CZ68198A3 - Zkoušečka stavu pro baterii - Google Patents
Zkoušečka stavu pro baterii Download PDFInfo
- Publication number
- CZ68198A3 CZ68198A3 CZ98681A CZ68198A CZ68198A3 CZ 68198 A3 CZ68198 A3 CZ 68198A3 CZ 98681 A CZ98681 A CZ 98681A CZ 68198 A CZ68198 A CZ 68198A CZ 68198 A3 CZ68198 A3 CZ 68198A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- cell
- anode
- cathode
- indicator
- auxiliary
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 19
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 11
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 2
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 claims description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 215
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 44
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 35
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 35
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 34
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 8
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 7
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 5
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 5
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 5
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 5
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 5
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000006223 plastic coating Substances 0.000 description 4
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 3
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920004439 Aclar® Polymers 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N Acrylic acid Chemical compound OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 description 2
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003869 coulometry Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 3-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCS(=O)(=O)C1 CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004821 Contact adhesive Substances 0.000 description 1
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Natural products CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229940125810 compound 20 Drugs 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- JAXFJECJQZDFJS-XHEPKHHKSA-N gtpl8555 Chemical compound OC(=O)C[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N1CCC[C@@H]1C(=O)N[C@H](B1O[C@@]2(C)[C@H]3C[C@H](C3(C)C)C[C@H]2O1)CCC1=CC=C(F)C=C1 JAXFJECJQZDFJS-XHEPKHHKSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 210000003339 pole cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/488—Cells or batteries combined with indicating means for external visualization of the condition, e.g. by change of colour or of light density
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
Vynález se týká zkoušečky stavu pro určení stavu baterie nebo hlavního článku a integrálního spojení uvedené zkoušečky k němu. Vynález se týká elektrochemických okolností zkoušeček nabití.
Dosavadní stav techniky
Byly objeveny elektrické primární články, které obsahují různá zařízení pro vizuální indikaci poměrů a stavu nabití článku. Známá indikační zařízení obsahují, ale nejsou omezena na, chemické indikátory, které reagují s materiály uvnitř baterie, chemické indikátory umístěné vně baterie, prvky zabudované v elektrodě, které se zviditelní během vybíjení a termochromické materiály v tepelném kontaktu s odporovým prvkem, který je přizpůsoben k připojení na baterii. Problém s mnoha těmito indikátory je, že časování jejich indikace citlivé na konstrukční geometrii indikátoru na nebo v baterii. Proto přirozené obměny, které nutně nastávají během výroby, vedou k nestálosti od baterie k baterii, v době během vybíjení, kdy nastává indikace.
Komerčně dostupné zkoušečky k určení stavu elektrochemického článku jsou typicky typu tenkého povlaku citlivého na teplo. Tento typ zkoušečky obsahuje termochromický materiál v tepelném kontaktu s elektricky vodivým prvkem. Takové zkoušečky jsou komerčně dostupné ve formě pruhů, které nejsou integrované do článku nebo do • 4 štítku článku. K použití zkoušečky je zapotřebí její aplikace na konce vývodů zkoušeného článku. Příklady takových zkoušeček a jejich aplikace jsou zveřejněny v U.S. patentech 4 723 656 a 5 188 231. Tyto zkoušečky pracují dobře pro občasné zkoušení baterie během její užitečné trvanlivosti. Obtížněji se nastálo připojují k baterii, protože vizuální indikátor je termochromický materiál. Je zapotřebí tepelně izolovat indikátor od pouzdra baterie, aby se zabránilo přenosu tepla, které by narušovalo správnou funkci indikátoru. Navíc je elektricky vodivý prvek připojen do série s baterií a baterii během testu vybíjí. Proto nemohou být elektrické kontakty zkoušečky nepřetržitě připojeny k vývodům baterie za nepřítomnosti kontaktního zařízení schopného aktivace, jinak by baterie byla zkoušečkou předčasně vybita.
Jiný typ zkoušečky baterií je elektrochemická zkoušečka, která má svou vlastní elektromotorickou silu (e.m.f) jak je zveřejněno v U.S. patentu 5 250 905 a v U.S. patentu 5 396 177. Indikační článek je navržen tak, aby měl během vybíjení přibližně stejné napětí otevřeného obvodu (OCV), jako hlavní článek. V takovém případě může být indikační článek připojen přímo paralelně k hlavnímu článku. Taková zkoušečka má tu výhodu, že může být nepřetržitě připojena ke zkoušené baterii a nevyžaduje aktivovatelná kontaktní zařízení. Tento typ zkoušečky nabízí vizuální indikací míry vybití baterie mírou, kterou je tenký kovový povlak elektrochemicky vymazán nebo vyčištěn a odhalí pozadí o jiné barvě. Coulometrícká zařízení mohou sledovat coulomby elektrického náboje, který projde elektronickým zařízením, se kterým mohou být spojeny. Příklady coulometrických • a ···· zařízení, které používají elektrochemicky indukovanou změnu v délce sloupce rtuti, aby poskytly vizuální indikaci množství prošlého náboje, jsou zveřejněny v U.S. patentech 3 045 178 a 3 343 083. Coulometrická zařízení nemají vlastní elektromotorickou sílu a jsou vlastně elektrolytické články.
Podstata vynálezu
Pro účely následujícího popisu bude měřený elektrochemický článek nebo baterie označena jako hlavní článek a elektrochemický článek, který vytváří zobrazení, bude nazýván indikační článek.
Vynález je směřován k sestavě stavového indikátoru (zkoušečce), která je elektricky připojena k hlavnímu článku nebo k baterií a vizuálně zobrazuje stav hlavního článku nebo baterie. Stavový indikátor obsahuje indikační článek, což je elektrochemický článek tenkého povlaku obsahující anodu, katodu a elektrolyt dotýkající se alespoň části jak uvedené anody, tak uvedené katody. Indikační článek má anodu a katodu z jiného materiálu a určitou elektromotorickou sílu (e.m.f.), typicky vyšší, než 100 milivoltů, např. mezi okolo 100 milivolty a 1,5 voltu.V tomto vynálezu bylo stanoveno, že indikační článek může být navržen tak, aby měl napětí otevřeného obvodu, které je buďto vyšší, nebo nižší než napětí hlavního testovaného článku, pokud je pomocný článek, který má konečnou elektromotorickou sílu (e.m.f.), připojen do série s indikačním článkem za účelem kompenzace rozdílu v napětí otevřeného obvodu mezi indikačním článkem a hlavním článkem. To je, jedna z anody nebo katody pomocného článku je elektricky připojena buďto k anodě, nebo ke katodě
indikačního článku. Zbývající elektroda pomocného článku a zbývající elektroda indikačního článku jsou elektricky připojeny paralelně k vývodům hlavního článku. Během vybíjení hlavního článku začíná reakce ve viditelné elektrodě indikačního článku a pokračuje do jeho vzdálených oblastí. Během vybíjení hlavního testovaného článku je napětí otevřeného obvodu stavového indikátoru obsahující indikační článek a pomocný článek podobné napětí otevřeného obvodu hlavního článku, přednostně do (plus nebo mínus) okolo 300 milivoltů napětí otevřeného obvodu hlavního článku.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 schéma obvodu ukazující spojení stavového indikátoru (sestavy zkoušečky) vynálezu s hlavním testovaným článkem s napětím části indikačního článku nižším, než je napětí hlavního článku.
obr. 1A schéma obvodu ukazující spojení sestavy stavového indikátoru vynálezu s hlavním zkoušeným článkem s napětím části indikačního článku vyšším, než je napětí hlavního článku.
obr. 2 pricný rez sestavou stavového indikátoru označenou na obr. 1.
