CZ60594A3 - Circuit arrangement of an electrochemical power source with indication of the source charged state and with a moisture-responsive component - Google Patents

Description

"O XJc r— X > C3> ·.* o o o~x -1-. JXJDr. Ivan KOEECEK.

Advokátní a patentová kancelář 110 00 Praha 1, Jungmanaova 16 ^Otpcy'frtM f - výkonového^ elektrochemického zdroje energie s indikátorem stavuV' zdroje a -elektronické--gaříacni se součásti citlivou na vlhkost Dále uvedené je pokračováním některých části přihlášky vynálezu Ser. No. 07/764 610 podané dne 24.9.1991. S=Ct z3* / 1^4-m JtonUBinaec

Oblast techniky MOétf ét ' ~*- Předložený vynález se týká zdokonaleni elektrochemického článku a indikátoru stavu obsahujícího elektrochemicky buzený displej.

Dosavadní stav techniky

Elektrické primární články, které obsahují prostředky pro visuální indikaci stavu nabití elektrochemického článku, jsou známé. Známé indikační prostředky zahrnují, avšak nejsou omezeny tímto výčtem, chemické indikátory, které reagují s materiály uvnitř baterie, chemické indikátory umístěné vně baterie, prvky zabudované do elektrod, které se během vybíjení zviditelní a na teplo citlivé prvky, které jsou v tepelné vodivém kontaktu s odporovým elementem, který je napříč připojen k baterii. Problém mnoha těchto indikátorů spočívá v tom, že určování stavu baterie v závislosti na čase je citlivé na geometrii konstrukce indikátoru, umístěného na nebo uvnitř baterie. Existuje celá řada variant vyráběných baterií, což vede také k celé řadě způsobů indikace jejich vybití.

Jedno z výhodných provedení bateriového zkoušeče je to, které měří napětí baterie (hlavního článku), protože měření napětí není citlivé na geometrii konstrukce.

Jiné provedení zkoušeče, jenž poskytuje indikaci, která je 2 úměrná napětí, obsahuje teplem se zabarvující materiál, který je v tepelně vodivém kontaktu s odporovým elementem. Některé z Příkladu takovýchto zkoušečů jsou popsány v U.S. patentových spisech Nos. 4 835 476, 4 726 661, 4 835 475, 4 702 563, 4 702 564, 4 737 020, 4 006 414, 4 723 656 a OS.

Seriál No. 652 165 podaná 7.2.1991. Tyto zkoušeje pracují uspokojivě při občasném testování baterie během její životnosti. Je však obtížnější jejich trvalé uchycení k baterii, protože vizuální indikátor je z materiálu citlivého na teplotu. Musí být proto věnována péče tepelnému odisolování indikátoru od bateriového pouzdra, aby se tak zabránilo přenosu tepla, které by narušovalo správnou funkci indikátoru. Navíc tyto zkoušeče obsahují odpor, který je spojen v sérii s baterií během měření napětí. Z tohoto důvodu, v případě, že není použit vypínač, elektrické kontakty zkoušeče nemohou být trvale připojeny k baterii, nebotí by baterie byla přes ně nepřetržitě vybíjena. Několik na teplotu citlivých zkoušečů, které už jsou vyráběny v provedení ve spojení s hlavním článkem, jsou popsány v US patentové přihlášce Ser. No 07/730, 712 podané 16.7.1991 a v US patentovém spisu č. 5 059 895.

Podstata vynálezu Předložený vynález překonává problémy spojené s výše popsanými typy zkoušečů použitím zkoušeče, obsahujícího elektrochemicky buzený displej, který je trvale elektricky paralelně spojen s baterií. Tepelný přenos zde není problémem, nebott funkce zkoušeče je založena nikoliv na využití tepla, ale na principu elektrochemickém. Předčasné vybití není problém, protože elektrochemický zkoušeč je spojen s baterií paralelně, takže nemůže působit jako sériový odpor. Napětí elektrochemického článku, jenž budí displej, 3 tak sleduje napětí baterie během vybíjení a tudíž poskytuje přesné určení využitelné zbývající doby do konce životnosti bater i e. Předložený vynález se především týká elektrochemického článku, obsahujícího pouzdro a vrchní část a s nimi v jeden celek spojený indikátor nabití, umístěný vně buď pouzdra nebo vrchní části elektrochemického článku. Provedení indikátoru nabití má dva elektrické kontakty a mezi nimi zapojen elektrochemicky buzený displej. První kontakt indikátoru je trvale připojen k prvnímu hlavnímu vývodu článku a druhý kontakt pak trvale připojen k dalšímu vývodu článku. Pří výhodném provedení ( indikátor má aktivní anodovou vrstvu elektricky propojenou k zápornému vývodu baterie a aktivní katodovou vrstvu elektricky spojenou s kladným vývodem baterie. Indikátor je navržen tak, že žádná jeho část není umístěna tak, aby vadila při vložení baterie do nějakého zařízení, jako by tomu mohlo být v případě, kdyby s ním byly spojeny vodiče nebo plíškové vývody propojující ho s hlavními vývody při jednom nebo obou koncích článku. Rovněž není třeba navíc žádných chemikálií za účelem zajištění funkce indikátoru. Přehled obrázků na výkresech U jednoho provedení indikátoru je tento součástí nálepky hlavního článku. V druhém provedení je indikátor stavu hlavního článku umístěn mezi vrchní část a opačný konec kalíšku.

Vlastnosti a výhody předloženého vynálezu jsou popsány dále s odkazem na výkresy, z nichž-

Obr. 1 A ukazuje elektrolytické a katodové vrstvy P**o 4 indikátorový článek, vyrobený podle předmětného vynálezu.

Obr. 1 B představuje indikátorový článek v řezu.

Obr. 2 znázorňuje alternativní vytvoření anodové vrstvy v řezu pro indikátorový článek.

Obr. 3 ukazuje další alternativní provedení anodové vrstvy v řezu pro indikátorový článek.

Obr. 4 představuje indikační vrstvu, která je použita spolu s anodovou vrstvou z obrázků 2 a 3.

Na obr. 5 je nakreslena baterie, mající permanentně připojený indikátor stavu baterie podle předmětného vynálezu.

Na obr. 6 je zobrazena baterie s dalším provedením permanentně připojeného indikátoru stavu. Řez indikátorem je zvětšen.

Obr. 7 představuje baterii s dalším alternativním provedením indikátoru stavu (zobrazen zvětšen), připojeným k baterii.

Obr. 8 zobrazuje čelní, zvětšený pohled na provedení obrázků 6 a 7. Příklady provedeni

Pro následující popis bude — za účelem rozlišení—baterie, jejíž stav je sledován, označována jako "hlavní článek" a elektrochemický článek, který budí displej, bude nazýván "indikátorový článek". Podle předloženého vynálezu je s baterií spojen indikátor jejího stavu, přičemž je navržen 5 pro trvalé spojení s ní. Indikátor stavu baterie obsahuje indikátorový článek paralelně připojený k hlavnímu článku. Indikátorový článek indikuje stav hlavního článku užívajíce elektrochemicky buzený displej, jehož konstrukční popis bude uveden následovně.

Indikátorový článek podle předloženého vynálezu obsahuje aktivní katodovou vrstvu a aktivní anodovou vrstvu, mezi nimiž je elektrolytická vrstva. Aktivní katodová vrstva a aktivní anodová vrstva jsou voleny tak, aby indikátorový článek měl napětí v podstatě stejné jako je napětí hlavního článku, s výhodou trochu nižší než je napětí hlavního článku. Toto zajistí, že indikátorový článek bude vybit, když bude také vybit hlavní článek. Anoda a katoda indikátorového článku mohou být ze stejného materiálu jako je anoda a katoda hlavního článku, t.j. zinková a z oxidu manganičitého. Samozřejmě že může být také použit odlišný anodový a katodový pár a to za předpokladu, že napětí indikátorového článku se vybije před tím, než napětí hlavního článku poklesne pod hodnotu, kdy už je článek nepoužitelný. Jinak, pokud by indikátorový článek nebyl vybit, displey by byl buzen ještě těsně před koncem uplynutí životnosti hlavního článku.

