CN108615590A - 一种复合热敏电阻材料、热敏电阻、热敏极耳以及锂离子电池 - Google Patents

一种复合热敏电阻材料、热敏电阻、热敏极耳以及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂电材料领域，具体公开了一种复合热敏电阻材料，其特征在于，包括富勒烯材料、PTC材料和助剂。本发明还提供了一种复合有所述的复合热敏电阻材料的热敏电阻；由该热敏电阻组装得到的热敏极耳以及利用该热敏极耳组装得到的锂离子电池。本发明人通过大量研究意外发现，将富勒烯材料和PTC材料复合使用，可以协同改善性能。将本发明所述的极耳应用至锂离子电池的组装中，可以获得具有优异抗过充性能的锂离子电池；特别是在软包电池极耳之间增加含富勒烯材料的PTC热敏电阻，既能通过降低PTC的室温内阻率来降低整个电池内阻，又能有效改善软包型锂离子电池的过充性能，以达到增强电池的安全性能。

Description

一种复合热敏电阻材料、热敏电阻、热敏极耳以及锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种复合热敏电阻材料，包含所述复合材料的热敏电阻、极耳以及锂离子电池。
背景技术
近年来，随着石油资源的日益枯竭，随着环境污染问题的日益严重，工业发达国家都在加速寻找替代能源。锂离子电池因其高比能量，长循环寿命、无记忆效应、宽工作温度范围等优点也随之受到人们的热切关注。
然而，目前制约锂离子电池应用的最主要障碍是电池的安全性，即电池在过充、短路、穿刺、挤压、高温热冲击等滥用条件下，极易发生爆炸或燃烧等不安全行为。其中，过充电是引发锂离子电池不安全行为的最危险因素之一。
为了应对过充电时对电池的影响，方形铝壳和方形钢壳电池在壳体上设计有泄压阀，电池过充时产生气体会使泄压阀打开并保证电池安全，圆柱电池盖帽上也设计有泄压阀和PTC热敏电阻，同样可以保证电池过充时的安全性。但是，目前软包电池根本没有针对过充电时的保护，导致软包电池基本上不能通过过充测试。有部分电池添加PTC热敏电阻来增加电池的过充安全性能，但是常规的PTC热敏电阻材料有一个严重缺点：影响电池的倍率性能和循环性能，因此，需要寻找一种更加有效的方法，既能满足软包电池过充安全性能的要求，又能满足提高电池倍率性能和循环性能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明第一目的在于，提供一种复合热敏电阻材料，旨在改善PTC材料的性能。
本发明第二目的在于，提供一种填充有所述的复合热敏电阻材料的热敏电阻。
本发明第三目的在于，提供一种填充有所述热敏电阻的极耳(提升锂电过充稳定性的极耳)；旨在提供一种可灵敏响应的热敏极耳，从而改善使用该极耳的电池的性能。
本发明第四目的在于，提供一种所述的热敏极耳的应用，旨在通过所述的热敏极耳的使用，提升得到的锂电的过充稳定性。
本发明第五目的在于，提供装配有所述的热敏极耳的锂离子电池，旨在获得具有良好过充稳定性的锂离子电池材料。
一种复合热敏电阻材料，包括富勒烯材料、PTC材料和助剂。
本发明人通过大量研究意外发现，将富勒烯材料和PTC材料复合使用，可以协同改善性能。
作为优选，所述的PTC材料优选为铁粉、铜粉、铝粉、炭黑、二氧化钛、碳纳米管、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、碳酸锶、氧化铁、氧化钒、高分子聚合物(聚乙烯、聚丁烯等)中的至少一种。研究发现，采用优选的PTC材料其与富勒烯材料以及其他组分的协同效果更优，进而提升得到的复合热敏电阻材料的性能。
进一步优选，所述的PTC材料为钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、铁粉、铜粉、铝粉中的至少一种。
所述的富勒烯材料为富勒烯和/或该富勒烯的化合物；
所述的富勒烯的化合物为富勒烯氢化物，富勒烯氧化物，富勒烯氢氧化物，富勒烯卤化物，磺化富勒烯，及联苯富勒烯中的至少一种；
