[go: up one dir, main page]

RU2091918C1 - Electrochemical thermal battery - Google Patents

Electrochemical thermal battery Download PDF

Info

Publication number
RU2091918C1
RU2091918C1 SU3183018/07A SU3183018A RU2091918C1 RU 2091918 C1 RU2091918 C1 RU 2091918C1 SU 3183018/07 A SU3183018/07 A SU 3183018/07A SU 3183018 A SU3183018 A SU 3183018A RU 2091918 C1 RU2091918 C1 RU 2091918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
electrochemical
heat storage
pyroheaters
thermal
Prior art date
Application number
SU3183018/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.Ю. Нахшин
В.А. Коробов
А.В. Попов
Б.Е. Смирнов
Original Assignee
Государственное научно-производственное предприятие "Квант"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научно-производственное предприятие "Квант" filed Critical Государственное научно-производственное предприятие "Квант"
Priority to SU3183018/07A priority Critical patent/RU2091918C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2091918C1 publication Critical patent/RU2091918C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y02E60/12

Landscapes

  • Primary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: stand-by chemical current sources. SUBSTANCE: case 1 accommodates electrochemical cells 2 separated from case by layer of heat-insulating material 3 and series. connected jumpers 8, 9 made of metal foil. Each cell 2 is placed between two pyroheaters 7. Jumpers Q and 9 are folded in two. Heat-accumulating pellet 10 prepared from mixture of 48-58 mass percent of lithium chloride 22-26 mass percent of sodium chloride, and 16-30 mass percent of silicon oxide is placed at ends of bank of cells 2 and inside folded jumper 9. Thermal capacity of heat-accumulating pellet 10 is 71-89% of that of cell 2. EFFECT: improved discharge current density and enlarged operating temperature range. 1 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к тепловым химическим источникам тока, которые предназначены для использования в качестве резервных источников тока в широком диапазоне начальных температур и устойчивы к механическим перегрузкам. The invention relates to thermal chemical current sources, which are intended for use as backup current sources in a wide range of initial temperatures and are resistant to mechanical overloads.

Тепловая батарея обычно представляет собой столб из чередующихся электрохимических элементов и пиронагревателей, имеющих форму дисков или пластин, окруженный слоем теплоизоляционного материала и помешенный в герметичный корпус. Каждый элемент содержит отрицательный и положительный электроды и расположенный между ними электролит, который при низкой температуре неэлектропроводен. При активации электролит плавится под действием тепла, выделяющегося при сгорании пиронагревателей. Процесс разряда электрохимических элементов может протекать до тех пор, пока их температура выше температуры плавления электролита. Следовательно, длительность разряда тепловой батареи зависит от скорости охлаждения. Время охлаждения можно увеличить, подняв начальную температуру блока путем изменения теплового баланса, но при этом увеличивается скорость саморазряда электрохимических элементов и возникает опасность их расплавления, а следовательно, быстрого выхода из строя. A thermal battery is usually a column of alternating electrochemical cells and pyroheaters in the form of disks or plates, surrounded by a layer of insulating material and placed in a sealed enclosure. Each element contains negative and positive electrodes and an electrolyte located between them, which is electrically non-conductive at low temperature. When activated, the electrolyte melts under the action of heat released during the combustion of pyroheaters. The discharge process of electrochemical cells can proceed as long as their temperature is higher than the melting temperature of the electrolyte. Therefore, the duration of the discharge of the thermal battery depends on the cooling rate. The cooling time can be increased by raising the initial temperature of the unit by changing the heat balance, but this increases the rate of self-discharge of electrochemical elements and there is a danger of their melting, and therefore, rapid failure.

