ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА


RU (11) 2076404 (13) C1

(51) 6 H01M12/06, H01M2/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1997.03.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 93040015/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.08.09 
(45) Опубликовано: 1997.03.27 
(56) Аналоги изобретения: 1. Кромптон Т. Первичные источники тока. - М.: Мир, 1986, с. 188. 2. Первичные источники тока системы цинк - воздух. Батареи для слуховых аппаратов фирмы "Gould", США, 1986, с. 35. 
(71) Имя заявителя: Агафонов Николай Иванович 
(72) Имя изобретателя: Агафонов Н.И.; Гурьянов М.В.; Каменцев М.В.; Морыженков Л.Н.; Скрипчинская Л.Л. 
(73) Имя патентообладателя: Агафонов Николай Иванович 

(54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА 

Использование: первичные воздушно-металлические источники тока для слуховых аппаратов. Сущность изобретения: в корпус 1 с кольцевыми концентричными выступами 2 помещен воздушный катод 5 в виде металлической подложки 6 с гидрофобным воздухопроницаемым слоем 7. Катод 5 отделен сепаратором 8 от анода 11, помещенного в крышку 10, с внутренней стороны дна корпуса выполнены взаимно перекрещивающиеся каналы 3 и воздухозаборные отверстия 4. Отношение высоты кольцевого выступа 2 к толщине гидрофобного воздухопроницаемого слоя 7 равно 0,15 - 0,90, отношение внутреннего диаметра крышки 10 внутреннего выступа 2 составляет 1,05 - 1,30, отношения ширины канала 3 к расстоянию между двумя соседними каналами 3 на внутренней поверхности дна корпуса 1 равно 0,3 - 0,8, глубины канала 3 к толщине дна корпуса 1 равно 0,10 - 0,35 и диаметра воздухозаборого отверстия 4 к шагу каналов 3 равно 0,8 - 1,5. Это позволяет повысить емкость, надежность против отказов и по сохраняемости снизить брак при сборке и упростить конструкцию. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электрохимической промышленности и может быть использовано в производстве химических источников тока (ХИТ), применяемых, в частности для питания слуховых аппаратов.

Известен химический источник с воздушным катодом и щелочным электролитом, содержащий катоды в виде пластин, скоммутированных между собой.

Недостатком этого ХИТ являются большие габариты, вследствие чего его невозможно использовать для установки в миниатюрные приборы, например слуховые заушные аппараты [1]

Известен химический воздушно-цинковый источник тока типа РР с щелочным электролитом, содержащий дисковый воздушный катод, к дисковой подложке-токосъемнику которого присоединен тонкий гидрофобный воздухопроницаемый слой со стороны дна корпуса, имеющего углубление в средней части в сторону, противоположную катоду, и отделенному от него бумажной диафрагмой, которая выполняет роль воздухораспределителя [2]

Данный ХИТ содержит анод, размещенный в крышке, отделенной от корпуса полимерной прокладкой, и сепаратор.

Герметизирован ХИТ завальцовкой края корпуса на крышку.

Недостатком данного ХИТ является нетехнологичность операций вырубки и укладки бумажной диафрагмы при серийном производстве изделий, т.к. эти операции должны быть осуществлены одновременно с операцией нанесения микродоз клея на дно корпуса, обеспечивающей равномерное распределение его по всей поверхности, что исключает попадание его в воздухозаборное отверстие диаметром не более 600 мкм.

Нетехнологичность данной операции приводит к браку изделий в количестве 2 3% и снижению производительности его сборки в 40 50 раз.

Кроме того, данный ХИТ характеризуется недостаточной герметичностью, которая связана с вытеканием электролита, проникающего под воздушный катод через место его прижима до момента завальцовки через пористую бумажную диафрагму, следствием чего является снижение доступа воздуха к катоду, карбонизация электролита и забивание воздухозаборного отверстия карбонатами. Нарушение герметичности ХИТ за счет вышеуказанных факторов приводит к снижению емкости ХИТ, уменьшению надежности против отказов и по сохраняемости.

Кроме того, за счет установки диафрагмы в углубление корпуса снижается как полезный объем элемента, так и уменьшается величина активной поверхности катода, что приводит к снижению емкости ХИТ при жестких режимах разряда.

Задача настоящего изобретения повышение емкости, надежности ХИТ против отказов и по сохраняемости, повышение технологичности и упрощение конструкции.

Указанная задача выполняется тем, что в химическом источнике тока (ХИТ) с воздушным катодом и щелочным электролитом, включающем корпус с воздухозаборными отверстиями, пористый катод с металлической подложкой, к которой присоединен гидрофобный воздухопроницаемый слой, крышку с анодом и сепаратор, с внутренней стороны дна корпуса по периферии выполнен кольцевой выступ при соотношении высоты выступа к толщине гидрофобного воздухопроницаемого слоя, равном 0,15 0,90, на расстоянии, равном соотношению внутреннего диаметра крышки к диаметру выступа, равном 1,05 - 1,30, при этом на поверхность дна корпуса нанесена сеть взаимно перекрещивающихся каналов при соотношениях ширины канала к ширине опоры, равном 0,3 0,8, глубины канала к толщине дна корпуса, равном 0,10 0,35, и диаметра воздухозаборного отверстия к шагу каналов, равном 0,8 1,5. На дне корпуса выполнен дополнительный кольцевой выступ.

На фиг. 1 изображен общий вид ХИТ; на фиг. 2 сечение воздухораспределительных каналов, исполнение определяется технологией их получения; на фиг. 3 вид дна корпуса с внутренней стороны; на фиг. 4 - увеличенное изображение места 11 вида по фиг. 3;

Предложен химический источник тока с воздушным катодом и щелочным электролитом.

