JPH07169511A - 電気化学セル - Google Patents
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- JPH07169511A JPH07169511A JP6186958A JP18695894A JPH07169511A JP H07169511 A JPH07169511 A JP H07169511A JP 6186958 A JP6186958 A JP 6186958A JP 18695894 A JP18695894 A JP 18695894A JP H07169511 A JPH07169511 A JP H07169511A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
- G01R22/02—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electrolytic methods
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電中のバッテリーの容量を示すために使用
可能なクーロメトリー充電インジケータ装置を備えたバ
ッテリーを提供することにある。 【構成】 充電インジケータのバッテリー状態として用
いられる薄いフィルムの電量計２である。前記インジケ
ータはバッテリー上に配置され、抵抗セグメントの電流
路を横切って、並列に接続される。この電量計２観察し
て、バッテリーの容量が示され得る。
可能なクーロメトリー充電インジケータ装置を備えたバ
ッテリーを提供することにある。 【構成】 充電インジケータのバッテリー状態として用
いられる薄いフィルムの電量計２である。前記インジケ
ータはバッテリー上に配置され、抵抗セグメントの電流
路を横切って、並列に接続される。この電量計２観察し
て、バッテリーの容量が示され得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放電中のバッテリーの
容量を表示するクーロメトリー充電インジケータ装置を
備えたバッテリーに関するものである。
容量を表示するクーロメトリー充電インジケータ装置を
備えたバッテリーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、バッテリーは、使用される前に、種々の時間、蓄電
される。バッテリーは、販売者により蓄電可能であり、
しばしば、購入時に、購買者により使用の前に再度蓄電
される。したがって、バッテリーが部分的に放電されて
おり、したがって、所望のデバイスを作動させるのに十
分な充電がなされていないことを測定するある種のテス
ト手段が必要とされる。まず、バッテリー内に残存する
強さ(strength)を測定する独立したバッテリーテスター
が開発された。最近では、バッテリーのパッケージ内に
収容され、或いは、バッテリーに固定されたラベル内に
組み立てられるバッテリーテスターが開発されている。
これらのテスターは、一般に、バッテリー内の残留容量
を示している。米国特許第 4,702,564号には、バッテリ
ー、とくに、小さな携帯用のバッテリーのテスト装置で
あって、黒い光吸収材料の細いバンドを配置した透明な
可撓性基体を有するバッテリーのテスト装置が開示され
ている。さらに、一対の外側端子の中央の点から両方向
に外側にテーパー付けられた導電材料が、吸収材料の層
と同じ基体の側の頂上、或いは、吸収材料の層と反対の
基体の側の頂上に、配置されている。さらに、コレステ
リック液晶材料の層が、黒い吸収材料の層と反対の側の
基体上に、或いは、吸収材料の上に配置されている。導
電材料は、エポキシセメントをベースとした導電体、好
ましくは、銀であり、これは、基体の上にプリントさ
れ、或いは、直接塗布されている。インジケータのスケ
ールは、導電材料の部分に沿って配置されている。ドラ
イセルバッテリーをテストするために、導電材料の端子
をバッテリーの端子に接触させることにより、電流が流
れて、導電物質を加熱する。発生した熱は、中央の点に
最も集中し、外側に放射する。熱は、薄い基体を介し
て、液晶の層に伝達され、その結果、液晶の色が変化す
る。中央の点から外側に、インジケータのスケールの長
さに沿って色の変化が横断することは、テストすべきバ
ッテリーの電流出力または電圧出力或いはテストすべき
バッテリーの状態に比例しており、それに応じてキャリ
ブレートされたインジケータスケールから読み取ること
ができる。また、テスターは、バッテリーのアンペア時
すなわち寿命を測定する手段を備えている。
に、バッテリーは、使用される前に、種々の時間、蓄電
される。バッテリーは、販売者により蓄電可能であり、
しばしば、購入時に、購買者により使用の前に再度蓄電
される。したがって、バッテリーが部分的に放電されて
おり、したがって、所望のデバイスを作動させるのに十
分な充電がなされていないことを測定するある種のテス
ト手段が必要とされる。まず、バッテリー内に残存する
強さ(strength)を測定する独立したバッテリーテスター
が開発された。最近では、バッテリーのパッケージ内に
収容され、或いは、バッテリーに固定されたラベル内に
組み立てられるバッテリーテスターが開発されている。
これらのテスターは、一般に、バッテリー内の残留容量
を示している。米国特許第 4,702,564号には、バッテリ
ー、とくに、小さな携帯用のバッテリーのテスト装置で
あって、黒い光吸収材料の細いバンドを配置した透明な
可撓性基体を有するバッテリーのテスト装置が開示され
ている。さらに、一対の外側端子の中央の点から両方向
