TW461131B - Dry-type chemical battery - Google Patents

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4 6 113 1 A7 Q0年丨月10日修正/更正/捕充 B7 五、發明說明（/ ) 【發明之背景】 發明所屬之技術領域 本發明係有關乾式化學電池，該乾式化學電池用之構 件，及具備前述乾式化學電池的裝置。本發明係特別關於 不必預先裝備電解質之乾式化學電池、該乾式化學電池用 之構件、及具備此乾式化學電池之裝置。 b)關連技術 將電池之電解質溶液以適當的方法使其不會流動，做 成在使用及攜帶上便利之一次電池（以下，稱此一次電池 (primary cell)爲「乾式乾電池」），係做爲電子機器之 電源廣泛地被利用著，特別是於近年，伴隨攜帶用電子機 器之普及，成爲必要不可欠之電源。 做爲乾式化學電池，知曉著錳乾電池、鹼性乾電池、 水銀電池、氧化銀電池、鋰電池等。這些從來之乾式化學 電池，都預先裝備著電解質溶液或固體電解質。 使用於錳乾電池、鹼性乾電池、水銀電池、氧化銀電 池等之乾式化學電池的電解質溶液，係強鹼性或強酸性之 溶液。因此，於使用著如此之電解質溶液的乾式化學電池 ，爲了使電解質溶液不會漏出，乃將該電解質溶液以既定 之手段密封於容器內。 又做爲使用於鋰電池等之乾式化學電池的固體電解質 ，係使用著對生物有強刺激性之碘化鋰等的物質。因此， 即使於鋰電池等，固體電解質也被密封於既定之容器中。 但，於使用電解質溶液及固體電解質之一的乾式化學 3 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -- 装---------訂·---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（y) 電池’要長期地防止電解質溶液或固體電解質漏出於外部 是困難的。 攜帶用電子機器之多數，係於接觸在人體之狀態下被 使用著。其中，心臟起博器等之醫療機器、耳機型收音機 等之情報機器、助聽器、電子式手錶（an electronic watch )等’通常係在接觸皮膚之狀態下使用著。因此，於攜帶 用電子機器之電源，要求著必須對人體安全。電解質溶液 或固體電解質有可能漏出於外部之乾式化學電池，做爲於 在接觸皮膚之狀態下使用的攜帶用電子機器之電源是不能 說是適合的。 於乾式化學電池，要求著如上述之安全性。在另一方 ，特別是做爲攜帶用電子機器之電源來利用時，更要求著 低價格化。 但，實際上，將安全性高之乾式化學電池以更低價格 來提供，是困難的。 取代乾式化學電池，例如若使用太陽電池（a solar battery cell)，能更加提高對人體之安全性。例如，電子式 手錶之消耗電力，因現在已減低到1/zW程度，只要受光 面積爲lcm2程度之太陽電池，做爲電源即能十分地加以利 用。 但，因太陽電池須在有光照射的時候才能發電，於夜 間及暗處無法做爲電源來利用。即，運轉效率低。因此， 太陽電池通常與備用之內藏二次電池（secondary battery) 倂用。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 '461131 A7 邠年I月丨〇日修正/更正/補充 B7 五、發明說明) 【發明之要約】 本發明之目的，係提供容易地提高對人體之安全性及 運轉效率之乾式化學電池、乾式化學電池用構件、及具備 乾式化學電池之裝置。 依本發明之一觀點，係提供具有由室溫時之載體濃度 爲 5X1016〜2Xl019cm·3 之 η 型半導體（a negative-type semiconductor)而成的陰極，及由具有比前述陰極之電子 親和力（electron affinity)大的金屬而成之陽極，及於前述 陰極與前述陽極在空間上互相分離之狀態，爲使兩者接觸 於生物（aliving body)之皮膚，保持該陰極及該陽極之保 持構件的乾式化學電池。 