RO116581B1 - Celula electrochimica cu indicator de stare - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la o celula electrochimica cu indicator de stare a celulei. Celula electrochimica cu indicator de stare este formata dintr-o celula (10) care cuprinde o prima borna exterioara (22), un recipient cilindric (20) a carui suprafata exterioara formeaza o a doua borna exterioara, un capac care etanseaza recipientul (20) si niste mijloace pentru conducerea electricitatii din interiorul recipientului etansat (20) catre prima borna (22), un indicator de stare (12) care include un rezistor, un mijloc de afisare termocrom (26) si un prim si al doilea contact electric (14, 16) care, pentru activarea indicatorului de stare al celulei (12), sunt conectate electric la bornele exterioare respective (20, 22), iar indicatorul de stare al celulei (12) cuprinde o izolare termica si un contact electric (14, 16), plasat la suprafata recipientului cilindric etansat (20), iar pentru activarea indicatorului de stare al celulei (12), contactul electric (14, 16) selectat poate fi adus in contact electric cu o borna exterioara (20, 22), prin aplicarea unei presiuni externe, care il determina sa vina in contact cu prima borna exterioara (22), iar contactul electric se intrerupe prin indepartarea presiunii externe.

Description

Invenția se referă la o celulă electrochimică cu indicator de stare a celulei.

Se cunosc celule electrochimice primare, care sunt prevăzute cu un mijloc pentru indicarea, pe cale vizuală, a stării bateriei sau gradului de încărcare. De exemplu, în brevetul de invenție US 1497388, se prezintă un aparat indicator, care este amplasat într-o asemenea poziție, încât curentul din pilă să treacă prin indicator. Indicatorul este o hârtie impregnată cu o substanță chimică, având proprietatea de a-și schimba culoarea în funcție de intensitatea curentului care trece prin hârtia impregnata chimic. Deci este necesar ca niște conductori sau electrozi să fie atașați la capetele opuse ale hârtiei impregnate, pentru a asigura trecerea curentului prin aceea hârtiei. Acest aparat indicator prezintă dezavantajul că conductorii menționați se pot desprinde cu ușurință, aparatul indicator poate fi atins, iar conductorii desprinși împiedică introducerea pilei electrice într-un dispozitiv. în afară de aceasta, susbstanța chimică impregnată pe hârtie poate fi afectată de factorii de mediu ambiant făcând-o nefiabilă.

în brevetul de invenție US 2980754 (19. 04. 1961), acordat lui Leilly et al., se prezintă un indicator de epuizare a unei pile electrice, constând dintr-un strat relativ subțire de material care își schimbă aspectul, în contact cu electrolitul din pilă. Materialul este poziționat între recipient, cu rol de anod al pilei electrice, din material consumabil, și un înveliș transparent al pilei. Când anodui se consumă producând curent electric, se produc mici găuri constituind deschideri pein care electrolitul ajunge să îmbibe un material izolant pentru a veni în contact cu un strat indicator. Când electrolitul intră în contact cu stratul indicator, are loc o reacție care dă naștere unui produs alb de reacție de contrast. Acest indicator nu poate fi folosit la pile electrice, care nu consumă recipientul, în timpul descărcării cum sunt pilele electrice alcaline zinc/bioxid de mangan.

în brevetul de invenție US 3514338, se arata că la recipientul unei baterii se adaugă un indicator, având o substanță indicatoare care își shimbă culoarea, în prezența apei. Această substanță indicatoare poate fi văzută printr-o porțiune transparentă a carcasei pilei electrice. Acest tip de dispozitiv indicator poate să indice numai faptul că pila este activată, dar nu poate indica starea relativă a bateriei în timpul utilizării.

în brevetul de invenție US 3563806, se prezintă un dispozitiv pentru indicarea capacității și stării de activare a unei baterii, alcătuit dintr-o bucată de material absorbant, impregnat cu un colorant (vopsea) sensibil la pH. Materialul se usucă și apoi se așază în niște deschideri din carcasa bateriei, care este prevăzută cu o fereastră transparentă astfel încât materialul impregnat să-și schimbe culorile. Acest dispozitiv nu ar funcționa într-o pilă electrică, la care nu se produce o modificare apreciabilă de pH, în timpul descărcării, cum este cazul unei pile electrice alcaline cu bioxid de mangan sau unei pile electrice cu litiu.

