CN106469326A - 一种半有源电子年检标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半有源电子年检标签，其包括标签天线基材层；附着于标签天线基材层上的标签天线以及柔性印刷纸电池，柔性印刷纸电池自下而上依次包括正极片、第一隔膜层、电解质层、第二隔膜层、负极片；正极片自下而上依次包括正极集电极层、正极层；负极片自上而下依次包括负极基材、负极集电极层、负极层；正极集电极层设置于标签天线基材层上的空白处，正极集电极层与天线的正极电连接；负极集电极层通过导电胶与天线的负极电连接；标签天线基材层上还设置有与标签天线连接的RFID芯片。本发明通过将柔性印刷纸电池与标签天线集成一体，可以减少现有的半有源电子年检标签的厚度，同时还可实现半有源电子年检标签的卷对卷大批量生产。

Description

一种半有源电子年检标签

技术领域

本发明涉及一种车辆用年检标签，尤其涉及一种半有源电子年检标签。

背景技术

传统的车辆年检标签主要通过形状和颜色来判断到期年份，而后通过打孔来判断到期月份。在查车过程中，主要由交通警察设置路障，将可疑车辆拦下进行人工核查。但是此种方式效率低，且易造成交通阻塞。

现有的将RFID技术应用于电子年检标签的通常分为两类，一种为无源RFID电子年检标签，由于它需要从读写器接收到足够的能量后才能工作，故其读取距离有一定局限性，通常为5～8米，即使进行优化后亦最多只能达到9～10米(动态)或10～12米(静态)，远远达不到远距离识别和监控要求。另一种为有源RFID电子年检标签，其读取距离大大高于无源标签，平均可以达到动态30米以上和静态50米以上，但由于它需要更复杂的电气结构以满足发射器能量的需求，造成了它的高成本和高能量消耗。同时有源式RFID标签也很难设计成具有柔韧性或精巧纤薄的结构，所以目前有源式RFID标签主要应用于制作电子车牌、路桥不停车收费(ETC)等，但因其价格昂贵和安装不便，难以被广大车主接受，导致电子车牌、路桥不停车收费(ETC)长时间得不到普及。

现有的另一种RFID电子年检标签，例如公开号为CN202134033U的中国专利“一种具有薄型RFID芯片的纸质车辆电子年检标签”，其在RFID芯片部分设置能量层，能量层与年检标签均位于基材层表面。能量层与天线彼此独立，造成电池与天线之间的连接电阻较大、连接不可靠、连接工艺复杂且不能实现大批量卷对卷印刷生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种通过直接在标签天线的基层印刷电池，可以减少一层衬底基材使得年检标签厚度更薄、柔软性更好，且可实现卷对卷大批量生产，使得天线与电池连接更为可靠的半有源电子年检标签。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种半有源电子年检标签，其包括：

标签天线基材层；附着于标签天线基材层上的标签天线以及柔性印刷纸电池，所述柔性印刷纸电池自下而上依次包括正极片、第一隔膜层、电解质层、第二隔膜层、负极片；所述正极片自下而上依次包括正极集电极层、正极层；所述负极片自上而下依次包括负极基材、负极集电极层、负极层；所述正极集电极层设置于标签天线基材层上的空白处，正极集电极层与天线的正极电连接；所述负极集电极层通过导电胶与天线的负极电连接；所述标签天线基材层上还设置有与标签天线连接的RFID芯片。

进一步地，还包括设置在标签天线基材层上的顶部数据打印层，设置在柔性印刷纸电池下的底部数据打印层以及设置在底部数据打印层下的离心纸层。

进一步地，所述第一隔膜层和第二隔膜层的面积均大于正极层和负极层；所述第一隔膜层和第二隔膜层各自为具有电绝缘性的特种纸或塑料薄膜。

进一步地，所述半有源电子年检标签厚度为0.7-0.9毫米。

进一步地，所述标签天线与柔性印刷纸电池通过如下步骤制得：

(1)制备正极片：在标签天线的基材层的空白处，采用丝网印刷技术压印第一集电极材料，干燥后得到正极集电极层；所述正极集电极层与标签天线的正极连接；然后在正极集电极层上，采用丝网印刷技术印刷正极浆料，烘干后制成正极层；

(2)取塑料薄膜作为负极基材，在负极基材上采用丝网印刷技术印刷第二集电极材料，烘干后得到负极集电极层，在负极集电极层上采用丝网印刷技术压印负极浆料，烘干得到负极层；所述负极集电极层通过导电胶连接标签天线的负极；

(3)在负极片的负极层上覆盖第二隔膜层；在正极片的正极层上覆盖第一隔膜层，在第一隔膜层和/或第二隔膜层上涂刷第一电解质溶液，制得电解质层；

(4)将负极片通过第二隔膜层覆盖于第一隔膜层上，并使负极片与标签天线基材层密封粘合。

本发明通过将柔性印刷纸电池与标签天线集成一体，并将其应用至半有源电子年检标签上，可以减少现有的半有源电子年检标签的厚度，同时还可实现半有源电子年检标签的卷对卷大批量生产。同时电池与天线的连接也更为可靠。

