Модуль литий-ионной аккумуляторной батареи

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники, а именно к аккумуляторным электрическим батареям, собираемым из стандартных аккумуляторных элементов, установленных и соединенных между собой без применения сварки, и может быть использовано для создания модулей литий-ионных аккумуляторных батарей.
Аналогичные технические решения известны, см., например, описание изобретения RU 2667905 «Аккумуляторная батарея», которое содержит следующую совокупность существенных признаков: состоящая из аккумуляторов, каждый из которых имеет одноразовый встроенный элемент токовой защиты, разрывающий его внутреннюю электрическую цепь при повышении давления внутри аккумулятора, состоит из нескольких пар последовательно включенных аккумуляторов, электрически соединенных по параллельно-последовательной схеме, аккумуляторы имеют цилиндрический корпус и размещены в одном или нескольких соединенных электрически параллельно или последовательно аккумуляторных блоках, каждый из которых имеет установленные на общей плите-основании вертикально и параллельно друг другу две пластины-держателя со сквозными цилиндрическими отверстиями, между которыми установлены и закреплены в отверстиях аккумуляторы, при этом с одной из внешних сторон пластин-держателей размещены токосборные шины, соединяющие аккумуляторы параллельно и параллельно-последовательно, с другой внешней стороны размещены токопроводящие перемычки, соединяющие аккумуляторы последовательно, аккумуляторы установлены в отверстиях с гарантированным зазором.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание изобретения к патенту RU № 2 732 070 «Модуль литий-ионной аккумуляторной батареи», и которое содержит следующую совокупность признаков блоки литий-ионных аккумуляторов, параллельно подсоединенных своими положительными выводами к соответствующим положительным токосъемным собирательным шинам и своими отрицательными выводами к соответствующим отрицательным токосъемным собирательным шинам, отличающийся тем, что блоки литий-ионных аккумуляторов вертикально установлены друг относительно друга и подсоединены внешними поверхностями своих токосъемных положительных собирательных шин к одной из поверхностей силовой электропроводной положительной шины и внешними поверхностями своих токосъемных отрицательных собирательных шин к одной из поверхностей силовой электропроводной отрицательной шины, при этом блоки литий-ионных аккумуляторов содержат литий-ионные элементы, установленные в отверстиях электроизоляционных оснований. Электроизоляционное основание выполнено в виде пластины с фигурными отверстиями. Электроизоляционное основание содержит отверстие для фиксации токосборной шины. Блоки литий-ионных аккумуляторов соединены между собой металлическими штифтами.
Известно также аналогичное техническое решение, см. описание изобретения US № 10529960 В2, опубл.2017 г, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа, и которое содержит следующую совокупность существенных признаков:
- положительную токосъемную пластину прямоугольной формы;
- отрицательную токосъемную пластину прямоугольной формы, расположенную параллельно относительно положительной токосъемной пластины прямоугольной формы;
- «N»-литий-ионных элементов, установленных одними своими положительными выводами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках положительной токосъемной пластины прямоугольной формы, и другими своими отрицательными выводами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках отрицательной токосъемной пластины прямоугольной формы, соединенной соответствующими участками своей внутренней поверхности, посредством электроизолированных стержней, с соответствующими участками внутренней поверхности положительной токосъемной пластины прямоугольной формы.
Во всех известных аналогичных технических решениях в процессе эксплуатации возможны смещения или отклонения литий-ионных элементов, что приводит к преждевременному выходу из строя литий-ионных элементов.
Технический результат, которого невозможно достичь ни одним из охарактеризованных выше аналогичных технических решений, заключается в повышении эксплуатационной надежности за счет предотвращении смещений и отклонений литий-ионных элементов в процессе эксплуатации модуля литий-ионной аккумуляторной батареи.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что модуль литий-ионной аккумуляторной батареи содержит литий-ионные элементы, установленные в отверстиях электроизоляционных оснований, выполненных в виде пластин с фигурными отверстиями, при этом литий-ионные элементы, установлены положительными выводами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках положительной токосъемной пластины, и отрицательными выводами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках отрицательной токосъемной пластины, положительную токосъемную шину, закрепленную на соответствующем участке одного из поперечных краев положительной токосъемной пластины, и отрицательную токосъемную шину, закрепленную на соответствующем участке одного из поперечных краев отрицательной токосъемной пластины, при этом модуль литий-ионной аккумуляторной батареи снабжен фиксаторами литий-ионных элементов, выполненных в виде профиля «П»-образного сечения с полукруглыми вырезами, выполненными на внешних поверхностях продольных краев профиля «П»-образного сечения, и с перфорированными отверстиями, выполненными в поверхности профиля «П»-образного сечения.
Введение в конструкцию модуля литий-ионной аккумуляторной батареи фиксаторов литий-ионных элементов, выполненных в виде профиля «П»-образного сечения, их расположения, как это указано выше, позволяет установить соответствующие полукруглые вырезы, выполненные на внешних поверхностях продольных краев профиля «П»-образного сечения на соответствующих участках внешних поверхностей литий-ионных элементов, и зафиксировать положение литий-ионных элементов от каких-то непредвиденных ситуаций, связанных, в процессе длительной эксплуатации, с их смещением и отклонением, и приводящими к преждевременным выходам литий-ионных элементов из строя, и, таким образом, повысить эксплуатационную надежность модуля литий-ионной аккумуляторной батареи. В чем и заключается достижение вышеуказанного технического результата.