に外側にテーパー付けられた導電材料が、吸収材料の層
と同じ基体の側の頂上、或いは、吸収材料の層と反対の
基体の側の頂上に、配置されている。さらに、コレステ
リック液晶材料の層が、黒い吸収材料の層と反対の側の
基体上に、或いは、吸収材料の上に配置されている。導
電材料は、エポキシセメントをベースとした導電体、好
ましくは、銀であり、これは、基体の上にプリントさ
れ、或いは、直接塗布されている。インジケータのスケ
ールは、導電材料の部分に沿って配置されている。ドラ
イセルバッテリーをテストするために、導電材料の端子
をバッテリーの端子に接触させることにより、電流が流
れて、導電物質を加熱する。発生した熱は、中央の点に
最も集中し、外側に放射する。熱は、薄い基体を介し
て、液晶の層に伝達され、その結果、液晶の色が変化す
る。中央の点から外側に、インジケータのスケールの長
さに沿って色の変化が横断することは、テストすべきバ
ッテリーの電流出力または電圧出力或いはテストすべき
バッテリーの状態に比例しており、それに応じてキャリ
ブレートされたインジケータスケールから読み取ること
ができる。また、テスターは、バッテリーのアンペア時
すなわち寿命を測定する手段を備えている。
【０００３】米国特許第 5,015,544号には、バッテリー
の強さを示し、かつ、切り換えるバッテリー上の手段が
開示されている。この手段は、バッテリーの端子を横切
って接続され、バッテリーの強さを示す指示手段を備え
ている。さらに、バッテリーの強さ指示手段には、回路
を完全なものにするために容易に押し下げることができ
る直列のスイッチが設けられ、セルの端子を横切って指
示手段が配置され、バッテリーの充電が表示される。米
国特許第 5,059,895号には、(A)誘電体の層と、(B)誘電
体の表面の一つの上或いは下の導電体の層と(C)導電体
と熱接触した感熱カラーインジケータの層とを備え、導
電体の層が、(i) 導電体の層の表面の一つの下に設けら
れた断熱手段と、(ii)感熱カラーインジケータの層を変
化させるために十分な熱を発生する容量とを有すること
を特徴とするバッテリー電圧計が開示されている。この
電圧計は、ラベルに組み込み、バッテリーに直接取り付
けることができる。米国特許第 4,835,475号には、(i)
フィルムベースと、(ii) フィルムベースの一方の
側に配置された導電層と、(iii) 導電層上に配置され
た保護層と、(iv) フィルムベースの他の側に配置さ
れた熱変色層とを備えたドライバッテリーの起電力を指
示する装置が開示されている。
の強さを示し、かつ、切り換えるバッテリー上の手段が
開示されている。この手段は、バッテリーの端子を横切
って接続され、バッテリーの強さを示す指示手段を備え
ている。さらに、バッテリーの強さ指示手段には、回路
を完全なものにするために容易に押し下げることができ
る直列のスイッチが設けられ、セルの端子を横切って指
示手段が配置され、バッテリーの充電が表示される。米
国特許第 5,059,895号には、(A)誘電体の層と、(B)誘電
体の表面の一つの上或いは下の導電体の層と(C)導電体
と熱接触した感熱カラーインジケータの層とを備え、導
電体の層が、(i) 導電体の層の表面の一つの下に設けら
れた断熱手段と、(ii)感熱カラーインジケータの層を変
化させるために十分な熱を発生する容量とを有すること
を特徴とするバッテリー電圧計が開示されている。この
電圧計は、ラベルに組み込み、バッテリーに直接取り付
けることができる。米国特許第 4,835,475号には、(i)
フィルムベースと、(ii) フィルムベースの一方の
側に配置された導電層と、(iii) 導電層上に配置され
た保護層と、(iv) フィルムベースの他の側に配置さ
れた熱変色層とを備えたドライバッテリーの起電力を指
示する装置が開示されている。
【０００４】特開昭63−213256号には、カラータイマー
を備えたバッテリーが開示され、時間により色が変化す
るセンサが、バッテリー上に配置され、消費された容量
を表示できるようになっている。1970年７月のＮＡＳＡ
のテクニカルノート(Tecnical Note)NASA TN D-5773, W
ashington D.C.のRichard S. SecundeおよびArthur G.
Birchenough による記事には、バッテリー充電インジケ
ータとして、水銀電気化学電量計が開示されている。特
に、二次電池の充電状態を示す手段として、水銀柱の電
気化学電量計が議論されている。充電の状態のインジケ
ータは、ブレッドボードの形状でデザインされてテスト
されている。電量計は、バッテリーのアンペア時を積分
する要素である。。そして、充電の状態は、既知の完全
に充電されたバッテリーの容量と、取り除かれた正味の
アンペア時との間の差である。バッテリーの一般的な非
線形の充放電の特性は、演算増幅器の技術を使用するこ
とにより整合させられる。インジケータのブレッドボー
ド上の電気的なテストおよび温度のテストの結果は、水
銀柱の電量計が、実施可能な装置であり、そのまわり
に、スペースパワーシステム(space power system)或い
は他の用途のために適したバッテリーの充電状態のイン
ジケータを設けることができることを立証している。
を備えたバッテリーが開示され、時間により色が変化す
るセンサが、バッテリー上に配置され、消費された容量
を表示できるようになっている。1970年７月のＮＡＳＡ
のテクニカルノート(Tecnical Note)NASA TN D-5773, W
ashington D.C.のRichard S. SecundeおよびArthur G.