Jak je diskutováno dále, kapacita indikátorového článku je daleko menší než je kapacita hlavního článku. Například kapacita indikátorového článku může být tak nízká, jako je 1/1000 kapacity hlavního článku. Je proto výhodné, když impedance indikátorového článku je alespoň 10 krát, výhodněji alespoň 100 krát a nejvýhodněji 1000 krát větší než impedance hlavního článku. Ve skutečnosti impedance indikátorového článku může být specificky upravena přidáním odporu do serie, tak že kombinací indikátorového článku a odporu se dosáhne vybití indikátorového článku s požadovanou předem stanovenou rychlostí. která je úměrná rychlosti vybíjení hlavního 6 článku. Odpor by také mohl být zařazen do serie s baterií, tak^ aby změnil impedanci baterie.

Je výhodné, když vybíjecí napěťová charakteristika indikátoru je také podobná napěťové charakteristice hlavního článku. Proto anodová, katodová a elektrolytická vrstva indikátorového článku jsou s výhodou voleny tak, aby bylo dosaženo právě takovýchto shodných napěťových charakteristik. Během vybíjení indikátorového článku anoda a katoda jsou postupně vyčerpávány. Sledováním vyčerpávání anody nebo katody indikátorového článku je určen stav vybití baterie. Zejména je důležité sledování okamžiku, kdy zmizí anoda.

Jedním z výhodných provedení je to, u kterého toto vymizení anody způsobí pozorovatelnou změnu displeje. Součástí kompletního displeje je indikační nosná vrstva pod anodovou vrstvou. Tato indikační vrstva je vytvořena pokrytím katodové vrstvy a to na jejím styku s elektrolytem, drobnými granulemi fluorescenčního materiálu. Stav hlavního článku může být signalizován buď jenom fluorescenční barvou, nebo určitým doporučením pro uživatele hlavního článku, např. objevením se slova "odstranit" a pod. Vrstvy mezi anodovou vrstvou a indikační vrstvou by měly být čiré, tak aby slovní informace nebo indikační barva byly dobře pozorovatelné, když vymizí anodová vrstva. Množství anodového kovu indikačního článku je voleno tak, aby ho bylo odstraněno dostatečné množství právě v okamžiku, kdy se hlavní článek blíží ke konci doby své použitelnosti, a kdy je třeba, aby se vytvořilo zřetelné znamení o tomto stavu.

Je výhodné, když indikátorový článek je velmi tenký, takže tento může být v trvalém styku s vnějším povrchem hlavního článku, aniž by se nějak znatelně zvětšily rozměry hlavního článku. Pokud by tlouštka indikátorového článku byla znatelně větší, potom by pro zachování stejného celkového vnějšího průměru hlavního článku se zabudovaným indikátorovým článkem se musel zmenšit vnější průměr hlavního článku. Toto by ovšem způsobilo zmenšení kapacity hlavního článku. Je proto žádoucí, aby indikátorový článek byl vyroben velmi tenký. Anodová, katodová a elektrolytická vrstva, které tvoří indikátorový článek, mohou být uspořádány ve vrstvách. Výhodnější je však. aby anodová a katodová vrstva byly umístěny odděleně vedle sebe s elektrolytem. který je v dotyku s alespoň částí povrchu každé z nich. Toto poslední provedení poskytuje pohybující se hranici v průběhu vybíjení, čímž je vlastně vytvořena jakási "palivová měrka". Indikační článek s vrstvami nad sebou nebo vedle sebe podle předmětného vynálezu může mít tlouštku menší než 100 mil (2.5 mm), ale může být vyroben velmi tenký, s tlouštkou menší než asi 15 mil (0,4 mm), výhodně o tlouštce článku menší než asi 10 mils (0,25 mm). Obvykle tlouštka indikátorového článku bývá okolo 4 a 15 mils (0,1 mm a 0,4 mm).

Ke spojení katody s kladným hlavním vývodem hlavního článku a ke spojení anody se záporným vývodem hlavního článku mohou být použity tenké kovové proužky nebo tenké isolované drátky a pod. Anodová vrstva je viditelná z vnějšku skrze buď průhlednou část nálepky hlavního článku, která je umístěna vedle indikátorového článku nebo skrze čistý substrát, který pokrývá vnější povrch indikátorového článku. Specifická provedení budou popsána níže.

Vlastnosti a výhody předloženého vynálezu budou diskutovány u specifického provedení s odkazy na obrázky. Indikátor stavu hlavního článku, obsahující elektrochemicky buzený displey, je pro alkalický článek o velikosti "AA” s elektrodami zinek/oxid manganičitý konstruován podle následujícího popisu, ve kterém, pokud není uvedeno jinak, 3 všechny díly komponent jsou udávány v hmotnostních dílech.

Katodová vrstva indikátorového článku může být připravena smíšením oxidu mangani či tého v práškovém stavu a okolo 6 % hmotnost vodivé složky jako třeba prášku 2 uhlíkových sazí (např. acetylenových sazí) a/nebo grafitu a 5 % hmotnostní polytetrafluoretylénu ve formě prášku. 200 mg katodové směsi se nasype do kruhové dutiny lisovací formy (průměr okolo 0,5 palců) mající ploché dno. Vsune se razník, rovněž s plochým čelem a ručně se stlačí, aby se slisovala a zploštila vsypaná katodová směs. Během stlačení se zformuje katodová peleta ve tvaru kotouče, majícího tlouštku okolo 20 mils. (0.5 mm). Tato peleta ve tvaru kotouče se potom snadno vyjme z formy.

Anodová vrstva pro indikátorový článek se výhodně vytvoří napařováním zinku nebo elektrochemickým nanesením zinku na barevně výrazný substrát, jako je např. polyesterová fólie. Je-li anodová vrstva elektrochemicky nanášena, substrát je zcela jednoznačně vodivý. Takovým vodivým substrátem může být polyesterová fólie, mající na sobě nanesený povlak z oxidu indi točí ni čitého, tak jako je to u "Altair" M-5 fólie, (vyráběné spol. Southvall Technology lne. , Palo Alto California). Pravoúhlý kousek fólie se plátuje zinkem v elektrolytické lázni při použití proudové hustoty 10 mA/cnř' po dobu okolo 2 až 4 minut. Pokovovací lázeň je vytvořena z 1 molárního roztoku ZnSO^ ve H^O s pH upraveným na 1,5 až 2 použitím kyseliny sírové. Výrazná vodivá vrstva může mít typickou tlouštku okolo 1 mil (0,025 mm) a nanesená zinková vrstva mezi 0,03 a 0,04 mm. Ostatní metody, jako jsou naprašovací techniky, mohou být k nanášení zinkových anodových vrstev na fóliový substrát, použity také. * 9