依本發明之其他的一觀點，係提供含有由室溫時之載 體濃度爲5X1016〜2xi019cm·3之η型半導體而成的陰極’ 及由具有比前述陰極之電子親和力大的金屬而成之陽極’ 於前述陰極與前述陽極在空間上互相分離之狀態’藉讓兩 者接觸於生物（aliving body)之皮膚’而成爲乾式化學電 池之乾式化學電池用構件。 再依本發明之其他的一觀點，係提供具有由室溫時之 載體濃度爲5X1016〜2xlOl9cm·3之η型半導體而成的陰極 ，及由具有比前述陰極之電子親和力大的金屬而成之陽極 ，及電氣地接續於前述陰極及前述陽極的負荷（a丨〇ad)之 裝置。 於在空間上互相分離之狀態，藉讓金屬與特定之n型 半導體接觸於生物之皮膚’能形成定前述之金屬爲陽極’ 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(21Q x 297公$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裟 ^---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 %)年丨月丨0曰修正/更正/補充 五、發明說明（i) 前述之η型半導體爲陰極，前述之皮膚（包含皮下組織。 以下同。）爲電解質之乾式化學電池。 此乾式化學電池因將生物之皮膚做爲電解質來利用， 故電解質本身對生物無害。又，做爲前述之金屬及η型半 導體，也能容易地選擇對生物無害之物。 於上述之乾式化學電池能接續具有保護電阻（爲防止 過大電流流動之電氣電阻）之外部電路（external circuit) 來使用。藉使用保護電阻，能容易地防止因流經皮膚（包 含皮下組織。以下同。）之電流而損傷到皮膚。 又，上述之乾式化學電池，因將生物之皮膚做爲電解 質來利用的，只要讓陰極及陽極預先接觸於生物之皮膚， 不必選擇時間及場所就能發電。 即，於上述之乾式化學電池，能容易地提高對人體之 安全性及運轉效率。 【圖示之簡單說明】 圖1係本發明之實施例的乾式化學電池之原理圖。 圖2係表示本發明之第1的實施例之圖。 圖3係表示爲了從表示於圖2裝置取出電力之電路的 一例之圖。 圖4係表示依本發明之第2的實施例之裝置的電路構 成之圖。 圖5 (a)係表示顯示著具有表示於圖4之電路構成的 電子式手錶之一例的正面之圖，圖5 (b)係表示前述電子 式手錶之反面的圖。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁) - 哀，--------訂.---- 線： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461131 啪年（月丨〇曰修正/更正/補充 五、發明說明（s) 圖6係表示本發明之第3的實施例之剖面圖。 [元件符號] 1 ， 11 ， 21 ， 42 陰極 2 ， 12 ， 22 ， 43 陽極 3，13，23，44 皮膚 10 片狀電阻器 10c 電子元件 15 負荷 16a ’ 16b 導線 24 外部負荷電路 25 驅動電路 26 內藏二次電池 27 電容器 30 電子式手錶 31 包裝 40 裝置 41 保持構件 I 電路電流 Ιι 離子電流。 【較佳實施例之詳細說明】 圖1係爲了說明依本發明之實施例的乾式化學電池之 動作原理的圖。 如圖1所示，讓由η型半導體而成之陰極1及由比陰 極1電子親和力大之金屬而成的陽極2,於在空間上互相 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f l ~ -T---1--'衣--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作杜印製 461131 A7 邶年ί月_修正/更正/補充 Β7 五、發明說明（厶） 分離之狀態，接觸生物之皮膚3。若將這些之陰極1及陽 極2例如以導線4電氣地接續，則於陰極1會產生下述（i )〜（ii)之兩種變化。 (i)起因於陰極1及陽極2之電子親和力的差，陰極 1中之自由電子e'經導線4移動至陽極2。此結果，於陰 極1中產生過剩之電洞（positive hole) h+。 (ii)於陰極1之與皮膚3的接觸面側，爲了保持熱平 衡狀態，形成肖脫基障壁（Schottky barrier)。伴隨此，於 陰極1內，在從與皮膚3之界面經數的領域la，形成 載體空乏層。於此領域la，產生著1 X 103〜1 X l〇5V/cm之 強內部電場。（以下，將前述之領域稱爲「高電場領域la j 0 ) 0 依上述（i)之變化，從陰極1移動至陽極2之自由電 子e—，爲了保持陽極2之電氣的中性，馬上將過剩分排出 至皮膚3側。 另一方，依上述（ii)之變化，於高電場領域la產生 之內部電場，係作用於將產生於陰極1中之電洞h+排出至 皮膚3側。 做爲這些之結果，在表示於圖1之狀態下’從陰極1 電洞h+注入皮膚3內，從陽極2電子e—注入皮膚3內。 於皮膚3內，因存在著各種離子，在陰極1之正下氧 化反應，又，在陽極2之正下還原反應，係各自連續地產 生。 取於人體內多數存在之鐵離子做爲例’來說明前述之 8 氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ------------'哀--------訂----------線',(· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 修正/更正/補充 五、發明說明（9) 氧化還原反應。氧化還原反應係成爲

Fe2+ + h+—Fe3+ (於陰極1之正下的氧化反應）

Fe3++e ——Fe2+(於陽極2之正下的還原反應）。 又，實際上種種的離子參與反應。 以上述之氧化反應產生之Fe3+離子’藉濃度擴散（ concentration diffusion)移動至陽極2之正下側。另一方， 以還原反應產生之Fe2+離子’藉濃度擴散移動至陰極1之 正下側。做爲這些之結果’因相抵後成爲價之電荷從 陰極1側流至陽極2側’從陰極1側經皮膚3離子電流L 流至陽極2側。即’形成由陰極1 —皮膚3 —陽極2 -導線 4—陰極1而成之電氣的閉合電路（electrically closed-drcuit) 5。此時，皮膚3係做爲電解質來進行其機能。換 言之，藉讓由η型半導體而成之陰極1及由金屬而成的陽 極2，於在空間上互相分離之狀態，接觸生物之皮膚3，形 成將皮膚3做爲電解質之乾式化學電池。 因做爲陰極1之材料使用η型半導體，於與皮膚3之 界面形成宵脫基障壁。依肯脫基障壁之載體空乏層（.高電 場領域la)內的電場，於陰極1中產生之過剩的電洞h+快 速地放出至皮膚3側。 又，此肖脫基障壁係阻止從皮膚3側至陰極1內之電 子及陰離子的侵入。因此，若宵脫基障壁形成，陰極1與 陰離子，例如與ΟίΓ離子反應，抑制於陰極1之表面形成 氫氧化物（電氣絕緣物）。 電路電流I係跟著陰極1中之自由電子濃度增高而增 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝--------訂— 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461131 A7 )年I月丨〇日修正/更正/補充_B7 _ 五、發明說明（々） 大。但，伴隨自由電子濃度增高，陰極1漸漸地變成帶著 金麗的性質，宵脫基障壁則崩潰。做爲其結果’依肯脫基 障壁之陰離子侵入阻止作用，及依載體空乏層（高電場領 域la)內的電場之電洞h +排出作用各自減低。 本件發明者，係藉將室溫時之載體濃度（以下’只稱 爲「載體濃度」。）大約爲5X1016〜2Xl019cm_3的η型半 導體做爲陰極材料來使用，發現了能得到起電力安定之實 用的乾式化學電池。 陰極1內之載體濃度若大約比5xl〇lficm·3低時’該陰 極1之比電阻大約超過lOQcm。因此，電路電流I變成比 0.1#A少，乾式化學電池之實用性減低。 另一方面，陰極1內之載體濃度若大約比2XlOl9cm_3 高時，半導體會退化，肯脫基障壁變成無法正常地形成。 如此之場合，於陰極1內產生之過剩的電洞h+，係被從皮 膚3側所侵入之自由電子而電氣中和，於陰極1內以熱的 形式被消耗。又，從皮膚3側至陰極1內之陰離子，例如 ΟΙΓ離子會侵入，於陰極1之表面形成氫氧化物（電氣絕 緣物）。若形成前述之氫氧化物（電氣絕緣物），電流將 無法流經陰極1與皮膚3之接觸部。 陰極1之較佳載體濃度，係按照做爲目的之乾式化學 電池的用途等來適當地選擇。 又，肯脫基障壁之厚度d，係定義陰極1內已離子化 之施體載子的濃度（載體濃度）爲Nd，陰極1之比介電率 爲，於載體空乏層內發生之擴散電勢爲Vd，被施加於肯 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

