Источник тока

Авторы патента:

H01M10/60 - Вторичные элементы; их изготовление

Владельцы патента RU 2625461:

Орлов Сергей Борисович (RU)

Изобретение относится к источникам тока с электрохимическими элементами и системой термокондиционирования. Согласно изобретению источник тока содержит батарею электрохимических элементов, коммутационные элементы с токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами и реле, а также электронными компонентами, выполняющими контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции, систему термокондиционирования, которая включает контейнеры с диэлектрической жидкость, представляющей собой отдельные объемы жидкой фазы теплоносителя на основе жидкости с высокими диэлектрическими свойствами, с высокой теплоемкостью и теплопроводностью, низкой вязкостью в заданном диапазоне температур, в которые погружены частично или полностью батарея электрохимических элементов с коммутационными элементами и токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами и реле, и электронные компоненты, выполняющие контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции, при этом отдельные объемы жидкой фазы изолированы между собой или объединены в одну или несколько систем, в которых проток жидкой фазы обеспечен за счет естественной или принудительной циркуляции. Повышение эффективности теплообмена и стабилизации температуры источника тока является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к источникам тока с электрохимическими элементами и системой термокондиционирования.

Известен источник тока для электропитания транспортного средства, содержащий батарею электрохимических элементов, расположенную внутри охлаждаемого контейнера с замкнутым контуром циркуляции, коммутационные элементы с токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами, а также блоком управления (см. патент РФ №39542 U, B60L 11/18, 2004).

К недостаткам этого источника питания следует отнести значительные массогабаритные характеристики и невысокую эффективность теплообмена вследствие наличия воздушной прослойки и изолирующей стенки корпуса между отдельными частями батареи и хладагента.

Из известных источников питания наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является источник тока, содержащий батарею электрохимических элементов, коммутационные элементы с токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами и реле, а также электронными компонентами, выполняющими контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции, систему термокондиционирования с потоком хладагента между электрохимическими элементами (см. заявка США №2003/0022031 A1, H01M 10/46, 2003).

К недостаткам этого источника питания следует отнести значительные массогабаритные характеристики, малую площадь теплообмена и увеличенное энергопотребление, затрачиваемое на работу контура циркуляции хладагента через каналы.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик источника тока, повышение эффективности теплообмена и возможность быстрого сброса и подвода тепла к батарее и ее элементам, что приводит к повышению безопасности батареи в связи с возможностью быстрого отвода тепла, к увеличению ресурса и равномерности старения отдельных элементов в связи с равномерностью поддержания температур по всему объему батареи.

Указанный технический результат достигается тем, что источник тока содержит батарею электрохимических элементов, коммутационные элементы с токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами и реле, а также электронными компонентами, выполняющими контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции, систему термокондиционирования, при этом система термокондиционирования включает контейнер с жидкой фазой теплоносителя на основе жидкости с высокими диэлектрическими свойствами, с высокой теплоемкостью и теплопроводностью, низкой вязкостью в заданном диапазоне температур, в который погружены частично или полностью источник тока и/или отдельные его части. Замена контура циркуляции на термокондиционирование посредством погружения источника тока в диэлектрическую жидкость, например GreenDEF™, позволяет уменьшить массогабаритные характеристики за счет исключения охлаждающих каналов, а также снизить энергопотребление системы термокондиционирования. Наряду с этим, указанное термокондиционирование, по сравнению с воздушным термостатированием, за счет более высокой теплоаккумулирующей способности (в 1200 раз) существенно снижает (до 1°C) градиент температур по источнику тока, что способствует стабильности его характеристик.

Целесообразно, чтобы источник тока и/или любая связанная с ним система своими отдельными частями были размещены в отдельных объемах жидкости, изолированных между собой или объединенных в одну или несколько систем, обеспечивающих принудительную или естественную циркуляцию теплоносителя с теплообменом с внешними объектами в установленных местах. Такое выполнение источника тока упрощает его компоновку и техническое обслуживание, а также позволяет держать отдельные части источника (электрохимические элементы, платы с электронными компонентами) при температурах, оптимальных для их функционирования.

Для стационарных источников объемы жидкости могут быть выполнены в закрытом (герметичном) или/и открытом исполнении. Мобильные (носимые и возимые) источники должны иметь объемы жидкости в непроливаемом или герметизированном исполнении.

