專利名稱：裝有集成測試器的電化學(xué)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在其上裝有電化學(xué)電池狀態(tài)測試器的標(biāo)簽和裝有這種標(biāo)簽的電池。
在市場上能買得到的測定電化學(xué)電池狀態(tài)的測試器一般是薄膜熱敏型的。這種類型的測試器包含在耐熱薄膜的一個側(cè)面上的導(dǎo)電涂層和在另一個側(cè)面上的熱變色涂層。象這樣的成條狀沒有被總合到電池或電池標(biāo)簽的測試器在市場上是可買得到的。為了使用這樣的測試器，必須使測試器與被測電池的電極端接觸。這樣就接通導(dǎo)電涂層中的電路而在導(dǎo)電涂層中引起發(fā)熱。能夠沿導(dǎo)電涂層的長度改變其寬度，結(jié)果使較窄部分加熱到比較寬部分高的溫度。隨著沿導(dǎo)電涂層中的不同部分達(dá)到臨界溫度而在導(dǎo)電涂層附近的一部分熱變色涂層可以變成透明而顯露出在下面的彩色涂層?？吭跓嶙兩繉硬煌糠峙赃叺膱D示溫標(biāo)表明電池的狀態(tài)。在美國專利4,723,656和5,188,231公開了所述的測試器及其應(yīng)用的例子。
長期以來已知道在電化學(xué)電池上使用測試器(見，例如美國專利1,497,388)。然而，采用現(xiàn)代技術(shù)和高速設(shè)備把例如美國專利4,702,564公開的熱敏類型測試器裝到標(biāo)簽上造成許多值得注意的問題。一層或更多層的測試器組成層，例如導(dǎo)電涂層通常要求熱處理或固化。目前用受熱會收縮的塑料制成電池標(biāo)簽。一個重要的制造問題是在沒有引起底層熱敏標(biāo)簽變形或收縮的情況下怎樣固化導(dǎo)電涂層。迄今僅有熱敏測試器把導(dǎo)電涂層涂敷到聚酯薄膜上。由于這樣的薄膜能夠經(jīng)受固化溫度，所以導(dǎo)電涂層只要在薄膜上就能被固化。但是，象這樣的薄膜是不用于新式電池標(biāo)簽。根據(jù)本發(fā)明已克服以上所述的問題。
參閱附圖將更清楚地了解本發(fā)明，其中

圖1是與標(biāo)簽成整體并形成本發(fā)明標(biāo)簽/測試器組合體的組合電池測試器的部分用橫截面表示的放大的部分等角圖。
圖2A和2B是用于圖1所示的標(biāo)簽/測試器組合體的制造中半成品的放大端面圖。
圖2C是一部分圖1中的標(biāo)簽/測試器組合體的端面圖。
圖3是說明最佳分布圖形和在下面的導(dǎo)電涂層的一部分圖1中的測試器的平面圖。
圖4是在導(dǎo)電層擠入與圖中說明的導(dǎo)電材料接觸時所表示的接觸區(qū)域的放大橫截面圖象。
圖5是表示標(biāo)簽/測試器應(yīng)用于電池的透視圖。
圖6是表示在插圖頂部可看到的用電池的負(fù)端使標(biāo)簽/測試器與電池固定的透視圖。
圖7是形成本發(fā)明的標(biāo)簽/測試器組合體與標(biāo)簽成整體的電池測試器的另一個實施例的等角圖。
圖8A表示使熱變色涂層和導(dǎo)電涂層離開防粘條轉(zhuǎn)換到圖8B的部分組合件制造標(biāo)簽/測試器中的一部分的示意圖。
圖8B是圖7所示的標(biāo)簽/測試器組合體中的一部分的端面圖。
圖8C是圖7中的整個標(biāo)簽/測試器實施例的端面圖。
圖9是用于圖7中表示的實施例在其間的隔離涂層、導(dǎo)電涂層和電介質(zhì)涂層的平面圖。
圖10是圖9所描繪的涂層組裝好的平面圖。
圖11是與形成本發(fā)明的標(biāo)簽/測試器組合體的標(biāo)簽成整體的電池測試器的另一個實施例的等角圖。
圖12是用于圖11所示的實施例的在其間的絕緣襯底、隔離涂層、導(dǎo)電涂層和電介質(zhì)涂層的平面圖。
圖13是圖12所描繪的元件組裝好的平面圖。
圖14是與形成本發(fā)明的標(biāo)簽/測試器組合體的標(biāo)簽成整體的電池測試器的另一個實施例的等角圖。
圖15是用于圖14所示的實施例在其間的絕緣襯底、隔離涂層、導(dǎo)電涂層和電介質(zhì)涂層的平面圖。
圖16是圖15所描繪的元件組裝好的平面圖。
圖17是表示在圖14-16中說明的應(yīng)用于電池的標(biāo)簽/測試器實施例的透視圖。
為了合理制造可靠的在電池上的熱變色測試器，本發(fā)明克服了所述的障礙。本發(fā)明避免需要在標(biāo)簽上固化導(dǎo)電涂層，因此消除了標(biāo)簽的變形和收縮而可以實現(xiàn)熱敏測試器與電池標(biāo)簽成整體。在本發(fā)明中在防粘耐熱條上固化導(dǎo)電涂層而然后離開防粘條轉(zhuǎn)換到電池標(biāo)簽。
在一個實施例中本發(fā)明以電化學(xué)電池和在電池上的標(biāo)簽/測試器組合體為目標(biāo)。組合體包括具有在其上沉積的熱變色材料的薄膜、與熱變色材料熱接觸的導(dǎo)電材料和用于使導(dǎo)電材料與電池殼熱絕緣的裝置，所述的裝置包括在基本上不導(dǎo)電的材料中的第一開孔，其中所述的開孔有足以覆蓋相當(dāng)大部分的導(dǎo)電材料的尺寸。開孔最好至少覆蓋導(dǎo)電材料的發(fā)熱部分的40％。非導(dǎo)電材料可以裝有遠(yuǎn)離第一開孔彼此留有間隔的第二開孔。通過第二開孔可以用手推壓一部分在下面的導(dǎo)電材料，以使導(dǎo)電材料與電池電極電接觸。在標(biāo)簽/測試器組合體的端部上的一部分導(dǎo)電材料可以形成許多可以用手壓下的導(dǎo)電指，以使一部分導(dǎo)電材料接觸相反的電池電極。導(dǎo)電指還保證標(biāo)簽/測試器組合體的裝有所述指的端部能夠在電池電極附近的一個電池肩部上均勻熱收縮。在最佳實施例中，通過不但壓下在所述的導(dǎo)電指上方的標(biāo)簽/測試器組合體中的第一區(qū)域而且壓下在所述的第二開孔上方的第二區(qū)域可以啟動測試器。
在圖1中表示與電池標(biāo)簽成整體的組合測試器(標(biāo)簽/測試器組合體5)的理想的結(jié)構(gòu)。標(biāo)簽/測試器組合體具有100密耳(2.5毫米)以下，最理想的是在約4密耳和20密耳(0.1毫米和0.5毫米)之間的厚度。標(biāo)簽/測試器組合體5包括標(biāo)簽襯墊10(基膜)，最好在其內(nèi)表面上具有印刷層6。標(biāo)簽襯墊10用作與其成整體的測試器組成層的襯底。可以用通用的非導(dǎo)電墨水形成印刷層6并可以含有使電池標(biāo)簽可識別狀態(tài)的黑體字、標(biāo)識或其他印刷的圖象。印刷層6可以具有例如在形成用于啟動測試器時觀察測試器中顏色變化的窗口的一部分測試器上的空白區(qū)域。在一部分印刷層6上形成熱敏涂層，最好是熱變色涂層12。最好是在熱變色涂層12上形成顏色涂層15。標(biāo)簽襯墊10是受熱會收縮的薄膜，最好是未增塑的聚氯乙烯或聚丙烯?？梢杂梢话憧赡孓D(zhuǎn)的熱變色墨水組成熱變色涂層12。精通技術(shù)的人都知道，例如在美國專利4,717,710中提到的這種墨水。當(dāng)熱變色涂層12被加熱到敏感的激活溫度，最好是約35℃到50℃之間時，熱變色涂層從不透明轉(zhuǎn)變到透明，因此顯露出在下面的顏色涂層15。在本發(fā)明的組合測試器中使用的最佳熱變色墨水如Matsui國際股分有限公司制造的型號37或型號45熱變色墨水是可以買得到的。顏色涂層15可以是任一種具有決定使涂層產(chǎn)生鮮明的不同顏色的顏料的一般印刷墨水。雖然最好是涂有顏色涂層15，但是通過在涂層12里摻入附加顏料可以省去顏色涂層15。