附图说明

图1为柔性印刷纸电池的剖面示意图；

图2为柔性印刷纸电池与标签天线的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本实施例中，半有源电子年检标签由至上而下依次排列的顶部数据打印层、标签天线基材层，依附于标签天线基材层上的标签天线、RFID芯片以及柔性印刷纸电池，附着于标签天线基材层下方的带背胶的底部数据印刷层以及设置于最底层的离心纸层。

本实施例中，由于标签天线与柔性印刷纸电池位于同一基材层上，由此可以减少电子年检标签整体的厚度，使得本实施例的电子年检标签的厚度可降低至0.7-0.9毫米。

请参照图2，图2为本实施例中柔性印刷纸电池的分层结构示意图。柔性印刷纸电池自下而上依次包括正极片、第一隔膜层4、电解质层5、第二隔膜层6、负极片；正极片自下而上依次包括正极集电极层2、正极层3；负极片自上而下依次包括负极基材9、负极集电极层8、负极层7。正极集电极层2设置于标签天线基材层的空白处，正极集电极层2与标签天线的正极电连接；负极集电极层8通过导电胶10与天线的负极电连接；电池通过设置于标签天线基材层上正极集电极层的外围或负极基材上负极集电极层的外围的双面胶11进行密封。

第一隔膜层4和第二隔膜层6的面积均大于正极层3和负极层7。

第一隔膜层4和第二隔膜层6各自为具有电绝缘性的特种纸或塑料薄膜，如牛皮纸、绝缘纸、PP或PE等，用于防止正极材料和负极材料直接接触造成内部短路，同时对特定的导电离子进行选择性通过。

正极集电极层2设置于标签天线基材层的空白处，是指标签天线包括印刷于标签天线基材层上的金属线路12，正极集电极层设置于标签天线基材层上印刷有金属线路的那一面的空白处，实际上相当于以标签天线基材层作为正极基材。正极集电极层2与天线的正极电连接。

正极集电极层2由第一集电极材料制成，负极集电极层8由第二集电极材料制成，第一集电极材料或第二集电极材料各自独立为导电材料，一般为石墨、碳纳米管、石墨烯、炭黑、乙炔黑、导电高分子材料中的一种或两种以上组成的混合物。本实施例中，第一集电极材料或第二集电极材料直接选用市场上商品化的导电碳浆油墨。

正极层3由正极浆料制成，正极浆料一般由正极活性材料与粘结剂、导电剂、第一电解质溶液混合制成，正极活性材料可以为二氧化锰、氢氧化镍、氧化镍等，本实施例选用二氧化锰。正极浆料中也可加入缓蚀剂。

负极层7由负极浆料制成，负极浆料一般由负极活性材料与导电剂、稀释剂混合制成，负极活性材料可以为锌粉、镍粉、铝粉或铜粉，本实施例选用锌粉。负极浆料中也可加入缓蚀剂。

电解质层5为第二电解质溶液刷涂于第一隔膜层4和/或第二隔膜层6上制成。

第一电解质溶液或第二电解质溶液各自独立由电解质材料溶于溶剂水中制得，浓度一般为1～5g/mL，优选1～2g/mL，电解质材料一般为氯化锌、氯化钾、氯化铝、氯化铵、氯化钠等，本实施例选用氯化锌。

负极基材9为塑料薄膜，一般为PET、PP、PI、PC、PMMA、PA等，本实施例选用PET。

电池的面积为0.1cm²～1m²，进一步优选1～100cm²。

标签天线与柔性印刷纸电池通过如下步骤制得：

(1)在标签天线基材层的空白处，采用丝网印刷技术压印导电碳浆油墨，干燥后得到正极集电极层(厚度为30微米)；然后在正极集电极层上，采用丝网印刷技术印刷正极浆料，正极浆料是二氧化锰、碳粉、粘结剂、1.8g/mL的氯化锌水溶液按质量比45:20:10:25混合配制得到，干燥后制成正极层(厚度0.4mm)；正极集电极层与标签天线的正极电连接；制得正极片。

(2)取PET薄膜(厚度50微米)作为负极基材，在负极基材采用丝网印刷技术印刷导电碳浆油墨，烘干后得到负极集电极层(15微米)，在负极集电极层上采用丝网印刷技术压印负极浆料，负极浆料由锌粉、导电碳浆油墨、783溶剂按质量比60:30:10混合配制得到，干燥后得到负极层(厚度80微米)；制得负极片；在负极集电极层上粘结导电胶，用来连接天线的负极；在负极片的负极基材上、负极集电极层的外围粘贴一圈双面胶。

