DE112009000073T5

DE112009000073T5 - Batterie und Batteriesystem

Info

Publication number: DE112009000073T5
Application number: DE112009000073T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu KAWAOKA; Hiroshi Nagase; Yasuyuki Tamane
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2012-12-06
Also published as: CN102119464B; US20120015220A1; KR20110070836A; JP5533647B2; WO2011055429A1; JPWO2011055429A1; CN102119464A; KR101155755B1; US8679664B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist eine Batterie, die aufweist: einen Leistungsabschnitt, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; einen Anzeigeabschnitt, der sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; und einen Außenkörper, in dem der Leistungsabschnitt und der Anzeigeabschnitt untergebracht sind, wobei der Anzeigeabschnitt von außerhalb des Außenkörpers sichtbar ist. Durch Überprüfen des Anzeigeabschnitts oder des Anzeigemittels auf eine Verfärbung kann auf einfache Weise das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff in der Batterie erfasst werden und dann auf zerstörungsfreie Weise beurteilt werden, ob die Batterieleistung abgenommen hat.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, die ein Material auf Schwefelbasis aufweist, und sie betrifft ein Batteriesystem.
Technischer Hintergrund
Seit einigen Jahren wird im Hinblick auf die Schonung der Umwelt eine Leistungsquelle mit hohem Ausgabe- und Speichervermögen für die Anwendung mit schadstoffarmen Fahrzeugen, wie Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, gefordert. Abgesehen von der Automobiltechnik werden einhergehend mit der weltweiten Verbreitung von mobilen Geräten, wie informationstechnischen und Telekommunikationsanlagen, auch Sekundärbatterien verlangt, welche die Leistung der mobilen Geräte verbessern können.
Unter den Sekundärbatterien zeichnet sich eine Feststoffbatterie, die einen festen anorganischen Elektrolyten verwendet, in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit im Vergleich zu einer Batterie mit einem organischen Elektrolyten, der ein entflammbares organisches Lösungsmittel verwendet, besonders aus. Als Feststoffbatterie schlagen beispielsweise die Entgegenhaltungen 1 bis 4 Feststoffbatterien vor, die kristallisiertes Glas auf Sulfidbasis als festen Elektrolyten verwenden. Der feste Elektrolyt auf Sulfidbasis zeigt eine hohe Ionenleitfähigkeit und ist in der Lage, die Leistung von Feststoffbatterien zu verbessern. Jedoch zeigt der feste Elektrolyt auf Sulfidbasis eine geringe Wasserbeständigkeit, so dass er dazu neigt, mit Wasser zu reagieren und Wasserstoffsulfid zu erzeugen, wodurch die Ionenleitfähigkeit des festen Elektrolyten abnimmt und die Batterie verschlechtert wird bzw. die Batterieleistung abnimmt. Wenn ein fester Elektrolyt auf Sulfidbasis verwendet wird, müssen daher ein Mittel zur Verhinderung einer Reaktion mit Wasser und ein Mittel zur Erfassung einer Abnahme der Batterieleistung vorgesehen werden, um eine Batterie zu erhalten, die sich durch Sicherheit und Zuverlässigkeit auszeichnet.
Dagegen schlägt die Entgegenhaltung 5 eine All-Solid-State-Sekundärbatterie vor, bei der ein Schwefelwasserstoff-Detektor in einem Gehäuse bzw. Außenkörper der Feststoffbatterie angeordnet ist, um Schwefelwasserstoff, der in der Batterie erzeugt wird, erfassen zu können.
Liste der zitierten Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Entgegenhaltung 1: japanische Patentanmeldungs-Offenlegung (JP-A) Nr. 2008-103289
Entgegenhaltung 2: JP-A Nr. 2008-103290
Entgegenhaltung 3: JP-A Nr. 2008-103291
Entgegenhaltung 4: JP-A Nr. 2008-103292
Entgegenhaltung 5: JP-A Nr. 2009-193727

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Gemäß der All-Solid-State-Lithiumsekundärbatterie der Entgegenhaltung 5 kann eine Abnahme der Batterieleistung durch Erfassen von Schwefelwasserstoff, der innerhalb der Batterie erzeugt wird, mittels eines Sensors erkannt werden. Wenn es jedoch Probleme mit dem Sensor gibt, beispielsweise wenn der Sensor kaputt geht, kann der erzeugte Schwefelwasserstoff von außerhalb der Batterie jedoch nicht mehr angemessen erfasst werden. Daher wird eine zuverlässigere Batterie, mit der das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff mit einem einfachen Aufbau erfasst werden kann und deren Leistungsabnahme erkennbar ist, gefordert.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässigere Batterie zu schaffen, mit der das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb der Batterie mit einem einfachen Aufbau erfasst werden kann, und somit eine Abnahme der Batterieleistung erkannt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Batteriesystems.
Problemlösung
Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist die vorliegende Erfindung aufgebaut wie folgt. Das heißt, der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Batterie, die aufweist: einen Leistungsabschnitt, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; einen Unterscheidungs- bzw. Charakterisierungs- bzw. Anzeigeabschnitt, der sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; und einen Außenkörper, in dem der Leistungsabschnitt und der Anzeigeabschnitt enthalten sind, wobei der Anzeigeabschnitt von außerhalb des Außenkörpers betrachtet bzw. kontrolliert werden kann.
Im ersten Aspekt und den folgenden Aspekten der Erfindung sind Material und Form des „Außenkörpers” nicht besonders beschränkt, solange der Außenkörper den Leistungsabschnitt bzw. die Leistungsabschnitte aufnehmen kann; ein bekanntes Gehäuse oder ein Schichtpaket kann verwendet werden. Alternativ dazu kann der Außenkörper für einen Akku verwendet werden, der durch Herstellen einer Vielzahl der Außenkörper, von denen jedes einen/mehrere Leistungsabschnitt/e enthält, und Packen dieser Außenkörper ihrerseits in einem weiteren Außenkörper erhalten wird. Der Ausdruck „innerhalb des Außenkörpers” bedeutet innerhalb der äußeren Oberfläche (der Außenwand) des Außenkörpers. Der Ausdruck „Material auf Schwefelbasis” bedeutet ein Material, das zumindest teilweise Schwefel oder eine Schwefelverbindung enthält. Genauer kann es sich bei dem Material auf Schwefelbasis um ein festes Elektrolytmaterial auf Li-A-S-Basis handeln (wobei A mindestens ein Element ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: P, Ge, B, Si und I). Der Ausdruck „Leistungsabschnitt, der ein Material auf Schwefelbasis enthält” bedeutet einen Leistungsabschnitt, der zumindest teilweise ein Material auf Schwefelbasis enthält, beispielsweise ist ein Leistungsabschnitt möglich, in dem das Material auf Schwefelbasis in einer Kathodenschicht, einer festen Elektrolytschicht oder einer Anodenschicht enthalten ist.
Im ersten Aspekt der Erfindung kann der Außenkörper ein Kontrollfenster aufweisen. Der Ausdruck „Kontrollfenster” ist nicht besonders beschränkt, solange es sich dabei um ein Fenster handelt, durch welches das Innere des Außenkörpers von außerhalb des Außenkörpers betrachtet werden kann. Durch das Kontrollfenster kann ein Anzeigeabschnitt, der im Außenkörper angeordnet ist, leicht auf eine Verfärbung überprüft werden; dadurch kann eine Abnahme der Batterieleistung leicht erkannt werden.
Im ersten Aspekt der Erfindung besteht der Anzeigeabschnitt vorzugsweise aus einem Material, das mindestens ein Element aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn. Der Grund dafür ist, dass ein solcher Anzeigeabschnitt sich durch eine Reaktion mit Schwefelwasserstoff deutlich verfärbt und eine Abnahme der Batterieleistung dadurch leicht erkannt werden kann.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Batterie, die aufweist: einen Leistungsabschnitt, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; einen Außenkörper, in dem der Leistungsabschnitt aufgenommen ist; und ein Unterscheidungs- bzw. Charakterisierungs bzw. Anzeigemittel, von dem sich zumindest ein Teil verfärbt, wenn es mit Schwefelwasserstoff reagiert, und das an einem Teil des Außenkörpers angeordnet ist.
Im zweiten Aspekt der Erfindung ist der Zustand, wo „ein Anzeigemittel an einem Teil des Außenkörpers angeordnet” ist, nicht besonders beschränkt, solange das Anzeigemittel so am Außenkörper befestigt ist, dass die Erzeugung von Schwefelwasserstoff in der Batterie erkannt werden kann. Beispielsweise ist eine Ausführungsform bzw. eine Ausführungsform möglich, wo eine Durchgangsbohrung bzw. eine Öffnung im Außenkörper geschaffen und das Anzeigemittel herausnehmbar in die Öffnung eingeführt oder eingepasst wird; oder eine Ausführungsform, in der ein Anzeigemittel zwischen den Außenkörpern angeordnet werden.
Im zweiten Aspekt der Erfindung besteht der Anzeigeabschnitt vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Material, das mindestens ein Element aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn. Der Grund dafür ist, dass ein solcher Anzeigeabschnitt sich durch eine Reaktion mit Schwefelwasserstoff deutlich verfärbt und eine Abnahme der Batterieleistung dadurch leicht erkannt werden kann.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriesystem, das aufweist: eine Fluidleitung; eine Batterie, die ein Material auf Schwefelbasis enthält und die in der Fluidleitung angeordnet ist; und ein Unterscheidungs- bzw. Charakterisierungs- bzw. Anzeigemittel, das sich zumindest zum Teil verfärbt, wenn es mit Schwefelwasserstoff reagiert, und das in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie vorgesehen ist.