Podle obr. 1 A a 1 B indikátorovým článkem 10 je tenký laminát složený 2 anodové vrstvy 20 na sadní straně fólie 13. elektrolytické vrstvy .12 a katodové vrstvy 14 s indikaci 40 na styčné ploše katoda - elektrolyt, (pojem laminát, jak je zde ušit. představuje vrstvenou konstrukci, která múze obsahovat fólii, kovovou nebo nanesenou vrstvu nebo kombinace obou). Indikátorový článek muže být spojen s baterií 50 následovně: výše popsaná katodová vrstva 14 může být přivrácena k jedné straně pouzdra 56 baterie 50. Tato vrstva může být elektricky spojena s kladným hlavním vývodem 57 přímo nebo prostřednictvím pouzdra 56, jenž je v elektrickém kontaktu s kladným hlavním vývodem 57. Jestliže katodová vrstva 14 je vytvořena ve tvaru pelety, jak je to popsáno výše, pak může mít tlouštku mezi 0,3 mm až 1,0 mm, obvykle okolo 0.5 mm. Tlouštka katodové vrstvy 14 muže být snížena použitím povlaku vytvořeného ze směsi aktivního katodového materiálu a ředidla (formulace takového povlaku je popsána níže). Poté, co je povlak vytvořen, např. přímo na pouzdru 56 nebo na tenké fólii, jako např. z polyesteru Mylar, ředidlo se může odpařit. Výsledné tlouštky suchého katodového povlaku 14 mohou být tak malé jako 1 mil (0,025 mm). Výhodně mohou být takové suché katodové povlaky vytvořeny s tlouštkami mezi 1 mil (0,025 mm) až 5 mil (0,13 mm). Elektrolytická vrtva 12, s výhodou tenká elektrolytická fólie, (bude popsána dále), je vytvořena na ven přivráceném povrchu katodové vrstvy 14. Elektrolytická vrstva 12 má obvyklou tlouštku mezi 0,05 mm až 0,25 mm. Část polyesterové fólie 18 mající na sobě nanesenou zinkovou vrstvu 20, je přivrácena proti elektrolytické vrtvě 12. Polyesterová fólie má obvykle tlouštku okolo 0,025 mm, přičemž na ní umístěna zinková vrstva 20 muže být o tlouštce okolo 0,03 až 0,04 mikrónu. Zinek může pokrývat celý povrch elektrolytické vrstvy 12. Zinková vrstva 20 může přesahovat přes povrch plochy elektrolytické vrstvy 12, přičemž přesahující část 10 může fungovat jako elektrická cesta pro spojení anody indikátorového článku se záporným vývodem baterie. Sestavený kompletní indikátorový článek aá impedanci asi okolo^500 až 1GOoJ£?. Zinková anoda indikátorového článku je elektricky spojena se záporným vývodem alkalického článku s elektrodami zinek/oxid manganičitý o velikosti ”AA" a katoda je elektricky propojena s kladným vývodem článku této velikosti. Odporová zátěž je připojena na vývody baterie. Když se baterie blíží ke konci své využitelné životnosti, zinková anoda indikátorového článku zmizí, varujíce tak uživatele, že je třeba baterií nahradit novou.

Na rozdíl od jednoduchého přikladu provedení indikátorového článku, popsaného výše, indikátorový článek muže být navržen takovým způsobem, že funguje jako "palivová měrka". Obrázky 2 a 3 ukazuj í průřez anodou 26 a 36 indikátorového článku, která má tlouštku, zvětšující se od jednoho jejího konce ke druhému konci. To způsobí, že anoda 26 a 36 vymizí nejdříve u jejího slabého konce a teprve později u konce s větší tlouštkou. Indikační vrstva 40 může být vytvořena, například mezi elektrolytickou vrstvou 12 a katodou 14. Když vymizí zinková anodová vrstva 20 při vybitém indikátorovém článku 20, indikační vrstva 40 se stane viditelnou. Pokud je indikátorový článek 10 permanentně propojen s baterií, je uživateli poskytována plynulá indikace stavu nabití baterie tím samým způsobem, jako je tomu u palivové měrky u automobilu. Alternativní, avšak méně používané provedení pro dosažení efektu "palivové měrky", spočívá v provedení katodové vrstvy s proměnnou tlouštkou (podobně jako tomu bylo u anody podle obr. 2 a 3), zatímco tlouštka anodové vrstvy je v podstatě neměnná.

Na obr. 5 je znázorněno provedení indikátorového článku 60 (v podstatě indikátorový článek 100 stále propojeného s baterií 50. Indikátorový článek 60 laminátového typu, tvořený anodou 20, elektrolytickou vrstvou 12 a katodovou vrstvou 1_4, jak je zobrazen na obr. 1 3, muže nebo nemusí zahrnovat polyesterovou fólii 18 pro anodovou vrstvu 20. Indikátorový článek 60 je vytvořen na baterii 50 a to výhodně tak, že jeho katodová vrstva .14 je ke stěně 56 baterie 50 blíže než anodová vrstva 20, což je výhodnější, jak například je ukázáno na obrázku 5 A. Anodová vrstva 20 může být tištěna, vytvořena galvanicky. nebo jinak připevněna na vnitřní povrch nálepky 52 hlavního článku. Obvykle však anodová vrstva 20 může být tvořena tenkou vrstvou zinku, uloženou na polymerický substrát např. na polyesterovou fólii 13.

Na obrázcích 5 A - S je zobrazeno několik provedení indikátorových článků, u kterých je s výhodou konstrukce zaměřena na indikaci stavu nabití resp. vybití hlavního článku způsobem jako je tomu u “palivové měrky”. Jak je ukázáno na obrázku 5 A, je výhodná konstrukce indikátorového článku 60 ve formě tenkého laminátu, tvořeného anodovou vrstvou 20, katodovou vrstvou 14 a vrstvou elektrolytu 12 ve vrstvenném uspořádání s vrstvou elektrolytu 12 fysicky kontaktující jak anodovou vrstvu 20, tak katodovou vrstvu 14. Anodová vrstva 20 indikátorového článku 60 může být trvale spojena se záporným vývodem 54 baterie 50 vodivým prostředkem 62, tak jak je to ukázáno na obr. 5 A. Vodivý prostředek 62 může být tvořen přesahem nanesené anodové vrstvy 20, jak byl popsán výše, nebo to může být jiný elektricky vodivý materiál, který je uchycen na vnitřní povrch nálepky nebo konečně to může být i isolovaný vodič. Jestliže vodivý prostředek 62 sám není isolovaný, potom musí být mezi něho a stěnu 56 hlavního článku vložena isolační vrstva (není zobrazena). jinak by indikátorovy článek 50 a hlavni článek 50 byly zkratovány. Katodová vrstva t_4 ;e

iným způsobem ( obr. o pouzdrem oo na 3 λ * ádnym vyvedeni 57 vod i četa 63, nebo obr. 5 Λ), nebo je přímo v kontaktu nd je pak v elektrickém kontaktu s kladným vývode a o7. Jestl lže katodová vrstva 1.4 je v přímém kontaktu s pouzdrem 56 hlavního článku 50, potom anodová vrstva 20 vymizí najednou po celé své délce během vybíjení hlavního článku 60. Katodová vrstva 14 může však také být propojena jedním svým koncem (A) přímo ke kladnému vývodu 57 prostřednictvím isolovaného vodiče 63, nebo j iným způsobem (obr. 5 A) a může být od i sol ována od pouzdra 56 nějakým substrátem 73, například polymerickou fólií z polyesteru MYLAR či jiného materiálu (obr. 5 A). U tohoto posledního provedení při vybíjení indikátorového článku 60, začne anodová vrstva 20 mizet nejdříve u svého konce (A) (obr. 5 A) a potom tento jev postupuje z tohoto konce A ke konci B, takže anodová vrstva se postupně zkracuje. Čím více anodové vrstvy 20 během vybíjecího procesu vymizí, tím více se odhalí resp. zviditelní pod ní ležící indikační vrstva 40. Toto pak přináší stejný efekt. jakým se vyznačuje "palivová měrka", t.j. uživateli je umožněno určit v kterémkoliv čase zbývající kapacitu hlavního článku 50 jednoduše pohledem na část zbývající anodové vrstvy 20, nebo přečtením pokynu na odkryté indikační vrstvě 40. Celková tlouštka indikátorového článku 60 (obr. 5 A) je menší než 100 mil (2,5 mm), výhodně méně než 15 mil (0,4 mm), výhodněji méně než 10 mil (0,25 mm), obvykle mezi 4 mil až 15 mil (0,1 až 0,4 mm).

