PL180464B1

PL180464B1 - Zespól wskaznika stanu energetycznego baterii elektrochemicznej PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL180464B1
Application number: PL96321517A
Authority: PL
Inventors: David Ofer; Gary M Searle; Joseph Bernier
Original assignee: Duracell Inc
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1996-01-22
Publication date: 2001-02-28
Also published as: NZ302030A; BR9607086A; EP0805978B1; IL116641A0; IL116641A; PL321517A1; NO973431D0; DE69636651T2; DE69636651D1; AU4760496A; AU693994B2; FI973115A7; FI973115A0; ATE343784T1; EP0805978A1; AR000731A1; JPH10513002A; RU2182712C2; JP4354009B2; TW297170B

Abstract

1. Zespól wskaznika stanu energetycznego ba- terii elektrochemicznej, w którym bateria ma obu- dowe, koncówke ujemna i koncówke dodatnia oraz wskaznik stanu stanowi ogniwo kulome- tryczne zasadniczo bez wlasnej sily elektromoto- rycznej, majace anode, katode i elektrolit stykaja- cy sie przynajmniej z czescia zarówno anody i katody, a wskaznik stanu jest trwale dolaczony elektrycznie do baterii i stanowi ogniwo galwa- niczne pomocnicze, majace anode, katode i elek- trolit stykajacy sie przynajmniej z czescia anody i katody, a katoda i anoda baterii sa dolaczone elektrycznie do ogniwa galwanicznego pomocni- czego, znamienny tym, ze ogniwo galwaniczne pomocnicze (25) jest polaczone elektrycznie sze- regowo z ogniwem kulometrycznym (20) i jest ogniwem innym niz bateria (30), a koncówka do- datnia (145) baterii (30) jest dolaczona elektrycz- nie do katody (83) ogniwa galwanicznego pomoc- niczego (25) lub koncówka ujemna (115) bate- rii (30) jest dolaczona elektrycznie do anody (77) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25). F IG .1 F IG . 2 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół baterii i wskaźnika stanu energetycznego baterii elektrochemicznej do określania stanu, zwłaszcza ładunku elektrycznego ogólnie baterii elektrochemicznej.

Znane są baterie elektrochemiczne wyposażone we wskaźniki stanu lub naładowania, na przykład wskaźniki chemiczne reagujące z materiałami wewnątrz baterii, wskaźniki chemicz180 464 ne umieszczone na zewnątrz baterii, wskaźniki osadzone w elektrodzie, widoczne podczas rozładowania i wskaźniki termoelektryczne dołączone do baterii.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 5 250 905 elektrochemiczny wskaźnik stanu energetycznego baterii, który ma własną siłę elektromotoryczną. Ten wskaźnik może być zamocowany trwale do badanej baterii baterii i nie wymaga zastosowania zdolnych do aktywacji układów stykowych oraz zapewnia wizualne wskazanie rozładowania baterii umożliwione przez elektrochemiczne usuwanie cienkiej warstwy metalu, wskazywane przez odsłonięcie tła o różnym kolorze.

Znana jest z opisu patentowego USA nr 5 339 024 bateria elektrochemiczna ze wskaźnikiem stanu naładowania, zawierająca wyświetlacz elektrochemiczny. Wskaźnik stanu naładowania zawiera dwa styki elektryczne i włączony pomiędzy nie wyświetlacz elektrochemiczny. Wyświetlacz zawiera ogniwo elektrochemiczne, które może być dołączone trwale do baterii w połączeniu równoległym przez styki. Stan baterii jest więc wskazywany w sposób ciągły na wskaźniku.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 5 355 089 zespół baterii ze wskaźnikiem dołączonym do baterii. Wskaźnik jest czuły na wilgoć, jest zwykle typu elektrochemicznego, ma konstrukcję w postaci folii, mającą warstwę anodową, warstwę katodową i pomiędzy nimi warstwę elektrolitu. Wskaźnik może być nałożony na powierzchnię zewnętrzną baterii. Nad wskaźnikiem jest nałożona bariera dla pary wodnej, przyklejona do powierzchni baterii. Bariera dla pary wodnej jest giętka, optycznie przezroczysta lub przynajmniej przeświecająca i ma bardzo małą szybkość przepuszczania. Bariera ta jest wykonana na przykład z warstwy miki lub polimeru pokrytego szkłem oraz zapobiega przejściu pary wodnej z otoczenia do wskaźnika i zakłócaniu jego działania.

W zespole według wynalazku ogniwo galwaniczne pomocnicze jest połączone elektrycznie szeregowo z ogniwem kulometrycznym i jest ogniwem innym niż bateria, a końcówka dodatnia baterii jest dołączona elektrycznie do katody ogniwa galwanicznego pomocniczego lub końcówka ujemna baterii jest dołączona elektrycznie do anody ogniwa galwanicznego pomocniczego.

Korzystnie katoda ogniwa galwanicznego pomocniczego jest dołączona elektrycznie do końcówki dodatniej baterii i anoda ogniwa galwanicznego pomocniczego jest dołączona elektrycznie do katody ogniwa kulometrycznego oraz anoda ogniwa kulometrycznego jest dołączona elektrycznie do końcówki ujemnej baterii.

Korzystnie anoda ogniwa galwanicznego pomocniczego jest dołączona elektrycznie do końcówki ujemnej baterii i katoda ogniwa galwanicznego pomocniczego jest dołączona elektrycznie do anody ogniwa kulometrycznego oraz katoda ogniwa kulometrycznego jest dołączona elektrycznie do końcówki dodatniej baterii.

Korzystnie bateria zawiera wydłużony kolektor prądu w styku elektrycznym z jej końcówką ujemną, przy czym bateria zawiera ponadto element rezystancyjny umieszczony wzdłuż kolektora prądu, a ogniwo kulometryczne jest dołączone elektrycznie do tego elementu rezystancyjnego, stanowiącego rezystor bocznikujący dla ogniwa kulometrycznego.

Korzystnie bateria zawiera element rezystancyjny umieszczony pomiędzy końcówką dodatnią i obudową, przy czym ogniwo kulometryczne jest dołączone elektrycznie do elementu rezystancyjnego, stanowiącego rezystor bocznikujący dla ogniwa kulometrycznego.

Korzystnie anoda i katoda ogniwa kulometrycznego zawierają ten sam materiał czynny elektrochemicznie.

Korzystnie anoda i katoda ogniwa kulometrycznego są oddalone poprzecznie względem siebie i żadna część anody ogniwa kulometrycznego nie pokrywa się z żadną częścią katody ogniwa kulometrycznego.

Korzystnie anoda i katoda ogniwa kulometrycznego obie zawierają srebro.