Im dritten Aspekt der Erfindung ist die „Fluidleitung” nicht besonders beschränkt, solange sie eine Leitung ist, in der Schwefelwasserstoff, der in der Batterie erzeugt wird, in Strömungsrichtung abwärts strömen kann, wenn ein Fluid aus der Batterie in einer Richtung (stromabwärts) strömt oder zum Strömen gebracht wird. Diese Leitung kann beispielsweise ein Rohr sein. Es sei darauf hingewiesen, dass der Fluidstrom eine auf einen Konzentrationsgradienten zurückgehende natürliche Diffusion von Gas, das in der Batterie erzeugt wird, sein kann. Anders ausgedrückt ist die „Fluidleitung” nicht auf eine beschränkt, die durch Ansaugen und Austreiben unter Verwendung eines Luftgebläses einen Fluidstrom erzwingt. Damit Schwefelwasserstoff, der in der Batterie erzeugt wird, zuverlässig beim Anzeigemittel ankommt, wird jedoch vorzugsweise ein Fluidstrom in der Fluidleitung erzwungen. Der Ausdruck „Anzeigemittel, das in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie vorgesehen ist”, bedeutet, dass das Anzeigemittel an einer Stelle vorgesehen ist, wo das erzeugte Gas aus der Batterie ankommt oder vorbeikommt.
Im dritten Aspekt der Erfindung besteht der Anzeigeabschnitt vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Material, das mindestens ein Element aufweist, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn. Der Grund dafür ist, dass ein solches Anzeigemittel sich durch eine Reaktion mit Schwefelwasserstoff deutlich verfärbt und eine Abnahme der Batterieleistung dadurch leicht erkannt werden kann.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Anzeigeabschnitt, der sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt, innerhalb des Außenkörpers angeordnet, und der Anzeigeabschnitt kann von außerhalb des Außenkörpers kontrolliert werden, und daher ist es möglich, das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb des Außenkörpers durch Überprüfen des Anzeigeabschnitts auf eine Verfärbung von außerhalb des Außenkörpers zu erfassen; dadurch kann eine Abnahme der Batterieleistung mit einem einfachen Aufbau erfasst werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist das Anzeigemittel, das sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt, an einem Teil des Außenkörpers vorgesehen, und daher ist es möglich, das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb des Außenkörpers durch Überprüfen des Anzeigemittels auf eine Verfärbung zu erfassen; dadurch kann eine Abnahme der Batterieleistung mit einem einfachen Aufbau erfasst werden.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist das Anzeigemittel, das sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff zumindest teilweise verfärbt, in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie vorgesehen, und dadurch kann durch die Verfärbung des Anzeigemittels das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoffgas aus der Batterie erfasst werden; dadurch kann eine Abnahme der Batterieleistung mit einem einfachen Aufbau erfasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Skizze, die schematisch das Äußere einer Batterie 10 der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine Querschnittsdarstellung in Richtung der Pfeile entlang der Linie II-II von 1;
3 ist eine Querschnittsdarstellung in Richtung der Pfeile entlang der Linie III-III von 1;
4 ist eine Darstellung des modifizierten Beispiels der Batterie 10;
5 ist eine Draufsicht, die das Äußere einer Batterie 100 zeigt;
6 ist eine Querschnittsdarstellung in Richtung der Pfeile entlang der Linie IV-IV von 5;
7 ist eine Draufsicht auf ein Anzeigemittel 150;
8 ist eine Draufsicht auf einen Aufbau eines Steckbauteils 151 des Anzeigemittels 150;
9 ist eine Draufsicht auf ein Batteriesystem 200; und
10 ist eine Draufsicht auf einen Aufbau der Batterie von Beispiel 2.
Bezugszeichenliste

10: Batterie
15: Außenkörper
20: Leistungsabschnitt
21: Kathodenschicht
22: Anodenschicht
23: feste Elektrolytschicht
24: Kathodenstromkollektor
25: Anodenstromkollektor
26: Kathodenanschluss
27: Anodenanschluss
30: Anzeigebauteil (Anzeigeabschnitt)
31: transparentes Bauteil (Kontrollfenster)
35: Öffnung
36: Raum
100: Batterie
115: Außenkörper
120: Einheitszelle
125: Steuereinrichtung
130: Raum
135: Öffnung
150: Anzeigemittel
151: Steckbauteil
152: Anzeigebauteil, Membran
153: Sandwich-Bauteil
154: Öffnung
155: Trägerbauteil
200: Batteriesystem
201: Batterie
202: Zugang
203: Ausgang
204: Gehäuse (Fluidleitung)
205: Rohr
250: Anzeigemittel

Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer All-Solid-State-Lithiumsekundärbatterie, die einen festen Elektrolyten auf Schwefelbasis verwendet, beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht speziell auf diese Ausführungsform beschränkt; die Erfindung kann auf andere Batterietypen angewendet werden, die Schwefelwasserstoff in der Batterie erzeugen können (beispielsweise auf eine Schmelzcarbonat-Brennstoffzelle, eine Natrium/Schwefel-Batterie).
1. Erste Ausführungsform der Erfindung
1 bis 3 sind schematische Ansichten, die das Äußere und den inneren Aufbau der Batterie 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 1 zeigt eine Außenseite der Batterie 10 von der Seite betrachtet, wo das Anzeigebauteil 30, das als Anzeigeabschnitt dient, sichtbar ist. 2 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile entlang der Linie II-II von 1; und 3 ist eine Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile entlang der Linie III-III von 1. Wie in 2 dargestellt, weist die Batterie 10 auf: einen Leistungsabschnitt 20, der eine Kathodenschicht 21 aufweist, eine Anodenschicht 22, eine feste Elektrolytschicht 23, die zwischen der Kathodenschicht 21 und der Anodenschicht 22 angeordnet ist, einen Kathodenstromkollektor 24 und einen Anodenstromkollektor 25; einen Kathodenanschluss 26, der am Kathodenstromkollektor 24 angebracht ist; einen Anodenanschluss 27, der am Anodenstromkollektor 25 angebracht ist; und einen Außenkörper 15, in dem der Leistungsabschnitt, der Kathodenanschluss 26 und der Anodenanschluss 27 untergebracht sind. Der Kathodenanschluss 26 und der Anodenanschluss 27 sind so vorgesehen, dass diese Anschlüsse von innerhalb des Außenkörpers 15 nach außen vorstehen; durch diese Anschlüsse kann die elektrische Energie aus der Batterie abgenommen werden. Darüber hinaus ist, wie in 3 dargestellt, in Bezug auf die Batterie 10 eine Öffnung 35 an einem Teil des Außenkörpers 15 vorgesehen; ein transparentes Bauteil 31 ist unten an der durchgehenden Öffnung 35 vorgesehen, und ein Anzeigebauteil 30 ist auf der inneren Seite des transparenten Bauteils 31 vorgesehen. Ferner ist innerhalb des Außenkörpers 15 ein Raum 36 vorhanden; daher kann die Luft, die im Leistungsabschnitt 20 erzeugt wird, durch den Raum 36 bis zum Anzeigebauteil 30 kommen. Die Luftbatterie 10 wird im Folgenden auf Elementbasis beschrieben.
<Außenkörper 15>
Der Außenkörper 15 der Batterie 10 ist nicht besonders beschränkt, solange er den nachstehend beschriebenen Leistungsabschnitt 20 und das Anzeigebauteil 30 auf angemessene Weise aufnehmen kann. In 1 bis 3 sind der Leistungsabschnitt 20 usw. übereinander gelegt und in der Außenkörper 15 eingeführt; als Außenkörper 15 wird hierbei eine laminierte Schicht, die eine Aluminiumfolie bzw. ein Aluminiumblech und eine Harzschicht umfasst, verwendet. Jedoch ist der Außenkörper 15 nicht auf diese Ausführungsform beschränkt; beispielsweise kann ein Gehäuse verwendet werden, das aus Aluminium besteht. Die Form des Außenkörpers 15 ist nicht besonders beschränkt, solange er in der Lage ist, den Leistungsabschnitt 20 usw. aufzunehmen. Um das Anzeigebauteil 30, das innerhalb des Außenkörpers 15 vorgesehen ist, betrachten zu können, ist der Außenkörper 15 mit einer Öffnung 35 versehen. Form und Größe der Öffnung sind nicht besonders beschränkt, solange die Öffnung eine Betrachtung des Anzeigebauteils 30 innerhalb des Außenkörpers 15 ermöglicht. Damit das erzeugte Gas aus dem Leistungsabschnitt 20 das Anzeigebauteil 30 erreichen kann, ist darüber hinaus, wie in 3 dargestellt, ein vorgegebener Raum 36 im Außenkörper 15 vorgesehen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Raum 36 ein Raum sein kann, der von dem Gas geschaffen wird, das innerhalb der Batterie 10 erzeugt wird. Anders ausgedrückt ist es nicht notwendig, den Raum 36 im Außenkörper 15 vorab zu schaffen; daher ist der Außenkörper 15 eine Ausführungsform, in der das Gas, das in der Batterie 10 erzeugt wird, zumindest bis zum Anzeigebauteil 30 kommt.
<Leistungsabschnitt 20>
Der Leistungsabschnitt 20 ist im Außenkörper 15 aufgenommen; der Leistungsabschnitt 20 weist auf: einen Kathodenstromkollektor 24; eine Kathodenschicht 21, die auf mindestens einer Oberfläche des Kathodenstromkollektors 24 angeordnet ist; einen Anodenstromkollektor 25; eine Anodenschicht 22, die auf mindestens einer Oberfläche des Anodenstromkollektors 25 angeordnet ist; und eine feste Elektrolytschicht 23, die zwischen der Kathodenschicht 21 und der Anodenschicht 22 angeordnet ist.