Целесообразно, чтобы объемы жидкости имели отличающиеся значения поддерживаемых температур в зависимости от назначения и режима использования размещенной в них части.

Целесообразно, чтобы объемы жидкости были включены в общую систему термокондиционирования. Указанные выполнения объемов жидкости и значения поддерживаемых температур существенно расширяют круг возможного использования источника тока.

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

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и описанием конструкции.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема источника тока.

Источник тока включает контейнер 1, диэлектрическую жидкость 2, батарею электрохимических элементов 3, коммутационные элементы с токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами и реле, а также электронными компонентами 4, электронные компоненты, выполняющие контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции 5, трубопроводы кондиционирующей системы 6, теплообменники 7. В указанную жидкость могут быть погружены батарея и/или отдельные системы источника тока, при этом отдельные части могут быть размещены в отдельных объемах жидкости, изолированных между собой или объединенных в одну или несколько систем. Проток жидкости может быть обеспечен за счет естественной или принудительной циркуляции.

Пример практической реализации

В соответствие с формулой изобретения был изготовлен макет источника тока с литий-ионными электрохимическими элементами. Батарея включала 10 элементов с номинальным током 10 А. Источник тока за счет исключения каналов охлаждения и устройства циркуляции снизил массогабаритные характеристики на 15% и энергопотребление на 18%. Использование диэлектрической жидкости типа GreenDEF™, обладающей низкой степенью вязкости и высокой теплоаккумулирующей способностью, позволяет существенно повысить эффективность термокондиционирования. Градиент температур по источнику тока снизился до 1°C-2°C, что способствует стабилизации электрических характеристик. Стабилизация температуры позволяет также снизить омические потери в устройствах электрической коммутации и переключающих устройствах. Диэлектрическая жидкость является экологичным и нетоксичным веществом, что упрощает технологию использования источника тока. Негорючесть жидкости существенно повышает пожаробезопасность в случаях теплового разгона одного или нескольких электрохимических элементов, входящих в состав батареи.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный источник питания может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Источник тока, содержащий батарею электрохимических элементов, коммутационные элементы с токопроводящими шинами, отключающими и переключающими ключами и реле, а также электронными компонентами, выполняющими контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции, систему термокондиционирования, отличающийся тем, что система термокондиционирования включает контейнеры с диэлектрической жидкостью, представляющие собой отдельные объемы жидкой фазы теплоносителя на основе жидкости с высокими диэлектрическими свойствами, с высокой теплоемкостью и теплопроводностью, низкой вязкостью в заданном диапазоне температур, в которые погружены частично или полностью батарея электрохимических элементов с коммутационными элементами и токопроводящими шинами, перемычками, отключающими и переключающими ключами и реле, и электронные компоненты, выполняющие контролирующие, управляющие и/или передающие информацию функции, при этом отдельные объемы жидкой фазы изолированы между собой или объединены в одну или несколько систем, в которых проток жидкой фазы обеспечен за счет естественной или принудительной циркуляции.

2. Источник тока по п. 1, отличающийся тем, что отдельные объемы жидкой фазы выполнены в герметичном или открытом исполнении.

3. Источник тока по п. 1, отличающийся тем, что отдельные объемы жидкой фазы имеют отличающиеся значения поддерживаемых температур.

Изобретение относится к энергообеспечению космических аппаратов, преимущественно геостационарных спутников с трехосной ориентацией. Способ включает зарядку-разрядку и хранение аккумуляторов в заряженном состоянии.

Система для обмена энергией с электротранспортным средством // 2623621

Изобретение относится к зарядке аккумуляторов электротранспортного средства. Система для обмена энергией с электротранспортным средством содержит станцию обмена энергией, порты для обмена энергией и данными с транспортным средством, порты для обмена данными с устройством обработки данных.

Литиевый электрод и содержащая его литиевая аккумуляторная батарея // 2622108

Изобретение относится к литиевому электроду, содержащему электродный композит, включающий в себя пористый металлический токоотвод и металлический литий, введенный в поры, присутствующие в металлическом токоотводе, и защитную мембрану для проводимости по иону лития, причем защитная мембрана образована на по меньшей мере одной поверхности электродного композита, при этом металлический литий введен в количестве от 1 до 50 мас.% относительно общей массы электродного композита.