O altă soluție tehnică cunoscută, conform brevetului US 3773563, prevede un amestec de vopsea/aluminiu care se plasează într-o adâncitură cilindrică, practicată prin găurire într-o placă de zinc, această adâncitură fiind etanșă pentru a acoperi amestecul vopsea/aluminiu. Când bateria furnizează energie, electrodul de zinc se dizolvă până când extremitatea adânciturii dispare și vopseaua este eliberată. Schimbarea culorii electrolitului, când vopseaua este degajată, poate fi văzută indicând că durata de serviciu a bateriei s-a epuizat.

RO 116581 Bl ί Această soluție tehnică prezintă dezavantajul că este amplasată în interiorul pilei electrice, complicând ansamblul, și totodată nu funcționează decât în cazul unui electrod sub formă de placă.

Potrivit unui alt brevet de invenție US 3992228, indicatorul constă dintr-o folie 50 perforată, din cupru sau din aliaj din cupru, care poate fi văzută din exteriorul pilei electrice, printr-o fereastră convenabilă, practicată într-o latură a pilei electrice. Când este asamblată, folia de cupru se acoperă cu o peliculă de zinc, imprimând foliei de cupru o culoare gri. în timpul descărcării pilei electrice, zincul din aceasta peliculă se oxidează și devine vizibilă culoarea originală a foliei de cupru. Acest indicator prezintă 55 dezavantajul că ansamblul se complică, la care se adaugă și faptul că el poate indica o singură stare a bateriei, în funcție de adâncimea de încorporare a indicatorului în electrod.

în brevetul de invenție US 404388, se prezintă un indicator care constă dintro substanță închisă în interiorul bateriei. Această substanță închisă în interiorul pilei 60 electrice poate fi văzuta din exteriorul bateriei. Această substanță este de așa natură, încât își schimbă culoarea, când vine în contact cu electrolitul. Electrolitul vine în contact cu substanța indicatoare numai după ce recipientul în care se află substanța indicatoare este consumat de către încărcătura care generează reacția chimică. Deci, indicația va apărea numai după ce încărcătura bateriei este, în cea mai mare parte, 65 epuizată.

Se menționează, în sfârșit, și brevetul de invenție US 4497881, în care se arată că observarea unuia dintre materialele active aflate în recipientul de avertizare asigură indicarea stării de încărcare a bateriei, cu condiția ca materialul activ să sufere o schimbare continuă a culorii de-a lungul duratei normale de serviciu a 7 o bateriei. Această soluție tehnică prezintă dezavantajul că funcționează numai cu baterii având materiale active, care își schimbă culoarea la descărcare. în afară de aceasta, nu este de dorit să existe elemente care penetrează carcasa bateriei sau învelișul, cum ar fi o fereastră de observare, întrucât acestea pot constitui trasee de curgere.

Invenția de față înlătură dezavantajele de mai sus, referindu-se la o celulă 75 electrochimică cu indicator de stare, în care celula cuprinde o primă bornă exterioară, un recipient cilindric a cărui suprafață exterioară formează o a doua bornă exterioară, un capac care etanșează recipientul și niște mijloace pentru conducerea electricității din interiorul recipientului etanșat, către prima bornă, indicatorul de stare incluzând un rezistor, un mijloc de afișare termocrom și un prim și al doilea contact electric, 8o care pentru activarea indicatorului de stare al celulei sunt conectate electric, la bornele exterioare respective, caracterizată prin aceea că indicatorul de stare al celulei cuprinde o izolare termică și un contact electric, plasat la suprafața recipientului cilindric etanșat, iar pentru activarea indicatorului de stare al celulei contactul electric selectat poate fi adus în contact electric cu o bornă exterioară, prin aplicarea 85 unei presiuni externe carell determină să vină în contact cu prima bornă exterioară, iar contactul electric se întrerupe, prin îndepărtarea presiunii externe.

Indicatorul este conceput în așa fel, încât nici o piesă a acestuia nu este poziționată în vreun loc unde ar putea împiedica introducerea celulei electrochimice într-un dispozitiv, cum ar fi cazul dacă niște conductori sau elemente de prindere ar 90 fi asociate cu aceasta, pentru legarea bornelor la una sau la ambele extremități ale celulei electrochimice. în plus, acest indicator nu necesită adăugarea de substanțe chimice, pentru a funcționa.

RO 116581 Bl într-o variantă constructivă, indicatorul stării de încărcare și mijlocul de conectare sunt încorporate în eticheta pilei electrice. într-o a doua variantă constructivă, indicatorul stării de încărcare și mijlocul de conectare sunt plasate între partea superioară a pilei electrice și un capac de la extremitatea opusă.

