專(zhuān)利名稱(chēng)：具有集成試驗(yàn)器的電化學(xué)電池標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其上包括一個(gè)電化學(xué)電池狀態(tài)試驗(yàn)器的標(biāo)簽，以及包括該標(biāo)簽的電池。
市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的確定電化學(xué)電池狀態(tài)的試驗(yàn)器典型為薄膜熱敏感類(lèi)型。這種類(lèi)型的試驗(yàn)器典型包括一個(gè)在耐熱膜一側(cè)的導(dǎo)電層，以及一個(gè)在另一側(cè)的熱變色層。這樣試驗(yàn)器市場(chǎng)上以沒(méi)有集成到電池或電池標(biāo)簽的條形可以買(mǎi)到。為了使用試驗(yàn)器，必須把它施加到所試驗(yàn)電池的電極端。這樣使導(dǎo)電層中電路復(fù)雜化，并且使該層變熱。導(dǎo)電層的寬度可以沿其長(zhǎng)度變化，結(jié)果造成較窄部分比較寬部分加熱到較高溫度。在沿導(dǎo)電層不同部分達(dá)到一個(gè)閥值溫度時(shí)，在其附近的熱變色層部分可能改變透明度，以顯露底色層。一個(gè)靠在熱變色層不同部分旁邊的圖解比例尺指示電池的狀態(tài)。這樣試驗(yàn)器的例子及其應(yīng)用在美國(guó)專(zhuān)利4,723,656和5,188,231中公開(kāi)。
在電化學(xué)電池上使用試驗(yàn)器長(zhǎng)期以來(lái)已知(例如見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利1,497,388)。但是，使用現(xiàn)代技術(shù)和高速設(shè)備，把如美國(guó)專(zhuān)利4,702,564所公開(kāi)類(lèi)型的熱敏感試驗(yàn)器結(jié)合到一個(gè)標(biāo)簽上則提出重要問(wèn)題。一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)器部件，例如導(dǎo)電層，通常要求熱加工或固化。現(xiàn)代電池標(biāo)簽由熱縮塑料制成。迄今一個(gè)重要制造問(wèn)題是如何固化導(dǎo)電層而不使下面的熱敏感標(biāo)簽變形或收縮?？瑟?dú)立應(yīng)用的熱敏感試驗(yàn)器迄今把導(dǎo)電層施加到一個(gè)聚酯膜上。由于這樣膜能夠耐受固化溫度，所以導(dǎo)電層能在膜上加以固化。但是，這樣膜對(duì)現(xiàn)代電池標(biāo)簽沒(méi)有用。這個(gè)問(wèn)題按照本發(fā)明已經(jīng)得到解決。
參考附圖將會(huì)更好理解本發(fā)明，其中

圖1是集成有標(biāo)簽并且形成本發(fā)明標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的組合電池試驗(yàn)器的放大部分等角圖，部分以斷面圖表示。
圖2A和圖2B是用于制造圖1所示標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的中間產(chǎn)品的放大端視圖。
圖2C是圖1完成的標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件一部分的端視圖。
圖3是圖1試驗(yàn)器組合件一部分的平面圖，說(shuō)明優(yōu)選分隔圖形和下面的導(dǎo)電層。
圖4是接觸區(qū)域的放大斷面圖，以導(dǎo)電層壓下與說(shuō)明性導(dǎo)電材料相接觸來(lái)表示。
圖5是表示施加在電池上的標(biāo)簽/試驗(yàn)器的透視圖。
圖6是表示在使電池負(fù)端在圖例頂部可見(jiàn)下，固定在電池上的標(biāo)簽/試驗(yàn)器的透視圖。
圖7是集成有標(biāo)簽的形成本發(fā)明標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的電池試驗(yàn)器的另一個(gè)實(shí)施例的等角圖。
圖8A是表示通過(guò)把熱變色層和導(dǎo)電層從一個(gè)可分離薄片轉(zhuǎn)移到圖8B部分組合件來(lái)制造標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件一部分的示意圖。
圖8B是圖7所示標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件一部分的端視圖。
圖8C是圖7完工的標(biāo)簽/試驗(yàn)器實(shí)施例的端視圖。
圖9是用于圖7所示實(shí)施例的分隔層，導(dǎo)電層及其之間電介質(zhì)層的平面圖。
圖10是圖9所示各層的組裝平面圖。
圖11是集成有標(biāo)簽的形成本發(fā)明標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的電池試驗(yàn)器的另一個(gè)實(shí)施例的等角圖。
圖12是用于圖11所示實(shí)施例的絕緣襯底，分隔層，導(dǎo)電層及其之間電介質(zhì)層的平面圖。
圖13是圖12所示部件的組裝平面圖。
本發(fā)明解決了上述為了易于制造可靠的用在電池之上的熱變色試驗(yàn)器的障礙。本發(fā)明不需要固化標(biāo)簽上的導(dǎo)電層，由此消除了標(biāo)簽變形或收縮，并且使熱敏感試驗(yàn)器可能與電池標(biāo)簽集成。在本發(fā)明中導(dǎo)電層在一個(gè)熱縮可分離耐熱薄片上加以固化，然后從薄片轉(zhuǎn)移到電池標(biāo)簽上。
按照一個(gè)實(shí)施例本發(fā)明涉及一種電化學(xué)電池及一種其上的標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件。該組合件包括一個(gè)其上安排一種熱變色材料的膜，一種與該熱變色材料熱接觸的導(dǎo)電材料，以及用來(lái)把導(dǎo)電材料與電池殼熱絕緣的裝置，所述裝置在一種基本不導(dǎo)電材料中包括一個(gè)開(kāi)口，其中該開(kāi)口有足夠尺寸來(lái)覆蓋導(dǎo)電材料的主要部分。該開(kāi)口優(yōu)選地覆蓋導(dǎo)電材料至少40％的熱產(chǎn)生部分，并且比該組合件中任何通過(guò)它可以手動(dòng)壓下導(dǎo)電材料一部分，以起動(dòng)試驗(yàn)器的孔穴要大。
