一種蓄電池模塊及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于蓄電池領域，更具體涉及一種蓄電池模塊及其制作方法。
【背景技術】
[0002]蓄電池是一種將化學能轉化為電能的裝置，放點后，能夠用充電的方式使內部活性物質再生，即把電能儲存為化學能，需要放電時再次把化學能轉化為電能。
[0003]現有蓄電池一般不具有氣體檢測功能，當其所工作環境氣體氛圍為危險性氣體時，會對人員、設備等造成安全隱患。
【發明內容】
[0004]基于【背景技術】存在的問題，本發明提供一種蓄電池模塊及其制作方法，其特征在于，在蓄電池模塊的外部安裝氣體檢測模塊，該氣體檢測模塊基于有機電致發光氣體傳感器器件，將有機電致發光器件和氣體傳感器結合。
[0005]該氣體檢測模塊通過以下技術方案實現:
[0006]—種基于有機電致發光的氣體傳感器，其由如下方法制作而成:
[0007]有機電致發光氣體傳感器制備工藝涉及薄膜技術及薄膜處理工藝等，主要包括有機小分子或高分子聚合物等的有機薄膜的制備、金屬電極的制備和器件封裝等工藝；
[0008]具體流程為:導電塑料ΙΤ0-ΡΕΤ表面清洗及處理一基片置于真空腔一真空蒸鍍有機層一蒸鍍金屬電極一封裝或測試。
[0009]1.導電塑料ΙΤ0-ΡΕΤ清洗
[0010]首先，切割特定尺寸的ΙΤ0-ΡΕΤ，用專用洗滌劑和無塵布對ΙΤ0-ΡΕΤ基片進行搓洗，以去除基片上的各種油污物，然后依次放入復合生物酶液(可選)，去離子水、丙酮、乙醇中，各超聲15min ;然后，用高純氮氣吹干ΙΤ0-ΡΕΤ，使乙醇蒸發，然后放入預處理腔中，持續通入高純氧氣，用等離子體轟擊基片5min ；
[0011]所述復合生物酶的成分為:堿性蛋白酶0.2-0.5g/L,纖維素酶0.9-1.3g/L，多酚氧化酶0.05g/L，其余為去離子水；
[0012]利用生物膜預處理后，會顯著增加氣體傳感器的敏感度。
[0013]2.多孔結構YSZ制備
[0014]a)稱取適量的Ni (N03)2.6H20和去離子水放入燒杯中充分溶解，在磁力攪拌的作用下用分液漏斗緩慢滴入氨水，使之充分反應，滴定完畢后80°C水浴lh得到懸濁液，經離心機分離得到沉淀物，然后放入箱式爐中300°C保溫5h即可得到黑色的N1粉末；
[0015]b)稱取YSZ和N1粉末，按質量比5:6放入球磨機中，再加入一定量的分散劑和乙醇，使之充分混合，得到YSZ漿料；
[0016]c)將YSZ漿料采用絲網印刷技術涂覆在導電塑料ΙΤ0-ΡΕΤ表面，厚度為2 μπι，放入烘干箱中烘干；
[0017]3.有機薄膜蒸鍍
[0018]a)把待蒸發的有機材料(Alq3、CuPc)放入相應的蒸發舟中，并用掩膜擋住；
[0019]b)把烘干后的導電塑料基片從預處理腔傳送到有機腔，將基片置于有機腔內的樣品托上，對準有機束源；
[0020]c)對有機腔進行抽真空，當真空達到所需數值時，調節蒸發爐溫控儀，增加蒸發溫度，對材料進行加熱，條件合適后，依次蒸鍍有機材料Alq3、CuPc，控制蒸鍍速率與時間，使之厚度分別為1.5 μηι、2.4 μπι ;
[0021]4.絲網狀金屬陰極制備
[0022]當各種有機薄膜蒸鍍完畢后，將基片取出，覆蓋絲網狀電極掩模版，隨后將基片送入金屬蒸鍍室，抽真空使氣壓保持在1.5 X 10 3，進行金屬電極的蒸鍍，調節電流，使Cr: Α1的蒸鍍比例為8:1，得到厚度為3 μπι的Cr:Al電極；
[0023]器件測試數據:
[0024]器件制作完成后，使用探測器件發光亮度的亮度計探測器件發光亮度，使用半導體測試系統測試器件電流-電壓特性。經檢測，該器件對N02等氣體具有氣敏響應特性，該氣體能夠增大器件的發光亮度；工作電壓為20V時，發光亮度為16cd/m2，隨N02等含氮氣體濃度增加，發光亮度增加。
[0025]本發明的有益之處在于:
[0026]本發明從有機電致發光的氣體傳感器的組件材料，制作工藝，結構等多方面進行了創造性的優化設計，在多種因素的協同作用下，達到了出乎意料的靈敏度，可以檢測痕量二氧化氮，載流子迀移率為大于9.8X10_2cm2/V.s，響應速度快，恢復時間短，可以100%恢復；具有很大的市場前景。
【附圖說明】
[0027]圖1為蓄電池模塊10結構示意圖，在蓄電池模塊的外部安裝氣體檢測模塊20。