所述的富勒烯为C60富勒烯和/或C70富勒烯。
进一步优选，所述的富勒烯材料为C60富勒烯。研究发现，C60富勒烯的性能更优。
所述助剂优选为偶联剂、阻燃剂、抗氧化剂、防老剂、促进剂、交联剂、分散剂中的至少一种。
所述的助剂均可选自现有常规物料。
作为优选，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，双金属偶联剂，磷酸酯偶联剂，硼酸酯偶联剂，铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂中的至少一种。
作为优选，所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、硅系等阻燃体系中的至少一种。
作为优选，所述的抗氧化剂为硫代二丙酸双月桂酯(DLTP)、二丁基羟基甲苯(264)中的至少一种。
作为优选，所述的防老剂为4，4’-二硫代二吗啉(DTDM)、2-巯基苯并咪唑(MB)中的至少一种。
作为优选，所述的促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌(PZ)，2一巯基苯并噻唑(MBT)中的至少一种。
作为优选，所述的交联剂为N N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)。
所述的分散剂为亚甲基双萘磺酸钠(NNO)。
作为优选，按重量份计，各组分的重量份数为：
PTC材料：30-60份；
助剂：5-15份；
富勒烯材料：3-10份。
控制在该优选的比例范围下，复合热敏电阻材料的性能更优。
本发明还提供了一种复合有所述的复合热敏电阻材料的热敏电阻，包括依次复合的金属层A、热敏电阻材料层和金属层B；所述的热敏电阻材料层的材料为所述的复合热敏电阻材料。
本发明所述的热敏电阻，呈三明治结构，所述的热敏电阻材料层为中间层(芯层)。本发明所述的热敏电阻材料层的材料包括3-10重量份的富勒烯材料、30-60份重量份的PTC材料和5-15重量份的助剂。所述的PTC材料优选为铁粉、铜粉、铝粉、炭黑、二氧化钛、碳纳米管、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、碳酸锶、氧化铁、氧化钒、高分子聚合物(聚乙烯、聚丁烯等)中的至少一种。所述助剂优选为偶联剂、阻燃剂、抗氧化剂、光稳定剂、促进剂、交联剂中的至少一种。所述的富勒烯材料为富勒烯和/或该富勒烯的化合物。所述的富勒烯的化合物为富勒烯氢化物，富勒烯氧化物，富勒烯氢氧化物，富勒烯卤化物，磺化富勒烯，及联苯富勒烯中的至少一种。所述的富勒烯为C60富勒烯和/或C70富勒烯。
作为优选，所述的金属层A、金属层B的材料独自为铝、铝锌合金、锡锌合金、铜、黄铜、镍、镍铬合金、银锌合金的一种。
所述的金属层A、金属层B的材料可以相同或者不同。
作为优选，所述的金属层A、金属层B的厚度为0.01～0.1mm。
热敏电阻材料层的厚度为0.01～0.3mm。
本发明一种优选的热敏电阻(本发明也称为含C60富勒烯的PTC热敏电阻)，由两层金属箔片、里面夹有片状PTC芯材构成，所述的PTC芯材包含30-60重量份的PTC材料、5-15重量份的助剂、3-10重量份的C60富勒烯。
本发明还包括一种所述的热敏电阻的制备方法，将所述的复合热敏电阻材料用溶剂浆化，形成浆料；将所述的浆料涂覆在金属层A的表面，在金属层A的表面复合形成热敏电阻材料层，随后再在热敏电阻材料层的表面复合金属层B，得到所述的热敏电阻。
本发明还提供了一种提升锂电过充稳定性的热敏极耳；包括前端极耳、后端极耳、用于将二者导电连接的所述的热敏电阻、以及用于将前、后端极耳与热敏电阻接触部位封装固定的绝缘胶；所述的热敏电阻的金属层A与前端极耳接触，金属层B与后端极耳接触；
前端极耳、后端极耳一端封装在绝缘胶内，另一端延伸出绝缘胶。
本发明所述的热敏极耳，前端极耳和后端极耳之间不相互直接接触，通过设置在二者之间的热敏电阻电连接(间接接触)。本发明所述的极耳中，采用所述的热敏电阻，借助于热敏电阻中的复合热敏材料的作用，可明显改善极耳在锂电方面电性能，提升组装得到的锂离子电池的性能。
作为优选，所述的热敏极耳中，具体的设置方式可多种多样，应保证前端极耳和后端极耳不直接接触，二者通过设置在之间的热敏电阻电连接；所述的绝缘胶液可以有多种设置方式，应保证前端极耳、后端极耳以及热敏电阻之间固定、且不会使前端极耳和后端极耳直接接触或者绕开所述的热敏电阻电连接即可。
本发明所述的热敏极耳，前端极耳与热敏电阻的其中一个金属层(例如金属层A)接触，热敏电阻的另一面(金属层B)与后端极耳接触；所述的绝缘胶用于将前端极耳、后端极耳和热敏电阻固定，并使前端极耳和后端极耳不相互直接连接。本发明中，所述的热敏极耳的热敏电阻的金属层和前端极耳以及后端极耳之间的接触方式可以为焊接。
本发明一种优选的热敏极耳的结构，所述的前端极耳和后端极耳首尾搭接，所述的热敏电阻设置在搭接部位；其中，热敏电阻的金属层A和前端极耳的下部侧平面接触，热敏电阻的金属层B和后端极耳的上部侧面接触；搭接部位采用所述的绝缘胶封装固定。
本发明所述优选的热敏极耳，包含前端极耳、后端极耳、含C60富勒烯的PTC热敏电阻(富勒烯材料为C60的热敏电阻)、极耳胶(一种优选的绝缘胶)。所述前端极耳与后端极耳前后连接在一起，连接处设置有含C60富勒烯的PTC热敏电阻，前端极耳与后端极耳通过含C60富勒烯的PTC热敏电阻焊接在一起，并通过注塑方式包覆极耳胶，极耳胶起着绝缘保护作用。所述前端极耳和后端极耳连接处设置有极耳胶。所述极耳胶的厚度为0.01-0.5mm。
本发明另一种优选的热敏极耳的结构，所述的前端极耳和后端极耳通过所述的热敏电阻沿长度方向头尾串联连接；其中，所述的热敏电阻的金属层A与前端极耳的底面接触，所述的热敏电阻的金属层B与后端极耳的顶面接触；串联连接部位通过所述的绝缘胶封装固定。
作为优选，所述的提升锂电过充稳定性的热敏极耳，所述的前端极耳和后端极耳的材料独自为镍、铝、铜或镀镍铜。
作为优选，所述的前端极耳和后端极耳的材料相同或者不同。
本发明还公开了一种所述的提升锂电过充稳定性的热敏极耳的应用，作为正极和/或负极的极耳，用于组装成锂离子电池。
本发明所述的应用，可将本发明所述的提升锂电过充稳定性的热敏极耳替换现有锂离子电池的正极的极耳、负极的极耳、或者正极和负极的极耳。
本发明所述的应用，作为优选，所述的锂离子电池为软包型锂离子电池。本发明所述的方法，特别适用于作为软包型锂离子电池的极耳，通过所述的复合热阻材料的作用，可克服软包型锂离子电池过充稳定性差，且为了提升过充稳定性难免牺牲电池倍率、循环等性能的技术问题；在软包型锂离子电池领域，首次实现了在保证良好抗过充安全性下，还有助于改善电池的常温下的倍率以及循环等性能。
本发明还提供了一种提升锂电过充稳定性的锂离子电池，由正极、负极、隔膜组装而成，所述的正极和/或负极的集流体焊接有所述的热敏极耳。
本发明所述的提升锂电过充稳定性的锂离子电池，所述的热敏极耳通过所述的前端极耳或者后端极耳与正极的集流体焊接，或者与负极的集流体焊接。
本发明所述的锂离子电池，其可为现有常规锂离子电池结构，主要区别在于，改进的锂离子电池的极耳添加有本发明所述的复合热敏电阻材料。通过所述的极耳的作用，可提升锂离子电池的电学性能，还能明显降低过充危害。
与现在技术相比，本发明有以下的优点：
本发明在PTC热敏电阻(本发明简称为热敏电阻)中添加富勒烯材料(优选为C60)，并使其应用在软包电池前端极耳与后端极耳之间，常规的PTC材料利用聚合物的变阻特性，以聚合物为基础掺杂在导体内制成，当电流急速增加或者电压异常增加时，PTC元件的温度瞬时上升，阻抗提高，流过的电流在数毫秒内变小，电路如同开路，达到抑制电池内部危险的目的，当异常电流消失或者温度降低时，瞬时恢复成低阻抗导体，无需任何人为更换或维修，便于重复使用，此外，本发明创新的采用本发明所述的复合热敏电阻材料，配合材料中创新性添加的富勒烯材料，利用富勒烯材料和PTC材料以及助剂的协同效果，以达到提高室温电阻率的作用。
将本发明所述的极耳应用至锂离子电池的组装中，可以获得具有优异抗过充性能的锂离子电池；特别是在软包电池极耳之间增加含富勒烯材料的PTC热敏电阻，既能通过降低PTC的室温内阻率来降低整个电池内阻，又能有效改善软包型锂离子电池的过充性能，以达到增强电池的安全性能。
附图说明
图1为所述的热敏极耳的截面示意图；
图2为复合热敏电阻材料的热敏电阻的俯视图；
图3为复合热敏电阻材料的热敏电阻的截面示意图；
图4为软包电池结构示意图；
图5为实施例1、2以及对比例1、2得到的软包型锂离子电池的循环寿命曲线图。
图1～4中，1为前端极耳，2为后端极耳，3为含富勒烯的PTC材料(热敏电阻材料层，芯层)，4为金属层(其中4-1为金属层A，4-2为金属层B)，5为绝缘密封胶(极耳胶)，6为另一个极耳，7为电池极片。
图5中，谱线由上而下依次为实施例1、实施例2、对比例1和对比例2的样品的循环寿命曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
如图1～4所示，一种优选的热敏极耳(例如图1)，包括前端极耳1、后端极耳2、用于将前端极耳1和后端极耳2导电连接的热敏电阻(图2和3)、以及用于将前、后端极耳与热敏电阻接触部位封装固定的绝缘胶5.
所述的热敏电阻呈三明治结构(见图3)，包括依次复合的金属层A4-1、热敏电阻材料层3和金属层B4-2；所述的热敏电阻材料层3的材料为复合有C60的PTC材料；所述的热敏电阻的金属层A4-1与前端极耳1接触，金属层B4-2与后端极耳2接触；前端极耳1与热敏电阻的金属层A4-1焊接在一起；后端极耳2与热敏电阻的金属层B4-2焊接在一起。
本发明通过注塑方式包覆极耳胶(绝缘胶5)，绝缘胶5起着绝缘保护作用。所述极耳胶的厚度为0.01-0.5mm。前端极耳1、后端极耳2一端封装在绝缘胶5内，另一端延伸出绝缘胶5。
在组装成电池时，将本发明所述的极耳替换现有技术中的常规极耳，例如，作为锂离子电池的正极耳或者负极耳，组装成软包电池(组装方法可采用现有方法，且结构为现有常规结构，主要区别在于，采用本发明所述的热敏极耳替换现有常规的极耳)。例如，将所述的热敏极耳组作为正极耳，与正极极片(本发明用极片7示意)焊接，所述的谱图极耳6作为负极耳，与负极极片(本发明用极片7示意)焊接，组装成软包电池。
实施例1
本发明提供一种含C60富勒烯的PTC热敏电阻，由两层金属箔片(铝)、里面夹有片状PTC芯材构成，PTC芯材由PTC材料、助剂、C60富勒烯构成，各芯材原料的重量份组成如下：
PTC材料：70wt％；PTC材料为钛酸钡；
助剂：25wt％(助剂包括：偶联剂(硅烷偶联剂)5重量份、阻燃剂(氢氧化铝)3重量份、抗氧化剂(硫代二丙酸双月桂酯)3重量份、防老剂(4，4′-二硫代二吗啉)3重量份、促进剂(二甲基二硫代氨基甲酸锌)4重量份、交联剂(N N’-亚甲基双丙烯酰胺)3重量份、分散剂(亚甲基双萘磺酸钠)4重量份)；
C60富勒烯：5wt％。
含C60富勒烯的PTC热敏电阻的制备方法，包括如下步骤：
(1)助剂制备：将各助剂组分混合搅拌5-30min，得到助剂；
(2)球磨粉碎、去水：将PTC材料(钛酸钡)、(1)得到的助剂、C60富勒烯按照重量配比混合，加入纯水并放入球磨机中球磨粉碎，时间为1-3h，使之混合均匀。球磨好的原料可以直接放入烘箱内烘干，也可采用过滤、离心分离、真空抽滤等方法去水后再烘干。
(3)预烧结：将混合好的原料放入高温炉中进行反应，形成均匀的固溶体，温度为1000～1250℃之间，保温时间2～4小时；
(4)二次球磨：将预烧结后的材料再次进行球磨粉碎，时间为1-3h；
(5)成形造粒：用干压法或者挤出法成形，在物料中加入粘合用的PVA溶液，然片用过筛法或喷雾干燥法将物料造粒，再在冲压机上加压成形；
(6)烧结：将成形后的坯片放入高温炉中，按一定的烧成条件(温度为1000～1500℃之间)，烧成具有所需PTC特性的半导体陶瓷(含C60富勒烯的PTC热敏电阻材料)。
将合成好的含C60富勒烯的PTC热敏电阻材料用溶剂浆化，形成浆料；将所述的浆料涂覆在金属层A的表面，在金属层A的表面复合形成热敏电阻材料层，随后再在热敏电阻材料层的表面复合金属层B，得到所述的热敏电阻。
参照图1组装成热敏极耳。所述前端极耳(1)和后端极耳(2)均为正极耳，极耳材料均为铝带，对应的负极耳未变，为单条镍带，所述极耳胶的厚度为0.3mm。
将该热敏极耳替代现有软包电池的极耳，采用现有常规方法，组装成软包电池。例如，将该热敏极耳的后端极耳部分，直接通过超声波焊接方式，焊接在正极极片上，再将负极片、正极片、隔膜卷绕成卷芯，外加铝塑膜组装成电芯，经过注液、封口组装成软包电池。该软包电池标记为样品1。
实施例2
本发明提供一种含C60富勒烯的PTC热敏电阻，由两层金属箔片、里面夹有片状PTC芯材构成，PTC芯材由PTC材料、助剂、C60富勒烯构成，各芯材原料的重量份组成如下：
PTC材料：60wt％；PTC材料为铁粉(20wt％)、铜粉(20wt％)、二氧化钛(20wt％)；
助剂：30wt％(助剂包括：偶联剂(硅烷偶联剂)6重量份、阻燃剂(氢氧化铝)4重量份、抗氧化剂(硫代二丙酸双月桂酯)3重量份、防老剂(4，4′-二硫代二吗啉)4重量份、促进剂(二甲基二硫代氨基甲酸锌)4重量份、交联剂(N N’-亚甲基双丙烯酰胺)4重量份、分散剂(亚甲基双萘磺酸钠)5重量份)；；
C60富勒烯：10wt％。
该软包电池标记为样品2。
对比例1
和实施例1相比，区别仅在于，在所述的PTC芯材的材料中，未添加C60富勒烯。组装成软包电池，标记为对比例1。
对比例2
和实施例2相比，区别仅在于，在所述的PTC芯材的材料中，未添加C60富勒烯。组装成软包电池，标记为对比例2。
各实施例以及对比例得到的含富勒烯的PTC热敏电阻的各项参数见表1：
表1
Ihold：该PTC在25℃时不间断工作的最大电流。
Itrip：该PTC在25℃动作时的最小电流。
Vmax：该PTC可持续保持的最大电压。
Imax：该PTC能起保护动作的最大电流。
Pdmax：该PTC动作时的最大功率损耗。
Rmin：该PTC初始最小电阻。
Rmax：该PTC初始最大电阻。
R1max：该在PTC动作1小时后，测试的最大电阻。
通过表1可看出，含C60富勒烯的PTC热敏电阻相对于不含C60富勒烯的PTC热敏电阻，初始最小电阻、初始最大电阻、动作1小时后的最大电阻，均偏低，说明添加C60富勒烯，能有效地降低热敏电阻的性能。
采用各实施例以及对比例的热敏电阻，组装成软包型锂离子电池；软包型锂离子电池的各倍率放电数据见表2：
表2
从表2和图4中可以看出，含C60富勒烯的PTC热敏电阻做成的软包电池，其倍率性能、循环性能均高于未添加富勒烯PTC热敏电阻的软包电池。
本发明通过在PTC热敏电阻材料中添加C60富勒烯，以达到提高室温电阻率的作用，同时在软包电池极耳之间增加含C60富勒烯的PTC热敏电阻，能有效改善软包型锂离子电池的过充性能，增强电池的安全性能。

Claims (10)

1.一种复合热敏电阻材料，其特征在于，包括富勒烯材料、PTC材料和助剂；
所述的PTC材料优选为铁粉、铜粉、铝粉、炭黑、二氧化钛、碳纳米管、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、碳酸锶、氧化铁、氧化钒、高分子聚合物中的至少一种；
所述助剂优选为偶联剂、阻燃剂、抗氧化剂、防老剂、促进剂、交联剂、分散剂中的至少一种；
所述的富勒烯材料为富勒烯和/或该富勒烯的化合物；
所述的富勒烯的化合物为富勒烯氢化物，富勒烯氧化物，富勒烯氢氧化物，富勒烯卤化物，磺化富勒烯，及联苯富勒烯中的至少一种；
所述的富勒烯为C60富勒烯和/或C70富勒烯。
2.如权利要求1所述的复合热敏电阻材料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，双金属偶联剂，磷酸酯偶联剂，硼酸酯偶联剂，铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯的偶联剂中的至少一种；
所述的阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑、硅系阻燃体系中的至少一种；
所述的抗氧化剂为硫代二丙酸双月桂酯、二丁基羟基甲苯中的至少一种；
所述的防老剂为4，4′-二硫代二吗啉、2-巯基苯并咪唑中的至少一种；
所述的促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌，2一巯基苯并噻唑中的至少一种；
所述的交联剂为N N’-亚甲基双丙烯酰胺；
所述的分散剂为亚甲基双萘磺酸钠。
3.如权利要求1或2所述的复合热敏电阻材料，其特征在于，按重量份计，各组分的重量份数为：
PTC材料：30-60份；
助剂：5-15份；
富勒烯材料：3-10份。
4.一种复合有权利要求1～3任一项所述的复合热敏电阻材料的热敏电阻，其特征在于，包括依次复合的金属层A、热敏电阻材料层和金属层B；所述的热敏电阻材料层的材料为所述的复合热敏电阻材料。
5.如权利要求4所述的复合热敏电阻材料的热敏电阻，其特征在于，所述金属层A、B的材料独自为铝、铝锌合金、锡锌合金、铜、黄铜、镍、镍铬合金、银锌合金的一种；
所述的金属层A、金属层B的厚度优选为0.01～0.1mm；
热敏电阻材料层的厚度优选为0.01～0.3mm。
6.一种提升锂电过充稳定性的热敏极耳，其特征在于，包括前端极耳、后端极耳、用于将前端极耳和后端极耳导电连接的权利要求4或5所述的热敏电阻、以及用于将前、后端极耳与热敏电阻接触部位封装固定的绝缘胶；所述的热敏电阻的金属层A与前端极耳接触，金属层B与后端极耳接触；
前端极耳、后端极耳一端封装在绝缘胶内，另一端延伸出绝缘胶。
7.如权利要求6所述的提升锂电过充稳定性的热敏极耳，其特征在于，所述的前端极耳和后端极耳首尾搭接，所述的热敏电阻设置在搭接部位；其中，热敏电阻的金属层A和前端极耳的下部侧面接触，热敏电阻的金属层B和后端极耳的上部侧面接触；搭接部位采用所述的绝缘胶封装固定；
或者，所述的前端极耳和后端极耳通过所述的热敏电阻沿长度方向头尾串联连接；其中，所述的热敏电阻的金属层A与前端极耳的底面接触，所述的热敏电阻的金属层B与后端极耳的顶面接触；串联连接部位通过所述的绝缘胶封装固定。
8.如权利要求6或7所述的提升锂电过充稳定性的热敏极耳，其特征在于，所述的前端极耳和后端极耳的材料独自为镍、铝、铜或镀镍铜。
9.一种权利要求6～8任一项所述的提升锂电过充稳定性的热敏极耳的应用，其特征在于，作为正极和/或负极的极耳，用于组装成锂离子电池；
优选地，所述的锂离子电池为软包型锂离子电池。
10.一种提升锂电过充稳定性的锂离子电池，其特征在于，由正极、负极、隔膜组装而成，所述的正极和/或负极的集流体焊接有权利要去6～8任一项所述的热敏极耳。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109897261A (zh) * 2019-03-08 2019-06-18 中山市君泽科技有限公司 一种ptc自限温石墨烯基导电粒子
CN113621273A (zh) * 2021-10-13 2021-11-09 广东简一(集团)陶瓷有限公司 一种自限温导电油墨、制备方法及发热陶瓷
CN114583412A (zh) * 2020-12-02 2022-06-03 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池
CN115663322A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 中国标准化研究院 一种简易的动力电池温度传感器植入方法及温度传感器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085203A (ja) * 1999-09-16 2001-03-30 Tokin Corp Ｐｔｃ組成物
CN101516980A (zh) * 2006-07-10 2009-08-26 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 正温度系数的组合物和相关方法
CN102315408A (zh) * 2011-09-29 2012-01-11 北京神州远望科技有限公司 可重复使用的热敏电阻过流保护装置及电池模块中的应用
CN102416720A (zh) * 2011-08-17 2012-04-18 电子科技大学 一种氧化钒复合薄膜及其制备方法
CN203242692U (zh) * 2013-05-07 2013-10-16 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池极耳结构
CN105449148A (zh) * 2015-11-30 2016-03-30 江门市拓联电子科技有限公司 一种带过流保护的锂电池极耳
CN205508931U (zh) * 2016-03-16 2016-08-24 东莞市先诺电子材料有限公司 过流保护型软包装锂离子电池极耳及其极耳带

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085203A (ja) * 1999-09-16 2001-03-30 Tokin Corp Ｐｔｃ組成物
CN101516980A (zh) * 2006-07-10 2009-08-26 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 正温度系数的组合物和相关方法
CN102416720A (zh) * 2011-08-17 2012-04-18 电子科技大学 一种氧化钒复合薄膜及其制备方法
CN102315408A (zh) * 2011-09-29 2012-01-11 北京神州远望科技有限公司 可重复使用的热敏电阻过流保护装置及电池模块中的应用
CN203242692U (zh) * 2013-05-07 2013-10-16 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池极耳结构
CN105449148A (zh) * 2015-11-30 2016-03-30 江门市拓联电子科技有限公司 一种带过流保护的锂电池极耳
CN205508931U (zh) * 2016-03-16 2016-08-24 东莞市先诺电子材料有限公司 过流保护型软包装锂离子电池极耳及其极耳带

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
樊尚春: "《传感器技术与应用（第2版）》", 31 October 2010 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109897261A (zh) * 2019-03-08 2019-06-18 中山市君泽科技有限公司 一种ptc自限温石墨烯基导电粒子
CN114583412A (zh) * 2020-12-02 2022-06-03 珠海冠宇电池股份有限公司 一种负极极片及包括该负极极片的锂离子电池
CN113621273A (zh) * 2021-10-13 2021-11-09 广东简一(集团)陶瓷有限公司 一种自限温导电油墨、制备方法及发热陶瓷
CN113621273B (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 清远市简一陶瓷有限公司 一种自限温导电油墨、制备方法及发热陶瓷
CN115663322A (zh) * 2022-10-27 2023-01-31 中国标准化研究院 一种简易的动力电池温度传感器植入方法及温度传感器

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