具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

本申请中申请人构建了微纳结构的柔性电极，然后形成一个或多个电阻式温度传感器，设于电池电芯上，用于原位测量电池局部温度及整体温度分布情况。这种技术方案形成的电阻式温度传感器能够对电池电芯一个或多个局部的温度分布情况进行实时有效反馈，敏感性高、准确性好。采用本申请中技术构思，也可以用于比较在短路情况下，电池中不同材料的温度情况，或者同一材料各个位置的温度情况，从而对电池整体热稳定性进行评估。

具体来说，本申请提供一种柔性电极，所述柔性电极包括电极和电极基底；所述电极设于所述电极基底上，且具有微纳结构。

在一个优选的实施方式中，所述电极基底为聚酰亚胺基底。聚酰亚胺聚合物作为基底材料，具有热稳定好、耐弯折、耐高温和轻薄等的优点。在本申请中构建的柔性电极用于形成电阻式温度传感器测试锂电池温度时，聚酰亚胺材料设置与电池电芯附近，其也具有良好的耐电解液的效果。这种柔性的电极基底层的设置能够很好的作为保护层隔离电池电路和电阻式温度传感器电路，隔离电解液等；其次，柔性聚合物基底层容易形成，且非常容易控制厚度，避免了由于电极基底层的厚度过厚而影响温度传感的精确性和有效性；再者，这种柔性电极基底层能够很好的贴合和组装形成于电池电芯表面，具有易组装的特性，从而能够使得电阻式温度传感器实时测量电池电芯各处的温度。

所述电极要满足电阻式温度传感器的要求，在一个优选的实施方式中，所述电极为金属材料，所述金属材料的电阻率在0～500℃内呈线性变化。这个温度范围内呈现出线性变化趋势就可以满足电池热稳定性评估的需要。

本申请中的电极为微纳结构的电极，在一个优选的实施方式中，微纳结构的电极的尺寸为不超过100μm。优选为不超过50μm，如为30～50μm。电极尺寸越小则温度传感器在测量是所能提供的空间分辨率越高，而越小的电极尺寸对光刻工艺要求越高，选用3μm的线宽可将传感器电极大小控制在50μm以内，既可以保证较高的探测精度，又方便工艺加工。

在一个优选的实施方式中，所述电极基底层的厚度为不超过20μm。更优选的实施方式中，所述电极基底层的厚度为1～9μm。

本发明实施例中，还具体提供了如上述所述的柔性电极的制备方法，采用微纳加工技术，利用曝光和显影在光刻胶刻画微纳结构，然后通过沉积金属工艺形成具有微纳结构的电极；最后形成用于承载所述电极的电极基底。这种微纳加工技术可以参考半导体领域工艺及手段。在一个优选的实施方式中，所述沉积金属工艺可以为磁控溅射沉积。在一个更优选的实施方式中，为了加强电极黏附的牢固度，可以先磁控溅射沉积一些钛或者钛合金。

本发明还提供具体的一种电阻式温度传感器，包括上述所述柔性电极、连接导线及显示仪表。在这一电阻式温度传感器中，柔性电极用于探测电池电芯附近温度的实时变化，其会随着电池电芯附件温度的升高而电阻升高，由此，使得电阻式温度传感器中的电流或者电压生明显变化，在显示仪表上反映出来。

本申请中，电阻式温度传感器的主要原理为：传感器中电极的电阻随着温度的变化而随之变化。在一个更优选的实施方式中，所述金属材料为选自金、银、铂、铜和镍中的一种或多种。在一个更优选的实施方式中，所述金属材料为选自金、银、铂、铜和镍中的一种。在一个最优选的实施方式中，所述金属材料为金或铂，这两类金属形成的电极的电阻对温度的显性依赖关系最为明显。

考虑到实际应用情况，在一个优选的实施方式中，所述电阻温度检测器的电阻为150～300Ω。电阻为常温常压条件下测试获得，电阻温度检测器的电阻基本取决于所述柔性电极。电阻较大，则需要高的电阻温度检测器驱动电压，而高的电阻温度检测器驱动电压可能与电池电路发生串扰；电阻温度检测器的电阻过小则会放大电路其余部分干扰，影响温度检测精度。

本发明具体实施方式中，还公开了如上述所述电阻式温度传感器用于测试电池温度的用途。

本发明还提供了一种具体的电池，所述电池电芯上设有若干个如上述所述的电阻式温度传感器。如设置在电池电芯的正极集流体的外表面、负极集流体的外表面或电芯外包装内侧。正极集流体的外表面、负极集流体外表面为不接触电解液的面。

为了进一步说明本申请技术方案及其达到的技术效果，本申请申请人具体提供的实施方式和测试效果如下。

本实施例中，提供一种具体的形成设有电阻式温度传感器的电池的制备方法如下：

1.选用玻璃板作为承载层，其大小为50*50m，厚度为1.5mm；浸泡于piranha(浓硫酸：双氧水＝9：1wt％)10min，超纯水清洗干净并吹干，以去除杂质保持其清洁。

2.在洗干净的玻璃板表面旋涂光刻胶：光刻胶型号为AZ5214旋涂步骤包括：①600rpm旋涂10s，②6000rpm旋涂1min；然后，110℃烘干90s，胶厚度约1μm。

3.使用光刻机光刻设计好的光刻图案，图案如图1所示，光刻机的光源强度为160mJ cm^-2，显影30s。光刻图形横向纵向大小宽度均为46mm，略小于玻璃板50mm。本质是一段S形金属细丝，由于在0-30℃范围内金的电阻值会随温度变化而线性增加，所以可以通过测量金属的电阻值获得实时温度。图1中右图的s形细丝即为温度传感器RTD主体，图1中左图的大面积图案仅为RTD提供电路连接。光刻图案由于精度要求的差异分为两个图层，深灰色图层为RTD主体，光刻精度为0.6μm，浅灰色图层仅作为为RTD主体的导线，光刻精度为5μm。由于高光刻精度需要更多的光刻时间，分图层光刻可有效降低光刻时间。两图层之间存在重复区域，如图1右图标注，横向120μm纵向100μm。原因是两图层精度不同，会按图层依次进行光刻，该过程可能导致两图层图案之间发生一定的偏移，该重复区域可为此偏移提供缓冲，保证两图案的连接。图1总虚线框出的图形为两个正对S形细丝宽度为3μm，横向长度45μm，相邻的间距为3μm，总长315μm。这样设计有两个原因，一是为了尽可能减小RTD的大小，以便获得短路区域最中心的温度；二是控制RTD核心S形导线电阻，电阻过大可能导致需要过高的驱动电压，可能会和电池电路互相干扰，电阻过低则导致RTD电阻不够集中于中心区域，导致测得的电阻会受其他电路连接部分的影响，降低温度测量精度。两个S形金属丝之间的距离为400μm，目的是同时获得短路点和相距400μm处的温度。图1左图中大面积浅灰色图案的宽度均为4.5mm,相邻之间横向距离为0.5mm，纵向之间距离从上到下依次为0.3mm，0.5mm，0.7mm，0.5mm，0.3mm。原因是设计RTD测量区域相对电池中心位置分别为(0，0)(10，10)(10，-10)(-10，10)(-10，-10)单位为毫米。

4.反应离子刻蚀系统(简写为RIE)O₂ 200w刻蚀1min以去除未显影完全的残胶，约刻蚀100～120nm光刻胶厚度。

5.在光刻好的图案上磁控溅射沉积10nm钛和50nm金，采用试剂Remover PG浸泡过夜。

6.适当超声约10s，去除残余金属，异丙醇洗涤三次，超纯水洗涤，吹干。得到负载了电阻式温度传感器的玻璃板，如图2和图3所示。

7.旋涂聚酰胺酸(简写为PAA)溶液于玻璃表面。PAA溶液较粘稠，该步骤应保证在开始旋转前PAA在玻璃板上涂抹均匀，并避免产生气泡。

8.将旋涂好PAA溶液的玻璃板立即置于热板上70℃烘干30min，随后在80～300℃下，PAA脱水交联转化为聚酰亚胺PI，该过程须在真空或无水环境中完成。至此柔性电极形成。

9.在玻璃上的PI表面使用磁控溅射依次生长10nm钛，100nm铜；先磁控溅射钛用于形成黏附层。

10.用小刀将部分覆盖有Cu的PI层去除，以露出光刻图案的连线针脚，同时避免划伤PI下方的金属金。

11.将光刻图案十个柔性电极对应的20个针脚各自与一根铜漆包线焊接。此时便得到了复合电阻式温度传感器的铜负极，如图4。

12.将10个温度热敏电阻进行温度校正，恒温箱分别在30，50，70，90℃下保温2h，测量该温度下各个电阻的I-V曲线，开路电压电压从0V→-50mV→50mV→0mV，扫速10mV/s，绘制电阻R随温度t的变化曲线。如图5所示，R＝176.953+T*0.201(0.1866)Ω，括号内为金属金电阻随温度变化的理论斜率，基本相符。

13.裁剪40*40mm的隔膜并在其对应电极位置制作直径约150微米圆孔，并将其与电极对齐之后固定，如图6。

14.选定玻璃板任一角落上将铜表面与一导线焊接。

15.依次向上放置方形电池隔膜40*40mm，正极30*30mm，5*35mm玻璃板。

16.将20根连接RTD的导线和电池的正负极引出，用铝塑膜封装电池，如图7。

17.在电池运行过程中，对RTD施加恒定电压40mV，记录RTD的电流值，便可得到当下RTD的电阻，借助电阻-温度曲线，可获得RTD的温度变化，即为电池在该微区处的温度。

18.图8由RTD测得的包含有人造局部温度热点软包电池，电池微区的温度和电压随时间的变化。短路区域为5号区域，图中在其上方有星号标出，5号RTD区域温度明显高于其他区域温度，最高达300℃，与之相距400um的6号RTD温度也略有上升。其他区域温度一直保持25℃，曲线在图中相互重合。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。