Indikátorový článek 60 ve výhodném provedení podle obrázku 5 A může mít výhodně elektrolytickou vrstvu 12 vytvořenou z elektrolytické tenké vrstvy sestávající z porésní polymerní fólie, obsahující tekutý elektolytický roztok f zachycený v pórech porésní polymerní fólie. Elektrolytická fólie bude dále popsána podrobně. Anodová vr .štva 20 (obr. 5 A) je výhodně tvořena zinkovou vrstvou 13 o tlouštce mezi 0,03 až 0,04 mikrony na nosné vrstvě 1J3 obvykle o tlouštce 1 mil (0,025 mm) z výrazné polyesterové fólie MYLAR. Katodová vrstva 14 (obr. 5 A) může být tvořena povlakem obsahujícím takový katodový materiál a vodivou složku jako je směs sazí a grafitu. Vodivá složka s výhodou tvoří alespoň 4 % hmotnostní směsi aktivního katodového materiálu a vodivé složky. Příprava povlaku je diskutována podrobněji dále v popisu. Tento povlak se výhodně vytvoří tak, že se rozetře jako rozpuštěný nátěr na polymerní substrát 73 (obr. 5 A). Nátěr se potom suší. Vysušená katodová vrstva 14 (obr. 5 A) má obvykle tlouštku okolo 0,3 až 3 mil (0,008 až 0,08 mm), výhodně mezi 0,5 až 1 mil (0,013 až 0,025 mm). Indikační vrstva 40 (obr. 5 A) má obvyklou tlouštku dohromady s na ní natištěnou nebo nanesenou tiskařskou barvou okolo 1 až 2 mil (0,25 až 0,05 mm).

Mezi nálepku 52 a indikátorový článek 60 může být vložena vrstva proti průniku venkovní škodlivé vlhkosti, výhodně vytvořená ze slídy. Tato protivlhkostní vrstva je popisována v US patentové přihlášce No.~( Treger) , podané ve stejný den jako předmětná přihláška vynálezu. Jak je ve zmíněné přihlášce uvedeno, tato protivlhkostní vrstva může být po svém okraji přilepena k pouzdru 56 hlavního článku 50. Nálepka 52 , obvykle z polyvinilchloridu, je pak těsně přimknuta okolo pouzdra 56 a přes indikátorový článek 60. čímž zapouzdřuje těsně indikátorový článek 60 a protivlhkostní vrstvu.

Obrázek 6 ukazuje alternativní provedení indikátorového článku. konkrétně indikátorového článku 92, který je také vytvořen ve formě laminátu. U provedení zobrazeném na obr. 6 katodová vrstva 74 a anodová vrstva 76 jsou bočně odděleny, místo toho, aby byly ve vrštevném uspořádání jak je ukázáno na obr. 1 B. Tudíž v indikátorovém článku 92 žádná část 14 anodové aktivní vrstvy 76 nepřesahuje žádnou část katodové aktivní vrstvy 74. Elektrolytická vrstva 77 je umístěna pres a kontaktuje stejnou stranu jak katodové vrstvy 74, tak anodové vrstvy 76, jak je lépe patrné z obr. 6. Katodová vrstva 74 je umístěna vedle anodové vrstvy 76, přičemž vrstvy jsou odděleny mezerou 85. U provedení podle obrázku 6 je elektolytická vrstva 77 umístěna na straně jak katodové vrstvy 74, tak anodové vrstvy 76, která je odvrácena směrem od baterie 50. Baterie 50 zobrazená na obr. 6 předstvuje konvenční hlavní články, obvykle alkalické, opatřené záporným vývodem 54 a kladným vývodem 57 a pouzdrem 56. Pouzdro 56 je obvykle v elektrickém kontaktu s kladným vývodem 57. Indikátorový článek 92 muže také obsahovat barevnou nebo indikační vrstvu 83, jenž může být výhodně umístěna na pouzdru 56 baterie 50. Barevná nebo indikační vrstva 83 může být tvořena barevnou tenkou polymerickou fólií, např. slabou barevnou polyesterovou fólií (MYLAR). Alternativně může být vrstva 83 vytvořena jako výrazně barevná polymerická tenká fólieyvýhodně fólie MYLAR, na které je na jedné její straně vytištěn pokyn či informace pro uživatele hlavního článku. Je výhodné, když potištěná strana vrstvy 83 přiléhá k pouzdru 56. Vrstva 83 také funguje . jako zábrana, která brání elektrolytu z vrstvy 77 přijít do styku s pouzdrem 56 a způsobovat jeho korozi. Vrstva 83 by měla být tudíž nepropustná pro elektrolyt z vrstvy 77 a současně by měla být dostatečně tepelně odolná. aby se nezkroutila, když je vystavena teplu, během obvyklého opatřování článku 50 nálepkou. Obvykle může mít vrstva 83 tlouštku, spolu s natištěnou na ní vrstvou, mezi 0.5 až 1 mil (0,013 až 0,02 mm) .

Jak je zobrazeno na obr. 6, anodová vrstva 76 je elektricky propojena se záporným vývodem 54, například izolovaným elektrickým vodičem 81. Katodová vrstva 74 je elektricky propojena s kladným vývodem 57, výhodně izolovaným elektrickým vodičem, propojujícím katodovou vrstvu 74 přímo s kladným vývodem 57 nebo alternativně 3 pouzdrem 56. které je pak dále propoceno s kladným vývodem 57. Obvykle je anodová vrstva 76 tvořena kovovou vrstvou, vytvořenou např. napařením zinku nebo galvanickým nanesením zinku. V takovém případě je žádoucí použít nosnou vrstvu, například vrstvu 75, na kterou se uvedený kov nanese. Jako nosná vrstva 75 je s výhodou používána barevně výrazná polyesterová fólie, například fólie MYLAR. Jak je ukázáno na obr. 6, nosná vrstva 75 může být v kontaktu s indikační vrstvou 33. U katodových materiálu, které nejsou dobře vodivé, je výhodné použít proudový sběrač 73, který je v kontaktu s katodovou vrstvou 74. Jako materiál pro tento proudový sběrač 73 je výhodné použít tenký pásek nerezové oceli, hliníku nebo vodivé plastické hmoty, který může být v kontaktu s vnitřním povrchem katodové vrstvy 74. jak je to zobrazeno na obr. 6. Je-li použit proudový sběrač 73, katodová vrstva 74 může být elektricky propojena prostřednictvím izolovaného vodiče 32. který pak propojuje proudový sběrač 73 s kladným vývodem 57 nebo pouzdrem 56. Je vhodné použít protivlhkostní vrstvu 98 (obr. 8), překrývající indikátorový článek 92, jmenovitě elektrolytickou vrstvu 77. aby chránila indikátorový článek 92 proti škodlivé okolní vlhkosti. Protivlhkostní vrstva 98 je vytvořena výhodně z tenkého přilepeného plátku slídy, tak jak je toho popsáno v již výše citované, souběžně podané US patentové přihlášce vynálezu. Indikátorový článek 92 může být fixován na hlavním článku 50 nálepkou 99 (obr. 8). Nálepkou je obvykle teplem smrštitelná ochranná fólie z polyvinylchloridu, pokrývající plášti hlavního článku 50 a indikátorový článek. Teplem se nálepka 99 smrští, přičemž na pouzdru 56 těsně obepne a zapouzdří indikátorový článek 92 (a protivlhkostní vrstvu 98). Při použití hlavního článku 50, kdy se tento vybíjí.úměrně tomuto vybiti se vybíjí i indikátorový článek 92. Během vybíjeni indikátorového článku 92 anodová vrstva 76, obvykle ze zinku, začne elektrochemicky erodovat a mizet a to u svého konce A^_ ležícího u mezery 35 (obr. 6). Pokud vybíjení pokračuje, anodová vrstva 76 se postupně vytrácí směrem od bodu A do bodu B, mezera 85 se postupně zvětšuje, přičemž se více a více odtahuje pod ní ležící indikační vrtva 83. Tímto je dosaženo visuálního efektu jako u "palivové měrky". Indikační vrstva 33 může být opatřena natištěnými slovy, vyjadřuj ícími rozsah, ve kterém je hlavní článek 50 vyčerpán a to v kterémkoliv stádiu vybíjecího cyklu. Je výhodné, když elektrolytická vrtstva 77 a nosná vrstva anody 75 jsou barevně výrazné, což usnadňuje sledování indikační vrstvy 83 při zvětšující se mezeře 85. Celková tlouštka indikátorového článku 92 je menší než 15 mils (0.4 mm), obvykle mezi 4 až 15 mils (0,1 až 0,4 mm).