一種集成有電池標(biāo)簽的組合試驗(yàn)器的理想結(jié)構(gòu)(標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件5)示于圖1。該標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件5有不到100mil(2.5mm)厚度，理想地大約在4mil到20mil(0.1mm到0.5mm)之間。標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件5包括一個(gè)標(biāo)簽襯底10(底膜)，優(yōu)選地在其內(nèi)側(cè)表面有一個(gè)印刷層6。標(biāo)簽襯底10用作一個(gè)與之集成的試驗(yàn)器部件的襯底。印刷層6可以由常規(guī)不導(dǎo)電油墨形成，并且可以包括文本，標(biāo)識(shí)語(yǔ)句，或其它印刷設(shè)計(jì)，使電池標(biāo)簽具有可識(shí)別外觀。印刷層6可以具有空心區(qū)域，例如在試驗(yàn)器一部分之上形成一個(gè)窗口，當(dāng)試驗(yàn)器起動(dòng)時(shí)用來(lái)觀察試驗(yàn)器中顏色變化。在印刷層6一部分上形成一個(gè)熱敏感層，優(yōu)選地為熱變色層12。在熱變色層12上優(yōu)選地形成一個(gè)色層15。標(biāo)簽襯底10為一個(gè)熱縮膜，優(yōu)選地為未增塑聚氯乙烯或聚丙烯。熱變色層12可以由常規(guī)可逆熱變色油墨組成。這種油墨在本領(lǐng)域已知，并且例如在美國(guó)專(zhuān)利4,717,710中提到。當(dāng)熱變色層12變熱到一個(gè)響應(yīng)激活溫度時(shí)，典型地大約為37C，它就從不透明變?yōu)橥该?，由此露出下面的色?5。用于本發(fā)明組合試驗(yàn)器的一種優(yōu)選熱變色油墨從Matsui International Co.，Inc以型號(hào)37變色油墨可以買(mǎi)到。色層15可以是任何常規(guī)打印油墨，選擇色劑以使該層具有鮮明、清楚的顏色。雖然優(yōu)選地包括色層15，但是通過(guò)在層12之內(nèi)結(jié)合附加色劑可以取消該層。
一個(gè)粘附層20施加于色層15之上，并且還直接施加于印刷層6之上標(biāo)簽10其余部分的內(nèi)側(cè)表面上。因此，熱變色層12和色層15優(yōu)選地位于標(biāo)簽襯底10與粘附層20之間，例如如圖2C所示。適當(dāng)粘附物20可以從周知的基于丙稀酸或橡膠類(lèi)型的高性能壓力敏感粘附物中有利地選擇。尤其在粘附物部分置于標(biāo)簽與熱變色層之間時(shí)，粘附物理想地為透明。適當(dāng)粘附物20可以由Ashland Chemical Co.，Dublin Ohio以商業(yè)標(biāo)志AROSET 1860-2-45銷(xiāo)售的基于溶劑的粘性聚合物溶液來(lái)形成。這種粘附物及其使用參考美國(guó)專(zhuān)利5,190,609。為用于本發(fā)明范圍，首先對(duì)一個(gè)可分離涂層薄片(未示出)，例如硅涂層紙，涂上AROSET粘性聚合物溶液，并且使粘附物仍在薄片上時(shí)干燥(或處理)，從而準(zhǔn)備粘附物20。干燥的粘附物20然后可以從薄片上轉(zhuǎn)移到標(biāo)簽10的內(nèi)側(cè)表面，即標(biāo)簽的露出印刷層6和試驗(yàn)器色層15之上(圖2B)。
選擇地，粘附物20可以用美國(guó)專(zhuān)利4,812,541所公開(kāi)的高性能可固化(可交聯(lián))丙烯酸粘附物形成，這里例如在例1和例2中參考引入。
導(dǎo)電層40可以從已知的薄膜高導(dǎo)電層中選擇。有利地，層40具有大約0.25mil到1.0mil(0.006mm到0.025mm)厚度，優(yōu)選地大約為0.5mil(0.012mm)。其可能具有大約10到100毫歐/方之間的表面電阻率。用于本發(fā)明組合標(biāo)簽/試驗(yàn)器的一種優(yōu)選導(dǎo)電層40由基于聚合物的銀油墨形成。這種油墨由分散于聚合物溶液的銀片組成。一種適當(dāng)銀油墨從Olin HuntConductive Materials(現(xiàn)在由Acheson Dispersions銷(xiāo)售)以商業(yè)標(biāo)志725A(6S-54)聚合物高導(dǎo)電厚膜可以買(mǎi)到。油墨的電阻率及因此導(dǎo)電層40的電阻率可以調(diào)節(jié)以便較好校準(zhǔn)試驗(yàn)器。這可以通過(guò)把一種比銀油墨具有較高電阻率的基于聚合物的導(dǎo)電石墨油墨混入銀油墨來(lái)完成。一種優(yōu)選的基于聚合物的導(dǎo)電石墨油墨從Olin Hunt Conductive Materials以商業(yè)標(biāo)志36D071石墨油墨可以買(mǎi)到。適當(dāng)導(dǎo)電層40成分可能包括70wt％到100wt％之間的銀油墨，以及0wt％到25wt％之間的基于聚合物的導(dǎo)電石墨油墨。導(dǎo)電層40的表面電阻率也可以通過(guò)調(diào)節(jié)其厚度來(lái)控制。
導(dǎo)電層40是通過(guò)以變化的幾何圖形，例如以隨長(zhǎng)度逐漸變窄的圖形來(lái)施加銀膜而形成。這樣用于導(dǎo)電層的圖形例如在美國(guó)專(zhuān)利5,188,231中公開(kāi)，這里參考引入。銀油墨可以用常規(guī)印刷方法施加，在此之后使其干燥并熱固化。導(dǎo)電層40的總電阻可能大約在1歐姆到2歐姆之間。
優(yōu)選地，如圖1所示，在粘附物20與導(dǎo)電層40之間有一個(gè)電介質(zhì)油墨層30。電介質(zhì)層30還對(duì)導(dǎo)電層40提供結(jié)構(gòu)支持，并且防止導(dǎo)電層40受到粘附物20的腐蝕。電介質(zhì)層30理想地具有附加要求，即當(dāng)熱施加在電池肩部130和135之上標(biāo)簽的主邊緣120和125時(shí)，它不妨礙這些邊緣各自適當(dāng)收縮。電介質(zhì)層30優(yōu)選地具有大約0.2mil到0.5mil(0.005mm到0.012mm)之間的厚度。一種優(yōu)選電介質(zhì)層30為U.V.(超紫色光線)可固化聚合物層，包括丙烯酸功能低聚物，例如其以商業(yè)標(biāo)志47MSB132 U.V.Dieletric Blue從Olin Hunt Conductive Materials可以買(mǎi)到。粘附層20和電介質(zhì)層30一起具有大約小于1.6mil(0.04mm)的組合厚度，并且它們一起起代替耐熱膜，例如聚酯的作用。電介質(zhì)30可以有適當(dāng)顏色，以取消需要色層15。
優(yōu)選地，如圖1所示，在導(dǎo)電層40之上安排另一電介質(zhì)層50。有利地包括電介質(zhì)層50是為了使導(dǎo)電層40與電池殼(殼80)隔離和絕緣。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中(圖1)，導(dǎo)電層40的端部沒(méi)有涂上電介質(zhì)50，以便它們可以壓下與電池的正電極和負(fù)電極接觸。一種優(yōu)選電介質(zhì)層50為U.V.可固化聚合物層，包括丙烯酸功能低聚物，例如其以商業(yè)標(biāo)志47MSB132 U.V.Dieletric Blue層從Olin Hunt Conductive Materials可以買(mǎi)到。電介質(zhì)層50優(yōu)選地具有大約0.2mil到0.5mil(0.005mm到0.012mm)之間的厚度。電介質(zhì)層30和50都可以用常規(guī)網(wǎng)板印刷(平面或旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板)，照相凹板或曲面印刷來(lái)施加。
在電介質(zhì)層50之上安排一個(gè)絕緣分隔層60(圖1)。分隔層60使導(dǎo)電層40與電池殼80(圖5)電絕緣。分隔層60為多功能，即除它為電絕緣外，其一部分還形成一個(gè)區(qū)域，由此試驗(yàn)器能壓下與電極接觸。并且，分隔層60的另一部分為導(dǎo)電層40提供熱絕緣。當(dāng)標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件施加到電池上時(shí)，分隔層60接觸電池殼80(圖5)。分隔層6以產(chǎn)生延伸通過(guò)層厚度的孔穴的圖形來(lái)施加。至少大多數(shù)孔穴為導(dǎo)電層40與電池殼80之間熱絕緣產(chǎn)生氣穴，并且因此使導(dǎo)電層40的表面可以達(dá)到較高平衡溫度。如圖3最佳說(shuō)明，分隔層60由本體部分62及端部64a和64b(圖3)形成。本體部分62理想地具有大約1.5mil(0.038mm)到3.0mil(0.075mm)之間的厚度。端部64(a)和64(b)優(yōu)選地各安排在分隔層60的末端，并且包括各自的分隔末端部分65a和65b，以及各自的輻射肋66a和66b。如圖3說(shuō)明，電介質(zhì)層50(安排在導(dǎo)電層40與分隔層60之間)覆蓋本體部分62，但不覆蓋末端部分65a和65b。分隔部分65a和65b在它們邊界之內(nèi)各自包括一個(gè)或多個(gè)孔穴，例如67a和67b。這些孔穴各自形成末端75a和75b一部分。當(dāng)手指壓力直接施加在兩末端之上標(biāo)簽區(qū)域時(shí)，末端75a和75b分別使導(dǎo)電層40端部可以與電池的負(fù)極和正極電接觸。
分隔圖形的本體62將比其它試驗(yàn)器層具有相對(duì)寬的厚度，以便使導(dǎo)電層40與電池產(chǎn)生適當(dāng)分隔，并且還在試驗(yàn)器之下產(chǎn)生絕緣氣穴。對(duì)分隔層60可以使用各種可固化的材料，例如丙烯酸鹽功能環(huán)氧樹(shù)脂，丙烯酸鹽功能尿烷，以及丙烯酸鹽功能聚酯，這些材料具有適當(dāng)?shù)挠∷⒑湍途锰卣鳌＿@樣材料優(yōu)選地為U.V.可固化，并且能夠用網(wǎng)板過(guò)程(平面或旋轉(zhuǎn))印刷，以便能使分隔層本體達(dá)到大約1.5mil到7.0mil(0.038mm到0.175mm)之間的要求厚度。這樣厚度使用基于溶劑的油墨或其它必須由圖形印刷的溶劑層將難以達(dá)到。分隔材料與所有其它試驗(yàn)器部件一樣，必須經(jīng)受暴露于升高到大約170°F溫度之中，該溫度為電池性能試驗(yàn)期間通常使用的溫度。
用于分隔圖形60的一種優(yōu)選材料由包括U.V.可固化聚合物，例如丙烯酸鹽功能環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸鹽功能尿烷聚合物的化合聚合物形成。該化合材料包括活性低聚物，活性單聚物，以及稠化填充物。該稠化填充物可以是硅石填充物，例如從Degussa Inc.Chemicals Division可以買(mǎi)到的AEROSIL200。它使該材料為一種流變體，其使它較易于印刷且在固化之前保持材料粘性。用于分隔層60的一種優(yōu)選化合混合物為預(yù)聚合混合物產(chǎn)品標(biāo)志EBECRYL4833(Radcure Specialities Co.，Norfolk Virginia)，包括尿烷丙烯酸鹽齊聚物及N-乙烯基-2-吡咯烷酮(50wt％到80wt％)；活性單聚物乙烷二醇二丙烯酸鹽(20wt％到40wt％)；以及AEROSIL200(0.1wt％到5wt％)。該化合物使用常規(guī)網(wǎng)板印刷過(guò)程按期望圖形施加。印刷材料然后由U.V.光線固化，以便產(chǎn)生一個(gè)希望圖形的硬質(zhì)手動(dòng)不可壓縮且熱穩(wěn)定的分隔層60。分隔層60具有大約0.1mil(0.0025mm)到7mil(0.175mm)之間的厚度。分隔本體部分62優(yōu)選地具有大約1.5mil(0.038mm)到7mil(0.175mm)之間的厚度。一種其中表示有導(dǎo)電層40的優(yōu)選分隔層60如圖3所說(shuō)明。
末端75a和75b(圖3)各自由分隔端部65a和65b及導(dǎo)電層一部分，即各自為42a和42b所組成。分隔部分65a和65b理想地各有0.1mil(0.0025mm)到2.0mil(0.05mm)之間的厚度。部分65a和42a具有大約0.35mil(0.009mm)到3.0mil(0.075mm)之間的組合厚度。類(lèi)似地，部分65b和42b具有大約0.35mil(0.009mm)到3.0mil(0.075mm)之間的組合厚度。分隔部分65a和65b形成孔穴(各自為67a和67b)，這些孔穴有利地為多邊形，矩形，蛋形，橢圓形或圓形孔穴，貫穿分隔層60的厚度。由于電介質(zhì)層50只覆蓋分隔層60的本體部分62，所以導(dǎo)電層40的端部，即部分42a和42b優(yōu)選地分別置于分隔部分65a和65b上，而在其之間無(wú)插入層。當(dāng)壓下導(dǎo)電部分42a之上的標(biāo)簽區(qū)域時(shí)，導(dǎo)電部分42a穿過(guò)下面分隔層中的孔穴67a，并且穿過(guò)分隔部分65a，直到它與電池電極或與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面相電接觸為止。
類(lèi)似地，當(dāng)壓下導(dǎo)電部分42b之上的標(biāo)簽區(qū)域時(shí)，導(dǎo)電部分42b穿過(guò)分隔表面中的孔穴67b，并且穿過(guò)分隔部分65b，直到它與電池電極或與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面相電接觸為止。當(dāng)移去壓力時(shí)，導(dǎo)電部分42a和42b將充分返回其在分隔表面之上的原始位置。這樣可以完成許多許多次。
可以有一系列肋66a和66b(圖3)各自輻射離開(kāi)端部65a和65b。當(dāng)試驗(yàn)器/標(biāo)簽組合件5加熱而在電池肩部上收縮時(shí)，這些肋會(huì)集束，并且因此允許末端75a和75b在電池肩部上整齊加熱收縮而不凸起或變形。
如圖3所示，導(dǎo)電層40通常包括一個(gè)低電阻部分40a和一個(gè)高電阻部分40b。高電阻部分40b可以如圖3所示從一端到另一端具有逐漸變窄的寬度。因?yàn)檩^窄端具有較高功率密度(單位表面積所消耗的功率)，所以較窄端40b1將比較寬端40b2達(dá)到較高的表面平衡溫度。覆蓋低電阻部分40a的分隔圖形取多個(gè)平行肋60a形狀，優(yōu)選地由上述公開(kāi)的分隔材料形成。肋60a優(yōu)選地沿低電阻部分40a的長(zhǎng)度延伸。覆蓋高電阻部分40b的分隔圖形60b可以理想地由多個(gè)分隔材料的小島，例如團(tuán)塊形成，因此在其之間產(chǎn)生熱絕緣氣室或孔穴。
一種組合試驗(yàn)器/標(biāo)簽5可以按下列優(yōu)選方式制造熱縮標(biāo)簽襯底10可以?xún)?yōu)選地是一種未增塑聚氯乙烯底膜，或者優(yōu)選地大約6mil(0.15mm)厚度的聚丙烯膜首先按機(jī)器方向(標(biāo)簽繞電池卷起方向)加熱伸展，結(jié)果使膜厚度大約為1.5mil到4mil(0.0375mm到0.1mm)之間。部分分層子結(jié)構(gòu)7(圖2B)首先通過(guò)使用常規(guī)不導(dǎo)電油墨對(duì)標(biāo)簽10涂以印刷層6而形成。不導(dǎo)電油墨優(yōu)選地具有大約小于1000ppm總金屬含量(干燥重量基準(zhǔn))。該油墨在暴露于如制造電池期間所可能存在的緘性環(huán)境中時(shí)不應(yīng)退化。熱變色層12然后可以使用常規(guī)平面或旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板印刷方法沿標(biāo)簽寬度施加到印刷標(biāo)簽的小部分之上。熱變色層12可以U.V.固化，隨后其厚度大約在1.0mil到3.0mil(0.025mm到0.075mm)之間。熱變色層12然后可以由常規(guī)照相凹板，曲面印刷或網(wǎng)板印刷過(guò)程，用色層15敷層。(色層15可以依靠電介質(zhì)30提供指示顏色而取消，當(dāng)熱變色層12達(dá)到其響應(yīng)溫度時(shí)，其將變?yōu)榭梢?jiàn)。)標(biāo)簽10可以用標(biāo)簽的印刷底表面上的粘附層20來(lái)覆蓋。粘附層20可以按上述方式準(zhǔn)備并施加到形成子結(jié)構(gòu)7的印刷標(biāo)簽的下表面。
其次，可以用希望圖形的導(dǎo)電層40對(duì)熱穩(wěn)定可分離涂層薄片18涂層來(lái)制造可轉(zhuǎn)移的分層子結(jié)構(gòu)35。子結(jié)構(gòu)35或其部分這里可以稱(chēng)為預(yù)型件。(如果導(dǎo)電層在標(biāo)簽10開(kāi)始收縮或相反開(kāi)始變形的溫度之下某一溫度容易處理，導(dǎo)電層可以替換地直接施加到標(biāo)簽10之上并在其上處理，而不需要薄片18。)薄片18可以是任何耐熱膜，例如聚酯，紙或聚碳酸酯膜，用常規(guī)可分離層，典型為硅來(lái)預(yù)涂層。導(dǎo)電層40理想地包括一種如上所述分散于聚合物溶液的導(dǎo)電銀混合物。其上有銀片分散體涂層的薄片18然后經(jīng)過(guò)一個(gè)熱爐，直到層充分固化為止。除加熱外，導(dǎo)電層40還可以經(jīng)受超紫外線(U.V.)輻射以增強(qiáng)其固化。隨后導(dǎo)電層40由常規(guī)網(wǎng)板過(guò)程，照相凹板或曲面印刷用以上所提及電介質(zhì)油墨30來(lái)涂層。(選擇地，熱變色層12可以在油墨30仍在薄片18上時(shí)直接施加到電介質(zhì)油墨30上，而不在印刷層6上施加層12。)包括電介質(zhì)油墨30的薄片經(jīng)過(guò)常規(guī)U.V.固化裝置以便聚合并處理該層。通過(guò)把暴露的電介質(zhì)層30壓到粘附部分20底部，由涂有電介質(zhì)油墨30的導(dǎo)電層40所組成的分層子結(jié)構(gòu)35(圖2A)然后可以從薄片18轉(zhuǎn)移到分層子結(jié)構(gòu)7(圖2B)。隨后，通過(guò)剝離薄片18能容易地從子結(jié)構(gòu)35移去，由此離開(kāi)子結(jié)構(gòu)35而附著在子結(jié)構(gòu)7上。
一個(gè)與電介質(zhì)油墨30可能具有相同成分，但是優(yōu)選地有不同色明暗度的第二電介質(zhì)油墨層50可以按任何希望圖形直接涂在暴露導(dǎo)電層40上。電介質(zhì)層50可以使用常規(guī)網(wǎng)板過(guò)程，照相凹板或曲面印刷技術(shù)印在導(dǎo)電層40上。層50然后按常規(guī)方式通過(guò)使其經(jīng)受汞汽燈的照射而加以固化，隨后它具有大約0.2mil的厚度。
在施加并固化電介質(zhì)層50之后，然后在層50之上施加一個(gè)分隔圖形60。分隔圖形60優(yōu)選地由如上所提及的丙烯酸鹽尿烷聚合物(或丙烯酸鹽環(huán)氧聚合物)，活性單體和增稠填充劑，例如AEROSIL200的預(yù)聚物混合所組成。該混合有利地由常規(guī)平面或旋轉(zhuǎn)網(wǎng)板過(guò)程印刷方法施加。在這個(gè)過(guò)程中網(wǎng)板纖維涂在18公絲到80公絲的模板厚度上。網(wǎng)板孔理想地大約在每英寸100絲到200絲之間。印刷混合然后經(jīng)U.V.固化。所固化的分隔圖形60具有大約1.5mil到7mil(0.038mm到0.175mm)之間的厚度。如圖1和圖2C最佳所示，現(xiàn)在完成了組合標(biāo)簽/試驗(yàn)器5的分層結(jié)構(gòu)。它可以用一個(gè)可分離襯墊加以保護(hù)，并且保存到希望把它施加到電池上為止。
本發(fā)明的標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件5首先通過(guò)從標(biāo)簽移去可分離襯墊，然后把標(biāo)簽如圖5所說(shuō)明那樣卷在電池殼80上施加到電池上。粘附層20的暴露部分附著在電池殼上。如上所述，標(biāo)簽邊緣120和125優(yōu)選地沒(méi)有暴露粘附物。在標(biāo)簽卷在殼上之后，可以對(duì)標(biāo)簽邊緣120和125加熱，以便繞電池肩部130和135加熱收縮這些邊緣，結(jié)果形成如圖6所示布置。由于末端75a和75b優(yōu)選地鄰近各自標(biāo)簽邊緣120和125，所以這些末端還將各自在電池肩部130和135上成為熱收縮。如圖6所示，它們因此將各自將變得極接近于電池表面110i和115i。電池部分110i和115i為導(dǎo)電，并且各自形成電池的電極端110和115的一部分。在標(biāo)簽/試驗(yàn)器5固定到電池之后，形成末端75a和75b的導(dǎo)電層40的部分將各自通過(guò)分隔部分65a與65b與電池電極的電接觸保持絕緣，直到試驗(yàn)器激活為止。試驗(yàn)器可以通過(guò)同時(shí)手動(dòng)壓下區(qū)域42a和42b上的標(biāo)簽10的表面來(lái)激活。
如圖4最佳所示，當(dāng)手指92壓下導(dǎo)電區(qū)域42a時(shí)，導(dǎo)電層的這個(gè)部分穿過(guò)分隔部分65a中的一個(gè)孔穴，直到它與導(dǎo)電表面110i接觸為止。類(lèi)似地，當(dāng)壓下導(dǎo)電區(qū)域42b時(shí)，導(dǎo)電層的這個(gè)部分穿過(guò)分隔部分65b中的孔穴，直到它與和電池正電極115相接觸的導(dǎo)電表面115i成為接觸為止。當(dāng)電池部分110i和115i同時(shí)由各自導(dǎo)電部分42a和42b接觸時(shí)，在導(dǎo)電層40中產(chǎn)生熱量，其又激活熱變色層12。雖然這里敘述的雙重激活設(shè)計(jì)為優(yōu)選，但是可選擇地導(dǎo)電層一端可以永久固定在電池上，以便它與一個(gè)電池電極永久電接觸。這可以通過(guò)在導(dǎo)電層40一部分與一個(gè)電池電極或與該電極電接觸的電池部分之間使用導(dǎo)電粘附物來(lái)實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)電層另一端或其部分可以使用一個(gè)激活機(jī)構(gòu)，例如上所述的75(a)和75b。在本實(shí)施例中，為了激活試驗(yàn)器，用戶(hù)只需壓下標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件5的一端。
本發(fā)明的標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的另一個(gè)實(shí)施例是如圖7示意說(shuō)明的組合件8，其可以參考圖8A至圖8C如下加以敘述。(圖7和圖8A至圖8C所示層具有如上參考圖1和圖2A至圖2C所討論層相同的標(biāo)號(hào)，它們可以有相同的成分，并且用如上所述相同的印刷方法來(lái)施加。)標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件8(圖8C)首先通過(guò)形成如圖8B所示第一分層子結(jié)構(gòu)9來(lái)制造。子結(jié)構(gòu)9(圖8B)是通過(guò)對(duì)標(biāo)簽10的內(nèi)表面施加一個(gè)圖形印刷層6，然后在印刷層6上施加粘附層20而形成。(用于層20的優(yōu)選粘附物及施加的優(yōu)選方法已在上文敘述。)可分離薄片18上一個(gè)可轉(zhuǎn)移分層子結(jié)構(gòu)36然后可以首先通過(guò)在可分離(例如涂有硅)薄片18上施加一個(gè)導(dǎo)電層(上述銀油墨層)，然后熱固化該層以形成經(jīng)固化的導(dǎo)電層40來(lái)準(zhǔn)備。(子結(jié)構(gòu)36或其部分這里可以稱(chēng)為預(yù)型件。)然后在導(dǎo)電層40上可以施加色層15，并且在色層15上又施加熱變色層12。子結(jié)構(gòu)36(圖8A)包括層12，15和40，然后它可以通過(guò)把子結(jié)構(gòu)36的熱變色層12壓到子結(jié)構(gòu)9的粘附層20上，并且然后從薄片18上剝離，以從可分離涂層薄片18上轉(zhuǎn)移到分層子結(jié)構(gòu)9上。隨后可以在暴露導(dǎo)電層40上施加電介質(zhì)層50，并且可以在電介質(zhì)層50上施加分隔層60，因此形成圖8和圖9C所說(shuō)明的最終標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件。
