柔性薄膜传感器及检测装置论文和设计-李哲

全文摘要

本申请提供一种柔性薄膜传感器及检测装置。所述柔性薄膜传感器包括柔性电路板、温度感应端子和电位感应端子。所述柔性电路板上通过刻蚀技术剥离出检测电路。所述温度感应端子和所述电位感应端子固定设置于所述柔性电路板上的不同位置。由于所述检测电路集成在所述柔性电路板上，在测量过程中不需要导线连接，因此解决了过多的导线导致的被测物体不易封装的问题。此外，所述柔性电路板为薄形板，在所述被测物体内部容易固定，有效解决了测量点因尺寸较小不易固定的问题。

主设计要求

1.一种柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，包括：柔性电路板(20)，集成有检测电路(24)；温度感应端子(21)，固定设置于所述柔性电路板(20)，用于检测被测物体表面温度值；电位感应端子(22)，固定设置于所述柔性电路板(20)，用于检测被测物体电位值。

设计方案

1.一种柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，包括：

柔性电路板(20)，集成有检测电路(24)；

温度感应端子(21)，固定设置于所述柔性电路板(20)，用于检测被测物体表面温度值；

电位感应端子(22)，固定设置于所述柔性电路板(20)，用于检测被测物体电位值。

2.根据权利要求1所述的柔性薄膜传感器(200),其特征在于，所述柔性电路板(20)具有第一检测面(201)和第二检测面(202)；

所述温度感应端子(21)设置于所述第一检测面(201)；

所述电位感应端子(22)设置于所述第二检测面(202)。

3.根据权利要求2所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述温度感应端子(21)的数量设置为至少一个，所述电位感应端子(22)的数量设置为至少一个。

4.根据权利要求3所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述温度感应端子(21)的数量设置为五个，所述柔性电路板(20)为矩形电路板；

五个所述温度感应端子(21)中的四个温度感应端子(21)一一对应的设置于所述第一检测面(201)的四个角上，所述五个温度感应端子(21)中的第五个所述温度感应端子(21)设置于所述第一检测面(201)的中心位置。

5.根据权利要求3所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述柔性电路板(20)为矩形电路板；

所述电位感应端子(22)包括第一电位感应端子(220)、第二电位感应端子(221)、第三电位感应端子(222)、第四电位感应端子(223)、第五电位感应端子(224)、第六电位感应端子(225)、第七电位感应端子(226)、第八电位感应端子(227)、第九电位感应端子(228)和第十电位感应端子(229)；

所述第一电位感应端子(220)、所述第二电位感应端子(221)、所述第三电位感应端子(222)和所述第四电位感应端子(223)一一对应的设置于所述第二检测面(202)的四个角上；

所述第五电位感应端子(224)、所述第六电位感应端子(225)、所述第七电位感应端子(226)和所述第八电位感应端子(227)一一对应的设置于所述第二检测面(202)的四条边的中点位置；

所述第九电位感应端子(228)设置于所述第二检测面(202)的中心位置；所述第十电位感应端子(229)设置于所述第二检测面(202)的四条边中一条边的四等分点位置。

6.根据权利要求1所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述温度感应端子(21)采用晶体管封装。

7.根据权利要求1所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述柔性电路板(20)具有电绝缘的封装层。

8.根据权利要求7所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述电绝缘的封装层的材质为聚酯、聚氨酯、聚酯亚胺或缩醛。

9.根据权利要求1所述的柔性薄膜传感器(200)，其特征在于，所述柔性电路板(20)还包括：

数据接口(23)，用于输出所述检测电路(24)测量的温度值和电位值。

10.一种检测装置(300)，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的柔性薄膜传感器(200)。

设计说明书

技术领域

本申请涉及动力能源技术领域，特别是涉及柔性薄膜传感器及检测装置。

背景技术

在很多领域里，一些具有密闭性的物体都需要测量内部参数。内部参数往往表征了系统的运行状态，与安全和寿命等问题息息相关，因此在很多场合里是一个非常重要的参数。

为了检测具有密闭性的物体内的物理信息参数，传统的方案是在物体的内部布置微型传感器。由于微型传感器的尺寸变小，其在物体内部的不易固定，单点位移现象时有发生。

实用新型内容

基于此，有必要针对传感器在物体内部不易固定的问题，提供一种柔性薄膜传感器及检测装置。

一种柔性薄膜传感器，包括：

柔性电路板，集成有检测电路；

温度感应端子，固定设置于所述柔性电路板，用于检测被测物体表面温度值；

电位感应端子，固定设置于所述柔性电路板，用于检测被测物体电位值。

在其中一个实施例中，所述柔性电路板具有第一检测面和第二检测面；

所述温度感应端子设置于所述第一检测面；

所述电位感应端子设置于所述第二检测面。

在其中一个实施例中，所述温度感应端子的数量设置为至少一个，所述电位感应端子的数量设置为至少一个。

在其中一个实施例中，所述温度感应端子的数量设置为五个，所述柔性电路板为矩形电路板；

五个所述温度感应端子中的四个温度感应端子一一对应的设置于所述第一检测面的四个角上，所述多个温度感应端子中的第五个所述温度感应端子设置于所述第一检测面的中心位置。

在其中一个实施例中，所述柔性电路板为矩形电路板；

所述电位感应端子包括第一电位感应端子、第二电位感应端子、第三电位感应端子、第四电位感应端子、第五电位感应端子、第六电位感应端子、第七电位感应端子、第八电位感应端子、第九电位感应端子和第十电位感应端子；

所述第一电位感应端子、所述第二电位感应端子、所述第三电位感应端子和所述第四电位感应端子一一对应的设置于所述第二检测面的四个角上；

所述第五电位感应端子、所述第六电位感应端子、所述第七电位感应端子和所述第八电位感应端子一一对应的设置于所述第二检测面的四条边的中点位置；

所述第九电位感应端子设置于所述第二检测面的中心位置；所述第十电位感应端子设置于所述第二检测面的四条边中一条边的四等分点位置。

在其中一个实施例中，所述温度感应端子采用晶体管封装。

在其中一个实施例中，所述柔性电路板具有电绝缘的封装层。

在其中一个实施例中，所述电绝缘的封装层的材质为聚酯、聚氨酯、聚酯亚胺或缩醛。

在其中一个实施例中，所述柔性电路板还包括：

数据接口，用于输出所述检测电路测量的温度值和电位值。

一种检测装置，包括如上述实施例中任一项所述的柔性薄膜传感器。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的锂离子电池结构图；

图2为本申请一个实施例提供的锂离子电池结构图；

图3为本申请一个实施例提供的锂离子电池结构图；

图4为本申请一个实施例提供的柔性薄膜传感器结构图；

图5为本申请一个实施例提供的柔性薄膜传感器结构图。

主要元件附图标号说明

100 锂离子电池 222 第三电位感应端子

101 第一出口 223 第四电位感应端子

10 第一正负极电极对 224 第五电位感应端子

11 第一类正极片 225 第六电位感应端子

111 正极耳 226 第七电位感应端子

12 第一类负极片 227 第八电位感应端子

121 负极耳 228 第九电位感应端子

13 第一隔膜 229 第十电位感应端子

14 第二隔膜 23 数据接口

20 柔性电路板 24 检测电路

201 第一检测面 30 第二正负极电极对

202 第二检测面 31 第二类正极片

21 温度感应端子 32 第二类负极片

22 电位感应端子 200 柔性薄膜传感器

220 第一电位感应端子 300 检测装置

221 第二电位感应端子

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及\/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一个实施例提供一种锂离子电池100。所述锂离子电池 100包括第一正负极电极对10。所述第一正负极电极对10包括第一类正极片11、第一类负极片12、第一隔膜13、第二隔膜14和柔性电路板20。

所述第一隔膜13和所述第二隔膜14设置于所述第一类正极片11和所述第一类负极片12之间。所述柔性电路板20设置于所述第一隔膜13和所述第二隔膜14之间。所述柔性电路板20上集成有检测电路24，用于检测所述锂离子电池100内的温度和电位。

所述第一类正极片11的制备方法包括将正极活性物质、正极溶剂、正极粘接剂以及正极导电剂放入搅拌机进行搅拌，制得正极浆料初成品。所述正极浆料初成品经烘干、辊压制得所述第一类正极片11。所述第一类正极片11与正极耳111电连接。所述第一类负极片12的制备方法包括将负极活性物质、负极溶剂、负极粘接剂以及负极导电剂放入搅拌机进行搅拌，制得负极浆料初成品。所述负极浆料初成品经烘干、辊压制得所述第一类负极片12。所述第一类负极片12与负极耳121电连接。所述第一隔膜13和所述第二隔膜14为高分子薄膜，具有微孔结构。锂离子可以通过所述微孔结构，但电子不能通过所述微孔结构。

所述柔性电路板20的厚度为0.03mm-0.1mm，作为一个实施例，所述柔性电路板20的厚度为0.05mm。所述柔性电路板20通过薄膜技术将所述检测电路24 刻蚀在柔性薄膜上制成。所述柔性薄膜的基材为聚酯、聚氨酯、聚酯亚胺或缩醛。所述柔性电路板20的上的导电材料为铜箔。所述导电材料经刻蚀工艺剥离出所述检测电路24后，所述柔性电路板20上封装一层保护涂层。所述检测电路24被封装于所述保护涂层内。所述保护涂层的材料为聚酯亚胺或者聚酯薄膜。所述锂离子电池100的叠片过程中加入所述柔性电路板20。所述柔性电路板20 的形状与所述锂离子电池100极板的形状相同，所述柔性电路板20的面积设计为稍小于所述锂离子电池100极板的面积。可以更方便的布设测量点。所述柔性电路板20的加入对所述锂离子电池100的制作过程中其他步骤不产生影响。

本实施例中，在所述锂离子电池100叠片或卷绕过程中设置所述柔性电路板20，由于所述检测电路24集成在所述柔性电路板20上，在测量过程中不需要导线连接，因此解决了过多的导线导致的所述锂离子电池100不易封装的问题。此外，所述柔性电路板20在所述第一正负极电极对10内部容易固定，有效解决了测量点因尺寸较小不易固定的问题。

在一个实施例中，所述锂离子电池100包括多个第一正负极电极对10。所述多个第一正负极电极对10的结构与上述实施例中第一正负极电极对10结构的一致，此处不再赘述。所述锂离子电池100中设置多个所述第一正负极电极对10可以检测每个所述第一正负极电极对10内的温度和电位。

请参见图2和图3，在一个实施例中，所述锂离子电池100包括一个所述第一正负极电极对10和多个第二正负极电极对30。所述第一正负极电极对10的特征设计可以与上述实施例中第一正负极电极对10特征设计的相一致，此处不再赘述。

所述每个第二正负极电极对30包括多个第二类正极片31、多个第二类负极片32和第三隔膜33。所述第二类正极片31与上述实施例中所述第一类正极片 11制作材料及方法一致。所述第二类负极片32上述实施例中所述第一类负极片 12制作材料及方法一致。所述第三隔膜33、所述第一隔膜13以及所述第二隔膜14的制作材料一样。此处不再赘述。

所述多个第二类正极片31和多个第二类负极片32间隔设置。每个第三隔膜33设置于一个第二类正极片31和一个第二类负极片32之间。当不需要检测每块极板间的温度或电位时，所述锂离子电池100设置一个第一正负极电极对 10和多个第二电池模组30。此种设计由于减少了所述柔性电路板20的数量，即节省了制作成本，也降低了封装难度。

请参见图4和图5，在一个实施例中，本申请提供一种柔性薄膜传感器200。所述柔性薄膜传感器200包括柔性电路板20、温度感应端子21和电位感应端子 22。所述柔性电路板20具有第一检测面201和第二检测面202。所述温度感应端子21设置于所述第一检测面201，用于检测所述第一模组10的内部温度。所述电位感应端子22设置于所述第二检测面202，用于检测所述第一模组10的电位。

具体的，所述柔性电路板20为双层结构。所述柔性电路板20的其中一层设置为第一检测面201。所述柔性电路板20的另一层设置为第二检测面202。作为一个实施例，所述第一检测面201面向所述第一隔膜13设置。即所述第一隔膜13设置于所述第一检测面201和所述正极板11之间。所述第二检测面202 面向于所述第二隔膜14设置。即所述第二隔膜14设置于所述第二检测面202 和所述负极板12之间。所述柔性电路板20的电位测量选择所述负极板12作为基准电位。所述电位感应端子22与所述锂离子电池100中的电解液接触，从而检测得到所述电位感应端子22附近电解液电位平均值与所述负极板12的电位之间的电位差。所述电位差包括所述电解液由于离子转移产生的电位降，还包括所述负极板12对所述电解液的电位差。作为一个实施例，所述温度感应端子 21采用数字温度传感器。所述数字温度传感器采用小型尺寸的温敏晶体管封装。所述柔性电路板20的温度测量利用所述温敏晶体管半导体材料的P-N结的伏安特性与温度之间的关系实现温度测量。所述数字温度传感器的温度读取分辨率可达0.0625℃。

本实施例中，将所述温度感应端子21和所述电位感应端子22分别设置于所述柔性电路板20的两个不同的检测面，可以实现同时检测同一位置的温度值和电位值的目的。

在一个实施例中，所述温度感应端子21的数量设置为至少一个，所述电位感应端子22的数量设置为至少一个。如图4所示，作为一个实施例，所述温度感应端子21设置为5个。所述柔性电路板20为矩形电路板。所述多个温度感应端子21中的四个温度感应端子21一一对应的设置于所述第一检测面201的四个角上，所述多个温度感应端子21中的第五个所述温度感应端子21设置于所述第一检测面201的中心位置。为了连接所述温度感应端子21，温度测量部分共需要两条串行时钟线SCL、两条串行数据线SDA、一条地线和一条电源线共六根温度检测线路。通过薄膜技术将所述六根温度检测线路刻蚀在所述柔性电路板20。

如图5所示，作为一个实施例，所述电位感应端子22设置为10个。所述柔性电路板20为矩形电路板。所述多个电位感应端子22包括第一电位感应端子220、第二电位感应端子221、第三电位感应端子222、第四电位感应端子223、第五电位感应端子224、第六电位感应端子225、第七电位感应端子226、第八电位感应端子227、第九电位感应端子228和第十电位感应端子229。所述第一电位感应端子220、所述第二电位感应端子221、所述第三电位感应端子222和所述第四电位感应端子223一一对应的设置于所述第二检测面202的四个角上。所述第五电位感应端子224、所述第六电位感应端子225、所述第七电位感应端子226和所述第八电位感应端子227一一对应的设置于所述第二检测面202的四条边的中点位置。所述第九电位感应端子228设置于所述第二检测面202的中心位置；所述第十电位感应端子229设置于所述第二检测面202的四条边中一条边的四等分点位置。当设置10个所述电位感应端子22时，共需十根电位检测线路。通过薄膜技术将所述十根电位检测线路刻蚀在所述柔性电路板20。所述柔性电路板20还包括数据接口23。所述六根温度检测线路和所述十根电位检测线路最终汇集在所述数据接口23。所述锂离子电池100具有第一出口101，所述数据接口23从所述第一出口101中伸出，用于输出所述检测电路24测量的温度值和电位值。

可以理解的是，所述柔性电路板20还可以为其它形状。例如，所述柔性电路板20的形状为圆形、椭圆形或其他不规则形状。当所述柔性电路板20的形状改变时，所述温度感应端子21和所述电位感应端子22的位置和数量可以根据实际测量情况进行调整。

本实施例中，所述温度感应端子21和所述电位感应端子22均匀的分布所述柔性电路板20的整个检测面上，可以很好的监测被测物的内部温度值和被测物的内部电位值在空间中的是否保持一致性。

本申请一个实施例中提供一种检测装置300。所述检测装置300包括如上述实施例中的柔性薄膜传感器200。所述检测装置300用于检测具有密闭性的物体内的物理信息参数。例如，所述检测装置300可以用于检测锂离子电池内的物理参数。所述物理信息参数包括温度值、电位值或压力值。当所述检测装置300 用于检测锂锂电池内的物理参数时，可以在所述锂锂电池生产叠片阶段设置所述检测装置300。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

设计图

柔性薄膜传感器及检测装置论文和设计

柔性薄膜传感器及检测装置论文和设计-李哲

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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