Birchenough による記事には、バッテリー充電インジケ
ータとして、水銀電気化学電量計が開示されている。特
に、二次電池の充電状態を示す手段として、水銀柱の電
気化学電量計が議論されている。充電の状態のインジケ
ータは、ブレッドボードの形状でデザインされてテスト
されている。電量計は、バッテリーのアンペア時を積分
する要素である。。そして、充電の状態は、既知の完全
に充電されたバッテリーの容量と、取り除かれた正味の
アンペア時との間の差である。バッテリーの一般的な非
線形の充放電の特性は、演算増幅器の技術を使用するこ
とにより整合させられる。インジケータのブレッドボー
ド上の電気的なテストおよび温度のテストの結果は、水
銀柱の電量計が、実施可能な装置であり、そのまわり
に、スペースパワーシステム(space power system)或い
は他の用途のために適したバッテリーの充電状態のイン
ジケータを設けることができることを立証している。
【０００５】他のタイプのラベル充電指示装置は、従来
技術において開示されている。
技術において開示されている。
【０００６】
【発明の目的】本発明の目的は、放電中のバッテリーの
容量を示すために使用可能なクーロメトリー充電インジ
ケータ装置を備えたバッテリーを提供することにある。
本発明の他の目的は、製造コストに優れ、信頼性をもっ
て使用できるクーロメトリー充電インジケーター装置を
備えたバッテリーを提供することある。本発明のさらに
他の目的は、クーロメトリー充電インジケータ装置を収
容したバッテリー用のバッテリーテスターラベルを提供
することにある。
容量を示すために使用可能なクーロメトリー充電インジ
ケータ装置を備えたバッテリーを提供することにある。
本発明の他の目的は、製造コストに優れ、信頼性をもっ
て使用できるクーロメトリー充電インジケーター装置を
備えたバッテリーを提供することある。本発明のさらに
他の目的は、クーロメトリー充電インジケータ装置を収
容したバッテリー用のバッテリーテスターラベルを提供
することにある。
【０００７】
【発明の構成および作用】本発明のかかる目的は、コン
テナ内に収容され、クーロメトリー充電インジケータ装
置を有する電気化学セルであって、前記クーロメトリー
充電インジケータ装置が、電気化学的に溶解可能な第１
の電極と、前記第１の電極と接触して配置された電解質
と、前記電解質と接触し、溶解した第１の電極を受入れ
可能な第２の電極とを備え、前記クーロメトリー充電イ
ンジケータ装置が、前記セルの抵抗セグメントの電流路
を横切って並列に接続され、セルが放電するときに、電
流が抵抗セグメントを通過し、それにより、クーロメト
リー充電インジケータ装置を横切る電圧が与えられ、前
記第１の電極が溶解し、電解質を介して搬送され、前記
第２の電極上に析出し、第２の電極上に析出した第１の
電極の量が、バッテリーの容量を示すために使用できる
ように構成された電気化学セルにより達成される。ま
た、ここに使用される第２の電極に析出されることに
は、第１の電極が少なくとも部分的に第２の電極に吸収
されることが、含まれる。電量計は、回路を通過する電
気の量を測定するために使用される電解セルである。従
来のタイプの電量計は、硫酸銅の槽内の銅の電極を用い
ている。電極を横切って与えられる電圧により、銅は、
一方の電極から溶解し、他の電極上に析出する。他の電
極上に析出する銅の量は、回路を通過するクーロンの電
気量に比例する。本発明においては、この析出した銅
が、セルの容量を示すために用いられ得る。
テナ内に収容され、クーロメトリー充電インジケータ装
置を有する電気化学セルであって、前記クーロメトリー
充電インジケータ装置が、電気化学的に溶解可能な第１
の電極と、前記第１の電極と接触して配置された電解質
と、前記電解質と接触し、溶解した第１の電極を受入れ
可能な第２の電極とを備え、前記クーロメトリー充電イ
ンジケータ装置が、前記セルの抵抗セグメントの電流路
を横切って並列に接続され、セルが放電するときに、電
流が抵抗セグメントを通過し、それにより、クーロメト
リー充電インジケータ装置を横切る電圧が与えられ、前
記第１の電極が溶解し、電解質を介して搬送され、前記
第２の電極上に析出し、第２の電極上に析出した第１の
電極の量が、バッテリーの容量を示すために使用できる
ように構成された電気化学セルにより達成される。ま
た、ここに使用される第２の電極に析出されることに
は、第１の電極が少なくとも部分的に第２の電極に吸収
されることが、含まれる。電量計は、回路を通過する電
気の量を測定するために使用される電解セルである。従
来のタイプの電量計は、硫酸銅の槽内の銅の電極を用い
ている。電極を横切って与えられる電圧により、銅は、
一方の電極から溶解し、他の電極上に析出する。他の電
極上に析出する銅の量は、回路を通過するクーロンの電
気量に比例する。本発明においては、この析出した銅
が、セルの容量を示すために用いられ得る。
【０００８】本発明において、薄いフィルムの電量計の
構成は、セル上に設けられ、セルの抵抗セグメントの電
流路を横切って、並列に配置され、セルが放電するとき
に、クーロメトリー充電インジケータ装置を横切って、
電圧が与えられる。電量計は、セルの抵抗セグメントの
放電回路を横切る電圧降下により駆動されるため、僅か
な部分の電流のみが、電量計を流れる。電量計は、並列
プレート構成として、或いは、共通平面から離間したプ
レートとして構成される。いずれの実施例においても、
スイッチは不要である。銅の電量計の場合に、セルから
取り除かれた容量は、並列プレート構成上の銅の析出を
観察することにより、或いは、平面内のプレート構成に
おいては電解質の位置を観察することにより、測定する
ことができる。それぞれの構成において、電量計には、
適当な読み取りスケールを使用することができる。電量
計は、セルの実際の放電から、セルの残存容量を表示す
ることができるが、腐蝕或いは全ての非放電手段からの
容量ロスを示すものではない。通常、電量計は、測定す
べき電流の全てが電量計を通過するように、直列に接続
される。充電インジケータの電量計に基づくバッテリー
状態の場合、電量計は、セルにより与えられ得る高い電
流が通過できるようになっている必要があるにもかかわ
らず、とるに足らない電圧降下が生じる。理論的には、
電量計は、セルよりもより低いインピーダンスを有する
べきである。セルにより与えられる大電流を搬送可能な
低インピーダンスの電量計は、おそらく、大きな電極の
領域を必要とするであろう。これらの必要性は、たとえ
ば、セルのラベルの一部など、セルに取付け可能な小さ
くて安価な状態変化監視装置をつくるという要求に反し
ている。これらの問題点を解決するために、薄いフィル
ムの電量計を、セルの抵抗セグメントの電流路を横切っ
て、並列に接続し、電量計により少量の電流を取り込む
ことができることが見いだされている。この新規な構成
において、電量計は、セルの抵抗セグメントを横切る少
量の電圧降下により駆動される。抵抗体を横切る電圧降
下は、０．２ボルト以下であるのが好ましく、より好ま
しくは、０．０１ボルト以下である。ほとんどの応用例