Электронное оборудование и способ его использования // 2621905

Изобретение относится к области электронного оборудования пользователей, содержащего элементы питания. Техническим результатом является повышение эффективности теплоотдачи и обеспечение эффекта улучшения прозрачности всего электронного оборудования за счет использования прозрачной жидкостной ячейки, обеспечивающей конвекционный теплоперенос.

Анод для аккумулятора литий-ионной батареи, способ его изготовления и содержащая его батарея // 2621310

Изобретение относится к аноду, применимому в аккумуляторе литий-ионной батареи, содержащему электролит на основе соли лития и неводного растворителя, к способу изготовления этого анода и к литий-ионной батарее с одним или более аккумуляторами, включающими в себя этот анод.

Электродный материал для металл-ионных аккумуляторов, способ его получения, электрод и аккумулятор на основе электродного материала // 2619600

Изобретение относится к электротехнике, а именно к разработке нового типа электродного материала на основе фторидофосфатов переходных и щелочных металлов для металл-ионных аккумуляторов для применения в крупногабаритных устройствах в альтернативной энергетике.

Композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом // 2618229

Изобретение относится к композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом, содержащей: комплексный оксид лития и переходного металла, представленный общей формулойLiaNi1-x-yCoxM1yWzM2wO2(1,0≤a≤1,5, 0≤x≤0,5, 0≤y≤0,5, 0,002≤z≤0,03, 0≤w≤0,02, 0≤x+y≤0,7, М1 означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Mn и Al, М2 означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Zr, Ti, Mg, Ta, Nb и Mo); и исходное соединение бора.

Катод для аккумулятора литий-ионной батареи, способ его изготовления и содержащая его батарея // 2616614

Изобретение относится к катоду, применимому в аккумуляторе литий-ионной батареи, содержащей электролит на основе соли лития и неводного растворителя электролита. Причем катод выполнен на основе полимерной композиции, полученной обработкой расплава и без испарения растворителя, то есть представляет собой продукт реакции горячего компаундирования между активным материалом и добавками, включающими полимерное связующее и электропроводный наполнитель.

Электрохимическое устройство (варианты) // 2615497

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям двухслойных конденсаторов - суперконденсаторов.

Гельполимерный электролит для литиевых источников тока // 2614040

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к гельполимерному электролиту, который может быть использован при производстве литиевых первичных и вторичных источников тока, а также в суперконденсаторах.

Транспортное средство // 2625702

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Транспортное средство включает в себя: электрическое аккумуляторное устройство, первый температурный датчик, сконфигурированный для определения температуры аккумулятора, второй температурный датчик, сконфигурированный для определения температуры окружающей среды, нагреватель, сконфигурированный для нагрева аккумулятора и контроллер, сконфигурированный для управления нагревателем. Контроллер вычисляет при установке времени окончания внешней зарядки остающегося периода времени от текущего времени до времени окончания внешней зарядки, определяет период времени увеличения температуры, который соответствует взаимосвязи между остающимся периодом времени, температурой аккумулятора, температурой окружающей среды и периодом времени увеличения температуры. При включении нагревателя температура аккумулятора достигает целевой температуры в момент времени окончания внешней зарядки. Технический результат заключается в обеспечении требуемого уровня зарядки и заданной температуры аккумулятора ко времени окончания зарядки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Смесевая активная масса положительного электрода, положительный электрод, аккумуляторная батарея с безводным электролитом и способ изготовления аккумуляторной батареи с безводным электролитом // 2627027

Изобретение относится к области электротехники, а именно к смесевой активной массе положительного электрода литий-ионной аккумуляторной батареи и способу изготовления аккумуляторной батареи с безводным электролитом. На этапе (S1) изготовления смесевой активной массы положительного электрода смесевую активную массу (10) положительного электрода изготавливают путем добавления кислоты (15) в дополнение к активному материалу (11) положительного электрода, электропроводному материалу (12), связующему веществу (13), фосфату лития (14) и растворителю (16). Когда по меньшей мере часть фосфата (14) лития растворяется в смесевой активной массе (10) положительного электрода, достигается хорошая дисперсность фосфата лития (14) в смесевой активной массе. Повышение рабочего потенциала положительного электрода является техническим результатом изобретения. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии // 2627740

