一种正温度系数导电复合材料及由其制造的电阻元器件制造技术

本发明专利技术涉及一种正温度系数导电复合材料，包括ｎ层第一导电复合材料层和ｍ层第二导电复合材料层，其中ｎ＝ｍ＋１，第一导电复合材料层和第二导电复合材料层交替层叠，且第一导电复合材料层的电阻率大于第二导电复合材料层的电阻率，较佳地，第一导电复合材料层的电阻率与第二导电复合材料层的电阻率之比大于等于１００，第二导电复合材料层的厚度小于等于２００μｍ，第一和第二导电复合材料层为结晶性聚合物和导电填料共混层，还提供了由此制造的电阻元器件，本发明专利技术的正温度系数导电复合材料构造独特，具有电阻低、电阻重复性高和ＰＴＣ强度高的优点，提高了器件的安全可靠性和使用寿命，非常适于用作３Ｇ锂电池的过流过温保护器件，同时生产简单、效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电材料
，特别涉及导电复合材料
，具体是指一种正温度 系数导电复合材料及由其制造的电阻元器件。
技术介绍
目前，表现正温度系数行为的导电复合材料广泛应用于用于电路保护器件中进行过流 过温保护，这类复合材料一般由结晶性聚合物和分散在其中的导电填料组成。填料在复合 材料中的用量与类型取决与各种应用所需的电阻率以及聚合物组分的性质。众所周知在导电复合材料的聚合物基体中具有结晶区和非晶区，填充导电颗粒后， 导电颗粒主要集中于非晶区；在正常的工作溫度下，导电性颗粒在聚合物中形成低阻值的 导电链路。但是，当温度上升到器件的开关温度以上时，所产生的热量使聚合物迅速膨胀 聚合物内的晶体融化，容积变大，切断导电粒子所构成的导电通路，并导致器件阻抗的非 线性增加，电阻变化的倍数可以达到1000甚至更多。产生变化的热量可以来自外部，也可 以由于电流过大而产生的内部电阻性发热现象； 一旦电源断开，以及故障消除后，导电复 合材料的温度降低到其动作温度以下，聚合物冷却，体积恢复正常，其中导电粒子又重新 构成导电通路，导电复合材料又呈初始的低阻状态。这里导电复合材料电阻急剧变化后的 电阻与发生变化之前的电阻的比值就是导电复合材料的PTC强度。导电复合材料用于过流过温保护器件时，许多应用，希望该器件的电阻尽可能低，以 便在正常工作期间使对电路电阻的影响最小化。同时也希望它们在电路板上占据的空间较 少且具有理想的热性能。特别是在锂离子电池中，其在正常工作状态下需要较高的维持电 流，这就使过流过温保护器件的尺寸受到严格的限制，要求正温度系数保护器件电阻越小 越好，保证正常电路中功耗更小，并具有更高的切断电阻，保证电路切断后漏电流愈小愈 好要求，即导电复合材料PTC强度要越大越好。导电复合材料的电阻率能够通过加入较多的导电填料来减少，但这种方法会影响导电 复合材料的PTC强度，即导电复合材料响应与温度上升而增加的电阻大小。所要求的PTC 强度取决于所施加的电压。电压越高，需要导电复合材料的PTC强度越高。当用炭黑作导电颗粒时，难以获得体积电阻率小于O.lQ.cm并有良好PTC强度的导电3复合材料。要降低导电复合材料的电阻率，必须增加炭黑的用量。但当增加炭黑含量时， 不可能得到足够高的PTC强度。使用炭黑做导电填料，实际上所得到的导电复合材料的体 积电阻率受到限制。迄今，在聚合物中加入导电炭黑未获得具有低体积电阻率的导电复合 材料，但作为3G手机锂电池用过流过温保护期间 一般都要求导电复合材料的室温电阻率在 0.5acm以下，其使用的电压都在6V、 12V或者更高，这就要求所使用的导电复合材料体 积电阻率越小越好，保证正常电路中功耗更小，并具有较高的PTC强度即有更高的切断电 阻，保证电路切断后漏电流愈小愈好。为了得到低电阻率和高PTC强度的导电复合材料，人们一直在进行各种新的研究。目 前已有采用金属镍粉作为导电填料得到复合上述要求的导电复合材料，但该类导电复合材 料目前存在耐热性不高和储存时的稳定性低的问题，而且该类材料随着使用时间的增加， 其电阻值显著的增加，同时该类材料存在价格昂贵、成本高的缺点。在此，为适应上述具有3G锂电池用过流过温保护器件的低电阻和高PTC强度的要求， 对产生PTC现场的原理研究的基础上新开发一种正温度系数导电复合材料及由其制备的电 阻元器件。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种正温度系数导电复合材料及由 其制造的电阻元器件，该正温度系数导电复合材料构造独特，由该正温度系数导电复合材料 制造的电阻元器件具有电阻低、电阻重复性高和PTC强度高的优点，提高了器件的安全可靠 性和使用寿命，非常适于用作3G锂电池的过流过温保护器件，同时生产简单、效率高。为了实现上述目的，在本专利技术的第一方面，提供了一种正温度系数导电复合材料，其特 点是，包括n层第一导电复合材料层和m层第二导电复合材料层，其中『m+l，所述第一导 电复合材料层和所述第二导电复合材料层交替层叠，且所述第一导电复合材料层的电阻率大 于所述第二导电复合材料层的电阻率。因此，最上面和最下面都是第一导电复合材料层。较佳地，所述的第一导电复合材料层的电阻率与所述的第二导电复合材料层的电阻率之 比大于等于100。较佳地，所述第二导电复合材料层的厚度小于等于20(Him。第一导电层厚度可以根据制 作尺寸需要进行调节。较佳地，所述第一导电复合材料层和所述第二导电复合材料层为结晶性聚合物和导电填 料共混层。更佳地，所述第一导电复合材料层和所述第二导电复合材料层含有相同的结晶性聚合物 和导电填料。两者的区别主要在于配比不同。更佳地，所述结晶性聚合物为聚烯烂、含氟聚合物、聚酰胺中的一种或几种，所述导电 填料为碳黑、石墨、导电陶资、金属粉中的一种或几种。应注意，本领域技术人员理解，期望的结晶性聚合物、导电填材的类型和量取决于要制 造的正温度系数导电复合材料的期望特性。在本专利技术的第二方面，提供了一种电阻元器件，其特点是，采用上述的正温度系数导电 复合材料制造而成。较佳地，所述电阻元器件还包括两金属箔电极层，两所述金属箔电极层分别贴合在所述 第 一导电复合材料层和所述第二导电复合材料层的两端的端面上。更佳地，所述电阻元器件还包括两引出电极，两所述引出电极分别固定在两所述金属荡 电极层的外表面上。本专利技术的有益效果在于1、 本专利技术的正温度系数导电复合材料由n层具有大电阻率的第一导电复合材料层和m 层具有小电阻率的第二导电复合材料层交替层叠而成，构造独特，而由此制造的电阻 元器件具有电阻低、电阻重复性高和PTC强度高的优点，提高了器件的安全可靠性 和使用寿命，非常适于用作3G锂电池的过流过温保护器件；2、 本专利技术的正温度系数导电复合材料将n层具有大电阻率的第一导电复合材料层和m 层具有小电阻率的第二导电复合材料层交替层叠而成，也可以直接采用多层共挤出技 术得到上述结构，生产简单、效率高。附图说明图1是本专利技术的正温度系数导电复合材料的一具体实施例的主视示意图。 图2是本专利技术的电阻元器件的一具体实施例的主5f见示意图。 图3是图2所示的电阻元器件的制造流程过程示意图。具体实施例方式本专利技术涉及的具有正温度系数(PTC)特性的导电复合材料是由具有不同电阻率的第一 导电复合材料层11和第二导电复合材料层12经过交替叠加形成的一种夹心层结构；其中电 阻率大的第一导电复合材料层11的层数为n，电阻率小的第二导电复合材料层12的层数为m,5其中n=m+l,层数n根据所期望得到的电阻元器件的电阻进行叠加， 一般层数越多，电阻率 越小。将上述叠加后的正温度系数导电复合材料粗品进行压制，使不同层数粘结在一起，得 到正温度系数导电复合材料，也可以直接采用多层共挤出技术得到上述结构。随后根据需要 将上述多层的正温度系数导电复合材料进行横向切片切成条状；将条状的正温度系数导电复 合材料沿垂直方向压制成片状后在表面叠合金属镀镍铜箔，然后冲切成所需形状的芯片；将 上述芯片焊接或引出电极，可得到正温度系数过流过温保护器件。参见图1所示，该正温度系数导电复合材料包括6层第一导电复合材料层11和5层第二 导电复合材料层12,交替叠加，请参见图2所示，两所述金属镀镍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正温度系数导电复合材料，其特征在于，包括ｎ层第一导电复合材料层和ｍ层第二导电复合材料层，其中ｎ＝ｍ＋１，所述第一导电复合材料层和所述第二导电复合材料层交替层叠，且所述第一导电复合材料层的电阻率大于所述第二导电复合材料层的电阻率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡定军，王俊刚，许兴，徐明，彭顺，
申请(专利权)人：上海科特高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]