專利名稱：熱敏電阻元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種熱敏電阻元件，且特別關(guān)于高溫時(shí)具有高維持電流的熱敏電阻元件。
背景技術(shù)：
由于具有正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient ；PTC)或負(fù)溫度系數(shù)(Negative Temperature Coefficient ；NTC)特性的導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻對(duì)溫度變化具有反應(yīng)敏銳的特性，可作為電流感測元件的材料。以PTC為例，由于PTC導(dǎo)電復(fù)合材料在正常溫度下的電阻可維持極低值，使電路或電池得以正常運(yùn)作。但是，當(dāng)電路或電池發(fā)生過電流(over-current)或過高溫(over-temperature)的現(xiàn)象時(shí),其電阻值會(huì)瞬間提高至一高電阻狀態(tài)(至少102Ω以上)，而將過量的電流降低，以達(dá)到保護(hù)電池或電路元件的目的。PTC導(dǎo)電復(fù)合材料由一種或一種以上具結(jié)晶性的聚合物及導(dǎo)電填料所組成。聚合物一般為聚烯烴類聚合物，例如:聚乙烯，而導(dǎo)電填料一般為碳黑。然而，以碳黑作為導(dǎo)電填料的PTC元件因?yàn)槭艿讲牧蠠犰?thermal mass)不足且電阻較高的影響，導(dǎo)致其維持電流(hold current)較低,特別是當(dāng)溫度升高時(shí),其維持電流將迅速降低，故無法滿足大電流的二次電池的保護(hù)使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)使用碳黑的PTC元件維持電流較低的問題，本發(fā)明使用不同的導(dǎo)電填料及成分比例，使得PTC元件于高溫仍具有高維持電流。本發(fā)明的熱敏電阻元件可搭配二次電池的電路設(shè)計(jì)，以滿足大電流二次電池保護(hù)使用。本發(fā)明一實(shí)施例的熱敏電阻元件包括:第一導(dǎo)電構(gòu)件、第二導(dǎo)電構(gòu)件以及高分子材料層。該高分子材料層疊 設(shè)于第一導(dǎo)電構(gòu)件及第二導(dǎo)電構(gòu)件之間，且具有正溫度系數(shù)的特性，該高分子材料層包含至少一結(jié)晶性高分子聚合物及散布于該結(jié)晶性高分子聚合物中的至少一導(dǎo)電填料。該導(dǎo)電填料的體積電阻值小于500mΩ，且該導(dǎo)電填料占該高分子材料層的重量百分比介于72% 96%。該熱敏電阻兀件具有一兀件面積,于60°C時(shí),其對(duì)應(yīng)的維持電流除以該元件面積的值介于0.16A/mm2 0.8A/mm2之間。其中該熱敏電阻元件于60°C的維持電流與25°C的維持電流的比值介于65% 95%。—實(shí)施例中，熱敏電阻元件于60°C對(duì)應(yīng)的維持電流的熱切斷溫度(ThermalCut-Off ；TC0)小于95°C。前述TCO溫度并非限制于60°C所對(duì)應(yīng)的維持電流。另外也可利用于溫度T對(duì)應(yīng)的維持電流加以定義如下:于溫度T對(duì)應(yīng)的維持電流的TCO溫度小于T+35°C，其中T彡60°C。一實(shí)施例中，本發(fā)明的熱敏電阻元件系以焊接方式電氣連接保護(hù)電路模塊(Protection Circuit Module ；PCM)及二次電池成串聯(lián)或并聯(lián)結(jié)構(gòu)。其中焊接包含點(diǎn)焊、回焊、超音波焊接或激光焊接。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的熱敏電阻元件示意圖2為熱敏電阻元件的維持電流與溫度關(guān)系示意圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的熱敏電阻元件于二次電池的應(yīng)用示意圖；以及
圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的熱敏電阻元件于二次電池的應(yīng)用示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說明如下:
10、20:熱敏電阻元件
11:第一導(dǎo)電構(gòu)件
12:第二導(dǎo)電構(gòu)件
13:高分子材料層
22:金屬電極片
30:保護(hù)電路模塊
31、32:電池
33:負(fù)載具體實(shí)施方式
為讓本發(fā)明的上述和其他技術(shù)內(nèi)容、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出相關(guān)實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下:
本發(fā)明熱敏電阻元件所使用的高分子材料層的成份及重量(單位:公克)如表一所示。其中LDPE-1是低密度結(jié)晶性聚乙烯(密度:0.924g/cm3，熔點(diǎn):113°C ) ；HDPE-1為高密度結(jié)晶性聚乙烯(密度:0.943g/cm3，熔點(diǎn):125°C ) ;HDPE_2為高密度結(jié)晶性聚乙烯(密度:0.961g/cm3，熔點(diǎn):131°C )。導(dǎo)電填料則選用碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)及碳化鑰(MoC)等。本發(fā)明實(shí)施例中，導(dǎo)電填料占高分子材料層的重量百分比介于72% 96%，特別是介于75 % 94%，較佳地介于78 % 92 %。導(dǎo)電填料占高分子材料層的重量百分比也可為74%、78%、80%、85%或90%。LDPE-1占該高分子材料層的重量百分比小于5%或較佳地小于3%。HDPE-1和HDPE-2的總和占該高分子材料層的重量百分比介于3% 25%或較佳介于5% 20%之間。特而言之，較低密度的HDPE-1占該高分子材料層的重量百分比約小于20%，較高密度的HDPE-2占該高分子材料層的重量百分比約小于20%。高密度聚乙烯HDPE-1和HDPE-2的熔點(diǎn)均大于115°C。
表一
權(quán)利要求
1.一種熱敏電阻元件，包括: 一第一導(dǎo)電構(gòu)件； 一第二導(dǎo)電構(gòu)件；以及 一高分子材料層，該高分子材料層疊設(shè)于第一導(dǎo)電構(gòu)件及第二導(dǎo)電構(gòu)件之間，且具有正溫度系數(shù)的特性，該高分子材料層包含至少一結(jié)晶性高分子聚合物及散布于該結(jié)晶性高分子聚合物中的至少一導(dǎo)電填料，其中該導(dǎo)電填料的體積電阻值小于500mΩ，且該導(dǎo)電填料占該高分子材料層的重量百分比介于72% 96% ； 其中該熱敏電阻元件具有一元件面積，于60°C時(shí)，其對(duì)應(yīng)的維持電流除以該元件面積的值介于0.16A/mm2 0.8A/mm2之間； 其中該熱敏電阻元件于60 V的維持電流與25°C的維持電流的比值介于65 % 95 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中于溫度T對(duì)應(yīng)的維持電流的熱切斷溫度小于T+35°C，其中 T 彡 60°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中該結(jié)晶性高分子聚合物包含高密度聚乙烯及低密度聚乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的熱敏電阻元 件，其中該高密度聚乙烯占該高分子材料層的重量百分比介于3% 25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的熱敏電阻元件，其中該低密度聚乙烯占該高分子材料層的重量百分比小于5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的熱敏電阻元件，其中該高密度聚乙烯的熔點(diǎn)大于115°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的熱敏電阻元件，其中該高密度聚乙烯包含兩種密度不同的高密度聚乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中該導(dǎo)電填料為金屬粉末或?qū)щ娞蓟沾煞勰?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8的熱敏電阻元件，其中該金屬粉末為鎳、鈷、銅、鐵、錫、鉛、銀、金、鉬、鑰;或其合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的熱敏電阻元件，其中該導(dǎo)電碳化陶瓷粉末為碳化鈦、碳化鎢、碳化釩、碳化鋯、碳化鈮、碳化鉭、碳化鑰、碳化鉿。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中該元件面積小于25_2。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中該高分子材料層包含經(jīng)熱壓的致密結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中該高分子材料層與同體積的該結(jié)晶性高分子聚合物的重量比值介于2.5 12之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中該導(dǎo)電填料占該高分子材料層的重量百分比介于75% 94%。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中于60°C時(shí)，其對(duì)應(yīng)的維持電流除以該元件面積的值介于0.18 0.75A/mm2之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其中于60°C對(duì)應(yīng)的維持電流的熱切斷溫度介于65 85 。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的熱敏電阻元件，其系以焊接方式電氣連接保護(hù)電路模塊及二次電池成串聯(lián)或并聯(lián)結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的熱敏電阻元件，其中焊接包含點(diǎn)焊、回焊、超音波焊接或激光焊接 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱敏電阻元件，包括第一導(dǎo)電構(gòu)件、第二導(dǎo)電構(gòu)件以及疊設(shè)于第一導(dǎo)電構(gòu)件及第二導(dǎo)電構(gòu)件之間的高分子材料層。該高分子材料層具有正溫度系數(shù)的特性，該高分子材料層包含至少一結(jié)晶性高分子聚合物及散布于該結(jié)晶性高分子聚合物中的至少一導(dǎo)電填料，其中該導(dǎo)電填料的體積電阻值小于500mΩ，且該導(dǎo)電填料占該高分子材料層的重量百分比介于72％～96％。該熱敏電阻元件具有一元件面積，于60℃時(shí)其對(duì)應(yīng)的維持電流除以該元件面積的值介于0.16A/mm2～0.8A/mm2之間。該熱敏電阻元件于60℃的維持電流與25℃的維持電流的比值介于65％～95％。
文檔編號(hào)H02H9/02GK103198910SQ20121000537
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者沙益安, 羅國彰, 蘇聰敏 申請(qǐng)人:聚鼎科技股份有限公司