Další provedení indikátorového článku podle vynálezu, kde anodová a katodová aktivní vrstva jsou odděleny a leží bočně vedle sebe, je ukázáno na indikátorovém článku 93 z obr. 7. Indikátorový článek 93 je laminátového provedení, v podstatě stejný jako indikátorový článek 92, kromě toho, že část elektrolytické vrstvy 77 bližší anodové vrstvě 76, je vložena mezi anodovou vrstvu 76 a pouzdro 56. Za účelem přizpůsobení se těmto změnám je nosná vrstva 75 pro anodovou vrstvu 76 umístěna na jejím vnějším povrchu, t.zn. na straně anodové vrstvy 76, odlehlé od pouzdra 56, jak je to zobrazeno na obr. 7. V indikátorovém článku 93 žádná část aktivní anodové vrstvy 76 nepřečnívá žádnou část aktivní katodové vrstvy 74. Indikátorový článek 93 je paralelně připojen k hlavnímu článku 50. To znamená, že anodová vrtva 76 je elektricky připojena k zápornému vývodu 54, výhodně izolovaným vodičem 81, zatímco katodová vrstva 74 :e elektricky spojena s kladným vývodem 57 buď přímo isolovaným vodičem 32, nebo přes kovový proudový sběrač 73, který je pak propojen s kladným vývodem 57. Jak bylo výše uvedeno, s odkazem na indikátorový článek 92, je žádoucí opatřit i indikátorový článek 93 protivlhkostní vrstvou, s výhodou ze slídy. Tato protivlhkostní vrstva je přetažena přes indikátorový článek 93 a podél svých okrajů je přilnavé spojena s pouzdrem 56. Tento způsob utěsnění je popsán v paralelně podané přihlášce vynálezu. Indikátorový článek 93 a protivlhkostní vrstva přes něj přetažená, mohou být těsně drženy v určité poloze na pouzdru 56 tepelně smrštitelnou nálepkou, která je obtočena kolem hlavního článku 50 (obr. 8).

Protivlhkostní vrstva 98 je výhodně vytvořena z pružné, tenké, opticky čiré nebo alespoň průsvitné fólie, která má součinitel prostupu vlhkosti nižší než 0,02 gm H^O x mm tlouštka (m x 24 hod.) výhodně však méně než 0.0004 gm H20 x mm (m x 24 hod). sklovi tý

Protivlhkostní vrstva mívá výhodně tlouštku menší než 5 mils (0,13 mm), přednostně méně než 2 mils (0,05 mm), ještě lépe mezi 0,1 až 2 mils (0,0025 až 0,05 mm). Výhodná protivlhkostní vrstva 98 splňující výše uvedené požadavky, je vytvořena z plátku přírodní minerální slídy například muškoví tu. Další typy slídy, které jsou vyhovující, zahrnují flogopit, biotit, lepidolit, roskolit, fuchsit, fluoroflogopit a paragonít. Alternativně jako protivlhkostní vrstvy mohou být použity vrstvy z polymerové fólie, pokryté polyparaxylylem nebo sklem. Výhodná je polypropylenová fólie, pokrytá sklem. Skla, která mohou být použita na pokrytí polymerních fólií pro vytvoření protivlhkostních zábran, zahrnují sodovápenatá, borokřemičitá, hliníkokřemičitá, olovnatá, boritá, fosforečnanová skla, sklovitý oxid křemičitý, fluorofosforečná skla a konečně olovnatocínová. K přichycení protivlhkostní fólie k vnějšímu povrchu hlavního článku může být použito hydrofobní adhesivum. Adhesivum se nanese v obvodové oblasti proti vlhkostní fólie, na její straně přiléhající k vnějšímu povrchu hlavního článku. Poté, adhesivem pokrytá fólie, se přilepí na vnější povrch hlavního článku. Protivlhkostní fólie těsně překryje indikátorový článek a drží jej v určeném místě na povrchu baterie.

Hydrofobní adhesiva pro spojení proti vlhkostní vrstvy se stěnou primárního článku mají relativně nízký součinitel prostupu vlhkosti, výhodně nižší než 0,2 gmHt0 x mm (m x 24 hod.), lépe však méně než 0,2 gm 0 x mm (m x 24 hod.).

Součinitel prostupu vlhkosti adhesiva nemusí být tak nízký jako je tento u protivlhkostní fólie, protože délka difusní cesty skrze adhesivum je delší než délka difusní cesty skrze fólii.

Vhodná adhesiva, mající výše specifikované vlastnosti, mohou být volena z mnoha. za tepla tavitelných lepidel, například za tepla tavitelných polyolefinických lepidel, obsahujících homopolymery nebo kopolymery polyetylénu, polypropylénu, polybuténu, polyhexenu a jejich směsí. Rovněž mohou být použita hydrofobní rozpouštědlová adhesiva, mající požadovaný součinitel prostupu tepla. Z těchto adhesiv jsou to výhodně adhesiva na bázi kaučuku, obsahující například butyl, polychloroprén ("NEOPRÉN"), nitril, polyisoprén, pólyisobutylén, polysulfid, styrén - butadién,

\ jejich směsi. Hydrofóbní adhesiva mohou být rovněž použita a to ze skupiny o1efinřekách termoset ických polymerních adhesiv.Z této skupiny je zejména vhodný polybutadien, který lze účinně vytvrdit použitím benzynol peroxidu. Je-li hlavní 19

Slánek 50 zatížen a vybíjí se, vybíjí se s ním přímo úměrně i indikátorový článek 93. Při vybíjení indikátorového článku se 2ačne ztrácet anodová vrstva 76 a to postupně od konce anodové vrstvy 76 (bod A) u mezery u.5. Stejně tax . axo u indikátorového článku 92 je i u indikátorového článku 9p dosaženo "pal ivoměrkového" efektu a to prodlužováním se mezery 85 během vybíjení, kdy anodová vrstva 76 postupně mizí a lo od bodu A směrem 1 , Λ. bodu U . - J * »VJV <;x 4 1ouštka i ndikátorového článku 93 j * mono í než 100 mil , 1· Ti m / . přednostně mene než 15 mil ( 0. 4 mm) , obvyklo moci 4 —t až 15 m: Is (0,1 až 0. 4 mm) . 'j pře kv. apující, že t ak tenký i ndi K a Horovy c*» í * . 1 , z' Λ O/1*» CUít/Λ OU t 'ŽtU nebo 93 může být zhotoven tak, aby kontinuálně udával stav vybití hlavního článku 50.

Indikátorové články 92 a 93 mají anodové a katodové vrstvy, které přes sebe nepřesahují, jak to vyplývá z obrázků 6 resp.7. Toto jsou výhodná konstrukční provedení. Jsou však možná i konstrukční provedení indikátorových článků 92 a 93, u kterých katodové a anodové vrstvy přečnívají a přesto u indikátorového článku se dosáhne "pal ivoměrkového" efektu, tak jak to bylo popsáno výše. Pokud se použije takováto přičnívající konfigurace vrstev, je žádoucí, aby se zvýšil odpor katodové vrstvy a je nutno také věnovat pozornost tomu, aby elektrolytická vrstva mezi přečnívajícími anodovými a katodovými částmi byla dostatečně silná, aby se indikátorový článek nemohl zkratovat.

Je výhodné, když anodová aktivní vrstva 76 indikátorového článku 92 a 93 je vytvořena ze zinku, který může být napařen, nebo nanesen elektochemicky na barevně výrazný substrát, t.j. na nosnou vrstvu 75. Jestliže se provádí pokovování, nosná vrstva 75 je tvořena vodivým substrátem. výhodně polyesterovou fólií, pokrytou oxidem inditocíničitým. Složení elektrochemické lázně, kterou lze 20 použít a rovněž metoda nanášení byly již popsány. Tlouštka anodové aktivní vrstvy 76 je obvykle mezi 0,03 až 0,04 mikrony a tlouštka nosné vrstvy 75 může být okolo 1 mil (0,025 mm).