Известно несколько способов увеличения продолжительности разряда тепловых батарей. Например, предложено поместить по торцам столба (блока) электрохимических элементов тепловые аккумуляторы в виде таблеток, изготовленных из материала, имеющего температуру плавления выше, чем у электролита, но ниже температуры, получаемой при горении нагревательной смеси [1] Под действием тепла, выделяющегося при горении пиронагревателей, материал теплоаккумуляторной таблетки плавится с поглощением тепла. При остывании тепловой батареи материал теплоаккумуляторной таблетки затвердевает, с результате чего выделяется поглощенное тепло. Благодаря этому снижается отток тепла от блока через торцы и электролит дольше находится в расплавленном состоянии. В качестве материала теплового аккумулятора взята эвтектическая смесь солей, например эвтектика из сульфата лития и хлорида натрия. Анод электрохимического элемента изготовлен из кальция, электролит эвтектическая смесь хлоридов лития и калия спрессован в таблетку вместе с активным катодным материалом хроматом кальция и связующим оксидом кремния. Пиронагреватели состоят из смеси порошков железа и перхлората калия. Недостатком этой тепловой батареи является то, что влияние тепловых аккумуляторов распространяется только на крайние электрохимические элементы блока. Several methods are known for increasing the duration of a discharge of thermal batteries. For example, it is proposed to place thermal accumulators in the form of tablets made on the ends of a column (block) of electrochemical elements in the form of tablets made of a material having a melting point higher than that of the electrolyte, but lower than the temperature obtained by burning the heating mixture [1] Under the action of heat generated during combustion pyroheaters, the material of the heat storage tablet melts with heat absorption. When the thermal battery cools, the material of the heat storage tablet hardens, as a result of which the absorbed heat is released. Due to this, the outflow of heat from the block through the ends is reduced and the electrolyte is in the molten state longer. The material of the heat accumulator is a eutectic mixture of salts, for example, a eutectic of lithium sulfate and sodium chloride. The anode of the electrochemical cell is made of calcium, the electrolyte is an eutectic mixture of lithium and potassium chlorides pressed into a tablet together with the active cathode material, calcium chromate and binder silica. Pyroheaters consist of a mixture of powders of iron and potassium perchlorate. The disadvantage of this thermal battery is that the influence of thermal batteries extends only to the extreme electrochemical elements of the unit.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является тепловая электрохимическая батарея, содержащая корпус, отделенный от корпуса слоем теплоизоляционного материала блок электрохимических элементов, в котором электрохимические элементы электрически соединены друг с другом перемычками из металлической фольги и разделены пиронагревателями и теплоаккумуляторные таблетки, содержащие хлорид лития и хлорид натрия, размещены между электрохимическими элементами и по торцам блока [2] Рядом с аккумулятором тепла размещен дополнительный пиронагреватель, тепловыделение которого несколько больше (но не более чем в 2 раза), чем у пиронагревателей, размешенных между электрохимическими элементами. На каждом конце блока размешены дополнительные тепловые аккумуляторы другого состава, чем в середине блока, и дополнительные пиронагреватели. Анод состоит из кальция или магния, катод из хромата свинца или хромата кальция. При работе этого источника тока температура в середине блока электрохимических элементов длительное время поддерживается на одном уровне благодаря выделению тепла при кристаллизации вещества теплового аккумулятора. Вследствие этого продолжительность разряда увеличивается, а напряжение при разряде почти постоянно. The closest in technical essence and the achieved results is a thermal electrochemical battery containing a housing, a block of electrochemical elements separated from the housing by a layer of heat-insulating material, in which the electrochemical elements are electrically connected to each other by jumpers made of metal foil and separated by pyro-heaters and heat storage tablets containing lithium chloride and sodium chloride, placed between the electrochemical cells and at the ends of the unit [2] Near the heat accumulator times eschen additional pironagrevatel, heat is somewhat more (but no more than 2-fold) than pironagrevateley, Placing between electrochemical cells. Additional heat accumulators of a different composition than in the middle of the block, and additional pyroheaters are placed at each end of the block. The anode consists of calcium or magnesium, the cathode is made of lead chromate or calcium chromate. During the operation of this current source, the temperature in the middle of the block of electrochemical cells is maintained at the same level for a long time due to the release of heat during crystallization of the substance of the heat accumulator. As a result, the duration of the discharge increases, and the voltage during the discharge is almost constant.

Недостатком известной тепловой батареи является то, что тепловые аккумуляторы в центре блока и на его концах имеют разный состав, а пиронагреватели имеют различное тепловыделение. Отсутствие унификации деталей приводит к возможности ошибок при сборке. Опасность таких ошибок заключается в трудности их обнаружения методами неразрушающего контроля. Отсутствие унификации деталей приводит также к усложнению и удорожанию производства тепловых батарей. Кроме того, известная тепловая батарея недостаточно устойчива к воздействию механических перегрузок. A disadvantage of the known thermal battery is that the heat accumulators in the center of the unit and at its ends have different compositions, and pyroheaters have different heat dissipation. The lack of unification of parts leads to the possibility of errors during assembly. The danger of such errors lies in the difficulty of their detection by non-destructive testing methods. The lack of unification of parts also leads to more complicated and more expensive production of thermal batteries. In addition, the known thermal battery is not sufficiently resistant to mechanical overloads.

Цель изобретения повышение плотности тока разряда и расширение температурного интервала работоспособности. The purpose of the invention is to increase the discharge current density and expand the temperature range of operability.