<11 I I 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 461131 年丨月丨〇曰修正/更正/補充 A7 —_B7____ 五、發明說明（^* ) 脫基障壁之電壓爲V。（於肯脫基障壁被逆偏壓之場合，定 爲正的符號）時，被賦予 d2= (2£r£°/QNd) (Vd + V〇) 。於此，ε。爲真空之介電率，q爲電子帶電量（1.6X KT19庫侖）。 陰極1內之載體濃度Nd爲2X10l9cm'3之場合的肖脫基 障壁之厚度d，係依上述之式，於陰極1爲η型之鍺時約 90埃（約9nm)，於η型之氧化鋅（欠缺氧原子之氧化鋅 )時約110埃（約_llnm)。將化合物半導體.（包含導電性 氧化物）做爲上述之陰極1來使用的場合，於多 物半導體，形成厚度爲100埃（約10nm)前後之肯脫基^ 壁。因此，認爲陰極1之載體濃度大約比2χ1η19 .3^^ 川cm咼時 ，侵如於該陰極1內之自由電子的侵入機構; 爲隧道效應。 〇 上述之乾式化學電池的起S力’基板上係由陽極材料 及陰極材料之組合來決定。 例如，做爲陽極材料使用金（Au)、銀f τ、

Wr)、銀（

Ag)、銅（Cu)、絕（Pd)等’做爲陰極材料使用載體濃 胃大約爲”〜2ΧΚΑ:πη η型半_ ’於將陰^與 皮膚之接觸面積及陽極與皮膚之接觸面積 0.01〜10cm2之場合，藉適當地選擇前述陰極丨之材料及其 結晶性（單結晶、多結晶或非結晶之其一），...... 目匕比較^^易 地得到起電力爲0.2〜1.5V程度，電流値爲〇」〜。α ω & 3mA早壬度 ’輸出爲0·01〜10mW程度之乾式化學電池。 11 紙張尺^適用中國國家標準(CN[S)A4規格（210 X 297公f_ ------、---Ί--^-------II 訂---------線 〆' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461131 A7 Q〇年丨月(〇日修正/更正/補充 B7 五、發明說明（/D) 爲了得到對人體安全之乾式化學電池，做爲陽極材料 及陰極材料，較佳使用對人體安全之材料。考慮對人體之 安全性的場合，做爲陰極1之材料，較佳使用η型之鍺、η 型之氧化鋅（欠缺氧原子之氧化鋅）、η型之氧化錫、η型 之銦磷、η型之氧化鈦鎂等。又，也考慮製造成本之場合 ，做爲陰極1之材料，更佳爲η型之氧化鋅。 例如人體之皮膚面的電阻値（將2支金屬電極在接觸 面積0.1cm2程度下，接觸於皮膚時之該2支金屬電極間的 電阻値），係包括電極之接觸電阻大約ΑΩ以上，通常超 過100 kQ之場合較多。但，其電阻値因出汗等會大大地變 化。若因出汗等皮膚電阻降低時，大的離子電流h (圖1 參照）會流過。因此大的離子電流，有時會損傷皮膚。爲 了防止因過大電流之皮膚的損傷，較佳於表示於圖1之電 氣的閉合電路5中，插入保護電阻。 於長時間使用表示於圖1之乾式化學電池的場合，爲 了防止皮膚損傷，較佳將離子電流L定爲0.1mA程度以下 。爲此，較佳係將具有1〇 kQ程度以上電阻値之保護電阻 ，插入於電氣的閉合電路5中。即，較佳將具有大約10 k Ω〜10ΜΩ範圍內之適當的電阻値的負荷，插入於電氣的 閉合電路5中。 上述之陰極及上述之陽極係於在空間上互相分離之狀 態被使用。因此，於乾式化學電池或乾式化學電池用構件 ，按照需要，預先準備將這些之陰極及陽極保持於在空間 上互相分離之狀態的保持構件。