Zaletą wynalazku jest uzyskanie zespołu wskaźnika stanu energetycznego baterii elektrochemicznej, działającego jako urządzenie kulometryczne, zapewniające ciągłe wskazanie wizualne stanu naładowania baterii lub ogniwa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ połączeń zespołu wskaźnika stanu energetycznego baterii elek4

180 464 trochemicznej, fig. 2 - konstrukcję zespołu z fig. 1, w widoku perspektywicznym, z częściowym przekrojem, fig. 2A - baterię z dołączonym trwale wskaźnikiem stanu energetycznego baterii elektrochemicznej, fig. 3 - inny układ połączeń zespołu wskaźnika stanu energetycznego baterii elektrochemicznej, fig. 3A - konstrukcję zespołu z fig. 3, w częściowym widoku perspektywicznym, fig. 4 - następny układ połączeń zespołu wskaźnika stanu energetycznego baterii elektrochemicznej, fig. 4A - konstrukcję zespołu z fig.4, w widoku częściowo rozebranym, fig. 5 - następny wskaźnik stanu energetycznego baterii elektrochemicznej w widoku z góry i fig. 6 - konstrukcję wskaźnika z fig. 5 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii 6-6.

Figura 1 przedstawia wskaźnik 10 stanu energetycznego baterii elektrochemicznej, dołączony do baterii 30, a ogólnie do ogniwa elektrochemicznego w celu określania jego stanu. Wskaźnik 10 zawiera ogniwo kulometryczne 20, które jest ogniwem elektrolitycznym mającym anodę, katodę i elektrolit. Ogniwo kulometryczne 20 nie ma w zasadzie żadnej siły elektromotorycznej, a jego anoda i katoda są wykonane korzystnie z tego samego materiału, na przykład srebra. Wskaźnik 10 jest cienki i na przykład umieszczony w etykiecie baterii 30, może zawierać ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 dołączone elektrycznie szeregowo do ogniwa kulometrycznego 20. Gdy ogniwo elektrochemiczne rozładowuje się, ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 rozładowuje się proporcjonalnie i następuje w nim elektroliza odpowiadająca rozładowanemu ładunkowi, co jest wykorzystywane do wskazywania stanu naładowania badanego ogniwa elektrochemicznego. Wprowadzenie ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 poprawia skuteczność działania wskaźnika 10.

Figury 1 i 2 przedstawiają wskaźnik 10 według wynalazku, który zawiera ogniwo kulometryczne 20 w postaci ogniwa elektrolitycznego, połączone szeregowo z ogniwem galwanicznym pomocniczym 25. Wskaźnik 10 jest dołączony równolegle do badanego ogniwa elektrochemicznego w postaci baterii 30. Ogniwo kulometryczne 20, przedstawione najlepiej na fig. 2, jest miniaturowym ogniwem elektrolitycznym, nie mającym w zasadzie żadnej własnej siły elektromotorycznej, najwyżej nie większą niż 100 miliwoltów lub równą zero woltów. Elektroliza powoduje wyczerpywanie się jednej z elektrod w ogniwie kulometrycznym 20, gdy przepływa przez nią prąd, Ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest miniaturowym ogniwem elektrochemicznym, które wspomaga działanie ogniwa kulometrycznego 20. Wskaźnik 10 jest dołączony równolegle do badanej baterii 30, a ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest dołączone do baterii 30 tak, że anoda 77 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest dołączona elektrycznie do anody 115 baterii albo katoda 83 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest dołączona do katody 145 baterii. Takie połączenie zapewnia bardzo małe napięcie zasilania ogniwa kulometrycznego 20 podczas rozładowania baterii 30. Również ogniwo kulometryczne 20 jest dołączone do baterii 30, tak że albo anoda ogniwa kulometrycznego 20 jest dołączona elektrycznie do końcówki dodatniej baterii 30 albo katoda ogniwa kulometrycznego 20 jest dołączona elektrycznie do końcówki ujemnej baterii 30. Dodatkowo napięcie rozwartego ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest podobne do napięcia rozwartej baterii 30, na przykład równe 10 miliwoltów. To zapobiega rozładowaniu ogniwa kulometrycznego 20 przed dołączeniem obciążenia 38 do baterii 30. Napięcie na ogniwie kulometrycznym 20 jest bardzo małe, tak że nie zmienia w sposób zauważalny charakterystyki napięciowo-pojmnościowej ogniwa galwanicznego pomocniczego 25. Charakterystyka napięciowo-pojmnościowa ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest podobna do charakterystyki baterii 30, dzięki czemu ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 rozładowuje się liniowo proporcjonalnie do rozładowania baterii 30. Ogniwo kulometryczne 20, które jest połączone szeregowo z ogniwem galwanicznym pomocniczym 25, rozładowuje się liniowo proporcjonalnie do ogniwa galwanicznego pomocniczego 25, a więc również baterii 30.

Na figurze 1 anoda 77 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest dołączona elektrycznie do katody 43 ogniwa kulometrycznego 20, katoda 83 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest dołączona do katody 145 baterii 30, a anoda 47 ogniwa kulometrycznego 20 jest dołączona do anody 115 baterii 30. Anoda zarówno ogniwa galwanicznego pomocniczego 25, jak i ogniwa kulometrycznego 20, jest elektrodą utleniającą się, a więc uwalniającą elektrony.

180 464

Figura 2A przedstawia wskaźnik 10 dołączony trwale do baterii 30, na przykład zwykłego ogniwa alkalicznego, przez wbudowanie go do etykiety baterii. Napięcie wskaźnika 10 nadąża za napięciem baterii, ponieważ jego pojemność jest znacznie mniejsza, a rezystancja znacznie większa. W przypadku równoważnych elektrochemicznie zespołów baterii i ogniwa galwanicznego pomocniczego, mających identyczne charakterystyki pojemnościowonapięciowe, gdy bateria rozładowuje się, stosunek prądu płynącego przez baterię do prądu płynącego przez ogniwo galwaniczne pomocnicze pozostaje w przybliżeniu stały bez względu na obciążenie baterii. W dowolnym czasie podczas rozładowania baterii procentowe wyczerpanie anody lub katody ogniwa galwanicznego pomocniczego jest prawie takie samo, jak procentowe wyczerpanie anody lub katody baterii. Jeżeli ilość materiału czynnego anody lub materiału czynnego katody zarówno w baterii, jak i w ogniwie galwanicznym pomocniczym, jest w nadmiarze, porównanie procentowego wyczerpania w obu ogniwach powinno być dokonane przy użyciu elektrody nie zawierającej materiału czynnego w nadmiarze, traktowanej jako elektroda kontrolna.