のために、抵抗セグメントは、意図されたセルの負荷の
小数部であるべきである。たとえば、１５０オームのド
レイン上で使用されるセルにおいて、１．５オームの抵
抗セグメントが受入れ可能であり、それにより、３．９
オームの高い割合の放電に対して１．５オームの抵抗セ
グメントが適切である。一般に、多くの応用例にとっ
て、０．０１ないし１０００オームの抵抗セグメントが
適当である。
構成は、セル上に設けられ、セルの抵抗セグメントの電
流路を横切って、並列に配置され、セルが放電するとき
に、クーロメトリー充電インジケータ装置を横切って、
電圧が与えられる。電量計は、セルの抵抗セグメントの
放電回路を横切る電圧降下により駆動されるため、僅か
な部分の電流のみが、電量計を流れる。電量計は、並列
プレート構成として、或いは、共通平面から離間したプ
レートとして構成される。いずれの実施例においても、
スイッチは不要である。銅の電量計の場合に、セルから
取り除かれた容量は、並列プレート構成上の銅の析出を
観察することにより、或いは、平面内のプレート構成に
おいては電解質の位置を観察することにより、測定する
ことができる。それぞれの構成において、電量計には、
適当な読み取りスケールを使用することができる。電量
計は、セルの実際の放電から、セルの残存容量を表示す
ることができるが、腐蝕或いは全ての非放電手段からの
容量ロスを示すものではない。通常、電量計は、測定す
べき電流の全てが電量計を通過するように、直列に接続
される。充電インジケータの電量計に基づくバッテリー
状態の場合、電量計は、セルにより与えられ得る高い電
流が通過できるようになっている必要があるにもかかわ
らず、とるに足らない電圧降下が生じる。理論的には、
電量計は、セルよりもより低いインピーダンスを有する
べきである。セルにより与えられる大電流を搬送可能な
低インピーダンスの電量計は、おそらく、大きな電極の
領域を必要とするであろう。これらの必要性は、たとえ
ば、セルのラベルの一部など、セルに取付け可能な小さ
くて安価な状態変化監視装置をつくるという要求に反し
ている。これらの問題点を解決するために、薄いフィル
ムの電量計を、セルの抵抗セグメントの電流路を横切っ
て、並列に接続し、電量計により少量の電流を取り込む
ことができることが見いだされている。この新規な構成
において、電量計は、セルの抵抗セグメントを横切る少
量の電圧降下により駆動される。抵抗体を横切る電圧降
下は、０．２ボルト以下であるのが好ましく、より好ま
しくは、０．０１ボルト以下である。ほとんどの応用例
のために、抵抗セグメントは、意図されたセルの負荷の
小数部であるべきである。たとえば、１５０オームのド
レイン上で使用されるセルにおいて、１．５オームの抵
抗セグメントが受入れ可能であり、それにより、３．９
オームの高い割合の放電に対して１．５オームの抵抗セ
グメントが適切である。一般に、多くの応用例にとっ
て、０．０１ないし１０００オームの抵抗セグメントが
適当である。
【０００９】一般に、抵抗セグメントを横切る電圧降下
は、セルの電圧の４％以下であるべきである。好ましく
は、電量計の陽極反応と陰極反応とは、同じ電気化学的
な電位であるべきであり、かつ、過電位を低くすべきで
ある。薄いフィルムの電量計は、この応用例には理想的
である。好ましくは、薄いフィルムの電量計は、０．０
２インチ以下とすべきであり、より好ましくは、０．０
０５インチ以下、最も好ましくは、０．００３インチ以
下とすべきである。平面内の薄層構成の場合、電量計の
厚みは、より薄い範囲内にあるのが好ましい。水銀電量
計は、液体の電解質および金属質の水銀を使用し、これ
ら双方により、システムを製造するのが困難になり、か
つ、消費製品において使用するのに不適当になってい
る。薄い金／固体電解質／銀の電量計は、視覚的に読み
取ることが不可能であり、一般に、全容量を読み取るこ
とができるにすぎないため、バッテリーの充電状態のイ
ンジケータとしては不適当である。本発明にかかる電量
計の第１の電極として適当な材料には、銅、ニッケル、
銀、ビスマス、錫、亜鉛および金があり、銅が好まし
い。適当な電解質には、電極の材料のニトレート、スル
フェート或いはハロゲン化物などの可溶塩を含むゲルの
水溶液、および、イオン伝導可能なポリマー、固体状態
の無機材料ならびに有機−無機複合材料などの固体電解
質があり、高分子電解質(polyjmeric electrolytes) が
好ましい。高分子電解質は、水或いは有機溶剤など低分
子量の可塑剤を含んでいてもよい。電解質を製造するた
めに適した高分子樹脂の例には、ポリビニールアルコー
ル、ポリエチレンオキシド、重合ヒドロキシエチルセル
ロースおよびポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−
１−プロパン スルホン酸）が含まれる。ある応用例に
おいては、支持電解質を使用してもよい。硫酸銅などの
銅イオンを含むポリエチレンオキシド、および、硝酸銀
プラスＰＥＯが、本発明の電解質として好ましい。
は、セルの電圧の４％以下であるべきである。好ましく
は、電量計の陽極反応と陰極反応とは、同じ電気化学的
な電位であるべきであり、かつ、過電位を低くすべきで
ある。薄いフィルムの電量計は、この応用例には理想的
である。好ましくは、薄いフィルムの電量計は、０．０
２インチ以下とすべきであり、より好ましくは、０．０
０５インチ以下、最も好ましくは、０．００３インチ以
下とすべきである。平面内の薄層構成の場合、電量計の
厚みは、より薄い範囲内にあるのが好ましい。水銀電量
計は、液体の電解質および金属質の水銀を使用し、これ
ら双方により、システムを製造するのが困難になり、か
つ、消費製品において使用するのに不適当になってい
る。薄い金／固体電解質／銀の電量計は、視覚的に読み
取ることが不可能であり、一般に、全容量を読み取るこ
とができるにすぎないため、バッテリーの充電状態のイ
ンジケータとしては不適当である。本発明にかかる電量
計の第１の電極として適当な材料には、銅、ニッケル、
銀、ビスマス、錫、亜鉛および金があり、銅が好まし
い。適当な電解質には、電極の材料のニトレート、スル
フェート或いはハロゲン化物などの可溶塩を含むゲルの
水溶液、および、イオン伝導可能なポリマー、固体状態
の無機材料ならびに有機−無機複合材料などの固体電解
質があり、高分子電解質(polyjmeric electrolytes) が
好ましい。高分子電解質は、水或いは有機溶剤など低分
子量の可塑剤を含んでいてもよい。電解質を製造するた
めに適した高分子樹脂の例には、ポリビニールアルコー
ル、ポリエチレンオキシド、重合ヒドロキシエチルセル
ロースおよびポリ（２−アクリルアミド−２−メチル−
１−プロパン スルホン酸）が含まれる。ある応用例に
おいては、支持電解質を使用してもよい。硫酸銅などの
銅イオンを含むポリエチレンオキシド、および、硝酸銀
プラスＰＥＯが、本発明の電解質として好ましい。
【００１０】第２の電極は、透明或いは半透明の電極で
あり、第１の電極からの析出した材料を視覚的に観察で
