Батарея литиевых химических источников тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к батареям на основе литиевых химических источников тока (ЛХИТ). Согласно изобретению, батарея ЛХИТ содержит герметичный контейнер с крышкой, набор электрически соединенных ЛХИТ, размещенных в контейнере, и электрические разъемы для подключения нагрузки и средств контроля и управления, при этом набор ЛХИТ включает две независимые цепи из 6 последовательно соединенных ЛХИТ. Набор ЛХИТ может состоять из 4-х блоков, каждый из которых включает 3 последовательно соединенных ЛХИТ. Каждые два блока из четырех могут быть включены параллельно. Элементы в блоках могут быть установлены таким образом, чтобы плоскости электродных пластин ЛХИТ, входящих в блоки, были перпендикулярны плоскости крышки контейнера, а батарея плоскостью крышки установлена на термоплату. В качестве ЛХИТ могут быть взяты ЛХИТ электрохимической системы литий-фторуглерод. Техническим результатом является повышение удельных электрических и ресурсных характеристик батареи и обеспечение саморегулирования выравнивания токов в параллельных ветвях. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к батареям на основе литиевых химических источников тока (ЛХИТ).

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является батарея ЛХИТ, содержащая прямоугольный корпус с крышкой, набор электрически соединенных ЛХИТ, размещенных в корпусе, и электрические разъемы для подключения нагрузки (батарея ВА 5590 производства фирмы SAFT, Проспект фирмы SAFT № 31067-2-1205, декабрь 2005 г.). Недостатком указанной батареи являются низкие удельные электрические и ресурсные характеристики, наличие разделительных диодов в параллельных цепях, отсутствие механизма выравнивания токов в параллельных ветвях.

Техническим результатом изобретения является повышение удельных электрических и ресурсных электрических характеристик батареи и обеспечение саморегулирования выравнивания токов в параллельных ветвях.

Указанный технический результат достигается тем, что батарея ЛХИТ содержит герметизированный контейнер с крышкой, набор электрически соединенных ЛХИТ, размещенных в контейнере, и электрические разъемы для подключения нагрузки и средств контроля и управления.

Целесообразно, чтобы набор ЛХИТ состоял из 4-х блоков, каждый из которых включает 3 последовательно соединенных ЛХИТ, при этом каждые два блока из четырех включены последовательно, а полученные при этом цепи - параллельно.

Целесообразно, чтобы блоки в контейнерах были установлены горизонтально таким образом, чтобы электродные пластины ЛХИТ, входящих в блоки, были перпендикулярны плоскости крышки контейнера. Такое расположение блоков выполнено для обеспечения оптимального режима теплоотвода, поскольку теплопроводность ЛХИТ в продольном направлении плоскости пластин на порядок выше, чем в поперечном.

Целесообразно, чтобы между парами блоков, соединенных электрически параллельно, была установлена пластина из материала с высокой теплопроводностью (тепловой мост) для обеспечения выравнивания температур параллельных цепей и, соответственно, выравнивания токов.

Целесообразно, чтобы батарея при эксплуатации устанавливалась плоскостью крышки на плоский теплообменник (термоплату) с целью обеспечения отвода избытка тепла при работе в космическом пространстве.

Такое выполнение набора батареи позволяет обеспечить оптимальный тепловой режим эксплуатации и соответственно обеспечить повышение удельных электрических и ресурсных характеристик батареи.

Целесообразно, чтобы в качестве ЛХИТ были взяты ЛХИТ электрохимической системы литий-фторуглерод. ЛХИТ указанной электрохимической системы обладает более высокими удельными электрическими и ресурсными характеристиками.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется примером практической реализации.

Пример реализации

Батарея 12ФУЛ-150М, (см. чертеж) содержит 12 элементов ФУЛ-150М поз.10, соединенных в две независимые электрические цепи (по шесть элементов в каждой). Электровыводы этих цепей присоединены к розеткам вывода положительного поз.3 и вывода отрицательного поз.5 батареи; электровыводы четвертого и шестого элементов каждой цепи присоединены к розетке отпаек поз.4.

Таким образом, батарея содержит две независимые параллельные цепи, каждая из которых состоит из шести последовательно соединенных элементов ФУЛ-150М.

Корпуса элементов изолированы стеклолентой, пропитанной эпоксидным компаундом. На боковые, переднюю и заднюю стенки металлического контейнера поз.2 приклеены эпоксидным компаундом электроизоляционные пластины поз.6, поз.9 из стеклотекстолита. На днище контейнера поочередно приклеены: полотно нетканое (прокладка), плоский электрообогреватель и пластина из алюминия 7 толщиной 2 мм (тепловой мост). Конструктивно каждые три элемента ФУЛ-150М склеены предварительно в единые блоки. Блоки элементов размещены в контейнере батареи и приклеены эпоксидным компаундом к алюминиевой пластине 7 (тепловой мост), которая обеспечивает равномерность теплового поля батареи. Соседние блоки элементов со стороны электровыводов изолированы разделительной планкой поз.12 и пластиной поз.13 из стеклотекстолита. Соединение элементов в две последовательные электрические цепи батареи осуществляется "жесткими" медными перемычками поз.8 (в пределах каждого блока) и перемычками поз.11 из гибкого медного провода (междублочные соединения). Перемычки присоединены к электровыводам элементов гайками. Электровыводы крайних элементов каждой из последовательных цепей батареи присоединены соответственно к выходным розеткам вывода положительного поз.3 и вывода отрицательного поз.5 батареи. Контейнер поз.2 закрыт плоской крышкой поз.1. В процессе эксплуатации батарея плоскостью крыши, поз.1, устанавливается на термоплату.

1. Батарея литиевых химических источников тока (ЛХИТ), содержащая герметичный контейнер с крышкой, набор электрически соединенных ЛХИТ, размещенных в контейнере, и электрические разъемы для подключения нагрузки и средств контроля и управления, отличающаяся тем, что набор ЛХИТ включает две независимые цепи из 6 последовательно соединенных ЛХИТ.

2. Батарея ЛХИТ по п.1, отличающаяся тем, что набор ЛХИТ состоит из 4 блоков, каждый из которых включает 3 последовательно соединенных ЛХИТ.

3. Батарея ЛХИТ по п.2, отличающаяся тем, что каждые два блока из четырех включены последовательно, а последовательные пары блоков - параллельно.

4. Батарея ЛХИТ по п.3, отличающаяся тем, что блоки в контейнере батареи установлены горизонтально, таким образом, чтобы плоскости электродных пластин ЛХИТ, входящих в блоки, были перпендикулярны плоскости крышки контейнера, а батарея плоскостью крышки установлена на термоплату.

5. Батарея ЛХИТ по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ЛХИТ взяты ЛХИТ электрохимической системы литий-фторуглерод.

6. Батарея по п.3, отличающаяся тем, что параллельно соединенные блоки ЛХИТ помещены в общий корпус.

7. Батарея по п.6, отличающаяся тем, что для выравнивания температур корпуса элементов, входящих в параллельные блоки, соединены «тепловым мостом», представляющим собой пластину из материала с высокой теплопроводностью (медь, алюминий).

8. Батарея ЛХИТ по п.7, отличающаяся тем, что на «тепловой мост» установлен плоский электронагреватель, предназначенный для предварительного разогрева батареи до рабочей температуры.