过电流保护元件制造技术

一种过电流保护元件，包含：一第一电极层；一第二电极层；及一叠设于该第一电极层与第二电极层之间的高分子电流感测层；其特征在于：所述高分子电流感测层包含重量百分比介于２％至４％之间的硅酸盐片，该硅酸盐片的厚度介于０．７至１．３ｎｍ，且直径介于１００至５００ｎｍ之间。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种过电流保护元件，特别是关于一种具有阻燃特性的过电流保护元件。
技术介绍
现有的正温度系数(Positive Temperature Coefficient，简称PTC)元件的电阻值对温度变化的反应相当敏锐。当PTC元件于正常使用状况时，其电阻可维持极低值，使电路得以正常运行。但是，当发生过电流或过高温的现象而使温度上升至一临界温度时，其电阻值会瞬间弹跳至一高电阻状态(例如104ohm以上)，而将过量的电流反向抵消，以达到保护电池或电路元件的目的。因此，该PTC元件已被整合于各式电路元件中，以防止过电流的损害。传统的高分子PTC元件主要是由高分子聚合物(polymer)、碳黑(carbonblack)、无机填料(inorganic filler)及改质剂等组成，其中碳黑是用于导电，无机填料是作为阻燃剂(flame retardant)用，而该改质剂则用于增加材料间的键结强度。虽然PTC元件中可添加如氢氧化铝(Al(OH)3)或氢氧化镁(Mg(OH)2)作为阻燃剂以防止元件烧毁，但其常需添加较高的比例(例如60-65％)以确保其保护效果。然而，此举将降低PTC元件的机械强度及电气特性，使得阻燃剂的添加常陷入两难的局面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种过电流保护元件，其具有绝佳的阻燃特性，因而可供高电压场合使用。鉴于纳米材料的蓬勃发展，不仅已发展出新领域的应用，且许多既有的产品也可通过其得到功效上的改进。因纳米材料的尺寸大幅度减小，相对地，在单位重量下即可大幅提高材料界面的表面积，从而增加作用效果，此即所谓的量子(quantum)效应。本专利技术是将纳米材料尺寸大幅度减小的特性应用于过电流保护元件，以增进阻燃剂的效果。本专利技术揭示一种过电流保护元件，包含一第一电极层；一第二电极层；及一叠设于该第一电极层与第二电极层之间的高分子电流感测层；其特征在于所述高分子电流感测层包含重量百分比介于2％至4％之间的硅酸盐片(silicate)，该硅酸盐片是一种厚度介于0.7至1.3nm的纳米材料，且直径介于100至500nm之间。所述的过电流保护元件，其特征在于所述硅酸盐片是结合成粉末状。所述的过电流保护元件，其特征在于所述硅酸盐片的比重约为1.8g/cm3。该高分子电流感测层可以另包含重量百分比介于36％至40％的聚乙烯(polyethylene，PE)、重量百分比介于24％至29％的碳黑、重量百分比介于20％至24％的氢氧化镁及重量百分比介于10％至13％的滑石(talc)，其分别提供基材、导电、阻燃及材料耦合(coupling)的功能。经测试发现，藉由该硅酸盐片的添加，可增进该阻燃剂的阻燃效果，而大幅度减少过电流保护元件的烧毁机率。附图说明图1是本专利技术的过电流保护元件的结构示意图。具体实施方式参照图1，本专利技术的过电流保护元件10，其包含一第一电极层11、一第二电极层12及一高分子电流感测层13。该高分子电流感测层13是设置于该第一与第二电极层11、12之间，而形成一层叠结构。该高分子电流感测层13是以聚乙烯为基材，加入碳黑作为导电物，采用氢氧化镁作为阻燃剂，以滑石作为改质剂，并添加纳米材料Nanofil 15。氢氧化镁本身为一惰性成份，其具有阻燃效果。滑石可增加材料间的耦合效果，以增加彼此间的键结强度。除此之外，因滑石包含氧化硅及氧化镁等惰性成分，故其亦具有阻燃的特性。Nanofil 15为德商SUD-CHEMIE公司提供的纳米材料，总观而言，其为粉末状，但其主要由硅酸盐片组成。各硅酸盐片的直径介于100至500nm之间，厚度约介于0.7至1.3nm之间，密度则约为1.8g/cm3。若定义直径及厚度的比例为长宽比(aspect ratio)，该硅酸盐片的长宽比即约介于100至500之间。因该硅酸盐片的大小为纳米级的尺寸，再加上其具有高长宽比的特性，使其具有相当大的界面表面积，而得以显著提升阻燃效果。将本专利技术的过电流保护元件10及两未添加Nanofil 15的元件作为比较组进行测试，其组成的重量百分比及测试结果如表1所示。本专利技术的过电流保护元件10测试的样本数为7至8个，而比较组1及2均采用5个样本进行测试。表1成份本专利技术 比较组1比较组2聚乙烯(PE) 37.34％38.90％39.43％碳黑25.69％28.40％25.63％氢氧化镁22.93％21.51％22.40％滑石11.04％11.19％12.54％Nanofil 15 3.10％ 0％0％测试条件 烧毁率600V/2.2A/2秒 0％20％ 80％600V/3A/1秒 0％100％ 100％600V/2.2A/15分 0％100％ 100％由表1可见，添加约3％的Nanofil 15可大幅度降低元件烧毁的机率，尤其是使用于高电流及长时间的状况。实际上，本专利技术曾就Nanofil 15所占该高分子电流感测层13的重量百分比由1％至10％进行实验，其中发现3％为最佳化值，而2％至4％间的添加量即可有效降低元件的烧毁率。至于该高分子电流感测层13所包含的聚乙烯、碳黑、氢氧化镁及滑石的较佳重量百分比的应用范围分别为36％-40％、24％-29％、20％-24％及10％-13％。本专利技术的
技术实现思路
及技术特点已揭示如上，然而本领域的技术人员仍可能基于本专利技术的教示及揭示而作种种不背离本专利技术精神的替换及修饰。因此，本专利技术的保护范围应不限于实施例所揭示的内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过电流保护元件，包含一第一电极层；一第二电极层；及一叠设于该第一电极层与第二电极层之间的高分子电流感测层；其特征在于所述高分子电流感测层包含重量百分比介于2％至4％之间的硅酸盐片，该硅酸盐片的厚度介于0.7至1.3nm，且直径介于100至500nm之间。2.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述硅酸盐片是结合成粉末状。3.如权利要求1所述的过电流保护元件，其特征在于所述硅酸盐片的比重约为1.8g/cm3。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云晋，蔡东成，
申请(专利权)人：聚鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：