• Λ · 9 1 • 9 4
99 obr. 2Α baterie, která má nepřetržitě připojenou sestavu stavového indikátoru se sestavou stavového indikátoru v pohledu částečného řezu, zobrazena zvětšená.
Příklady provedení vynálezu
V uspořádání obvodu, označeném na obr. 1 obsahuje stavový indikátor lý indikační článek 20 a pomocný článek
25. Indikační článek elektrochemické články, elektromotorickou sílu označeného na obr článek 2 5 jsou vlastní konečnou uspořádání obvodu hlavních článků článkem 25). V a pomocný které maj i (e.m.f.) . V je napětí otevřeného obvodu (OCV) indikačního článku 20 nižší, než napětí otevřeného obvodu hlavního článku 30. V tom případě je anoda 77 pomocného článku elektricky připojena ke katodě 43 indikačního článku, katoda 83 pomocného článku je připojena ke katodě 145 hlavního článku a anoda 47 indikačního článku je připojena k anodě 115 hlavního článku. (Anoda buďto pomocného článku 25, nebo indikačního článku 20 je definována jako elektroda, která je zoxidována a tudíž uvolňuje elektrony. Také by se mělo rozumět, že existují vnitřní odpory spojené s každým z 30, indikačním článkem 20 a pomocným uspořádání obvodu z obr. 1 se napětí otevřeného obvodu indikačního článku 20 přidává k napětí otevřeného obvodu pomocného článku 2 5, takže složené napětí otevřeného obvodu stavového indikátoru 10 jako celku, tj . mezi katodou 8 3 pomocného článku 25 a anodou 47 článku 20 stavového indikátoru je přibližně stejné jako napětí otevřeného obvodu hlavního článku 30. Kapacita indikačního • 0 a · článku 20 je mnohem nižší, než je kapacita hlavního článku 30 a složený vnitřní odpor indikačního článku 20 a pomocného článku 25 je mnohem vyšší, než odpor hlavního článku 30. Mnohem vyšší odpor sestavy 10 stavového indikátoru umožňuje indikačnímu článku 2 0 vybití v mnohem menši míře, než u hlavního článku. To je vyžadováno, protože indikační článek 20 má mnohem nižší kapacitu v porovnání s hlavním článkem. Během vybíjení hlavního článku 30 může být poměr proudu iH hlavním článkem k proudu iT indikačním článkem konstantní, takže procentuální vyprázdnění buďto anody nebo katody pomocného článku bude přibližně stejné, jako procentuální vyprázdnění buďto anody nebo katody hlavního článku. Vizuální displej ukazující procentní vyprázdnění jedné z elektrod indikačního článku může být vyjádření stavu náboje hlavního článku 30.
tudíž použit
V uspořádání obvodu vyznačeného na obr. 1A obsahuje stavový indikátor 10 indikační článek 20 a pomocný článek 25. V uspořádání obvodu označeném na obr. 1A je napětí otevřeného obvodu (OCV) indikačního článku 20 vyšší, než napětí otevřeného obvodu hlavního článku 3 0. V tomto případě je katoda 83 pomocného článku elektricky připojena ke katodě 4 3 indikačního článku, anoda 7 7 pomocného článku je připojena ke katodě 145 hlavního článku a anoda 47 indikačního článku je připojena k anodě 115 hlavního článku. V takovém uspořádání snižuje napětí otevřeného obvodu pomocného článku 25 napětí otevřeného obvodu napětí otevřeného obvodu indikačního článku 20 tak, aby napětí otevřeného obvodu stavového indikátoru 10 jako celku, tj . mezi anodou 77 pomocného článku 2 5 a anodou 47 článku 20 stavového indikátoru bylo přibližně stejné jako napětí fl fl otevřeného obvodu hlavního článku 30 . Stejný účinek v tomto případě lze také dosáhnout spojením anody £7 indikačního článku 20 s anodou 77 pomocného článku 25, spojením katody 43 indikačního článku 20 s katodou 145 hlavního článku 30 a spojením katody 83 pomocného článku 25 s anodou 115 hlavního článku 30.
Stavový indikátor 10 obsahující indikační článek 20 a pomocný článek 25 je zobrazen na obr. 2 v uspořádání shodném s obvodovým schématem z obr. 1. Stavový indikátor 10 muže být nepřetržitě připojen k hlavnímu článku 2Q (obr. 2A) , jako například ke konvenčnímu alkalinovému článku, například jeho integrováním do štítku pro hlavní článek. Protože tvar vybíjení napětí otevřeného obvodu na stavovém indikátoru 10 je přibližně stejný, jako tvar vybíjení napětí otevřeného obvodu hlavního článku 30, poměr toku proudu hlavním článkem k toku proudu pomocným článkem zůstává na téměř konstantní hodnotě. Tak to může být bez ohledu na zatížení hlavního článku. Kdykoli během vybíjení hlavního článku bude tudíž procentuální vyprázdnění buďto řídící anody nebo katody buďto indikačního článku 2 0 nebo pomocného článku 25 přibližně stejné jako procentuální vyprázdnění buďto řídící anody nebo katody hlavního článku 3_0. (pokud je přebytek množství anodového aktivního materiálu nebo katodového aktivního materiálu buďto v hlavním článku 30 nebo v indikačním článku 2 0, mělo by být provedeno porovnání procentuálního vyprázdnění mezi těmito dvěma články s použitím elektrody obsahující aktivní materiál, kterého není přebytek. Elektroda, které není přebytek je zde označována jako řídící elektroda).
• 0 • 0
0* 0 ··*· 0 0 0 * 0*· 0*0 0**» * ·*0 · · 0 0 0 000 0·* «0 · ·· 0 00 00
Typicky může být použito procentuální vyprázdnění (vyčištění) anody 47 indikačního článku 20 za účelem vyjádření procentuálního vyprázdnění řídící elektrody v hlavním článku. To může být použito za účelem zajištěni spojité vizuální indikace stavu (stavu nabití) hlavního článku. Procentuální aktivní materiál zůstávající v indikačním článku 20 může být viditelně zjistitelný kdykoli během života hlavního článku. Pokud je například indikační anoda 47 vyprazdňována, může být anoda viditelně zjistitelná a grafické měřítko umístěné vedle této anody může udávat procentuální nabití zbývající v hlavním článku 30 anebo udávat, že hlavní článek potřebuje vyměnit.