Jeżeli wskaźnik 10 jest skonstruowany tak, że pojemność anody 47 ogniwa kulometrycznego 20 jest równa pojemności elektrody kontrolnej ogniwa galwanicznego pomocniczego 25, wówczas w dowolnym czasie podczas rozładowania ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 procentowe wyczerpanie anody ogniwa kulometrycznego 20 jest kontrolowane i prawie takie samo jak procentowe wyczerpanie elektrody kontrolnej ogniwa galwanicznego pomocniczego 25. Procentowe wyczerpanie anody ogniwa kulometrycznego 20 odzwierciedla procentowe wyczerpanie elektrody kontrolnej baterii 30. Można to zastosować dla zapewnienia ciągłego wskazania stanu naładowania baterii 30. Procent materiału czynnego, pozostałego w ogniwie kulometrycznym 20, jest oceniany wizualnie w dowolnym czasie podczas użytkowania baterii 30. Dla przykładu, jeżeli jest wyczerpywana anoda ogniwa kulometrycznego 20, można ocenić wizualnie anodę, a skala graficzna umieszczona obok anody wskazuje procentowy ładunek pozostający w baterii i/lub czy bateria musi być wymieniona. Podczas elektrolizy, gdy materiał anody ubożeje, osadza się on charakterystycznie na katodzie, powodując powiększenie katody. W takim przypadku katoda jest oceniana wizualnie i skala graficzna umieszczona obok niej wskazuje procentowy ładunek pozostający w baterii 30.

Wskaźnik 10 jest połączony równolegle z badaną baterią 30, na przykład jak przedstawiono na fig. 1, gdzie bateria 30 jest pokazana schematycznie z końcówką ujemną 115 i końcówką dodatnią 145. Podczas użytkowania, gdy bateria 30 jest dołączona do obciążenia 38 i rozładowuje się, prąd iL płynie przez obciążenie 38, prąd im płynie przez baterię 30 i prąd if płynie przez wskaźnik 10, tak że il = iM + ίτ · Rezystancja ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest korzystnie znacznie większa niż rezystancja wewnętrzna baterii 30, a rezystancja ogniwa kulometrycznego 20 jest znacznie większa niż rezystancja ogniwa galwanicznego pomocniczego 25. Dla przykładu, w układzie połączeń z fig. 1, jeżeli baterię stanowi zwykłe ogniwo alkaliczne, mające rezystancję wewnętrzną około 0,1 oma podczas normalnej pracy, rezystancja ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 ma na przykład wartość w zakresie od 500 do 2000 omów, a rezystancja ogniwa kulometrycznego 20 wartość w zakresie od 4000 do 8000 omów. Napięcie ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest nieznacznie większe niż napięcie baterii 30 dla dowolnego danego obciążenia baterii 30. Ta mała różnica napięć powoduje małe napięcie zasilania ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 podczas rozładowania obciążenia baterii 30. Dla przykładu, przy typowym obciążeniu w zakresie od 70 omów do 1 oma dla zwykłej baterii 1,5 wolta, napięcie zasilające ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest w zakresie od 0,05 do 0,1 wolta, a prąd płynący przez ogniwo kulometryczne 20 jest w zakresie od 0,05 x 10- A do 5 x 10'⁶ A.

Na figurze 2 ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest miniaturowym, płaskim, elektrochemicznym źródłem energii, które przynajmniej częściowo zasila ogniwo kulometryczne 20. Bateria 30 jest baterią pierwotną lub wtórną oraz jest zwykłym ogniwem alkalicznym. Wskaźnik 10 jest płaskim zespołem o grubości mniejszej niż 2,5 mm, korzystnie pomiędzy 0,05 i 2,5 mm, najkorzystniej pomiędzy 0,05 i 0,4 mm. Wskaźnik 10 jest wbudowany do etykiety baterii 30, na przykład przez zamocowanie do wewnętrznej powierzchni etykiety. Ogniwo kulometryczne 20 zawiera anodę 47 i katodę 43 wykonane z tego samego materiału.

180 464

Ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 rozładowuje się liniowo proporcjonalnie do rozładowania baterii 30, bez względu na obciążenie 38. Dla przykładu, ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest wzorcowane tak, że podczas rozładowania baterii 30 procentowe rozładowanie albo anody albo katody ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest takie samo lub przynajmniej jest funkcją liniową procentowego rozładowania elektrody kontrolnej baterii 30.

Ogniwo kulometryczne 20 z fig. 2 jest miniaturowym ogniwem elektrolitycznym, zawierającym materiał katody 43 i materiał anody 47, które są oddalone od siebie i mogą leżeć w tej samej płaszczyźnie. Ogniwo kulometryczne 20 ma grubość mniejszą niż 2,5 mm, korzystnie pomiędzy 0,05 i 2,5 mm, najkorzystniej pomiędzy 0,05 i 0,4 mm. Katoda 43 i anoda 47 są z tego samego metalu, który jest łatwo osadzany elektrochemicznie i usuwany, przy stosunkowo dużej gęstości prądu i przy małym napięciu zasilającym, przy kontakcie z elektrolitem zawierającym jony tego metalu. Katoda 43 i anoda 47 są cienkimi powłokami osadzonymi na podłożach 42 i 48. Jest pożądane, żeby metal zastosowany na katodę 43 i anodę 47 nie reagował z otaczającą atmosferą i nie podlegał korozji. Praktycznym środkiem jest tu zastosowanie srebra na katodę 43 i anodę 47, ponieważ ma ono dużą aktywność elektrochemiczną oraz jest szlachetne i nie reaguje z otaczającym tlenem i parą wodną. Anodowe podłoże 48 przewodzi i jest wykonane z węgla oraz katodowe podłoże 42 także przewodzi i jest wykonane z węgla. Możliwe jest zastosowanie materiału nieprzewodzącego na katodowe podłoże 42, lecz jest zalecane podłoże przewodzące. Przewodzące anodowe podłoże 48 jest wymagane w tym celu, żeby odizolowane, elektrycznie obszary metalowe nie pozostawały z tyłu, gdy anoda 47 zostaje całkowicie usunięta elektrochemicznie. Następnym wymaganiem jest, żeby anodowe podłoże 48 było takiego koloru, który zapewnia duży kontrast względem koloru anody 47, dając przez to bardzo widoczne wskazanie wizualne usuwania anody 47.

Na figurze 2 jest pokazany korzystny układ katody 43 i anody 47, powiązanych ze sobą i leżących poniżej przewodzącego podłoża. Przestrzeń 44 oddziela katodę 43 od anody 47, a także oddziela leżące poniżej przewodzące podłoża 42 i 48. Ponadto nad przewodzącymi podłożami 42 i 48 może występować warstwa materiału izolacyjnego 35.