în continuare, se prezintă niște exemple de realizare a celulei electrochimice cu indicator de stare, conform invenției, în legătură cu fig. 1 ...4 care reprezintă:

- fig. 1, vedere cu secțiune transversală, parțială, printpo celulă electrochimică, prevăzută cu un dispozitiv pentru controlul stării de încărcare;

- fig. 1 a, reprezentare la scară mărită a unei porțiuni din fig. 1, în care se vede modul de realizare a legăturii electrice între unul din contactele indicatorului pentru controlul stării de încărcare și o bornă a celulei electrochimice;

- fig. 1 b, reprezentare la scară mărită a unei porțiuni din fig. 1, în care se vede modul de realizare a legăturii electrice dintre celălalt contact al indicatorului pentru controlul stării de încărcare și cealaltă bornă a celulei electrochimice;

- fig.2, vedere laterală a celulei electrochimice, prevăzută cu un dispozitiv încorporat pentru comanda stării de încărcare;

- fig.3, secțiune transversală, la partea superioară a unei alte variante constructive de celulă electrochimică, prevăzută cu dispozitiv încorporat pentru controlul stării de încărcare;

- fig.3a, reprezentare la scară mărită, a unei porțiuni din fig.3, în care se vede modul de realizare a legăturii electrice dintre unul din contactele indicatorului pentru controlul stării de încărcare și o bornă a celulei electrochimice;

-fig.3b, reprezentare, la scară mărită, a unei porțiuni din fig.3, în care se vede modul de realizare a legăturii electrice dintre celălalt contact al indicatorului pentru controlul stării de încărcare și cealaltă bornă a pilei electrice;

- fig.3c, vedere parțială a părții superioare a celulei electrochimice din fig.3;

- fig.4, secțiune transversală printr-un indicator pentru controlul stării de încărcare aferent variantei constructive din fig.3.

Făcând referiri la desene, în fig. 1 se prezintă o vedere cu secțiune transversală, printr-o celulă electrochimică, alcalină, 10, prevăzută cu un indicator al stării de încărcare 12, făcând parte integrală din construcția acesteia. Celula electrochimică 10 constă dintr-un recipient 20 care, la extremitatea sa deschisă, este etanșat cu un capac al celulei electrochimice, cuprinzând o garnitură inelară din material plastic 30 și un suport metalic 40 ondulat, pe poziție, cum se vede. O șaibă de distanțare, izolatoare 50 este plasată pe suportul metalic 40 și are rolul de a preveni contactul dintre suportul menționat și o bornă extremă, negativă 22. Această bornă negativă 22 constituie un contact electric cu un conductor anodic din metal (nearătat], care trece prin garnitura inelară 30 și intră într-o cavitate umplută, anodică, din interiorul celulei [nearătată]. Indicatorul stării deînărcare a celulei 12 este amplasat, la exterior față de garnitura de etanșare, de-a lungul recipientului celulei, după cum se poate vedea.

în afară de indicatoarele privind încărcarea bateriei descrise în referințele bibliografice, date mai sus, se cunosc și alte indicatoare cum sunt cele prezentate în brevetele de invenție US 4835476, 4726661, 485475, 4702564, 4737020, 4006414, 4723656 și în descrierea cu numărul de înregistrare 652165, din 7 februarie 1991.

RO 116581 Bl

I Toate aceste indicatoare sunt convenabile pentru utilizare la bateria cu dispozitiv încorporat, pentru indicarea stării de încărcare, conform invenției de față, iar descrierea fiecăruia din ele constituie referință bibliografică pentru această descriere. Cu excepția soluției tehnice, prezentate în descrierea cu numărul de înregistrare 652165, indicatoarele descrise în aceste referințe bibliografice cuprind, în general, un substrat prevăzut cu un mijloc de afișare asociat. Acest mijloc de afișare cuprinde, în general, un strat conductiv și un material cu proprietăți termocromice, aflat în contact termic cu stratul conductiv. Stratul conductiv cuprinde, în general, niște porțiuni extreme, opuse care funcționează cu rol de contacte electrice și o porțiune intermediară, legată între aceste contacte și proiectată pentru a avea o anumită valoare a rezistenței.

