[发明专利]带有电池状态指示器的电池以及该电池状态指示器

说明书

本发明涉及一种用于测定电池状态的状态测试器。更具体地说，本发明涉及电荷(库仑)测试器的状态。

包括视觉上显示其电荷状态的装置的一次电化学电池是已知的。已知的装置包括与电池内部的材料反应的化学指示器，位于电池外部的化学指示器，包埋于电极中且在放电过程中可见的元件，以及与适于跨过电池连接的电阻元件热接触的热致变色材料。

库仑装置可记录几库仑通过与其相连的电子设备的电荷。使用电化学诱导的汞柱长度变化来给出所通过的电荷量的视觉指示的库仑装置的实例公开在美国专利3 045 178和3 343 083中。库仑装置尚未成功地应用于一次电池。

本发明涉及一种用作库仑计且给出待测试的主电池或电池的电荷状态的连续视觉指示的薄膜电解电池。

参照附图可更好地理解本发明，其中：

图1是说明本发明测试器组件与待测试主电池的连接的电路图。

图2是图1中的测试器组件的剖视图。

图2A说明具有永久连接的测试器的电池，其中测试器以放大的部分截面视图示出。

图3是说明另一实施方案的电路图，其中库仑电池跨过待测试的主电池的阳极侧上的并联电阻器连接。

图3A是说明形成待测试的主电池的阳极侧的一部分的图3的并联电阻器的局部视图。

图4是说明另一实施方案的电路图，其中库仑电池与主电池阴极侧上的并联电阻器相连。

图4A是说明形成待测试的主电池的阴极侧的一部分的图4的并联电阻器的实施方案的局部剖视图。

图5是库仑电池的另一实施方案的平面图。

图6是图5的库仑电池沿6-6线的截面视图。

本发明涉及一种状态指示器(测试器)，它与电化学电源如电池电连接并从视觉上显示其状态。该状态指示器包括一个库仑电池，该库仑电池为包括阳极，阴极和与所述阳极和阴极二者的至少一部分接触的电解质的电解电池。该电解电池基本没有其自身的电动势(e.m.f.)，且其阳极和阴极理想的是由相同材料，优选银制成。该状态指示器薄且可以整合于待测试的电池的标签中。该状态指示器优选包括一个与电解电池串联电连接的辅助电池。该辅助电池为动力产生电池而不是待测试电源且与待测试电源如电池正-正或负-负电连接。这就产生了可用来驱动该电解电池的低的净电压。当电化学电源放电时，该辅助电池以比例量放电。在电解电池中发生与辅助电池的库仑放电库仑相等的电解。因而该电解电池也与主电池成正比地放电。在电解过程中，电解电池的阳极和阴极中的至少一个可见且在该可见电极中发生变化。在可见电极(通常是阳极)中的变化量如减少量给待测试电化学电源的电荷状态(电容剩余百分数)提供视觉指示。

在其它方面，本发明涉及跨过位于待测试电池的阳极或阴极侧上的并联电阻器而连接的状态指示器的电解电池部分。在此类情况下，可省去辅助电池，但优选包括该辅助电池以增加对电解电池操作的控制。

在特殊实施方案(图2)中，本发明的测试器10(状态指示器)包括一个与辅助电池25串联连接的库仑电池20。测试器10整体可与待测试主电池30并联连接。图2中所示库仑电池20为基本上不具有其自身电动势(e.m.f.)的微型电解电池，即电动势低于约100毫伏，优选为0伏。当电流通过库仑电池20时，发生导致其中的电极之一减少的电解。辅助电池25为帮助控制库仑电池20的操作的微型电化学电池。测试器10可与待测试的主电池30并联连接。优选辅助电池25与该主电池连接，以使该辅助电池的阳极77与主电池的阳极115电连接，或该辅助电池的阴极83与主电池的阴极145电连接。这种连接导致在主电池的负荷放电过程中可用于驱动库仑电池的净电压非常低。另外，库仑电池20与主电池30连接以使该库仑电池的阳极与主电池的正极电连接，或使该库仑电池的阴极与主电池的负极电连接。额外地，辅助电池25的开口电池电压(OCV)与主电池30的开口电池电压基本相似，例如在约100毫伏内。这就防止了库仑电池20在负荷38与主电池30连接之前放电。在该优选的实施方案中，库仑电池20两端的电压非常低，因而不会显著改变该辅助电池的电压-电容曲线。辅助电池25的电化学以及其电压-电容曲线优选与主电池相似。这确保辅助电池25与主电池30成正比地线性放电。与辅助电池串联的库仑电池与辅助电池25成正比且因而也与主电池30成正比地线性放电。

在图1所示的优选的电路布置中，辅助电池阳极77与库仑电池阴极43电连接，辅助电池阴极83与主电池阴极145连接，且库仑电池阳极47与主电池阳极115连接。(辅助电池25或库仑电池20的阳极定义为被氧化且因而释放电子的电极。)