Przewodzące podłoże 42 z fig. 2 rozciąga się poza krawędź 43b pokrywającego materiału katodowego w celu utworzenia przedłużonych części 42a podłoża. Podobnie przewodzące podłoże 48 rozciąga się poza krawędź 47b pokrywającego materiału anodowego w celu utworzenia przedłużonych części 48a podłoża. Na powierzchnię przedłużonych części 42a i 48a jest nakładany klej, tworzący klejące obrzeże 55 wokół obwodu przewodzącego podłoża 42 i 48. Jeżeli katodowe podłoże 42 nie przewodzi, wówczas katodowa krawędź 43(b) musi być przedłużona i występować na zewnątrz klejącego obrzeża 55 w celu spełnienia roli styku elektrycznego na końcu 42(b). Klejące obrzeże 55 określa przestrzeń okna 53 nad katodą 43 i anodą 47. Do przestrzeni okna 53 jest wprowadzana warstwa czystego elektrolitu 45, tak że pokrywa ona katodę 43 i anodę 47. Koniec 48(b) przedłużonej części 48(a) podłoża wystaje ze strony anodowej ogniwa kulometrycznego 20. Podobnie koniec 42(b) przedłużonej części 42(a) podłoża wystaje ze strony katodowej ogniwa kulometrycznego 20. Do części końcowej 48(b) jest zamocowany element z aluminiowej folii 65, przy zastosowaniu przewodzącego kleju 62 umieszczonego pomiędzy nimi. Folia 65 służy do przenoszenia prądu z podłoża 48 do końcówki ujemnej 115 baterii z fig. 2A. Część końcowa 42(b) jest pokryta na powierzchni górnej przewodzącym klejem 61. Nad oknem 53 jest nałożona przezroczysta warstwa bariery 52, przy czym krawędzie warstwy są w styku z klejącym obrzeżem 55. Zatem warstwa bariery 52 jest warstwą ochronną która pokrywa i mocno uszczelnia przed elektrolitem 45. Warstwa bariery 52 jest utrzymywana na miejscu przez klejące obrzeże 55. Ogniwo kulometryczne 20 jest zamocowane do obudowy baterii 30 przez klej 32 czuły na ciśnienie, nakładany po stronie dolnej wskaźnika 10 pod warstwą izolacyjną 35.

Ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 z fig. 2 jest płaskim ogniwem mocy zaprojektowanym tak, że ma podobne napięcie ogniwa rozwartego, jak bateria 30. Dodatkowo jest pożądane, żeby ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 miało charakterystyki pojemnościowonapięciowe, czyli charakterystyki napięcia obwodu rozwartego w funkcji procentowej pojemności, podobne jak ma bateria 30. Ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 ma grubość mniejszą niż 2,5 mm, korzystnie pomiędzy 0,05 i 2,5 mm, najkorzystniej pomiędzy 0,05 i 0,4 mm.

180 464

Ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 ma powłokę z czynnego materiału anody 77, powłokę z czynnego materiału katody 83 i pomiędzy nimi warstwę elektrolitu 73. Materiał katody 83 jest powłoką z dwutlenku manganu, nakładaną na przewodzącym podłożu zawierającym warstwę 81 z tworzywa sztucznego wypełnionego węglem. Czynny materiał katody 83 jest dwutlenkiem manganu, ponieważ jest on tym samym czynnym materiałem katody, wykorzystywanym w baterii 30, co zapewnia, że ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 i bateria 30 mają podobne charakterystyki pojemnościowo-napięciowe. Ilość czynnego materiału katody 83 musi być taka, że ma ona taką samą pojemność jak anoda 47. Przeciwna strona warstwy 81 wypełnionej węglem jest pokryta przewodzącą aluminiową folią 82. Aluminiowa folia 82 stanowi barierę dla pary wodnej, uszczelniającą ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 przed otoczeniem i również może stanowić kolektor prądu dla katody 83. Warstwa 81 wypełniona węglem chroni folię 82 przed korozją przez elektrolit 73, przy równoczesnym styku elektrycznym katody 83 z folią 82. Wokół obrzeża wystawionych krawędzi warstwy katody 83 jest nałożona warstwa izolacyjna 85. Na czynną warstwę katody 83, w przestrzeni ograniczonej przez izolacyjne obrzeże 85 jest nałożony separator 72 nasycony elektrolitem 73. Czynny materiał anody 77 styka się z separatorem 72. Czynny materiał anody 77 jest powłoką cynku, nałożoną pod przewodzącym podłożem warstwy 76 tworzywa sztucznego wypełnionego węglem. Ilość czynnego materiału anody 77 jest taka, że jego pojemność jest znacznie większa w porównaniu z katodą 83. Przeciwna strona warstwy 76 wypełnionej węglem jest pokryta warstwą. przewodzącą w postaci aluminiowej folii 78. Część folii 78 jest pozostawiona bez pokrycia czynnym materiałem anody. Ta część tworzy etykietę anodową 79, która wystaje z ogniwa galwanicznego pomocniczego 25. Występ anodowy 79 jest wykonany z części wystającej 78(a) aluminiowej folii 78 i części wystającej 76(a) leżącej poniżej warstwy przewodzącej 76. Czynny materiał anody 77 styka się z separatorem 72 wypełnionym elektrolitem. Przewodzący klej 92 jest nakładany na dolną stronę ogniwa galwanicznego pomocniczego 25, stykającą się z wystawioną powierzchnią folii 82. Ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest zamocowane do baterii 30 przewodzącym klejem 92, który mocuje baterię 30 do obudowy.

Ogniwo kulometryczne 20 z fig. 2 jest dołączone elektrycznie do ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 przy pomocy występu anodowego 79, tak że leżąca poniżej warstwa przewodząca 76(a) występu anodowego styka się z przewodzącym klejem 61 na występie 42(b), co powoduje elektryczne połączenie pomocniczego, czynnego materiału anody 77 z katodą 43 ogniwa kulometrycznego 20 zgodnie ze schematem układowym z fig. 1. Połączenia z baterią 30 są przedstawione na fig. 2 i 2A. Pomocniczy, czynny materiał katody 83 zostaje dołączony elektrycznie do końcówki dodatniej 145 baterii 30 przez przewodzący klej 92, który łączy pomocniczą katodę 83 z obudową baterii 30, co pokazano na fig. 2A. Występ 65 folii jest dociskany dla utworzenia trwałego styku z nasadką 110 ujemnej końcówki baterii 30 z fig. 2A, tak że przewodzący klej 62 styka się z końcową nasadką 110, co powoduje umieszczenie anody 47 ogniwa kulometrycznego 20 w styku elektrycznym z końcówką ujemną 115 baterii 30.

Wskaźnik 10 jest przyłączony do wewnętrznej powierzchni etykiety warstwowej 58 baterii 30, jak to przedstawiono na fig. 2A. Etykieta 58 jest na przykład warstwą kurczliwą pod wpływem ciepła, taką jak polichlorek winylu lub polipropylen. Wskaźnik 10 jest na przykład wytworzony na jednej stronie etykiety przez kolejne drukowanie lub laminowanie każdej z powłok, które, zawierają ogniwo kulometryczne 20 i ogniwo galwaniczne pomocnicze 25, a na wewnętrzną stronę etykiety jest nakładana warstwa kleju odpornego na temperaturę i czułego na ciśnienie. Etykieta z przyłączonym wskaźnikiem 10 jest nakładana na baterię 30, na przykład przez nawinięcie jej wokół obudowy ogniwa. Końcówki etykiety kurczą się następnie pod wpływem ciepła nad górnym i dolnym zgrubieniem 152 i 154, przez poddanie krawędzi etykiety oddziaływaniu podwyższonej temperatury.