(Kathodenschicht 21)
Die Kathodenschicht 21 ist eine Schicht, die ein kathodenaktives Material und einen festen Elektrolyten aufweist; sie kann optional einen leitfähigen Zusatz und ein Bindemittel enthalten. Wenn die Batterie 10 eine All-Solid-State-Lithiumsekundärbatterie ist, schließen Beispiele für das aktive Material die folgenden ein: LiCoO₂, LiNiO₂, mit einem anderen Element substituierten Li/Mn-Spinell, der als Li_1+xNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ dargestellt wird, LiMn₂O₄, Li_1+xMn_2-x-yM_yO₄ (worin M eines oder mehrere Elemente darstellt, die ausgewählt sind aus: Al, Mg, Co, Fe, Ni und Zn); Li_xTiO_y und LiMPO₄ (worin M ausgewählt ist aus: Fe, Mn, Co und Ni); V₂O₅, MoO₃, TiS₂); ein Kohlenstoffmaterial wie Graphit und Hartkohlenstoff; LiCoN, Li_xSi_yO₂; ein Lithiummetall oder eine Lithiumlegierung (d. h. LiM: M ist Sn, Si, Al, Ge, Sb oder P); eine Lithium speichernde intermetallische Verbindung (d. h. Mg_xM: M ist Sn, Ge oder Sb; oder N_ySb: N ist In, Cu oder Mn); und deren Derivate. Hier gibt es keine klare Unterscheidung zwischen dem aktiven Material der Kathode und dem nachstehend beschriebenen aktiven Material der Anode; daher kann eine Lithiumsekundärbatterie mit einer beliebigen Spannung unter Verwendung eines Materials mit einem Potential, das dem eines Edelmetalls ähnelt, als Kathode und einem anderen, das ein „unedleres” Potential zeigt, als Anode erzeugt werden, in dem man das Ladungs-/Entladungspotential der beiden Verbindungsarten vergleicht. Der feste Elektrolyt kann einer sein, der zumindest die Elemente Lithium und Schwefel enthält. Insbesondere wird ein fester Elektrolyt auf Li-A-S-Basis bevorzugt verwendet (wobei A mindestens eines der Elemente ist, die ausgewählt sind aus: P, Ge, B, Si und I). Spezielle Beispiele dafür sind unter anderem: Li₂S-P₂S₅, LiGe_0,25P_0,75S₄, Li₂S-B₂S₃, Li₂S-SiS₂ oder ein anderer Elektrolyt, dem LiI oder Li₂Po₄ zugesetzt wurde. Das Mischungsverhältnis des aktiven Materials der Kathode und des festen Elektrolyten ist nicht besonders beschränkt, solange das Mischungsverhältnis für einen angemessenen Betrieb der Batterie 10 ausreicht. Als leitfähiger Zusatz können ohne jede Beschränkung herkömmliche leitfähige Zusätze verwendet werden; beispielsweise wird ein Kohlenstoffmaterial wie Acetylenschwarz bevorzugt verwendet. Außerdem können herkömmliche Bindemittel ohne Beschränkung als das Bindemittel verwendet werden; beispielsweise wird bevorzugt ein Harz auf Fluorbasis, wie Polyvinylpyrrolidenfluorid, oder ein Gummiharz, wie Stylen/Butadien-Gummi verwendet.
(Kathodenstromkollektor 24)
Der Kathodenstromkollektor 24 ist nicht besonders beschränkt, solange er ein Stromkollektor ist, der für die Batterie 10 verwendet wird, die ein Material auf Schwefelbasis enthält; beispielsweise können eine Metallfolie bzw. ein Blech, ein Metallgitter und eine Schicht aus abgeschiedenem Metall verwendet werden. Speziellere Beispiele sind unter anderem: ein Blech oder ein Metallgitter aus Al, V, Au, Pt, Mg, Ti, Co und Edelstahl; alternativ dazu ein Flächengebilde, wo ein Metall wie V, Al, Pt und Au auf einer Glasplatte, einer Siliciumplatte oder einer Schicht aus Polyamid, Polyimid, PET (d. h. Polyethylenterephthalat), PPS (d. h. Polyphenylsulfid) oder Polypropylen abgeschieden wurde. Die Dicke und die Größe des Kathodenstromkollektors 24 sind nicht besonders beschränkt.
Durch Herstellen einer Kathodenpaste, die jede der oben genannten Stoffe enthält, Auftragen der Paste auf den Kathodenstromkollektor 24 und Trocknen der Paste kann eine Kathodenschicht 21 auf dem Kathodenstromkollektor 24 ausgebildet werden. Das Verfahren zum Auftragen der Kathodenpaste ist nicht besonders beschränkt; die Auftragung kann anhand eines bekannten Verfahrens, wie eines Abstreichverfahrens ausgeführt werden. Die Dicke der Kathodenschicht 21 nach dem Trocknen ist nicht besonders beschränkt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 2 zwar eine Ausführungsform gezeigt ist, wo die Kathodenschicht 21 nur auf einer Oberfläche des Kathodenstromkollektors 24 vorgesehen ist, dass die Kathodenschicht 21 aber auch auf beiden Seiten des Kathodenstromkollektors 24 vorgesehen sein kann.
(Anodenschicht 22)
Die Anodenschicht 22 ist eine Schicht, die ein anodenaktives Material und einen festen Elektrolyten aufweist; die Anodenschicht 22 kann optional einen leitfähigen Zusatz und ein Bindemittel enthalten. Das anodenaktive Material ist in einem Fall, wo die Batterie 10 als All-Solid-State-Lithiumsekundärbatterie verwendet wird, das gleiche wie in der obigen Beschreibung des kathodenaktiven Materials. Anders ausgedrückt wird unter den oben aufgeführten aktiven Materialien das Ladungs-/Entladungs-Potential der beiden ausgewählten Verbindungsarten verglichen, dann kann eine Verbindung, die ein „edles” Potential zeigt, als kathodenaktives Material verwendet werden, und die andere, das ein weniger „edles” Potential zeigt, wird als anodenaktives Material verwendet. Auf die gleiche Weise wie im Falle der Kathodenschicht 21 kann der feste Elektrolyt einer sein, der zumindest die Elemente Lithium und Schwefel enthält; der oben beschriebene feste Elektrolyt kann verwendet werden. Das Mischungsverhältnis des anodenaktiven Materials und des festen Elektrolyten ist nicht besonders beschränkt, solange das Mischungsverhältnis für den Betrieb der Batterie 10 ausreicht. Der leitfähige Zusatz und das Bindemittel können ohne Beschränkung ein bekanntes Material sein; das oben beschriebene Material kann verwendet werden.
(Anodenstromkollektor 25)
Der Anodenstromkollektor 25 ist nicht besonders beschränkt, solange er ein Stromkollektor ist, der für die Batterie 10 verwendet wird, die ein Material auf Schwefelbasis enthält; beispielsweise können eine Metallfolie bzw. ein Blech, ein Metallgitter und eine Schicht aus abgeschiedenem Metall verwendet werden. Spezielle Beispiele sind unter anderem: eine Blech oder ein Metallgitter aus Edelstahl, Al, V, Au, Pt, Mg, Ti oder Co; alternativ dazu ein Flächengebilde, wo ein Metall wie V, Al, Pt und Au auf einer Glasplatte, einer Siliciumplatte oder einer Schicht aus Polyamid, Polyimid, PET, PPS oder Polypropylen abgeschieden wurde. Die Dicke und die Größe des Anodenstromkollektors 25 sind nicht besonders beschränkt.
Durch Herstellen einer Anodenpaste, die jede der oben genannten Stoffe enthält, Auftragen der Paste auf den Anodenstromkollektor 25 und Trocknen der Paste kann eine Anodenschicht 22 auf dem Anodenstromkollektor 25 ausgebildet werden. Das Verfahren zum Auftragen der Kathodenpaste ist nicht besonders beschränkt; die Auftragung kann anhand eines bekannten Verfahrens, wie eines Abstreichverfahrens, ausgeführt werden. Die Dicke der Anodenschicht 21 nach dem Trocknen ist nicht besonders beschränkt. Es sei darauf hingewiesen, dass in 2 zwar eine Ausführungsform gezeigt ist, wo die Anodenschicht 22 nur auf einer Oberfläche des Anodenstromkollektors 25 vorgesehen ist, dass die Anodenschicht 22 aber auch auf beiden Seiten des Anodenstromkollektors 25 vorgesehen sein kann.
(Feste Elektrolytschicht 23)
Die feste Elektrolytschicht 23 ist eine Schicht, die zwischen der Kathodenschicht 21 und der Anodenschicht 22 vorgesehen ist, die feste Elektrolytschicht 23 ist nicht besonders beschränkt, solange sie aus einem festen Elektrolytmaterial auf Schwefelbasis hergestellt ist. Beispiele für das feste Elektrolytmaterial auf Schwefelbasis können die gleichen sein, wie sie für den oben beschriebenen Elektrolyten, der in der Kathodenschicht 21 und der Anodenschicht 22 enthalten ist, beschrieben wurden.
