H - Electricity – 01 – M
Patent
H - Electricity
01
M
H01M 6/00 (2006.01) H01M 10/48 (2006.01) H01M 6/50 (2006.01)
Patent
CA 2181415
A battery charge indicator is disclosed which accurately displays the true state of charge or energy remaining in an alkaline battery in which the indicator is installed. The indicator is responsive to a chemical reaction that has or has not occurred in the alkaline battery. The indicator can detect partial discharges more accurately than the standard indicators or testers which use current or voltage to determine the condition of the battery. The major component of an alkaline battery cell is the steel can. The steel can contains the active chemical ingredients as well as being the conductive surface for the cathode which makes intimate contact against the inner surface of the can. When the battery is sealed at the open end with a combination plug and anode, the closed end of the steel becomes very sensitive to internal pressures which are caused by the expansion of the cathode material due to electrical discharge of the battery and the hydrogen gas which accumulates during shelf life in storage. Both of these phenomena cause a distortion or bulging of the closed end of the steel can, resulting in an overall increase in the height of the closed end of the can. Even though the overall result is the same, there is a distinct difference between the distortion or bulge created by electrical discharge and the distortion or bulge created by hydrogen accumulation in storage. When the battery is first manufactured, there is only a fractional amount of hydrogen gas present inside the steel can which result in none or very little distortion of the closed end of the steel can. The increased amount of hydrogen during storage creates a distortion or bulge at the closed end of the battery with most of the bulge occurring in the center and with little or none present on the outer periphery. When the battery has been electrically discharged, there is created additional pressure on the closed end of the battery. This additional pressure generated by electrical discharge is substantial, since it is the result of the cathode material physically expanding inside the steel. This causes distortion to extend to the outer periphery. The angle between the surface of the closed end of the can at the periphery and the long end or wall of the battery becomes more than beyond ninety degrees. When the battery is manufactured, the center surface and the periphery surface of the closed end of the battery can are flat. When the battery has been in storage, the surface of the closed end assumes a bulge in the center due to accumulation of gas but remains flat on the perimeter surface. The result is that the periphery surface remains perpendicular to the wall of the battery can even though there is distortion or bulge in the center of the closed end. After the battery has been completely discharged, the surface of the closed end of the battery can is bulged or distorted in the center and the periphery surface. The bulging of distortion on the closed end of the battery due to electrical discharge and the bulging or distortion due to outgasing can be distinguished by focusing on the perimeter surface of the closed end of the battery can. The disclosed battery charge indicator utilizes the distortion or deflection of the periphery of the end portion of the can to move an indicating -2- element to show the degree of discharge of the battery. -3-
Indicateur de charge d'une pile qui affiche avec précision l'état véritable de la charge ou l'énergie qui reste dans une pile alcaline sur laquelle l'indicateur est installé. L'indicateur est sensible à une réaction chimique qui est ou n'est pas survenue dans la pile alcaline. L'indicateur peut détecter des décharges partielles de façon plus précise que les indicateurs ou contrôleurs standard qui utilisent le courant ou la tension pour déterminer l'état de la pile. La composante majeure d'une pile alcaline est son conteneur en acier. Le conteneur en acier renferme les ingrédients chimiques actifs et constitue la surface conductrice pour la cathode qui est en contact étroit avec la surface intérieure du conteneur. Quand la pile est fermée à son extrémité ouverte au moyen de la coupelle étanche et de la capsule anodique, l'extrémité fermée de l'acier devient très sensible aux pressions internes causées par l'expansion du matériau cathodique sous l'effet de la décharge électrique de la pile et de l'hydrogène gazeux qui s'accumule au cours de la durée de vie en stockage. Ces deux phénomènes causent une déformation ou un bombement de l'extrémité fermée du conteneur en acier, ce qui fait augmenter globalement la hauteur de l'extrémité fermée du conteneur. Bien que le résultat global soit le même, il y a une nette différence entre la déformation ou le bombement créé par une décharge électrique et la déformation ou le bombement créé par une accumulation d'hydrogène durant le stockage. Au moment de la fabrication de la pile, il n'y a qu'une faible quantité d'hydrogène gazeux dans le conteneur en acier, laquelle ne cause pas ou très peu de déformation de l'extrémité fermée du conteneur en acier. En augmentant durant le stockage, la quantité d'hydrogène occasionne une déformation ou un bombement à l'extrémité fermée de la pile, la plus grande partie du bombement survenant au centre et aucunement ou très peu à la périphérie. Quand la pile est électriquement déchargée, une pression additionnelle s'exerce sur l'extrémité fermée de la pile. Cette pression additionnelle causée par la décharge électrique est substantielle étant donné qu'elle résulte de l'expansion du matériau cathodique dans le conteneur en acier. Ceci amène la déformation à se propager en périphérie. L'angle entre la surface de l'extrémité fermée du conteneur en périphérie et le côté long ou la paroi de la pile excède quatre-vingt-dix degrés. Au moment de la fabrication de la pile, la surface centrale et la surface périphérique de l'extrémité fermée de la pile sont plates. Après un certain temps de stockage, la surface de l'extrémité fermée accuse un bombement au centre par suite d'une accumulation de gaz, mais demeure plate en périphérie. Il en résulte que la surface périphérique demeure perpendiculaire à la paroi du conteneur de la pile, même s'il y a déformation ou bombement au centre de l'extrémité fermée. Une fois la pile complètement déchargée, la surface de l'extrémité fermée du conteneur de la pile est bombée ou déformée au centre et en périphérie. On peut distinguer le bombement ou la déformation à l'extrémité fermée de la pile due à la décharge électrique et le bombement ou la déformation due au dégagement de gaz en observant la périphérie de la surface formant l'extrémité fermée du conteneur de la pile. L'indicateur de charge de la présente invention utilise la déformation de l'extrémité du conteneur sur sa périphérie pour déplacer un élément indicateur -2- qui montre le degré de décharge de la pile. -3-
Bereskin & Parr
Display Matrix Corporation
LandOfFree
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