Contactele și porțiunea rezistivă pot fi porțiuni ale aceleiași depuneri (folosind o substanță epoxidică cu argint, de exemplu), la care însă porțiunea rezistivă este concepută să aibă o secțiune transversală mai mică decât cea a contactelor. într-o alta variantă, porțiunea rezistivă poate cuprinde un depozit dintr-un material mai rezistiv decât cel folosit pentru contacte. La această ultimă soluție tehnică, fiecare contact poate să cuprindă o depunere de tip metalic care este legată cu o porțiune extremă a porțiunii rezistive, această porțune rezistivă putând fi confecționată dintr-un material cu conținut de carbon, iar contactele dintr-un epoxi cu conținut de argint. Când contactele sunt legate la bornele unei baterii, stratul conductiv va fi străbătut de un curent electric, ce este proporțional cu tensiunea și deci cu starea de descărcare a bateriei. Căldura produsă în porțiunea rezistivă, conform relației, FtR este transferată în stratul cu proprietăți termocromice determinând schimbarea de culoare a acestuia. Observarea modificării de culoare constituie o indicație vizuală a stării de încărcare a bateriei. Soluția tehnică din descrierea înregistrată cu nr. 652165 se deosebește de cea care stă la baza altor indicatoare, prin aceea că, în principal, se folosesc mai multe porțiuni rezistive legate în paralel.

Făcând din nou referiri la desene, se menționează că indicatorul 12 este de tipul celui deschis în paragraful precedent și cuprinde un prim contact electrici 4 la o extremitate a acestuia (fig. 1a). Acest contact 14 se află în legătură mecanică și electrică cu borna negativă 22. La extremitatea opusă a indicatorului 12, se află un al doilea contact electric 16 poziționat, rezilient, deasupra și distanțat față de recipientul celulei electrochimice 20, prin intermediul unui strat izolator 18 (fig. 1b). După cum s-a descris mai sus, contactele electrice 14 și 16 fac parte dintr-o depunere rezistivă, la care porțiunea intermediară a depunerii situată între contacte este mai rezistivă decât porțiunile corespunzătoare contactelor. Această porțiune rezistivă trebuie să fie izolată din punct de vedere electric față de recipientul 20, deoarece, în caz contrar, indicatorul 12 ar fi conectat continuu la bornele pilei electrice și aceasta s-ar descărca rapid. în fig. 1 și 1b, se vede stratul izolator 18 amplasat între indicatorul 12 și recipientul 20.

Soluția tehnică, conform invenției de față, mai cuprinde un mijloc de întrerupere, care face conectarea și deconectarea electrică a contactului electric 16 față de recipientul 20. După cum se poate vedea în fig. 1 și 1b, stratul izolator 18 prezintă o degajare 18 formată astfel, încât o ușoară apăsare aplicată pe acea porțiune a indicatorului, care este situată deasupra degajării menționate, aduce contactul 16

140

145

150

155

160

165

170

175

180

RO 116581 Bl în legătură electrică cu recipientul 20 și închide circuitul pentru măsurarea stării de încărcare a bateriei. în acest fel, stratul izolator 18 și degajarea 18 funcționează ca mijloc de întrerupere pentru indicatorul stării de încărcare. Stratul izolator 18 mai are și rolul de izolator termic între elementele rezistive pentru ca, în timpul efectuării controlului să poată fi transferat în mod efectiv materialul indicator cu proprietăți termocromice.

Stratul izolator 18 poate fi realizat din orice material izolator cum ar fi poliester, PVC, poliolefine, fibre de sticlă, cauciuc, policarbonat, hârtie, carton și altele asemănătoare, confecționate sub formă de folie. Stratul izolator 18, preferabil, are dimensiuni alese astfel, încât să asigure o suficientă izolare a porțiunii intermediare a depunerii conductive față de recipientul celulei necesare pentru a permite ca indicatorul stării de descărcare să funcționeze în mod corespunzător, astfel încât grosimile combinate ale izolatorului și indicatorului să fie menținute la o valoare minimă.