保持構件之形狀無特別限 12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -'^ up * n n I .- I > I -1¾ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 461131 q〇年、月⑴日修正/更正/補充 五、發明說明(tl ) 定’能做成爲棒狀、平板狀、圓板狀、薄板狀、嵌合狀等 種種的形狀。陰極及陽極也可配置於保持構件之端部或緣 部’例如於特定之面上將陽極形成爲突起狀，也可將該陽 極圍住地配置陰極於前述之面上。 保持構件也可具備著將陰極及陽極與負荷一起電連接 之機能。又，也可於保持構件預先設置壓感黏接劑層，以 壓感黏接劑層將保持構件及被保持構件保持之陰極及陽極 ，固定於皮膚面上。又，也可於保持構件上讓其具有保護 電阻之機能。 圖2表示著有關本發明之乾式化學電池或裝置之第1 的實施例。於圓筒狀之片狀電阻器（chip resistor) 10的長 度方向之兩端，裝置著金屬端子l〇a、10b。又，電阻元件 10c被裝置於片狀電阻器10之內部。電阻元件l〇c係與金 屬端子10a、10b電連接著。片狀電阻器10之外側表面， 除金屬端子l〇a、10b，係以電氣絕緣性材料來形成。 金屬端子l〇a係在於片狀電阻器10之長度方向的一方 之端面上，使覆蓋著該端面之一部分地被裝置著。同樣地 ，金屬端子l〇b係在於片狀電阻器1〇之長度方向的另一方 之端面上，使覆蓋著該端面之一部分地被裝置著。 於金屬端子10a上及裝置著該金屬端子10a之前述端 面的露出面上，裝置著由載體濃度爲5X1016〜2Xl019cnT3 之η型半導體而成的陰極11。又’於金屬端子l〇b上及裝 置著該金屬端子l〇b之前述端面的露出面上’裝置著由具 有比陰極11之電子親和力大之金屬而成的陽極12。金屬 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣·-------訂·-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461131 项年（月叩日修正/更正/補充 五、發明說明（/L) 端子l〇a與金屬端子l〇b之距離，爲約lcm。片狀電阻器 10，係做爲將陰極11及陽極12各自保持於在空間上互相 分離之狀態的保持構件來進行其機能。 陰極11係例如使覆蓋金屬端子l〇a及裝置著該金屬端 子l〇a之前述端面的露出面地，電解電鏟鋅，藉輕微施加 酸處理於此電鏟膜（鋅膜）而形成膜厚約3 之η型ZnO 薄膜。此η型ZnO薄膜之載體濃度爲約5Xl〇18cm·3。陽極 12係例如使覆蓋金屬端子l〇b及裝置著該金屬端子10b之 前述端面的露出面地，被電解電鍍之膜厚約的金（ Au)薄膜。 將成爲陰極11之基礎的鋅膜以電解電鍍來形成時，預 先將金屬端子10b以適當之保護膜（例如膠（glue))覆 蓋，同樣地，將陽極12以電解電鍍來形成時，預先將金屬 端子10a以適當之保護膜（例如膠）覆蓋。除了金屬端子 10a、10b以外之片狀電阻器10的表面係以電氣絕緣性材料 來覆蓋著。以電氣絕緣性材料來覆蓋著之部分，於電解電 鍍時不必以保護膜來保護。 當然，也能以電解電鍍以外之方法，例如物理的氣相 堆積法（Physical Vapor Deposition法）、化學的氣相堆積 法（Chemical Vapor Deposition法）、印刷法等來形成陰極 11及陽極12。 若讓陰極11及陽極12各自接觸皮膚13，藉陰極11 及陽極.12及皮膚13形成乾式化學電池。此時，從陽極12 向著陰極11之外部電流I (電路電流I)經片狀電阻器10 14 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Ί·':浪--------訂--------•線： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 113 1 )年丨月10日修正/更正/補光 ^ ’ 五、發明說明（/)) 流動著。又，於皮膚13內離子電流Ii流動著。 