Stavový indikátor IQ může být například připojen paralelně s hlavním testovaným článkem 30, jak je znázorněn v obvodovém schématu na obr. 1. Na obr. 1 je schematicky ukázán hlavní článek 30 se záporným vývodem 115 a kladným vývodem 145. Při použiti, kdy je hlavní článek 30 připojen k zátěži 38 a vybíjí se, protéká proud iL zátěží 38, proud i;} protéká hlavním článkem 3Q a proud i? protéká stavovým indikátorem 10, takže íl=Íh+Ít· V konfiguraci obvodu z obr. 1, pokud je hlavní článek konvenční alkalínový článek o velikosti ΆΆ, který má během normální činnosti vnitřní odpor okolo 0,1 ohmu, je složený vnitřní odpor indikačního článku 20 a pomocného článku /5 typicky alespoň okolo násobku 10, typičtěji násobku okolo 104 až 10 vnitřního odporu hlavního článku 30 . Mělo by být oceněno, že celkový odpor stavového indikátoru 10 může být upraven změnou vnitřního odporu každého z indikačních článků 20 a pomocného článku 25 nebo přidáním rezistorů do série s těmito dvěma články.
« · ·
0··* ·
V upřednostňovaném provedení obsahuje stavový indikátor 10 (sestava zkoušečky), jak je ukázán na obrázku 2, indikační článek 20 elektricky zapojený do série s pomocným článkem 25 způsobem odpovídajícím uspořádání obvodu z obr. 1. Stavový indikátor 10 (zkoušečka) má tloušťku menší, než 100 milů (2,5 mm), přednostně tloušťku mezi okolo 2 a 100 milý (0,05 a 2,5 mm), přednostněji tloušťku mezi okolo 2 a 15 milý (0,05 a 0,4 mm). Pomocný článek 25 je miniaturní tenký zdroj energie, který alespoň částečně pohání indikační článek 20. Hlavní článek 3 0 může být primární nebo sekundární baterie a typicky může být konvenční alkalinový článek. Stavový indikátor 10 může být integrován do štítku pro hlavní článek 30, například jeho připevněním k vnitřnímu povrchu štítku. Indikační článek 20 obsahuje anodu 47 a katodu 43 složené z různých materiálů v kontaktu s elektrolytem. Indikační článek 20 a pomocný článek 25 se vybíjejí lineárně úměrně k vybití hlavního článku 30, bez ohledu na zátěž 3 8 . Například indikační článek 2 0 lze zkalibrovat tak, aby během vybíjení hlavního článku 30 bylo procentuální vybití buďto řídící anody nebo katody indikačního článku 20 přibližně stejné jako procentuální vybití řídící elektrody hlavního článku 30 . Pro použití hlavního článku 3 0 při extrémně vysokém nebo nízkém proudovém zatížení, tj. značně odchylném od normálního použití, bude procentuální vybití indikačního článku 20 funkcí procentuálního vybití hlavního článku, pokud nebude jeho lineární funkcí.
Indikační článek 20 (Obr. 2) je miniaturní elektrochemický článek obsahující katodový materiál 43 a anodový materiál 47, které jsou pokud možno od sebe odděleny · 9
·9 • 9 I 9 « · a které mohou ležet ve stejné rovině. Katoda 43 a anoda 47 jsou pokud možno z různých elektrochemicky aktivních materiálů v kontaktu s elektrolytem, které mají za následek článek, který má konečnou elektromotorickou sílu. Katoda 43 a anoda 47 jsou tenké povlaky nanesené na substrátech 42 a 48 v uvedeném pořadí. Je žádoucí, aby materiál, použitý pro katodu 43 a substrát 42 katody nebyl reaktivní v okolní atmosféře nebo podrobován korozi. V provedení zobrazeném na obrázku 2 může být upřednostňovaný katodový materiál 43 z lambda MnO2 a upřednostňovaný anodový materiál může být stříbro. Substrát 48 anody je přednostně vodivý a přednostně z uhlíku a substrát 42 katody je vodivý. (Je možné použít nevodivý materiál pro substrát 48 anody, ale vodivý substrát je upřednostňován a bude zde popsán). Vodivý substrát 48 anody se používá k zabránění elektricky izolovaným ostrovům kovu v objevení se na substrátu tak jak je anoda 47 elektrochemicky obnažována (čištěna) z jednoho konce na druhý. Další požadavek je, aby substrát 48 anody měl barvu, která nabízí vysoký kontrast k barvě anody 47 a tudíž dá vysoce rozeznatelnou vizuální indikaci čištění anody 47. Upřednostňované uspořádání katody 43 a anody 47 ve vzájemném vztahu a ve vztahu k podložnímu vodivému substrátu je zobrazeno na obrázku 2. Mezera 4 4 odděluje katodu 43 od anody 4 7 a také odděluje podložní vodivé substráty 42_ od 48, jak je nejlépe vidět na obr. 2. Také může být pod vodivými substráty 42 a 48 povlak izolačního materiálu 35.
Vodivý substrát 42 (obr. 2} může procházet za hranou 43 (b) vrchního materiálu katody, aby vytvořil rozšířené části substrátu 42 (a) . Podobně vodivý substrát 48 může procházet za hranou 47(b) vrchního materiálu anody, aby ·* *·«· « 9 • · · ·«· · » • · 9 99 9 99 vytvořil rozšířenou část substrátu 48(a), Lepidlo je aplikováno na povrch rozšířených částí 42 (a) a 48(a), čímž tvoří hranici lepidla 55 kolem obvodu vodivých substrátů 42 a 48 . Hraníce lepidla 55 definuje prostor 53 okna nad katodou 43 a anodou 47 . Vrstva čistého elektrolytu 45 je aplikována do prostoru 53 okna tak, aby pokryla katodu 43 a anodu 47 . Konec 48 (b) části 48 (a) rozšířeného substrátu vyčnívá ze strany anody článku 20. Podobně konec 42 (b) části 42(a) rozšířeného substrátu vyčnívá ze strany katody článku 20. Kus hliníkové fólie 65 je připevněn ke konci 48 (b) anodového substrátu s použitím vodivého lepidla 62 umístěného mezi ně. Fólie 65 slouží k přenášení proudu ze substrátu 4 8 do záporného vývodu 115 baterie (obr. 2A) .
Konec 42(b) katodového substrátu je pokryt na svém horním povrchu vodivým lepidlem 61. Průhledný přepažující povlak 52 je aplikován přes okno 53 s okraji povrchu v kontaktu s okrajem 55 lepidla. Přepažující povlak 52 je tudíž ochranný povlak, který pokrývá a těsně utěsňuje elektrolyt 45. Přepažující povlak 52 je držen na místě okrajem 55 lepidla. Indikační článek 20 může být zajištěn k pouzdru hlavního článku 30 lepidlem 32 citlivým na tlak aplikovaným na spodní stranu stavového indikátoru pod izolační povlak 35.
Pomocný článek 25 (obr. 2) je pokud mošno tenký plochý zdrojový článek. Pomocný článek 2 5 má tloušťku menší, než 100 milů (2,5 mm), přednostně tloušťku mezi okolo 2 a 100 milý (0,05 a 2,5 mm), přednostněji tloušťku mezi okolo 2 a 15 milý (0,05 a 0,4 mm) . Pomocný článek 25 obsahuje povlak z anodového aktivního materiálu 77, povlak z katodového aktivního materiálu 8 3 a vrstvu 7 3 elektrolytu mezi nimi. Anodový aktivní materiál 77 může být nanesený nebo • * «444 ·* 4 4 · 4 « » 4 4
4 4 * « »4 «
4 4 4 laminovaný na vodivý substrát 7 b. Anodový aktivní materiál 77 se dotýká přepážky 72 naplněného elektrolytem 73.