Primul contact electric 14 este reprezentat în figură lângă borna negativă de către o etichetă exterioară 24 (fig. 1a). Eticheta exterioară 24 poate fi de tipul unui ambalaj cu conturație, de tipul unui ambalaj adeziv cu înfășurare jur împrejur sau de orice alt tip, care se utilizează în mod obișnuit ca etichetă. într-o variantă de realizare, partea grafică a scalei pe care este indicată starea bateriei (fig.2, de exemplu), este imprimată pe substratul mijlocului indicator 12 astfel ca porțiunea pe eticheta 24, care acoperă indicatorul, să fie transparentă pentru a lăsa să se vadă scala. Ca alternativă, scala pentru indicarea stării de încărcare poate fi tipărită pe etichetă și eticheta poziționată astfel încât scala să fie aliniată cu poziția de sub ea, a mijlocului indicator 12. O altă variantă de realizare este posibilă, când eticheta 24 este de tipul cu înfășurare de jur împrejur. Având indicatorul 12 fixat în poziția necesară, pe peretele exterior al recipientului, se aduce o margine a etichetei de înfășurare astfel, încât să se afle în dreptul muchiei indicatorului, iar cealaltă margine a etichetei, după înfășurare în jurul recipientului, să se afle în dreptul celeilalte muchii a indicatorului 12. în această ultimă variantă , ar trebui ca indicatorul 12 și stratul izolator 18 să fie ținute pe recipientul pilei electrice, cu ajutorul unui adeziv adecvat. în oricare din variantele de realizare descrise mai sus, la care eticheta acoperă mijlocul indicator 12, se preferă ca porțiunea etichetei care acoperă materialul cu proprietăți termocromice să fie decupată sau ridicată spre afară astfel, încât eticheta să nu poată acționa în sensul pierderii de căldură și astfel să întârzie schimbarea de culoare a materialului cu proprietăți termocromice.

într-o altă variantă constructivă, indicatorul 12 face parte integrantă din etichetă, iar eticheta funcționează ca substrat (bază, sport), pentru materialul cu proprietăți termocromice și ca element rezistiv. în această variantă, contactele electrice și elementul rezistiv sunt imprimate sau depuse într-un alt mod pe suprafața interioară a etichetei. Stratul cu proprietăți termocromice poate fi amplasat în mai multe locuri, în funcție de cum este mai convenabil și de tipul etichetei folosite. într-o variantă de realizare a materialului cu proprietăți termocromice, indicatorul este plasat pe porțiunea exterioară a etichetei adică în contact termic cu elementul rezistiv. într-o a doua variantă stratul cu proprietăți termocromice, contactele și elementul rezistiv sunt aplicate ca straturi succesive la interiorul porțiunii transparente a etichetei. De exemplu, stratul cu proprietăți termocromice se aplică primul pe porțiunea

RO 116581 Bl

235 ) transparentă a suprafeței interioare a etichetei. Peste acest strat, se aplică un strat cu indicații scrise în culori, care poate fi văzut când stratul cu proprietăți termocromice devine transparent. Apoi, în succesiunea de stratificare, urmează depunerea metalică având o porțiune rezistivă, care coincide cu stratul termocromic și contacte poziționate la extremitățile opuse ale porțiunii rezistive și conectate la aceasta. La oricare din variantele de realizare de mai sus, se plasează un strat izolator peste acele porțiuni ale depunerii metalice care se dorește a fi menținute izolate față de recipientul 20. Un mijloc de întrerupere se realizează, ca parte integrantă a etichetei, practicând o gaură, similară cu gaura 19, în stratul izolator și poziționează deasupra unuia din contacte astfel, încât contactul poate fi apăsat pentru a atinge recipientul, cum s-a descris mai sus. Eticheta cu indicator de stare a încărcării, încorporat, se aplică pe recipientul celulei electrochimice, prin metode clasice.

Substratul (suportul) folosit pentru indicatorul stării de încărcare este confecționat, preferabil, dintr-un material cu proprietăți elastice. în acest fel suportul este ușor întins, când se exercită o apăsare deasupra găurii 19 pentru efectuarea unei măsurători, iar când apăsarea încetează, suportul revine la poziția sa inițială și întrerupe contactul. Pentru a exista certitudinea că suportul este menținut rigid, în timpul efectuării măsurătorii, este preferabil ca porțiunea 19a a stratului izolator să aibe un adeziv pe ambele laturi astfel, încât extremitatea adiacentă a indicatorului 12 să fie ținută bine pe loc prevenind culisarea către gaura (degajarea) 19, când se exercită apăsarea în timpul măsurătorii. Alte exemple de material folosit pentru suport, fără a fi limitative, includ materiale termoplastice ca poliolefine, hidrocarburi polihalohidrogenate și cauciuc.

