СДВОЕННЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к основным элементам твердотельных электрохимических источников тока, например аккумуляторных батарей и батарей суперконденсаторов.
Из уровня техники известен электрохимический элемент, содержащий корпус со сквозными окнами, закрывающие эти окна катодный и анодный концевые токоотводы и первую электродную сборку, свернутую в плоский рулон с торцевыми токоотводящими подложками (RU 140924, кл. Н01М 10/64, опубл. 20.05.2014). Известное устройство требует избыточного количества конструктивных элементов для сборки батареи и большого числа контактных соединений между этими элементами, что увеличивает ее внутренне сопротивление, объем и массу конструкции. Технической проблемой является необходимость расширения арсенала технических средств с устранением отмеченных недостатков.
Предлагаемый сдвоенный электрохимический элемент, содержащий корпус со сквозными окнами, закрывающие эти окна катодный и анодный концевые токоотводы и первую электродную сборку, свернутую в плоский рулон с торцевыми токоотводящими подложками, снабжен второй аналогичной электродной сборкой, отделенной от первой центральной теплоотводящей пластиной, разделяющей объемы электролитов первого и второго рулонов и электрически соединенной с одной из торцевых токоотводящих подложек каждого рулона, при этом линейные размеры центральной пластины больше линейных размеров рулонов, концевые токоотводы отделены от нее диэлектрическими дистанционирующими элементами, а оставшиеся торцевые токоотводящие подложки каждого рулона электрически соединены со своим концевым токоотводом. Центральная пластина за пределами рулонов предпочтительно снабжена перпендикулярной ей теплоотводящей полкой, выполненной с возможностью обеспечения подключения внешних электроэлементов.
Совокупность изложенных признаков позволяет решить вышеуказанную техническую проблему и получить технический результат, заключающийся в повышении компактности батареи на основе предлагаемых сдвоенных электрохимических элементов.
На фиг. 1 представлен предлагаемый сдвоенный электрохимический элемент, в разрезе;
на фиг. 2 - то же, вид сбоку;
на фиг. 3 - общий вид батареи из предлагаемых сдвоенных электрохимических элементов;
на фиг. 4 - то же, вид сбоку;
на фиг. 5 - то же, вид сверху.
Предлагаемый сдвоенный электрохимический элемент состоит из двух электродных сборок в виде плоских рулонов 1 активных материалов, заключенных между катодным 2 и анодным 3 концевыми токоотводами. Рулоны 1 разделены центральной токопроводящей теплоотводящей пластиной 4, линейные размеры которой больше линейных размеров рулонов 1, что обеспечивает эффективный теплоотвод и позволяет подключать внешнее электрооборудование, не усложняя конструкцию. Каждый рулон 1 электродной сборки состоит из свернутых вместе двух электродовразной полярности, разделенных сепараторами и представляющих собой электродный материал с активным веществом, закрепленный на гибкой токоотводящей подложке 5. Для образования единого элемента пластина 4 электрически соединена с одной из торцевых токоотводящих подложек 5 каждого рулона 1. Оставшиеся подложки 5 каждого рулона 1 электрически соединены со своим концевым токоотводом 2, 3.
Центральная пластина 4 осуществляет последовательный электрический контакт между двумя рулонами 1, отвод от них тепла и разделение двух объемов электролита, относящихся каждый к своему рулону 1. Корпус 6 электрохимического элемента состоит из симметричных деталей, отштампованных из композитной ламинированной пленки. Каждая корпусная деталь имеет контактное окно 7, закрытое токоотводом 2 или 3, через которые осуществляется электрический контакт с внешними электрическими цепями. Для сопряжения токосъемных пластин 2 и 3 с корпусными деталями, а также для сопряжения корпусных деталей с центральной пластиной 4, используются рамки 8 из полимерного адгезивного материала. Рамки 8 располагается по контуру контактных окон 7, а также по контуру центральной пластины 4. Для устранения деформации ячейки и возможных коротких замыканий между токоотводами 2, 3 и центральной пластиной 4, в конструкцию введены диэлектрические дистанционирующие элементы 9.
В сборе предлагаемый электрохимический элемент образует сдвоенную ячейку 10. Для увеличения теплоотвода и подключения внешних электроэлементов центральная пластина 4 за пределами рулонов 1 может быть снабжена перпендикулярной полкой 11.
Предлагаемые сдвоенные электрохимические элементы объединяют в батарею следующим образом.
Электрохимические элементы в виде сдвоенных ячеек 10 собирают в пакет, чередуя их с разделенными тепло- и токопроводящими промежуточными пластинами 12 с полками 13. Полки 13 наряду с полками 11 необходимы для увеличения площади теплоотдачи и подключения электронных плат выравнивания напряжений на электрохимических элементах.
Съем тока осуществляют через контактные уши 14, расположенные на двух концевых токосъемных пластинах 15. Пакет электрохимических элементов стягивают лентами 16 между фланцами 17 и через диэлектрическую прокладку 18 подпружинивают пружинами 19. Пружины 19 обеспечивают компенсацию температурных расширений электрохимических элементов 10, а также компенсацию их усадки во времени.
Благодаря образованию сдвоенной ячейки путем введения внутрь корпуса 6 центральной пластины 4, имеющей большие линейные размеры, предлагаемая электрохимическая ячейка имеет улучшенный теплоотвод, при этом она обладает относительно небольшим последовательным внутренним сопротивлением, а главное - значительно более компактна и удобна при сборке в батарею.