Цель достигается тем, что в тепловой электрохимической батарее, содержащей корпус, отделенный от корпуса слоем теплоизоляционного материала блок электрохимических элементов, в котором электрохимические элементы электрически соединены друг с другом перемычками из металлической фольги и разделены пиронагревателями, и теплоаккумуляторные таблетки, содержащие хлорид лития и хлорид натрия, размещенные между электрохимическими элементами и по торцам блока, согласно изобретению каждый электрохимический элемент расположен между двумя пиронагревателями, теплоемкость теплоаккумуляторной таблетки составляет от 71 до 89 от теплоемкости электрохимического элемента, причем теплоаккумуляторная таблетка дополнительно содержит мелкодисперсный оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. The goal is achieved in that in a thermal electrochemical battery containing a housing separated from the housing by a layer of heat-insulating material, a block of electrochemical cells, in which the electrochemical cells are electrically connected to each other by jumpers made of metal foil and separated by pyroheaters, and heat storage tablets containing lithium chloride and sodium chloride located between the electrochemical elements and at the ends of the block, according to the invention, each electrochemical element is located between two pi heaters, the heat capacity of the heat storage tablet is from 71 to 89 of the heat capacity of the electrochemical cell, and the heat storage tablet further comprises fine silica in the following ratio, wt.

Хлорид лития 48 58
Хлорид натрия 22 26
Оксид кремния 16 30
На чертеже показана предложенная батарея в разрезе.
Lithium chloride 48 58
Sodium Chloride 22 26
Silica 16 30
The drawing shows the proposed battery in the context.

Батарея содержит корпус 1, блок электрохимических элементов 2, отделенный от корпуса 1 слоем теплоизоляционного материала 3 и электровоспламенитель 4. Каждый элемент 2 содержит анод 5 и катод 6. Электрохимические элементы отделены друг от друга пиронагревателями 7, расположенными с двух сторон каждого элемента, и соединены последовательно электропроводными перемычками 8 и 9 из металлической фольги. Внутри сложенной пополам перемычки 8 размещен пиронагреватель 7, а внутри перемычки 9 теплоаккумуляторная таблетка 10 из смеси, содержащей 48 58 мас. хлорида лития, 22 26 мас. хлорида натрия и 16 30 мас. оксида кремния. Теплоемкость теплоаккумуляторной таблетки составляет 71 89% от теплоемкости электрохимического элемента. На торцах блока элементов размещены теплоаккумуляторные таблетки 10, чередующиеся с пиронагревателями 7, асбестовые пластины 11 и жесткий металлический диск 12, к которому присоединены металлические ленты 13, стягивающие блок. Крышка корпуса снабжена герметичными токовыводами 14. The battery contains a housing 1, a block of electrochemical elements 2, separated from the housing 1 by a layer of heat-insulating material 3 and an electric igniter 4. Each element 2 contains an anode 5 and a cathode 6. The electrochemical elements are separated from each other by pyroheaters 7 located on both sides of each element and connected successively conductive jumpers 8 and 9 of metal foil. Inside the jumper 8 folded in half, a pyroheater 7 is placed, and inside the jumper 9 a heat storage tablet 10 from a mixture containing 48 58 wt. lithium chloride, 22 26 wt. sodium chloride and 16 to 30 wt. silicon oxide. The heat capacity of the heat storage tablet is 71 89% of the heat capacity of the electrochemical cell. At the ends of the block of elements are placed heat storage tablets 10, alternating with pyroheaters 7, asbestos plates 11 and a hard metal disk 12, to which metal tapes 13 are attached, tightening the block. The housing cover is equipped with sealed current leads 14.