圖9說(shuō)明用于圖7所提及的導(dǎo)電層40，電介質(zhì)層50及分隔層60的一種優(yōu)選布置。圖9說(shuō)明的分隔層60由一個(gè)本體部分162及端部164a和164b形成。本體部分162理想地具有大約1.5mil(0.038mm)到7.0mil(0.18mm)之間的厚度。本體部分162優(yōu)選地以十字形水平和垂直肋圖形形成，這些肋形成多個(gè)氣穴163，它們?cè)跇?biāo)簽/試驗(yàn)器組合件8與電池殼80之間提供熱絕緣。如圖9所說(shuō)明，各端部164a和164b各自安排在層60的相對(duì)末端。端部164a和164b各包括各自的分隔端部165a和165b，及各自的分隔尖部166a和166b。分隔端部165a和165b各自形成孔穴167a和167b，它們優(yōu)選地為多邊形，矩形，蛋形，橢圓形或圓形。分隔端部165a和165b在分隔層60中其對(duì)端繞一個(gè)或多個(gè)這樣孔穴，即空間形成邊界。這些孔穴區(qū)域(面對(duì)導(dǎo)電層40)可以大約在1.5mm2到20.0mm2之間，優(yōu)選地大約在8mm2到20mm2之間，并且各自形成末端175a和175b一部分。分隔尖部166a優(yōu)選地包括一對(duì)傾斜肋166a1和166a2，它們從分隔層一端突出。分隔尖部166b優(yōu)選地包括一對(duì)傾斜肋166b1和166b2，它們從分隔層對(duì)端突出。
導(dǎo)電層40(圖9)包括在導(dǎo)電層各端的低電阻部分140a和140b，以及在其之間的高電阻部分140c。實(shí)際中高電阻部分140c形成導(dǎo)電層40的熱產(chǎn)生部分，即它設(shè)計(jì)為能夠產(chǎn)生足夠熱量，以便當(dāng)導(dǎo)電層40的端部壓下與一個(gè)新電池的電極電接觸時(shí)，與其熱接觸的熱變色層15將改變外觀。熱產(chǎn)生部分140c沿導(dǎo)電層長(zhǎng)度的主要部分可以有逐漸變窄的寬度，以便當(dāng)起動(dòng)試驗(yàn)器時(shí)，較窄端140c1將比較寬端140c2達(dá)到較高的表面平衡溫度。這樣允許確定電池的強(qiáng)度。例如，如果電池弱，將只有最窄部分(140c1)上的熱變色層40部分改變外觀。當(dāng)電池為新時(shí)，導(dǎo)電層40的整個(gè)熱產(chǎn)生部分(140c1和140c2)之上的熱變色層將改變外觀。
在圖9所示實(shí)施例中，優(yōu)選地兩個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電觸指143a從導(dǎo)電部分142a的端部突出，并且類(lèi)似地兩個(gè)或多個(gè)觸指143b從相對(duì)低電阻端140b突出。各觸指143a由它們之間的小間隔(m)相互隔開(kāi)。類(lèi)似地各觸指143b由它們之間的小間隔(n)相互隔開(kāi)。當(dāng)標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的端部加熱在電池肩部130和135上收縮時(shí)，各組觸指之間的間隔變小，因此趨于合并各組中的各觸指。觸指之間小間隔在對(duì)其施加熱量以使那些端部在電池肩部上熱收縮時(shí)，防止了標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件端部的凸出或翹曲。
圖9的層40，50和60如圖10組裝所示。在該實(shí)施例中電介質(zhì)層50夾在導(dǎo)電層40與分隔層60之間。電介質(zhì)層50比導(dǎo)電層40和分隔層60都短，并且只覆蓋分隔層60的本體部分162。因此，導(dǎo)電層40的端部，即部分142a和142b及導(dǎo)電觸指143a和143b能直接安置在分隔層上，優(yōu)選地在它們之間無(wú)插入層。在該組裝件中，分隔肋166a1和166a2在試驗(yàn)器一端對(duì)下面的導(dǎo)電層143a提供支持和電絕緣。分隔肋166b1和166b2在試驗(yàn)器對(duì)端對(duì)下面的導(dǎo)電層143b提供支持和電絕緣。
在標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件8對(duì)端的各末端175a和175b由各自分隔端部165a和165b，以及導(dǎo)電層一個(gè)部分，即各自為142a和142b所組成。分隔端部165a和165b理想地具有0.1mil(0.0025mm)到2.0mil(0.05mm)之間的厚度。部分165a和142a具有大約0.35mil(0.009mm)到3.0mil(0.075mm)之間的組合厚度。類(lèi)似地，部分165b和142b具有大約0.35mil(0.009mm)到3.0mil(0.075mm)之間的組合厚度。
當(dāng)壓下導(dǎo)電部分142a之上標(biāo)簽區(qū)域時(shí)，導(dǎo)電部分142a壓下穿過(guò)分隔部分165a中形成的下面間隙，并且穿過(guò)其中，直到它與電池電極或與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面相電接觸為止。當(dāng)移去壓力時(shí)，導(dǎo)電部分返回到其在分隔表面之上的原始位置。各自安置在分隔肋166a1和166a2上的導(dǎo)電觸指143a也能通過(guò)直接壓下所述觸指之上的標(biāo)簽部分而成為與電池電極電接觸。其中，導(dǎo)電部分143a穿過(guò)肋166a1和166a2之間分隔層中的孔穴，直到它與電池電極或與電池電極電接觸的導(dǎo)電表面相電接觸為止。當(dāng)移去壓力時(shí)，導(dǎo)電部分143a返回到其在分隔肋166a1和166a2之上的原始位置。試驗(yàn)器對(duì)端上的導(dǎo)電觸指143b能以相同方式通過(guò)直接壓下端部143b之上的標(biāo)簽部分而成為與電池電極電接觸，于是所述導(dǎo)電觸指穿過(guò)肋166b1和166b2之間分隔層中的孔穴而與電池電極電接觸。
圖7替換實(shí)施例所示的標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件8可以按參考1實(shí)施例所述相同方式施加到電池上；即繞電池殼80卷標(biāo)簽，使標(biāo)簽的粘附側(cè)與電池殼接觸，然后加熱收縮電池肩部130和135之上的標(biāo)簽端部。
本發(fā)明標(biāo)簽/試驗(yàn)器的一種優(yōu)選實(shí)施例為圖11示意說(shuō)明的組合件11。組合件11最頂層的詳細(xì)情況，即層40，50，60和210如圖12和圖13最佳說(shuō)明。(圖11至圖13所示層與相對(duì)上述實(shí)施例中任何一個(gè)所討論的具有相同標(biāo)號(hào)，它們可以有相同成分，并且以上述相同印刷方法施加。)圖11所示試驗(yàn)器/標(biāo)簽組合件11可以與圖7所示組合件8相同，并且除了在分隔層60之上添加一個(gè)附加層即絕緣襯底210，以便當(dāng)試驗(yàn)器/標(biāo)簽組合件施加到電池上時(shí)絕緣襯底210與電池殼80接觸之外，用上面參考圖8A至圖8C所述相同方法準(zhǔn)備。
絕緣襯底210提供電和熱絕緣，并且由具有一個(gè)或多個(gè)孔或開(kāi)口220的材料組成，當(dāng)組合件11施加到電池殼時(shí)，通過(guò)這些孔或開(kāi)口形成一個(gè)或多個(gè)熱絕緣氣穴。大部分熱絕緣由截留在孔或開(kāi)口220中的空氣提供，并且因此襯底210材料自身不必須具有非常高的絕熱特性。襯底210理想地為一種熱導(dǎo)率大約小于10watt m-1K-1的材料。該材料也優(yōu)選地基本不導(dǎo)電(即當(dāng)與金屬比較時(shí)基本上不導(dǎo)電)。理想地，襯底210材料具有大約大于2.7×106ohm-cm的體電阻率(表面電阻率為每方@2mil大約大于550兆歐)。襯底210應(yīng)該也有足夠的耐熱性，以便當(dāng)暴露在大約達(dá)140°F溫度時(shí)它不會(huì)收縮或變形。因此，襯底210可以從大量材料中選擇，例如塑料膜，聚合泡沫，紙及它們的混合物。襯底210理想地具有2mil到12mil(0.05mm到0.3mm)之間的厚度，優(yōu)選地在4mil到7mil(0.1mm到0.18mm)之間，并且最為優(yōu)選地是紙。紙可以是無(wú)涂層或有涂層紙。雖然多孔紙可能是優(yōu)選的，因?yàn)樗嗌偬峁┹^好的熱絕緣，但是紙的密度不重要。不用紙，襯底210可以是具有上述特性的塑料膜。例如，如果選擇塑料膜，它可以理想地從高密度聚乙烯，高密度聚丙烯，聚酯，聚苯乙烯，以及酰胺纖維中選擇。選擇地，襯底210可以是聚合泡沫，例如聚氨酯泡沫。襯底210可以由包括兩層或多層塑料膜，或壓到紙上的塑料膜，或聚合泡沫的層壓件的組合材料所形成。這樣用于襯底210的組合材料例如可以是層壓到聚乙烯的聚酯，例如通過(guò)共擠壓，或壓到紙上的旋壓粘合聚酯。在后種情況下，組合件的聚酯側(cè)將面對(duì)并接觸電池殼80。雖然組合材料不看作是必須的，但是它們確實(shí)對(duì)滲入試驗(yàn)器內(nèi)部的微量殘余KOH或其它沾染物提供附加程度的保護(hù)，這些沾染物可以在電池殼上存在。
襯底210中的開(kāi)口優(yōu)選地為一個(gè)單窗口220形狀，其足夠大以便覆蓋導(dǎo)電層40的熱產(chǎn)生部分(140c1和140c2)的主要部分(圖12)。(這里使用的術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)電層40的熱產(chǎn)生部分”將指置于熱變色層12之上(圖11)，并且當(dāng)導(dǎo)電層與一個(gè)新的未放電的電池電極電連接時(shí)，為了使與其熱接觸的熱變色層外觀產(chǎn)生響應(yīng)變化而產(chǎn)生足夠熱量的熱變色層40的部分。)窗口220理想地覆蓋比任何孔穴167a和167b中最大者要大的表面區(qū)域，通過(guò)這些孔穴167a和167b可以手動(dòng)壓下導(dǎo)電層40一部分以便激活試驗(yàn)器?？籽?67a和167b理想地覆蓋面對(duì)導(dǎo)電層40側(cè)大約1.5mm2到20mm2之間的區(qū)域，并且所述孔穴具有大約0.1mil(0.0025mm)到2.0mil(0.05mm)之間的深度。
窗口220應(yīng)該足夠大，以便在導(dǎo)電層40的熱產(chǎn)生部分與電池殼80之間提供理想的熱絕緣。窗口220還應(yīng)該足夠大，以便當(dāng)激活電池時(shí)它不妨礙達(dá)到可看見(jiàn)的強(qiáng)烈熱變色顯示。窗口220的寬度，即其沿電池周緣方向的尺寸相對(duì)窗口深度不應(yīng)該太大，以便當(dāng)其卷繞在電池殼80上時(shí)標(biāo)簽10的壓力使試驗(yàn)器的任何部分(除襯底210之外)沉入窗口區(qū)域里，并且接觸通常為圓柱形的電池殼。因此，一個(gè)優(yōu)選窗口220為一個(gè)細(xì)長(zhǎng)或扁長(zhǎng)裂縫布置，例如矩形或橢圓形或其它這樣寬度比長(zhǎng)度小的布置。窗口220相對(duì)電池直線校準(zhǔn)，以便其寬度基本在電池周緣方向。例如，圖12說(shuō)明一個(gè)矩形窗口220。本實(shí)施例中該矩形窗口220可以典型地具有大約1.5mm的寬度，大約20mm的長(zhǎng)度，以及大約0.15mm厚度。這樣尺寸反映寬度充分小，厚度充分大，以便當(dāng)標(biāo)簽10卷繞在電池上時(shí)，使標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件的任何部分(除襯底210之外)不致通過(guò)所述窗口與電池殼接觸。
在圖12所示實(shí)施例中，窗口220理想地有一個(gè)為導(dǎo)電層40熱產(chǎn)生部分一側(cè)表面區(qū)域至少40％，并且優(yōu)選地至少為60％的區(qū)域。在圖12所示實(shí)施例中，窗口220可以有一個(gè)高達(dá)導(dǎo)電層40熱產(chǎn)生部分一側(cè)表面區(qū)域至少80％的區(qū)域。與該實(shí)施例有關(guān)，分隔層60的本體部分162可以在其表面包括如圖9所示開(kāi)口163那樣的間隙或開(kāi)孔圖形。但是，本體部分162優(yōu)選地為連續(xù)層，在其表面無(wú)開(kāi)口或間隙。這樣使用連續(xù)本體部分162與其中具有大窗口開(kāi)口220的絕緣襯底210相結(jié)合的實(shí)施例在圖12說(shuō)明。本體部分162具有0.1mil(0.0025mm)到7mil(0.18mm)之間的厚度，優(yōu)選地大約在0.1mil(0.0025mm)到2mil(0.05mm)之間。當(dāng)對(duì)分隔層60使用連續(xù)本體162時(shí)(圖12)，有可能取消電介質(zhì)層50。但是包括電介質(zhì)層50還是非常理想，因?yàn)樗趯?dǎo)電層40與電池殼80之間提供附加電絕緣，并且還有助于使電池殼上任何殘留的KOH或電池所產(chǎn)生的腐蝕水氣不致進(jìn)入導(dǎo)電層40和熱變色層12。如圖12所說(shuō)明，端部164a和164b可以具有上述參考圖9所說(shuō)明實(shí)施例相同的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)。
當(dāng)標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件11組裝并施加到電池殼上時(shí)，截留在窗口220內(nèi)的空氣用作使最接近絕緣襯底210的導(dǎo)電層40那側(cè)熱絕緣。截留的空氣使導(dǎo)電層40的對(duì)側(cè)與熱變色層12之間相互交換熱量，以便當(dāng)電池激活時(shí)比不在襯底210中使用窗口或其它開(kāi)口時(shí)達(dá)到較高溫度，絕緣襯底210中小開(kāi)口的圖形可以用來(lái)提供空氣絕緣，代替所有或部分窗口220。例如，窗口220可以形成較小，并且在襯底210中在窗口周?chē)蚋浇纬筛郊娱_(kāi)口。但是，在絕緣襯底210中形成小開(kāi)口圖形的襯底材料將傳遞一些熱或反射光，并且因此當(dāng)激活試驗(yàn)器10時(shí)妨礙熱變色顯示的外觀。也就是，當(dāng)試驗(yàn)器激活時(shí)，襯底210中小開(kāi)口圖形將通過(guò)顯示區(qū)域來(lái)展示。因此，當(dāng)在絕緣襯底210中在導(dǎo)電層40的熱產(chǎn)生部分之上使用單個(gè)大窗口220時(shí)，則實(shí)現(xiàn)最佳效果。并且，已經(jīng)確定單個(gè)大窗口220能由其中截留的空氣提供所要求程度的熱絕緣，使得無(wú)需在襯底210中有附加開(kāi)口。
已經(jīng)確定窗口220大約有2mil到12mil(0.05mm到0.3mm)之間，優(yōu)選地4mil到7mil(0.1mm到0.18mm)之間的深度，以便滿(mǎn)意地提供所要求的熱絕緣。這樣范圍足夠低，因此不要求對(duì)市場(chǎng)上堿性電池的電池殼直徑作任何調(diào)整。在圖12所示實(shí)施例中，窗口220可以具有20mm×1.5mm×0.15mm的典型尺寸。在絕緣襯底210與分隔層60之間有一個(gè)例如大約0.1mil到0.3mil(0.0025mm到0.075mm)之間厚度的薄粘附層215，其把襯底210固定在分隔層60上。在組裝期間在層60施加到電介質(zhì)層50之上以后，粘附層215(圖12)可以方便地直接施加到分隔層60的本體部分162之上。該粘附物可以以連續(xù)或不連續(xù)層，例如以可能是規(guī)則或不規(guī)則隔開(kāi)的網(wǎng)點(diǎn)或直線形式施加到本體部分162上。粘附物215例如可以按一系列密排的水平或垂直平行線施加到層60的部分162之上。這樣與如果使用連續(xù)層相比，就能使用稍許少些的粘附物。施加襯底210以便固定到分隔層60的粘附涂層部分162上，并且使窗口220與導(dǎo)電層60的熱產(chǎn)生部分(140c1和140c2)直線校準(zhǔn)。本體162上粘附層215一部分可以位于窗口220下面，但是它不進(jìn)入窗口容積?？蛇x擇地，粘附物215可以直接施加到絕緣襯底210的表面上，絕緣襯底又可以施加為固定到分隔層60的本體部分162上。
粘附物215不要求高的粘合強(qiáng)度，并且能從大量耐熱粘附物中選擇。優(yōu)選地粘附物215為一種U.V.(超紫色光線)可固化壓力敏感粘附物。這種類(lèi)型的一種適當(dāng)粘附物以一種預(yù)聚合液體混合物，以商業(yè)標(biāo)志Deco-Rad7024 U.V.可處理粘附物從Deco-Chem Co.，Mishawaka，Indiana可買(mǎi)到。該預(yù)聚合液體可以用常規(guī)印刷方法，例如用曲面印刷施加到分隔本體162上，然后經(jīng)受超紫色光線固化該層。在襯底210粘合到分隔本體162上之后，然后以參考以上實(shí)施例所述方式，可以把試驗(yàn)器/標(biāo)簽組合件11施加到電池殼80上，而使端部164a和164b各自熱收縮在電池肩部130和135上。
雖然本發(fā)明已參考特定實(shí)施例和材料作了敘述，但是應(yīng)該理解，可能修改這些實(shí)施例以及替換材料。例如，已經(jīng)敘述了粘附層20的理想性能特征，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很顯然，可能替代這里敘述的優(yōu)選壓力敏感粘附物。并且，雖然已經(jīng)對(duì)電和熱絕緣層敘述了優(yōu)選的特定材料，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)可能替換材料。因此，本發(fā)明不打算限于這里所述的特定實(shí)施例和材料，而是由權(quán)利要求及其等效內(nèi)容所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于制造標(biāo)簽的方法，該標(biāo)簽用于具有一個(gè)外殼和兩個(gè)電極的電池，此標(biāo)簽包括一個(gè)熱縮襯底和一個(gè)集成電池狀態(tài)試驗(yàn)器；其中所述試驗(yàn)器包括熱產(chǎn)生裝置和用來(lái)與所述電池電極電接觸的裝置；所述方法的特征在于步驟a)通過(guò)在一個(gè)可分離轉(zhuǎn)移薄片上形成至少包括所述熱產(chǎn)生裝置的試驗(yàn)器部分，制成一個(gè)預(yù)型件；b)把該預(yù)型件固定在所述襯底上，以及c)從預(yù)型件移去可分離轉(zhuǎn)移薄片。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述熱產(chǎn)生裝置是通過(guò)在可分離轉(zhuǎn)移薄片上施加一個(gè)導(dǎo)電層，并且熱固化其上的所述導(dǎo)電層來(lái)形成。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征還在于，在熱固化所述導(dǎo)電層之后在所述薄片上的所述導(dǎo)電層之上施加一個(gè)色層，以及在該色層之上施加一個(gè)熱變色層，以及在從預(yù)型件移去可分離轉(zhuǎn)移薄片之后在所述導(dǎo)電層一部分之上施加一個(gè)電介質(zhì)層，并且然后在所述電介質(zhì)層一部分之上施加一個(gè)電絕緣層，所述電絕緣層具有貫穿其厚度的孔穴。
4.一種用于制造電化學(xué)電池的方法，該電化學(xué)電池有一個(gè)其上有一個(gè)集成試驗(yàn)器的標(biāo)簽，該方法包括把一個(gè)按照權(quán)利要求3制成的標(biāo)簽施加到一個(gè)電化學(xué)電池上，這里是通過(guò)使所述導(dǎo)電層至少一部分鄰近一個(gè)與所述電池的一個(gè)電極相電接觸的導(dǎo)電表面而把所述標(biāo)簽固定其上，其中所述電絕緣層一端在其表面至少有一個(gè)孔穴，通過(guò)該孔穴可以手動(dòng)壓下所述導(dǎo)電層一部分以便激活試驗(yàn)器，并且其中至少所述導(dǎo)電層的另一部分鄰近一個(gè)與所述電池另一電極相電接觸的導(dǎo)電表面。
5.權(quán)利要求4的方法，其中電池殼包括一個(gè)金屬圓柱壁，在其各自端有第一和第二肩部；其中包括所述預(yù)型件的所述標(biāo)簽至少有一個(gè)邊緣，包括所述導(dǎo)電層一部分，伸到所述電池肩部中一個(gè)之外；其中所述方法還包括如下步驟，即加熱收縮一個(gè)所述電池肩部之上至少一個(gè)標(biāo)簽的所述邊緣，其把導(dǎo)電層一部分置于鄰近一個(gè)與一個(gè)電極相電接觸的導(dǎo)電表面。
6.一種用于制造集成有狀態(tài)試驗(yàn)器的標(biāo)簽的方法，該方法形成一個(gè)用于電化學(xué)電池的標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件，并且把所述組合件施加到電池上，所述電池有一個(gè)殼及一個(gè)正電極和一個(gè)負(fù)電極，所述方法的特征在于如下步驟a)把一個(gè)粘附層施加到一個(gè)熱縮底膜一側(cè)至少一部分上，b)把一個(gè)導(dǎo)電層施加到一個(gè)可分離薄片上，c)熱固化所述薄片上的導(dǎo)電層，d)把一個(gè)熱變色層施加到經(jīng)固化的導(dǎo)電層上，以便在所述薄片上形成一個(gè)子結(jié)構(gòu)，所述子結(jié)構(gòu)包括經(jīng)固化的導(dǎo)電層和熱變色層；e)把所述子結(jié)構(gòu)附著在底膜上所述粘附層至少一部分上；f)移去可分離薄片，以及此后g)通過(guò)使所述膜上粘附層的暴露部分與殼接觸，把底膜施加到電池殼上，由此所述導(dǎo)電層至少一部分鄰近一個(gè)與所述電池一個(gè)電極相電接觸的導(dǎo)電表面。