Katodový aktivní materiál 83, který může být nanesený nebo 81 je také v kontaktu s separátoru 72. Anodové a navrstvený na vodivý substrát elektrolytem 73 obsaženým v katodové vodivé substráty 7 8 a 81 v uvedeném pořadí mohou být typicky hliníkové nebo kovové fólie pokryté uhlíkem. Vodivé lepidlo 92 může být aplikováno na spodní stranu pomocného článku 2 5 v kontaktu s vystaveným povrchem vodivého substrátu 81. Pomocný článek 2 5 je elektricky připojen k indikačnímu článku 20 (obr. 2) je elektricky připojen aplikováním anodového spojovacího prvku 77 (a) pomocného článku 25 tak, aby se dotýkal vodivého lepidla 61 na spojovacím prvku 42(b) katodového substrátu indikačního článku 20. To elektricky spojuje aktivní materiál 77 pomocné anody s katodou 43 indikačního článku 20 podle obvodového schématu z obr. 1. Spojení do hlavního článku 30, typicky konvenčního alkalinového článku, je znázorněno s odkazem na obr. 2A. Aktivní materiál 83 pomocné katody se elektricky spojí s kladným vývodem 145 hlavního článku 30 vodivým lepidlem 92 (obr. 2), které spojí pomocnou katodu 83 s krytem hlavního článku jak je ukázáno na obr. 2A. Spojovací člen 65 fólie je přitisknut do stálého kontaktu s víkem 110 záporného konce hlavního článku (obr. 2A) tak, aby se vodivé lepidlo 62 dotýkalo koncového víka 110 . Takové spojení umístí anodu 4 7 indikačního článku 20 do elektrického kontaktu se záporným vývodem 115 hlavního článku 30.
Stavový indikátor 10 může být integrován na vnitřní povrch štítku 58 vrstvy pro hlavní článek jak je znázorněno na obr. 2A. Štítek 58 může být pokud možno teplem zmenšující • 4
• 444 ·· 4 • 6 4 • 4 · · * * * 4 · 4 4 · • · 4
4 • V 4
4 se blána, jako například polyvinylchlorid nebo polypropylen. Stavový indikátor 10 může být vytvořen na jedné straně štítku postupným tiskem nebo laminací každého z povlaků, které obsahují indikační článek 20 a pomocný článek 25. Vrstva teplu odolného lepidla citlivého na tlak může být aplikována na vnitřní povrch štítku a štítek s integrovaným stavovým indikátorem může být aplikován na hlavní článek 30 jeho omotáním okolo krytu článku. Konce štítku mohou být pak teplem smrštěny přes vrchní a spodní nákružky 152 a 154 v uvedeném pořadí běžným způsobem podrobením okrajů štítku dostatečnému teplu, které způsobí smrsknutí.
Během činnosti při vybíjení hlavního článku 30 se vybíjí (čistí) aktivní materiál 47 indikační anody. Aktivní materiál 47 anody postupně mizí z části anodové aktivní vrstvy nejblíže ke katodové vrstvě 43, zejména z konce 47(a) (obr. 2). To zajišťuje vizuálně rozeznatelný efekt měřítka zásoby paliva. Množství indikační anody zbývající v článku 20 kdykoli během života hlavního článku 30 je ihned viditelné průhledným elektrolytem 45. To umožňuje jednoduché určení míry vybití hlavního článku vizuální kontrolou, oknem 53, množství anody 4Ί zbývající v indikačním článku 2 0. Kalibrované grafické měřítko může být zajištěno vedle indikační anody 47, aby zjednodušilo určení, kdy je anoda 4 7 dostatečně vyčerpaná, což udává nutnost nahrazení hlavního článku 30 .
Následující materiály lze použít k vytvoření stavového indikátoru 10: Anoda 47 indikačního článku může být složena ze stříbrného povlaku (tloušťka mezi 500 a 1000 angstromy) naneseného na vrchol anodového substrátu 48 naprašováním
4444
4* 4
44 * 4 · 4 0 · » • 4440 4·00
4 4 0 0444 0 «44 4 0
4 0 0 4 4 4
444 4< *4 nebo odpařováním elektronovým svazkem. Anodový substrát 48 indikačního článku a katodový substrát 42 indikačního článku mohou být složeny z uhlíkem plněného polyethylenového materiálu (Velstat od 3M) Materials lne (CMI). Eventuelně může být anodový substrát 48 složen z izolačního plastického povlaku jako například z povlaku ACLAR (polychlorotrifluorethylén) od Allied Signál Co. nebo povaku KALODEX (polyethylen naftalát) od ICI Americas pokrytý elektronicky vodivým povlakem, jako například povlakem oxidu india a cínu (ITO) nebo vodivým uhlíkovým povlakem. Eventuelně může být anodový substrát 48 složen z izolačního materiálu. Anodový substrát 48 má tloušťku pokud mošno mezi okolo 0,5 a 1 milém.
Katoda 43 indikačního článku je složena z katodové směsi, obsahující například katodový aktivní materiál, jako například V2O5 nebo lambda Mn02. Katodová směs obsahující materiál V2O5 nebo lambda MnCy lze připravit smícháním tohoto materiálu s vodivými částicemi, například uhlíkovým, grafitovým, nebo kovovým práškem. Katodová směs může být dále smíchána s pojivém a rozpouštědlem jako například polyvinylidenovým fluoridem a l-methyl-2pyrrolidinonem, aby vytvořila povlakový inkoust. Inkoust může být pak nanesen na katodový substrát 42 jako vlhký povlak 0,2-2 milý tenký a pak vysušena, aby vytvořila katodu.
Elektrolyt 4 5 indikačního článku (obr. 2) může být připraven nejdříve vytvořením elektrolytického roztoku složeného ze směsi stříbrného trifluoromethanesulfonylimidu (AgTFSI), lithium trifluoromethanesulfonylímdu (LiTFSI) rozpuštěného rozpouštědlu 3-methylsulfolanu pak φ φ Μ » φ φ φ • φφφ φ « φ ♦ φ zgelováním roztoku póly(vinylidenem fluoridem). Elektrolyt 45 může být připraven smícháním 8 váhových dílů roztoku elektrolytu se 3 váhovými díly póly(vinylídenu fluoridu). Směs je vytvarována při teplotě okolo 140°C na požadovanou tloušťku, přednostně mezi okolo 1 a 4 milů (0, 025 mm a 0,10 mm) a aplikována na anodu 47 a katodu 43 indikačního článku.