做爲陰極11若使用η型ZnO薄膜，又做爲陽極12若 使用金（Au)薄膜，乾式化學電池之起電力大約爲1.5V。 又，能取出5# W程度之電力。 圖3係表示著從表示於圖2之乾式化學電池，取出電 力時之電路的一例。如圖示，例如藉與片狀電阻器10內之 電阻元件l〇c串聯接續負荷15，於該負荷15能取出既定之 電力。此時，於片狀電阻器10預先設置電力取出用之導線 16a ' 16b ° 若選擇片狀電阻器10之電阻値爲1ΜΩ時，離子電流 L·不論皮膚阻抗之變化被抑制於1#A以下。若離子電流L 大約爲1//A以下時，即使讓乾式化學電池長時間接觸於皮 膚13，皮膚13在實質上不會受到損傷。因出汗等於皮膚 13上，若陰極11與陽極12短路時’因在皮膚Π內之氧化 還原反應停止，同時發電也自動地停止’是安全的。 於乾式化學電池之使用時，上述之離子電流11流動， 因藉該離子電流L於皮膚13賦予物理的刺激’也能得到治 癒或緩和肩上肌肉僵硬及腰痛等之不定之訴苦（a Seneral physical complaint)的附屬效果。 η型ZnO薄膜也能將以電鑛法形成之鋅膜（Zn膜）於 潮溼之空氣中，以加熱處理來形成。η型ZnO薄膜之載體 濃度係從鋅（Zn )與氧（◦)之化學計量比（ stoichiometrical ratio)的偏移，即，依氧氣欠缺程度（氧氣 之欠缺濃度）來變化。因此，藉適當地選定加熱處理之條 15 - ---^---1--- 一衣 -----訂---------線 V 、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 461131 如卞」^ _修ji /更正/補充 五、發明說明（丨r) 件（溼度、溫度、處理時間等），能調整得到之η型ZnO 薄膜之載體濃度。 依上述之方法，形成載體濃度不同之種種的η型Zn〇 薄膜，使用這些之η型ZnO薄膜，製作了表示於圖2之乾 式化學電池。又，調查了於η型Zn〇薄膜之載體濃度與乾 式化學電池之特性的關係。 其結果’若η型ZnO薄膜之載體濃度超過大約2X l〇19cm_3時’該η型ZnO薄膜會變成帶有金屬的性質，乾式 化學電池之起電力於短時間降低。分析了此時之η型ZnO 薄膜的表面，結果發現了氫氧化物（OH化合物）之存在。 另一方，於η型ZnO薄膜之載體濃度未滿5 Xl016cm·3時， 即使將片狀電阻器10之電阻値降至100Ω程度，離子電流 L之値爲0.01# A程度。於離子電流L爲0.01# A程度，治 癒或緩和不定之訴苦的附屬效果也降低了。 圖4係表示依本發明之第2的實施例之裝置的電路構 成之圖。以陰極21、陽極22及皮膚23構成乾式化學電池 ，於此乾式化學電池接續著外部負荷電路（an external load circuit) 24。外部負荷電路24例如係於電子式手錶之電路 的一部分。 外部負荷電路24係具有並聯接續電子式手錶之驅動電 路25、備用之1.5V內藏二次電池26及電容器27之構成。 外部負荷電路24被收藏於電子式手錶之包裝內。於此 包裝，其他，還組裝著顯示電路等之電子電路’但在此省 略其圖示。 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^.. --装--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明說明（丨5) 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 陰極21係藉於鍺（Ge)添加施體載子來製作的n型之 鍺，或藉從具有欠缺氧原子之不參雜的氧化鋅等而成之n 型半導體來形成著。陰極21之載體濃度能於5Xl〇16〜2X l〇19cm_3之範圍內，較佳3X1017〜5xi018cm·3之範圍內適當 地選擇。 陽極22係具有比陰極21之電子親和力大之金屬’例 如以金（Au)及銥（Ir)來形成著。 陰極21及陽極22係於上述之包裝的既定地方’即’ 在帶著電子式手錶時’該陰極21及陽極22同時地能接觸 到人體之皮膚23的地方’空出既定之間隔來設置著。 