Katodová vrstva 74 indikátorového článku 92 a 93 nebo katodová vrstva 14 indikátorového článku 10 a 60 může obsahovat jakýkoliv typ známého katodového aktivního materiálu. Výhodně katodová vrstva 74 a 14 obsahují aktivní katodový materiál, který vytváří na indikátorovém článku napětí naprázdno (0CV) , které je v podstatě stejné, jako je napětí naprázdno hlavního článku 50 v průběhu jeho vybíjecího cyklu. Je velice výhodné, aby katodová vrstva 74 indikátorového článku 92 nebo 93, nebo katodová vrstva 1.4 indikátorového článku 10 a 60 obsahovala katodový aktivní materiál, který vytváří u uvedených indikátorových článků napětí naprázdno, které je rovno asi 30 až 120 % napětí naprázdno hlavního článku, během jeho vybíjecího cyklu. Jestliže je napětí indikátorového článku velmi nízké, vzhledem k napětí baterie, indikátorový článek se začne vybíjet značně brzy během životnosti baterie. Naopak, jestli bude napětí indikátorového článku velmi vysoké vzhledem k napětí baterie, mohou vzniknout problémy s korozí, protože baterie bude mít tendenci při svém vybíjení indikátorový článek nabíjet. Katodová vrstva 74 může být vytvořena naředěným nátěrem naneseným na tenký plátek kovového proudového sběrače 73. Nanesený povlak je pak sušen, aby se odpařilo rozpouštědlo a zůstala tenká, suchá vrstva oxidu manganičitého. Vhodná katodová vrstva 74 může být připravena jako nátěrová směs, obsahující a) aktivní katodový materiál, b) vodivou složku, c) pojivo, d) rozpouštědlo.

Katodový aktivní materiál může s výhodou obsahovat CoO^ , NíOj , lambda MnO^ nebo jejich směsi (tyto složky mohou být sáhuj íc í ch výše uvedené O 0 . HiO^nabo lambdu i i) CoO^ , N10. nebo * ambcia ostních dílů) a T Λ rs XJ, X i 4 4 i 2r U/ i m '-'p i ( 10 a UiOí získány z LiCoO^ , LiNiO^ nebo LiMn^ 0^). Je výhodné, když katodový aktivní materiál obsahuje C0O2 . NiQ^nebo lambda Í1n0 (nebo jejich směsi) a to samostatně nebo ve směsi s druhým aktivním materiálem, vybraným z LiíliO^ , LiCoO^ . nebo Liiln,^ (nebo jejich směsí). Je žádoucí použít tyto materiály ve spojení s katodovými materiály, obsahujícími montmori lonit (popsáno v základní přihlášce vynálezu), protože jsou vhodnější pro společné použití s elektrolytickými vrstvami zde popsanými, neboť jejich kombinace umožňují vytvořit tenčí indikátorové články. Konkrétní příklady vhodných katodových aktivních materiálů, obsahujících výše uvedené komponenty

JO ž 50 j e j i ch směs i nebo 1 arabda MnQ, ( nebo

CoO* hmotnost. dílů), i i i) a LiCo O9 (10 50 jejich směsi '100 hmotnost. aiiu; a Lito ha o t nost. dílů, a i v) CoO^ , M i 0^ nebo 1 anbda MnO* nebo jejich směsi (100 hmotnost, dílů) a LiNi0g(10 až 50 hmotnost, dílů). Vodivá složka je tvořena s výhodou ze směsi sazí a grafitu. Pojivo může být vybráno z polymerních pojiv jako jsou např. polyakrylonitri 1, polyetylén tereftalát, polybutylen tereftalát, polyvinyliden fluorid (homopolymer a kopolymer) a polyvinyl fluorid. Rozpoštědlo může být vybráno z; N-methyl pyrrol idinorj, pyrrolidin, dimethyl formamid (DMF), aceton, acetonitril, tetrahydrofuran. metyletylketon (MEK) tetrametyl urea, dimetyl sulfoxid a trimetyl fosfát. Výhodná katodová aktivní vrstva 74 nebo 14 může být připravena smíšením některé z látek pro aktivní katodu s vodivou složkou (uhlík a grafit), přičemž je vytvořen z těchto látek prášek. Vodivá složka může s výhodou tvořit 2 až 50 % hmotnost, z uvedeného prášku. Pojivo (specifikované výše) je potom rozpuštěno v rozpouštědle. obvykle v hmotnostním poměru·' 1 hmotnost. díl pojívá ku 10 hmotnostním dílům rozpouštědla, čímž se vytvoří roztok poj ivo-rozpouštědlo. Prášek se potom mísí s rozpuštěným pojivém, obvykle při pokojové teplotě, například v elektrickém mixeru, až se vytvoří homogenní směs. Tato směs může být potom přímo nanesena na substrát 73, výhodně katodový sběrač. vytvořený z plátku nekorodující oceli nebo hliníku o tlouštce okolo 0.3 až 1 mil. (0,008 až 0,025 mm). Plátek nekorodující ocele nebo hliníku může být nahrazen nevodivou polymerní fólií, představující substrát 73 indikátorového článku 92 nebo 93. v případě, že množství vodivé složky, ve směsi vodivá složka - aktivní katodový materiál, převýší asi 10 % hmotnost. Takováto nevodivá polymerní fólie může být například z polyesteru (Í1YLAR) , polyetylénu, polypropylenu a fluorpolymeru a tp o tlouštkách obvykle okolo 1 mil (0,025 mm). Směs může být nanášena na substrát 73 obvykle při pokojové teploty, při použití běžných nanášecích technik, použitím štětce nebo nástřikem. Pokrytý substrát 73 je potom vysušován v proudícím vzduchu při teplotě asi mezi 25 až 300 C, až do odpaření rozpouštědla. Výsledný vysušený povlak má výhodně tlouštky asi mezi 0,3 až 3 mil (0,008 až 0,08 mm) a tvoří pak katodovou aktivní vrstvu i4 indikátorového článku 92 a 93 nebo katodovou aktivní vrstvu 14 pro indikátorový článek 60. Výše popsaný katodový povlak, u kterého množství vodivé složky ve směsi vodivá složka - aktivní katodový materiál převýší 10 % hmotnost., je rovněž výhodný pro použití u katodové vrstvy 14 z obrázku 5 A. (Kterýkoliv z katodových povlaků, výše popsaných, může být rovněž použit pro katodovou vrstvu 14 indikátorového článku 1_0 z obrázku 1 B).

Je výhodné, když elektrolytická vrstva 12 indikátorového článku 10 nebo 60, nebo elektrolytická vrstva 77 u indikátorových článků 92 nebo 93 má elektrickou vodivost -1 -i alespoň 1.10 ohm . cm. Je však výhodnější, je-lí elektrická 23 ~if. ~3 —4 -4 použ i tí použity alespoň líh (cf, vodivost asi mezi 1.10 až 1.10 ohm . cm či dokonce vyšší a tlouštka elektolytické vrstvy asi mezi 0,05 až 0,25 mm. Výhodně je elektrolytická vrstva .12 nebo 77 vytvořena z porézní polymerní fólie. jako základní hmoty, obsahující elektrolytický roztok složený z iontových solí rozpuštěných v organických rozpouštědlech. Je žádoucí, aby iontové sole měly vysokou rozpustnost v organických rozpouštědlech a aby elektrolytický roztok měl vysoký bod varu, aby nemohl vytékat během sestavování nebo činnosti indikátorového článku. Jakékoliv sole, které jsou vhodné pro v elektrochemických článcích, mohou být rovněž v indikátorových článcích, z nichž je možné uvést některé jako příklady: LiCFSO, , J w SO^ )Λ a

LiClO^ , Zn (CFjSOj), rovněž jejich kombinace. Organická rozpouštědla zlepšují elektrickou vodivost elektrolytu, avšak jejich základní funkce spočívá v rozpouštění iontových solí. Rovněž umožňují elektrolytu jako celku zachovat tekutost při okolní teplotě a teplotách tak nízkých jako - 20 C.

Organická rozpouštědla by měla zůstávat tekutá v rozsahu pracovních podmínek, kterým bude induktorový článek vystaven, což je obvykle mezi - 20eC až 54eC. Organické rozpouštědlo je obvykle složeno z propylen karbonátu nebo etylen karbonátu výhodně z jejich směsi.Bylo zjištěno, že etylen karbonát znatelně zlepšuje elektrickou vodivost, zatímco přidání propylen karbonátu zajišťuje elektrolytu zachování tekutosti při okolní teplotě a teplotách tak nízkých jako - 20eC.