Indikační lepicí rám 55 (obr. 2) může být zvolen ze širokého rozsahu lepidel citlivých na tlak. Požadované lepidlo je konvenční lepidlo založené na butylové pryži, jako například polyisobutylene/isoprene kopolymerové lepidlo dostupné jako Butyl 065 pryžové lepidlo od EXXON Co. Lepicí rám 55 má pokud možno tloušťku mezi okolo 1 a 2,5 míly (0,025 mm a 0,0625 mm). Indikační průhledná přepážka 52 může být složena pokud možno z ACLARového (polychlorotrifluoroethylen) povlaku (Allied Signál Co.) o tloušťce okolo 0,6 až 1 milu (0,015 a 0,025 mm) nebo z Kalodexového povlaku (Polyethylen naftalát). Vodivé lepidlo 62 může být pokud možno z vodivého lepidla plněného uhlíkem, jako například lepidla dostupného pod obchodním označením vodivé transferové lepidlo ARCLAD od Adhesives Research Co. Povlak 62 lepidla může být pokud možno tlustý okolo 0,5 milů (0,002 mm). Krycí povlak 65 může být pokud možno z hliníkové fólie tlusté okolo 0,25 až 0,5 milu (0,006 a 0,012 mm) .
Materiály používané napětí otevřeného obvodu pomocný článek 25 jsou v pomocném článku 25 závisí na indikačního článku. Materiály pro zvoleny tak, aby celkové napětí otevřeného obvodu na sestavě 10 stavového indikátoru jako celku bylo přibližně stejné jako napětí vybíjeného hlavního
článku. V pomocném článku 25 Lze použít buďto vodní, nebo organické elektrolyty. Pokud je použít vodní elektrolyt, může být typický katodový vodivý substrát 81 pomocného složen z vodivé póly(vinylacetátového)/ článku póly(vinylchloridového plněného povlaku obsahujícího manganičitého (EMD), elektrolytického grafitu a oxidu
10%
EMD a grafitu v Carbopolu 940 (B.F.
polymerového povlaku uhlíkem (Rexam Graphics vodivý plastický povlak č. 2664-01) . Výše popsaná vodivá vrstva 81 je laminována na vrstvu 82 hliníkové fólie. Vodivý polymerový povlak může být pokud možno tlustý okolo 1 mílu (0,025 mm) a hliníkový povlak tlustý mezi okolo 0,25 a 0,5 milů (0,006 a 0,012 mm). Katoda 83 pomocného článku je složena pokud možno z tištěného X%
90-X)polyvínylchloridového pojivá. Katodová aktivní vrstva 83 může být připravena rozptýlením třech váhových dílů směsi 7 váhových dílech vodního 0,75%. Goodrich Co.) kopolymerů síťované kyseliny akrylové a úpravou směsi na pH 10 pomocí KOH a pak přidáním PVC latexu HALOFLEX 320 (ICI Americas - U.S. Resins Division) v dostatečném množství, aby obsahoval 10 váh. % konečného sušeného katodového materiálu. Směs je pak nanesena jako mokrý povlak (0,2 až 0,5 milů tlustý) na polymerovou vrstvu 81 plněnou uhlíkem a pak vzduchem sušená, aby vytvořila sušenou katodovou aktivní vrstvu 83.
Přepážka 7 2 pomocného článku muže být nitrocelulózová nebo celofánová porézní membrána o tloušťce okolo 1 mílu (0,025 mm) obsahující okolo 2-8 mikrolitrů elektrolytického roztoku 73 složeného z okolo 24 až 32 váhových % vodního ZnCl upraveného na pH 4 přidáním ZnO. Těsnění 85 je opatřeno mezi vnějšími okraji anody 77 a katody 83, které drží ♦ · 44
- 17 pomocný článek pohromadě a zabraňuje znečišťujícím látkám ve vstupu do článku. Těsnění 8 5 může být vhodně vytvořeno teplem tavitelnou blánou z polyvinylchloridu. Eventuelně může být pryžového lepidla citlivého na tlak jako například pryžového Butyl 065 od Exxon Co. Těsnění 85 je s výhodou mezi okolo 1 a 2 míly (0,025 mm a 0,05 mm) tlusté.
polvvinylácetátu/ složen z butyl
Anodový materiál 77 pomocného článku může být nanesen na substrát 7 6 složený z vodivého póly(vinyl acetát)/póly(vinyl chlorid) polymerového povlaku plněného uhlíkem (vodivý plastový povlak č. 2664-01 Rexam Graphics). Substrát 7 6 může být laminován na vrstvu hliníkové fólie (není ukázána) na povrch substrátu 76 naproti anodovému materiálu 77. Vodivý polymerový povlak může být pokud možno okolo 1 mílu (0,025 mm) tlustý a hliníková fólie mezi okolo 0,25 a 0,5 mílu (0,006 a 0,012 mm) tlustá. Anodová vrstva 77 pomocného článku může být povlak složený z 90% anodového prášku, (např. zinkového prášku nebo jiného kovového prášku v závislosti na potřebném napětí) a 10% styrene-butadiene kopolymerového (SBR) pojivá. Anodová vrstva 77 může být připravena nejdříve rozptýlením 6,5 váhových dílů Zn prášku (velikost částic 5 až 7 mikrometrů) do 3,5 váhových dílů vodního 1,25% Carbopol 940 gelu síťované kyseliny polyakrylové (upravený na pH 12 pomocí KOH) . Pak je přidán styrene-butadienový pryžový latex (latex ROVENE 5550 SBR od Rohm & Haas Co.) v množství dostatečném k získání 1 váhového dílu styrene-butadienové pryže na 9 dílů zinku v celkovém suchém povlaku. Směs je pak nanesena jako mokrý povlak (0,5 až 1,5 milů tlustý) na polymerovou vrstvu 7 6 plněnou uhlíkem a pak je vzduchem vysušena.
» » · ·· · · · · «« · ♦· · ·· · ·
Kontaktní lepidlo 61 a 92 pomocného článku může být zvoleno z množství vodivých lepidel. Vhodné lepidlo 61 nebo 92 může být vodivé transferové lepidlo plněné uhlíkem dostupné jako lepidlo ARCLAD od Adhesives Research Co.
Takové lepidlo může být naneseno na tloušťku okolo 0, 5 mílii (0,012 mm) na vrstvu 82 hliníkové fólie tvořící lepicí vrstvu 92 . Stejná skladba lepidla může být nanesena do tloušťky okolo 0,5 milů (0,012 mm) k vytvoření lepicí vrstvy 61 nad koncem 42(b) substrátu indikační katody.
Indikační krycí lepidlo 32 může být zvoleno z široké palety lepidel citlivých na tlak. Lepidlo 32 je pokud možno složeno z butyl pryžového lepidla citlivého na tlak, jako například pryžového lepidla Butyl 065 od Exxon Co.
Následují pracovní příklady zkoušečky popsané s odkazem na obr. 2:
Příklad 1
Sestavy 10 indikátoru pracovního stavu typu popsaného v upřednostňovaném provedení (obr. 2) jsou sestaveny a použity k indikaci stavu nabití konvenčních Zn/MnO2 (1,5 voltových)
AA alkalinových článků vybíjených různými zátěžemi.