圖5 (a)及圖5 (b)係槪略地表示裝著陰極21及陽 極22之電子式手錶的一例之圖。如圖5 (a)所示’該電 子式手錶30從正面看係呈現與通常之電子式手錶相同的外 觀。但，於其包裝31之反面，如圖5 (b)所示’陰極21 及陽極22於在空間上互相分離之狀態’被裝入著。此時’ 包裝31也做爲將陰極21及陽極22各自於在空間上互相分 離之狀態保持之保持構件來進行著其機能。 驅動電路25及其他之電子電路的合計消耗電力，於電 子式手錶不具備著爲了照射數字盤之照明裝置的場合’約 2//W。 電子式手錶沒帶在人身上時，爲了驅動該電子式手錶 所要之電力，係以內藏二次電池26來供應。 另一方，若電子式手錶一帶在人身上，陰極21及陽極 22接觸於皮膚23 ’乾式化學電池動作。此乾式化學電池之 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ------^-----'衣--------訂---------線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 461131 ⑽年丨月丨ο日修正/更正/補充 Α7 __—__ Β7 五、發明說明（丨L ) 起電力爲0.3〜1.6V，電路電流I之大小爲1〜2//A。 若乾式化學電池動作，自由電子e-從陰極21流出至 外部負荷電路24，首先’電容器27被充電。若電容器27 被充電至1.5V時，將內藏二次電池％之消耗分以從電容 器27之放電來繼續補給，於驅動電路25電力被供給著。 如圖4所示，藉預先將電容器27插入於外部負荷電路 24內，能讓供給於驅動電路25之電壓安定化。 圖6係表示有關本發明之裝置的第3的實施例之剖面 圖。表示於同圖之裝置40係具有著由在一面上黏著黏接膠 帶41a之圓板而成之保持構件41，及用以包圍該保持構件 41之突部41c(突部41c係形成於與黏著黏接膠帶41a側呈 相反側之面41b的中央部)而形成之陰極42，及於突部41c 之表面形成之陽極43 〇 保持構件41以金屬、BaTiCb等之導電性氧化物、導電 性碳、導電性玻璃等之導電性材料來形成。陰極42係由室 溫時之載體濃度爲5X1016〜2Xl019cm·3的η型半導體而成 ’陽極43係由具有比陰極42之電子親和力大之金屬而成 。陰極42係於與陽極43隔開既定之距離之狀態下，包圍 陽極42，於面41b上形成著。 裝置40係以黏接膠帶41a貼付在皮膚44上。此時，_ 因陰極42及陽極43各自與皮膚44接觸，形成由陰極42、 陽極43及皮膚44而成之乾式化學電池。 以上，舉實施例來說明了本發明，但本發明並不限定 於上述之實施例，種種之變更、改良、組合等爲可能是有 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -4----— l·! — 訂.-------1^-. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461131 年I月1〇日修正/果正/補充 五、發明說明（（I) 關業者都知道吧。 例如’本發明之乾式化學電池，於做爲實施例舉出之 電子式手錶的電源以外’也能做爲耳機型收音機、助聽器 、數位體溫計等種種之裝置的電源來利用。因此，本發明 之裝置’於做爲實施例舉出之電子式手錶以外，包含組裝 著本發明之乾式化學電池的種種之裝置。 又，本發明之乾式化學電池用構件，係在形成本發明 之乾式化學電池上必要之構件中，只要爲生物皮膚以外之 構件即可。該乾式化學電池用構件至少含有由室溫時之載 體濃度爲5X1016〜2Xl019cm_3的n型半導體而成之陰極， 及由具有比該陰極之電子親和力大之金屬而成之陽極即可 。個個的構件互相分離也可，以既定之關係接續也可。於 個個的構件互相分離著之場合，在其使用時，各構件係以 既定之關係接續。於乾式化學電池用構件包含種種之組合 是有關業者都知道吧。 例如表示於圖2之片狀電阻器10及配設於該片狀電阻 器10之金屬端子10a、10b，及裝置於金屬端子l〇a、10b 之陰極11及陽極12也包含於乾式化學電池用構件。