în fig.2, se prezintă o vedere laterală a celulei electrochimice 10 și indicatorului care fac corp comun cu aceasta, așa cum s-a descris mai sus. în varianta constructivă prezentată, pe o etichetă 24 este imprimată scala stării de încărcare, ce se suprapune cu indicatorul stării de încărcare 12 (indicat în fig.2 cu linie punctată, dublă) care este fixat pe partea laterală a celulei electrochimice, cum se arată în fig.1. Apăsarea se exercită în suprafața de punere în funcțiune 28 prevăzută cu eticheta APASĂ AICI folosind un deget, o gumă de creion sau orice intrument fără vârf ascuțit. Pe durata de aplicare a apăsării, are loc o schimbare de culoare pe scala de indicare a stării de încărcare 26. Limitele între care se extinde modificarea de culoare de-a lungul scalei 26 constituie măsura stării de încărcare a celulei electrochimice. în momentul în care nu se mai exercită forța de apăsare, măsurătoarea încetează și stratul de material cu proprietăți termocromice revine la culoarea inițială.

O variantă a exemplului de realizare descris mai sus este una în care contactul 14 este poziționat rezilient deasupra bornei 22, îh timp ce contactul 16 se află în legătură permanentă. Dacă contactul 16 nu ar avea stratul izolator 18 care-l separă de recipientul 22, cum s-a descris mai sus, atunci eticheta 24 ar menține contactul 16 în legătură electrică și mecanică cu recipientul menționat. în aceasta variantă constructivă, contactul 14 ar fi separat de borna negativă 22 de către stratul izolator care se extinde în sus și peste o porțiune a bornei 22 dincolo de ceea ce se vede în fig.1. în acest caz s-ar prevedea o deschidere în stratul 18 asemănătoare degajării astfel încât apăsarea exercitată deasupra deschiderii ar aduce contactul 14 în legătură mecanică și electrică cu borna 22.

240

245

250

255

260

265

270

275

RO 116581 Bl în acest fel, la exemplele de realizare analizate, contactul deschis al indicatorului de stare a încărcării se conectează cu borna opusă a celulei electrochimice, prin intermediul unui mijloc de întrerupere încorporat. La exemplele de realizare descrise, această conectare este ușurată de existența contactului care se află în fața bornei celulei electrochimice. Concordă cu scopul prezentei invenții faptul de a avea contactul deschis pe suprafață exterioară a bateriei și orientat spre exterior față de borna celulei electrochimice. De exemplu, o gaură amplasată în etichetă și în suportul indicatorului de stare a încărcării (dacă există), coincizând cu contactul, ar permite punerea în evidență a acestui contact (fg.1b). Sunt posibile și alte variante constructive care ar permite expunerea contactului deschis (în oricare din aceste variante constructive nu ar exista o gaură 19 în stratul izolator 18, ci mai degrabă, stratul izolator s-ar extinde mult în spatele contactului menționat). Conectarea acestui contact expus la borna celulei electrochimice se obține prin menținerea unui element conductor, cum ar fi un conductor, o ureche, o clemă de hârtie, sau ceva asemănător, astfel încât aceasta să atingă atât contactul, cât și borna. Când starea de încărcare a pilei electrice nu este supusă unei verificări, contactul expus se acoperă cu o bucată de peliculă adezivă astfel, încât să nu se producă o conectare întâmplătoare. Această variantă constructivă poate fi preferată, pentru baterii care sunt destinate a fi folosite în dispozitive la care mișcarea dispozitivului poate determina o apăsare aplicată pe partea laterală a bateriei, punând în funcțiune indicatorul stării de încărcare, dacă este construit așa cum se arată în fig. 1 b.

Acum se va analiza o altă variantă constructivă a celulei electrochimice cu indicator pentru controlul stării de încărcare, în legătură cu fig.3, 3a, 3b, 3c și 4. în fig.3, se prezintă o secțiune transversală la partea superioară a unei celule electrochimice 110. Celula electrochimică 110 prezintă un recipient 120 etanșat la extremitatea sa deschisă cu un capac al celulei electrochimice, care este alcătuit dintr-un inel (garnitură) de etanșare din material plastic 130 și un suport metalic 140 Această variantă constructivă se deosebește de variantele constructive prezentate mai înainte, prin aceea că recipientul 120 este ondulat spre interior și se află în contact cu suportul metalic 140 astfel, încât suportul metalic 140 este legat din punct de vedere electric cu recipientul menționat. Discul 150 este prevăzut cu o deschidere centrală, care se îmbină strâns cu proeminența centrală 131 de pe garnitura de etanșare 130. în plus, discul izolator 150 prezintă niște deschideri 151 și 152 care sunt descrise mai detaliat în cele, ce urmează. Discul 150 poate fi confecționat din orice material izolator, din punct de vedere electric, cum ar fi poliester, PVC, poliolefine, fibre de sticlă, cauciuc, policarbonat, hârtie, carton și altele de acest gen.