Indikační články 20 jak byly popsány s odkazem na obr. 2 jsou připraveny s následujícími složkami: Anoda 4 7 indikačního článku je připravena naprášením 600 angstromů stříbra na vodivé substráty 4 8 plněné uhlíkem (polyethylen Velstat plněný uhlíkem od společností 3M) . Oblast anody je okolo 0,86 palce (2,2 cm) krát 0,2 palce (0,51 cm) . Katoda 43 indikačního článku je vytvořena nejdříve připravením katodové směsi 70:30 (podle váhy) V,O5 a grafitu. Pak jsou smíchány s 0,45 g 4,5 g l-methyl-23 gm této směsi V2O5 a grafitu polyvinylíden fluoridem (PVDF) a pyrolidinone, aby vytvořily inkoust. Inkoust je nanesen na substrát 42 (polyethylen VELSTAT plněný uhlíkem) a vysušen při 150°C po 1 hod ve vzduchu, aby vytvořil 1 mil tlustý katodový povlak. Oblast katody je okolo 0,2 palce (0,51 cm) krát 0,2 palce (0,51 cm}. Katoda je oddělena od anody mezerou okolo 0,05 palce (0,13 cm) ve 2,5 mil (0,06 mm) tlustém butylovém pryžovém okně s lepidlem citlivým na tlak, které má vnitřní mezeru okolo 0,7 palce dlouhou a 0,30 palce širokou. Anoda a katoda jsou spojeny 2 mil tlustým průhledným elektrolytem 4 5 okolo 0,61 palce dlouhým krát okolo 0,2 palce širokým skládající se z (lithium trifluoromethanesulfonylimid} a (stříbro trifluoromethanesulfonylimid) přepravený jak bylo výše popsáno provedení. 1 mil tlustý KOLODEX póly(ethylen naftalát) průhledný přepažující povlak 52 okolo 1 palce dlouhý krát 0,60 palce široký je použita k utěsnění indikátoru. Hotové indikátory jsou mezi okolo 6 a 7 milý (0,15 a 0,18 mm) tlusté.
0,5 M LiTFSI 0, 003 M AgTFSI v rozpouštědle a pro upřednostněné
Pomocné články 25 typu popsaného s odkazem na obr. 2 jsou připraveny s následujícími složkami. Katoda 8 3 pomocného článku je připravena nanesením vrstvy oxidu manganičitého obsahující elektrolytický oxid manganičitý (EMD) na vodivý substrát 81 složený z vodivého plastického povlaku plněného uhlíkem Rexham Graphics č. 2664-01 jak bylo popsáno výše. Povlak oxidu manganičitého je aplikován jako 0,5 mil tlustý mokrý povlak, který má suchou skladbu, která je 68¾ EMD a 17% grafit.
Anoda 7 7 pomocného článku je připravena aplikaci zinkového povlaku na vodivý plastický substrát plněný uhlíkem Rexham Graphics č. 2664-01 jak je popsán v předchozím popise. Suchá zinková anoda má tloušťku okolo 1 milu a okolo 0,070 palců (0,45 cm) plochy, která poskytuje kapacitu několika vrstev navíc oproti kapacitě katody. Přepážka 72 je připravena s použitím 1 mílu tlustého celofánového povlaku obsahujícího okolo 6x10 6 litru elektrolytu pH 4 (28% ZnCl2) . Těsnění 8 5 je 2 mil tlusté butyl pryžové lepidlo citlivé na tlak (Butyl pryžové lepidlo 065 od Exxon) používané k zalepení pomocného článku. Dokončené pomocné články jsou okolo 8 milů tlusté a měly naměřený odpor vůči střídavému napětí při 1kHz okolo 2 kohmů.
Indikační a pomocné články jsou vzájemně spojeny do série, aby vytvořily sestavu 10 stavového indikátoru jak je ukázáno na obr. 2. Dokončený stavový indikátor IQ v tomto příkladě má tloušťku mezi okolo 6 a 8 milý (0,15 a 0,2 mm). Stavový indikátor 10 je připojen paralelně jak je ukázáno na obr. 1 a 2A) k vývodům čerstvých Zn/MnO; (1,5 voltových) AA alkalinových článků s použitím vodivého lepidla ARCLAD 0,5 milu tlustého (61 a 92) jak bylo výše popsáno. Indikační článek 20 má kladnou elektromotorickou sílu (e.m.f.). napětí otevřeného obvodu na sestavě 10 stavového indikátoru jako celku je přibližně stejné, jako napětí vybíjeného hlavního článku.
AA články jsou vybíjeny od 1,5 do 0,8 voltú * 4 • •44 4 4 zatěžujícími rezístory o 1 ohmu, 4 ohmech, 36 ohmech, nebo 75 ohmech, buďto spojitě nebo přerušovaně, a proud indikačním článkem 20 je okolo (0,5-2)xl0f ampérů. Ve všech případech se indikační anoda čistí jako měrka a vizuálně odkrývá podložní černý vodivý anodový substrát 48 s čištěním začínajícím od konce 47 (a) nejblíže ke katodě a pokračujícím směrem k opačnému konci katody. Množství vyčištění koreluje úměrně s mírou vybití AA článku. Zkoušečka tudíž slouží jako účinný indikátor stavu náboje pro hlavní článek.
Specifická sestava stavového indikátoru popsaná v tomto příkladě může být použita s výhodou ke zkoušení stavu konvenčního Zn/MnO2 alkalinového článku, který může pracovat typicky se zatěžovacím odporem mezi okolo 1 a 1000 ohmy. Aplikace vynálezu není však zamýšlena k omezení na alkalinové články, ale spíše může být použita účinně ke zkoušení stavu jakéhokoli suchého článku.
Příklad 2
Indikační články 20 jsou připraveny stejným způsobem jak je popsáno v příkladu 1, kromě toho, že katodová směs V2O5 byla nahrazena jinou katodovou směsí obsahující lambda MnO2. Katodový inkoust je nejdříve připraven smícháním 3 g směsi LiMn?04 a grafitu (70:30 podle váhy), 0,45 g polyvinylidene fluoride (PVDF) a 4,5 g n-methylpyrrolidinone (NMP). Katodový inkoust je nanesen na substrát 42 (materiál VELSTAT) a vysušen při 150°C na vzduchu po 1 hod. LiMn2O4 obsažený ve vysušeném inkoustu je převeden na lambda MnCg vyluhováním sušeného inkoustu na substrát v 0,03M H2SO4 po 30 minut. Po vyluhování v kyselině jsou katody vypláchnuty a vysušeny ve vzduchu po 1 hod. Indikační článek 20 je sestavena stejným způsobem jako popsaným v příkladě 1, ale s použitím výše popsané katody. Indikační článek 2 0 v tomto příkladu má napětí otevřeného obvodu okolo 0,5 voltů.
Pomocné články jsou připraveny stejným způsobem jak bylo popsáno v příkladu 1, kromě toho, že je použita Pb anoda. Pb anoda může být připravena stejným způsobem jako Zn anoda, kromě toho, že je použit Pb prášek místo Zn. Použitý elektrolyt je 28% ZnCl2 pH 4 nasycený PbCl2. Pomocný článek takto připraven má napětí otevřeného obvodu (OCV) okolo 1,05 voltů.
