【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，尤其涉及一种电池包中的气体传感器及其制造方法、电池包和电子设备。
技术介绍
1、锂电池是应用广泛的储能介质，锂电池的工作环境复杂，包含各种不同类型的工况滥用情况，容易诱发锂电池的热失控故障。热失控一旦发生，将导致电芯温度急剧上升并释放出大量烟雾，并引发电池组内其他正常电芯发生热失控，最终引起火灾甚至爆炸。锂电池在热失控发生的前期，会释放(泄露或挥发)电解液气体，电解液气体包括：具有碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)等成分的气体，以及氢气、一氧化碳等。若不在热失控发生的前期预警，采取热失控处置措施，热失控蔓延将会带来火灾，甚至导致产生爆炸事故，造成很大的经济损失和很强的社会负面影响。
2、因此，如何设计一种较小尺寸且能灵活应用在电池包中的气体传感器，能够在热失控产生的前期及时检测，避免热失控蔓延，为业界研发的方向。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种电池包中的气体传感器及其制造方法、电池包和电子设备，例如电子设备可以为储能系统、车辆等，气体传感器能够应用在电池包中，具有在电池包的使用环境中随时探测电解液挥发的气体浓度的优势，提升了电池包的安全性能及使用寿命。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种气体传感器，应用于电池包中，所述气体传感器包括底座、传感器芯片、测试端子和加热端子，所述测试端子和所述加热端子固定至所述底座；
3、所述传感器芯片包括测试电极、绝缘体、加热电极和气敏材料，所述测试电极位于所
4、本申请实施例通过传感器芯片中的气敏材料的氧化铋来检测电池包泄露或挥发的电解液气体。电池包为锂电池，电池包的电芯内的电解液在热失控发生前会泄露或挥发电解液气体，电解液气体的成分包括：碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)。氧化铋对碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)气体具有更强的吸附能力，氧化铋能够将碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)气体吸附在氧化铋的表面的氧空位上，形成碳酸盐的连接形式。空气中的氧气在氧化铋的晶粒表面形成的吸附氧。吸附氧抢夺氧化铋的导带电子，从而形成势垒。当待测气体被氧化铋吸附，待测气体与吸附氧发生氧化还原反应，改变势垒宽度，从而改变氧化铋的电阻特性。本申请实施例通过氧化铋的电阻的变化量反映电解液气体浓度的高低，可以通过测量气敏材料的电阻，实现对电解液气体的浓度进行监测，进行热失控预警，及时处理控制热失控现象，避免热失控蔓延。
5、氧化铋具有对碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dec)较高灵敏度和选择性，能够在空气中持续稳定工作，有利于保证气体传感器的工作稳定性和持久性。气敏材料为设置在传感器芯片中的涂层结构或膜结构，使得气体传感器整体体积小，可以将气体传感器放置在电池包内部检测，不但检测效率高，可以在电池包产生热失效之前就检测到电解液气体，进行预警。不需要较大的检测设备进行检测，使用本申请实施例提供的气体传感器具有较低的检测成本，而且可以在电池包的工作环境中，气体传感器能够随时监测，适合日常使用。
6、一种可能的实现方式中，所述气敏材料中氧化铋成分的质量比占80％-95％。由于氧化铋为探测气体的核心材料，通过约束氧化铋成分的质量比，可以保证气敏材料探测气体的灵敏度更高，也能保证气体传感器的使用寿命更长。
7、一种可能的实现方式中，所述气敏材料包括树脂。在制备气敏材料过程中，烧结工艺之前，会在氧化铋材料中混入一定质量比的树脂成分，例如树脂占比10％-40％。在烧结过程中，树脂成分被大量去除，同时树脂成为用于诱导氧化铋粉末之间和氧化铋粉末与衬底之间相互粘结，能够提高氧化铋粉末的气敏响应值、提高氧化铋粉末在衬底上的粘附性，降低气敏材料的电阻值。烧结之后，气敏材料中会有残余的树脂。本申请实施例可以通过气敏材料中具有树脂，判断出气敏材料在烧结的过程中具有较好的粘附性。
8、一种可能的实现方式中，所述测试电极的材料为金或铂，这两种材料在加热过程中，不容易被空气氧化，且电阻值极低，不易与气体发生反应，因此，本方案提供的测试电极具有较稳定的化学性质，能够保证气体传感器的检测精度和长期使用的稳定性。
9、一种可能的实现方式中，所述测试电极或所述加热电极的材料包括金、铂、银、钯中的至少一种。
10、一种可能的实现方式中，所述绝缘体为陶瓷材料，所述加热电极的材料为氧化钌材料。
11、一种可能的实现方式中，所述绝缘体为平板状结构，所述绝缘体的一侧表面和所述绝缘体的另一侧表面平行相对。
12、一种可能的实现方式中，所述绝缘体为管状结构，所述绝缘体一侧表面为外侧面，所述绝缘体的另一侧表面为内侧面。
13、一种可能的实现方式中，所述传感器芯片包括衬底层，所述衬底层的表面设置所述加热电极，所述绝缘层和所述衬底层层叠设置，所述绝缘层的一侧表面为所述绝缘层的远离所述衬底层的表面，所述绝缘层的另一侧表面为所述绝缘层的朝向所述衬底层的表面。
