CN1767085A - 过电流保护元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有正温度系数特性的过电流保护元件及其制造方法。所述的具有正温度系数特性的过电流保护元件，在导电性聚合物层的两边复合金属箔电极形成复合芯片，其中，所述的导电性聚合物有三层结构，中间一层由导电金属颗粒填充聚合物基体组成，其上下两层由碳黑填充聚合物基体组成，由碳黑填充聚合物与金属箔电极密切相接。本发明中，两边的碳黑填充聚合物基体层可以显著提高导电性聚合物与金属箔电极的界面结合力，从而提高该过电流保护元件的电气性能稳定性。本发明所述的过电流保护元件不仅具有十分低的室温电阻，并且具有高的电气性能稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种过电流保护元件，具体地说，本发明涉及一种具有正温度系数(PTC)特性的过电流保护元件。
背景技术
聚合物和分散在聚合物中的导电填充材料组成的导电性聚合物以及由此导电性聚合物制备的具有正温度系数(PTC)特性的过电流保护元件技术已是大家所熟知的。通常，PTC导电性聚合物是由一种或一种以上的结晶聚合物及一导电填充材料组成，该导电填充材料均匀分散于该聚合物中。导电填充材料可以为聚乙烯、乙烯类共聚物、氟聚合物中的一种或其中几种的混合物；导电填充材料可以为碳黑、金属颗粒或无机陶瓷粉末。此类导电性聚合物的PTC特性(电阻值随温度上升而增加)被认为是由于熔融时结晶聚合物的膨胀导致导电粒子所形成的导电通道断开造成的。
在现有已公开的技术中，最普遍的是将碳黑作为导电填充材料，但是将碳黑作为导电填充材料制备的导电性聚合物难以得到很低的室温电阻率，特别是将该聚合物用来制备电池(组)的过电流保护元件时，将不能满足器件小型化、低室温电阻的要求。虽然，将金属颗粒作为导电填充材料可以制得较低室温电阻率的导电性聚合物，但是用此类导电性聚合物制备的过电流保护元件，其室温电阻的重现性差，具体地说，就是通过通断电流循环测试，元件的室温电阻会随着循环次数的增加而逐步上升，直至失效。
为此，本发明公开一种具有正温度系数特性的过电流保护元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有正温度系数特性的过电流保护元件，该元件不仅具有十分低的室温电阻，并且具有高的电气性能稳定性，即元件的室温电阻重现性。
本发明的再一目的是提供一种制造上述过电流保护元件的工艺方法。
本发明的目的可通过下述技术方案实现：一种具有正温度系数特性的过电流保护元件，在导电性聚合物层的两边复合金属箔电极形成复合芯片，其中，所述的导电性聚合物有三层结构，中间一层由导电金属颗粒填充聚合物基体组成，其上下两层由碳黑填充聚合物基体组成，所述的碳黑填充聚合物与金属箔电极紧密相接。相比较金属颗粒填充聚合物基体层，碳黑填充聚合物基体层与金属箔电极具有更强的界面结合力，从而提高过电流保护元件的电气性能稳定性。
上述碳黑填充聚合物基体层的厚度小于50um，优选小于30um，更优选小于10um，可通过吹膜技术或配制成溶液在金属箔电极表面涂布技术来实现。
本发明提供一种制造过电流保护元件的方法，是将所述的三层结构的导电性聚合物两边分别压合上金属箔电极形成复合芯片，最后，经过辐照、冲片、焊接上镍片作为引出电极制得所述的过电流保护元件，其中，所述的镍粉填充聚合物是将重量比为1∶5的高密度聚乙烯与镍粉在190℃的密炼机中混炼均匀，在开炼机上拉出0.6mm±0.2mm厚度的片材备用；所述的碳黑填充聚合物基体层的制造方法是高密度聚乙烯与碳黑的配比为2∶3，将高密度聚乙烯溶于二甲苯中，再添加碳黑进行搅拌，搅拌均匀后，将所述的溶液涂布在金属箔电极的内表面，涂层厚度控制在不大于30um，然后将复合芯材置于烘箱中加热除去溶剂，在电极箔内表面就可得到一碳黑填充聚乙烯的膜。
本发明的优越性在于：所述的过电流保护元件电性能稳定，具有较低的室温电阻。
附图说明
图1是本发明的过电流保护元件的结构示意图；
图2是比较例的过电流保护元件的结构示意图。
具体实施方式
实施例：如图1所示本发明的过电流保护元件的结构示意图，一种具有正温度系数特性的过电流保护元件，在导电性聚合物层的两边复合金属箔电极3、3’形成复合芯片，其中，所述的导电性聚合物有三层结构，中间一层由导电金属颗粒填充聚合物基体1组成，其上下两层由碳黑填充聚合物基体2、2’组成，所述的碳黑填充聚合物层2、2’与金属箔电极3、3’紧密相接。
制造方法为：将重量比为1∶5的高密度聚乙烯(BHB5012，菲利浦石油)与镍粉(CNP525，INCO)在190℃的密炼机中混炼均匀，在开炼机上拉出0.6mm±0.2mm厚度的片材1备用；将300克的高密度聚乙烯溶于二甲苯中，再添加450克的碳黑(N660，卡博特)进行搅拌，搅拌均匀后，将该溶液涂布在金属箔电极3、3’的内表面，涂层厚度控制在20um左右，然后将复合芯材置于烘箱中加热除去溶剂，在电极箔3、3’内表面就可得到一碳黑填充聚乙烯的膜2、2’。将前述的镍粉填充聚乙烯的片材1两边放上上述的附有碳黑填充聚乙烯膜2、2’的电极箔3、3’，在180℃的压机上进行压合，得到厚度为0.65mm±0.2mm的复合芯片；将该复合芯片进行电子束辐照，辐照剂量为10Mrad至100Mrad，然后冲切或划切成一个个的3mm×4mm的小方块，在小方块两边各焊上镍片4、4’作为引出电极，就可以得到所需的过电流保护元件。
将上述的过电流保护元件通过通断电流循环测试，测试条件为电压6V，电流为50A，通6S，断60S，循环500次。
比较例
图2是比较例的过电流保护元件的结构示意图所示，与实施例相比较，没有了碳黑填充聚合物基体层2，在镍粉填充聚乙烯的芯材1两边直接压合上金属箔电极3形成复合片材，其它工艺与实施例相同，如图2所示。
表1
| 编号 | 实施例 | 比较例 | ||
| R0(Ω) | R500(Ω) | R0(Ω) | R500(Ω) | |
| 1 | 0.013 | 0.024 | 0.006 | ＞20 |
| 2 | 0.012 | 0.022 | 0.006 | ＞20 |
| 3 | 0.011 | 0.020 | 0.005 | ＞20 |
| 4 | 0.012 | 0.021 | 0.006 | ＞20 |
| 5 | 0.012 | 0.019 | 0.006 | ＞20 |
| 6 | 0.013 | 0.023 | 0.006 | ＞20 |
| 7 | 0.010 | 0.021 | 0.005 | ＞20 |
| 8 | 0.012 | 0.023 | 0.006 | ＞20 |
| 9 | 0.011 | 0.019 | 0.006 | ＞20 |
| 10 | 0.011 | 0.020 | 0.005 | ＞20 |
注：R0为过电流保护元件的起始室温电阻；
R500为过电流保护元件500次通断电流循环后的室温电阻。
从表1可以看出，根据本发明，能提供这样一种具有正温度系数特性的过电流保护元件，该元件不仅具有十分低的室温电阻，并且具有高的电气性能稳定性。
Claims (5)
1.一种具有正温度系数特性的过电流保护元件，在导电性聚合物层的两边复合金属箔电极形成复合芯片，其特征在于：所述的导电性聚合物有三层结构，中间一层由导电金属颗粒填充聚合物基体组成，其上下两层由碳黑填充聚合物基体组成，所述的碳黑填充聚合物与金属箔电极紧密相接。
2.根据权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于：所述的碳黑填充聚合物基体层的厚度不大于50um。
3.根据权利要求2所述的过电流保护元件，其特征在于：所述的碳黑填充聚合物基体层的厚度不大于30um。
4.根据权利要求3所述的过电流保护元件，其特征在于：所述的碳黑填充聚合物基体层的厚度不大于10um。
5.一种制造权利要求1所述的过电流保护元件的方法，是将所述的三层结构的导电性聚合物两边分别压合上金属箔电极形成复合芯片，最后，经过辐照、冲片、焊接上镍片作为引出电极制得所述的过电流保护元件，其中，所述的镍粉填充聚合物是将重量比为1∶5的高密度聚乙烯与镍粉在190℃的密炼机中混炼均匀，在开炼机上拉出0.6mm±0.2mm厚度的片材备用；所述的碳黑填充聚合物基体层的制造方法是高密度聚乙烯与碳黑的配比为2∶3，将高密度聚乙烯溶于二甲苯中，再添加碳黑进行搅拌，搅拌均匀后，将所述的溶液涂布在金属箔电极的内表面，涂层厚度控制在不大于30um，然后将复合芯材置于烘箱中加热除去溶剂，在电极箔内表面就可得到一碳黑填充聚乙烯的膜。
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| CN 200510029797 CN1767085A (zh) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | 过电流保护元件 |
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Publications (1)
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| CN1767085A true CN1767085A (zh) | 2006-05-03 |
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| CN 200510029797 Pending CN1767085A (zh) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | 过电流保护元件 |
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| CN (1) | CN1767085A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102074325A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-05-25 | 上海长园维安电子线路保护股份有限公司 | 侧包覆型过电流保护元件及其制造方法 |
| CN102074324A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-05-25 | 上海长园维安电子线路保护股份有限公司 | 具有正温度系数特性的过电流保护元件及其制造方法 |
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2005
- 2005-09-20 CN CN 200510029797 patent/CN1767085A/zh active Pending
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