Indikační článek a pomocný článek jsou spolu spojeny do série jako v příkladu 1, aby vytvořily sestavu 10 stavového indikátoru připojenou k čerstvému Zn/MnCh (1,5V) ΆΆ alkalinovému článku. Napětí otevřeného obvodu na sestavě 10 stavového indikátoru je přibližně stejné jako napětí ΆΆ článku. Během vybíjení AA článku se stavový indikátor chová podobně jako indikátor v příkladu 1. Ve všech případech se indikační anoda čistí jako měrka a vizuálně odkrývá podložní černý vodivý anodový substrát 48 s čištěním začínajícím od konce 47(a) nejblíže ke katodě a pokračujícím směrem k opačnému konci anody. Množství vyčištění koreluje úměrně s mírou vybití AA článku. Sestava 10 tudíž slouží jako účinný indikátor stavu nabití pro hlavní článek.
Ačkoli byl tento vynález popsán s odkazem na konkrétní provedení a konkrétní materiály tvorby, rozumí se, že jsou možná jiná provedení a materiály bez odchýlení od konceptu vynálezu. Vynález není tudíž zamýšlen k omezení na konkrétní provedení zde popsaná, ale rozsah vynálezu je definován •9 9999 spíše nároky a jejich ekvivalenty.
Zastupuj e:
Dr. Otakar Švorčík
Jf
JUDr. Otakar Švorčík advokát
120 00 Praha 2, Hálkova 2 ZV éz; - ti «0 0 *♦ ··
0· 0 0 0 · 0 0·« « 0 00 0 0 «000 « «0« « « 0 0« « « 0
Claims (6)
1 . ζ Kombinací? baterie a sestavy stavového indikátoru baterie pro zjišťování stavu nabití uvedené baterie; kde uvedená baterie obsahuje pouzdro, záporný vývod a kladný vývod a uvedená sestava stavového indikátoru je integrována do štítku připevněného k uvedené baterii; kde uvedená sestava indikátoru obsahuje indikační článek obsahující anodu, katodu a elektrolyt, přičemž uvedený elektrolyt se elektricky dotýká alespoň jedné části jak uvedené anody, tak katody indikačního článku; kde uvedený indikační článek má svou vlastní elektromotorickou sílu (e.m.f.) a alespoň část buďto anody nebo katody indikačního článku je viditelná; kde uvedená sestava stavového indikátoru dále obsahuje pomocný článek, který je elektrochemický článek vyrábějící energii obsahující anodu, katodu a elektrolyt, dotýkající se alespoň jedné části uvedené anody a katody pomocného článku; kde buďto anoda nebo katoda pomocného článku je elektricky připojena buďto k anodě nebo katodě indikačního článku; kde zbývající elektroda pomocného článku a zbývající elektroda indikačního článku jsou elektricky připojeny paralelně k vývodům baterie; a kde během vybíjení uvedené baterie začíná reakce v uvedené viditelné elektrodě uvedeného indikačního článku a pokračuje do jeho vzdálených oblastí.
2. Kombinace podle nároku 1, kde sestava stavového indikátoru článku má tloušťku mezi okolo 2 a 100 milů (0,05 a 2,5 mm) .
• 9 9999
3. Kombinace podle nároku 1, kde anoda a katoda indikačního článku obsahují různý elektrochemicky aktivní materiál.
4. Kombinace podle nároku 1, kde anoda a katoda indikačního článku jsou laterálně odděleny tak, aby žádná část anody indikačního článku nepřekrývala žádnou část katody elektrolytického článku.
nylimid a stříbro trifluromethanesulfonylimid.
9. Kombinace podle nároku 1, kde anoda pomocného článku obsahuje zinek a katoda pomocného článku obsahuje oxid manganičitý.
10. Kombinace podle nároku 1, kde anoda pomocného článku obsahuje olovo a katoda pomocného článku obsahuje oxid manganičitý.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/524,960 US5596278A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Condition tester for a battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ68198A3 true CZ68198A3 (cs) | 1998-07-15 |
Family
ID=24091354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ98681A CZ68198A3 (cs) | 1995-09-08 | 1996-08-08 | Zkoušečka stavu pro baterii |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5596278A (cs) |
| EP (1) | EP0848826B1 (cs) |
| JP (1) | JP4342610B2 (cs) |
| CN (1) | CN1199467A (cs) |
| AT (1) | ATE244894T1 (cs) |
| AU (1) | AU701497B2 (cs) |
| BR (1) | BR9610656A (cs) |
| CA (1) | CA2231106C (cs) |
| CZ (1) | CZ68198A3 (cs) |
| DE (1) | DE69629036T2 (cs) |
| NO (1) | NO980995L (cs) |
| TW (1) | TW306078B (cs) |
| WO (1) | WO1997011376A2 (cs) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997014157A1 (en) * | 1995-10-07 | 1997-04-17 | Img Group Limited | An electrical circuit component formed of a conductive liquid printed directly onto a substrate |
| US6693431B1 (en) | 1998-08-28 | 2004-02-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Battery system and method of determining battery condition |
| US6379835B1 (en) | 1999-01-12 | 2002-04-30 | Morgan Adhesives Company | Method of making a thin film battery |
| US6483275B1 (en) | 1999-04-23 | 2002-11-19 | The Board Of Trustees Of The Univesity Of Illinois | Consumer battery having a built-in indicator |
| US6639355B1 (en) | 1999-12-20 | 2003-10-28 | Morgan Adhesives Company | Multidirectional electroluminescent lamp structures |
| US6621212B1 (en) | 1999-12-20 | 2003-09-16 | Morgan Adhesives Company | Electroluminescent lamp structure |
| US6624569B1 (en) | 1999-12-20 | 2003-09-23 | Morgan Adhesives Company | Electroluminescent labels |
| US7501208B2 (en) * | 2001-06-01 | 2009-03-10 | Eveready Battery Company, Inc. | Doped manganese dioxides |
| US6783893B2 (en) * | 2001-11-19 | 2004-08-31 | The Gillette Company | Alkaline battery |
| US20050118497A1 (en) * | 2003-12-01 | 2005-06-02 | Breen Thomas B. | Method and assembly for evaluating the state of charge of batteries |
| JP4735029B2 (ja) * | 2005-05-11 | 2011-07-27 | 日産自動車株式会社 | 押圧装置 |
| US20090199857A1 (en) * | 2006-03-01 | 2009-08-13 | Resmed Limited | Method and Apparatus for Reminding user to Replace and/or Service Cpap Apparatus and/or Component Thereof |
| US8902568B2 (en) | 2006-09-27 | 2014-12-02 | Covidien Lp | Power supply interface system for a breathing assistance system |
| US8222868B2 (en) * | 2008-04-02 | 2012-07-17 | Techtronic Power Tools Technology Limited | Battery tester for rechargeable power tool batteries |
| US8302600B2 (en) | 2008-09-30 | 2012-11-06 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Battery management for a breathing assistance system |
| US8776790B2 (en) * | 2009-07-16 | 2014-07-15 | Covidien Lp | Wireless, gas flow-powered sensor system for a breathing assistance system |
| US8421465B2 (en) * | 2009-12-02 | 2013-04-16 | Covidien Lp | Method and apparatus for indicating battery cell status on a battery pack assembly used during mechanical ventilation |
| US10036780B2 (en) * | 2011-09-05 | 2018-07-31 | Kabushiki Kaisha Nihon Micronics | Evaluation apparatus and evaluation method of sheet type cell |
| JP4962813B1 (ja) * | 2012-01-23 | 2012-06-27 | 日本テクノ株式会社 | アラーム出力装置、アラーム出力方法 |
| US9551758B2 (en) | 2012-12-27 | 2017-01-24 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Remote sensing of remaining battery capacity using on-battery circuitry |
