热敏陶瓷材料和由其制得电池保护用热敏电阻及制造方法技术领域
本发明属于半导体陶瓷材料领域,具体涉及一种热敏陶瓷材料,以及由该
热敏陶瓷材料制得的电池保护用小电阻热敏电阻和制造该热敏电阻的方法。
背景技术
电池在使用的过程中,需要预防意外电路短路的风险以及大电流长时间作
用而造成手机过热的问题,需要有一种体积小、电阻率小,能够满足大电流反
复多次冲击的电池保护热敏电阻器PTC(Positive Temperature Coefficient,
正温度系数热敏电阻)。
具体要求如下:
1、阻值0.3Ω~0.5Ω。
2、居里温度120±10℃。
3、在25℃条件下,满足12V/20A,通1分钟断5分钟20次,产品无损坏,
阻值变化小于20%。
4、不动作电流为25℃下1A,1小时不动作。
目前市面的电池保护用小电阻PTC无法同时满足以上4种要求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种热敏陶瓷材料及由该热敏陶瓷材料
制得的电池保护用小电阻PTC。
本发明还提供了一种制造该PTC的方法。
本发明采用的一个技术方案是:一种热敏陶瓷材料,按摩尔份数计其成分
包括:81~83份BaCO3、3~5份SrCO3、5~7份PbO、7~9份CaCO3、101~102
份TiO2、0.02~0.03份Sb2O3、0.02~0.03份Nb2O5、0.025~0.035份Mn(NO3)
2以及烧结液相助剂。
在本发明一个较佳实施例中,热敏陶瓷材料的成分按摩尔份数计包括:82
份BaCO3、4份SrCO3、6份PbO、8份CaCO3、102份TiO2、0.025份Sb2O3、0.025
份Nb2O5、0.03份Mn(NO3)2以及烧结液相助剂。
按摩尔份数烧结液相助剂包括1.5~1.8份SiO2。
在本发明一个较佳实施例中,烧结液相助剂包括1.6份SiO2。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种耐低温
耐高压过流保护用PTC,由热敏陶瓷材料制得。该热敏陶瓷材料,按摩尔份数计
其成分包括:81~83份BaCO3、3~5份SrCO3、5~7份PbO、7~9份CaCO3、101~
102份TiO2、0.02~0.03份Sb2O3、0.02~0.03份Nb2O5、0.025~0.035份Mn(NO3)
2以及烧结液相助剂。将BaCO3、SrCO3、PbO、TiO2、CaCO3等主晶相成分以及施受
主掺杂物和烧结液相助剂按照设计的比例配料混合后经湿法球磨、预烧结、二
次湿法球磨、造粒和压片、烧结、后加工等步骤制得PTC片。
所述的湿法球磨是将上述混合物湿法球磨20~28小时,料∶球∶水的重量
比为0.5~1.5∶1~3∶1~2,浆料在100~150℃干燥;
优选湿法球磨24小时,料∶球∶水的重量比为1∶2∶1.5,浆料在130℃
下干燥;
所述的预烧结是将经上述湿法球磨后的混合物在温度为1140~1160℃下,
保温2~4小时;
优选在1150℃下保温3小时;
所述的二次湿法球磨是将预烧结的混合物再次湿法球磨20~28小时,料∶
球∶水的重量比为0.5~1.5∶1~3∶1~2,浆料在100~150℃干燥;
优选湿法球磨24小时,料∶球∶水的重量比为1∶2∶1.5,浆料在130℃
下干燥;
所述的造粒和压片是加入PVA造粒,然后压制成φ10.6*1.15mm,密度为
3.3g/cm3的圆片;
所述的烧结是在温度为1300~1320℃下,保温50~70分钟,1.5~2℃/分
钟降温到800℃,然后自然降温到室温;
优选烧结温度为1310℃,保温60分钟,2℃/分钟降温到800℃;
所述的后加工是将烧结完成以后的PTC片进行印银、焊接、包封以后得到
φ9*1.0mm,阻值0.3Ω~0.5Ω的成品。
本发明的热敏陶瓷材料制得的PTC成品可以达到阻值0.3Ω~0.5Ω,居里
温度120±10℃,在25℃条件下,满足12V/20A,通1分钟断5分钟20次,产
品无损坏,阻值变化小于20%,不动作电流为25℃下1A,1小时不动作,满足
在电阻率较小、尺寸较小的情况下抵抗大电流冲击的承受能力和自我恢复能力。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更
易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界
定。
实施例1-3为热敏陶瓷材料组合物:
实施例1
按照摩尔份数计,将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助
剂混合:
主晶相成分包括81份BaCO3、3份SrCO3、5份PbO、7份CaCO3、101份Ti02;
施受主掺杂物包括0.02份Sb2O3、0.02份Nb2O5、0.025份Mn(NO3)2;
烧结液相助剂包括1.5份SiO2。
实施例2
按照摩尔份数计,将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助
剂混合:
主晶相成分包括83份BaCO3、5份SrCO3、7份PbO、9份CaCO3、102份TiO2;
施受主掺杂物包括0.03份Sb2O3、0.03份Nb2O5、0.035份Mn(NO3)2;
烧结液相助剂包括1.8份SiO2。
实施例3
按照摩尔份数计,将如下配比的主晶相成分、施受主掺杂物和烧结液相助
剂混合:
主晶相成分包括82份BaCO3、4份SrCO3、6份PbO、8份CaCO3、102份TiO2;
施受主掺杂物包括0.025份Sb2O3、0.025份Nb2O5、0.03份Mn(NO3)2;
烧结液相助剂包括1.6份SiO2。
实施例4-6为由该热敏陶瓷材料混合物制得的PTC和制造PTC的方法:
实施例4
将各成分按实施例1、实施例2或实施例3任一的比例配料,混合均匀。
湿法球磨:将混合后的原料、球、水以0.5∶1∶1的重量比混合制得混合
浆料,湿法球磨20小时;
预烧结:将上述混合浆料在100℃干燥后,1140℃预烧4小时;
二次湿法球磨:料、球、水以0.5∶1∶1的重量比混合制得混合浆料,湿
法球磨20小时;
造粒:将上述碾磨后的混合浆料在100℃干燥,然后加入粘结剂PVA(聚乙
烯醇)造粒;
压片:将造粒颗粒压制成φ10.6*1.15mm,密度为3.3g/cm3的圆片;
烧结:将圆片在1300℃保温70分钟,然后以1.5℃/分钟的速率降温到800
℃,再自然降温到室温;
后加工:烧结完成以后的PTC片进行印银、焊接、包封以后得到φ9*1.0mm,
阻值0.3Ω~0.5Ω的成品。
实施例5
将各成分按实施例1、实施例2或实施例3任一的比例配料,混合均匀。
湿法球磨:将混合后的原料、球、水以1.5∶3∶2的重量比混合制得混合
浆料,湿法球磨28小时;
预烧结:将上述混合浆料在150℃干燥后,1160℃预烧2小时;
二次湿法球磨:料、球、水以1.5∶3∶2的重量比混合制得混合浆料,湿
法球磨28小时;
造粒:将上述碾磨后的混合浆料在150℃干燥,然后加入粘结剂PVA(聚乙
烯醇)造粒;
压片:将造粒颗粒压制成φ10.6*1.15mm,密度为3.3g/cm3的圆片;
烧结:将圆片在1320℃保温50分钟,然后以2℃/分钟的速率降温到800
℃,再自然降温到室温;
后加工:烧结完成以后的PTC片进行印银、焊接、包封以后得到φ9*1.0mm,
阻值0.3Ω~0.5Ω的成品。
实施例6
将各成分按实施例3的比例配料,混合均匀。
湿法球磨:将混合后的原料、球、水以1∶2∶1.5的重量比混合制得混合
浆料,湿法球磨24小时;
预烧结:将上述混合浆料在130℃干燥后,1150℃预烧3小时;
二次湿法球磨:料、球、水以1∶2∶1.5的重量比混合制得混合浆料,湿
法球磨24小时;
造粒:将上述碾磨后的混合浆料在130℃干燥,然后加入粘结剂PVA(聚乙
烯醇)造粒;
压片:将造粒颗粒压制成φ10.6*1.15mm,密度为3.3g/cm3的圆片;
烧结:将圆片在1310℃保温60分钟,然后以2℃/分钟的速率降温到800
℃,再自然降温到室温;
后加工:烧结完成以后的PTC片进行印银、焊接、包封以后得到φ9*1.0mm,
阻值0.3Ω~0.5Ω的成品。
本发明的热敏陶瓷材料制得的PTC成品可以达到阻值0.3Ω~0.5Ω,居里温度
120±10℃,在25℃条件下,满足12V/20A,通1分钟断5分钟20次,产品无
损坏,阻值变化小于20%,不动作电流为25℃下1A,1小时不动作。