Podczas pracy, gdy bateria 30 rozładowuje się, ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 także rozładowuje się, co z kolei powoduje działanie ogniwa kulometrycznego 20. Szczególnie w przykładzie wykonania z fig. 1 i 2, gdy bateria 30 rozładowuje się, czynny materiał anody 47 ogniwa kulometrycznego 20 zostaje osadzony na katodzie 43. W procesie osadzania czynny materiał anody 47 znika stopniowo z części czynnej warstwy anodowej najbliższej

180 464 względem warstwy katody 43, mianowicie z końca 47(a), co zapewnia oceniany wizualnie efekt. Ilość anody 47 pozostającej w dowolnym czasie podczas użytkowania baterii 30 jest łatwo widoczna przez przezroczysty elektrolit 45. W pobliżu anody 47 jest umieszczana skala graficzna, która jest kalibrowana dla wskazania stopnia, w jakim anoda 47 została wyczerpana i w wyniku tego, czy baterię 30 należy wymienić.

Wskaźnik 10, zawierający ogniwo kulometryczne 20 i ogniwo galwaniczne pomocnicze 25, ma dużą rezystancję, tak że przepływający przez niego prąd przy rozładowaniu jest bardzo mały. Wskaźnik 10 ma w zasadzie taką samą charakterystykę napięcia w funkcji procentowej pojemności jak bateria 30. Stosunek prądu ij, płynącego przez wskaźnik 10, do prądu iM, płynącego przez baterię 30, jest w przybliżeniu taki sam, bez względu na obciążenie baterii 30. Przy dowolnym obciążeniu baterii 30, pomocnicza katoda 83 rozładowuje się w przybliżeniu w takim samym stopniu, jak katoda baterii 30 i powoduje w takim samym stopniu usuwanie anody 47.

W dowolnym czasie podczas użytkowania baterii 30, procentowe rozładowanie katody baterii 30 jest w przybliżeniu takie samo jak procentowe rozładowanie pomocniczej katody 83, które jest z kolei w przybliżeniu takie samo jak stopień procentowy usuwanej anody 47. To umożliwia łatwe określenie stopnia rozładowania baterii 30 przez kontrolę wizualną przez okno 53 ilości anody 47 pozostającej w ogniwie kulometrycznym 20. Kalibrowana skala graficzna w pobliżu anody 47 umożliwia łatwiejsze określenie, kiedy anoda 47 została wystarczająco wyczerpana, wskazując, że bateria 30 musi być wymieniona.

Przy konstruowaniu wskaźnika 10 używa się następujących materiałów. Na anodowe podłoże 48 ogniwa kulometrycznego 20 stosuje się izolacyjne tworzywo sztuczne, takie jak poliimidowa warstwa izolacyjna pokryta przewodzącą kompozycją węglową 48(a). Powłoka węglowa 48(a) jest wykonana z epoksydowej farby drukarskiej wypełnionej węglem. W innym przypadku anodowe podłoże 48 jest wykonane z izolacyjnej warstwy z tworzywa sztucznego, takiego jak polichlorotrójfluoroetylen lub naftalan polietylenu pokryty powłoką przewodzącą, takąjak tlenek indowo-cynowy lub przewodzącą powłoką węglową. Odmiennie anodowe podłoże 48 jest wykonane z przewodzącego tworzywa sztucznego wypełnionego węglem, takiego jak fluorowęglowa warstwa polimeryczna wypełniona węglem. Anodowe podłoże 48 ma grubość pomiędzy 0,0127 i 0,0254 mm. Anoda 47 jest wykonana na przykład z powłoki srebrnej o grubości pomiędzy 0,5 · 10- i 1 · 10’⁴ mm, osadzonej na górze podłoża anodowego 48 przez napylanie katodowe lub przez odparowanie przy pomocy wiązki elektronów.

Katodowe podłoże 42 ogniwa kulometrycznego 20 jest na przykład wykonane z tego samego materiału i ma taką samą grubość, jak opisane powyżej anodowe podłoże 48 lub w innym przypadku jest po prostu izolacyjną warstwą tworzywa sztucznego. Katoda 43 ogniwa kulometrycznego 20 jest wykonana z powłoki srebrnej o grubości pomiędzy 0,5 · 10⁴i 1 · 10- mm, osadzonej na górze katodowego podłoża 42 przez napylanie katodowe lub przez odparowanie przy pomocy wiązki elektronów.

Elektrolit 45 z fig. 2 jest na przykład przygotowany przez wytworzenie roztworu elektrolitu powłoki, złożonego z mieszaniny trójfluorometanosulfoimidu srebrowego w mieszaninie o stosunku objętościowym 1:1 węglanu etylenu i rozpuszczalnika 3-metylosulfolanu, a następnie żelowanie roztworu z polifluorkiem winylidenu. Elektrolit 45 jest na przykład przygotowany przez zmieszanie 8 części wagowych roztworu elektrolitu z 3 częściami wagowymi polifluorku winylidenu. Mieszanina jest wytłaczana w temperaturze około 140°C do wymaganej grubości pomiędzy 0,025 mm i 0,10 mm i nakładana na anodę 47 i katodę 43.

Klejące obrzeże 55 z fig. 2 jest wybrane z szerokiego zakresu klejów czułych na ciśnienie. Korzystnym klejem jest zwykły klej oparty na kauczuku butylowym, taki jak klej kopolimerowy poliizobutylenowo-izoprenowy. Klejące obrzeże 55 ma grubość pomiędzy 0,025 mm i 0,0625 mm. Przezroczysta warstwa bariery 52 jest wykonana z folii z polichlorotrójfluoroetylenu o grubości pomiędzy 0,015 mm i 0,025 mm. Przewodzący klej 62 jest korzystnie przewodzącym klejem wypełnionym węglem. Powłoka klejąca 62 ma grubość około 0,012 mm. Podłoże z folii 65 jest korzystnie wykonane z folii aluminiowej o grubości pomiędzy 0,006 mm i 0,012 mm.