Предлагаемый модуль литий-ионной аккумуляторной батареи поясняется нижеследующим описанием примера конструкции и чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция модуля литий-ионной аккумуляторной батареи, на фиг.2 представлен пример верхнего фиксатора литий-ионных элементов и на фиг.3 представлен пример нижнего фиксатора литий-ионных элементов, на фиг.4 представлен пример схемы сбора конструкции модуля литий-ионной аккумуляторной батареи.
Предлагаемый модуль литий-ионной аккумуляторной батареи содержит:
- положительную токосъемную пластину-1;
- отрицательную токосъемную пластину-2, расположенную параллельно положительной токосъемной пластине-1;
- литий-ионные элементы-3, установленных одними своими положительными выводами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках положительной токосъемной пластины-1, и другими своими выводами в отверстиях, выполненных на соответствующих участках отрицательной токосъемной пластины-2, соединенной соответствующими участками своей внутренней поверхности посредством не обозначенных на чертежах электроизоляционных стержней, с соответствующими участками внутренней поверхности положительной токосъемной пластины-1;
- положительную токосъемную шину-4, закрепленную на соответствующем участке одного из поперечных краев положительной токосъемной пластины-1;
- отрицательную токосъемную шину-5, закрепленную на соответствующем участке одного из поперечных краев отрицательной токосъемной пластины-2;
- верхний фиксатор-6 литий-ионных элементов, выполненный в виде профиля «П»-образного сечения с полукруглыми вырезами-7,8, выполненными на внешних поверхностях продольных краев профиля «П»-образного сечения, и с перфорированными оттверстиями-9, выполненными на соответствующих участках верхней поверхности профиля «П»-образного сечения, и закрепленного соответствующими участками своих отогнутых краев, посредством болтовых соединений-10,11,12,13, на соответствующих участках внутренней, верхней поверхности электроизоляционных пластин;
- нижний фиксатор-14 литий-ионных элементов, выполненный в виде профиля «П»-образного сечения с полукруглыми вырезами-15,16, выполненными на внешних поверхностях продольных краев профиля «П»-образного сечения, и с перфорированными отверстиями-17, выполненными на соответствующих участках верхней поверхности профиля «П»-образного сечения, и закрепленного соответствующими участками своих отогнутых краев, посредством болтовых соединений-18,19,20,…, на соответствующих внутренней, нижней поверхности электроизоляционных пластин;
- основания-20, 21 в виде электроизоляционных пластин прямоугольной формы с отверстиями.
Технология изготовления модуля литий-ионной аккумуляторной батареи может быть выполнена следующим образом.
Изготавливают положительную-1 и отрицательную-2 токосъемные пластины прямоугольной формы с соответствующими отверстиями, выполненными на соответствующих поверхностях положительной-1 и отрицательной-2 токосъемных пластин прямоугольной формы.
Изготавливают положительную токосъемную шину-4, которую, используя болтовые соединения, закрепляют на одном из поперечных краев положительной токосъемной пластины-1 прямоугольной формы.
Изготавливают отрицательную токосъемную шину-5, которую, используя болтовые соединения, закрепляют на одном из поперечных краев отрицательной токосъемной пластины-2 прямоугольной формы.
Изготавливают основания-21,22 в виде электроизоляционных пластин прямоугольной формы с отверстиями.
В отверстиях, выполненных на соответствующих поверхностях положительной-1 и отрицательной-2 токосъемных пластин прямоугольной формы, и в отверстиях электроизоляционных оснований-21, 22, выполненных в виде пластин с фигурными отверстиями устанавливают литий-ионные элементы-3, положительные и отрицательные выводы которых подсоединяют к соответствующим положительным и отрицательным токосъемным пластинам-1,2 прямоугольной формы.
Заранее изготовленный, с использованием литьевой формы, верхний пластмассовый фиксатор-6, в виде профиля П-образного сечения, устанавливают соответствующими участками своих отогнутых краев между внутренними, верхними поверхностями положительной-1 и отрицательной-2 токосъемных пластин прямоугольной формы, располагая полукруглые вырезы-7,8 над соответствующими внешними поверхностями литий-ионных элементов-3, и закрепляют соответствующие поверхности отогнутых краев профиля П-образного сечения на соответствующих внутренних, верхних поверхностях положительной-1 и отрицательной-2 токосъемных пластин прямоугольной формы, используя болтовые соединения-10,11,12,13.
Заранее изготовленный, с использованием литьевой формы, нижний пластмассовый фиксатор-14 в виде профиля П-образного сечения устанавливают соответствующими участками своих отогнутых краев между внутренними, нижними поверхностями положительной-1 и отрицательной-2 токосъемных пластин прямоугольной формы, располагая полукруглые вырезы-15,16 над соответствующими внешними поверхностями литий-ионных элементов-3, и закрепляют соответствующие поверхности отогнутых краев профиля П-образного сечения на соответствующих внутренних, нижних поверхностях электроизоляционных пластин прямоугольной формы, используя болтовые соединения-18,19,….
Для получения высокой жесткости и прочности литий-ионного аккумулятора между положительной токосъемной пластиной-1 прямоугольной формы и отрицательной токосъемной пластиной-2 прямоугольной формы закрепляют электроизоляционные стержни, располагая их между соответствующими внешними поверхностями литий-ионных элементов-3 и получая, таким образом, готовый к эксплуатации модуль литий-ионной аккумуляторной батареи.