きるのが好ましい。平面内の構成においては、セルの容
量を示すために、電極の間の電解質の移動を使用するこ
とができるため、第２の電極が透明或いは半透明である
必要がない。本発明において使用するために好ましい電
量計は、第１の電極としての銅ホイル、銅イオンを含む
ポリエチレンオキシドなどイオン伝導可能な高分子電解
質、および、インジウム錫酸化物の第２の電極を使用し
ている。また、ある応用例においては、第１の電極のた
めの材料を、第２の電極のためにも用いることができ
る。
あり、第１の電極からの析出した材料を視覚的に観察で
きるのが好ましい。平面内の構成においては、セルの容
量を示すために、電極の間の電解質の移動を使用するこ
とができるため、第２の電極が透明或いは半透明である
必要がない。本発明において使用するために好ましい電
量計は、第１の電極としての銅ホイル、銅イオンを含む
ポリエチレンオキシドなどイオン伝導可能な高分子電解
質、および、インジウム錫酸化物の第２の電極を使用し
ている。また、ある応用例においては、第１の電極のた
めの材料を、第２の電極のためにも用いることができ
る。
【００１１】
【実施例】以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例
につき詳細に説明を加える。図１には、銅ホイル或いは
プリントされた銅インクから構成された電極４と、高分
子電解質６と、光透過性のある電極８と、プラスチック
フィルムの頂上層１０とを備えた薄いフィルムのクーロ
メトリー充電インジケータ装置２が示されている。プラ
スチックフィルムの頂上層１０は、セルのためのラベル
とすることができ、電量計すなわちクーロメトリー充電
インジケータ装置２を、銅ホイルの部分、銀がプリント
された層、或いは、タブまたはコネクタなどセルの構成
部品のようなセルの抵抗セグメントを横切って並列に接
続することができる。放電の際に、セルの抵抗セグメン
トを通過する電流は、電量計２を横切る電圧を与え、そ
れにより、銅の電極４が溶解し、電解質６を介して搬送
され、光透過性のある電極８上に析出する。光透過性の
ある電極８上に析出した銅の量は、セルの容量を示すた
めに使用され得る。図２には、銅ホイル或いはプリント
された銅インクから構成される電極２２と、電解質２４
と、光透過性のある電極２６と、頂部プラスチックフィ
ルム２８とを備えた同様のタイプの電量計２０が示され
ている。電解質２４は、種々の厚みを有するように構成
され、銅の電極２２が溶解する速度および電極２６上に
銅が析出する速度が、電量計２０のより薄い部分で、よ
り速いようになっている。異なる厚みで電解質の層をプ
リントし、或いは、銅のホイルを張り出させることによ
り、これをなすことができる。電極が張り出した領域に
は、１以上のキャビティを設け、電解質の層がこれらキ
ャビティ内でより薄いようになっている。ディジタルデ
ィスプレイ或いはアルファニューマチックディスプレイ
などの所定の予めデザインされた表示を生成するため
に、これらの構成を使用することができる。すなわち、
電極２２の残りの溶解されていない部分により、セルの
放電の状態に関するメッセージを与えることができる。
につき詳細に説明を加える。図１には、銅ホイル或いは
プリントされた銅インクから構成された電極４と、高分
子電解質６と、光透過性のある電極８と、プラスチック
フィルムの頂上層１０とを備えた薄いフィルムのクーロ
メトリー充電インジケータ装置２が示されている。プラ
スチックフィルムの頂上層１０は、セルのためのラベル
とすることができ、電量計すなわちクーロメトリー充電
インジケータ装置２を、銅ホイルの部分、銀がプリント
された層、或いは、タブまたはコネクタなどセルの構成
部品のようなセルの抵抗セグメントを横切って並列に接
続することができる。放電の際に、セルの抵抗セグメン
トを通過する電流は、電量計２を横切る電圧を与え、そ
れにより、銅の電極４が溶解し、電解質６を介して搬送
され、光透過性のある電極８上に析出する。光透過性の
ある電極８上に析出した銅の量は、セルの容量を示すた
めに使用され得る。図２には、銅ホイル或いはプリント
された銅インクから構成される電極２２と、電解質２４
と、光透過性のある電極２６と、頂部プラスチックフィ
ルム２８とを備えた同様のタイプの電量計２０が示され
ている。電解質２４は、種々の厚みを有するように構成
され、銅の電極２２が溶解する速度および電極２６上に
銅が析出する速度が、電量計２０のより薄い部分で、よ
り速いようになっている。異なる厚みで電解質の層をプ
リントし、或いは、銅のホイルを張り出させることによ
り、これをなすことができる。電極が張り出した領域に
は、１以上のキャビティを設け、電解質の層がこれらキ
ャビティ内でより薄いようになっている。ディジタルデ
ィスプレイ或いはアルファニューマチックディスプレイ
などの所定の予めデザインされた表示を生成するため
に、これらの構成を使用することができる。すなわち、
電極２２の残りの溶解されていない部分により、セルの
放電の状態に関するメッセージを与えることができる。
【００１２】図３には、銅ホイルの電極３２と、電解質
３４と、光透過性のある電極３６と、頂部プラスチック
フィルム３８とを備えた同様のタイプの電量計３０が示
されている。この電極３４は、階段状の厚みをもって構
成され、銅が溶解する速度が電極の厚みに反比例するこ
とにより、通過する電荷の量をより正確に測定すること
ができる。或いは、電極３２を、好ましくは、銅インク
をプリントすることにより、異なる厚みで与え、消費者
に、より薄い部分がメッセージを綴るようにすることが
できる。このより薄い部分は、まわりのより薄い領域が
溶解により消耗していくのにしたがって、容易に見るこ
とができる。図４には、銅、銀、カーボンなどの導電性
インクがプリントされた電極の層４２と、プリントされ
た高分子電解質４４と、スパッタリングされ、或いは、
蒸着された銅の電極の層４６と、頂部プラスチック層４
８とを備えた電量計４０が示されている。電量計４０を
横切って電圧が与えられたときに、銅の層４６は溶解
し、電極の層４２上に析出する。銅の層４６の消失を観
察することにより、セルの放電の量を、層４６の色から
判断することができる。この視覚的な変化は、染料或い
は顔料を使用することにより電解質４４に対比色を与え
ることによって向上する。さらに、銅の層４６が、電解
質の層或いは対をなす電極の中、或いは、その上に設け
られた消費者に対するメッセージを覆い隠し、電極の層
４６が溶解するのにしたがって、そのメッセージを読み
取れるようにすることができる。
３４と、光透過性のある電極３６と、頂部プラスチック
フィルム３８とを備えた同様のタイプの電量計３０が示
されている。この電極３４は、階段状の厚みをもって構
成され、銅が溶解する速度が電極の厚みに反比例するこ
とにより、通過する電荷の量をより正確に測定すること
ができる。或いは、電極３２を、好ましくは、銅インク
をプリントすることにより、異なる厚みで与え、消費者
に、より薄い部分がメッセージを綴るようにすることが
できる。このより薄い部分は、まわりのより薄い領域が