180 464

Przewodząca warstwa katodowa 81 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest wykonana z przewodzącej warstwy polimerowej polioctanu winylu/polichlorku winylu wypełnionego węglem i laminowana do warstwy 82 z folii aluminiowej. Przewodząca warstwa polimerowa ma korzystnie grubość 0,025 mm, a folia aluminiowa grubość pomiędzy 0,006 i 0,012 mm. Czynna katoda 83 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest wykonana z powłoki drukowanej, zawierającej elektrolityczny dwutlenek manganu, grafit i spoiwo polichlorku winylu oraz jest nakładana jako mokra warstwa na warstwę katodową 81 z polimeru wypełnionego węglem, a następnie suszona w powietrzu w celu utworzenia suchej, czynnej warstwy katodowej. Separator 72 ogniwa galwanicznego pomocniczego jest porowatą membraną nitrocelulozową lub celofanową o grubości około 0,025 mm, zawierającą 2-8 mikrolitrów roztworu elektrolitu 73 złożonego z 24 do 32% wagowych wodnego ZnCl regulowanego do pH = 4 przez dodanie ZnO.

Anodowe podłoże 76 ogniwa galwanicznego pomocniczego jest wykonane z przewodzącej warstwy polimerowej polioctanu winylu/polichlorku winylu wypełnionego węglem. Anodowe podłoże 76 jest laminowane do warstwy 78 folii aluminiowej. Warstwa przewodzącego polimeru ma korzystnie grubość 0,025 mm, a grubość aluminiowej folii jest pomiędzy 0,006 i 0,012 mm. Warstwa anody 77 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest powłoką wykonaną z 90% proszku cynku i 10%o spoiwa kopolimeru butadienowo-styrenowego. Warstwa anody 77 jest nakładana jako warstwa mokra na anodowe podłoże 76 z polimeru wypełnionego węglem, a następnie jest suszona w powietrzu.

Klej stykowy 61 i 92 ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 jest wybrany spośród różnych klejów przewodzących. Właściwy klej 61 i 92 jest przewodzącym klejem przejściowym wypełnionym węglem. Taki klej może być nałożony jako powłoka o grubości około 0,012 mm na warstwie 82 folii aluminiowej, tworząc warstwę klejącą 92. Ta sama kompozycja klejąca jest nanoszona do grubości 0,012 mm, tworząc warstwę klejącą 61 na końcu 42(b) podłoża katody.

Izolator 85 ogniwa pomocniczego jest utworzony z uszczelnianej na gorąco warstwy polioctanu winylu/polichlorku winylu. Odmiennie może być on wykonany z czułego na ciśnienie kleju z kauczuku butylowego. Izolator 85 ma grubość pomiędzy 0,025 mm i 0,05 mm.

Klej 32 podłoża jest wybrany spośród bardzo wielu klejów czułych na ciśnienie, na przykład jest stosowany kauczuk butylowy.

Figury 5 i 6 przedstawiają odmienne ogniwo kulometryczne 120, które zastępuje ogniwo kulometryczne 20 z fig. 2. Ogniwo kulometryczne 120 różni się od ogniwa kulometrycznego 20 tym, że ma przezroczyste, przewodzące podłoże 148 anody 47. Anoda 47 jest osadzona na przezroczystym, przewodzącym podłożu 148, a więc przewodzące podłoże 148 leży pomiędzy przezroczystą warstwą bariery 52 i anodą 47 z fig. 6. Katoda 43 jest osadzona bezpośrednio pod warstwą bariery 52, bez potrzeby zastosowania pomiędzy nimi jakiegokolwiek podłoża 148. W ten sposób wytworzone: przezroczysta warstwa bariery 52, przezroczyste podłoże 148, anoda 47 i katoda 43 stanowią razem pojedynczy, dyskretny podzespół 165, gdy ogniwo kulometryczne 120 jest zestawiane przez naniesienie klejącego obrzeża 55 wokół warstwy bariery 134. Klejące obrzeże 55 określa obszar okna, które jest wypełnione elektrolitem 45. Ogniwo kulometryczne 120 jest następnie zestawiane przez naniesienie podzespołu 165 w styku z klejącym obrzeżem 55, jak to pokazano na fig. 6. Koniec 47(b) anody i koniec 43(b) katody rozciągają się poza klejące obrzeże 55, służąc jako styki elektryczne. Ogniwo kulometryczne 120 jest nakładane na ogniwo z warstwą izolacyjną 134 najbliższą obudowie ogniwa. W tym wykonaniu anoda 47 z fig. 5 jest widoczna przez pokrywającą, przezroczystą warstwę bariery 52 i przezroczystą warstwę przewodzącą podłoża 148 i dlatego elektrolit 45 nie musi być klarowny, jak w przykładzie wykonania na fig. 2, lecz raczej może być kolorowy w celu zapewnienia kontrastu, gdy anoda 47 wyczerpuje się. Jeżeli elektrolit 45 jest klarowny, wówczas leżąca poniżej warstwa bariery 134 powinna być kolorowa dla zapewnienia potrzebnego kontrastu.

Korzystne materiały na przezroczyste, przewodzące podłoże 148 obejmują tlenek indowo-cynkowy i inne przezroczyste półprzewodniki, które są łatwo osadzane przy pomocy technik osadzania cienkich warstw, jak napylanie katodowe. Korzystne materiały na warstwę

180 464 bariery 52 obejmują polinaftalan etylenu i inne obojętne chemicznie warstwy przezroczyste, które są stabilne do wysokich temperatur występujących podczas osadzania cienkich warstw. Ogniwo kulometryczne 120 jest dołączane do ogniwa galwanicznego pomocniczego 25 i do baterii 30 w sposób analogiczny do fig. 2.

W odmiennym przykładzie wykonania ogniwo galwaniczne pomocnicze 25 jest wyeliminowane, a ogniwo kulometryczne 20 lub 120 jest dołączone bezpośrednio do baterii 30, co można osiągnąć przez umieszczenie rezystora bocznikującego w badanej baterii 30. W takim przypadku rezystor bocznikujący 122 jest umieszczony po stronie anodowej baterii 30 w u.kładzie z fig. 3. Odmiennie rezystor bocznikujący 112 jest umieszczony po stronie katodowej baterii 30 w układzie z fig. 4. Rezystor bocznikujący 112 lub 122 ma ustalone wartości, korzystnie pomiędzy 1 i 10 miliomów, dla zapewnienia w przybliżeniu takiej samej procentowej szybkości wyczerpywania się anody 47 ogniwa elektrolitycznego, jak procentowa szybkość wyczerpywania się sterującej anody lub katody baterii 30, bez względu na obciążenie 38 baterii 30, przy czym elektroda baterii, nie będąca w nadmiarze, może być rozważana jako sterująca. Wobec tego, jak w poprzednim przykładzie wykonania, pozostała ilość anody 47 w ogniwie elektrolitycznym zapewnia ciągłe wskazanie wizualne stanu naładowania baterii 30.