В корпусе ХИТ 1, имеющего кольцевые выступы 2 и взаимоперекрещивающиеся каналы на внутренней стороне дна и воздухозаборные отверстия 4, помещены воздушный катод 5 с металлической подложкой 6, к которой присоединена гидрофобная воздухопроницаемая полимерная пленка 7, сепаратор 8, полимерная прокладка 9, крышка 10 и анод 11. Край корпуса 12 загнут на крышку ХИТ. Снаружи ХИТ на период хранения воздухозаборные отверстия заклеиваются липкой пленкой 13. При этом соотношение высоты кольцевого выступа "h" к толщине гидрофобной воздухопроницаемой пленки равно 0,15 0,9 при расстоянии от внутреннего диаметра крышки "Дкр" до диаметра центра кольцевого выступа "Дв", математически описываемого соотношением Дкр:Дв 1,05 1,3. Соотношение ширины канала "а" к ширине опоры "с" равно 0,3 0,8, соотношение глубины канала "в" к толщине дня корпуса "s" равно 0,1 0,35, а соотношение диаметра в воздухозаборного отверстия "d" к шагу каналов "l" устанавливают равным 0,8 - 1,5.

Изложенная совокупность признаков позволяет, например для воздушно-цинковых элементов в типоразмере PR44 повысить емкость свыше 400 мАr и резко снизить их отказы.

Наличие кольцевых выступов в сочетании с сетью каналов обеспечивают условия наилучшей герметизации элемента при максимальном использовании его активного объема.

При отсутствии кольцевых выступов возможна деформация фторопластовой пленки и самого катода при завальцовке элемента, что может привести к отказу ХИТ.

С целью повышения герметичности, целесообразно на периферии дна корпуса выполнять два кольцевых выступа. Сеть каналов исключает необходимость установи бумажной диафрагмы с вытекающими отсюда недостатками: утечка электролита, ухудшение диффузионных свойств диафрагмы, забивка карбонатами воздухозаборного отверстия, снижение емкости, мощности, вплоть до отказа.

Указанные соотношения размеров конструктивных элементов ХИТ определены экспериментально и обеспечивают наиболее оптимальные условия сохраняемости и разряда источника тока.

В таблице 1 и 2 приведены результаты экспериментальной проверки партии воздушно-цинковых элементов типоразмера PR44 в количестве по 100 шт. каждого варианта (диаметр 11,6 мм, высота 5,4 мм). Ухудшение характеристик элемента PR44 в результате испытаний при отклонении от заявленных соотношений размеров объясняется дополнительно следующими причинами:

Соотношение 0,15 0,9 обеспечивает наиболее оптимальные условия для герметизации ХИТ при максимально возможном использовании объема корпуса.

При 0,10 происходит уменьшение полезного объема ХИТ и снижение его емкости. Также степень сжатия гидрофобного слоя. Недостаточность для противодействия проникновения электролита между этим слоем и поверхностью выступа корпуса. В результате происходит разгерметизация элемента.

При 1,0 возникают случаи перерезания гидрофобного слоя выступом корпуса, что приводит к проникновению электролита в воздухораспределительные каналы с ухудшением герметичности ХИТ, вызывающими снижение емкости и снижающим надежность против отказов.

Соотношение Дкр/Дв 1,05 1,35 обеспечивает условия для сохранения целостности поверхности воздушного катода при завальцовке ХИТ при минимальных затратах полезного объема ХИТ на решение этой задачи.

При Дкр/Дв 1,0 при завальцовке элемента возникают случаи сползания периферийной части воздушного катода под воздействием передаваемого усилия в сторону оси элемента. Катод коробится и трескается, в результате чего возникают отказы по емкости и герметичности ХИТ.

При Дкр/Дв 1,35 снижается суммарная площадь воздухораспределительных каналов, из-за чего снижается емкость ХИТ.

При а/с 0,3 0,8 обеспечивается оптимальная скорость поступления воздуха, особенно при жестких режимах разряда.

При отношении а/с 0,2 скорость поступления воздуха снижается, падает работоспособность ХИТ.

При а/с 0,9 площадь опоры не обеспечивает равномерного прилегания гидрофобного слоя к дну корпуса, пленка вдавливается в каналы, подача воздуха снижается.

При в/s 0,05 снижается количество подаваемого воздуха, а при в/s 0,4 уменьшается прочность дна корпуса, ухудшаются условия присоединения герметизирующей липкой ленты в результате появления рельефов на внешней поверхности дна корпуса, что вызывает случаи отказов по сохраняемости ХИТ.

При d/l 0,7 уменьшается количество поступаемого воздуха, необходимого для проведения окислительных процессов, что снижает емкость элементов, а при d/l 1,6 имеет место вдавливание гидрофобизированного активного слоя в воздухозаборное отверстие и нарушение подачи воздуха с снижением емкости и возникновением отказов ХИТ. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Химический источник тока, содержащий пористый воздушный катод в виде металлической подложки с гидрофобным воздухопроницаемым слоем, сепаратор, анод, помещенный в крышку, корпус с воздухозаборными отверстиями и щелочной электролит, отличающийся тем, что с внутренней стороны дна корпуса по периферии выполнен кольцевой выступ, отношение высоты которого к толщине гидрофобного воздухопроницаемого слоя равно 0,15 0,90, отношение внутреннего диаметра крышки к диаметру выступа составляет 1,05 1,30, на внутренней поверхности дна корпуса выполнены взаимоперекрещивающиеся каналы при соотношениях ширины канала к расстоянию между двумя соседними каналами на внутренней поверхности дна корпуса 0,3 0,8, глубины канала к толщине дна корпуса 0,10 0,35 и диаметра воздухозаборного отверстия к шагу каналов 0,8 - 1,5.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что на дне корпуса выполнен дополнительный кольцевой выступ.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru