CN101197224B - 一种助熔剂及含该助熔剂的温度保险丝 - Google Patents

Abstract

一种助熔剂及含该助熔剂的温度保险丝，其中，助熔剂由普通松香、硬脂酸、液态醇类以及微量小分子酸按如下配比(重量％)混合而成：松香50～70，硬脂酸5～20；液态醇类10～40，小分子酸0.5～16。温度保险丝元件包括电极片(1)、绝缘底膜(21)和绝缘上膜(22)、助熔剂(3)以及低熔点合金丝(4)组成。本发明的助熔剂与传统助熔剂相比，其热熔断性能明显提高，并且在保存中不分解，能很好的维持助熔剂的活性。由它制成的锂离子电池用保险丝元件的熔断性能明显改善，从而对锂电池形成更好的保护作用。

Description

一种助熔剂及含该助熔剂的温度保险丝

技术领域

本发明涉及电子产品保护用电熔断元件，特别是涉及一种锂离子电池保护用的含该助熔剂的温度保险丝。

背景技术

随着IT产业的飞速发展，各种各样的电子和电器产品越来越广泛的应用于人们的生活中。这类产品在使用中常会由于过流、过热等原因而导致电路的破坏，从而影响产品的正常使用。现在广泛使用的锂离子电池也是一样。因此，为了保证锂电池的使用安全，锂电池上都设有温度保险元件。当上述情况发生时，温度保险丝熔断从而保护电路以及产品。在温度保险丝中需要加入助熔剂，以保证当合金丝熔化时能收缩成球状而向两端拉开，起到切断电流的作用。以形成对锂电池的过流保护作用，因此对温度保险丝中所用助熔剂的基本要求是：助熔剂的熔化温度T1以及最低活性温度T2应低于低熔点合金丝的熔化温度T3，且具有足够的热稳定性；在温度保险丝熔断温度下发生触变，黏度小，流动性好，能很好的润湿温度保险丝；与覆盖膜以及温度保险丝的电极不发生化学反应。

在中国专利CN00111446中报道的轻油裂解制城市煤气催化剂载体的助熔剂为硬脂酸钙，因为硬脂酸钙具有很好的热稳定剂，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用。并且硬脂酸有助于防止加工过程中的″焦化″，同时可以保证助熔剂的色泽比较好。

在中国专利CN1728313中报道的助熔剂包括松香或改性松香、二甲基硅油和气相二氧化硅。利用上述助熔剂制成的温度保险丝可以很好的电熔断性能，但是含有二甲基硅油的助熔剂容易形成气泡，影响温度保险丝的形貌，同时在长时间保存时也容易产生变质的现象而起不到助熔剂的作用。

发明内容

本发明将硬脂酸、醇、酸、松香有机地结合在一起，提供一种既能消除松香活化物质对金属镀层的腐蚀，维持温度保险丝元件长期的稳定性，还能减少助熔剂里面气泡，保证产品的色泽。又采用能够对温度保险丝形成很好润湿的物质，在保险丝熔断过程中形成对温度保险丝的有效拖曳，从而改善温度保险丝元件熔断性能的助熔剂。

为实现上述目的，本发明提供一种温度保险丝助熔剂，该助熔剂由松香、硬脂酸、液态醇类以及微量小分子酸按如下配比(重量％)混合而成：

松香：50～70

硬脂酸：5～20

液态醇类：10～40

小分子酸：0.5～16

其中，液态醇类为乙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或者几种的混合，小分子酸为分子量为40-100的酸，如甲酸、冰乙酸、苯乙酸等。小分子酸也可以为甲酸、冰乙酸、苯乙酸中的一种或者几种的混合。

松香为普通松香，松香的重量百分含量占助熔剂总量的50～70％，优选为60～70％。

一种含有上述助熔剂的温度保险丝，该温度保险丝包括电极片(1)、绝缘底膜(21)和绝缘上膜(22)、助熔剂(3)以及低熔点合金丝(4)组成，其中助熔剂(3)涂覆在绝缘上膜(22)内侧，合金丝(4)位于助熔剂(3)上，合金丝(4)两端分别与电极片(1)相连接。其中，电极片(1)为镍电极片，其连接端表面镀锡。

由绝缘塑料制备得到绝缘底膜(21)和绝缘上膜(22)。

其中，所述低熔点合金丝(4)的熔点范围为60～100℃。

将圆柱形第一合金丝在模具中进行模压形成低熔点合金丝(4)，本发明采用圆柱形第一合金丝的直径为0.3～0.5mm，模压成的低熔点合金丝的截面积为0.071mm²-0.196mm²。

松香为透明、硬脆的固态物质，颜色由淡黄色至红褐色，密度为1.05～1.10g/cm³，软化点在60～85℃，沸点约为300℃。松香的主要成分为松香酸、新松香酸、异右旋海松酸等异构体的混合物，分子结构中含有羧基和不饱和双键。普通松香是助熔剂较好的基体。

硬脂酸是一种憎水性物质，熔点69.6℃，熔化焓为50.93kJ.mol^-1，熔化熵为149.71J.mol^-1K^-1，沸点376.1℃，在90～100℃下慢慢挥发，本品可作为塑料增塑剂和稳定剂的原料。外观为白色的片状固体。是一种很好的热稳定剂，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用。并且硬脂酸有助于防止加工过程中的″焦化″，同时可以保证助熔剂的色泽比较好。同时硬脂酸还是一种很好的软化剂。他还对助熔剂颜色的稳定及防腐蚀有直接的贡献。

液态小分子醇类是一种水溶性小分子醇类，它可以看成是烃分子中氢原子被羟基(OH)取代后生成的衍生物(R-OH)。醇的化学性质主要由羟基官能团所决定，同时也受到烃基的一定影响，分子中的C-O键和O-H键都是极性建，因而醇分子中有两个反应中心，又由于受C-O键极性的影响，使得α-H具有一定的活性，所以醇是一种非常好的有机溶剂。

硬脂酸是一种很好的热稳定剂，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用。同时，小分子酸有抗氧的作用，因而维持温度保险丝元件长期的稳定性，还能减少助熔剂里面气泡，保证产品的色泽。

综上所述，本发明的助熔剂及含该助熔剂的温度保险丝能维持温度保险丝元件长期的稳定性，能够在保险丝熔断过程中形成对温度保险丝的有效拖曳，从而改善温度保险丝元件熔断性能的助熔剂。

附图说明

图1是本发明的温度保险丝元件的立体结构示意图。

图2是本发明的温度保险丝元件的正投影结构示意图。

具体实施方式：

下面，结合附图，对本发明进行详细地说明。

实施例1

本发明的助熔剂按如下工艺制得：称取6g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入120℃的恒温箱直到其溶解，然后加入40g普通松香，搅拌混合均匀，放入加热炉中加热到沸腾为止，取出后加入1g冰乙酸直至其冷却到室温为止，将上述助熔剂用点胶机点在覆盖膜上，超声波焊接成型。

将圆柱形第一合金丝在模具中进行模压形成低熔点合金丝(4)，采用圆柱形第一合金丝的直径为0.4mm，主要成分为In、Sn、Bi；模压成的低熔点合金丝的截面积为0.126mm²。

按照温度保险丝的各组成元件进行封装，制备得到温度保险丝。

实施例2

称取6.5g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入120℃的恒温箱直到其溶解，然后加入30g普通松香，搅拌混合均匀，放入加热炉中加热到沸腾为止，取出后加入1g冰乙酸直至其冷却到室温为止，其他制备工艺同实施例1。

将圆柱形第一合金丝在模具中进行模压形成低熔点合金丝(4)，本发明采用圆柱形第一合金丝的直径为0.5mm，主要成分为In、Sn、Bi；模压成的低熔点合金丝的截面积为0.196mm²。

实施例3

称取7g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入120℃的恒温箱直到其溶解，然后加入30g普通松香，搅拌混合均匀，放入加热炉中加热到沸腾为止，取出后加入1g冰乙酸直至其冷却到室温为止，其他制备工艺同实施例1。将该助熔剂放置在空气中4天后，再制成温度保险丝测试其性能。

实施例4

称取6g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入120℃的恒温箱直到其溶解，然后加入25g普通松香，搅拌混合均匀，放入加热炉中加热到沸腾为止，取出后加入1g盐酸直至其冷却到室温为止，其他制备工艺同实施例1。

实施例5

称取6g硬脂酸加入到10g正丁醇中，放入120℃的恒温箱直到其溶解，然后加入25g聚合松香、10普通松香，搅拌混合均匀，放入加热炉中加热到沸腾为止，取出后加入1g盐酸直至其冷却到室温为止，其他制备工艺同实施例1。

比较例1

普通松香3.5g，甲基硅油2g，气相二氧化硅0.06g，溶剂为适量的酒精，加热溶解、搅拌、冷却。

其它同实施例1。

比较例2

普通松香3.5g，石蜡2g，二乙胺盐酸盐0.06g，溶剂为适量的酒精，加热溶解、搅拌、冷却。

其它同实施例1。

比较例3

普通松香3.5g，凡士林2g，二乙胺盐酸盐0.06g，溶剂为适量的酒精，加热溶解、搅拌、冷却。

其它同实施例1。

比较例4

将对比较例3的助熔剂放置在空气中4天后，再制成温度保险丝测试其性能。

测试方法和测试条件：

内阻、熔断温度测试、电熔断性能采用了国家标准UL60691。下面分别进行具体的阐述：

熔断温度测试

测试仪器：温度计、水浴或者油浴，油可以采用硅油、石蜡等

测试条件：室温下，采用水浴或油浴，温度保险丝夹于万用表欧姆档，置于加热液，即水或硅油中，以0.5-1℃/min的速度加热，直至温度保险丝熔断，记录下此时的浴液(水或硅油)的温度即为温度保险丝熔断温度。

电熔断性能测试

测试仪器：恒流源、秒表

测试条件：室温、相对湿度：60±20％，恒电流8A，将温度保险丝的连接到恒电流为8A的电路回路中，记录下温度保险丝断开的时间。

内阻测试

采用惠斯登电桥法(Wheatstone Bridge Method)测量电阻。

测试仪器：TH2511型低电阻测试仪(常州市同惠电子有限公司)

测试条件：室温、相对湿度：60±20％。

测试结果如下表1所示：

表1

从表1中可以看出实施例1的内阻比实施例2、3要大，助熔剂对温度保险丝的内阻没有明显的影响，而合金丝直径愈大，由它制成的温度保险丝的内阻就愈小。

比较例的熔断时间比实施例明显长3秒左右，比较例的平均关断温度较实施例要大，因此本发明的熔断剂较现有技术更能快速地熔断，提高了熔断性能，从而对锂电池形成更好的保护作用。

实施例的熔断温度比比较例提前了2℃左右，说明这种助熔剂与低熔点合金界面处表面张力更大，所以合金丝能很快收缩成球状，从而形成了对合金丝的有效“拖曳”，而更好的起到了熔断的作用。

从实施例3和对比例4可以得知，本发明的助熔剂放置在空气中不易氧化变质，而现有技术的助熔剂放置在空气中因被空气氧化等作用，熔断性能下降。

综上所述，本发明的助熔剂与传统助熔剂相比，其热熔断性能明显提高，并且在保存中不分解，能很好的维持助熔剂的活性。由它制成的锂离子电池用保险丝元件的熔断性能明显改善，从而对锂电池形成更好的保护作用。

Claims (9)

1.一种温度保险丝用助熔剂，其特征在于：由松香、硬脂酸、液态醇类以及小分子酸按如下重量百分比混合而成：

松香                50％～70％

硬脂酸              5％～20％

液态醇类            10％～40％

小分子酸            0.5％～16％

所述小分子酸为分子量为40-100的酸。

2.根据权利要求1所述的温度保险丝用助熔剂，其中，所述液态醇类为乙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或者几种的混合。

3.根据权利要求1所述的温度保险丝用助熔剂，其中，所述小分子酸为甲酸、冰乙酸、苯乙酸中的一种或者几种的混合。

4.根据权利要求1所述的温度保险丝用助熔剂，其中，所述松香为普通松香。

5.根据权利要求1所述的温度保险丝用助熔剂，其中，所述松香的重量百分含量占助熔剂总量的60～70％。

6.一种含有权利要求1所述助熔剂的温度保险丝，其特征在于，该温度保险丝包括两电极片(1)、绝缘底膜(21)和绝缘上膜(22)、助熔剂(3)以及低熔点合金丝(4)组成，其中两电极片位于绝缘底膜上，合金丝(4)两端分别与两电极片(1)相连接，合金丝(4)上敷有助熔剂(3)，助熔剂(3)上覆有绝缘上膜(22)。

7.根据权利要求6所述的温度保险丝，其特征在于，所述电极片(1)为镍电极片，其连接端表面镀锡。

8.根据权利要求6或7所述的温度保险丝，其特征在于，所述低熔点合金丝(4)的熔点范围为60～100℃。

9.根据权利要求6或7所述的温度保险丝，其特征在于：由绝缘塑料制备得到绝缘底膜(21)和绝缘上膜(22)。

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