Изобретение относится к модулю (10) накопления энергии, содержащему множество электрически соединенных между собой устройств (12) накопления энергии, при этом модуль содержит наружный кожух (40), в котором расположены устройства (12) накопления энергии и по меньшей мере один теплообменник (24). Согласно изобретению устройства (12) накопления энергии расположены рядом друг с другом по меньшей мере на двух разных уровнях (N1, N2), при этом теплообменник или по меньшей мере один из теплообменников (24) находится между двумя смежными уровнями, входя в термический контакт по меньшей мере с одним устройством накопления энергии каждого из двух смежных уровней на двух соответствующих противоположных контактных сторонах (26А, 26В) теплообменника, при этом указанный теплообменник или по меньшей мере один из указанных теплообменников (24) закреплен на кожухе (40) модуля на уровне по меньшей мере одной стенки (28) крепления, отличной от контактных сторон (26А, 26В), при этом стенки крепления теплообменника и кожуха выполнены так, что модуль содержит пространство между соответствующим стенками (28; 44) крепления теплообменника и кожуха по меньшей мере в одном месте, отличном от места (70) крепления. Повышение равномерности отвода тепла от устройства накопления энергии является техническим результатом изобретения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способы и устройство для изготовления трехмерных биосовместимых элементов питания // 2628336

Предложены способ изготовления трехмерных биосовместимых элементов питания и устройство, изготовленное в соответствии с указанным способом. Область применения предложенного устройства может включать в себя различные медицинские устройства, для которых необходимы элементы питания, например, в имплантируемых устройствах. В способе изготовления трехмерного биосовместимого элемента питания формируют проводящие дорожки на трехмерных поверхностях, которые содержат две или более непараллельные плоскости, с нанесением на проводящие дорожки активных материалов элементов питания и, поверх по меньшей мере части анода и катода, электролита с последующим инкапсулированием анода, катода и электролита с использованием биосовместимого материала. Повышение безопасности, надежности, компактности, а также энергоемкости биосовместимого элемента питания является техническим результатом изобретения. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Биосовместимые перезаряжаемые элементы питания для биомедицинских устройств // 2628772

Предложен способ и устройство для изготовления биосовместимых элементов питания, которые могут найти применение в различных медицинских устройствах, в том числе при изготовлении контактных линз. Способ изготовления биосовместимых элементов питания включает формирование полостей, содержащих активные химические вещества катода, при этом биосовместимые элементы питания имеют ламинарную конструкцию, в которой применены УФ-отверждаемые гидрогелевые составы. Предложенный способ позволяет обеспечить контроль точного встраивания известных объемов катода в тонкопленочную конструкцию с последующей реализацией соответствующих разрядных емкостей. Активные элементы катода и анода загерметизированы с помощью ламинатного пакета биосовместимого материала, при этом пригодный к литью и полимеризации состав гидрогеля может содержать один или более разбавителей для ускоренной обработки. Повышение прочности оболочки для химических компонентов питания, а также повышение контроля количества химических компонентов, содержащихся в элементе питания, является техническим результатом изобретения. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 45 ил., 1 табл.

Электролит для электрохимического элемента аккумуляторной батареи и содержащий электролит элемент аккумуляторной батареи // 2629556

Группа изобретений относится к электролитам для электрохимического элемента аккумуляторной батареи. Электролит для электрохимического элемента аккумуляторной батареи содержит диоксид серы и проводящую соль. Молярная концентрация гидроксидных групп в электролите составляет максимально 50 ммоль на литр. Молярная концентрация хлорсульфонатных групп в электролите составляет максимально 350 ммоль на литр. Имеется также электрохимический элемент аккумуляторной батареи, содержащий электролит, положительный электрод и отрицательный электрод. Также предлагается способ изготовления электролита для электрохимического элемента аккумуляторной батареи. Группа изобретений позволяет улучшить электрические свойства заполненного электролитом электрохимического элемента аккумуляторной батареи. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Модуль накопления энергии, содержащий множество устройств накопления энергии // 2630430