Пример 1. Тепловая батарея имеет корпус 1, блок из 12 электрохимических элементов 2, отделенный от корпуса слоем теплоизоляционного материала 3 и электровоспламенитель 4 для приведения тепловой батареи в рабочее состояние. Электрохимический элемент содержит кальциевый анод 5 из фольги толщиной 0,3 мм и катод 6 из смеси, содержащий (мас.) хлорида лития 5,7, хлорида калия 20,9, сульфата лития 3,8, хлорида никеля 7,6, оксида алюминия 41,5, вольфрамата никеля 20,5. Электрохимические элементы отделены друг от друга пиронагревателями 7, содержащими, мас. циркония 22,4; хромата бария 70,5; оксида циркония 3; асбеста 4. Электропроводные перемычки (гантели) 8 и 9, соединяющие электрохимические элементы последовательно, изготовлены из никелевой фольги толщиной 0,12 мм в виде двух дисков, соединенных узкой полоской. К одному из дисков гантели присоединен кальциевый анод 5. Гантель сложена пополам так, что диск из кальция находится снаружи. Внутри сложенной пополам перемычки 8 размещен пиронагреватель, а внутри перемычки 9 - теплоаккумуляторная таблетка 10 между двумя пиронагревателями. Теплоаккумуляторные таблетки 10 изготовлены из смеси, содержащей, мас. хлорида лития 55; хлорида натрия 25 и мелкодисперсного оксида кремния 20. На торцах блока электрохимических элементов размещены теплоаккумуляторные таблетки 10, чередующиеся с пиронагревателями 7, асбестовые пластины 11 для уменьшения теплоотдачи с торцов блока и жесткий металлический диск 12, к которому присоединены металлические ленты 13, стягивающие блок и придающие ему механическую прочность. Все детали блока имеют диаметр 31 мм и центральное отверстие диаметром 7 мм. Крышка корпуса снабжена герметичными токовыводами 14, соединенными с электровоспламенителем и с электродами крайних электрохимических элементов. Example 1. The thermal battery has a housing 1, a block of 12 electrochemical elements 2, separated from the housing by a layer of heat-insulating material 3 and an electric igniter 4 to bring the thermal battery to working condition. The electrochemical cell contains a calcium anode 5 of 0.3 mm thick foil and a cathode 6 of a mixture containing (wt.) Lithium chloride 5.7, potassium chloride 20.9, lithium sulfate 3.8, nickel chloride 7.6, aluminum oxide 41.5, nickel tungstate 20.5. The electrochemical elements are separated from each other by pyro-heaters 7, containing, by weight. zirconium 22.4; barium chromate 70.5; zirconium oxide 3; asbestos 4. Electrically conductive jumpers (dumbbells) 8 and 9, connecting the electrochemical elements in series, are made of 0.12 mm thick nickel foil in the form of two disks connected by a narrow strip. A calcium anode 5 is attached to one of the dumbbell disks. The dumbbell is folded in half so that the calcium disk is outside. A pyroheater is placed inside the jumper 8 folded in half and a heat storage tablet 10 is placed between the two pyroheaters inside the jumper 9. Heat storage tablets 10 are made from a mixture containing, by weight. lithium chloride 55; sodium chloride 25 and finely dispersed silicon oxide 20. At the ends of the block of electrochemical cells are placed heat storage tablets 10, alternating with pyroheaters 7, asbestos plates 11 to reduce heat transfer from the ends of the block and a hard metal disk 12 to which metal tapes 13 are attached, tightening the block and attaching him mechanical strength. All parts of the unit have a diameter of 31 mm and a central hole with a diameter of 7 mm. The housing cover is equipped with sealed current leads 14 connected to an electric igniter and to electrodes of extreme electrochemical elements.

Значения массы и теплоемкости деталей блока приведены в табл. 1
Полное тепловыделение одного пиронагревателя составляет 1690 Дж. Теплоемкость электрохимического элемента (вместе с гантелью) 2,503 Дж/К. Солевые компоненты теплоаккумуляторной смеси составляют эвтектику с температурой плавления 552oC. Удельная теплота плавления теплоаккумуляторной смеси указанного состава 356 Дж/г, а удельная теплоемкость в интервале от 0 до 500oC равна 1,145 Дж/г•К. Значения массы и теплоемкости теплоаккумуляторных таблеток в различных вариантах даны в табл. 2.
The values of the mass and heat capacity of the unit parts are given in table. one
The total heat release of one pyroheater is 1690 J. The heat capacity of the electrochemical element (together with a dumbbell) is 2.503 J / K. The salt components of the heat storage mixture constitute a eutectic with a melting point of 552 ° C. The specific heat of fusion of the heat storage mixture of the indicated composition is 356 J / g, and the specific heat in the range from 0 to 500 ° C is 1.145 J / g • K. The values of the mass and heat capacity of the heat storage tablets in various versions are given in table. 2.