Rezystor bocznikujący 122 jest umieszczany po stronie anodowej baterii 30 w układzie z fig. 3 przez dodanie rezystora- bocznikującego 122 włączonego szeregowo pomiędzy anodę 77 ogniwa pomocniczego i końcówkę ujemną 115 baterii, co można uzyskać przez zamocowanie metalowej tarczy rezystancyjnej szeregowo pomiędzy kolektorem 118 prądu i nasadką końcową 110, jak na fig. 3A. Wydłużone człony metalowe, nazywane kolektorami prądu, które łączą nasadkę końcową anody z materiałem czynnym anody w ogniwie, są powszechnie stosowane w zwykłych ogniwach. Kolektor 118 prądu jest zamocowany do jednej strony tarczy rezystora bocznikującego 122, a druga strona tarczy rezystora bocznikującego 122 jest zamocowana do nasadki końcowej 110 z fig. 3 A.

W celu dołączenia ogniwa kulometrycznego 20 do tarczy rezystora bocznikującego 122, kolektor 118 prądu jest przeprowadzany przez dodatkową tarczę 125 mającą powierzchnię przewodzącą 134 umieszczoną pomiędzy dwoma warstwami izolacyjnymi 130 i 132, tak że kolektor 118 prądu tworzy styk elektryczny z powierzchnią przewodzącą 134. Warstwy izolacyjne 130 i 132 chronią warstwę przewodzącą 134 i zapobiegają zwarciu elektrycznemu pomiędzy obudowa baterii i nasadką końcową 110. Warstwa przewodząca 134 jest wytworzona przez osadzenie materiału przewodzącego, takiego jak srebro, na tarczy izolacyjnej 132, która jest wybrana z szerokiego zakresu chemicznie odpornych tworzyw sztucznych, jak nylon. Może być zastosowana przewodząca klapka 136 wykonana z części warstwy przewodzącej 134 na tarczy 132, wystająca z krawędzi tarczy. Ogniwo kulometryczne 20 może być więc dołączone do tarczy rezystora bocznikującego 122 przez elektryczne dołączenie anody 47 do ujemnej nasadki końcowej 110 i przez elektryczne dołączenie katody 43 do przewodzącej klapki 136. Tarcza rezystora bocznikującego 122 jest korzystnie wykonana z materiału półprzewodnikowego o przewodności właściwej w zakresie od 10 do 50 om''/cm. Stosowane półprzewodniki obejmują Si, Ge, siarczki, takie jak ZnS lub FeS2 lub tlenki, takie jak SnO2. Warstwa przewodząca 134 jest materiałem przewodzącym, takim jak srebro, a tarcze izolacyjne 130 i 132 są chemicznie odpornym izolacyjnym tworzywem sztucznym, jak nylon.

Odmiennie rezystor bocznikujący 112 jest umieszczony w baterii 30 po stronie katodowej 30 w układzie z fig. 4, co można przeprowadzić w praktyczny sposób przez dodatkową rezystancję pomiędzy końcówką dodatnią 145 i katodą baterii, co pokazano na fig. 4A i można wykonać przez zwiększenie głębokości końcówki dodatniej 145 przez dodanie materiału półprzewodnikowego, takiego jak wymieniony powyżej, pomiędzy końcówkę dodatnią 145 i obudowę 144 baterii. Anoda 47 jest następnie stykana z obudową 144, a katoda jest stykana z końcówką dodatnią 145.

W opisanych powyżej wykonaniach z fig. 3A i 4A rezystor bocznikujący 112 lub 122 ma rezystancję mniejszą niż 10% rezystancji wewnętrznej badanej baterii. Zatem, jeżeli bateria jest zwykłym ogniwem alkalicznym, mającym rezystancję wewnętrzną około 0,1 oma, rezystor bocznikujący ma korzystnie rezystancję mniejszą niż 0,01 oma. Większa rezystancja

180 464 bocznikująca jest możliwa, jednak taka większa rezystancja ma tendencję do zbyt dużego zakłócania właściwej pracy baterii. Chociaż przykłady wykonania z fig. 3A i 4A są stosowane bez ogniwa galwanicznego pomocniczego, zastosowanie ogniwa galwanicznego pomocniczego jest korzystne, ponieważ zapewnia ono bardziej stabilne i niezawodne ogniwo elektrolityczne. Podczas rozładowania baterii spadek napięcia na rezystorze bocznikującym zmienia się zgodnie z rezystancją 38 obciążenia i jest zwykle rzędu 1 do 10 miliwoltów dla rezystancji obciążenia pomiędzy 1 i 10 omów. Zatem w celu zastosowania z takim rezystorem bocznikującym, ogniwo elektrolityczne powinno mieć dużą aktywność elektr<^o^^^:^iii^^^^^^^ dla umożliwienia działania przy tak małych napięciach. Elektrolity srebrowe, takie jak wodny nadchloran srebrowy, mają wystarczająco dużą aktywność elektrochemiczną i są zalecane.

Pracujący wskaźnik stanu energetycznego baterii elektrochemicznej z fig. 2 był stosowany do wskazania stanu naładowania ogniw alkalicznych rozładowywanych przez różne obciążenia.

Ogniwa kulometryczne z fig. 2 zostały przygotowane jak następuje. Anoda i katoda ogniwa elektrolitycznego zostały przygotowane przez napylenie katodowe 10⁴ mm srebra na przewodzące podłoża pokryte węglem, wykonane z warstwy poliimidowej Kapton o grubości 2,54 · 10'² mm, z powłoką spoiwa/węgla o grubości 2,54 · 10'² mm. Podłoża katodowe były podłożami o długości około 11,94 mm i szerokości około 5,08 mm, a podłoża anodowe miały długość około 21,84 mm i szerokość około 5,08 mm. Katody miały długość około 4,06 mm i szerokość około 5,08 mm, a anody miały długość około 10,16 mm i szerokość około 5,08 mm, zapewniając pojemność anod około 14 x 10'⁶ amperogodziny. Katoda była oddzielona od anody przez szczelinę około 1,23 mm wewnątrz czułego na ciśnienie okna klejącego z kauczuku butylowego o grubości 63,5 · 10’³ mm, mającego przestrzeń wewnętrzną o długości około 1,68 mm i szerokości 7,62 mm. Anoda i katoda stykają się przez przezroczysty elektrolit o grubości 50,8 · 10- mm, długości około 15,49 mm i szerokości około 6,35 mm, wykonany z trójfluorometanosulfoimidu srebrowego 0,35 M AgTFSI w rozpuszczalniku i przygotowanego tak, jak opisano poprzednio dla korzystnego wykonania. Do uszczelniania ogniw elektrolitycznych jest stosowana przezroczysta warstwa bariery o grubości 25,4 · 103 mm, długości około 26,92 mm i szerokości około 15,24 mm. Gotowe ogniwa elektrolityczne miały grubość pomiędzy około 0,15 i 0,18 mm i rezystancje równe około 4 kiloomy przy 1 kHz.