又， 表示於圖5 (b)之陰極21及陽極22及包裝31也包含於乾 式化學電池用構件。當然，也能僅將表示於圖5 (b)之陰 極21及陽極22之2構件看成爲乾式化學電池用構件。又 ，表示於圖6之裝置40也包含於乾式化學電池用構件。 如以上說明，本發明之乾式化學電池係容易地提高對 人體之安全性及運轉效率的乾式化學電池，且，該乾式化 19 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) •衣---- 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ί 6 1 1 3 t q〇年〖月(ο日修正/更正/補充 五、發明說明（fl) 學電池不須預先裝備電解質。又，若使用本發明之乾式化 學電池用構件，能容易地形成前述之乾式化學電池。 因此，依本發明，將對人體安全且運轉效率高之電流 驅動型的裝置便宜地提供變成容易。 A7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,取--------訂---------. 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 6 4 3 r 年 α0 龙 補 / 正 更 / 正 f ^ ABCD 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) h〜種乾式化學電池，係具有由室溫時之載體濃度爲5 xl〇1S〜2xi〇19cm·3的n型半導體而成之陰極’及由具有比 前述陰極之電子親和力大之金屬而成之陽極’及前述陰極 及前述陽極於在空間上互相分離之狀態，爲使兩者接觸生 物之皮膚而將該陰極及該陽極保持之保持構件。 2·如申請專利範圍第1項之乾式化學電池’其中’前 述陰極係由η型之鍺或η型之氧化鋅而成，前述陽極係由 金（如）或銥（Ir)而成。 3·如申請專利範圍第1項之乾式化學電池，其中，具 有將前述陰極及前述陽極加以電連接之負荷。 4. —種乾式化學電池用構件，包含由室溫時之載體濃 度爲5X1016〜2xi〇19cm·3的η型半導體而成之陰極’及由 具有比前述陰極之電子親和力大之金屬而成之陽極，藉讓 前述陰極及前述陽極於在空間上互相分離之狀態’使兩者 接觸生物之皮膚而形成乾式化學電池。 5. 如申請專利範圍第4項之構件，其中，前述陰極係 由η型之鍺或η型之氧化鋅而成’前述陽極係由金（Au) 或銥（Ir)而成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6. 如申請專利範圍第4項之構件’其中，具有將前述 陰極及前述陽極於在空間上互相分離之狀態下保持之保持 構件。 7. 如申請專利範圍第4項之構件，其中，具有將前述 陰極及前述陽極加以電連接之負荷。 8. —種具備乾式化學電池之裝置’係具有由室溫時之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ 297公楚） 6 4 3 充 補 /, 正 5;八 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利托圍 載體濃度爲5X1010〜2Xl019cm'3的η型半導體而成之陰極 ，及由具有比前述陰極之電子親和力大之金屬而成之陽極 ，及將前述陰極及前述陽極加以電連接之負荷。 9.如申請專利範圍第8項之裝置’其中’即述陰極係 由η塑之鍺或η型之氧化鋅而成，前述陽極係由金（An) 或銥（Ir)而成。 1〇.如申請專利範圍第8項之裝置，其中，具有將前述 陰極及前述陽極於在空間上互相分離之狀態下保持之保持 構件。 11.如申請專利範圍第8項之裝置，其中，前述負荷包 含電阻器。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、裝--- 訂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS〉A4規格U10X297公釐)