Das Verfahren, mit dem die feste Elektrolytschicht 23 ausgebildet wird, ist nicht besonders beschränkt, solange es ein Verfahren ist, mit dem die feste Elektrolytschicht 23 zwischen der Kathodenschicht 21 und der Anodenschicht 22 geschaffen werden kann. Beispielsweise kann ein Verfahren zum angemessenen Ausbilden der festen Elektrolytschicht 23 zwischen der Kathodenschicht 21 und der Anodenschicht 22 angewendet werden, das die folgenden Schritte umfasst: Herstellen einer Kathodenschicht 21 auf einem Kathodenstromkollektor 24; Auftragen eines festen Elektrolyten (d. h. einer Paste, die einen festen Elektrolyten enthält) auf der gesamten Kathodenschicht 21 und Trocknen des festen Elektrolyten; und Legen der oben beschriebenen Anodenschicht 22 und des Anodenstromkollektors 25, in dieser Reihenfolge, über die ausgebildete feste Elektrolytschicht 23. Alternativ dazu kann die feste Elektrolytschicht 23 auf der Anodenschicht 22 ausgebildet werden; dann können die Kathodenschicht 21 und der Kathodenstromkollektor 24, in dieser Reihenfolge, darüber gelegt werden. Die Dicke der festen Elektrolytschicht nach dem Trocknen ist nicht besonders beschränkt. Auf diese Weise kann der Leistungsabschnitt 20 ausgebildet werden, der, in der Reihenfolge ihrer Nennung, die folgenden Bestandteile aufweist: einen Kathodenstromkollektor 24; eine Kathodenschicht 21; eine feste Elektrolytschicht 23; eine Anodenschicht 22 und einen Anodenstromkollektor 25.
<Kathodenanschluss 26>
Der Kathodenanschluss 26 ist an einem Teil des Kathodenstromkollektors 24 befestigt (d. h. in einer Region des Kathodenstromkollektors 24, wo keine Kathodenpaste 21 aufgetragen ist), um elektrische Energie, die im Leistungsabschnitt 20 erzeugt wird, aus der Batterie 20 abzunehmen. Der Kathodenanschluss 26 kann ohne Beschränkungen ein herkömmlicher Anschluss aus Metall sein. Beispielsweise kann eine Lasche bzw. Zunge aus Edelstahl den Kathodenanschluss 26 bilden. Form und Größe des Kathodenanschlusses 26 sind nicht besonders beschränkt, solange der Kathodenanschluss 26 die elektrische Energie aus dem Inneren der Batterie 10 abnehmen kann. Das Verfahren zum Befestigen des Kathodenanschlusses 26 am Kathodenstromkollektor 24 ist nicht besonders beschränkt; beispielsweise kann der Kathodenanschluss 26 anhand eines Schweißverfahrens unter Verwendung eines herkömmlichen Schweißmittels am Kathodenstromkollektor 24 befestigt werden.
<Anodenanschluss 27>
Der Anodenanschluss 27 ist an einem Teil des Anodenstromkollektors 25 befestigt (d. h. in einer Region des Anodenstromkollektors 25, wo keine Anodenpaste 22 aufgetragen ist), um elektrische Energie, die im Leistungsabschnitt 20 erzeugt wird, aus der Batterie 20 abzunehmen. Für den Anodenanschluss 27 kann genauso wie für den Kathodenanschluss 26 ohne Beschränkungen ein herkömmlicher Anschluss aus Metall verwendet werden. Beispielsweise kann eine Lasche aus Edelstahl den Anodenanschluss 27 bilden. Form und Größe des Anodenanschlusses 27 sind nicht besonders beschränkt, solange der Anodenanschluss 27 die elektrische Energie aus dem Inneren der Batterie 10 abnehmen kann. Das Verfahren zum Befestigen des Anodenanschlusses 27 am Anodenstromkollektor 25 ist nicht besonders beschränkt; beispielsweise kann der Anodenanschluss 27 anhand eines Schweißverfahrens unter Verwendung eines herkömmlichen Schweißmittels am Anodenstromkollektor 25 befestigt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass zwar 2 eine Ausführungsform zeigt, wo ein Leistungsabschnitt 20 ebenso wie ein Satz aus dem Kathodenanschluss 26 und dem Anodenanschluss 27 im Außenkörper 15 untergebracht sind; jedoch kann eine Vielzahl von Leistungsabschnitten und Anschlüssen im Außenkörper 15 enthalten sein. Darüber kann in einer Ausführungsform eine Vielzahl der Leistungsabschnitte 20 laminiert sein (beispielsweise in einem Zustand, wo eine Vielzahl von bipolaren Elektroden laminiert ist).
<Unterscheidungs- bzw. Charakterisierungs- bzw. Anzeigebauteil 30>

Das Anzeigebauteil 30 ist ein Element, das als Anzeigeabschnitt dient zum Erfassen des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseins von Schwefelwasserstoff innerhalb der Batterie 10 (d. h. innerhalb des Außenkörpers 15), und das Anzeigebauteil 30 enthält ein Material, das sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt. Das Material ist nicht besonders beschränkt, solange es sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärben kann; ein Metall außer Titan, Wolfram, Chrom und Edelstahl, ebenso wie eine anorganische Verbindung, die sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt, können verwendet werden. Aufgrund der deutlichen Verfärbung durch eine Reaktion mit Schwefelwasserstoff wird vorzugsweise ein Material verwendet, das ausgewählt ist aus Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn. Tabelle 1 zeigt spezielle Beispiele für eine Verfärbung von Metallen bei der Reaktion mit Schwefelwasserstoff. (Tabelle 1)

Metallelement	Verfärbung
Cu	Kupfer → Bronze → Schwarz
Ni	Bronze → Schwarz
Fe	Grauschwarz oder helles Schwarzbraun
Ag	Schwarz
Zn	gelbliches Weiß
Pb	Schwarz
Mn	Schwarzbraun/Rotbraun

Durch Anordnen des oben genannten Anzeigebauteils 30 als Membran oder in massiver Form im Außenkörper 15, so dass es durch die Öffnung 35 und das unten beschriebene transparente Bauteil 31, das am Außenkörper 15 vorgesehen ist, hindurch sichtbar ist, kann das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb der Batterie 120 durch Überprüfen des Verfärbungsgrads des Anzeigebauteils 30 erfasst werden.
<Transparentes Bauteil 31>
Das transparente Bauteil 31 in 3 ist ein Element, das so innerhalb des Außenkörpers 15 angeordnet ist, dass es die Öffnung 35, die im Außenkörper 15 vorgesehen ist, verschließt, das transparente Bauteil 31 dient als Kontrollfenster, durch das hindurch das Innere der Batterie 10 betrachtet werden kann. Das transparente Bauteil 31 ist nicht besonders beschränkt, solange es transparent genug ist, um das Innere des Außenkörpers 15 von außen zu betrachten; Beispiele dafür sind unter anderem: Harze, wie Polyethylenharz, Acrylharz und Polypropylenharz, Glas und transparente Keramik. Das transparente Bauteil 31 wird anhand eines herkömmlichen Schweißverfahrens, Klebverfahrens und Befestigungsverfahrens am Abschnitt der Öffnung 35 des Abschnitts des Außenkörpers 15 befestigt. Insbesondere kann das transparente Bauteil 31 durch thermische Klebung auf einfache Weise am Außenkörper 15 befestigt werden, wenn eine Harzschicht, wie Poly(methylmethacrylat)-Harz, Polycarbonat und Polyethylen, verwendet wird; deshalb ist dies bevorzugt.
Das Anzeigebauteil 30 ist jenseits der Öffnung 35 (und des transparenten Bauteils 31) im Inneren des Außenkörpers 15 befestigt, so dass das Anzeigebauteil 30 von außerhalb des Außenkörpers 15 betrachtet werden kann. Beispielsweise kann das Anzeigebauteil 30, wie in 3 dargestellt, durch die folgenden Schritte auf angemessene Weise im Außenkörper 15 angeordnet werden: Abscheiden eines Materials, welches das Anzeigebauteil 30 bilden kann, in Membranform an dem transparenten Bauteil 31, das aus einer Harzschicht besteht, unter Verwendung eines bekannten Zerstäubers bzw. einer Sputter-Vorrichtung; thermisches Kleben des transparenten Bauteils 31 am Außenumfang der Öffnung 35, so dass die abgeschiedene Membran auf das Innere des Außenkörpers 15 gerichtet ist.
Wie oben angegeben, weist die Batterie 10 auf einen Leistungsabschnitt 20, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; ein Anzeigebauteil 30, das sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; und ein Außenkörper 15, in dem der Leistungsabschnitt 20 und das Anzeigebauteil 30 untergebracht sind, wobei das Anzeigebauteil 30 durch eine Öffnung 35, die im Außenkörper 15 vorgesehen ist, von außerhalb des Außenkörpers 15 betrachtet werden kann. Daher kann das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff, der innerhalb des Außenkörpers 15 erzeugt wird, von außerhalb des Außenkörpers 15 kontrolliert werden, indem man das Anzeigebauteil 30 auf eine Verfärbung überprüft; dadurch ist es auf einfache Weise möglich, eine Abnahme der Batterieleistung 10 mit einem einfachen Aufbau zu erkennen. Außerdem ist der Außenkörper 15 mit dem transparenten Bauteil 31 versehen, das als Kontrollfenster dient, und daher kann das Anzeigebauteil 30, das im Inneren des Außenkörpers 15 angeordnet ist, leicht betrachtet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Batterie 10 nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt ist. 4 ist eine Draufsicht auf eine Batterie 10' als Modifizierungsbeispiel der Batterie 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. In 4 ist die Oberseite des Flächengebildes die Außenseite des Außenkörpers 15', und die Unterseite des Flächengebildes ist die Innenseite des Außenkörpers 15'. In 4 ist ein Teil, wo das Anzeigebauteil 30 und das transparente Bauteil 31 vorgesehen sind, in Bezug auf das Außenkörper 15' besonders stark vergrößert; der Rest des Elements, aus dem die Batterie besteht, kann der Batterie 10 gleich sein.
Wie in 4 dargestellt, weist eine Batterie 10' ein Gehäuse als Außenkörper 15' auf. Der Außenkörper 15' ist beispielsweise ein Aluminiumgehäuse. Die Wanddicke des Außenkörpers 15' ist nicht besonders beschränkt, solange das Anzeigebauteil 30 und das transparente Bauteil 31 auf angemessene Weise im Außenkörper 15' untergebracht werden können. An einem Teil des Außenkörpers 15' ist ein konkaver Abschnitt 16, 16 vorgesehen; in einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt des konkaven Abschnitts 16, 16 ist eine durchgehende Öffnung 35' vorgesehen. Dagegen ist das Anzeigebauteil 30 an der Oberfläche des transparenten Bauteils 31 angeordnet. Das transparente Bauteil 31 wird von außerhalb des Außenkörpers 15' so am Außenkörper 15' angeordnet, dass das Anzeigebauteil 30 auf das Innere des Außenkörpers 15' gerichtet ist, und der Außenrand des transparenten Bauteils 31 wird am Außenrandabschnitt der Öffnung 35' befestigt (d. h. an einem Teil des konkaven Abschnitts 16, 16). Darüber hinaus wird ein Schweißelement 17, 17 in den konkaven Abschnitt 16, 16 eingepasst, während der Außenrand des befestigten transparenten Bauteils 31 gehalten wird; dann wird das transparente Bauteil 31 durch Schweißen des Schweißelements 17, 17 an den Außenkörper 15' am Außenkörper 15' befestigt, und das Anzeigebauteil 30 wird in dem Außenkörper 15' angeordnet. Das Schweißelement 17, 17 besteht aus einem Material, das mit dem Außenkörper 15' verschweißt werden kann, beispielsweise kann es aus Aluminium bestehen. Im Wesentlichen in der Mitte des Schweißelements 17, 17 ist eine Öffnung 18 vorgesehen; durch das transparente Bauteil 31 hindurch kann das Anzeigebauteil 30 von außen betrachtet werden. Auch mit dieser Ausführungsform kann das Anzeigebauteil 30 von außerhalb des Außenkörpers 15' mit bloßem Auge betrachtet werden, so dass es aufgrund einer Verfärbung des Anzeigebauteils 30 möglich ist, von außerhalb des Außenkörpers 15' das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff in der Batterie zu überprüfen. Somit kann eine Abnahme der Batterieleistung 10' mit einem einfachen Aufbau erkannt werden.
2. Ausführungsform der Erfindung
5 und 6 sind schematische Ansichten, die das Äußere und den inneren Aufbau der Batterie 100 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 5 zeigt das Äußere der Batterie 10 von der Seite betrachtet, wo ein Anzeigemittel 150 vorgesehen ist. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht in Richtung der Pfeile entlang der Linie IV-IV von 5. Wie in 6 dargestellt, weist die Batterie 100 einen Außenkörper 115 auf; innerhalb des Außenkörpers 115 sind Einheitszellen 120, 120, ..., von denen jede einen Leistungsabschnitt aufweist, der ein Material auf Schwefelbasis enthält, und eine Steuereinrichtung 125 zum Steuern jeder Einheitszelle vorgesehen. Außerdem ist eine Öffnung 135 als Teil des Außenkörpers 115 vorgesehen; in die Öffnung wird von außerhalb des Außenkörpers 115 ein Anzeigemittel 150 herausnehmbar eingeführt. Das Anzeigemittel weist ein Steckbauteil 151 und ein Trägerbauteil 155 auf, wobei das Steckbauteil 151 in den Außenkörper 115 eingeführt wird. Außerdem ist das Trägerbauteil 155 so geformt und so groß, dass es nicht in die Öffnung 135 eingeführt werden kann; deswegen kann das Anzeigemittel 150 leicht herausgenommen werden. Innerhalb des Außenkörpers 115 ist ein Raum 130 vorgesehen, so dass das Gas, das in jeder Einheitszelle 120, 120, ... erzeugt wird, durch den Raum 130 strömt und schließlich an einem Steckbauteil 151 des Anzeigemittels 150 ankommt.
<Außenkörper 115>
Material, Form und Größe des Außenkörpers 115 sind nicht besonders beschränkt, solange der Außenkörper 115 nicht nur auf angemessene Weise die Leistungsabschnitte 120, 120, ... aufnehmen kann, sondern auch eine angemessene Einpassung des Anzeigemittels 150 in der Außenkörper 115 zulässt. In 5 und 6 kann der Außenkörper 115 ein Aluminiumgehäuse sein. Außerdem ist in einem Teil des Außenkörpers 115 eine Öffnung 135 vorgesehen. Darüber hinaus ist die Öffnung so groß und so geformt, dass das Steckbauteil 151 des Anzeigemittels 150 in die durchgehende Öffnung 135 eingeführt werden kann, aber das Trägerbauteil 155 nicht darin eingeführt werden kann.
<Einheitszelle 120, Steuereinrichtung 125>
Die Einheitszelle 120 weist einen Leistungsabschnitt auf, der ein Material auf Schwefelbasis enthält. Als Leistungsabschnitt kann der oben beschriebene Leistungsabschnitt 20 dienen. Die Einheitszelle 120 kann durch Anordnen eines Kathodenanschlusses und eines Anodenanschlusses (nicht dargestellt) an solch einem Leistungsabschnitt und deren anschließende Laminierung unter Verwendung einer Laminatschicht ausgebildet werden. Die Einheitszelle 120 ist mit Steuereinanschlüssen (nicht dargestellt) versehen; durch Verbinden der Anschlüsse mit der Steuereinrichtung 125 kann jede der Einheitszellen 120, 120, ... unabhängig gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 125 ist eine Vorrichtung, die eine Steuerschaltung aufweist und in der Lage ist, jede der Einheitszellen 120, 120, ... zu steuern. Als Steuereinrichtung 125 kann eine bekannte Steuervorrichtung verwendet werden.
<Unterscheidungs- bzw. Charakterisierungs- bzw. Anzeigemittel 150>
Das Anzeigemittel 150 wird in die Öffnung 135 des Außenkörpers 115 eingeführt und ist ein Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseins von Schwefelwasserstoff innerhalb des Außenkörpers 115. Das Anzeigemittel 150 weist ein Steckbauteil 115 und ein Trägerbauteil 155 zum Halten des Steckbauteils 151 auf.
(Steckbauteil 151)
Das Steckbauteil 151 ist ein Element, das von außerhalb des Außenkörpers 115 durch die Öffnung 135 in den Raum 130 innerhalb des Außenkörpers 115 eingeführt wird und an dem erzeugtes Gas aus den Einheitszellen 120, 120, ... ankommen kann. Zumindest ein Teil des Steckbauteils 151 besteht aus einem Material, das sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; durch Überprüfen der Verfärbung des Materials kann das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb des Außenkörpers 115 erfasst werden.
(Trägerbauteil 155)
Das Trägerbauteil 155 ist ein Element, das an einem Ende des Steckbauteils 151 befestigt ist und das so groß und so geformt ist, dass es nicht in die Öffnung 135 eingeführt werden kann. Wenn das Steckbauteil 151 in die Öffnung 135 eingeführt wird, bleibt das Trägerbauteil 155 außerhalb der Öffnung. Wenn das Anzeigemittel 150 aus dem Außenkörper 115 herausgenommen wird, um das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb des Außenkörpers erkennen zu können, kann die Person, welche die Vorrichtung bedient bzw. ein Techniker das Steckbauteil 151 herausnehmen, indem er das Trägerbauteil 155 anfasst und von der durchgehenden Öffnung 135 abnimmt; dadurch kann eine Verfärbung des Steckbauteils 151 gesehen werden. Dagegen kann der Techniker durch Greifen des Trägerbauteils 155 und Einpassen des Steckbauteils 151 von Hand in die durchgehende Öffnung 135, bis das Trägerbauteil 151 am Ende der durchgehenden Öffnung 135 angreift, das Anzeigemittel 150 in der Außenkörper 115 einpassen.
Das Anzeigemittel 150 kann beispielsweise so aufgebaut sein wie in 7 und 8 dargestellt. Wie in 7 dargestellt, weist das Steckbauteil 151 des Anzeigemittels 150 auf: ein Sandwich-Bauteil 153, von dem ein Teil eine durchgehende Öffnung 154 aufweist; und einen Anzeigeabschnitt 152, der so gestaltet ist, dass er die durchgehende Öffnung 154 abschirmt. Das Sandwich-Bauteil 153 ist ein plattenartiges Bauteil, das von zwei Seiten am Anzeigeabschnitt 152 anliegt. Das Material des Sandwich-Bauteils ist nicht besonders beschränkt, solange es angemessen von beiden Seiten am Anzeigeabschnitt 152 anliegen kann und eine bestimmte Festigkeit aufweist, damit es in die Öffnung 135 eingeführt werden kann; Beispiele dafür können ein Harz wie z. B. Polypropylen, Glas, Keramik und Metall sein. Die Dicke des Sandwich-Bauteils 135 ist nicht besonders beschränkt. Der Anzeigeabschnitt 152 besteht aus einem Material, das sich durch eine Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; insbesondere kann angesichts der deutlichen Verfärbung durch einen Reaktion mit Schwefelwasserstoff vorzugsweise Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn verwendet werden. Als Anzeigeabschnitt 152 wird zweckmäßigerweise ein membranartiges Bauteil verwendet. Die Dicke der Membran ist nicht besonders beschränkt, solange eine Verfärbung aufgrund einer Reaktion mit Schwefelwasserstoff beobachtet werden kann. Dagegen ist ein Ende des Steckbauteils am Trägerbauteil 155 befestigt. Das Trägerbauteil 155 kann eines sein, das eine bestimmte Festigkeit aufweist, so dass das Anzeigemittel 150 herausnehmbar in den Außenkörper eingeführt werden kann, und das das Steckbauteil 151 halten kann. Seine Form und sein Material sind nicht besonders beschränkt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Trägerbauteil 155 wie oben angegeben so ausgelegt ist, dass das Trägerbauteil 155 aufgrund seiner Größe und seiner Form nicht in die durchgehende Öffnung 135 eingeführt werden kann.