Приведение тепловой батареи в рабочее состояние (активация) производится подачей электрического импульса от внешнего источника на электровоспламенитель 4, от которого затем загораются пиронагреватели 7. При этом электрохимические элементы и теплоаккумуляторные таблетки 10 нагреваются до рабочей температуры и начинается разряд тепловой батареи на внешнюю электрическую нагрузку. В начале разряда температура электрохимических элементов составляет в среднем 606oC при активации с начальной температуры +50oC до 506oC при активации с -50oC. Если масса теплоаккумуляторной таблетки составляет 1,75 г, то количество тепловой энергии, выделяемой одним пиронагревателем, недостаточно для ее полного расплавления. При активации с начальной температурой -50oC теплоаккумулирующее вещество плавится на 30% а при активации с +50oC теплоаккумулирующее вещество плавится на 70% В обоих случаях температура теплоаккумуляторных таблеток равна 552oC, то есть температуре плавления эвтектической смеси хлоридов лития и натрия. В первом случае температура теплоаккумуляторных таблеток выше, чем температура электрохимических элементов, поэтому тепловая энергия переходит от первых к вторым и разрядные характеристики источника тока улучшаются. Во втором случае тепловая энергия, выделяющаяся в процессе работы электрохимических элементов, поглощается теплоаккумуляторными таблетками при их дальнейшем плавлении и предотвращается перегрев тепловой батареи. Форма теплоаккумуляторных таблеток при этом сохраняется, так как солевой расплав удерживается силами поверхностного натяжения между частицами оксида кремния. Частичное плавление теплоаккумуляторных таблеток происходит и при других значениях их массы в пределах от 1,55 до 1,95 г. Если масса теплоаккумуляторной таблетки превышает 1,95 г, то при активации с -50oC она плавится, а следовательно, не может эффективно подогревать электрохимические элементы. Если масса теплоаккумуляторной таблетки меньше 1,55 г, то при активации с +50oC она плавится полностью и не может эффективно поглощать тепловую энергию, выделяющуюся при работе электрохимических элементов.Bringing the thermal battery into working condition (activation) is carried out by applying an electrical impulse from an external source to an electric igniter 4, from which pyroheaters 7 are then ignited. In this case, the electrochemical cells and heat storage tablets 10 are heated to operating temperature and the discharge of the thermal battery to an external electric load begins. At the beginning of the discharge, the temperature of the electrochemical cells averages 606 o C when activated from an initial temperature of +50 o C to 506 o C when activated from -50 o C. If the mass of the heat storage tablet is 1.75 g, then the amount of heat energy released by one pyroheater, not enough to completely melt it. When activated with an initial temperature of -50 o C, the heat-accumulating substance melts by 30% and when activated from +50 o C, the heat-accumulating substance melts by 70% In both cases, the temperature of the heat-accumulating tablets is 552 o C, that is, the melting temperature of the eutectic mixture of lithium and sodium chlorides . In the first case, the temperature of the heat storage tablets is higher than the temperature of the electrochemical cells; therefore, the thermal energy passes from the first to the second and the discharge characteristics of the current source improve. In the second case, the thermal energy released during the operation of the electrochemical cells is absorbed by the heat storage tablets during their further melting and the overheating of the thermal battery is prevented. In this case, the shape of the heat storage tablets is preserved, since the salt melt is held by surface tension between the particles of silicon oxide. Partial melting of the heat storage tablets occurs also at other values of their mass ranging from 1.55 to 1.95 g. If the mass of the heat storage tablets exceeds 1.95 g, then when activated at -50 o C it melts, and therefore cannot effectively heat up electrochemical cells. If the mass of the heat storage tablet is less than 1.55 g, then when activated at +50 o C it melts completely and cannot effectively absorb the thermal energy released during the operation of electrochemical cells.

В табл. 3 приведены результаты разряда тепловых батарей с теплоаккумуляторными таблетками различной массы при начальной температуре +50oC и -50oC. Сопротивление нагрузки составляло 16 0м с начала разряда до 35-й секунды, а далее 12 0м. Разряд проводили до конечного напряжения 21 В. Максимальное напряжение не превышало 30,5 В. Плотность тока разряда составляла от 0,19 до 0,26 А/см2. Там же приведены результаты разряда тепловых батарей такиже с 12 рабочими электрохимическими элементами; но без теплоаккумуляторных таблеток. С каждого торца блока электрохимических элементов размещено по 2 холостых электрохимических элемента с 2 пиронагревателями, не включенных в общую электрическую цепь для улучшения теплового режима батарей, а в остальном их конструкция соответствовала чертежу.In the table. Figure 3 shows the results of the discharge of thermal batteries with heat storage tablets of various weights at an initial temperature of +50 o C and -50 o C. The load resistance was 16 0 m from the beginning of the discharge to the 35th second, and then 12 0 m. The discharge was carried out to a final voltage of 21 V. The maximum voltage did not exceed 30.5 V. The discharge current density was from 0.19 to 0.26 A / cm 2 . The results of the discharge of thermal batteries with the same 12 working electrochemical elements are also given there; but without heat storage tablets. From each end of the block of electrochemical cells, 2 single electrochemical cells with 2 pyroheaters not included in the general electrical circuit to improve the thermal regime of the batteries were placed, and the rest of their design corresponded to the drawing.

Из результатов разряда следует, что тепловые батареи с теплоаккумуляторными таблетками работают дольше, чем без них, причем положительный эффект достигается в температурном диапазоне от -50oC до +50oC, если теплоемкость теплоаккумуляторной таблетки составляет от 71 до 89% от теплоемкости электрохимического элемента.From the results of the discharge it follows that heat batteries with heat storage tablets last longer than without them, and a positive effect is achieved in the temperature range from -50 o C to +50 o C, if the heat capacity of the heat storage tablet is from 71 to 89% of the heat capacity of the electrochemical cell .

