Электрохимическое устройство (варианты)
ELECTROCHEMICAL DEVICE (VERSIONS)

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям двухслойных 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. патент RU 140924, кл. H01G 11/12, опубл. 20.05.2014). Недостатками известного устройства являются сложность изготовления и высокие контактные сопротивления элементов батареи, что повышает внутреннее сопротивление электрохимического источника.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении изготовления и повышении КПД устройства.
По первому варианту изобретения поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электрохимическом устройстве, содержащем 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, концевые токоотводы смежных электрохимических элементов соединены гибкими проводящими перемычками, а каждый электрохимический элемент в пакете заключен в герметичную камеру, образованную единым для всех элементов ламинирующим корпусом, сложенным зигзагом. Проводящие перемычки могут быть выполнены в виде отдельных гибких проволочек или гибких полос с рельефной поверхностью или вырезами. Предпочтительно, по меньшей мере, одна проводящая перемычка снабжена электровыводом, выходящим за пределы ламинирующего корпуса и обеспечивающим возможность подключения электронных схем балансировки напряжения. В ламинирующем корпусе могут быть выполнены окна, обеспечивающие возможность электрического подключения к концевым токоотводам электрохимических элементов.
По второму варианту изобретения поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электрохимическом устройстве, содержащем сборный пакет единичных электрохимических элементов, 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, концевые токоотводы смежных электрохимических элементов выполнены гибкими и неразъемно соединены между собой, а каждый электрохимический элемент в пакете заключен в герметичную камеру, образованную единым для всех элементов ламинирующим корпусом, сложенным зигзагом. Концевые токоотводы предпочтительно соединены посредством ультразвуковой или лазерной сварки.
На фиг. 1 представлен пакет единичных электрохимических элементов в разложенном ламинирующем корпусе по первому варианту;
на фиг. 2 - то же в корпусе, сложенном зигзагом;
на фиг. 3 - узел неразъемного соединения токоотводов по второму варианту.
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.
Особенностью предлагаемой конструкции является то, что концевые токоотводы 2 нескольких или всех смежных электрохимических элементов 1 неразъемно соединены между собой: по первому варианту посредством гибких проводящих коммутационных перемычек 3, а по второму варианту - непосредственно между собой с помощью ультразвуковой или лазерной сварки. Во втором варианте сами токоотводы 2 выполнены гибкими. Такая конструкция практически полностью исключает переходные сопротивления между элементами 1, что позволяет значительно повысить мощностные характеристики батареи. При этом каждый электрохимический элемент 1 в пакете заключен в герметичную камеру, образованную единым для всех элементов ламинирующим корпусом 4 (зоны герметизации показаны на фиг. 1).
Перемычки 3 или сваренные участки проходят из одной камеры в другую, не нарушая герметичности. Перемычки 3 могут быть выполнены в виде отдельных гибких проволочек или гибких полос с рельефной поверхностью или вырезами различной формы для обеспечения лучшего сопряжения с корпусом 4. В целях компактности корпус 4 в местах прохода перемычек 3 или в местах сваренных участков сложен зигзагом и зафиксирован между фланцами корпуса с помощью стяжек.
Перемычки 3 могут полностью находиться внутри корпуса 4 или снабжаться электровыводом 5, выходящим за пределы ламинирующего корпуса 4, для подключения электронных схем балансировки напряжения на элементах устройства. Для обеспечения доступа к поверхности токоотводов 2 ламинирующий корпус 4, сохраняя герметичность камер, может иметь свободные от ламината окна 6 с одной или с двух сторон, обеспечивающие возможность электрического подключения к токоотводам 2 третьего электрода для формирования литий-ионных аккумуляторов.
Предлагаемые конструкции электрохимического устройства с общим ламинирующим корпусом за счет снижения количества составных частей и трудоемкости сборки значительно упрощают его изготовление, при этом снижая внутреннее сопротивление и тем самым увеличивая КПД.