Das Verfahren zum Herstellen des Steckbauteils 151, in dem der Anzeigeabschnitt 152 auf angemessene Weise im Bereich der durchgehenden Öffnung 154a, 154b angeordnet ist, wie beispielsweise in 8 dargestellt, umfasst: Herstellen eines Sandwich-Bauteils 153a mit einer Öffnung 154a, eines Sandwich-Bauteils 153b mit einer Öffnung 154b, einer Membran 152 (d. h. eines Anzeigeabschnitts 152), die aus einem Material besteht, das sich durch eine Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; und Anordnen der Membran 152 zwischen den Sandwich-Bauteilen 153a, 153b. Ein Ende des erhaltenen Steckbauteils 151 wird am Trägerbauteil 155 befestigt, um ein Anzeigemittel 150 zu erzeugen.
Wie oben weist die Batterie 100 auf: ein Außenkörper 115; Einheitszellen 120, 120, ..., von denen jede einen Leistungsabschnitt aufweist, der ein Material auf Schwefelbasis enthält und der im Gehäuse 115 untergebracht ist, wobei die durchgehende Öffnung 135 und das Anzeigemittel 150 an einem Teil des Außenkörpers 115 vorgesehen sind, und das Anzeigemittel 150 abnehmbar vorgesehen sein kann. Durch Überprüfen der Verfärbung des Anzeigemittels 150 ist es somit möglich, das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff innerhalb des Außenkörpers 115 zu erkennen, wodurch es möglich ist, eine Abnahme der Batterieleistung 100 mit einem einfachen Aufbau zu erkennen.
Als Batterie 100 der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist eine Ausführungsform, in der das Anzeigemittel 150 als Teil des Außenkörpers 115 vorgesehen ist. Jedoch ist das Anzeigemittel 150 nicht auf diese Ausführungsform beschränkt; beispielsweise kann es ebenso wie bei der Batterie 10 gemäß der ersten Ausführungsform eine Form sein, wo das Anzeigebauteil 30 im Außenkörper 115 vorgesehen ist, um das Anzeigebauteil 30 von außerhalb des Außenkörpers 115 durch das Kontrollfenster zu betrachten.
Was die Batterie 10 und die Batterie 100 betrifft, so kann beispielsweise während der Herstellung der Batterie eine schadhafte Zelle im Herstellungsprozess leicht durch Überprüfen der Verfärbung des Anzeigebauteils 30 und des Anzeigemittels 150 durch Betrachtung mit dem bloßen Auge, mit einer Bildanzeigemaschine, einem Reflektometer usw. erkannt werden. Darüber hinaus kann auch während der Verwendung der Batterie eine Abnahme der Batterieleistung leicht erkannt werden, so dass die Notwendigkeit für einen Wechsel der Batterie leicht bestimmt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass während der Verwendung der Batterie eine Verfärbung der Anzeigebauteile 30, 50 durch eine Bildanzeigemaschine oder ein Reflektometer überwacht wird; wenn eine anomale Bedingung (Verfärbung) erfasst wird, wird der Betrieb der Batterie automatisch unterbrochen, um die Sicherheit zu gewährleisten, oder eine mit dem bloßen Auge sichtbare Lampe wird zum Leuchten gebracht, um den Betreiber bzw. den Benutzer der Batterie sofort von der Abnahme der Batterieleistung in Kenntnis zu setzen.
3. Ausführungsform der Erfindung
9 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau des Batteriesystems 200 der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 9 dargestellt, weist das Batteriesystem 200 auf: eine Batterie 201, die Einheitszellen aufweist, von denen jede einen Leistungsabschnitt aufweist, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; ein Gehäuse 204, in dem die Batterie 201 untergebracht ist, und das mit einem Zugang 202 und einem Ausgang 203 versehen ist, um als Fluidleitung dienen zu können; und ein Rohr 205, das mit der Einlassöffnung 203 verbunden ist. Das Gehäuse 204 steht mit dem Rohr 205 in Fließverbindung. Unterhalb der Batterie 201, in Strömungsrichtung gesehen, ist dagegen ein Anzeigemittel 250 vorgesehen.
<Batterie 201>
Die Batterie 201 weist auf: mindestens eine Einheitszelle, die (jeweils) einen Leistungsabschnitt aufweist (bzw. aufweisen), der ein Material auf Schwefelbasis enthält; und einen Außenkörper, in dem die Einheitszelle(n) untergebracht ist (bzw. sind). Die Einheitszelle, die für die Batterie 201 verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, solange sie einen Leistungsabschnitt aufweist, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; beispielsweise kann eine Einheitszelle 120 der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Material und Form des Außenkörpers sind nicht speziell beschränkt, solange der Außenkörper die Einheitszelle aufnehmen kann; beispielsweise kann mindestens eine Einheitszelle in einer laminierten Schicht enthalten sein, die aus einer Harzschicht und einer Metallfolie besteht. Wie oben gezeigt, ist die Batterie 201, deren Einheitszelle im Außenkörper enthalten ist, innerhalb des Gehäuses 204 vorgesehen.
<Gehäuse 204, Rohr 205>
Die Batterie 201 ist innerhalb des Gehäuses 204 vorgesehen; der Zugang 202 und der Ausgang 203 sind am Gehäuse 204 vorgesehen. Außerdem ist im Gehäuse 204 ein (nicht dargestelltes) Gebläse vorgesehen, um einen Fluidstrom im Gehäuse 204 zu erzwingen. Form und Größe des Gehäuses 204 sind nicht besonders beschränkt, solange die Batterie 201 angemessen darin untergebracht werden kann. Das Material des Gehäuses 204 ist ebenfalls nicht besonders beschränkt; beispielsweise kann ein Gehäuse aus Metall, wie Aluminium oder Edelstahl, verwendet werden. Das Gehäuse 204 kann ein Fahrzeugraum sein, der als Teil des Fahrzeugs vorgesehen ist. Als Zugang 202 und als Ausgang 203 kann beispielsweise eine herkömmliche Fluidleitung verwendet werden, die mit dem Gehäuse 204 verbunden ist. Ferner ist im Gehäuse 204 optional ein Gebläse oder dergleichen vorgesehen, um das Ansaugen und Ausstoßen von Fluid zwangsweise zu fördern. Das Rohr 205 ist eine Fluidleitung, die mit dem Ausgang 203 des Gehäuses 204 verbunden ist; das Material, die Form und die Größe sind nicht besonders beschränkt. Beispielsweise kann eine Fluidleitung, die für ein Fahrzeug vorgesehen ist, als Rohr 205 dienen.
<Unterscheidungs- bzw. bzw. Charakterisierungs- bzw. Anzeigemittel 250>
Das Anzeigemittel 250 ist in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie 201 vorgesehen, wo das erzeugte Gas aus der Batterie hinkommt. Das Anzeigemittel 250 weist einen Anzeigeabschnitt auf, von dem mindestens ein Teil aus einem Material besteht, das sich bei Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt. Wenn Schwefelwasserstoff von der Batterie 201 erzeugt wird, verfärbt sich der Anzeigeabschnitt durch Kontakt von Schwefelwasserstoff mit dem Anzeigeabschnitt. Somit kann durch Überprüfen der Verfärbung das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff aus der Batterie 201 erfasst werden. Als Anzeigemittel 250 kann beispielsweise im Wesentlichen das gleiche wie das Anzeigemittel 150 der zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden. Anders ausgedrückt, das Anzeigemittel 250 besteht aus dem Steckbauteil und dem Trägerbauteil, wobei der Anzeigeabschnitt an einem Teil des Steckbauteils vorgesehen ist. Angesichts dessen kann, wenn das Steckbauteil an einer Stelle eingesteckt wird, wo das Gas, das von der Batterie 201 erzeugt wird, hinkommt, und der Anzeigeabschnitt auf eine Verfärbung überprüft wird, das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff aus der Batterie 201 erfasst werden. Wie in 9 dargestellt, kann beispielsweise, wenn eine Öffnung an einem Teil des Rohrs 205 ausgebildet ist und das Anzeigemittel 250 in die Öffnung eingesteckt wird, während einer Ausfuhr von Gas, das von der Batterie 201 erzeugt wird, durch das Rohr 205 hindurch ein Kontakt des Gases mit dem Anzeigeabschnitt des Anzeigemittels 250 gewährleistet werden; in dem Fall, das das ausgeführte Gas Schwefelwasserstoff enthält, verfärbt sich der Anzeigeabschnitt.
Weil somit das Batteriesystem 200 folgendes aufweist: das Gehäuse 204, das als Fluidleitung dient; die Batterie 201, die ein Material auf Schwefelbasis enthält und im Gehäuse 204 untergebracht ist; und das Anzeigemittel 250, von dem sich mindestens ein Teil verfärbt, wenn es in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie 201 chemisch mit Schwefelwasserstoff reagiert, kann durch Überprüfen des Anzeigemittels 250 auf eine Verfärbung das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff aus der Batterie 21 erkannt werden. Somit kann eine Abnahme der Batterieleistung 201 mit einem einfachen Aufbau beurteilt werden.