溶解により消耗していくのにしたがって、容易に見るこ
とができる。図４には、銅、銀、カーボンなどの導電性
インクがプリントされた電極の層４２と、プリントされ
た高分子電解質４４と、スパッタリングされ、或いは、
蒸着された銅の電極の層４６と、頂部プラスチック層４
８とを備えた電量計４０が示されている。電量計４０を
横切って電圧が与えられたときに、銅の層４６は溶解
し、電極の層４２上に析出する。銅の層４６の消失を観
察することにより、セルの放電の量を、層４６の色から
判断することができる。この視覚的な変化は、染料或い
は顔料を使用することにより電解質４４に対比色を与え
ることによって向上する。さらに、銅の層４６が、電解
質の層或いは対をなす電極の中、或いは、その上に設け
られた消費者に対するメッセージを覆い隠し、電極の層
４６が溶解するのにしたがって、そのメッセージを読み
取れるようにすることができる。
【００１３】図５には、プラスチックの基体５２と、電
極５６と離間して、かつ、直列に配置された電極５４と
を備え、離間して配置された電極５４、５６により画定
される空間６０に設けられた電解質５８を有する電量計
５０が示されている。電極５４、５６は、銅から作られ
ているのが好ましい。電極５４、５６の頂部には、保護
絶縁層６２が配置され、プラスチックの基体５２によ
り、電解質５８は、電極５４、５６の間の空間に制限さ
れる。電極５４の領域６４は、セルの抵抗セグメントの
一端に、電気的に接続可能であり、、電極５６の領域６
６は、セルの抵抗セグメントの他端に接続可能である。
本実施例において、銅イオンは、一方の電極から取り除
かれ、細い幅の電解質により、他方の電極に搬送され
る。したがって、電解質の位置を観察することができ、
この位置を、セルの容量を示すために使用することがで
きる。図６は、正電極および負電極ならびに抵抗領域７
２（並列抵抗）を有するセル７０の回路構成を示す図で
ある。抵抗領域７２は、セルが放電するときに電流が通
過するセルの任意の抵抗セグメントである。抵抗領域７
２を横切って並列に、銅の電極を使用した図５に示され
るタイプの電量計７４が接続されている。セル７０を横
切って、ライトバルブ、ラジオなどの抵抗負荷７６が接
続されている。セルが放電するときに、電流が、抵抗セ
グメント７２を通過し、電量計７４を横切って電圧が与
えられる。一方の電極からの銅は溶解し、他方の電極上
に析出し、それにより、図５を参照して説明したよう
に、電解質が移動する。次いで、電解質の新たな位置
を、セルの容量を示すために使用することができる。上
述したように、本発明にかかる電量計とともに、適当な
読み取りスケールを使用し、セルの容量を視覚的に読み
取ることができる。
極５６と離間して、かつ、直列に配置された電極５４と
を備え、離間して配置された電極５４、５６により画定
される空間６０に設けられた電解質５８を有する電量計
５０が示されている。電極５４、５６は、銅から作られ
ているのが好ましい。電極５４、５６の頂部には、保護
絶縁層６２が配置され、プラスチックの基体５２によ
り、電解質５８は、電極５４、５６の間の空間に制限さ
れる。電極５４の領域６４は、セルの抵抗セグメントの
一端に、電気的に接続可能であり、、電極５６の領域６
６は、セルの抵抗セグメントの他端に接続可能である。
本実施例において、銅イオンは、一方の電極から取り除
かれ、細い幅の電解質により、他方の電極に搬送され
る。したがって、電解質の位置を観察することができ、
この位置を、セルの容量を示すために使用することがで
きる。図６は、正電極および負電極ならびに抵抗領域７
２（並列抵抗）を有するセル７０の回路構成を示す図で
ある。抵抗領域７２は、セルが放電するときに電流が通
過するセルの任意の抵抗セグメントである。抵抗領域７
２を横切って並列に、銅の電極を使用した図５に示され
るタイプの電量計７４が接続されている。セル７０を横
切って、ライトバルブ、ラジオなどの抵抗負荷７６が接
続されている。セルが放電するときに、電流が、抵抗セ
グメント７２を通過し、電量計７４を横切って電圧が与
えられる。一方の電極からの銅は溶解し、他方の電極上
に析出し、それにより、図５を参照して説明したよう
に、電解質が移動する。次いで、電解質の新たな位置
を、セルの容量を示すために使用することができる。上
述したように、本発明にかかる電量計とともに、適当な
読み取りスケールを使用し、セルの容量を視覚的に読み
取ることができる。
【００１４】本発明は、以上の実施例に限定されること
なく特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の
変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含され
るものであることはいうまでもない。
なく特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の
変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含され
るものであることはいうまでもない。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、放電中のバッテリーの
容量を示すために使用可能なクーロメトリー充電インジ
ケータ装置を備えたバッテリーを提供することができ
る。本発明によれば、製造コストに優れ、信頼性をもっ
て使用できるクーロメトリー充電インジケーター装置を
備えたバッテリーを提供することができる。さらに、本
発明によれば、クーロメトリー充電インジケータ装置を
収容したバッテリー用のバッテリーテスターラベルを提
供することができる。
容量を示すために使用可能なクーロメトリー充電インジ
ケータ装置を備えたバッテリーを提供することができ
る。本発明によれば、製造コストに優れ、信頼性をもっ
て使用できるクーロメトリー充電インジケーター装置を
備えたバッテリーを提供することができる。さらに、本
発明によれば、クーロメトリー充電インジケータ装置を
収容したバッテリー用のバッテリーテスターラベルを提
供することができる。
【図１】図１は、本発明の実施例にかかる薄いフィルム
のクーロメトリー充電インジケータ装置の斜視図であ
る。
のクーロメトリー充電インジケータ装置の斜視図であ
る。
【図２】図２は、種々の厚みの電解質を使用した本発明
の他の実施例にかかる薄いフィルムのクーロメトリー充
電インジケーター装置の斜視図である。
の他の実施例にかかる薄いフィルムのクーロメトリー充
電インジケーター装置の斜視図である。
【図３】図３は、階段構造の電解質を使用した本発明の
他の実施例にかかる薄いフィルムのクーロメトリー充電
インジケーター装置の斜視図である。
他の実施例にかかる薄いフィルムのクーロメトリー充電
インジケーター装置の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施例にかかる薄いフィ
ルムのクーロメトリー充電インジケーター装置の斜視図
である。
ルムのクーロメトリー充電インジケーター装置の斜視図