14、一种可能的实现方式中，所述传感器芯片和所述底座之间悬空间隔设置。由于传感器芯片在工作过程中需要被加热，加热状态下，传感器芯片上的气敏材料具有敏感特性。通过传感器芯片和底座之间悬空间隔设置，有利于减少热耗散，避免传感器芯片的加热温度传递给底座，能够维持传感器芯片表面的加热温度，保证传感器芯片的正常工作的稳定性。
15、一种可能的实现方式中，所述气敏材料的工作温度为：150摄氏度-250摄氏度。
16、第二方面，本申请实施例提供了一种气体传感器的制作方法，包括：
17、制备氧化铋粉末；
18、制备芯片中间件，所述芯片中间件包括测试电极、绝缘体和加热电极，所述测试电极位于所述绝缘体一侧表面，所述加热电极位于所述绝缘体的另一侧表面；
19、将所述氧化铋粉末与有机粘接剂和有机溶剂充分混合形成悬浊液；
20、将所述悬浊液转移沉积至所述绝缘体的一侧表面，且覆盖至少部分测试电极，并进行烧结。
21、一种可能的实现方式中，制备氧化铋粉末的方法包括：
22、采用水热合成法，将五水合硝酸铋溶解于无水乙醇和乙二醇中，搅拌使其充分溶解后形成混合溶液；
23、将所述混合溶液转移到反应釜中加热，冷却后获得氧化铋中间材料；
24、将所述氧化铋中间材料进行清洗和退火，得到氧化铋粉末。
25、一种可能的实现方式中，采用水热合成法形成所述混合溶液的过程中，所述无水乙醇和乙二醇的体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气体传感器，应于于电池包中，其特征在于，所述气体传感器包括底座、传感器芯片、测试端子和加热端子，所述测试端子和所述加热端子固定至所述底座；
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述气敏材料中氧化铋成分的质量比占80％-95％。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述气敏材料包括树脂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述测试电极或所述加热电极的材料包括金、铂、银、钯中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述绝缘体为陶瓷材料，所述加热电极的材料为氧化钌材料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述绝缘体为平板状结构，所述绝缘体的一侧表面和所述绝缘体的另一侧表面平行相对。
7.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述绝缘体为管状结构，所述绝缘体一侧表面为外侧面，所述绝缘体的另一侧表面为内侧面。
8.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器芯片包括衬底层，所述衬底
9.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器芯片和所述底座之间悬空间隔设置。
10.根据权利要求1-9任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述气敏材料的工作温度为：150摄氏度-250摄氏度。
11.一种气体传感器的制作方法，其特征在于：包括：
12.根据权利要求11所述的气体传感器的制作方法，其特征在于，制备氧化铋粉末的方法包括：
13.根据权利要求12所述的气体传感器的制作方法，其特征在于，采用水热合成法形成所述混合溶液的过程中，所述无水乙醇和乙二醇的体积比为2:1。
14.一种电池包，其特征在于，包括外壳、电芯和如权利要求1-10任一项所述的气体传感器，所述电芯内具有电解液，所述外壳围设形成容纳空间，所述电芯和所述气体传感器位于所述容纳空间中。
15.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求14所述的电池包。
...【技术特征摘要】
1.一种气体传感器，应于于电池包中，其特征在于，所述气体传感器包括底座、传感器芯片、测试端子和加热端子，所述测试端子和所述加热端子固定至所述底座；
2.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述气敏材料中氧化铋成分的质量比占80％-95％。
3.根据权利要求2所述的气体传感器，其特征在于，所述气敏材料包括树脂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述测试电极或所述加热电极的材料包括金、铂、银、钯中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述绝缘体为陶瓷材料，所述加热电极的材料为氧化钌材料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的气体传感器，其特征在于，所述绝缘体为平板状结构，所述绝缘体的一侧表面和所述绝缘体的另一侧表面平行相对。
7.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述绝缘体为管状结构，所述绝缘体一侧表面为外侧面，所述绝缘体的另一侧表面为内侧面。
8.根据权利要求1所述的气体传感器，其特征在于，所述传感器芯片包括衬底层，所述衬底层...
【专利技术属性】
技术研发人员：閤明波，刘承勇，叶万祥，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。