Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА
ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: 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.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2076404
Класс(ы) патента: H01M12/06, H01M2/02
Номер заявки: 93040015/07
Дата подачи заявки: 09.08.1993
Дата публикации: 27.03.1997
Заявитель(и): Агафонов Николай Иванович
Автор(ы): Агафонов Н.И.; Гурьянов М.В.; Каменцев М.В.; Морыженков Л.Н.; Скрипчинская Л.Л.
Патентообладатель(и): Агафонов Николай Иванович
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 δ 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 Дкрв 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 Дкрв 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 Дкрв 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.