[0028]圖2為氣體檢測模塊20的器件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]氣體傳感器是涉及物理、化學、材料、電子技術等多學科的高新技術。氣體傳感器是指將待測氣體種類或濃度轉換為與其有一定規律和關系的輸出電氣信號的器件或裝置。氣體傳感器在生產生活中有著廣泛的應用和重要價值。在工業生產中，可以用來檢測天然氣、氫氣、氧氣等易燃易爆氣體；在民用方面，可以用來檢測汽車尾氣等有害氣體。
[0030]氣體傳感器按氣敏材料和敏感機理不同，可以分為:半導體型、接觸燃燒型、固體的電解質型、電化學型等氣體傳感器。
[0031 ] 固體電解質中導電離子可以為陽離子也可以是陰離子，其主要是由材料本身的缺陷決定的。
[0032]穩定氧化鋯/釔穩定氧化鋯(YSZ)是最有用的一種固體電解質，常溫下，氧化鋯(Zr02)是一種單斜晶體，離子導電率很低，當摻雜入適量的二價或三價立方對稱氧化物(Y203、Mg0、Ca0、Sc203)對其進行處理，可以表現出離子導電性，具有高的氧離子導電率、優異的化學穩定性、以及熱穩定性和機械性，在固體氧化物燃料電池和氣體傳感器領域已被廣泛應用。
[0033]有機電致發光現象及相應的研究始于上世紀60年代，有機電致發光經過多年的發展，已逐漸向產業化發展，國際上，尤其以日本、美國研究較活躍。有機電致發光器件具有主動發光、響應速度快、視角寬、成本低等特點。
[0034]有機電致發光器件的基本結構是由一薄而透明半導體性質的ΙΤ0為正極與金屬陰極如同三明治般將有機材料層包夾其中，有機材料一般包括空穴傳輸層、發光層和電子傳輸層。其是一種注入式的發光器件，從陽極注入的空穴和從陰極注入的電子在發光層中相遇形成激子，激子復合發生輻射式的躍迀，即達到有機材料的發光。
[0035]有機電致發光氣體傳感器包括氣體傳感薄膜部分與有機電致發光部分。
[0036]氣體傳感器的敏感薄膜對待測氣體分子是一個復雜的過程，其中包括對氣體分子的物理吸附與化學吸附。這其中理論方面可以用晶界勢皇模型、空間電荷模型、氧化還原模型等解釋。
[0037]有機電致發光過程可以簡單描述為:在外加電壓的作用下，陰極和陽極的電子和空穴克服電極和有機材料之間的載流子勢皇后，注入到有機層且在其中傳輸，它們在發光層相遇后復合釋放能量，并將能量傳遞給有機發光材料分子，發光材料分子獲得能量后會從基態激發到激發態，其從激發態躍迀回基態或能量較低的狀態時便會發出光亮。
[0038]本方案基于有機電致發光氣體傳感器器件，將有機電致發光器件和氣體傳感器結入口 ο
[0039]本技術發明的設計主要出于對以下幾點的考慮:
[0040]綜合考慮有機電致發光器件材料和氣體傳感器氣敏材料及相關材料性能:
[0041](1)實驗采用8-羥基喹啉鋁(Alq3)作為器件的發光材料兼電子傳輸材料，基于如下考慮:a)Alq3是一種穩定的金屬配位化合物，介于有機物和無機物之間，本身具有電子傳輸特性；b)Alq3具有良好的成膜性、高的玻璃化轉變溫度和良好的化學穩定性；c)Alq3發射綠光，相較于紅光和藍光來說亮度較高；
[0042](2)采用柔性導電塑料ΙΤ0-ΡΕΤ做為基底，其具有柔軟、可彎曲、重量輕和成本低等特點，且有利于大規模生產；
[0043](3)采用多孔結構YSZ材料為空穴傳輸層，提高空穴傳輸率；
[0044](4)采用微加工工藝制備絲網狀Cr:Ag電極，增大了待測氣體與氣敏材料接觸面積，進而增大了其對氣體濃度、種類的敏感度。
[0045]為研究出具備有機電致發光性能的氣體傳感器，制備了結構為:ΙΤ0-ΡΕΤ/多孔YSZ/Alq3/酞菁銅(CuPC)/Cr:Ag的器件，結構如附圖所示；
[0046]該器件在外加電壓作用下，空穴從ΙΤ0注入經YSZ空穴傳輸層傳輸到發光層Alq3中，電子經Cr:Ag電極注入經CuPc層傳輸到Alq3層中，電子與空穴復合，有機電致發光材料Alq3會發出綠光；當器件周圍氣體環境發生變化后，比如N02濃度增大，CuPc吸附的氣體分子的濃度隨之變化，導致其電導率發生變化，最后引起發光層Alq3發光效率的變化，即器件通過發光層的發光效率檢測所在環境氣體濃度。
[0047]圖1為蓄電池模塊10結構示意圖，在蓄電池模塊的外部安裝氣體檢測模塊20。
[0048]圖2為氣體檢測模塊20的器件結構示意圖。
[0049]實施例1:
[0050]一種蓄電池模塊，在蓄電池模塊的外部安裝氣體檢測模塊，該氣體檢測模塊由如下方法制作而成:
[0051]具體流程為:導電塑料ΙΤ0-ΡΕΤ表面清洗及處理一基片置于真空腔一真空蒸鍍有機層一蒸鍍金屬電極一封裝或測試。
[0052]L導電塑料ΙΤ0-ΡΕΤ清洗
[0053]首先，切割特定尺寸的ΙΤ0-ΡΕΤ，用專用洗滌劑和無塵布對ΙΤ0-ΡΕΤ基片進行搓洗，以去除基片上的各種油