一种柔性应力传感功能集流体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种柔性应力传感功能集流体及其制备方法与应用，所述柔性应力传感功能集流体包括基底膜，在所述基底膜的一侧设置集流体金属层，在所述基底膜的另一侧设置压阻式应力传感功能结构层；所述压阻式应力传感功能结构层包括依次设置的上电极层、导电聚合物层、下电极层与绝缘层；其中，所述上电极层与所述基底膜相接触，所述上电极层与所述下电极层通过导线与外部控制器相连接，用于电学信号传输。所述柔性应力传感功能集流体具备压阻应力传感功能、优异的柔性以及集成度高的优点，可在生产过程中进行卷绕，并最大程度保证器件的轻薄性；所述制备方法简单，操作安全，且应用广泛，可应用于圆柱形电池、方形电池和各类软包锂电池。锂电池。锂电池。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性应力传感功能集流体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及锂电池内应力实时监测
，具体涉及一种柔性应力传感功能集流体及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]自从锂电池问世以来，锂电池成为缓解能源危机的重要储能手段之一。锂电池能量密度高，工作电压高，循环稳定好，广泛用于各种动力储能领域，在新能源汽车、小型数码产品和无人机领域占有很大市场。
[0003]然而，在锂电池不断充放电过程中，电池内部时常产生的内应力会造成电化学性能衰退，并导致不容忽视的安全隐患。通常内应力的产生有两大原因：第一，正负极材料在嵌锂和脱锂过程中伴随着极片厚度发生变化，尤其是负极极片，其膨胀率可达20％，这与石墨在嵌锂后形成的层状化合物导致晶格间距增大有关。这种不可恢复性膨胀引起的内应力增大，经过累积造成卷芯变形，不仅影响负极嵌锂深度和锂离子扩散速率，还会对隔膜造成压迫引起短路风险。第二，电池内部产气引起鼓胀，产气的原因主要有：
①
固体电解质界面膜(SEI膜)在形成时发生电解液的分解，通常产生以烃类为主的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性应力传感功能集流体，其特征在于，包括基底膜，在所述基底膜的一侧设置集流体金属层，在所述基底膜的另一侧设置压阻式应力传感功能结构层；所述压阻式应力传感功能结构层包括依次设置的上电极层、导电聚合物层、下电极层与绝缘层；其中，所述上电极层与所述基底膜相接触，所述上电极层与所述下电极层分别通过导线与控制器相连接。2.根据权利要求1所述的柔性应力传感功能集流体，其特征在于，所述基底膜的材质包括聚酰亚胺、聚醚醚酮或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述基底膜的厚度为10
‑
50μm；优选地，所述集流体金属层的材质包括铜、铝或银中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述集流体金属层的厚度为0.2
‑
2μm。3.根据权利要求1或2所述的柔性应力传感功能集流体，其特征在于，所述上电极层的材质包括铜、铝或银中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述上电极层的厚度为0.2
‑
2μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的柔性应力传感功能集流体，其特征在于，所述导电聚合物层包括聚合物弹性体与导电材料；优选地，所述聚合物弹性体包括聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯、左旋聚乳酸、聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导电材料包括碳纳米管、银纳米线、炭黑、石墨烯、Mxene或还原氧化石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导电聚合物层的厚度为50
‑
200μm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的柔性应力传感功能集流体，其特征在于，所述下电极层的材质包括铜、铝或银中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述下电极层的厚度为0.5
‑
2μm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的柔性应力传感功能集流体，其特征在于，所述绝缘层的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、热塑性聚氨酯弹性体、环氧树脂或聚酰亚胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述绝缘层的厚度为10
‑
100μm。7.一种根据权利要求1
‑
6任一项所述柔性应力传感功能集流体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)通过物理气相沉积在基底膜的两侧分别形成集流体金属层和上电极层；(2)在步骤(1)所述上电极层涂覆导电聚合物浆料，依次进行干燥、冷却得到导电聚合物层；(3)在步骤(2)所述导电聚合物层上通过物理气相沉积形成下电极层；(4)将步骤(1)所述上电极层与步骤(3)所述下电极层分别通过导线与控制器相连接，用于电学信号传输；(5)在步骤(3)所述下电极层涂覆绝缘涂料，依次进行干燥、冷却得到绝缘层，并得到柔性应力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国光，夏阳，邵忠洁，蒋易晟，张昊阳，王占洲，
申请(专利权)人：横店集团东磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：