である。
【図５】図５は、本発明の実施例にかかる平面内の構成
の薄いフィルムのクーロメトリー充電インジケーター装
置の斜視図である。
の薄いフィルムのクーロメトリー充電インジケーター装
置の斜視図である。
【図６】図６は、負荷に接続されたセル上に組み立てら
れた本発明の実施例にかかる薄いフィルムのクーロメト
リー充電インジケーター装置のための回路の概略を示す
図である。
れた本発明の実施例にかかる薄いフィルムのクーロメト
リー充電インジケーター装置のための回路の概略を示す
図である。
２ 電量計 ４ 電極 ６ 高分子電解質 ８ 電極 １０ 頂上層 ２０ 電量計 ２２ 電極 ２４ 電解質 ２６ 電極 ２８ 頂部プラスチックフィルム ３０ 電量計 ３２ 電極 ３４ 電解質 ３６ 電極 ３８ 頂部プラスチックフィルム ４０ 電量計 ４２ 電極の層 ４４ 高分子電解質 ４６ 銅の電極の層 ４８ 頂部プラスチック層 ５０ 電量計 ５２ 基体 ５４，５６ 電極 ５８ 電解質
Claims (20)
- 【請求項１】 コンテナ内に収容され、クーロメトリー
充電インジケータ装置を有する電気化学セルであって、
前記クーロメトリー充電インジケータ装置が、電気化学
的に溶解可能な第１の電極と、前記第１の電極と接触し
て配置された電解質と、前記電解質と接触し、溶解した
第１の電極を受入れ可能な第２の電極とを備え、前記ク
ーロメトリー充電インジケータ装置が、前記セルの抵抗
セグメントの電流路を横切って並列に接続され、セルが
放電するときに、電流が抵抗セグメントを通過し、それ
により、クーロメトリー充電インジケータ装置を横切る
電圧が与えられ、前記第１の電極が溶解し、電解質を介
して搬送され、前記第２の電極上に析出し、第２の電極
上に析出した第１の電極の量が、バッテリーの容量を示
すために使用できるように構成されたことを特徴とする
電気化学セル。 - 【請求項２】 前記第２の電極が、電解質および第１の
電極の上に配置されていることを特徴とする請求項１に
記載の電気化学セル。 - 【請求項３】 前記第１の電極および前記第２の電極
が、同一平面内に離間して配置され、前記電解質が、前
記第１の電極および前記第２の電極により画定される空
間内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電
気化学セル。 - 【請求項４】 前記電解質が、種々の厚みを有する構成
であることを特徴とする請求項２に記載の電気化学セ
ル。 - 【請求項５】 前記電解質が、階段形状の構成を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電気化学セル。 - 【請求項６】 前記クーロメトリー充電インジケータ装
置が、０．０２インチ以下の厚みを有することを特徴と
する請求項２に記載の電気化学セル。 - 【請求項７】 前記クーロメトリー充電インジケータ装
置が、０．００５インチ以下の厚みを有することを特徴
とする請求項３に記載の電気化学セル。 - 【請求項８】 前記電解質の種々の厚みが、放電中に、
予めデザインされた表示をクーロメトリー充電インジケ
ータ装置上に生成するように構成されていることを特徴
とする請求項４に記載の電気化学セル。 - 【請求項９】 前記第１の電極が、少なくとも一つのキ
ャビティを与えるように張り出し、前記少なくとも一つ
のキャビティ内の電解質が、キャビティ近傍に設けられ
た電解質よりも薄く、放電中に、予めデザインされた表
示が、クーロメトリー充電インジケータ装置上に生成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。 - 【請求項１０】 抵抗セグメントが、０．０１ないし１
０００オームの範囲であることを特徴とする請求項１に
記載の電気化学セル。 - 【請求項１１】 前記第１の電極が、銅、ニッケル、
銀、ビスマス、錫、亜鉛および金からなるグループから
選択され、前記第２の電極が、銅、ニッケル、銀、ビス
マス、錫、亜鉛および金からなるグループから選択され
たことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。 - 【請求項１２】 前記電解質が、イオン伝導可能なポリ
マー、固体状態の無機材料および有機−無機複合材料か
らなるグループから選択されたことを特徴とする請求項
１に記載の電気化学セル。 - 【請求項１３】 前記電解質が、イオン伝導可能なポリ
マー、固体状態の無機材料および有機−無機複合材料か
らなるグループから選択されたことを特徴とする請求項
１１に記載の電気化学セル。 - 【請求項１４】 前記第１の電極が銅であり、前記第２
の電極が銅であり、前記電解質が、銅イオンを含むポリ
エチレンオキシドであることを特徴とする請求項１に記
載の電気化学セル。 - 【請求項１５】 前記第１の電極が銀であり、前記第２
の電極が銀であり、前記電解質が、硝酸銀であることを
特徴とする請求項１１に記載の電気化学セル。 - 【請求項１６】 電量計の上に、プラスチックのフィル
ムが配置され、前記プラスチックフィルムが、セルのラ
ベルとして用いられるように構成されたことを特徴とす
る請求項１に記載の電気化学セル。 - 【請求項１７】 前記電量計に、読み取りスケールが設
けられ、セルの放電中に、セルの残存容量を、確定的に
観察できるように構成されたことを特徴とする請求項１
に記載の電気化学セル。 - 【請求項１８】 電量計の上に、プラスチックのフィル
ムが配置され、前記プラスチックフィルムが、セルのラ
ベルとして用いられるように構成されたことを特徴とす
る請求項１７に記載の電気化学セル。 - 【請求項１９】 前記第１の電極が銀であり、前記第２
の電極が銀であり、前記電解質が、硝酸銀であることを
特徴とする請求項１８に記載の電気化学セル。 - 【請求項２０】 前記第１の電極が銅であり、前記第２
の電極が銅であり、前記電解質が、銅イオンを含むポリ
エチレンオキシドであることを特徴とする請求項１８に
記載の電気化学セル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/103019 | 1993-08-09 | ||
| US08/103,019 US5418086A (en) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | Battery with coulometric state of charge indicator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169511A true JPH07169511A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=22292933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6186958A Pending JPH07169511A (ja) | 1993-08-09 | 1994-08-09 | 電気化学セル |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5418086A (ja) |