Ogniwa galwaniczne pomocnicze typu opisanego w odniesieniu do fig. 2 zostały przygotowane jak następuje. Katoda ogniwa galwanicznego pomocniczego została przygotowana przez naniesienie powłoki dwutlenku manganu, zawierającego elektrolityczny dwutlenek manganu EMD, na podłoże przewodzące, wykonane z przewodzącej warstwy tworzywa sztucznego, wypełnionego węglem. Powłoka dwutlenku manganu była nakładana jako mokra warstwa o grubości 12,7 · 10⁷ mm, mająca suchy skład 72% EMD i 18% grafitu. Warstwa dwutlenku manganu zajmowała obszar około 11,61 mm2 w celu zapewnienia pojemności około 14 x 10'6 amperogodzin. Anoda ogniwa pomocniczego została przygotowana przez naniesienie powłoki cynku na przewodzące podłoże z tworzywa sztucznego, wypełnionego węglem. Sucha anoda cynkowa miała grubość około 25,4 · 10'3 mm i obszar około 45,16 mm2, aby zapewnić pojemność z kilkoma rzędami nadmiaru wobec katody. Separator został przygotowany przy użyciu materiału celofanowego o grubości 25,4 · 10- mm, zawierającego około 6 x 106 litra elektrolitu o pH = 4 - 28% ZnCl2. Klej 85 był czułym na ciśnienie klejem 065 z kauczuku butylowego o grubości 50,8 · 10- mm, stosowanym do uszczelnienia ogniwa pomocniczego. Gotowe ogniwa pomocnicze miały grubość około 0,203 mm i zmieniającą się rezystancję elektryczną około 2 kiloomy przy 1 kHz. Gotowe wskaźniki stanu w tym przykładzie miały grubość pomiędzy 0,15 i 0,2 mm.

Ogniwa kulometryczne i ogniwa galwaniczne pomocnicze stykały się ze sobą w układzie z fig. 2 i ze świeżymi ogniwami alkalicznymi z fig. 2A przy użyciu przewodzącego kleju 61 i 92 o grubości 12,7 · 10- mm, jak to opisano poprzednio. Baterie były rozładowywane od

1,5 do 0,8 wolta albo przez rezystory obciążenia 1 om, 4 omy, 36 omów lub 75 omów, albo w sposób ciągły lub nieprzerwany. Podczas rozładowania w każdym przypadku napięcie na ogniwie kulometrycznym było bardzo małe. Dla przykładu, przy obciążeniu 4 omy, napięcie na ogniwie elektrolitycznym było pomiędzy około 40 i 400 miliwoltów, a prąd w ogniwie kulome12

180 464 trycznym wynosił około 2 x 10⁶ amperów. We wszystkich przypadkach anoda ogniwa kulometrycznego oczyszczała się w sposób podobny do miernika dla wizualnego pokazania leżącego poniżej, czarnego, przewodzącego podłoża 48, przy czym oczyszczanie zaczynało się od końca 47(a) najbliższego względem katody i postępowało w kierunku przeciwległego końca katody. Stopień oczyszczania był liniowo proporcjonalny do stopnia rozładowania baterii. Zatem wskaźnik stanu określa skuteczny stan naładowania baterii.

Ogniwa kulometryczne opisane tutaj są stosowane do badania stanu zwykłych ogniw alkalicznych Zn/MnOn, które działają, zwykle przy rezystancji obciążenia pomiędzy 1 i 1000 omów, przy czym wynalazek nie jest ograniczony do ogniw alkalicznych i może być skutecznie stosowany do badania stanu dowolnego ogniwa suchego.

180 464

FIG. 2A

180 464

FIG. 3A

180 464

FIG. 4A

180 464

FIG. 5

FIG. 6

180 464

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zespół wskaźnika stanu energetycznego baterii elektrochemicznej, w którym bateria ma obudowę, końcówkę ujemną i końcówkę dodatnią oraz wskaźnik stanu stanowi ogniwo kulometryczne zasadniczo bez własnej siły elektromotorycznej, mające anodę, katodę i elektrolit stykający się przynajmniej z częścią zarówno anody i katody, a wskaźnik stanu jest trwale dołączony elektrycznie do baterii i stanowi ogniwo galwaniczne pomocnicze, mające anodę, katodę i elektrolit stykający się przynajmniej z częścią anody i katody, a katoda i anoda baterii są dołączone elektrycznie do ogniwa galwanicznego pomocniczego, znamienny tym, że ogniwo galwaniczne pomocnicze (25) jest połączone elektrycznie szeregowo z ogniwem kulometrycznym (20) i jest ogniwem innym niż bateria (30), a końcówka dodatnia (145) baterii (30) jest dołączona elektrycznie do katody (83) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25) lub końcówka ujemna (115) baterii (30) jest dołączona elektrycznie do anody (77) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25).
2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że katoda (83) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25) jest dołączona elektrycznie do końcówki dodatniej (145) baterii (30) i anoda (77) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25) jest dołączona elektrycznie do katody (43) ogniwa kulometrycznego (20) oraz anoda (47) ogniwa kulometrycznego (20) jest dołączona elektrycznie do końcówki ujemnej (115) baterii (30).
3. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (77) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25) jest dołączona elektrycznie do końcówki ujemnej (115) baterii (30) i katoda (83) ogniwa galwanicznego pomocniczego (25) jest dołączona elektrycznie do anody (47) ogniwa kulometrycznego (20) oraz katoda (43) ogniwa kulometrycznego (20) jest dołączona elektrycznie do końcówki dodatniej (145) baterii (30).
4. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że bateria (30) zawiera wydłużony kolektor (118) prądu w styku elektrycznym z jej końcówką ujemną (115), przy czym bateria (30) zawiera ponadto element rezystancyjny umieszczony wzdłuż kolektora (118) prądu, a ogniwo kulometryczne (20) jest dołączone elektrycznie do tego elementu rezystancyjnego, stanowiącego rezystor bocznikujący (122) dla ogniwa kulometrycznego (20).
5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że bateria (30) zawiera element rezystancyjny umieszczony pomiędzy końcówką dodatnią (145) i obudową, przy czym ogniwo kulometryczne (20) jest dołączone elektrycznie do elementu rezystancyjnego, stanowiącego rezystor bocznikujący (112) dla ogniwa kulometrycznego (20).
6. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (47) i katoda (43) ogniwa kulometrycznego (20) zawierają ten sam materiał czynny elektrochemicznie.
7. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (47) i katoda (43) ogniwa kulometrycznego (20) są oddalone poprzecznie względem siebie i żadna część anody (47) ogniwa kulometrycznego (20) nie pokrywa się z żadną częścią katody (43) ogniwa kulometrycznego (20).
8. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że anoda (47) i katoda (43) ogniwa kulometrycznego (20) obie zawierają srebro.