在顏色涂層15上而且還在印刷層6上的標(biāo)簽10其余部分的內(nèi)表面上涂敷粘合劑涂層20。因此，熱變色涂層12和顏色涂層最好位于標(biāo)簽襯墊10和粘合劑涂層20之間，例如，如圖2C所示。有利的是可以從眾所周知的以丙烯或橡膠為基礎(chǔ)類的高性能壓敏粘合劑中選擇適合的粘合劑20。特別是如果在標(biāo)簽和熱變色層之間放入一部分粘合劑，則粘合劑最理想是透明的?？梢杂糜葾shland Chemical Co.,Dublim Ohio以商品AROSET 1860-2-45銷售的以溶劑為基礎(chǔ)的粘合劑聚合物溶液組成適合的粘合劑20。在美國專利5,190,609中注明以上所述的粘合劑及其使用的技術(shù)資料來源。對于本發(fā)明的上下文中的使用來說，可以通過先用AROSET粘合劑聚合物溶液涂敷有涂層的防粘條(未表示出)，例如涂硅酮的紙，然后還在條上時干燥(或固化)粘合劑來制備粘合劑涂層20。那里可以使已被干燥的粘合劑涂層20離開條轉(zhuǎn)換到標(biāo)簽10的內(nèi)表面，也就是整個標(biāo)簽露出印刷涂層6和測試器顏色涂層15(圖2B)。
用另一種方法，可以用在本文中，例如在例子1和2處編入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)的美國專利4,812,541公開的高性能固化的(交聯(lián)的)丙烯粘合劑組成粘合劑涂層20。
可以從大家知道的良好導(dǎo)電薄膜涂層中選擇導(dǎo)電涂層40。有利的是，涂層40具有約0.25密耳和1.0密耳(0.006毫米和0.025毫米)之間，最好是約0.5密耳(0.012毫米)的厚度。涂層40可以具有約10和100毫歐姆/□之間的表面電阻率。用以聚合物為基礎(chǔ)的銀墨水形成本發(fā)明組合標(biāo)簽/測試器的最佳導(dǎo)電涂層40。由彌散在聚合物溶液中的銀片狀粉末組成以上所述的墨水。適合的銀墨水用商品名725A(6S-54)聚合物良好導(dǎo)電厚膜從Olin Hunt Conductive Materials(現(xiàn)在由AchesonDispersions銷售)是可以買得到的。為了更好校準(zhǔn)測試器，可以調(diào)節(jié)墨水的電阻率而因此可以調(diào)節(jié)導(dǎo)電涂層40的電阻率。這通過把電阻率比銀墨水高的以聚合物為基礎(chǔ)的導(dǎo)電石墨墨水混入銀墨水就能行。最佳的以聚合物為基礎(chǔ)的導(dǎo)電石墨墨水用商品名36D071石墨墨水從Olin HuntCoinductive Material是可以買得到的。適合的導(dǎo)電涂層40配方能夠調(diào)整導(dǎo)電涂層40的薄膜電阻率。
通過把銀墨水涂成不同的幾何圖形，例如涂成隨長度而逐漸變窄的圖形來形成導(dǎo)電涂層40。例如編入本文參考文獻(xiàn)的美國專利5,188,231中公開的用于導(dǎo)電涂層的象這樣的圖形?？梢杂靡话愕挠∷⒎椒ㄍ裤y墨水，此后使銀墨水干燥并加熱固化。導(dǎo)電涂層40的總電阻可以在約1和2歐姆之間。
最好是，如圖1所示，在粘合劑涂層20和導(dǎo)電涂層40之間有電介質(zhì)墨水涂層30。電介質(zhì)涂層30同樣對導(dǎo)電涂層40提供結(jié)構(gòu)上的支承并保護(hù)導(dǎo)電涂層40免于受粘合劑涂層20腐蝕。電介質(zhì)涂層30最理想的是當(dāng)分別在電池肩部130和135上的標(biāo)簽長邊緣120和125受熱時具有不影響這些邊緣的固有收縮的附加條件。電介質(zhì)涂層30最好具有約0.2和0.5密耳(0.005和0.012毫米)之間的厚度。最好的電介質(zhì)涂層30是含有例如從Olin Hunt Conductive Materals用商品47MSB132U.V能買得到的丙烯酸鹽官能齊分子量聚合物的U.V.(紫外光)固化的聚合物。粘合劑涂層20和電介質(zhì)涂層30合在一起具有小于約1.6密耳(0.04毫米)厚度而它們在一起代替耐熱薄膜，例如聚脂的作用。電介質(zhì)涂層30可以做成一種不需要顏色涂層15的適宜的顏色。
最好的是，如圖1所示，另一層電介質(zhì)涂層50置于導(dǎo)電涂層40上方。含有電介質(zhì)涂層50有利于使導(dǎo)電涂層40與電池殼(殼80)隔離和絕緣。在最佳實施例(圖1)中導(dǎo)電涂層40的端部沒有用電介質(zhì)50涂敷，以便導(dǎo)電涂層40端部可以被壓到與電池的正電極和負(fù)電極接觸。最好的電介質(zhì)涂層50是例如從Olin Hunt Conductive Materials用商品名47MSB 132 U.V.Dielectric Blue coating可買得到的含有丙烯酸鹽官能齊分子量聚合物的U.V.能固化的聚合物。電介質(zhì)涂層50最好是具有在約0.2和0.5密耳(0.005和0.012毫米)之間的厚度。電介質(zhì)涂層30和50兩者通常可以用一般的絲網(wǎng)印刷(平直或輪動絲網(wǎng))、照相凹板印刷或多功能繪圖印刷涂敷。
絕緣的隔離涂層60(圖1)置于電介質(zhì)涂層50上方。隔離涂層60使導(dǎo)電涂層40與電池殼80(圖5)電絕緣。隔離涂層60是多功能的，隔離隔離涂層60具有電絕緣功能外一部分隔離涂層60形成一個區(qū)域，利用這一區(qū)域能夠使測試器壓入到與電極電接觸。而且，另一部分隔離涂層60構(gòu)成導(dǎo)電涂層40的熱絕緣。當(dāng)標(biāo)簽/測試器組合體用于電池時隔離涂層60接觸電池殼80(圖5)。把隔離涂層涂成形成貫穿涂層厚度的空腔的圖形。至少一大部分空腔形成用于熱絕緣的在導(dǎo)電涂層40和電池殼80之間的氣倉而因此使導(dǎo)電涂層40的表面達(dá)到較高的平衡溫度。最好如圖3所說明的那樣，由主體部分62和端部部分64a和64b組成隔離涂層60。主體部分62最理想的是具有大約1.5密耳(0.038毫米)和3.0密耳(0.075毫米)之間的厚度。端部部分64(a)和64(b)最好是各位于隔離涂層60的端部并且包括相應(yīng)的隔離涂層端部部分65a和65b以及相應(yīng)的輻射狀的肋66a和66b。如圖3所說明的那樣，電介質(zhì)涂層50(位于導(dǎo)電涂層40和隔離涂層60之間)覆蓋主體部分62而不覆蓋端部部分65a和65b。隔離端部部分65a和65b在其邊界范圍內(nèi)分別含有一個或更多的空腔，例如67a和67b。這些空腔分別形成一部分端部75a和75b。當(dāng)手指壓力施加于正好在兩端部對著的標(biāo)簽的區(qū)域時端部75a和75b使導(dǎo)電涂層40的端部分別與電池的正電極和負(fù)電極電接觸。
為了形成導(dǎo)電涂層40與電池的適當(dāng)?shù)母綦x并且為了形成在測試器下的隔離空氣倉，隔離圖形的主體部分62厚度比其他的測試器涂層會是相對較厚的。具有能適合印刷和耐久特性的各種能固化的材料，例如丙烯酸鹽官能環(huán)氧樹脂、丙烯酸鹽官能氨基甲酸乙酯和丙烯酸鹽官能聚脂可以用于隔離涂層60。所述的材料最好是能U.V.固化并能夠用絲網(wǎng)技術(shù)(平直或轉(zhuǎn)動)印刷，以便能夠達(dá)到隔離主體部分所要求的在約1.5和7.0密耳(0.038和0.175毫米)之間的厚度。使用以溶劑為基礎(chǔ)的墨水或其他溶劑涂料這樣的圖形必須印刷的厚度是難以達(dá)到的。隔離材料，與所有其他測試器組成材料一樣，應(yīng)該經(jīng)得起處于一般在電池性能測試期間使用的達(dá)170°F的高溫。
由含有能U.V.固化的聚合物，例如丙烯酸鹽官能環(huán)氧樹脂或丙烯酸鹽官能氨基甲酸乙酯的復(fù)合聚合物組成隔離圖形60的最佳材料。復(fù)合材料含有活性齊分子量聚合物、活性單體和增稠填充劑。增稠填充劑可以是二氧化硅填充劑，例如由Degussa Inc.Chemicals Divsion制造的AEROSIL200。增稠填充劑對材料施用使材料易于印刷而在固化前保持材料有粘聚性的液流學(xué)。用于隔離涂層60最好的復(fù)合混合物是含有氨基甲酸乙酯丙烯酸鹽齊分子量聚合物和N-乙烯基-2-吡咯烷(50到80重量％)；活性單體己烷二醇二丙烯酸鹽(20-40重量％)；和AEROSIL200(0.1到5重量％)的產(chǎn)品名EBECRYL4833(RodurcSpecialites Co.,Norfolk Virginia)預(yù)聚合物混合物。使用一般的絲網(wǎng)印刷法，用最理想的圖形涂敷復(fù)合混合物。然后用U.V.光固化印刷的材料以制造堅硬的、用手不易壓縮而熱穩(wěn)定的成所希望圖形的隔離涂層60。隔離涂層60具有約0.1密耳(0.0025毫米)和7密耳(0.175毫米)之間的厚度。隔離主體部分62最好是具有約1.5密耳(0.038毫米)和7密耳(0.175毫米)之間的厚度。圖3說明在由圖3表示的導(dǎo)電涂層40的情況下最佳的隔離涂層。
分別由隔離端部部分65a和65b以及分別由一部分導(dǎo)電涂層，即42a和42b組成端部75a和75b(圖3)。隔離端部部分65a和65b最理想的是具有在0.1密耳(0.0025毫米)和2.0密耳(0.05毫米)之間的厚度。部分65a和42a具有在約0.35密耳(0.009毫米)和3.0密耳(0.075毫米)之間的總厚度。同樣，部分65b和42b具有約0.35密耳(0.009毫米)和3.0密耳(0.075毫米)之間的總厚度。隔離端部部分65a和65b形成空腔(分別是67a和67b)，有利的是加工成多邊形、矩形、卵形、橢圓形或圓形形狀的穿透隔離涂層60的厚度的空腔。由于電介質(zhì)涂層50只覆蓋隔離涂層60的主體部分62，所以導(dǎo)電涂層40的端部部分，即部分42a和42b，最好是分別直接在隔離端部部分65a和65b上，而沒有涂層夾入其間。當(dāng)按壓在導(dǎo)電部分42a上方的標(biāo)簽區(qū)域時，導(dǎo)電部分向下擠入，穿過在下面的隔離涂層中的空腔67a并通過隔離端部部分65a直到導(dǎo)電部分42a與電池電極電接觸或者與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面電接觸為止。
同樣當(dāng)按壓在導(dǎo)電部分42b上方的標(biāo)簽區(qū)域時，導(dǎo)電部分42b向下擠入，穿過在隔離表面內(nèi)的空腔67b并通過隔離端部部分65b直到導(dǎo)電部分42b與電池電極電接觸或者與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面電接觸為止。當(dāng)撤去壓力時導(dǎo)電部分42a和42b基本上將返回到其在隔離表面之上的原來位置。這樣的過程可以完成許多許多次。
可以有一系列分別從端部部分65a和65b輻射出的肋66a和66b(圖3)。當(dāng)在電池肩部上熱收縮測試器/標(biāo)簽組合體5時這些肋往往會聚在一起而因此使熱收縮的端部75a和75b能平整地在電池肩部上而沒有凸起或變形。
導(dǎo)電涂層40通常包括如圖3所示的低阻部分40a1和高阻部分40b1。高阻部分40b1可以具有如圖3所示的從一端到另一端逐漸變窄的寬度。由于在較窄端上較高的功率密度(每單位表面積消耗的功率)所以較窄端40b1會達(dá)到比較寬端40b2高的表面平衡溫度。覆蓋低阻部分40a1的隔離圖形最好的是取成由所述公開的隔離材料組成的許多平行肋60a的形狀。肋60a最好是沿低阻部分40a1的長度延伸。覆蓋高阻部分40b的隔離圖形最理想的是可以由隔離材料制成的許多小島，例如斑點構(gòu)成，因此在其間形成熱隔離的空氣間隙或空腔。
能夠用下面最佳的方法制造組合的測試器/標(biāo)簽5可熱收縮的標(biāo)簽襯墊10多半最好是未增塑的聚氯乙烯基膜，要不然先在軋機(jī)方向(繞電池盤繞標(biāo)簽的方向)熱拉伸最好是約6密耳(0.15毫米)的聚丙烯薄膜，結(jié)果形成約1.5和4密耳(0.0375和0.1毫米)之間的膜厚。先通過用一般非導(dǎo)電墨水給標(biāo)簽涂上印刷層6制造隔離層的底層7(圖2B)。非導(dǎo)電墨水最好具有小于約1000ppm(干燥的重量成分)的金屬總含量。這樣的墨水當(dāng)置于例如在電池制造期間可能出現(xiàn)的堿性環(huán)境下不應(yīng)該分解。然后可以用通常的平直或輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)印刷法在小部分被印刷的標(biāo)簽上沿標(biāo)條的寬度涂敷熱變色涂層12?？梢訳.V.固化熱變色涂層12，在標(biāo)簽上面其厚度在約1.0和3.0密耳(0.025和0.075毫米)之間。然后通過一般的照相凹板，多功能繪圖或絲網(wǎng)印刷方法可以用顏色涂層15保護(hù)熱變色涂層12。(通過依靠電介質(zhì)涂層30提供在熱變色涂層12達(dá)到其臨界溫度時能看到的指示條顏色，能夠省去顏色涂層15。)可以在標(biāo)簽的已印刷的下表面上給標(biāo)簽10涂敷粘合劑20涂層。在所述的方法中可以配制粘合劑20并涂到形成襯底7的已印刷的標(biāo)簽的下表面上。
其次，通過給熱穩(wěn)定防粘涂料條18涂上所希望的導(dǎo)電涂層40的圖形可以制作可轉(zhuǎn)換的成層狀的底層結(jié)構(gòu)35。底層結(jié)構(gòu)35或其部分在本文中被看作一種預(yù)型件。(如果導(dǎo)電涂層在標(biāo)簽10開始收縮或其他式樣的變形的溫度以下的溫度時能快速固化，則可以直接在標(biāo)簽10上交替地涂敷導(dǎo)電涂料，不需要條18。)條18多半是一些耐熱薄膜，例如預(yù)先涂有一般的防粘涂料，常用的是硅酮的聚脂、紙或聚碳酸脂薄膜。導(dǎo)電涂層40最理想的是含有如上所述的導(dǎo)電銀片狀粉末彌散在聚合物溶液中的混合物。然后在其上涂有銀片狀粉末彌散的涂料的條8通過加熱室直到被充分固化為止。除加熱導(dǎo)電涂層40外也可以置于紫外(U.V.)發(fā)射光下以增進(jìn)其固化。隨后用一般的絲網(wǎng)工藝、照相凹板或多功能繪圖印刷使導(dǎo)電涂層40涂有上面提到的電介質(zhì)墨水30。(可選擇的是，在墨水30仍在條18上時能夠直接在電介質(zhì)墨水30上涂敷熱變色涂層12而不是在印刷層6上涂敷涂層12。)含有電介質(zhì)墨水30的條通過通用的U.V.固化設(shè)備以聚合和固化涂層。然后通過把露出的電介質(zhì)涂層3。緊貼在粘合劑部分20的底部可以使涂有電介質(zhì)墨水30的導(dǎo)電涂層40組成的成層狀層的底層35離開條18轉(zhuǎn)換到成層狀的底層7(圖2B)。于是通過剝離，條18能夠從底層35輕易地去除，因此留下的底層35粘合到底層7。
可以使與電介質(zhì)墨水涂層30可以有相同的成分但是最好是不同的深淺顏色的第二電介質(zhì)墨水涂層50，以任何所希望的圖形直接涂敷在露出的導(dǎo)電涂層40上。然后通過使涂層50經(jīng)受來自汞蒸氣燈的輻照處理用通常的方法固化涂層50，在導(dǎo)電涂層40上面涂層50具有約0.2密耳的厚度。
在涂敷并固化電介質(zhì)涂層50以后，然后在涂層50上涂敷隔離圖形60。如以上所指出的那樣，最好是用丙烯酸鹽氨基甲酸乙酯齊分子量聚合物(或丙烯酸鹽環(huán)氧樹脂齊分子量聚合物)、活性單體和增稠填充劑的預(yù)聚合物的混合物例如AEROSIL200組成隔離圖形60。用一般的平直或輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)工藝印刷法便利地涂敷這種混合物。在這種工藝中使絲網(wǎng)織物上涂料上到18至80微米的模板厚度。絲網(wǎng)同絲最理想的是在約每英寸100和200線之間。然后U.V.固化印刷好的混合物。固化的隔離圖形60具有約1.5和7密耳(0.038和0.0175毫米)之間的厚度?，F(xiàn)在完成大部分在圖1和圖2中所示的組合標(biāo)簽/測試器5的層狀結(jié)構(gòu)。組合標(biāo)簽/測試器可以用防粘襯套保護(hù)并貯藏到希望用于電池為止。
通過先從標(biāo)簽除去防粘襯套然后如圖5說明那樣的在電池殼80周圍盤繞標(biāo)簽，把本發(fā)明的標(biāo)簽/測試器組合體5裝到電池。粘合劑涂層20的暴露部分粘附到電池殼。如上所述，標(biāo)簽邊緣120和125最好是沒有露出的粘合劑。在電池殼周圍盤繞標(biāo)簽以后，為了熱收縮在電池肩部分130和135周圍的這些邊緣，可以對標(biāo)簽邊緣120和125加熱，結(jié)果形成圖6所示的形狀。由于端部75a和75b最好是鄰接相應(yīng)的標(biāo)簽邊緣120和125，所以在電池肩部130和135上這些端部也會分別熱收縮，如圖6所示。電池部分110i和115i是導(dǎo)電的而且分別形成電池的電極端110和115。在把標(biāo)簽/測試器5固定在電池上以后，形成端部75a和75b的導(dǎo)電涂層40分別通過隔離部分65a和65b保持絕緣避免與電池電極電接觸，直到啟動測試器為止。通過用手同時按壓在區(qū)域42a和42b上的標(biāo)簽10表面可以啟動測試器。
如從圖4可以看到的那樣，當(dāng)人的手指92壓下導(dǎo)電區(qū)域42a時，這部分導(dǎo)電涂層穿過在隔離部分65a中的空腔直到這部分導(dǎo)電涂層接觸導(dǎo)電表面110i。同樣，當(dāng)壓下導(dǎo)電區(qū)域42b時，那部分導(dǎo)電涂層穿過隔離部分65b中的空腔直到那部分導(dǎo)電涂層進(jìn)入與導(dǎo)電表面115i電接觸為止，而導(dǎo)電表面115i是與正電極115電接觸。當(dāng)相應(yīng)的導(dǎo)電部分42a和42b同時接觸電池部分110i和115i時，在導(dǎo)電涂層40中發(fā)熱并且也使熱變色涂層12激活。雖然本文中所描述的復(fù)式啟動方案是優(yōu)先選用的，但是用另一種方法是可以使導(dǎo)電涂層的一端永久固定在電池上以致導(dǎo)電涂層的一端永久與電池電極中的一個電極電接觸。這可以通過在一部分導(dǎo)電涂層40和電池電極或者與電極電接觸的電池部分之間使用導(dǎo)電粘合劑來完成。導(dǎo)電涂層的另一端或其部分能使用啟動機(jī)構(gòu)，例如上文所述的75a或75b。在所述的實施例中，為了啟動測試器，使用者就只需要壓下標(biāo)簽/測試器組合體5的一端。
本發(fā)明的標(biāo)簽/測試器組合體的另一實施例是圖7中示意地說明的組合體8，可以參照圖8A-8C描述如下。(與參照圖1和2A-2C上面所詳述的涂層具有相同標(biāo)記數(shù)詞的在圖7和8A-8C中所示的涂層大半與上文中所描述的涂層是相同的成分和用相同的印刷方法涂敷的。)通過先形成圖8B所示的初步成層狀的底層9來形成標(biāo)簽/測試器組合體8(圖8C)。通過把圖形印刷層6涂敷到標(biāo)簽10的內(nèi)表面而然后把粘合劑涂層20涂敷在印刷層6上來形成底層9(圖8B)。(在上文已描述涂層20的優(yōu)先選用的粘合劑和應(yīng)用的最佳方法。)然后通過先把導(dǎo)電涂料(所述的銀墨水)涂敷到能防粘(例如涂有硅酮)的條18上而然后加熱固化涂料以形成固化的導(dǎo)電涂層40，可以制備在防粘條18上的可轉(zhuǎn)換的層狀底層36。(底層36或其部分在本文中被看作一種原型件。)然后可以把顏色涂層15涂在導(dǎo)電涂層40上而再把熱變色涂層12涂敷在顏色涂層15上。然后通過把底層36中的熱變色涂層12緊貼在底層9中的粘合劑涂層20上而然后剝離條18，那時包括涂層12、15和40的底層36(圖8A)可以離開防粘涂層條18轉(zhuǎn)換到層狀的底層9。隨后可以把是電介質(zhì)涂層15涂敷在暴露的導(dǎo)電涂層40上并可以把隔離涂層60涂敷在電介質(zhì)涂層50上，從而形成圖8和9C所說明的最終的標(biāo)簽/測試器組合體。
圖9說明圖7和8C中提到的導(dǎo)電涂層40、電介質(zhì)涂層50和隔離涂層60的最佳的形狀。圖9說明的隔離涂層60是由主體部分162和端部部分164a和164b組成。主體部分162最理想的是具有約1.5密耳(0.038毫米)和7.0密耳(0.18毫米)之間的厚度。最好使提供標(biāo)簽/測試器組合體8和電池殼80之間熱隔離的主體部分162形成十字形交叉的水平和垂直肋而構(gòu)成許多氣眼的圖形。如圖9所說明的那樣，端部部分164a和164b各分別位于涂層60的相對的端部。端部部分164a和164b各包括相應(yīng)的隔離端部部分165a和165b以及相應(yīng)的隔離尖端部分166a和166b。隔離端部部分165a和165b形成分別最好是多邊形、矩形、卵形、橢圓形或圓形形狀的空腔167a和167b。隔離端部部分165a和165b形成圍繞一個或更多個象這樣的空腔的邊界，即形成在其相對的端部上的隔離涂層60中的間隙。這些空腔的面積(面向?qū)щ娡繉?0)可以在約1.5毫米2和20毫米2之間，最好是在約8和20毫米2之間，并分別形成一部分端部175a和175b。隔離尖端部分166a最好包括一對從隔離涂層伸出的變斜的肋166a1和166a2。隔離尖端部分166b最好包括一對從隔離涂層的相對的端部伸出的變斜的肋166b1和166b2。
導(dǎo)電涂層40(圖9)包括在導(dǎo)電涂層的相應(yīng)端部上的低阻部分140a和140b以及在其間的高阻部分140c。實際上高阻部分140c形成導(dǎo)電涂層40的發(fā)熱部分，也就是使高阻部分設(shè)計成能夠產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，以致在導(dǎo)電涂層40的端部被壓入到與新電池的電極電接觸時處于熱接觸中的熱變色涂層15隨即在外表上會起變化。發(fā)熱部分140c可以具有沿著導(dǎo)電涂層的主要長度部分逐漸變窄的寬度，以致在啟動測試器時較窄端部140C1會達(dá)到比較寬端部140C2高的表面平衡溫度。以上所述提供了電池的強(qiáng)度測定。例如，如果電池是弱的，則只有在最窄部分(140C1)上的熱變色涂層部分含在外表上起變化。在電池是新的時候，在導(dǎo)電涂層40的整個發(fā)熱部分(140C1和140C2)上的熱變色涂層會在外表上起變化。
在圖9中所示的實施例中，最好是二根或更多根的導(dǎo)電指143a從導(dǎo)電部分142a的端部伸出而同樣的是二根或更多根指143b從對面的低阻端部140b伸出。各根指143a通過其間的小間隙(m)相互分開。同樣，各根指143b通過其間的小間隙(n)彼此分開。當(dāng)標(biāo)簽/測試器組合體的端部在電池肩部130和135上熱收縮時，各組指之間的間隙變得較小，因而往往導(dǎo)致合并在各組中的各根指。在為了熱收縮這些在電池肩部上的端部而向該處加熱時，在指之間的小間隙阻止標(biāo)簽/測試器組合體的端部的凸起或變形。
圖10表示組裝好的圖9中的涂層40、50和60。在本實施例中，電介質(zhì)涂層50夾入導(dǎo)電涂層40和隔離涂層60之間。電介質(zhì)涂層50比導(dǎo)電涂層40和隔離涂層60短而且只覆蓋隔離涂層60的主體部分162。因此，導(dǎo)電涂層40的端部部分，即部分142a和142b，以及導(dǎo)電指143a和143b最好在其間沒有插入涂層的情況下能夠直接放置在隔離涂層上。在這樣的裝配中，隔離肋166a1和166a2為在測試器的一個端部上疊放的導(dǎo)電涂層143a提供支撐和電絕緣。隔離肋166b1和166b2當(dāng)在測試器的相對的端部上疊置的導(dǎo)電涂層143b提供支撐和電絕緣。
分別由隔離端部部分165a和165b以及分別由一部分導(dǎo)電涂層，即142a和142b各組成在標(biāo)簽/測試器組合體8的相對的端部上的端部175a和175b。隔離端部部分165a和165b具有最理想的是在0.1密耳(0.0025毫米)和2.0密耳(0.05毫米)之間的厚度。部分165a和142a具有在約0.35密耳(0.009毫米)和3.0密耳(0.075毫米)之間的總厚度。同樣，部分165b和142b具有約0.35密耳(0.009毫米)和0.30密耳(0.075毫米)之間的總厚度。
當(dāng)按壓在導(dǎo)電部分142a上方的標(biāo)簽區(qū)域時，使導(dǎo)電部分142a擠入在隔離部分165a中形成的在下面的空隙并其中穿過直到導(dǎo)電部分142a與電池電極電接觸或者與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面電接觸為止。當(dāng)撤去壓力時，導(dǎo)電部分返回其在隔離表面上面的位置。通過壓下直接在所述的指上方的標(biāo)簽部分，分別放置在隔離肋166a1和166a2上的導(dǎo)電指143a也會進(jìn)入與電池電極電接觸。因此，導(dǎo)電部分143a穿過在肋166a1和166a2之間隔離涂層中的空腔直到導(dǎo)電部分143a與電池電極電接觸或者與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面電接觸為止。當(dāng)撤去壓力時，導(dǎo)電部分143a返回其在隔離肋166a1和166a2上面的原來位置。通過壓下直接在端部部分143b上方的標(biāo)簽部分，也能夠使在測試器的對置的端部上的導(dǎo)電指143b以相同的方式與電池電極電接觸，因此導(dǎo)電指穿過在肋166b1和166b2之間隔離涂層中的空腔與電池電極電接觸。
可以把圖7的另一個實施例中所示的標(biāo)簽/測試器組合體8以與參照圖1的實施例所描述的相同方法應(yīng)用于電池；也就是，通過在電池殼80的周圍隨著標(biāo)簽的粘合劑邊與電池殼接觸盤繞標(biāo)簽而然后熱收縮在電池肩部130和135上的標(biāo)簽邊緣。
本發(fā)明的標(biāo)簽/測試器組合體中最佳實施例是圖11示意說明的組合體11。在圖12和13中大部分說明組合體11中的最頂層；即層40、50、60和210的細(xì)節(jié)。(與以上關(guān)于所述的實施例中的任一實施例所詳述的涂層具有相同標(biāo)記數(shù)詞的在圖11-13中所示的涂層多半與上文中所描述的涂層具有相同的組分和用相同的印刷方法涂敷的。)除了在隔離涂層60上增加附加層，即絕緣襯底210，以致在把標(biāo)簽/測試器組合體用于電池時，絕緣襯底210接觸電池殼80以外，圖11所示的標(biāo)簽/測試器組合體11與圖7所示的組合體8多半是一樣的，并且用以上參照圖8A-8C所述的一樣的方法制備標(biāo)簽/測試器組合體11。
絕緣襯底210提供電絕緣和熱絕緣，并且由具有一個或更多個其中穿透的孔眼或開孔220的材料組成絕緣襯底210。當(dāng)組合體11敷在電池殼時一個或更多個孔眼或開孔220形成熱絕緣的氣眼。密封在孔眼或開孔220中的空氣提供極大部分的熱絕緣，而因此襯底210材料本身不一定具有非常良好的熱絕緣性能。襯底210最理想是由具有熱導(dǎo)率小于約10瓦特米-1K-1的材料組成。該材料最好也是大體上不導(dǎo)電的(即，與金屬相比時基本上不導(dǎo)電)。最理想的是，襯底210材料具有大于約2.7×10-6歐姆·厘米的容積電阻率(薄膜電阻率大于約550兆歐姆每方塊@2密耳)。襯底210也應(yīng)該有足夠的抗熱性以便襯底210在受到最高達(dá)約140F6的溫度影響時沒有收縮或變形。因此，可以從很廣的料料范圍例如塑料薄膜、聚合物泡沫材料、紙及其復(fù)合材料中挑選襯底210。襯底210最理想的是具有在2和12密耳(0.05和0.3毫米)之間，最好在4和7密耳(0.1和0.8毫米)之間的厚度，而最優(yōu)先選用的是紙。紙可以是無涂層的紙或者是有涂層的紙。雖然多孔紙會是最好的，因為多孔紙?zhí)峁└己玫臒峤^緣，但是紙的密度是沒有臨界值的。襯底210可以是具有所述性能的塑料薄膜而不是紙。例如，如果選擇塑料薄膜，則最理想的是可以從高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯和尼龍中間選擇塑料薄膜。另一方面，襯底210可以是聚合泡沫材料，例如聚氨基甲酸乙酯泡沫材料。可以由包括二層或更多層塑料薄膜的疊層或者擠壓在紙或聚合泡沫材料上的塑料薄膜的復(fù)合材料組成襯底210。例如用作襯底210的所述材料可以是例如通過同時擠壓疊到聚丙烯上的聚酯，或者是擠壓在紙上的聚酯粘結(jié)纖維。在后者情況中，復(fù)合材料的聚酯側(cè)面會貼在電池殼80上而接觸電池殼80。雖然復(fù)合材料不被認(rèn)為是必需的，但是復(fù)合材料賦以阻止殘留的微量KOH或其他能夠出現(xiàn)在電池殼上的污染物質(zhì)滲入測試器內(nèi)部的一種增強(qiáng)保護(hù)的能力。
在襯底210中的開孔最好是成大到足以覆蓋導(dǎo)電涂層40(圖12)的發(fā)熱部分(140c1和140c2)中的相當(dāng)大的部分的單一窗口220的形狀。(作為在本文中使用的術(shù)語“導(dǎo)電涂層40的發(fā)熱部分”應(yīng)該指的是疊置在熱變色涂層(圖11)上的并在導(dǎo)電涂層與新的未放電池電極電連接時產(chǎn)生相當(dāng)大熱量以致引起與導(dǎo)電涂層熱接觸的熱變色涂層的外表上敏感變化的導(dǎo)電涂層40的部分。)窗口220最理想的是覆蓋比最大的任一可以用手把一部分導(dǎo)電涂層40擠入以啟動測試器的空腔167a和167b大的表面積?？涨?67a和167b覆蓋最理想的是在約1.5和20毫米2之間在面向?qū)щ娡繉?0的側(cè)面上的面積并且所述的空腔具有約0.1密耳(0.0025毫米)和2.0密耳(0.05毫米)之間的深度。
窗口220應(yīng)該是大的，足以形成在導(dǎo)電涂層40中的發(fā)熱部分和電池殼80之間所希望的熱絕緣。為了在啟動測試器時窗口220不妨礙獲得肉眼看得見那么強(qiáng)烈的熱變色顯示，窗口220也應(yīng)該是相當(dāng)大的。窗口220的寬度，即沿電池圓周方向上的窗口220的尺寸，相對于窗口的深度不應(yīng)該大得在電池殼80的周圍盤繞標(biāo)簽10時標(biāo)簽的壓力使測試器的一些部分(除襯底210外)陷入窗口區(qū)域。所以，優(yōu)先選用的窗口220是一種細(xì)長的或者拉長的狹縫形狀，例如矩形形狀或是橢圓形形狀或是其他具有寬度比長度小的這樣的形狀。相對于電池校正窗口220以使其寬度大體上是在電池的圓周方向上。例如，在圖12中說明矩形窗口220。在本實施例中的矩形窗口220一般可以有約1.5毫米的寬度、約20毫米的長度和約0.15毫米的厚度。所述的尺寸反映出寬度充分地小而厚度充分地大，是為了防止標(biāo)簽/測試器組合體中任一部分(襯底210除外)在電池周圍盤繞標(biāo)簽10時通過所述的窗口接觸電池殼。
在圖12所示的實施例中，窗口220最理想的是具有是導(dǎo)電涂層40中發(fā)熱部分的一個側(cè)面的表面積的至少40％而最好至少60％的面積。在圖12所示的實施例中，窗口220可以具有是與導(dǎo)電涂層40中發(fā)熱部分的一個側(cè)面的表面積的至少80％一樣大的面積。鑒于所述的實施例，隔離涂層60的主體部分62可以具有在其表面內(nèi)的間隙和開孔；例如圖9所示的開孔163，的圖形。然而，主體部分162最好是在表面上沒有間隙或窗口的無間斷的涂層。在圖12中具體說明所述實施例使用與具有其中穿通的大窗口孔220的絕緣襯底210結(jié)合在一起的連續(xù)主體部分162。主體部分162具有0.1密耳(0.0025毫米)和7密耳(0.18毫米)之間，最好在0.1密耳(0.0025毫米)和2密耳(0.05毫米)之間的厚度。在連續(xù)主體部分162用于隔離涂層60(圖12)時可以省去電介質(zhì)涂層50。但是由于電介質(zhì)涂層50提供導(dǎo)電涂層40和電池殼80之間的附加電絕緣而且也有助于防止在電池殼上的一些殘留KOH或電池產(chǎn)生的腐蝕性蒸氣滲入導(dǎo)電涂層40和熱變色涂層12，所以包含有電介質(zhì)涂層50還是所希望的。如圖12具體說明的那樣，端部部分164a和164b可以有與以前關(guān)于圖9所說明的實施例所述的一樣的形狀和結(jié)構(gòu)。
在組裝標(biāo)簽/測試器組合體11并用于電池時，密封在窗口220里的空氣起熱絕緣緊靠絕緣襯底210的導(dǎo)電涂層40側(cè)面的作用。截留的空氣使與截留空氣熱傳遞的導(dǎo)電涂層40的相對側(cè)面和熱變色涂層12在啟動測試器時達(dá)到比在襯底210中沒有使用窗口或其他開孔時高的溫度。在絕緣襯底210中的小開孔圖形能用來構(gòu)成空氣隔離而不是用或是整個窗口220或部分窗口220。例如窗口220可以做得較小而在襯底210中在窗口周圍或者在窗口的附近形成附加開孔。然而，形成絕緣襯底210中小開孔圖形的襯底材料往往會傳遞一些熱量或反射光，因而在啟動測試器時影響熱變色顯示的外表。也就是說，在啟動測試器時襯底210中的小開孔圖形往往會通過顯示表面顯露出。因此，在導(dǎo)電涂層40的發(fā)熱部分上的絕緣襯底210中使用單一大窗口220時達(dá)到最佳效果。并且，確定單一大窗口220能夠達(dá)到對密閉在其內(nèi)的空氣的絕熱要求的程度，在襯底210中含有附加小開孔是多余的。
為了令人滿意地達(dá)到所要求的熱絕緣，確定窗口220的在約2和12密耳(0.05和0.3毫米)之間，最好在4和7密耳(0.1和0.18毫米)之間的深度。所述的范圍是足夠小的，以便在商品化的堿性電池的電池殼直徑上不需要任何調(diào)整。在圖12所示的實施例中，窗口220可以具有典型的尺寸20毫米×1.5毫米×0.15毫米。在絕緣襯底210和隔離涂層60之間具有例如厚度在約0.1和0.3密耳(0.0025和0.075毫米)之間的把襯底210粘附到隔離涂層60的薄粘合劑涂層215。在組裝期間，在把涂層60涂敷在電介質(zhì)涂層50上以后一般可以把粘合劑涂層215(圖12)直接涂敷到隔離涂層60的主體部分162上。可以把粘合劑涂到主體部分162成連續(xù)或間斷的涂層，例如，成可以是有規(guī)律或是沒有規(guī)律地彼此留有間隔的點和線的形狀。例如，可以把粘合劑215以一系列彼此留有緊密間隔的水平或者垂直的平行線的形式涂在涂層60上。在這種方法中能使用比采用連續(xù)涂敷時更少的粘合劑。把襯底210粘敷到隔離涂層60的涂有粘合劑的部分162而同時把窗口220調(diào)準(zhǔn)在導(dǎo)電涂層60的發(fā)熱部分(140c1和140c2)上方。在主體部分162上的一部分粘合劑涂層215放在窗口220的下面，但是沒有進(jìn)入窗口體積。另一種方法，粘合劑215可以直接涂敷到絕緣襯底210表面，再可以把絕緣襯底210粘合到隔離涂層60的主體部分162。
粘合劑215不要求高的粘合強(qiáng)度而且能夠在很寬的耐熱粘合劑范圍中選擇粘合劑215。粘合劑215最好是能U.V.(紫外光)固化的壓敏粘合劑。這種類型的適合的粘合劑以預(yù)聚合物液體混合物用商品名Deco-Rad 7024 U.V.可固化粘合劑從Deco-Chem Co.,Mishawaka,Indiana是可以買得到的?？梢杂靡话阌∷⒎椒ǎ缬枚喙δ芾L圖印刷，把這種預(yù)聚合物液體涂敷到隔離主體部分162上，然后置于紫外光下固化涂層。在把襯底210粘合到隔離主體部分162以后，然后用參照以前實施例所述的方法可以把標(biāo)簽/測試器組合體11裝到電池殼80上，同時端部164a和164b分別在電池肩部130和135上熱收縮。
在圖14-17所示的另一個最佳實施例中，可以在絕緣襯底210中開個孔310(圖14和15)。如圖15所示孔310貫穿隔離涂層60和電介質(zhì)涂層50。孔310可以是圓形形狀、卵形形狀或多邊形形狀，最好是具有在約0.065和0.094英寸(1.65和2.39毫米)之間直徑的圓形形狀。在所述的實施例中，在導(dǎo)電涂層40的正端上在以前的實施例(圖12)中所示的導(dǎo)電指143a已撤去。如圖15所說明的那樣，代替的導(dǎo)電涂層40的正端以及在下面的隔離涂層60的端部可以是筆直的邊緣。圖16中的組裝方式表示絕緣襯底210、隔離涂層60和電介質(zhì)涂層50都有穿透的孔310。這些薄層形成圖14示意說明的組裝的標(biāo)簽/測試器組合體13的一部分。圖14所示的其余涂層和襯底可以具有與以前實施例中所述的一樣的成分和結(jié)構(gòu)。(一般說來，與以上關(guān)于所述的實施例中的任一實施例所詳述的涂層和襯底具有相同標(biāo)記數(shù)詞的在圖14-17中所示的涂層和襯底多半與上文中所描述的涂層和襯底一樣的成分和相同的印刷方法涂敷的。)有選擇的余地，如果希望的話，組合體13(圖14)可以在熱變色涂層12和粘合劑涂層20之間夾入保護(hù)涂層。所述的涂層，例如可以有與隔離涂層60一樣的成分并能夠?qū)嶙兩繉?2提供附加的保護(hù)防止被能夠在外殼80的表面上出現(xiàn)的殘留化學(xué)物質(zhì)例如氫氧化鉀化學(xué)腐蝕。
如圖16所示，當(dāng)涂敷隔離涂層60時隔離涂層60的端部360可以充分地伸出以致覆蓋一部分一部分在導(dǎo)電指142b和143b之間的間隙“n”。另外，支承導(dǎo)電指142b和143b的隔離涂層60的部分有利的是能夠具有以前所述的構(gòu)造(圖3、9或12)或者最好可以是如圖15和16說明的那樣成許多從隔離涂層60的邊緣360伸出肋或指366b(366b1-366b4)的構(gòu)造。一根或更多根肋，例如366b1，可以與端部360成直角伸出而一些肋，例如366b2和366b3可以與端部360形成其他角度。一般5到10根肋，每根肋最好具有約0.1密耳(0.0025毫米)和2.0密耳(0.05毫米)之間的厚度，象這樣的許多肋使導(dǎo)電指143b離電池電極115i(圖17)保持彼此留有充分的間隔，防止在組合體13裝到電池時與電池電極115i偶然接觸。肋366b之間的間隙仍然是相當(dāng)大，當(dāng)施加手壓時通過手壓使導(dǎo)電指142b和142c能被推壓。有利的是，肋366b之間的間隙約0.5和2.5毫米之間寬，并且導(dǎo)電指142b和143b中的每一個導(dǎo)電指約1.0和2.0毫米寬，而其間間隙“n”是在約0.5和2.0毫米之間。
如圖17所說明的那樣，通過在電池殼80周圍盤繞測試器/標(biāo)簽組合體13把測試器/標(biāo)簽組合體13裝到電池70。在組合體13盤繞在電池周圍以后，加熱標(biāo)簽，以便收縮分別在電池肩部130和135上的邊緣120和125。這樣做時，導(dǎo)電涂層40中的指142b和143b以及隔離涂層60中的肋366b在電池肩部130上均勻地收縮。然而，如圖17所示，導(dǎo)電涂層端部343或隔離涂層端部365沒有延伸到超過電池肩部135?？梢园烟鎿Q的導(dǎo)電涂層端部343和隔離部分端部365放置在電池殼體80的上面，即使在加熱收縮分別在肩部130和135上的標(biāo)簽邊緣120和125以后也將留在所述的位置。因此在電池肩部135上被加熱收縮的線合體13的僅有部分是沒有裝有測試器任何部分的標(biāo)牌條邊緣125。
在把測試器/標(biāo)簽組合體13裝到電池以后，任何時候通過同時壓下在孔310上方的組合體13區(qū)域和在導(dǎo)電指142b和143b上方的組合體13區(qū)域可以啟動測試器。當(dāng)用手的壓力施加于緊接孔310上方的組合體區(qū)域中的組合體13時使一部分導(dǎo)電涂層40穿過孔310而接觸電池殼80，電池殼80再可以與通用的堿性電池的正電極115電接觸。當(dāng)在測試器對置的端部上的導(dǎo)電指142b和143b上方施加手動壓力時這些導(dǎo)電指中的部分導(dǎo)電指穿過在下面的隔離涂層中的肋366b(366b1-3664)之間的間隙直到接觸與負(fù)電極110電接觸的電池表面110i為止。只要用手操作就使導(dǎo)電涂層40的端部與電池電極連接，電流便流過導(dǎo)電涂層40，因此引起發(fā)熱而發(fā)熱又引起在熱變色涂層12中的透明度或顏色上的變化?？梢詼y定電池的強(qiáng)度(優(yōu)良的或不足的)，如以前所述，取決于在透明度或顏色上已變化的熱變色涂層12的長度范圍。
在提出所述的實施例時會感到使導(dǎo)電指142b和143b與電池電極115固定連接是可以行得通的。例如用導(dǎo)電粘合劑把導(dǎo)電指直接粘合到導(dǎo)電表面110i或其他與電極110電接觸的表面，可以實現(xiàn)以上所述。在所述的實施例中可以撤去從隔離涂層60(圖15)伸出的在下面的肋366b(例如，肋366b1-366b4)。為啟動測試器，那里使用者只需把手的壓力施加于緊接孔310上方的組合體區(qū)域中的組合體13以使一部分導(dǎo)電涂層40穿過孔310直到接觸外殼80或其他與電池相應(yīng)的電極115電接觸的表面為止。
雖然參照具體的實施例和技術(shù)資料描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該清楚變更這些實施例以及調(diào)換技術(shù)資料是可以做到的。例如，已描述的粘合劑涂層20的最理想的性能特征是可以替換在本文中描述的最佳壓敏粘合劑，這對精通技術(shù)的人是顯而易見的。另外，雖然已描述了用于電絕緣層和熱絕緣層的最佳的特殊材料，但是應(yīng)該考慮到在本發(fā)明范圍內(nèi)可以代替的材料。因此，除了由權(quán)利要求書及其等效的權(quán)利要求限定本發(fā)明外，在本文中描述的具體實施例和技術(shù)資料不用來限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．成組合結(jié)構(gòu)的，電化學(xué)電池和標(biāo)簽/測試器組合體；所述的電池包括正電極和負(fù)電極以及金屬外殼，一部分所述的金屬外殼形成所述的電極之一；所述的金屬殼具有桶形壁在其相應(yīng)的端部有第一和第二肩部；所述的標(biāo)簽/測試器組合體固定在電池殼上；所述的組合體包括在所述的外殼周圍的薄膜，所述的薄膜具有在薄膜面向所述的外殼一側(cè)上沉積的熱變色材料、與熱變色材料熱接觸的導(dǎo)電材料，所述的導(dǎo)電材料是在所述的熱變色材料和所述的外殼之間，和用于使所述的導(dǎo)電材料與電池外殼熱絕緣的裝置，其中所述的絕緣裝置包括大體上非導(dǎo)電材料，和其中所述的標(biāo)簽/測試器組合體包括使組合體的至少一個端部在一個所述的電池肩部上均勻地?zé)崾湛s的裝置，用于組合體的至少一個端部在一個所述的肩部上均勻收縮的所述的裝置包括至少二根從所述的導(dǎo)電材料伸出的導(dǎo)電指，所述的組合體進(jìn)一步包括在所述的導(dǎo)電材料和所述的非導(dǎo)電材料之間的隔離涂層，其中一部分所述的隔離涂層形成許多伸出的肋，其中所述的導(dǎo)電指支承在所述的肋上，其中所述肋條之間定出多個空腔通過該空腔所述導(dǎo)電指可被手動搖壓使所述導(dǎo)電指與所述電極之一電接觸。