Obwohl eine Ausführungsform beschrieben wurde, wo das Anzeigemittel 250 als Teil des Rohrs 205 vorgesehen ist, ist im Batteriesystem 200 der dritten Ausführungsform das Anzeigemittel nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann genauso wie bei der Batterie 10 der ersten Ausführungsform das Anzeigemittel eine Form aufweisen, wo das Anzeigemittel 30 innerhalb des Rohrs 205 vorgesehen ist und das Anzeigemittel von außerhalb des Rohrs 205 durch das Kontrollfenster hindurch betrachtet werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass im Hinblick auf einen einfacheren Austausch des Anzeigemittels bei einer Wartung des Batteriesystems 200 das Anzeigemittel vorzugsweise abnehmbar ausgebildet ist, wie das Anzeigemittel 250 (oder das Anzeigemittel 150).
Darüber hinaus wurde beschrieben, dass im Batteriesystem 200 der dritten Ausführungsform das Anzeigemittel 250 als Teil des Rohrs 205 vorgesehen ist, aber der Standort des Anzeigemittels 250 ist nicht darauf beschränkt. Das Anzeigemittel 250 kann in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie 201 und da, wo das Gas aus der Batterie 201 ankommt, vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Anzeigemittel 250 am Ausgang 203 des Gehäuses 204 vorgesehen sein.
Obwohl das Batteriesystem 200 der dritten Ausführungsform als Ausführungsform beschrieben wurde, die ein Gebläse oder dergleichen (nicht dargestellt) aufweist, ist das Gebläse oder dergleichen nicht unbedingt nötig, solange das Gas, das von der Batterie 201 erzeugt wird, das Anzeigemittel 250 erreichen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass im Hinblick auf die Erzwingung eines Fluidstroms im Gehäuse 204 und um sicherzustellen, dass das Gas, das von der Batterie 201 erzeugt wird, das Anzeigemittel 250 erreicht, das Gebläse oder dergleichen bevorzugt im Gehäuse 204 vorgesehen wird.
Was das Batteriesystem 200 betrifft, so wird während des Gebrauchs der Batterie 201 (bei Anwendung des Batteriesystem 200 auf ein Fahrzeug während des Fahrens des Fahrzeugs), eine Verfärbung des Anzeigemittels 250 unter Verwendung einer Bildanzeigemaschine, eines Reflektometers oder dergleichen überwacht; wenn eine anomale Bedingung (Verfärbung) erfasst wird, wird der Betrieb der Batterie automatisch unterbrochen, um die Sicherheit zu gewährleisten, oder eine mit bloßem Auge sichtbare Lampe wird zum Leuchten gebracht, um die Person, welche die Batterie betätigt (z. B. einen Fahrer des Fahrzeugs) über eine Verfärbung der Batterie zu informieren.
In der Batterie und dem Batteriesystem gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen kann das Anzeigemittel an einer Stelle angeordnet sein, wo Schwefelwasserstoff, der vom Leistungserzeugungsabschnitt oder der Batterie erzeugt wird, hinkommen kann. Jedoch ist die Dichte von Schwefelwasserstoff höher als die von Luft (das heißt, Schwefelwasserstoff ist schwerer als Luft), und daher wird während der Benutzung der Batterie oder des Batteriesystems das Anzeigemittel vorzugsweise an einer Stelle angeordnet, die unter der Batterie oder dem Batteriesystem liegt. Durch diese Anordnung kann die Erfassungsempfindlichkeit in Bezug auf das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von Schwefelwasserstoff verbessert werden.
Beispiele
Im Folgenden werden die Batterie und das Batteriesystem der Erfindung genauer anhand der folgenden Beispiele beschrieben.
(1) Beispiel 1
Batterien, wie in 1 bis 3 dargestellt, wurden hergestellt und die Betriebstests wurden ausgeführt.
(Ausbildung des Anzeigeabschnitts)
Eine transparente Polyethylenfolie mit einer Dicke von 50 μm wurde in Stücke mit einer Größe von 10 mm × 10 mm geschnitten; dann wurde eine Fläche von 2,8 mm × 2,8 mm auf einer Oberfläche der Folie mit Cu bestäubt (besputtert), um den Anzeigeabschnitt auf der Folie auszubilden. Die Dicke des Anzeigeabschnitts ist etwa 50 nm.
(Befestigung am Außenkörper)
Als Außenkörper wurde eine laminierte Schicht (d. h. eine biaxial ausgerichtete Schicht aus Polyamidharz/Aluminiumfolie(Polyethylenharz mit einer Dicke von 20 μm/40 μm/50 μm) hergestellt. Dann wurde ein Loch mit einer Öffnungsgröße von 3 mm × 3 mm im Außenkörper gebildet, und die genannte Folie, auf der Cu abgeschieden war, wurde thermisch so befestigt dass die Folie das Loch abdeckt.
(Herstellung des Leistungsabschnitts)
LiCoO₂ und Li₂S-P₂O₅ wurden in einem Verhältnis von 1:1, bezogen auf Vol.-% gemischt, die Mischung wurde auf eine Oberfläche eines Kathodenstromkollektors, der aus Aluminiumfolie (Dicke 20 μm) bestand, in einem Bereich von 100 mm × 100 mm aufgebracht, um eine Kathodenschicht zu bilden; somit wurde eine flächige Kathode erzeugt. Andererseits wurden Graphitkohlenstoff und Li₂S-P₂O₅ in einem Verhältnis von 1:1, bezogen auf Vol.-% gemischt, die Mischung wurde auf eine Oberfläche eines Anodenstromkollektors aus einer Edelstahlfolie (dicke 30 μm) in einer Fläche von 100 mm × 100 mm aufgebracht, um eine Anodenschicht zu bilden; somit wurde eine flächige Anode erzeugt. Ferner wurde Li₂S-P₂S₅ über der Anodenschicht aufgebracht, um eine feste Elektrolytschicht auf der Anodenschicht zu bilden. Danach wurden die flächige Kathode und die flächige Anode mit der festen Elektrolytschicht übereinander gelegt, um einen Leistungsabschnitt zu bilden. Was die Dicke jeder Schicht betrifft, so ist die Kathodenschicht 50 μm dick, die feste Elektrolytschicht ist 40 μm dick, die Anodenschicht ist 70 μm dick. An jeden Stromkollektor des erzeugten Leistungsabschnitts wurden Anschlüsse aus Edelstahl mit einer Breite von 5 mm, einer Länge von 130 mm und einer Dicke von 0,05 mm angeschweißt, um einen Kathodenanschluss und einen Anodenanschluss zu erzeugen.
(Herstellung der Batterie)
Der erzeugte Leistungsabschnitt wurde in der oben genannten laminierten Schicht untergebracht, und der Außenrand der Schicht wurde thermisch befestigt, um eine Batterie zu erzeugen.
(Betriebstest und Testergebnisse)
Um eine Abnahme der Batterieleistung zu simulieren, wurden 150 ml Luft (RL 70%) unter Verwendung einer Spritze wiederholt in die laminierte Schicht injiziert. Infolgedessen wurde von außerhalb der Batterie gesehen, dass die Membran (die Folie), auf der Cu abgeschieden war, in der laminierten Schicht sich nach bronzefarben verfärbte. Das heißt, durch Überprüfen des Anzeigemittels auf eine Verfärbung konnte die Erzeugung von Schwefelwasserstoff in der Batterie auf einfache Weise von außerhalb der Batterie erfasst werden.
(2) Beispiel 2
Die in 4 dargestellte Batterie wurde hergestellt und es wurde ein Betriebstest durchgeführt.
(Ausbildung des Anzeigeabschnitts)
Auf einer Oberfläche eines transparenten Acrylharzmaterials mit einer Größe von 10 mm im Durchmesser und einer Dicke von 0,25 mm wurde Cu in einem Bereich von 2,8 mm × 2,8 mm aufgestäubt, um einen Anzeigeabschnitt des Harzmaterials auszubilden. Die Dicke des Anzeigeabschnitts war etwa 50 nm. Die so erhaltene, mit Cu beschichtete Platte wurde auf ein Aluminiumbauteil mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Dicke von 0,5 mm, das aber auch ein Loch mit einem Durchmesser von 3,5 mm im Wesentlichen im mittleren Abschnitt des Aluminiumbauteils aufwies, befestigt, um eine Form zu erzeugen, die an den nachstehend beschriebenen Außenkörper geschweißt werden kann. Die genaue Beschreibung ist in 10 dargestellt.
(Anordnung des Außenkörpers)
Als Außenkörper wurde ein Aluminiumgehäuse (Dicke 1 mm) hergestellt; eine Innenwölbung mit einer Größe von 15 mm Durchmesser und 0,5 mm Tiefe wurde als Teil des Außenkörpers hergestellt. Dann wurde ein Loch mit einem Durchmesser von 3 mm im Wesentlichen im mittleren Abschnitt der Innenwölbung ausgebildet. Danach wurde das genannte Aluminiumbauteil, an dem die mit Cu beschichtete Platte befestigt war, in die Innenwölbung gepasst; dann wurden das Aluminiumbauteil und das Gehäuse miteinander verschweißt, um das Anzeigemittel im Gehäuse anzuordnen. Die genaue Beschreibung ist in 10 dargestellt.
(Herstellung des Leistungsabschnitts)
Abgesehen von der Ausbildung der Kathodenschicht und der Anodenschicht auf beiden Seiten des Stromkollektors, wurde ein Leistungsabschnitt mit einem Kathodenanschluss und einem Anodenanschluss genauso hergestellt wie in Beispiel 1.