7.組合地，一種電化學(xué)電池和一種標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件；所述電池包括正電極和負(fù)電極及一個(gè)金屬殼；所述標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件附著在電池殼上，所述殼一部分形成所述電極中一個(gè)；所述組合件的特征在于包括一個(gè)其上安排一種熱變色材料的膜，一種與該熱變色材料熱接觸的導(dǎo)電材料，用于使所述導(dǎo)電材料與電池殼熱絕緣的裝置，所述裝置在一種基本不導(dǎo)電材料中包括一個(gè)開(kāi)口，并且所述開(kāi)口具有足夠尺寸以覆蓋所述導(dǎo)電材料的主要部分。
8.權(quán)利要求7的組合，其中所述開(kāi)口為一個(gè)細(xì)長(zhǎng)裂縫，其寬度比長(zhǎng)度小，并且相對(duì)電池直線校準(zhǔn)，以便其寬度基本在電池殼的周緣方向。
9.權(quán)利要求7的組合，其中電池為圓柱形，并且所述不導(dǎo)電材料的厚度和所述開(kāi)口的寬度為預(yù)先確定，以便當(dāng)該組合件附著在電池上時(shí)，除所述不導(dǎo)電材料以外標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件沒(méi)有部分通過(guò)所述開(kāi)口與電池殼接觸。
10.權(quán)利要求7的組合，其中所述不導(dǎo)電材料有大約大于2.7×106ohm-cm的體電阻率，以及大約小于10watt m-1K-1的熱導(dǎo)率，其中所述不導(dǎo)電材料從紙，塑料膜，聚合泡沫及它們?nèi)我饨M合所組成的組中選擇，并且其中所述開(kāi)口覆蓋所述導(dǎo)電材料的所述熱產(chǎn)生部分一側(cè)的一個(gè)區(qū)域。
11.權(quán)利要求9的組合，其中在其內(nèi)有所述開(kāi)口的所述不導(dǎo)電材料的厚度大約在2mil到12mil(0.05mm到0.3mm)之間。
12.權(quán)利要求10的組合，其中所述不導(dǎo)電材料包括紙。
13.權(quán)利要求8的組合，還在所述導(dǎo)電材料與所述不導(dǎo)電材料之間包括一個(gè)分隔層，所述分隔層至少有一個(gè)孔穴穿過(guò)其厚度，其中導(dǎo)電材料一部分安排在所述孔穴之上；通過(guò)在所述孔穴之上所述導(dǎo)電部分上施加手動(dòng)壓力，由此使其壓下穿過(guò)以與電池電極電接觸，可以激活試驗(yàn)器。
14.權(quán)利要求13的組合，其中所述分隔層一部分覆蓋所述不導(dǎo)電材料中的所述細(xì)長(zhǎng)裂縫，并且覆蓋所述細(xì)長(zhǎng)裂縫的分隔層的所述部分在其表面無(wú)間隙。
15.權(quán)利要求13的組合，其中所述電池的金屬殼有一個(gè)圓柱壁，在其各自端有第一和第二肩部，并且其中所述標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件包括使該組合件至少一端加熱齊平收縮在所述電池肩部中一個(gè)的裝置。
16.權(quán)利要求15的組合，其中使組合件所述至少一端加熱齊平收縮的所述裝置包括至少兩個(gè)觸指，從導(dǎo)電材料的所述端部凸出。
17.權(quán)利要求7的組合，其中其上安排有熱變色材料的所述膜是從未增塑聚氯乙烯和聚丙烯組成的組合中選擇的一種熱縮膜，其中所述膜是在其一側(cè)上印有圖形的熱縮膜，并且在其與該圖形相同側(cè)具有壓力敏感粘附物，其中所述組合件是通過(guò)使其卷繞電池殼上，以便粘附物接觸殼而附著在電池上，并且所述標(biāo)簽/試驗(yàn)器具有小于100mil(2.5mm)的厚度。
18.一種用于電化學(xué)電池的狀態(tài)試驗(yàn)器，所述狀態(tài)試驗(yàn)器位于一個(gè)熱縮標(biāo)簽上，在所述標(biāo)簽一側(cè)包括一個(gè)粘附層，一個(gè)熱變色層，一個(gè)與熱變色層熱接觸經(jīng)熱固化的導(dǎo)電層，以及用于使該導(dǎo)電層與一個(gè)電化學(xué)電池的殼隔開(kāi)并熱絕緣的裝置。
19.權(quán)利要求18的電化學(xué)電池狀態(tài)試驗(yàn)器，其中標(biāo)簽在導(dǎo)電層經(jīng)受熱固化的溫度之下某一溫度收縮。
20.組合地，一種電化學(xué)電池和一種標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件；所述電池包括一個(gè)具有圓柱壁的金屬殼，在其各自端有第一和第二肩部；所述標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件附著在電池殼上；所述組合件包括一個(gè)熱縮底膜，一個(gè)熱變色層，一個(gè)與該熱變色層熱接觸的經(jīng)熱固化的導(dǎo)電層，用于使所述導(dǎo)電層與電池殼保持隔開(kāi)的裝置，所述裝置使所述導(dǎo)電層與電池殼電絕緣和熱絕緣，以及包括至少兩個(gè)觸指的附加裝置，這兩個(gè)觸指從導(dǎo)電層至少一端凸出。
21.權(quán)利要求20的組合，其中在所述導(dǎo)電層經(jīng)受熱固化的溫度之下某一溫度時(shí)，所述底膜在電池上可收縮。
全文摘要
公開(kāi)一種用于電化學(xué)電池的標(biāo)簽(10)，其有一個(gè)用于電池的狀態(tài)試驗(yàn)器，與該標(biāo)簽集成以形成一個(gè)標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件(11)。該標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件有一種熱變色材料(12)，與一種導(dǎo)電材料(40)熱接觸。在一個(gè)可分離薄片上形成包括一種經(jīng)固化的導(dǎo)電材料及優(yōu)選地還有一種熱變色材料的子結(jié)構(gòu)，并且把該子結(jié)構(gòu)從可分離薄片轉(zhuǎn)移到熱縮底膜的內(nèi)表面上。在已轉(zhuǎn)移的導(dǎo)電材料上可以施加一個(gè)分隔層(60)。優(yōu)選地，一張其中具有一個(gè)用于截留空氣的大窗口(220)開(kāi)口的紙或塑料膜(210)施加在分隔層之上，并且與導(dǎo)電材料的熱產(chǎn)生部分直線校準(zhǔn)。該標(biāo)簽/試驗(yàn)器組合件施加到電池殼上，使具有窗口開(kāi)口的絕緣紙或塑料膜對(duì)著電池殼。該試驗(yàn)器可以通過(guò)壓下其表面上一個(gè)或兩個(gè)區(qū)域，由此使導(dǎo)電材料與電池電極連接來(lái)激活，隨后導(dǎo)電材料變熱，使熱變色材料外觀發(fā)生變化，以便指示電池的狀態(tài)。
文檔編號(hào)H01M10/48GK1162369SQ95195999
公開(kāi)日1997年10月15日 申請(qǐng)日期1995年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月29日
發(fā)明者約翰·休恩, 斯科特·弗格森, 邁克爾·加里斯 申請(qǐng)人:杜拉塞爾公司