(3)在负极层上覆盖一层绝缘纸(厚度50微米)作为第二隔膜层；在正极层上覆盖一层绝缘纸(厚度50微米)作为第一隔膜层，在第一隔膜层上涂刷1.8g/mL的氯化锌水溶液；

(4)将负极片通过第二隔膜层覆盖于第一隔膜层上，并使负极片上的双面胶与天线的薄膜基层密封粘合。

本实施例中，柔性印刷纸电池与标签天线集成一体，并将其应用至半有源电子年检标签上，可以减少现有的半有源电子年检标签的厚度，同时还可实现半有源电子年检标签的卷对卷大批量生产。同时电池与天线的连接也更为可靠。

本实施例的半有源电子标签的使用方法如下：

固定式检查设备设在交通固定场所，固定阅读器按照一定的频率发送无线电波射频信号。当车辆进入此信号范围，半有源电子年检标签的电池提高天线的灵敏度，这样半有源电子年检标签能更远的接收到信号(读写器发射的功率，距离越远信号越弱。标签的灵敏度高，标签接收的信号可以弱小)。电子标签对收到的信号分析，是自己需要的信号经过处理再发送给读写器。由于半有源电子年检标签增加了纸电池，信号在返回读写器时大大减少了减弱。使读写器能读取到标签返回的信号。完成电子年检标签的识别。

也可通过车载方式稽查：车载式稽查设备设在移动的警车中，交警开始运行车载电脑后，车载式稽查设备中的天线对所有接近警车的电子年检标签发送查询请求，每个车辆的电子年检标签在接收到这一信息后，首先判断此查询请求是否合法，如果不合法则不做回应，如果合法则将电子年检标签中包含的信息加密，然后通过年检标签内部的天线和车载天线发送到车载阅读器，由车载阅读器将信息传递到车载电脑解密后进行判断，并将读取的电子年检标签中的信息以及此车的方位显示在显示器上，如果读取的电子标签数据和车辆实际信息相符且有效，则该车辆通过，否则就报警，然后警员根据显示器上的信息对违规车辆进行拦截。

还可通过手持式设备稽查：警员开启手持式稽查设备后，手持式稽查设备中的手持阅读器通过天线向待检车辆的电子年检标签发送查询请求，电子标签判断该请求合法后，将车辆信息加密通过天线发送到手持式稽查设备中的微处理器，微处理器将采集到的信息进行判断，并将结果显示在显示器上，警员根据显示器上显示的信息以及车辆的实际信息判断电子标签是否有效，如果有效则让车辆通过，如果无效则对车辆进行拦截。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种半有源电子年检标签，其特征在于：包括：

标签天线基材层；附着于标签天线基材层上的标签天线以及柔性印刷纸电池，所述柔性印刷纸电池自下而上依次包括正极片、第一隔膜层、电解质层、第二隔膜层、负极片；所述正极片自下而上依次包括正极集电极层、正极层；所述负极片自上而下依次包括负极基材、负极集电极层、负极层；所述正极集电极层设置于标签天线基材层上的空白处，正极集电极层与天线的正极电连接；所述负极集电极层通过导电胶与天线的负极电连接；所述标签天线基材层上还设置有与标签天线连接的RFID芯片。

2.根据权利要求1所述的半有源电子年检标签，其特征在于：还包括设置在标签天线基材层上的顶部数据打印层，设置在柔性印刷纸电池下的底部数据打印层以及设置在底部数据打印层下的离心纸层。

3.根据权利要求1所述的半有源电子年检标签，其特征在于：所述第一隔膜层和第二隔膜层的面积均大于正极层和负极层；所述第一隔膜层和第二隔膜层各自为具有电绝缘性的特种纸或塑料薄膜。

4.根据权利要求1所述的半有源电子年检标签，其特征在于：所述半有源电子年检标签厚度为0.7-0.9毫米。

5.根据权利要求1所述的半有源电子年检标签，其特征在于：所述标签天线与柔性印刷纸电池通过如下步骤制得：

(1)制备正极片：在标签天线的基材层的空白处，采用丝网印刷技术压印第一集电极材料，干燥后得到正极集电极层；所述正极集电极层与标签天线的正极连接；然后在正极集电极层上，采用丝网印刷技术印刷正极浆料，烘干后制成正极层；

(2)取塑料薄膜作为负极基材，在负极基材上采用丝网印刷技术印刷第二集电极材料，烘干后得到负极集电极层，在负极集电极层上采用丝网印刷技术压印负极浆料，烘干得到负极层；所述负极集电极层通过导电胶连接标签天线的负极；

(3)在负极片的负极层上覆盖第二隔膜层；在正极片的正极层上覆盖第一隔膜层，在第一隔膜层和/或第二隔膜层上涂刷第一电解质溶液，制得电解质层；

(4)将负极片通过第二隔膜层覆盖于第一隔膜层上，并使负极片与标签天线基材层密封粘合。