Изобретение относится к модулю (10) накопления энергии, содержащему множество расположенных рядом друг с другом устройств (100) накопления энергии и жесткий кожух (12), окружающий устройства накопления энергии, при этом каждое устройство содержит по меньшей мере одну боковую стенку, закрытую на каждом конце торцевой поверхностью, причем устройства накопления попарно электрически соединены проводящими перемычками (110), расположенными по меньшей мере на одной торцевой поверхности каждого устройства, при этом перемычки расположены таким образом, чтобы одна перемычка соединяла первую торцевую поверхность по меньшей мере одного указанного устройства с торцевой поверхностью первого смежного устройства, а вторая перемычка соединяла вторую поверхность указанного устройства с торцевой поверхностью второго смежного устройства, при этом модуль содержит также по меньшей мере один электроизоляционный элемент (120), выполненный из электроизоляционного материала, содержащий дно (122) и бортик (124), проходящий по существу перпендикулярно ко дну и окружающий это дно, при этом каждый электроизоляционный элемент (120) связан с перемычкой (110) и надет на соединенные перемычкой торцевые поверхности двух смежных устройств таким образом, что дно расположено параллельно торцевым поверхностям, а бортик проходит вдоль боковых стенок двух устройств, перекрывая по меньшей мере части их высоты. Повышение эффективности электрической изоляции модуля и его безопасности является техническим результатом изобретения. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения слоя активного материала положительного электрода для литий-ионного аккумулятора и слой активного материала положительного электрода для литий-ионного аккумулятора // 2631239

Изобретение относится к способу получения слоя активного материала положительного электрода для литий-ионного аккумулятора, который улучшает срок службы и снижает внутреннее сопротивление литий-ионного аккумулятора, преимущественного литий-ионного аккумулятора, который работает при высоком напряжении. Способ получения слоя активного материала положительного электрода для литий-ионного аккумулятора включает нанесение на подложку покрытия из суспензии, имеющей в составе активный материал положительного электрода, первую литиевую соль, вторую литиевую соль и растворитель, и удаление растворителя сушкой, при этом первой литиевой солью является фосфат лития, а второй - литиевая соль, выбранная из группы, содержащей карбонат лития, гидроокись лития, нитрат лития, ацетат лития, сульфат лития и их сочетания, при этом соотношение второй литиевой соли к первой литиевой соли составляет 1-50 мол.% исходя из количества атомов лития.3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Способы изготовления тонкопленочных элементов питания для биосовместимых устройств, содержащих многослойные композиты и осажденные разделители // 2631333

Изобретение относится к устройству и способу изготовления тонкопленочного элемента питания для биосовместимого устройства. В некоторых примерах способы и устройства изготовления элементов питания могут включать в себя заполнение полостей активными химическими веществами катода и осаждение разделителей внутри ламинатной конструкции батареи. Активные элементы катода и анода герметизированы с помощью ламинатного пакета биосовместимого материала. В примерах области применения способов и устройства заявленное устройство может включать любое биосовместимое устройство или продукт, для которых необходимы элементы питания, работающие автономно без внешних источников питания, с расчетным сроком службы. Повышение прочности, гибкости, герметичности а также увеличение срока эксплуатации тонкопленочного элемента питания является техническим результатом изобретения. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 9 ил.

Вторичная батарея с неводным электролитом и способ ее изготовления // 2632182

Изобретение относится к литий-ионной батарее с неводным электролитом и способу ее изготовления. Вторичная литий-ионная батарея (100) с неводным электролитом включает токособирающую фольгу (21) отрицательного электрода и смесевой слой (22) отрицательного электрода, который расположен на токособирающей фольге отрицательного электрода, при этом смесевой слой отрицательного электрода содержит множество гранулированных частиц, каждая из которых содержит активный материал (2) отрицательного электрода и покрывающую пленку (4). Покрывающая пленка сформирована на поверхности активного материала отрицательного электрода и включает в себя первую пленку (4а) и вторую пленку (4b), при этом первая пленка сформирована на поверхности активного материала отрицательного электрода, а вторая пленка сформирована на первой пленке, кроме того первая пленка содержит полимер - карбоксиметилцеллюлоза, а вторая пленка содержит полимер - полиакриловая кислота. Увеличение продолжительности циклов зарядки-разрядки батареи при сохранении энергии батареи, является техническим результатом изобретения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.