Jako základní porésní polymerní hmota je výhodně použit materiál, jenž absorbuje elektrolyt a vytváří tak “polymerní elektrolyt”. Takováto základní hmota je výhodná, protože zajišťuje minimalizaci úniku nebo dokonce zabraňuje úniku elektrolytu během skladování nebo vybíjecího cyklu hlavního článku. Je výhodné, když základní porésní plymerická hmota má velký poměr objemu póru k celkovému objemu hmoty. Výhodně by -> Λ měl objem pórů dosahovat alespoň 50 X z celkového objemu hmoty. Základní polymerická hmota má síti mikroskopických Pórů, které zadržují elektrolyt. obsažený v základní polymer ické hmotě. Základní polymerni hmota je ve formě mikroporésn i fólie z polyvinylidenfluoridu (PVDF). Další přednostně použitelná mikroporésní fólie může být 2 polyakrylonitri lu. Jiné vhodné mikroporésní fólie jsou 2 polyetylénu. polypropylénu. po 1ykarbonátu, polyetyiénfereftalátu. polyvinyl idenchloridu (ZARAH) a polyesteru (Í1YLAR) . Tyto poslední fólie mohou být použity, když závisí na geometrii indikátorového článku a požadované úrovni vodivosti elektrolytu. Elektrolytická vrstva, výše popsaná, má zlepšenou vodivost prostřednictvím elektrolytu (popsáno v hlavní přihlášce vynálezu), obsahujících montmori lonit. Při přípravě elektrolytické vrstvy se nejdříve připraví ionty solvatující změkčovadla a to ze směsi asi 2 hmotnost. dílů propy1énkarbonátu a 1 hmotnost. dílu etylénkarbonátu. Potom se v organickém rozpouštědle rozpustí iontová sůl, vybraná výhodně z jedné nebo více z výše uvedených složek, přednostně např. LiCFj SOj (trifluormetansulfonát). Toto se může provádět obvykle mícháním sole a organického rozpouštědla při pokojové teplotě, např. v mechanickém či elektrickém mixeru, až se dosáhne homogenity elektrolytického roztoku. Koncentrace iontové sole rozpuštěné v organickém rozpouštědle se výhodně volí asi mezi 0,5 až 1,5 mol. /litr. Potom se přidá polyvinylidenfluoridový (PVDF) prášek k elektrolytickému roztoku tak. aby se dosáhlo koncentrace okolo 27 % hmotnost. PVDF. Složky se potom míchají, obvykle při pokojové teplotě, opět s použitím mechanického nebo elektrického mísiče až se dosáhne homogenní směsi. Směs je potom zahřáta na teplotu okolo 150a C asi na dobu 10 minut, během které se ze směsi stane průhledný roztok obvykle s konsistencí podobnou konsistenci lepidla. Roztok se pak za tepla vytlačuje 25 a stlačuje mezi dvěma předehřátými (150*0 plátky z nerezové oceli při použití páru válečků. Výsledný výrobek získaný vytlačováním, je možno pak ochladit na pokojovou teplotu, při které se polyvini1idenflucrid přemění z roztoku na mikroporésní polymerní fólii nebo základní hmotu, obsahující elektrolytický roztok, zachycený v ní v kapalné formě. Mikropóry obvykle mají tvar vzájemně propojených otevřených komůrek. Elektrolytická vrstva, obsahující zachycený kapalný elektrolyt, může být přímo umístěna mezi katodovou a anodovou vrstvu indikátorového článku, takže je v kontaktu s celou nebo alespoň s částí plochy každé z těchto vrstev.

Pro elektrolytickou a katodovou aktivní vrstvu, popsanou výše, může být použito i alternativního složení. Například tuhý elektrolyt, zahrnující zinek, obsahující montmori lonit, může být připraven přidáním asi 250 hmotnostních dílů lmolárního vodního roztoku ZnSO^ k 20 hmotnostním dílům montmori loni tu. Směs se při míchání zahřívá až do varu a potom se umístí do pícky do teploty 60-70° C na dobu 3-4 hodiny. Po této době je kapalina vyjmuta a je přidán roztok ZnSO^ , jak je výše popsáno. Směs je míchána, ohřívána a skladována jak je popsáno výše, přičemž proces je opakován 3-4 krát. Při následujícím konečném zpracování ZnSO^ je výsledný Zn - montmori lonit několikráte proprán v destilované vodě a sušen při teplotě 75-85®C.

Směs pro katodovou vrstvu, používanou u aplikací s tuhým elektrolytem, může být připravena smíšením 65 hmotnostních dílů oxidu manganičitého v prášku, 30 % Zn - montmori lonitového prášku - výše popsaného — a 5 % polytetrafluoretylénového prášku. Peleta, obsahující vrstvu tuhého elektrolytu a vrstva z katodové směsi, mohou být připraveny následovně. 200 mg Zn - montmori loni tu se naplní do dutiny a kruhové lisovací formy, jejíž průměr je asi 0,5^ 26 (1,3 mm) a má ploché dno. Do formy se vsadí razidlo, mající plochý povrch a rudně se vtlačuje do formy, aby se vytvořila plochá elektrolytická vrstva. Razidlo se vyjme z formy a do této se umístí rovnoměrně, přes elektrolytickou vrstvu, 200 mg katodové směsi. Do formy se opětně vloží razidlo, přičemž se provede slisování směsi při tlaku 5000 psi. Výsledná peleta je asi 40 míls (1 mm) silná a je tvořena slisovanou elektrolytickou vrstvou, např. vrstvou 12 a slisovanou katodovou vrstvou, např. vrstvou 14.

Indikátorový článek 92 nebo 93 by měl být sestaven tak, že mezera 35 mezi anodovou a katodovou vrstvou by měla být tak krátká, jak je to jen možné, aby nedošlo ke zkratování indikátorového článku. Obvykle mezera 35 bude okolo 0,5 až 13 mm, nejobvykleji okolo 1 mm. Sestavený indikátorový článek 92 nebo 93, vytvořený z výhodných anodových, katodových a elektrolytických vrstev podle výše uvedeného popisu, může mít napětí v podstatě podobné jako je napětí běžného alkalického článku, t.j. blízko 1,5 V, čímž se stává ideálním indikačním článkem pro běžné alkalické články. Třebaže indikátorové články 92 a 93 byly popsány v souvislosti se specifickým provedením, t.j. jako součást hlavního článku 50 as ním paralelně propojené, nebylo zamýšleno, že tyto indikátorové články jsou omezeny jen na toto provedení. Například indikátorové články 92 a 93 mohou být sestaveny a nabízeny na prodej jako samostatné jednotky a propojeny paralelně s vývody hlavního článku dle potřeby později. Výše popsaná provedení slouží pouze pro ilustrativní účely. Určitý, konkrétní návrh indikátorového článku bude však záviset na velikosti a napětí připojeného hlavního článku. Existují tudíž možná další provedení indikátorového článku, upevněného na hlavní článek, která spadají do rozsahu předloženého vynálezu. Rovněž tak další anodové, katodové 27 a elektrolytické vrstvy, které mohou být použity pro indikátorový článek, mohou být vytvořeny v rozsahu vynálezu.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   výkonového elektrochemické! majícího

   stavu zdroje kladný a záporný vývod s i ndikátorem^stavu zdroje, který je opatřen zobrazovacím prostředkem pro indikaci stavu výkonového zdroje, v yznačující se tím, že indikátor stavu zdroje obsahuje elektrochemický článek. paralelně připojený k výkonovému elektrochemickému zdroji. 2. hctbakt. podle Luiíu l, vyznačující se tím, že výkonový elektrochemický zdroj je opatřen pouzdrem a elektrochemický článek má tlouštku menší než 100 mils (2,5 mm) a je připevněn na pouzdru výkonového zdroje. hc 3. podle HssStQ 1, vyznačující se tím, že výkonový elektrochemický zdroj obsahuje elektrochemický článek. 4.

