Погружной литий-ионный аккумулятор для аккумуляторных батарей, предназначенных для установки в контейнерах разгруженного типа на подводных технических средствах

Полезная модель относится к электротехнической промышленности, а точнее к литий-ионным аккумуляторам, и может быть применена, в частности, для работ под водой по обеспечению автономного электропитания электрооборудования и подводных технических средств, требующего повышенных энергетических и эксплуатационных характеристик при ее размещении в контейнерах разгруженного типа.
Уровень техники.
При оснащении подводных технических средств большое значение имеет безопасность и энергоемкость устанавливаемых аккумуляторных батарей, адаптированных к тяжелым эксплуатационным условиям работы на большой глубине. В текущем уровне техники известно большое количество решений, призванных обеспечить функционирование глубоководных станций и судов.
Известен Литий-ионный аккумулятор (патентный документ RU 168541 U1), содержащий электродный блок, состоящий из катода и анода, размещенных в герметичном корпусе из упрочненного огнестойкого стеклопластика, представляющем собой прямоугольную призму, в основании которой лежит прямоугольник, при этом стенки, соответствующие большим сторонам основания, и их вертикальные стыки имеют ребра жесткости и крышку, в отверстиях которой установлены предохранительный клапан с упругим запорным элементом, предназначенный для сброса избытка внутреннего давления в аккумуляторе, и присоединенные к катоду и аноду клеммы, предохранительный клапан и клеммы закреплены в крышке с помощью резьбовых соединений, при этом клеммы крепятся к крышке корпуса аккумулятора с помощью накидных гаек, а между клеммами и крышкой установлены уплотняющие кольцевые прокладки, изготовленные из резины с повышенным содержанием силикона и каучука, обеспечивающие герметичность соединения, катодная клемма выполнена из алюминия и/или алюминиевого сплава, при этом обе клеммы имеют никелевое покрытие, новым является то, что соотношение длины, ширины и высоты корпуса аккумулятора равно 5:1:3, клеммы крепятся к крышке с помощью накидных гаек ультразвуковым соединением и расстояние между ними не менее трех диаметров клеммы, при этом анодная клемма выполнена из меди, а упругий запорный элемент состоит из крышки клапана, прижимной пружины и прорезиненной металлической пластины. Недостатком представленного решения является недостаточная эффективность по стабилизации давления в случае возникновения аварийных ситуаций, что может привести к разрушению аккумуляторных батарей.
Известен Погружной аккумуляторный модуль для аккумуляторных батарей подводных аппаратов, размещенный в контейнере с диэлектрической жидкостью из патентного документа RU 86 353 U1, отличающийся тем, что модуль состоит из литий-гельполимерных аккумуляторов, соединенных по параллельно-последовательной схеме, корпуса и системы контроля и управления заря дно-разрядным процессом. Недостатком заявленного решения является его недостаточная безопасность в случае возникновения аварийных ситуаций.
Прототипом заявленного решения является Литий-ионный аккумулятор по патентному документу CN 106229557, который содержит аккумуляторный блок, при этом блок батареи упакован в гибкую оболочку, заполненную изоляционной жидкостью, блок батареи подвергается интегральной изоляционной обработке, гибкая оболочка имеет герметизирующую структуру и содержит жесткую верхнюю пластину и гибкую внешнюю капсулу, жесткая верхняя пластина и гибкая внешняя капсула соединены с образованием корпуса герметизирующей капсулы, а аккумуляторный блок содержит сердечник модуля батареи или сердечник модели батареи. Недостатком заявленного решения является его недостаточная безопасность в случае возникновения аварийных ситуаций.
Заявленное техническое решение призвано устранить выявленные недостатки. Техническим результатом, достигаемым за счет заявленного решения, является обеспечение безопасности эксплуатации и предотвращения аварийных ситуаций, вызванных деформацией или разрывом корпусных пакетов аккумулятора.
Раскрытие сущности полезной модели.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет следующей совокупности существенных признаков полезной модели: погружной литий-ионный аккумулятор для аккумуляторных батарей, предназначенных для установки в контейнерах разгруженного типа, которые представляют собой призматические металлические корпуса, заполненные диэлектрической жидкостью, в крышках которых установлены резиновые мембраны, передающие внешнее гидростатическое давление внутрь контейнера разгруженного типа, на подводных технических средствах, состоит из корпуса призматической формы, заполненного диэлектрической жидкостью, с установленным в крышке компенсатором внешнего гидростатического давления, с установленной в нем газопроницаемой гибкой мембраной в предпочтительном варианте использования, электродный блок представляет собой параллельную сборку положительных электродов и отрицательных электродов, электрически соединенных с положительным и отрицательным токоотводами аккумулятора соответственно, и сепаратора между электродами, заполненного электролитом, и имеет непосредственный контакт с диэлектрической жидкостью в корпусе аккумулятора. Диэлектрическая жидкость, заполняющая корпус аккумулятора, химически не взаимодействует с электролитом аккумулятора. В варианте полезной модели в качестве диэлектрической жидкости для заполнения контейнера разгруженного типа используется не взаимодействующая с водой жидкость.
Заявленное техническое решение раскрыто с помощью чертежей.
На фиг. 1 представлен общий вид заявленного решения,
на фиг. 2 - вид заявленного решения сверху.
Цифрами на фигуре обозначены:
1 - корпус аккумулятора;
2 - компенсатор гидростатического давления;
3 - диэлектрическая жидкость в корпусе аккумулятора;
4 - диэлектрическая жидкость в контейнере разгруженного типа;
5 - место контакта диэлектрической жидкости в корпусе аккумулятора с диэлектрической жидкостью в контейнере разгруженного типа;
6 - сепаратор;
7 - электродный блок.
Динамика полезной модели.
При использовании полезной модели внешнее гидростатическое давление через контакт диэлектрической жидкости в контейнере разгруженного типа с диэлектрической жидкостью в корпусе аккумулятора передается внутрь аккумулятора, в результате чего происходит выравнивание внешнего и внутреннего давления в корпусе аккумулятора, предотвращающее его разрушение, при этом прямой контакт диэлектрических жидкостей, залитых в аккумулятор и в контейнер разгруженного типа, происходит в установленном в крышке корпуса аккумулятора компенсаторе гидростатического давления непосредственно через границу раздела фаз либо через установленную в нем газопроницаемую гибкую мембрану.
Диэлектрическая жидкость, залитая в аккумулятор, не взаимодействует с влагой воздуха и водой, не растворяется в ней, что обеспечивает надежную защиту электродного блока от воздействия внешней среды и морской воды, в случае аварийного разрушения контейнера разгруженного типа.
В отличие от существующих аналогов, заявленный аккумулятор не герметичен, что увеличивает безопасность при его использовании.
Предложенное техническое решение обеспечивает возможность размещения аккумуляторных батарей за бортом, что в свою очередь увеличивает полезный объем на подводном аппарате. Кроме того, использование данного решения увеличивает рабочее время аппарата на глубине за счет возможности закрепления за его бортом дополнительных аккумуляторов.
Заявленная полезная модель является новой, промышленно применимой, обеспечивает безопасность эксплуатации и предотвращение аварийных ситуаций, вызванных деформацией или разрывом корпусных пакетов аккумулятора.