Пример 2. Тепловая батарея имеет ту же конструкцию, состав и массу деталей электрохимических элементов и пиронагревателей, что и в примере 1. Масса теплоаккумуляторных таблеток 1,75 г, а их состав в различных вариантах указан в табл. 4. Принцип работы тепловой батареи тот же, что и в примере 1. Example 2. The thermal battery has the same design, composition and mass of parts of electrochemical elements and pyroheaters as in example 1. The mass of heat-storage tablets is 1.75 g, and their composition in various versions is shown in table. 4. The principle of operation of the thermal battery is the same as in example 1.

В табл. 4 приведены результаты разряда тепловых батарей до конечного напряжения 23,5 В на сопротивление нагрузки 11 Ом при -50 и +50oC и при воздействии линейной механической перегрузки величиной 50 g (490 м/с2). Плотность тока разряда составляла от 0,3 до 0,38 А/см2. Для сравнения приведены результаты разряда при тех же условиях тепловых батарей без теплоаккумуляторых таблеток, конструкция которых описана в примере 1.In the table. 4 shows the results of discharging thermal batteries to a final voltage of 23.5 V per load resistance of 11 Ohms at -50 and +50 o C and when exposed to linear mechanical overload of 50 g (490 m / s 2 ). The discharge current density ranged from 0.3 to 0.38 A / cm 2 . For comparison, the discharge results are given under the same conditions of thermal batteries without heat storage tablets, the design of which is described in example 1.

По результатам разряда видно, что введение теплоаккумуляторных таблеток позволяет увеличить плотность разрядного тока в 1,6 2 раза, если их состав находится в следующих пределах (мас.): хлорид лития 48 58, хлорид натрия 22 26, мелкодисперсный оксид кремния 16 30. При более высоком содержании оксида кремния положительный эффект снижается, а при более низком его содержания теплоаккумуляторные таблетки теряют механическую прочность в расплавленном состоянии и могут выдавливаться из промежутка между пиронагревателями во внутренний канал и вызывать короткое замыкание электрохимических элементов, что приводит к существенному сокращению времени работы тепловой батареи при активации с начальной температуры +50oC (см. табл. 4).According to the results of the discharge, it is seen that the introduction of heat-storage tablets can increase the discharge current density by 1.6 2 times if their composition is in the following limits (wt.): Lithium chloride 48 58, sodium chloride 22 26, finely divided silica 16 30. When the higher the content of silicon oxide, the positive effect is reduced, and at a lower content, the heat storage tablets lose their mechanical strength in the molten state and can be squeezed out of the gap between the pyroheaters into the internal channel and cause short circuit of electrochemical elements, which leads to a significant reduction in the operating time of the heat battery when activated from an initial temperature of +50 o C (see table. 4).

Пример. 3 Тепловая батарея имеет ту же конструкцию и массу деталей электрохимических элементов, что и в примере 1. Теплоаккумуляторные таблетки с массой 1,75 г содержат (мас.) хлорида лития 55, хлорида натрия 25, мелкодисперсного оксида кремния 20% Каждый пиронагреватель, соседний с теплоаккумуляторной таблеткой, имеет тепловыделение, превышающее тепловыделение остальных пиронагревателей, равное 1690 Дж (см. табл. 5), кроме варианта 1, где все пиронагреватели одинаковы. Конструкция тепловых батарей соответствовала чертежу. Принцип работы тепловых батарей тот же, что и в примере 1. Example. 3 The thermal battery has the same design and mass of parts of electrochemical elements as in example 1. Heat storage tablets with a mass of 1.75 g contain (wt.) Lithium chloride 55, sodium chloride 25, finely divided silica 20% Each pyroheater adjacent to a heat storage tablet, has a heat dissipation exceeding that of the other pyroheaters, equal to 1690 J (see table. 5), except for option 1, where all pyroheaters are the same. The design of the thermal batteries was in accordance with the drawing. The principle of operation of thermal batteries is the same as in example 1.

В табл. 5 приведены результаты разряда тепловых батарей на нагрузку сопротивлением 16 Ом в течение 35 с и далее на нагрузку сопротивлением 12 Ом. Конечное напряжение при разряде 21 В. In the table. Figure 5 shows the results of discharging thermal batteries to a load with a resistance of 16 Ohms for 35 s and then to a load with a resistance of 12 Ohms. The final voltage at a discharge of 21 V.

