一种PTC材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种PTC材料及其应用，该PTC材料包括聚合物基体颗粒和导电剂颗粒，其中，所述聚合物基体颗粒的体积Vo与所述导电剂颗粒的体积Vc满足以下关系：Vo≥30Vc。该PTC材料具有优异的电导率和热敏效应，在正常使用过程中导电性能不受影响的前提下，能够在高温条件下实现断路保护，达到保护使用该PTC材料装置的安全性能的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种PTC材料及其应用
本专利技术涉及一种PTC材料及其应用，属于电池

技术介绍
正温度系数(PositiveTemperatureCoefficient，简称：PTC)材料是指电阻会随温度的升高而增加的一种材料，被广泛应用于制作自控温电热器件、过流保护器、过热保护元件等。PTC材料可分为陶瓷PTC材料和聚合物PTC此案例，其中，聚合物正温度系数(PolymerPositiveTemperatureCoefficient，简称：PPTC)材料是指一类以高分子为基体的PTC材料，这类材料通常包括高分子基体和导电剂填料两种物质。在电化学储能装置领域，外置的PPTC材料制成的保护器件由于无法及时响应电池内部的温度变化，因此，目前已将PPTC材料引入电池内部，具体是将PPTC材料涂覆到集流体上形成具有安全涂层，从而保证电池的安全性能。目前常用的PPTC涂层，室温电阻率较高，因此会阻碍电池正常电性能的发挥。为了克服该缺陷，会在PPTC涂层中添加大量的导电剂，但是随着电池温度的升高，电阻变化小，PTC效应弱，导电网络无法有效断开，电池的安全性能又会受到影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种PTC材料，通过对组成该PTC材料的颗粒的尺寸进行限定，使得到的PTC材料具有优异的电导率和热敏效应，在正常使用过程中导电性能不受影响的前提下，能够在高温条件下实现断路保护，达到保护使用该PTC材料装置的安全性能的目的。本专利技术提供一种电极，该电极包括上述PTC材料，因此该电极在正常使用过程中导电性能不受影响的前提下，在高温环境中能够快速切断导电通路，达到对电池元件进行保护的目的。本专利技术还提供一种二次电池，包括上述电极，因此该二次电池的导电性能和安全性能良好。本专利技术还提供一种装置，包括上述二次电池，因此该二次电池的导电性能和安全性能良好，客户满意度高。本专利技术提供一种PTC材料，包括聚合物基体颗粒和导电剂颗粒，其中，所述聚合物基体颗粒的体积Vo与所述导电剂颗粒的体积Vc满足以下关系：Vo≥30Vc。如上所述的PTC材料，其中，所述聚合物基体颗粒的粒径为100nm-5.0μm。如上所述的PTC材料，其中，所述聚合物基体颗粒选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、乙烯醋酸乙烯聚合物、乙烯丙烯酸酯聚合物、烯烃共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物中的至少一种。如上所述的PTC材料，其中，所述聚合物基体颗粒选自被改性的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、乙烯醋酸乙烯聚合物、乙烯丙烯酸酯聚合物、烯烃共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物中的至少一种。如上所述的PTC材料，其中，所述导电剂颗粒具有枝杈结构。如上所述的PTC材料，其中，所述PTC材料按照质量分数包括：聚合物基体颗粒10-50％、导电剂颗粒15-60％、粘结剂20-58％、助剂2-10％。本专利技术提供一种电极，所述电极包括依次层叠设置的集流体、安全涂层和电极活性层，所述安全涂层采用上述任一项所述的PTC材料制备得到。如上所述的电极，其中，所述安全涂层的厚度为0.5-5μm。本专利技术还提供一种二次电池，所述二次电池包括上述任一所述的电极。本专利技术还提供一种装置，所述装置的驱动源为上述所述的二次电池。本专利技术的PTC材料，通过对组成其的颗粒的尺寸进行限定，使该PTC材料不仅在正常使用环境中具有良好的导电性能，更能够在高温下快速切断导电通路切断电流，避免高温引起的热失控，有利于安全性能的维护。本专利技术的电极，包括上述PTC材料制备得到的涂层，因此该电极在正常使用条件下导电性能良好，一旦环境温度过高能够快速在电池内部实现电流阻断，安全性能优异。本专利技术的二次电池，包括上述电极，因此导电性能和安全性能良好，能够有效避免高温导致热失控现象的发生。本专利技术的装置，包括上述二次电池，因此电性能和安全性能良好。附图说明图1为本专利技术电极在正常工作环境下的结构示意图；图2为本专利技术电极在高温工作环境下的结构示意图；图3为本专利技术实施例2中的PTC材料的电镜图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术第一方面是提供一种PTC材料，该PTC材料包括聚合物基体颗粒和导电剂颗粒，其中，所述聚合物基体颗粒的体积Vo与所述导电剂颗粒的体积Vc满足以下关系：Vo≥30Vc。本专利技术的PTC材料是指具有正温度系数的材料，即材料随着温度的升高电阻不断增大。本专利技术的PTC材料是聚合物PTC材料，具体地，包括聚合物基体颗粒和导电剂颗粒，且聚合物基体颗粒的体积远远大于导电剂颗粒的粒径。该PTC材料在正常使用环境下导电性能良好，一旦使用环境温度上升，其电阻会变大，并且当环境温度超过一定温度时，PTC材料的电阻会显著增高，从而起到限制电流的作用，避免了热失控现象的发生，有利于安全性能的维护。专利技术人认为具有该现象的原因可能在于：聚合物基体颗粒的体积远大于导电剂颗粒的体积，因此导电剂颗粒会附着在聚合物基体颗粒的表面或者处于聚合物基体颗粒之间的孔隙，有利于促使这些导电剂颗粒彼此更易接触而形成网格化导电网络。在正常温度下，该网格化导电网络会实现正常导电，一旦温度上升，聚合物基体颗粒会出现熔融现象而使体积逐渐减小，此时会降低导电剂颗粒彼此接触的概率而发生电阻升高的现象，随着温度的升高电阻逐渐增大，直至温度超过聚合物基体颗粒的熔点时，聚合物基体颗粒会发生熔融而彻底切断大部分导电剂颗粒之间的接触使网格化导电网络破坏，从而达到限制电流的目的。本专利技术中所指的高温是指高于正常使用环境的温度。在一种实施方式中，本专利技术的聚合物基体颗粒的粒径为100nm-5.0μm，优选为0.5μm-3.0μm。专利技术人发现，当聚合物基体颗粒的粒径满足上述尺寸时，更有利于促使导电剂颗粒之间的接触，从而使PTC材料在正常使用时的导电性能更加优异。本专利技术的聚合物基体颗粒是指聚合物基体颗粒的最大尺寸。在具体实施方式中，本专利技术优选形貌为球状的聚合物基体颗粒。示例性地，聚合物基体颗粒的材料可以选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、乙烯醋酸乙烯聚合物、乙烯丙烯酸酯聚合物、烯烃共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物中的至少一种。若这些聚合物的熔点无法满足要求时，可以对上述任一种聚合物进行任意形式的掺杂改性，即聚合物基体颗粒的材料可以选择被改性的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、乙烯醋酸乙烯聚合物、乙烯丙烯酸酯聚合物、烯烃共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物中的至少一种，从而得到满足使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PTC材料，其特征在于，包括聚合物基体颗粒和导电剂颗粒，其中，所述聚合物基体颗粒的体积Vo与所述导电剂颗粒的体积Vc满足以下关系：/nVo≥30Vc。/n

【技术特征摘要】
1.一种PTC材料，其特征在于，包括聚合物基体颗粒和导电剂颗粒，其中，所述聚合物基体颗粒的体积Vo与所述导电剂颗粒的体积Vc满足以下关系：
Vo≥30Vc。


2.根据权利要求1所述的PTC材料，其特征在于，所述聚合物基体颗粒的粒径为100nm-5.0μm。


3.根据权利要求1-2任一项所述的PTC材料，其特征在于，所述聚合物基体颗粒选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、乙烯醋酸乙烯聚合物、乙烯丙烯酸酯聚合物、烯烃共聚物、丙烯共聚物、乙烯共聚物中的至少一种。


4.根据权利要求1-2任一项所述的PTC材料，其特征在于，所述聚合物基体颗粒选自被改性的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚氨酯、乙烯醋酸乙烯聚合物、乙烯丙烯酸酯聚合物、烯烃共聚物、丙烯共聚物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈若凡，唐伟超，李素丽，刘春洋，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44