Indicatorul stării de încărcare a celulei electrochimice 112 este poziționat deasupra discului izolator 150 după cum se vede, indicatorul 112 funcționează pe baza aceluiași principiu ca și indicatorul descris în legătură cu figurile 1 și 2. După cum se vede din fig.4, indicatorul 112 cuprinde un suport 113, un prim contact electric 114, un al doilea contact electric 116 și o porțiune rezistivă 115 cuprinsă (legată) între contactele 114 și 116. un mijloc de afișare este conectat între contactele menționate și cuprinde un strat cu proprietăți termochimice 118 aflat în contact termic cu porțiunea rezistivă 115. Suportul (substratul) 113 este prevăzut

RO 116581 Bl

325 cu o deschizătură 117 amplasată la o extremitate astfel încât un conductor anodic 123 trece de această deschizătură și ține locul indicatorului stării de încărcare lângă inelul (garnitura) de etanșare 130. Cu indicatorul 112 ținut în această poziție, un contact electric 116 este poziționat deasupra deschizăturii 151 din discul de etanșare 150. Extremitatea opusă a indicatorului 112 este ținută strâns între extremitatea terminală 122 și discul de etanșare 150 de către o etichetă 124. Contactul electric 114 se află în legătură mecanică și electrică cu borna 122, așa cum se arată în fig.3a. Borna extremă 122 este prevăzută cu o deschizătură de punere în funcțiune (de activare) 125 și niște deschideri de indicare 126a, 126b și 126c.

Deschizătura de punere în funcțiune (activarea) 125 este amplasată deasupra porțiunii indicatorului de stare a încărcării 112 care se suprapune cu deschizătura 151 din discul de etanșare 150. în acest fel, când prin deschizătura 125 se introduce vârful unui creion și se apasă pe indicatorul de stare a încărcării 112, se realizează un contact electric între contactul 116 și suportul metalic 140. Suportul metalic 140 este legat electric la recipientul 120, așa cum se vede, iar recipientul 120 se află în contact fizic și electric cu electrodul pozitiv. în acest fel, legarea contactului 116 la suportul metalic 140 completează circuitul și curentul trece prin indicatorul stării de încărcare 112. Elementul rezistiv 115 degajează căldură pe rezistență, iar această căldură este transferată stratului termocromic 118. Observând stratul termocromic 118 prin deschizăturile indicatoare 126a, 126b și 126c se obțin indicații cu privire la starea de încărcare a bateriei. Elementul rezistiv 115 este proiectat pentru a produce cădură astfel încât, când bateria se află în starea de încărcare completă, prin toate cele trei deschizături se observă o indicație colorată în stratul termocromic 118. La o stare intermediară de încărcare, se observă o schimbare de culoare numai în două din aceste deschizături, iar către sfârșitul duratei de serviciu a bateriei se observă schimbare de culoare numai într-o singură deschizătură.

Ca alternativă, una din deschizăturile indicatoare poate fi amplasată deasupra mijlocului de afișare atunci, când se folosesc straturi succesive de materiale termocromice. De exemplu, trei materiale cu proprietăți termocromice diferite și temperaturi de tranziție diferite, se depun în straturi astfel, încât materialul cu temperatura de tranziție cea mai scăzută să se afle sus, iar materialul cu temperatura de tranziție cea mai înaltă să se afle jos (la bază). La fiecare strat care prezintă culoare rece, diferită, culoarea observată depinde de nivelul de încălzire a elementului rezistiv (cât de fierbinte devine) care, la rândul lui, depinde de starea de încărcare a bateriei.

în scopul de a intensifica schimbarea de culoare a stratului termochimic 118 este de dorit ca deschizătura 152 să fie inclusă în discul de etanșare 150. După cum se vede în fig.3, deschizătura 152 este amplasată sub porțiunea indicatorului 112 care poartă stratul termochimic 118. în acest fel, sub indicatorul 112 se asigură un strat de aer care acționează ca un izolator termic.

Totuși deschiderea 152 poate fi omisă dacă materialul folosit pentru discul 150 este el însuși un izolator termic convenabil.

Desigur, construcția specifică a indicatorului de stare va depinde de mărimea și tensiunea bateriei asociate. Brevetele de invenția citate ca referințe bibliografice sunt prezentate suficient de detaliat pentru ca o persoană de specialitate în domeniu

330

335

340

345

350

355

360

RO 116581 Bl să poată proiecta și construi un indicator de stare convenabil pentru a fi utilizat la celula electrochimică cu dispozitiv încorporat pentru controlul stării de încărcare, conform invenției. Materialele termocromice prezentate în brevetele menționate includ cristale lichide și cerneluri termocromice. Dintre acestea sunt preferate cerneluri termocromice deoarece oferă posibilitatea de a se obține efecte de culoare mai pronunțate față de cristale lichide.

Exemplele de realizare specifice, descrise mai sus și prezentate în desene, reprezintă variante constructive preferate. Desigur că sunt posibile și alte variante constructive decât cele la care s-au făcut referiri specifice mai sus, iar la realizarea soluției tehnice pot fi folosite de asemenea alte materiale decât cele menționate precum și alte celule electrochimice și mijloace indicatoare a stării de încărcare decât cele discutate însă fără a depăși limitele concepturlui inventiv și scopul prezentei invenții așa cum sunt exprimate în revendicări.

Revendicări

Claims (10)

1. Celulă electrochimică cu indicator de stare, în care celula (10) cuprinde o primă bornă exterioară (22), un recipient cilindric (20) a cărui suprafață exterioară formează o a doua bornă exterioară, un capac care etanșează recipientul (20) și niște mijloace pentru conducerea electricității, din interiorul recipientului etanșat (20) către prima bornă (22), indicatorul de stare (12) incluzând un rezistor, un mijloc de afișare termocrom (26) și un prim și al doilea contact electric (14,16) care pentru activarea indicatorului de stare al celulei (12) sunt conectate electric la bornele exterioare respective (20, 22), caracterizată prin aceea că indicatorul de stare al celulei (12) cuprinde o izolare termică și un contact electric (14,16] plasat la suprafața recipientului cilindric etanșat (20), iar pentru activarea indicatorului de stare al celulei (12) contactul electric (14, 16) selectat poate fi adus în contact electric cu o bornă exterioară (20, 22) prin aplicarea unei presiuni externe care îl determină să vină în contact cu prima bornă exterioară (22), iar contactul electric se întrerupe prin îndepărtarea presiunii externe.

2. Celulă electrochimică, conform cu revendicarea 1, caracterizată prin aceea că o etichetă (24) se extinde peste cel puțin o porțiune a indicatorului de stare al celulei (12) și cel puțin o porțiune a indicatorului de stare (12) este poziționată între suprafața exterioară a etichetei (24) și una din bornele exterioare (20, 22).

3. Celulă electrochimică, conform revendicărilor 1 sau 2, caracterizată prin aceea că orice parte a indicatorului de stare al celulei (12) concordă substanțial cu forma acelei suprafețe exterioare a celulei la care este localizat indicatorul de stare (12).

4. Celulă electrochimică, conform revendicărilor 1,2 sau 3 caracterizată prin aceea că mijlocul de afișare (26) este poziționat la suprafața interioară a etichetei (24) iar porțiunea transparentă a etichetei (24) acoperă mijlocul de afișare (26).

5. Celulă electrochimică, conform revendicărilor 1,2,3 sau 4 caracterizată prin aceea că mijlocul de afișare (26) cuprinde cel puțin un element rezistiv, între contactele (14) și (16) și un material termocromic aflat în contact termic cu elementul rezistiv.

RO 116581 Bl ' j

6. Celulă electrochimică, conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că întregul indicator de stare al celulei (12) este poziționat între suprafața externă a etichetei (24) și una din borne (20, 22).

7. Celulă electrochimică, conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că elementul rezistiv este localizat pe o porțiune a suprafeței interioare a etichetei (24), și materialul termochimic este poziționat pe celelalte părți ale etichetei care coincid cu poziția elementului rezistiv.

8. Celulă electrochimică, conform revendicării 5, caracterizată prin aceea că indicatorul de stare al celulei (12) este cel puțin parțial poziționat pe o porțiune a etichetei care se extinde de-a lungul unei porțiuni a peretelui exterior al recipientului și de-a lungul unei porțiuni a primei borne și în plus cuprinde un strat izolator termic (18) localizat între recipinetul (20) și elementul rezistiv.

9. Celulă electrochimică, conform oricărei dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că prima bornă cuprinde un capac metalic terminal de formă circulară poziționat deasupra învelișului celulei, iar primul contact electric (14) servește pentru a face legătura cu capacul terminal.

10. Celulă electrochimică, conform oricărei dintre revendicările precedente, caracterizată prin aceea că unul dintre primul și al doilea contact electric (14, 16) este permanent conectat cu una dintre bornele exterioare (20, 22).