[發(fā)明專利]一種用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210601086.8
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN115047030A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬可貞;沈方平;徐曉苗
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州芯鎂信電子科技有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01R31/378;G01K7/16
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 方秀琴

本申請公開一種用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器及其制備方法，該用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器包括：基底和橋型結(jié)構(gòu)；基底的功能側(cè)設(shè)置有散熱腔，橋型結(jié)構(gòu)懸空設(shè)置在散熱腔的腔體開口范圍內(nèi)；橋型結(jié)構(gòu)包括沿遠(yuǎn)離散熱腔的方向上依次層疊設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)層、加熱電阻層和第二結(jié)構(gòu)層，其中，第一結(jié)構(gòu)層靠近散熱腔設(shè)置。本申請制備的用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、使用壽命長、抗干擾性能高、功耗低、體積小和制備方法簡便等優(yōu)勢，具有較高的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及針對鋰電池狀態(tài)監(jiān)控的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著鋰電池的大量普及，鋰電池監(jiān)測對電池運行安全尤為重要，防止由于鋰電池失效造成不可避免的損失，鋰電池在失效前期則會釋放氫氣、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等氣體，由于氫氣具有良好的熱導(dǎo)原理，因此通過監(jiān)測對鋰電池釋放的氫氣濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)對鋰電池的狀態(tài)監(jiān)控。

傳統(tǒng)的氣體傳感器，通常采用催化燃燒原理、鈀電阻原理、電化學(xué)原理、金屬氧化物半導(dǎo)體原理和熱導(dǎo)原理等，實現(xiàn)對外界環(huán)境的監(jiān)控功能。具體的，利用催化燃燒原理實現(xiàn)的傳感器，必須有氧氣參與，并且催化劑易受鋰電池包內(nèi)的有機(jī)硅中毒而失效；利用鈀電阻原理實現(xiàn)的傳感器，響應(yīng)速度極慢，通常要幾分鐘甚至幾十分鐘才能得到氫氣濃度值；利用電化學(xué)原理實現(xiàn)的傳感器，使用壽命短，需經(jīng)常更換；金屬氧化物半導(dǎo)體原理容易受干擾而誤報，其氣敏料使用壽命一般不超過3年，現(xiàn)有利用熱導(dǎo)原理的傳感器，響應(yīng)時間同樣需要十幾秒，不足以起到快速預(yù)警效果。

因此，需要一種改進(jìn)的氣體傳感器技術(shù)方案，來解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本申請實施例提供了一種用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器及其制備方法的技術(shù)方案，其中所述技術(shù)方案如下所述：

一方面，提供了一種用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器，包括基底和橋型結(jié)構(gòu)；

所述基底的功能側(cè)設(shè)置有散熱腔，所述橋型結(jié)構(gòu)懸空設(shè)置在所述散熱腔的腔體開口范圍內(nèi)；

所述橋型結(jié)構(gòu)包括沿遠(yuǎn)離所述散熱腔的方向上依次層疊設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)層、加熱電阻層和第二結(jié)構(gòu)層，所述第一結(jié)構(gòu)層靠近所述散熱腔設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述用于鋰電池?zé)崾Э仡A(yù)警的氣體傳感器還包括至少一個設(shè)置于所述基底上的環(huán)境溫度感應(yīng)結(jié)構(gòu)，所述環(huán)境溫度感應(yīng)結(jié)構(gòu)與所述橋型結(jié)構(gòu)相鄰設(shè)置；

所述環(huán)境溫度感應(yīng)結(jié)構(gòu)包括沿遠(yuǎn)離所述基底的方向上依次層疊設(shè)置的第三結(jié)構(gòu)層、溫度電阻層和第四結(jié)構(gòu)層。

進(jìn)一步地，所述環(huán)境溫度感應(yīng)結(jié)構(gòu)還包括至少兩個焊盤結(jié)構(gòu)，所述橋型結(jié)構(gòu)中的加熱電阻層的兩端分別與所述至少兩個焊盤結(jié)構(gòu)連接；

所述焊盤結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第三結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)上。

進(jìn)一步地，所述焊盤結(jié)構(gòu)包括電阻焊盤層和金屬保護(hù)層，所述電阻焊盤層設(shè)置于所述第三結(jié)構(gòu)層上，所述金屬保護(hù)層設(shè)置于所述電阻焊盤層上。

進(jìn)一步地，所述溫度電阻層的兩端分別與所述至少兩個焊盤結(jié)構(gòu)連接。

進(jìn)一步地，所述加熱電阻層呈蛇形線布置在所述第一結(jié)構(gòu)層上。

進(jìn)一步地，所述加熱電阻層的厚度為0.1um～2um。

進(jìn)一步地，所述加熱電阻層、所述溫度電阻層、所述第一結(jié)構(gòu)層和所述第二結(jié)構(gòu)層均通過退火處理形成，所述退火處理的溫度大于等于400℃，所述退火處理的時間大于等于4h。

進(jìn)一步地，所述金屬保護(hù)層的材質(zhì)包括金、鉑、銀和鋁中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述第一結(jié)構(gòu)層的材質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁、磷硅玻璃和硼硅玻璃中的任意一種或幾種。