2．如權(quán)利要求1的組合件，其中所述的非導(dǎo)電材料具有開孔，通過該開孔導(dǎo)電材料的一部分可被手動推壓使其與電池外殼電接觸。
3．如權(quán)利要求2的組合件，其中通過對在支承在所述的肋上的所述的導(dǎo)電指和在所述開孔處的所述部分導(dǎo)電材料施加手的壓力能啟動測試器和其中撤去手的壓力時停止所述的測試器。
4．成組合結(jié)構(gòu)的電化學(xué)電池和標(biāo)簽/測試器組合體；所述的電池包括正電極和負(fù)電極以及金屬外殼；所述的標(biāo)簽/測試器組合體固定在電池外殼上，一部分所述的金屬外殼形成所述的電極之一；所述的組合體包括在所述的外殼周圍的薄膜，所述的薄膜具有沉積在其上的熱變色材料、與熱變色材料熱接觸的導(dǎo)電材料，所述的導(dǎo)電材料是在所述的熱變色材料和所述的外殼之間，其中一部分導(dǎo)電材料當(dāng)與未放電時的所述的電池的電極電接觸時能產(chǎn)生充足的熱量而引起在所述的熱變色材料中的外觀上的變化，所述的組合體進(jìn)一步包括用于使所述的導(dǎo)電材料與電池外殼熱絕緣的裝置，和所述裝置包括在基本不導(dǎo)電材料上的所述的第一開孔且所述第一開孔具有充分的尺寸等于所述導(dǎo)電材料所述發(fā)熱部分一側(cè)表面積的的至少40％，所述的非導(dǎo)電材料具有第二開孔，其中所述的第二開孔與所述的第一開孔相間隔，由此通過推壓使導(dǎo)電材料的一部通過所述的第二開孔使導(dǎo)電材料的所述的部分與電池外殼的一部電接觸可以啟動測試器。
5．如權(quán)利要求4的組合件，其中在所述的非導(dǎo)電材料中的所述的第一開孔是具有比長度窄的寬度的拉長的狹縫并且與電池成直列使以其寬度基本上是在電池外殼的圓周方向上。
6．如權(quán)利要求4的組合件，其中所述的非導(dǎo)電材料具有充分的厚度對在所述的第一開孔內(nèi)的空氣提供熱隔離。
7．如權(quán)利要求4的組合件，其中電池是圓柱形的而且預(yù)先確定所述的非導(dǎo)電材料的厚度和所述的第一開孔的寬度以使在組合體固定到電池上時除所述的非導(dǎo)電材料外的標(biāo)簽/測試器組合體部分沒有穿過所述的第一開孔接觸電池外殼。
8．如權(quán)利要求4的組合件，其中所述的非導(dǎo)電材料具有大于約2.7×106歐姆-厘米的容積電阻率和小于大約10瓦特米-1K-1的熱導(dǎo)率。
9．如權(quán)利要求8的組合件，其中所述的非導(dǎo)電材料的厚度是在約2密耳和12密耳(0.05毫米和0.3毫米)之間。
10．如權(quán)利要求8的組合件，其中在非導(dǎo)電材料中的所述的第一開孔覆蓋所述的導(dǎo)電材料中的所述的發(fā)熱部分一側(cè)的表面積的至少60％的面積。
11．如權(quán)利要求8的組合件，其中從包括紙、塑料薄膜、聚合泡沫材料及其任一種復(fù)合材料的組中選擇所述的非導(dǎo)電材料。
12．如權(quán)利要求8的組合件，其中所述的非導(dǎo)電材料包括紙。
13．如權(quán)利要求4的組合件，其中所述的電池的金屬殼具有在其相應(yīng)的端部上有第一和第二肩部的圓桶形壁，和其中所述的標(biāo)簽/測試器組合體包括用于使組合體的至少一個端部在所述的電池肩部之上均勻地?zé)崾湛s裝置。
14．如權(quán)利要求16的組合件，其中用于均勻熱收縮組合體中的至少一個端部的所述的裝置包括從所述的導(dǎo)電材料伸出的至少二根導(dǎo)電指。
15．如權(quán)利要求14的組合件進(jìn)一步包括在所述的導(dǎo)電材料和所述的非導(dǎo)電材料之間的隔離涂層。
16．如權(quán)利要求15的組合件，其中所述的隔離涂層的一部分覆蓋在所述的非導(dǎo)電材料中的所述的第一開孔和其中覆蓋所述的第一開孔的隔離涂層的所述部分是在其表面上沒有間隙的連續(xù)涂層。
17．如權(quán)利要求15的組合件，其中所述的隔離涂層的一部分形成許多伸出的肋，其中所述的導(dǎo)電指支承在所述的肋上，其中所述的肋之間確定多個空腔通過該空腔所述的導(dǎo)電指可以被推壓。
18．如權(quán)利要求4的組合件，其中具有在其上沉積的熱變色材料的所述的薄膜是從包括未增塑的聚氯乙烯和聚丙烯構(gòu)成的組中選擇的熱收縮薄膜。
19．如權(quán)利要求4的組合件，其中所述的薄膜是在其一側(cè)上印有圖形的熱收縮薄膜和其中所述的薄膜在其與圖形同一側(cè)面上具有壓敏粘合劑，并且通過在電池外殼周圍盤繞組合體以便粘合劑接觸外殼把所述的組合體固定到電池上。
20．如權(quán)利要求4的組合件，其中標(biāo)簽/測試器組合體具有小于100密耳(2.5毫米)的厚度。
21．如權(quán)利要求4的組合件，其中在非導(dǎo)電材料中的所述的第二開孔具有在約1.6和2.4毫米之間的直徑。
22．如權(quán)利要求17的組合件，其中所述的肋限定的所述的空腔中至少一個具有在約0.1密耳(0.0025毫米)和2.0密耳(0.05毫米)之間的深度。
全文摘要
公開用于裝有與標(biāo)簽成整體以形成標(biāo)簽/測試器組合體(8)的狀態(tài)測試器的電化學(xué)電池的標(biāo)牌條。標(biāo)簽/測試器組合體具有與電化學(xué)導(dǎo)電材料(40)熱接觸的熱變色材料(12)。防粘條上形成含有固化的導(dǎo)電材料最好也含有熱變色材料的底層,然后就離開條轉(zhuǎn)換到熱收縮基膜(10)的內(nèi)表面上?？梢栽诒晦D(zhuǎn)換的導(dǎo)電材料上涂敷隔離涂層(60)。最好的是,把具有用于截留空氣的大窗口孔的紙片或塑料薄膜敷在隔離涂層上并在導(dǎo)電材料的發(fā)熱部分上對齊。隨著具有窗口孔的紙或塑料薄膜貼著電池外殼把標(biāo)簽/測試器組合體敷在電池外殼上。通過壓下在標(biāo)簽/測試器組合體表面上的一個或二個區(qū)域從而使導(dǎo)電材料與電池電極連接可以啟動測試器。隨后加熱導(dǎo)電材料,在熱變色材料的外表上引起變化,顯示電池的狀態(tài)。
文檔編號H01M10/48GK1209221SQ96199925
公開日1999年2月24日 申請日期1996年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月8日
發(fā)明者約翰·胡根, 斯考特·弗格森, 米切爾·噶里斯 申請人:杜拉塞爾公司