[发明专利]一种正温度系数热敏材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种正温度系数热敏材料及其制备方法，属于热敏材料技术领域。本发明的正温度系数热敏材料由包括如下组分的原料制成：锶源和铅源中的一种、钛源、锰源、金属氧化物、助烧剂；所述锶源或铅源与钛源、锰源、金属氧化物、助烧剂的摩尔比为99‑99.5:100.85‑100.95:0.04‑0.05:0.2‑0.5:0.1‑0.2；所述金属氧化物为Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La中任意一种的氧化物或氧化物的组合。本发明的正温度系数热敏材料在超过一定的温度(居里温度)时，其电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，该材料在居里温度以下具有小电阻；该材料使得PTC层具有温度敏感性。

技术领域

本发明涉及一种正温度系数热敏材料及其制备方法，属于热敏材料技术领域。

背景技术

锂离子电池作为一种新兴技术，与传统电池相比有着诸多优势。现有技术中，锂离子电池已经广泛的应用于各行各业，最突出的代表为手机采用单块锂离子电池作为动力源，而新能源电动汽车基本采用锂离子电池组作为动力源。国内外基于锂离子电池自身的优点，近年来在理论与工程方面重点研究并不断突破，基本掌握了该电池的应用特性。锂离子电池组虽然可以很好的满足电动产品的发展需求，却一直潜藏着不安全的因素。现有技术中的锂离子电池在发生短路、燃烧进而导致爆炸的几率远高于其它传统电池。

锂离子电池发生爆炸的原因可归纳为电池芯外部短路与电池芯内部短路两方面。在电池短路时，电池内部会放出大量的热，致使温度升高，电池内部会发生多种副反应，特别是在铝箔集流体与满电状态下的负极短路接触时，更容易使锂离子电池发生热失控反应，致使锂离子电池的安全性能大大降低。因此电池芯内部的防护措施，如何从根源上阻断电池发生热失控的可能性是十分重要的。

正温度系数热敏材料(PTC)具有在较低温度系数时电阻较低，而温度上升到一定程度时电阻急剧上升的特性。这种材料使用在锂离子电池上，高温状态下能阻断电池内部短路反应，对提高锂离子电池的安全性具有重要意义。但是，这种热敏材料的结构大多类似与陶瓷材料，使用在锂离子电池中时，会对电池的内阻造成一定影响。因此在使用时，需要限制这种材料的使用量，而使用量太小时，对电池安全性的提升则非常有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对锂离子电池安全性有较大提升的正温度系数热敏材料。

本发明的目的还在于提供上述正温度系数热敏材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的正温度系数热敏材料的技术方案是：

一种正温度系数热敏材料，由包括如下组分的原料制成：锶源和铅源中的一种、钛源、锰源、金属氧化物、助烧剂；所述锶源或铅源与钛源、锰源、金属氧化物、助烧剂的摩尔比为0.9915:1.0095:0.0004:0.002:0.001；所述金属氧化物为Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La中任意一种的氧化物或氧化物的组合。

本发明的正温度系数热敏材料是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，其电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，该材料在居里温度以下具有小电阻；该材料使得PTC层具有温度敏感性。

特别的，本发明的正温度系数热敏材料为锂离子电池用正温度系数热敏材料。

所述助烧剂为氧化铝、二氧化硅二氧化锆按照摩尔比为0.03：0.03：0.62组成的混合物。本发明采用多种氧化物的混合物作为助烧剂，能够使制得的正温度系数材料的结构更加均一稳定，材料更加致密，强度更大。

钛源可以选择钛盐或者钛的氧化物，为了方便烧结反应，一般的，所述钛源为二氧化钛。

锶源和铅源采用常用的烧结原料，所述锶源为钛酸锶，所述铅源为钛酸铅。