[发明专利]可实时监测电极应力变化的电池装置、采用该装置的电池和该装置的应用

权利要求书

1.一种可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，包括：

金属外壳(1)，由上部金属外壳和下部金属外壳组成；

空心圆柱绝缘件(2)，由上部绝缘空心圆柱体和下部绝缘空心圆柱体组成，上部金属外壳连接于上部金属外壳内壁与下部金属外壳外壁之间，连接并绝缘隔离上部金属外壳和下部金属外壳，下部绝缘空心圆柱体设置于下部金属外壳中；

金属实心圆柱体(3)，设置于下部绝缘空心圆柱体中，由下部绝缘空心圆柱实现与下部金属外壳的绝缘隔离，其顶部与上部金属外壳电导通，作为连接正负极通路的导电件，同时压实电池组件，所述电池组件设置于金属实心圆柱体(3)下部，自上而下或自下而上至少包括正极极片(4)、中间件(5)和负极极片(6)，其中中间件(5)为隔膜或固态电解质或凝胶电解质，最上面的电极极片与金属实心圆柱体(3)的底部电导通；

金属垫片(7)，设置于电池组件的下方，与电池组件最下面的电极极片电导通，并通过外接导线与所述下部金属外壳形成完整的电池回路；

薄膜压力传感器(8)，设置于金属垫片(7)的下方，与外界的数据采集器相连接，采集由金属垫片(7)传递的电极应力变化。

2.根据权利要求1所述可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，所述上部金属外壳的纵向内壁带有内螺纹，所述下部金属外壳的纵向外壁带有外螺纹，所述上部绝缘空心圆柱体的纵向内外壁分别带有内螺纹和外螺纹，其中上部金属外壳的内螺纹与上部绝缘空心圆柱体的外螺纹配合实现连接，下部金属外壳的外螺纹与上部绝缘空心圆柱体的内螺纹配合实现连接，在所有螺纹拧紧时，满足上部金属外壳压紧金属实心圆柱体(3)，金属实心圆柱体(3)压紧电池组件，电池组件压紧金属垫片(7)。

3.根据权利要求1或2所述可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，所述薄膜压力传感器(8)的极尾(9)通过下部金属外壳的一个微小开口与外界的数据采集器相连接，且开口处经过密封处理。

4.根据权利要求1或2所述可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，所述上部金属外壳、下部金属外壳、金属实心圆柱体(3)和金属垫片(7)的材料选自金属导电材料中的至少一种；所述上部绝缘空心圆柱体和下部绝缘空心圆柱体的材料选自有机聚合物绝缘材料、无机绝缘材料、复合绝缘材料中的至少一种。

5.根据权利要求4所述可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，所述金属导电材料为铁、铝、铜、镍、钛、银、镍铜合金、铝锆合金或不锈钢合金；所述有机聚合物绝缘材料为聚四氟乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙乙烯、环氧树脂、聚甲醛、酚醛树脂、硅橡胶、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺或聚碳酸酯；所述无机绝缘材料为碳化硅、氧化铝或二氧化硅；所述复合绝缘材料为环聚酯树脂玻璃纤维增强复合材料或环氧树脂玻璃纤维增强复合材料。

6.根据权利要求1或2所述可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，所述下部绝缘空心圆柱体的外径满足能够置入下部金属外壳且置入后不产生相对位移；所述金属实心圆柱体(3)的外径满足能够置入下部绝缘空心圆柱体且置入后不产生相对位移；所述金属垫片(7)为圆形，其厚度D满足：50μm≤D≤2000μm，直径L满足：L小于等于下部绝缘空心圆柱体的内径；所述薄膜压力传感器(8)的尺寸满足平整放入下部金属外壳底部空间，并与电极极片呈平行或间接的紧密接触，所述薄膜压力传感器(8)的量程R满足：0.01g≤R≤50kg。

7.根据权利要求1或2所述可实时监测电极应力变化的电池装置，其特征在于，所述正极极片(4)的制备工艺为活性材料浆料涂覆在集流体上或活性材料原位生长在集流体上；所述负极极片(6)的制备工艺为活性材料浆料涂覆在集流体上或活性材料原位生长在集流体上，或直接采用金属箔电极或复合金属箔电极，所述隔膜的材料选自织造膜、非织造膜、无纺布、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜中的至少一种。