[发明专利]一种电池内电极材料应力监测装置、方法以及应用

权利要求书

1.一种电池内电极材料应力监测装置，其特征在于，其包括集流体（1-1）、光纤（1-3）、光纤光栅（1-4）、极耳胶（1-5）和导电金属片（1-6），其中，电极材料（1-2）附着于集流体（1-1）上，光纤（1-3）被包埋在电极材料（1-2）中，光纤（1-3）内部刻制有光纤光栅（1-4），光纤（1-3）穿出集流体（1-1）之外并贴合在集流体的边缘处，导电金属片（1-6）通过焊接方式固定在集流体（1-1）的表面，且穿出集流体（1-1）之外并与光纤（1-3）平行，极耳胶（1-5）成对粘贴在集流体（1-1）外的边缘处，并覆盖光纤（1-3）上下表面和导电金属片（1-6）的上下表面，采集光纤光栅中波长变化，从而获知电极材料的应变，

集流体（1-1）、附着在集流体（1-1）之上的电极材料（1-2）以及包埋在电极材料（1-2）之中的光纤（1-3）整体形成组合体（2-1），展开的组合体呈条带状，条带状的组合体沿一端卷曲从而使组合体形成圆柱状或者圆饼状，获得绕卷叠层后的应力应变实时监测结构。

2.如权利要求1所述的一种电池内电极材料应力监测装置，其特征在于，所述光纤光栅为布拉格光纤光栅，所述光纤为单模光纤，所述集流体为铝箔或者铜箔。

3.如权利要求2所述的一种电池内电极材料应力监测装置，其特征在于，还包括电性能测试仪（3-2）和光谱仪（3-1），绕卷叠层后的应力应变实时监测结构被封装形成电池（3-3），电性能测试仪（3-2）连通电池（3-3）的正负极，以能实时获得电池的电性能，光纤（1-3）伸出电池外，并与光谱仪（3-1）连接，光谱仪用于采集布拉格光纤光栅的布拉格波长的变化，极耳胶用于密封以防止电解液泄漏。

4.如权利要求1-3之一所述的一种电池内电极材料应力监测装置，其特征在于，一根光纤中设置有多个布拉格光栅传感器，以监测不同部位的应力应变情况，光纤在电极材料内部呈直线或者弯曲排布。

5.制备如权利要求1-4之一所述的电池内电极材料应力监测装置的方法，其特征在于，先将内部刻制有光纤光栅的光纤贴合放置在集流体上，接着将电极材料浆料涂覆在集流体上，然后执行烘干工艺，待烘干后进行裁切，获得所需形状，最后加工形成电池。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，烘干后，将附着有电极材料的集流体沿着光纤延伸方向裁切成条带状，从条带一端开始绕卷叠层，获得呈圆柱状或者圆饼状的应力应变实时监测结构。

7.如权利要求5所述的电池内电极材料应力监测装置的应用方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：将电性能测试仪（3-2）连接电池（3-3）的正负极，将光谱仪（3-1）连接光纤（1-3），

S2：设置电池的充放电程序，

S3：光谱仪（3-1）采集布拉格光纤光栅的布拉格波长的变化，

S4：根据布拉格条件，将其转化为对应的应变，再通过材料的弹性模量采用胡克定律，计算该处的应力，其中，各个参数的含义为：

是采集到的布拉格波长，

是光纤光栅的有效折射率，

是光栅间距，

是应力，

是弹性模量，

是应变，∆Λ是指Λ的变化值。