Таким образом, использование теплоаккумуляторных таблеток при одинаковом тепловыделении всех пиронагревателей (согласно настоящему изобретению) позволяет расширить температурный интервал работоспособности тепловой батареи. Напротив, увеличение тепловыделения дополнительных пиронагревателей (согласно прототипу) приводит к нежелательному сокращению температурного интервала работоспособности тепловой батареи. Thus, the use of heat storage tablets with the same heat dissipation of all pyroheaters (according to the present invention) allows you to expand the temperature range of the health of the heat battery. On the contrary, the increase in heat dissipation of additional pyroheaters (according to the prototype) leads to an undesirable reduction in the temperature interval of the operability of the heat battery.

Унификация теплоаккумуляторных таблеток и пиронагревателей согласно изобретению позволит упростить схему сборки тепловой батареи, исключить ошибки при сборке и удешевить производство тепловых батарей. Введение мелкодисперсного оксида кремния в теплоаккумуляторные таблетки в количестве 16 30 мас. при условии, что теплоемкость теплоаккумуляторной таблетки составляет от 71 до 89% от теплоемкости электрохимического элемента, дает ожидаемые положительные эффекты увеличение времени работы тепловой батареи в 1,3 1,5 раза и повышение ее устойчивости к воздействию механических перегрузок, а также дает новые положительные эффекты, обусловленные всей совокупностью указанных признаков повышение плотности разрядного тока в 1,6 2 раза и расширение температурного интервала работоспособности тепловой батареи на 30 40oC.The unification of the heat storage tablets and pyroheaters according to the invention will simplify the assembly of the heat battery, eliminate assembly errors and reduce the cost of production of heat batteries. The introduction of finely divided silica in heat storage tablets in an amount of 16 to 30 wt. provided that the heat capacity of the heat storage tablet is from 71 to 89% of the heat capacity of the electrochemical cell, it gives the expected positive effects of an increase in the operating time of the heat battery by 1.3 to 1.5 times and an increase in its resistance to mechanical overloads, and also gives new positive effects , due to the totality of these signs, an increase in the density of the discharge current by 1.6 2 times and the expansion of the temperature range of the health of the heat battery by 30 40 o C.

Claims (1)

Тепловая электрохимическая батарея, содержащая корпус, отделенный от корпуса слоем теплоизоляционного материала блок электрохимических элементов, в котором электрохимические элементы электрически соединены друг с другом перемычками из металлической фольги и разделены пиронагревателями, и теплоаккумуляторные таблетки, содержащие хлорид лития и хлорид натрия, размещенные между электрохимическими элементами и по торцам блока, отличающаяся тем, что, с целью повышения плотности тока разряда и расширения температурного интервала работоспособности, каждый электрохимический элемент расположен между двумя пиронагревателями, теплоемкость теплоаккумуляторной таблетки составляет 71 89% от теплоемкости электрохимического элемента, причем теплоаккумуляторная таблетка дополнительно содержит мелкодисперсный оксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас. A thermal electrochemical battery containing a housing, a block of electrochemical elements separated from the housing by a layer of heat-insulating material, in which the electrochemical elements are electrically connected to each other by jumpers made of metal foil and separated by pyroheaters, and heat storage tablets containing lithium chloride and sodium chloride, placed between the electrochemical elements and at the ends of the block, characterized in that, in order to increase the density of the discharge current and expand the temperature interval of work capacity, each electrochemical cell is arranged between two pironagrevatelyami, heat capacity teploakkumulyatornoy tablet is 71 to 89% of the heat capacity of the electrochemical cell, wherein teploakkumulyatornaya tablet further comprises a particulate silica in the following ratio, wt. Хлорид лития 48 58
Хлорид натрия 22 26
Оксид кремния 16 30,
Lithium chloride 48 58
Sodium Chloride 22 26
Silica 16 30,
SU3183018/07A 1987-10-28 1987-10-28 Electrochemical thermal battery RU2091918C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3183018/07A RU2091918C1 (en) 1987-10-28 1987-10-28 Electrochemical thermal battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3183018/07A RU2091918C1 (en) 1987-10-28 1987-10-28 Electrochemical thermal battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2091918C1 true RU2091918C1 (en) 1997-09-27

Family

ID=20928813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3183018/07A RU2091918C1 (en) 1987-10-28 1987-10-28 Electrochemical thermal battery

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2091918C1 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2369944C2 (en) * 2007-11-26 2009-10-10 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Thermal battery
RU2393591C1 (en) * 2009-04-24 2010-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" ОАО "НПП Квант" Thermal chemical current source
RU2408113C1 (en) * 2009-12-14 2010-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Thermal chemical current source
RU2413341C2 (en) * 2009-04-13 2011-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Thermal source of current
RU2448393C1 (en) * 2011-02-01 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Энергия" Thermal chemical current source
RU2481676C1 (en) * 2011-11-17 2013-05-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" Thermal battery with device of protection against electromagnetic radiation
RU2484556C2 (en) * 2011-07-15 2013-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Electrolyte for chemical current source
RU2507642C2 (en) * 2012-05-10 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Энергия" Thermal chemical source of current
RU2508580C1 (en) * 2012-07-18 2014-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Thermal chemical current source
RU2528634C1 (en) * 2013-03-14 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Энергия" Method to produce electrolyte pellet for heat chemical current source
RU2543069C2 (en) * 2013-03-14 2015-02-27 Открытое акционерное общество "Энергия" Tiny thermal lithium current source
RU2573860C1 (en) * 2014-10-31 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Battery of elements of thermal chemical sources of current
RU193576U1 (en) * 2019-07-09 2019-11-06 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") THERMAL CHEMICAL SOURCE
RU198481U1 (en) * 2019-11-05 2020-07-13 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") HEAT BATTERY
RU2751538C1 (en) * 2020-12-24 2021-07-14 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Energy-intensive thermal chemical current source
RU211610U1 (en) * 2022-03-14 2022-06-15 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 3677823, кл. 136-83, 1972. 2. Патент США N 3899353. кл. 136-83, 1975. *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2369944C2 (en) * 2007-11-26 2009-10-10 Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии Thermal battery
RU2413341C2 (en) * 2009-04-13 2011-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Thermal source of current
RU2393591C1 (en) * 2009-04-24 2010-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Квант" ОАО "НПП Квант" Thermal chemical current source
RU2408113C1 (en) * 2009-12-14 2010-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Thermal chemical current source
RU2448393C1 (en) * 2011-02-01 2012-04-20 Открытое акционерное общество "Энергия" Thermal chemical current source
RU2484556C2 (en) * 2011-07-15 2013-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет Electrolyte for chemical current source
RU2481676C1 (en) * 2011-11-17 2013-05-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" Thermal battery with device of protection against electromagnetic radiation
RU2507642C2 (en) * 2012-05-10 2014-02-20 Открытое акционерное общество "Энергия" Thermal chemical source of current
RU2508580C1 (en) * 2012-07-18 2014-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Thermal chemical current source
RU2528634C1 (en) * 2013-03-14 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Энергия" Method to produce electrolyte pellet for heat chemical current source
RU2543069C2 (en) * 2013-03-14 2015-02-27 Открытое акционерное общество "Энергия" Tiny thermal lithium current source
RU2573860C1 (en) * 2014-10-31 2016-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Battery of elements of thermal chemical sources of current
RU193576U1 (en) * 2019-07-09 2019-11-06 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") THERMAL CHEMICAL SOURCE
RU198481U1 (en) * 2019-11-05 2020-07-13 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") HEAT BATTERY
RU2751538C1 (en) * 2020-12-24 2021-07-14 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Energy-intensive thermal chemical current source
RU211610U1 (en) * 2022-03-14 2022-06-15 Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") THERMAL CHEMICAL CURRENT SOURCE
RU2824758C1 (en) * 2024-01-30 2024-08-13 Публичное акционерное Общество "Энергия" (ПАО "Энергия") Method of making cathode mass for thermal chemical current source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2091918C1 (en) Electrochemical thermal battery
US4119769A (en) Thermal battery having iron pyrite depolarizer
JP3586195B2 (en) Composite electrode containing PTC polymer
CN1348227A (en) Thermal battery with improved performance
US3954504A (en) Fused electrolyte cell and method of making the same
GB1329889A (en) Thermal battery
US3625767A (en) Thermal battery
US3669748A (en) Thermal battery
US4156057A (en) Secondary heat system for thermal batteries
JPS61171065A (en) thermal battery
JPH03119661A (en) thermal battery
RU2091359C1 (en) Pyrotechnic composite
US4156055A (en) Anode for thermal cell
JP2808627B2 (en) Thermal battery
GB1423486A (en) Thermals battery
JPH097594A (en) Thermal battery
JP4381092B2 (en) Thermal battery
JP2653065B2 (en) Stacked thermal battery
JP3178222B2 (en) Thermal battery
US3975209A (en) Thermal cell with an anode comprising a magnesium alloy with a refractory oxide
US4156056A (en) Thermal cell and method of making the same
GB2363898A (en) Rapidly activated thermal battery
JPS6057186B2 (en) molten salt battery
JPS6127070A (en) thermal battery
JPS58121565A (en) Layer-built type thermobattery

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner