть биполярных электродов 1, расположенная на перемычках 5, снабжена сквозными отверстиями 10, совмещенными с каналами 9 и заполненными изолирующей массой. Диаметр отверстий равен 0,8 - 1,5 ширины канала 9,В качестве изолирующей массы может быть использован эпоксидный компаунд, совмещенный с битумной смолой в среде органического растворителя,В одном сосуде готовят зпоксидный компаунд, например, эпоксидную смолу ЭДи дибитифтолат (ДБТ) на 100 в.ч. ЭД берут 12 - 30 в.ч. ДБФ. В другом сосуде готовят раствор битумной смблы в органическом растворителе, например, бензине, на 100 мл бензина берут 10 - 40 г битумной смолы, которую нарезают отдельными кусочками и помещают в растворитель. Затем приготовленные смеси смешивают в один сосуд при тщательном перемешивании, на 100 г эпоксидного компаунда добавляют 10 - 50 г раствора битумной смолы,Непосредственно перед употреблением в приготовленную смесь добавляют последний компонентотвердитель, например, полиэтиленполиамин,Вышеуказанная изолирующая масса обладает повышенной стойкостью в агрессивных средах, в частности, в растворе серной кислоты,К крайним рамкам 3 присоединены боковые стенки 11, Между крайними слоями и указанными стенками выполнены каналы для прохода электролита. Формула изобретения 1. ИМПУЛЬСНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ, СО- держащая разноименные электроды, расположенные друг за другом вдоль батареи. электролит и рамки из электроизоляционного материала, расположенные одна за другой в направлении, нормальном по отношению к ширине рамки, снабженной окнами и перемычками, образующими между элементами герметичные перегородки, отличающаяся тем, что электроды выполнеи+1ны в виде 2 в (при нечетном и) или 1 т 1(п+1)-1(при четном и) фольговых пла 2 Собранный блок помещен в корпус 12.к которому прикреплена крышка 13 с отверстиями 14,Сборку батареи осуществляют следую 5 щим образом.Сначала, в приспособление для сборки,кладут боковую стенку 11, Затем на рамку 3с обоих сторон наносят клей, рамку укладывают на стенку 11, на рамку 3 укладывают10 и - 1слой электродов, например, 2 биполярных и один монополярный электрод. Послечего наносят клей на следующую рамку, укладывают ее на ранее уложенный слой элек 15 тродов. а на эту рамку кладут очереднойслой электродов и т,д.Таким способом набирают гп слоевэлектродов. На последний слой электродовкладут рамку с нанесенными слоями клея, а20 на рамку - вторую боковую стенку 11.Каналы 9 заполняют изолирующей массой либо перед присоединением второй боковой стенки, либо после присоединениячерез отверстия в стенке 11, К собранному25 блоку присоединяют коллекторы тока 7. После этого собранный блок помещают в корпус 12, герметизируют его, крепят крышку13,Готовую батарею заливают электроли 30 том и при необходимости формируют ее,Подвод и снятие тока осуществляют при помощи коллекторов тока 7,Батарея имеет высокую разряднуюудельную мощность и надежность, стабиль 35 ные электрические характеристики.(56) Авторское свидетельство СССРМ 543047, кл, Н 01 М 10/12, 1977.Патент США М 4211833, кл. Н 01 М 6/48,40 1981,Заявка Франции М 2200642, кл. Н 01 М35/14, 1974,стин, расположенных отдельными слоямии - 1между рамками, иэ которых 2 гп (при негпмнп -1)+1четном и) или (при четном и)2 жэлектродов выполнены биполярными длиной , определяемой по формуле1.-2 В+1, +1,9)С,где т - число слоев электродов;и - число элементов батареи;В - ширина окна рамки;С - ширина перемычки между окнами,закрепленных своей средней частью на перемычках и смещенных на соседних рамках по длине батареи на величину В + С, аТираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 313 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 промежутки между торцами электродов заполнены изолирующей массой.2, Батарея по п.1, отличающаяся тем, что каждая перемычка, образующая между элементами герметичные перегородки, в каждой рамке снабжена сквозным продольным каналом, выходящим за пределы электродов в верхней и нижней частябатареи, заполненным изолирующей массой.3, Батарея по п.1, отличающаяся тем,что средняя часть биполярных электродов 5 снабжена сквозными отверстиями,.совмещенными с продольными каналами в перемычках рамки,