| EP (1) | EP0638952B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07169511A (ja) |
| KR (1) | KR950007226A (ja) |
| CA (1) | CA2129298A1 (ja) |
| DE (1) | DE69430718T2 (ja) |
| SG (1) | SG49931A1 (ja) |
| TW (1) | TW282584B (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654640A (en) * | 1991-01-31 | 1997-08-05 | Eveready Battery Company | Cell tester device employing a printed transparent electrically conductive electrode |
| US5830596A (en) * | 1993-05-03 | 1998-11-03 | Morgan Adhesives, Inc. | Method for producing battery tester label and resulting label and battery assembly |
| US5607789A (en) * | 1995-01-23 | 1997-03-04 | Duracell Inc. | Light transparent multilayer moisture barrier for electrochemical cell tester and cell employing same |
| US5627472A (en) * | 1995-01-26 | 1997-05-06 | Duracell Inc. | Condition tester for a battery |
| US5596278A (en) * | 1995-09-08 | 1997-01-21 | Duracell Inc. | Condition tester for a battery |
| CN1515949A (zh) | 1996-10-01 | 2004-07-28 | ˹̹����˹Ibl����˾ | 组装电致变色单元的装置和方法 |
| US6243192B1 (en) | 1997-04-28 | 2001-06-05 | Timer Technologies, Llc | Electrochemical display and timing mechanism with migrating electrolyte |
| DE19818716A1 (de) * | 1997-04-28 | 1998-10-29 | Wisconsin Label Corp | Elektrochemische Anzeigezelle mit fokussiertem Feld |
| US6156450A (en) * | 1997-07-24 | 2000-12-05 | Eveready Battery Company, Inc. | Battery tester having printed electronic components |
| US5760588A (en) * | 1997-07-25 | 1998-06-02 | Eveready Battery Company, Inc. | Dual rate thermochromic battery tester |
| US5867028A (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-02 | Eveready Battery Company, Inc. | Battery tester having sections of different resistivity |
| US6154263A (en) | 1997-07-25 | 2000-11-28 | Eveready Battery Company, Inc. | Liquid crystal display and battery label including a liquid crystal display |
| US5841285A (en) * | 1997-07-25 | 1998-11-24 | Eveready Battery Company, Inc. | Temperature-compensated thermochromic battery tester |
| US6285492B1 (en) | 1998-07-02 | 2001-09-04 | Timer Technologies, Llc | Interactive electrochemical displays |
| US6136468A (en) | 1998-08-25 | 2000-10-24 | Timer Technologies, Llc | Electrochemical cell with deferred assembly |
| US6198701B1 (en) | 1998-09-03 | 2001-03-06 | Polyplus Battery Company, Inc. | Electrochemical timer |
| US6051957A (en) * | 1998-10-21 | 2000-04-18 | Duracell Inc. | Battery pack having a state of charge indicator |
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| US6822931B2 (en) | 2001-12-13 | 2004-11-23 | Vision Works, Llc | Timing system and device and method for making the same |
| US8717854B2 (en) | 2002-12-13 | 2014-05-06 | Vision Works Ip Corporation | Environment dependent—temperature independent color changing label |
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| WO2010099340A2 (en) * | 2009-02-26 | 2010-09-02 | Vision Works Ip Corporation | Time dependent - temperature independent color changing label |
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