| US9478850B2 (en) | 2013-05-23 | 2016-10-25 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Omni-directional antenna for a cylindrical body |
| US9726763B2 (en) | 2013-06-21 | 2017-08-08 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Systems and methods for remotely determining a battery characteristic |
| US9543623B2 (en) | 2013-12-11 | 2017-01-10 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Battery condition indicator |
| US9235044B2 (en) | 2014-01-29 | 2016-01-12 | The Gillette Company | Light activated power indicator |
| US9882250B2 (en) | 2014-05-30 | 2018-01-30 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Indicator circuit decoupled from a ground plane |
| US9568556B2 (en) * | 2014-07-25 | 2017-02-14 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Battery state of charge indicator with an auxiliary cell |
| US9823310B2 (en) | 2014-07-25 | 2017-11-21 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Battery state of charge indicator with an indicator circuit |
| USD775345S1 (en) | 2015-04-10 | 2016-12-27 | Covidien Lp | Ventilator console |
| US10297875B2 (en) | 2015-09-01 | 2019-05-21 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Battery including an on-cell indicator |
| US11024891B2 (en) | 2016-11-01 | 2021-06-01 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Reusable battery indicator with lock and key mechanism |
| US10151802B2 (en) | 2016-11-01 | 2018-12-11 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Reusable battery indicator with electrical lock and key |
| US10608293B2 (en) | 2016-11-01 | 2020-03-31 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Dual sided reusable battery indicator |
| US10483634B2 (en) | 2016-11-01 | 2019-11-19 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Positive battery terminal antenna ground plane |
| US10818979B2 (en) | 2016-11-01 | 2020-10-27 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Single sided reusable battery indicator |
| DE102016125168A1 (de) * | 2016-12-21 | 2018-06-21 | Fortu New Battery Technology Gmbh | Wiederaufladbare elektrochemische Zelle mit keramischer Separatorschicht und Indikatorelektrode |
| US11837754B2 (en) | 2020-12-30 | 2023-12-05 | Duracell U.S. Operations, Inc. | Magnetic battery cell connection mechanism |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3431481A (en) * | 1965-11-19 | 1969-03-04 | Canadian Patents Dev | Coulometer |
| US3634834A (en) * | 1969-02-03 | 1972-01-11 | Bissett Berman Corp | Nondestructive readout for electrochemical storage cell |
| US4835475A (en) * | 1986-11-17 | 1989-05-30 | Niichi Hanakura | Battery tester including a thermochromic material |
| US4835476A (en) * | 1986-11-28 | 1989-05-30 | Three Tec Davis Inc. | Voltage measuring sheet |
| US4723656A (en) * | 1987-06-04 | 1988-02-09 | Duracell Inc. | Battery package with battery condition indicator means |
| US5015544A (en) * | 1989-02-08 | 1991-05-14 | Strategic Energy Ltd. | Battery with strength indicator |
| US5223003A (en) * | 1991-01-15 | 1993-06-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Process for preparing a battery tester label |
| CA2054008A1 (en) * | 1991-01-31 | 1992-08-01 | Harry R. Huhndorff | Tester for end of cell |
| CA2056139C (en) * | 1991-01-31 | 2000-08-01 | John C. Bailey | Electrochromic thin film state-of-charge detector for on-the-cell application |
| US5250905A (en) * | 1991-09-24 | 1993-10-05 | Duracell Inc. | Battery with electrochemical tester |
| US5355089A (en) * | 1992-07-22 | 1994-10-11 | Duracell Inc. | Moisture barrier for battery with electrochemical tester |
| US5231356A (en) * | 1992-06-16 | 1993-07-27 | Robert Parker | Flexible battery tester with a variable length resistive heater |
| US5416406A (en) * | 1992-09-15 | 1995-05-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electric charge metering device and method |
| US5409788A (en) * | 1993-05-03 | 1995-04-25 | Eveready Battery Company, Inc. | Method for securing a tester device to a battery and the battery so produced |
| US5418086A (en) * | 1993-08-09 | 1995-05-23 | Eveready Battery Company, Inc. | Battery with coulometric state of charge indicator |
| US5627472A (en) * | 1995-01-26 | 1997-05-06 | Duracell Inc. | Condition tester for a battery |
-
1995
- 1995-09-08 US US08/524,960 patent/US5596278A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-08-05 TW TW085109418A patent/TW306078B/zh active
- 1996-08-08 JP JP51268497A patent/JP4342610B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-08 CN CN96197482A patent/CN1199467A/zh active Pending
- 1996-08-08 CZ CZ98681A patent/CZ68198A3/cs unknown
- 1996-08-08 AU AU67204/96A patent/AU701497B2/en not_active Ceased
- 1996-08-08 AT AT96927352T patent/ATE244894T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-08-08 CA CA002231106A patent/CA2231106C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-08 WO PCT/US1996/012910 patent/WO1997011376A2/en not_active Application Discontinuation
- 1996-08-08 EP EP96927352A patent/EP0848826B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-08 BR BR9610656A patent/BR9610656A/pt not_active IP Right Cessation
- 1996-08-08 DE DE69629036T patent/DE69629036T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-06 NO NO980995A patent/NO980995L/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0848826A4 (en) | 1998-12-16 |
| CA2231106A1 (en) | 1997-03-27 |
| CN1199467A (zh) | 1998-11-18 |
| WO1997011376A3 (en) | 1997-04-24 |
| JPH11512562A (ja) | 1999-10-26 |
| EP0848826A2 (en) | 1998-06-24 |
| TW306078B (cs) | 1997-05-21 |
| WO1997011376A2 (en) | 1997-03-27 |
| CA2231106C (en) | 2002-10-08 |
| NO980995D0 (no) | 1998-03-06 |
| DE69629036T2 (de) | 2004-06-03 |
| ATE244894T1 (de) | 2003-07-15 |
| MX9801828A (es) | 1998-08-30 |
| JP4342610B2 (ja) | 2009-10-14 |
| DE69629036D1 (de) | 2003-08-14 |
| NO980995L (no) | 1998-04-30 |
| AU701497B2 (en) | 1999-01-28 |
| US5596278A (en) | 1997-01-21 |
| AU6720496A (en) | 1997-04-09 |
| BR9610656A (pt) | 1999-06-29 |
| EP0848826B1 (en) | 2003-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ68198A3 (cs) | Zkoušečka stavu pro baterii | |
| EP0805978B1 (en) | Condition tester for a battery | |
| US5339024A (en) | Battery with electrochemical tester | |
| CA1099336A (en) | Thin flat laminar cells and batteries | |
| EP0902737B9 (en) | Flexible thin layer open electrochemical cell | |
| AU659683B2 (en) | Battery with electrochemical tester | |
| MXPA98001828A (en) | Condition tester for a bate | |
| MXPA97005573A (en) | Condition tester for a battery | |
| CA1111907A (en) | Flat battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |