Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям двойнослойных конденсаторов - суперконденсаторов.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to solid-state electrochemical current sources, for example, rechargeable batteries and batteries of double-layer capacitors - supercapacitors.
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. RU 140924, кл. H01G 11/12, опубл. 20.05.2014). Недостатками известного устройства являются сложность изготовления, невозможность поддержания избыточного внутреннего давления и высокие контактные сопротивления элементов батареи, что повышает внутреннее сопротивление электрохимического устройства.In the prior art, an electrochemical device is known that contains an assembly package of single electrochemical elements in a laminating body, each of which is made in the form of two electrodes and two separators, rolled up into a flat roll with end cathode and anode down conductors located on opposite sides of the roll (see RU 140924 , CL H01G 11/12, publ. 05.20.2014). The disadvantages of the known device are the complexity of manufacturing, the inability to maintain excessive internal pressure and high contact resistance of the battery cells, which increases the internal resistance of the electrochemical device.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении изготовления и повышении КПД устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в электрохимическом устройстве, содержащем сборный пакет единичных электрохимических элементов, каждый из которых выполнен в виде по меньшей мере двух электродов и двух сепараторов, собранных в стопку электродов либо свернутых в плоский рулон с концевыми катодным и анодным токоотводами, расположенными на противоположных сторонах рулона, катодный и анодный концевые токоотводы каждой пары смежных электрохимических элементов соединены с общей электропроводящей деталью, выходящей за контуры электродного рулона, причем между соседними электропроводящими деталями расположены разделяющие их диэлектрические дистанционирующие вставки, образующие замкнутый герметичный контур вокруг электрохимических элементов. Электропроводящие детали с одной стороны от электрохимических элементов за вставками могут быть соединены с платами электронного управления. С другой стороны от электрохимических элементов вставки могут быть снабжены дополнительными электровыводами. Вставки предпочтительно снабжены клапанами или сапунами.The objective of the invention is to remedy these disadvantages. The technical result is to simplify the manufacture and increase the efficiency of the device. The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in an electrochemical device containing an assembly package of single electrochemical cells, each of which is made in the form of at least two electrodes and two separators, assembled into a stack of electrodes or rolled into a flat roll with end cathode and anode down conductors located on opposite sides of the roll, the cathode and anode end down conductors of each pair of adjacent electrochemical elements are connected to a common conductive a part extending beyond the contours of the electrode roll, wherein dielectric spacer inserts separating them are located between adjacent electrically conductive parts, forming a closed sealed circuit around the electrochemical elements. Electrically conductive parts on one side of the electrochemical elements behind the inserts can be connected to electronic control boards. On the other hand, from the electrochemical elements, the inserts can be provided with additional electrical outputs. The inserts are preferably provided with valves or breathers.
На чертеже представлена схема компоновки пакета единичных электрохимических элементов в предлагаемом устройстве.The drawing shows a layout diagram of a package of single electrochemical elements in the proposed device.
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, или собранных в стопку электродов (стековая сборка, electrode foils stacking).The electrochemical device is a prefabricated package of single electrochemical elements 1, enclosed inside the housing elements (not shown in the drawing) - two flanges and a set of flat couplers for compressing and fixing the electrochemical elements 1 in the package. Each electrochemical element 1 is made in the form of two electrodes and two separators, rolled into a flat roll with end cathode and anode down conductors 2, similar to the prototype, or assembled into a stack of electrodes (stack assembly, electrode foils stacking).
Особенностью предлагаемой конструкции является то, что для каждой пары смежных электрохимических элементов 1 их токоотводы 2 сваркой или болтами соединены с общей гибкой электропроводящей деталью 3, выходящей за контуры электродного рулона (длина и ширина детали 3 больше длины и ширины элемента 1), т.е. к одной поверхности детали 3 электрически присоединен катодный токоотвод 2 одного элемента 1, а к другой поверхности - анодный токоотвод 2 другого элемента 1. Соответственно, к концевым элементам 1 деталь 3 подсоединена только с одной стороны. Между соседними электропроводящими деталями 3 расположены разделяющие их диэлектрические дистанционирующие вставки 4, образующие замкнутый герметичный контур вокруг электрохимических элементов 1. Такая конструкция практически полностью исключает переходные сопротивления между элементами 1, что позволяет значительно повысить мощностные характеристики батареи. При этом промежуточные пластины исключены из конструкции, а их функцию охлаждения и контроля напряжения на элементах выполняют выступающие детали 3.A feature of the proposed design is that for each pair of adjacent electrochemical elements 1, their down conductors 2 are connected by welding or bolts to a common flexible electrically conductive part 3 extending beyond the contours of the electrode roll (the length and width of part 3 is greater than the length and width of element 1), i.e. . the cathode collector 2 of one element 1 is electrically connected to one surface of the part 3, and the anode current collector 2 of the other element 1 is electrically connected to the other surface. Accordingly, the part 3 is connected to the end elements 1 only on one side. Between adjacent electrically conductive parts 3 are located the dielectric spacer inserts 4 separating them, forming a closed sealed circuit around the electrochemical elements 1. This design almost completely eliminates the transient resistance between the elements 1, which can significantly increase the power characteristics of the battery. In this case, the intermediate plates are excluded from the design, and their function of cooling and controlling the voltage on the elements is performed by the protruding parts 3.
С одной стороны от электрохимических элементов 1 за вставками 4 электропроводящие детали 3 соединены с платами электронного управления 5. С другой стороны вставки 4 снабжены дополнительными электровыводами 6 для третьего электрода, обеспечивающими возможность формирования литий-ионных аккумуляторов. Каждая вставка 4 снабжена одним или более герметичным клапаном, имеющим функцию предохранительного или заправочного, а также вентиляционными сапунами (на чертеже не показаны). На вставках 4 могут также быть выполнены приливы, выступы и другие элементы, обеспечивающие возможность крепления к корпусным деталям.On the one hand, from the electrochemical elements 1 behind the inserts 4, the electrically conductive parts 3 are connected to the electronic control boards 5. On the other hand, the inserts 4 are provided with additional electrical outputs 6 for the third electrode, which make it possible to form lithium-ion batteries. Each insert 4 is equipped with one or more sealed valves having the function of a safety or filling, as well as ventilation breathers (not shown in the drawing). The inserts 4 can also be made tides, protrusions and other elements that provide the ability to attach to the body parts.
Предлагаемая конструкция электрохимического устройства с общими для смежных элементов 1 деталями 3 за счет снижения количества составных частей и трудоемкости сборки значительно упрощает его изготовление, при этом снижая внутреннее сопротивление и тем самым увеличивая КПД.The proposed design of an electrochemical device with common parts 3 for adjacent elements 1 by reducing the number of components and the complexity of the assembly greatly simplifies its manufacture, while reducing internal resistance and thereby increasing efficiency.