(Herstellung der Batterie)
Der so erhaltene Leistungsabschnitt wurde in dem genannten Gehäuse untergebracht, dann wurde der Deckel mit dem Gehäuse verschweißt.
(Betriebstest und Testergebnisse)
Um eine Abnahme der Batterieleistung zu simulieren, wurde vorab eine Öffnung im Gehäuse ausgebildet, und die Öffnung wird mit einem Band abgedeckt. Von der Öffnung aus wurden wiederholt 150 ml Luft (RL 70%) unter Verwendung einer Spritze in die laminierte Schicht injiziert. Infolgedessen wurde von außerhalb der Batterie gesehen, dass die mit Cu beschichtete Membran (Folie) in der laminierten Schicht sich nach bronzefarben verfärbte. Das heißt, durch Überprüfen des Anzeigemittels auf eine Verfärbung konnte die Erzeugung von Schwefelwasserstoff in der Batterie auf einfache Weise von außerhalb der Batterie erfasst werden.
(3) Beispiel 3
Eine Vielzahl von Batterien wurde im Gehäuse von Beispiel 2 angeordnet, und es wurden Betriebstests damit durchgeführt.
(Herstellung der Batterie)
Der Leistungsabschnitt von Beispiel 1 wurde hergestellt, und der erzeugte Leistungsabschnitt wurde in einer laminierten Schicht untergebracht, die im Wesentlichen die gleiche war wie in Beispiel 1 (aber das Anzeigemittel wurde nicht vorgesehen). In dieser Phase wurde, um eine Abnahme der Batterieleistung während eines Ausfalls der Zelle zu simulieren, ein Abschnitt vorgesehen, der über eine Länge von 1 cm nicht aufgeklebt war. Vier der so erhaltenen Batterien (Einheitszellen) wurden hergestellt und miteinander in Reihe verbunden; dann wurden diese Batterien in dem Gehäuse von Beispiel 2 untergebracht. Es sei darauf hingewiesen, dass die Herstellung einer Batterie in Beispiel 3 in einem Handschuhkasten unter Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde.
(Betriebstest und Testergebnisse)
Die so erhaltene Batterie wurde durch eine Öffnung, die vorab im Gehäuse ausgebildet wurde, aus dem Handschuhkasten genommen, 150 ml Luft (RL 70%) wurden wiederholt mittels einer Spritze in das Gehäuse injiziert; dann wurde die Batterie in Ruhe gelassen. Infolgedessen wurde von außerhalb der Batterie gesehen, dass die mit Cu beschichtete Membran (Folie) sich nach bronzefarben verfärbte. Das heißt, durch Überprüfen des Anzeigemittels auf eine Verfärbung konnte die Erzeugung von Schwefelwasserstoff in der Batterie auf einfache Weise von außerhalb der Batterie erfasst werden.
(4) Beispiel 4
Eine Batterie, wie in 5 bis 8 dargestellt (aber ohne daran befestigte Steuereinrichtung) wurde hergestellt und einem Betriebstest unterzogen.
(Herstellung des Anzeigemittels)
Eine Cu-Folie mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Dicke von 15 μm wurde hergestellt, die Cu-Folie wurde zwischen einem Paar aus Polypropylenplatten (30 mm × 60 mm, Dicke 1 mm), die jeweils eine Öffnung mit 20 mm Durchmesser aufwiesen, angeordnet; das danach an einem Aluminiumträgerbauteil (40 mm × 20 mm × 4 mm) befestigt wurde, um das Anzeigemittel zu erzeugen.
(Anordnen des Außenkörpers)
Als Außenkörper wurde ein Aluminiumgehäuse (Dicke 1 mm) hergestellt; eine Öffnung (2,5 mm × 31 mm) wurde ausgebildet, um das Anzeigemittel herausnehmbar einführen zu können, und das Anzeigemittel wurde darin eingeführt. Schließlich wurde das Anzeigemittel im Gehäuse angeordnet. Ferner wurde eine Öffnung an einem Teil des Gehäuses ausgebildet und mit einem Band genauso wie in Beispiel 2 abgedeckt.
(Herstellung der Batterie)
Vier Batterien (Einheitszellen) wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt und in Reihe miteinander verbunden; dann wurden diese Batterien im Gehäuse untergebracht und das Gehäuse wurde durch Verschweißen des Deckels mit dem Gehäuse verschlossen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Herstellung der Batterie in Beispiel 4 in einem Handschuhkasten unter Ar-Atmosphäre durchgeführt wurde.
(Betriebstest und Testergebnisse)
Durch eine Öffnung, die vorab im Gehäuse ausgebildet worden war, wurden 150 ml Luft (RL 70%) unter Verwendung einer Spritze wiederholt in das Gehäuse injiziert; dann wurde die Batterie in Ruhe gelassen. Später, nachdem das Anzeigemittel von dem Gehäuse abgenommen worden war, wurde gefunden, dass die Cu-Folie des Anzeigemittels sich nach bronzefarben verfärbt hatte. Anders ausgedrückt konnte durch Überprüfen des Anzeigemittels auf eine Verfärbung die Erzeugung von Schwefelwasserstoff in der Batterie auf einfache Weise von außerhalb der Batterie erfasst werden.
(Beispiel 5)
Unter Verwendung des Batteriesystems, das in 9 dargestellt ist (wobei aber das Anzeigemittel in der Nähe des Ausfuhrgebläses, der an einem Ausgang des Fahrzeugraums angeordnet war, angeordnet wurde), wurden Betriebstests durchgeführt.
(Herstellung des Anzeigemittels)
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 wurde das Anzeigemittel hergestellt. Das erhaltene Anzeigemittel wurde in der Nähe eines Ausfuhrgebläses, das an einem Ausgang des Fahrzeugraums angeordnet war, angeordnet.
(Herstellung der Batterie)
Der Leistungserzeugungsabschnitt von Beispiel 1 wurde hergestellt und genauso wie in Beispiel 1 (aber ohne Anzeigemittel) in der laminierten Schicht untergebracht. In dieser Phase wurde, um eine Abnahme der Batterieleistung während eines Zellenausfalls zu simulieren, ein Loch in der laminierten Schicht ausgebildet, und das Loch wurde mit einem Band verschlossen. Durch Bereitstellen von zwanzig der so erhaltenen Batterien und ihre Verbindung in Reihe wurden diese Batterien in einem Aluminiumpackgehäuse (Dicke 1,5 mm) untergebracht, um eine Batterie (eine Batteriepackung) fertigzustellen.
(Anordnung der Batterie)
Die derart erhaltene Batterie (Batteripackung) wurde in einem Fahrzeugraum angeordnet.
(Funktionstest und Testergebnisse)
Der Deckel der Batteriepackung wurde geöffnet und das Band, das an der Batterie innerhalb der Batteriepackung klebte, wurde schnell abgezogen; sofort danach wurde der Deckel der Batteriepackung geschlossen. später wurde ein Ansaugungs-/Austreibungs-Betrieb durchgeführt. Dann wurde das Anzeigemittel aus dem Fahrzeugraum genommen; die Cu-Folie des Anzeigemittels verfärbt sich nach bronzefarben. Anders ausgedrückt konnte durch Überprüfen des Anzeigemittels auf eine Verfärbung die Erzeugung von Schwefelwasserstoff in der Batterie auf einfache Weise von außerhalb der Batterie erfasst werden.
Die vorstehende Erfindung wurde im Zusammenhang mit den am meisten praktikablen und bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Somit kann die Erfindung variiert werden, solange diese Variation nicht dem Gegenstand und Gedanken der Erfindung, der sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung insgesamt ergibt, widerspricht. Es sei klargestellt, dass die Batterie und das Batteriesystem, die solche Abänderungen aufweisen, im technischen Bereich der Erfindung eingeschlossen sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Batterie und das Batteriesystem der vorliegenden Erfindung zeigen eine hervorragende Sicherheit und Zuverlässigkeit, so dass sie in verschiedenen industriellen Gebieten von einer kleinen Leistungsquelle beispielsweise für mobile Vorrichtung, bis zu einer großen Leistungsquelle beispielsweise als Leistungsquelle für Fahrzeuge, eingesetzt werden kann.

Claims

Batterie, aufweisend: einen Leistungsabschnitt, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; einen Anzeigeabschnitt, der sich durch eine chemische Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt; und einen Außenkörper, in dem der Leistungsabschnitt und der Anzeigeabschnitt untergebracht sind, wobei der Anzeigeabschnitt von außerhalb des Außenkörpers betrachtet werden kann.
Batterie nach Anspruch 1, wobei der Außenkörper ein Kontrollfenster aufweist.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anzeigeabschnitt aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente aufweist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn.
Batterie, aufweisend: einen Leistungsabschnitt, der ein Material auf Schwefelbasis enthält; einen Außenkörper, in dem der Leistungsabschnitt untergebracht ist; und ein Anzeigemittel, von dem sich mindestens ein Teil aufgrund einer Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt und das an einem Teil des Außenkörpers angeordnet ist.
Batterie nach Anspruch 4, wobei mindestens ein Teil des Anzeigemittels aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente aufweist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn.
Batteriesystem, aufweisend: eine Fluidleitung; eine Batterie, die ein Material auf Schwefelbasis enthält und die in der Fluidleitung angeordnet ist; und ein Anzeigemittel, von sich mindestens ein Teil aufgrund einer Reaktion mit Schwefelwasserstoff verfärbt und das in Fluidströmungsrichtung unterhalb der Batterie angeordnet ist.
Batteriesystem nach Anspruch 6, wobei zumindest ein Teil des Anzeigemittels aus einem Material besteht, das mindestens eines der Elemente aufweist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestsehend aus: Cu, Ni, Fe, Ag, Zn, Pb und Mn.