NTC热敏电阻

锂离子电池的性能与安全性与工作温度范围密切相关。温度过高或过低均可能引起容量衰减、内阻上升,甚至诱发热失控等严重安全问题。因此,构建高效可靠的热管理系统(Thermal Management System, TMS)对电池运行状态至关重要,而其有效运作的基础,是对电池包内部关键位置温度的实时精准监测。在此背景下,NTC(Negative Temperature Coefficient)热敏电阻凭借其高灵敏度、优良精度、较高性价比及易于集成等特点,成为动力电池温度监测中的核心传感元件。

NTC热敏电阻 - 超声波键合 - 引线与金属引脚焊接 - 瀚翎科技

NTC热敏电阻被广泛布置于电池包内多个关键测温点,对电芯或模组温度进行持续实时监测。一旦检测到温度超过安全阈值,电池管理系统(BMS)将立即启动多级保护机制:首先主动限制充放电功率,以减少发热;其次增强冷却系统运行强度,如启动液冷或风冷;同时向驾驶员发出视听警报;在极端情况下,系统将切断高压回路,防止事故进一步升级。因此,NTC已成为防范电池热失控、保障车辆与人员安全的重要前端防线。

在布置方式上,NTC常直接贴附于电芯壳体表面(尤其是圆柱或方形电芯),通常位于热风险较高区域,如模组中心或散热条件较差的位置。普遍采用的“电芯-模组-电池包”三级构架中,NTC亦相应分级布置。例如,某些模组(如包含8-12个电芯)可能配置3个NTC传感器以覆盖不同区域,也有方案为80电芯的系统配备8个NTC,以实现更全面的温度监控。

NTC热敏电阻作为半导体陶瓷元件,其主要材料为锰、钴、镍等过渡金属氧化物。其电阻值随温度升高而下降,原因在于低温时内部载流子数量有限、导电性差,而高温下载流子被激活,导电能力增强,电阻显著降低。

NTC的制造属于精密陶瓷工艺,始于原材料配比与预处理。采用高纯度金属氧化物粉末,按目标电阻值(R25)及热敏指数(B值)精确配比,经湿法球磨混合均匀并细化至微米级别,再通过干燥和预烧结(800°C–1000°C)初步形成尖晶石主晶相,提升材料稳定性。预烧坯体经二次研磨、造粒(添加粘合剂改善流动性)后,压制成所需形状(圆片、珠状或片式),再在1100°C–1400°C的高温气氛中完成最终烧结,形成致密微观结构与稳定的电学特性。

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随后进行电极加工与封装工艺。通过被银、烧银(600°C–800°C)形成欧姆接触良好的电极界面。在引线连接环节,除传统焊接方式外,超声波键合技术也被广泛应用于NTC器件制造中。该工艺利用高频振动能量实现金属引线与电极之间的固态结合,无需高温熔焊,可有效避免热损伤,提升连接可靠性并适用于微细、热敏感结构。之后采用玻璃釉或环氧树脂进行包封,以实现电绝缘、机械保护与环境耐受。最后,经老化筛选、电气测试及精度分档,完成成品出厂。

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