   hcbrofa podle běda 2, vyznačující se tím, že s alespoň elektrochemickým výkonovým zdrojem nebo elektrochemickým článkem je spojen do série odporový prvek.Hclre/ki 5. podle -bodu 1, vyznačující se t i mf že u napětí naprázdno elektrochemického článku činí okolo (80-120J %. napětí naprázdno výkonového elektrochemického zdroje. hdrofa*· 6. ^ podle budtr 3, vyznačující se

   t í m , že elektrochemický článek indikátoru stavu zdroje má impedanci rovnou alespoň stonásobku impedance elektrochemického článku výkonového elektrochemického zdroj o t rot** 7. podle bedn 1, vyznačující se tím, že zobrazovací prostředek obsahuje viditelně výraznou, elektrochemicky odstranitelnou vrstvu. 3. ' podle bodu 2, vyznačující se tím, že zobrazovací prostředek obsahuje jednak katodovou aktivní vrstvu elektricky propojenou s kladným vývodem výkonového zdroje a anodovou aktivní vrstvou, elektricky propojenou se záporným vývodem výkonového zdroje a jednak elektrolytickou vrstvu, umístěnou mezi alespoň část katodové a anodové aktivní vrstvy, přičemž alespoň jedna z anodové nebo katodové aktivní vrstvy se během vybíjení viditelně mění, čímž umožňuje indikaci stavu výkonového elektrochemického zdroje.

   9. podle bedti 3, vyznačující se tím, že indikátor stavu zdroje dále obsahuje isolační vrstvu, která elektricky isoluje alespoň jednu z anodové či katodové vrstvy od vnějšího povrchu pouzdra výkonového elektrochemického zdroje.

   vyznačující se tím že každá část indikátoru stavu zdroje je v podstatě přizpůsobena tvaru části, která přiléhá k vnějšímu povrchu pouzdra výkonového elektrochemického zdroje.

   11. podle hCBu 3, vyznačující se tím, že zobrazovací prostředek je umístěn podél části vnějšího povrchu pouzdra, a že dále obsahuje nálepku obalenou kolem vnějšího povrchu pouzdra, přičemž průhlená část nálepky překrývá zobrazovací prostředek, který dále obsahuje barevnou, nebo určitou informací opatřenou vrstvu, 30 která se odhalí, když se během vybíjení elektrochemického článku odstraní katodová aktivní nebo anodová aktivní vrstva. tím. že katodová aktivní vrstva obsahuje složku vybranou ze skupiny sestávající z Co02 , NiOt a lambda MnOja aktivní 'Xcípc>fCÁMř μ. a miz* 12.. · I -se podle Mu 3, vyznačující se anodová vrstva obsahuje zinek, pr i cen; elektrolytická vrstva je tvořena elektrolytickou tenkou vrstvou s vodí- .* ./ -j vostí alespoň l.lOJ^.cm . Ji /Mu 13 .stO /a® jt__ r / podle fcnsaáu 12, vyznačující se tím, že elektrolytická tenká vrstva obsahuje porésní polymerní fólii, která zadržuje ve svých pórech kapalný elektrolytický roztok, přičemž polymerní fólie je z materiálů, volených ze skupiny obsahující polyvinyliden fluorid,po-lyakrylonitirl, polyetylén, polypropylen, polykarbonát, polyetylén tereftalát, polyvinyliden chlorid a polyester a kde kapalný elektrolytický roztok obsahuje iontové sole, rozpuštěné vorganickém rozpouštědle, přičemž iontové sole jsou voleny ze skupiny zahrnující LiC^SOy , LiClO^ Zn(CFS<^>2/ ZníClO^lg, LiNíC^SO^l^a organické rozpouštědlo je ze skupiny obsahující etylen karbonáty, propylen karbonáty a jejich směsi. 2ajOGt*(M.ř 14.. Γ » v; podle bodu 8,vyznačující se tím, že alespoň jedna z anodové a katodové vrstvy obsahuje montmori 1onit. ~ f U-AÍ-oé*' 15. Γ řy - podle bědu 2, vyznačující se tím, že elektrochemický článek obsahuje anodovou aktivní vrstvu, katodovou aktivní vrstvu a elektrolytickou vrstvu, kdy elektrolytická vrstva je v kontaktu s alespoň částí jak anodové aktivní vrstvy, tak katodové aktivní části. 31 přičemž alespoň část jedné z daných vrstev je umístěna bočně od druhé. 'ž-Cipa i’6U\f í\d^ 16 .^ndikátor· awtvu adroj^f podle hadu 15,vyznačuj í c i se t í m, že žádná část anodové aktivní vrstvy nepřeč-nívá nějakou část katodové aktivní vrstvy. potetu' 17.. .‘:,·Λβ podle bodu 16,vyznačující se tím, že stejná strana elektrolytické vrstvy je v kontaktu s alespoň částí jak anodové aktivní vrstvy tak katodové aktivní vrstvy. 18.1 podle badu 16, vyznačující se tím, že anodová aktivní vrstva a katodová aktivní vrstva jsou na opačných stranách elektrolytické vrstvy. o « kA1^ ^ c í se tím, aktivní vrstva část i vně j š í ho 19... podle bodu 16, vyznačuj í že anodová aktivní vrstva a katodová jsou elektricky odisolovány od přilehlé povrchu elektrochemického článku. fs . K c'1 /^flJ^T^podle beau 8, vyznačuj A 20 ící se tím, že anodová aktivní vrstva má zvětšující se tlouštku od jedné její koncové části k protilehlé druhé části. 2_<ar_ / U&hoh. 2i ^°*todl e bodu 2, vyznačující se tím, že obsahuje protivlhkostní vrstvu, překrývající indikátor stavu zdroje a mající rychlost prostupu vlhkých par menší i než 0,02 91η x mm/ (m x 24 hod.) a tlouštku menší než 5 mil (0,13 mm), přičemž indikátor stavu zdroje je vidět skrze protivlhkostní vrstvu. 22. podle b^u 21, vyznačující se tím, že protivlhkostní vrstva je tvořena fólii a adhesivem. * 32 i n- které je naneseno mezi alespoň obvodovou částí fólie a vnějším povrchem pouzdra, čímž je dosaženo zapouzdření dikátoru stavu zdroje. 2·=*· p&fOux {/<&*& fa. 23. x.^ - e podle bědu-21, vyznačující se tím, že protivlhkostní vrstva je tvořena fólií, vybranou ze skupiny zahrnující slídu, polyparaxylylen a polymerní fólie se skleněným povlakem. tím, s e 24. ' r * *-<3 podle bědu 21, vyznačuj ící že protivlhkostní vrstva obsahuje slídu. A fa 25. >-podle bědu 22, vyznačující se tím, Se adhesivní vrstva obsahuje za tepla tavitelné adhesivum ze skupiny zahrnující polyetylén, polypropylen,polybuten a polyhexan a jejich kopolymery.
2. 26.Jwe podle bodu 22, vyznačující se tím, že adhesivní vrstva obsahuje adhesiva na bázi kaučuku a to ze skupiny zahrnující butyl,polychlorpren, nitri 1, poly-isopren,polyisobutylen,polysulfid, styren-butadien,styren-isopren styren blok kopolymer a akrylonitri 1-styren-buta-dien blok kopolymer. 27. * r-\i ~t elektrochemického výkonového zdroje a indi- kátoru stavu\/Zdro je, vyznačující se tím, že indikátor stavu zdroje, který má alespoň jednu svoji část citlivou na vlhkost, obsahuje protivlhkostní vrstvu, tvořenou slídou, pokrývající tuto část, citlivou na vlhkost. . ly^Jtoue^ťA, 5c/^ ^
3. 28 . Elektronické—zařigen-í of Lt^, ci 11 ivcHkna vlhkost, obsahujj£eé prot i vlhkostní vrstvu, která obsahuje slídu, překrývající uvedenou, na vlhkost citlivou, vrstvu. ζ JUDr. Ivan KOI Advokátní a·^ ajfentox.1