专利名称：一种圆环ptc的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种圆环PTC的制造方法，用于二次电池过温、过流防护用保护元件。
背景技术：
具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient ;PTC)特性的导电复合材料的电阻具有对温度变化反应敏锐的特性，可作为电流敏感元件的材料，且目前已被广泛应用于电流保护元件或电路元件上。基于高分子芯材的正温度系数过流防护元件(PTC)已广泛地应用到众多领域中。圆环PTC主要应用在笔记本等圆柱锂离子电池上(如18650)，对电池进行过流过热保护，在国内外有着广泛的应用，预计年消耗量在10亿片以上。高分子PTC导电复合材料由一种或一种以上具有结晶性的聚合物和导电填料所组成，导电填料均勻分散于所述结晶性聚合物中，目前高分子PTC的生产工艺如下
将配好的原料经密炼机密炼后，用开炼机将其制作成芯片，从而获得PTC芯层，再将 PTC芯层两面与金属箔片用真空压机压合，制得PTC复合片。将上述复合片状PTC芯材冲压成目标尺寸的芯片，冲片完成后对芯片进行退火处理，再用Y射线(Co6°)或电子束辐照交联，制得成品。以上方法生产效率太低，已经不适合大批量生产；另外圆柱锂电池用圆环PTC产品采用盖帽使用的方式，不需要在芯片上焊接金属导电引脚，因此需要一种更适合的生产制造方法来对应圆环PTC的生产。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种圆环PTC的制造方法，在保证电气特性的前题下，
可提高生产效率。本发明提供一种圆环PTC的制备方法，圆环PTC的外形尺寸由外径D、内径d以及厚度组成圆环片，包含两个金属箔片和一个PTC材料层，其特征在于两个金属箔片的粗糙性表面与PTC材料层直接物理接触，所述PTC材料层介于所述两个金属箔片之间，其上下金属箔片与上下金属镍片通过组装到电池盖帽中形成一个组件，与电源连接形成一导电回路，其制备步骤依序为
第一，圆环PTC为高分子基PTC，采用双螺杆挤出机挤出造粒，再将所造料子用单螺杆挤出机挤出片状芯层；
第二，将片状芯层的上下二面与导电金属箔片经压辊复合，并经冷却辊冷却； 第三，将复合片用Y射线(Co6°)或电子束辐照交，联辐照剂量为15 35Mrad; 第四，辐照交联的复合片冲压成目标尺寸的圆环状芯片； 第五，将圆环状芯片进行冷热冲击后，即制得所述圆环PTC成品。在上述方案基础上，第一步骤中，所述的双螺杆挤出机为平行双螺杆挤出机，各段温度设定范围是16(T190°C，所述单螺杆挤出机的各段温度设定范围是18(T230°C，模头温度设定为19(T210°C。
本发明所制得的过电流保护元件中，所述上下金属箔片可与上下金属垫片、塑料密封圈等形成组件——盖帽。盖帽置于圆柱电池的内部，一般在阳极的下方，存在于导电回路中，使圆环PTC在过流状态下工作，达到保护电路的作用。在上述方案基础上，所述造料原料粒径不大于0. 1毫米。在上述方案基础上，第二步骤中，所述复合用压辊为加热钢辊，辊径15(Γ300毫米，温度设定范围是14(T200°C，所述的冷却辊辊径为不小于500毫米，温度设定范围依顺序为14(Tl60°C、11(T140°C、35°C 以下环境温度。在上述方案基础上，所述复合时金属箔片的张力为0 2千克力。在上述方案基础上，第五步骤中，所述冷热冲击条件为热箱85°C、45分钟/冷箱-45°C、45分钟，共6次，每次从热箱进去，冷箱出来。
图1本发明一种圆环PTC ；
图2本发明的复合片制作生产线； 图中标号为 10—圆环 PTC ；
1，2—上、下压辊；3，4，5—第一、第二、第三冷却辊。
具体实施例一种圆环PTC的制备方法，圆环PTC如图1所示，外形尺寸由外径D、内径d以及厚度组成圆环片，包含两个金属箔片和一个PTC材料层，其中两个金属箔片的粗糙性表面与 PTC材料层直接物理接触，所述PTC材料层介于所述两个金属箔片之间，其上下金属箔片与上下金属镍片通过组装到电池盖帽中形成一个组件，与电源连接形成一导电回路，其制备步骤依序为
第一，圆环PTC为高分子基PTC，各组份按配方配料称量，如原料中有粒状料，则将其磨成0.1毫米以下粒径的粉料后再配料称量；将配好的料用混合机进行物理预混合， 时间15 40分钟；将混合好的料用双螺杆熔融混合均勻挤出造粒，双螺杆各段温度设定为16(T19(TC ；再将所造料子用单螺杆挤出机挤出片状芯层，其中，将上述所造粒料用单螺杆挤出机经模头挤出片状芯层，单螺杆各段温度设定为18(T230°C，模头温度设定为 190^210 0C ；
第二，将片状芯层的上下二面与导电金属箔片经压辊复合，并经冷却辊冷却，如图2所示，用压辊1和压辊2使片状芯层二面与牵出的金属箔片复合，压辊温度控制14(T200°C，压辊为钢辊，辊径15(Γ300毫米，金属箔片放卷张力控制(Γ2千克力，依金属箔片状况调整；复合片再经第一、第二、第三冷却辊3、4、5冷却，三个冷却辊为钢辊包辊，辊径500毫米以上， 三辊温度依次递减，温度设定范围按图示先后顺序依次为14(Tl6(TC、ll(ri4(rC、35°C以下常温；
第三，将复合片裁切成目标尺寸，用、射线(Co6°)或电子束辐照交联，辐照剂量为 15"35Mrad ；
第四，辐照交联的复合片冲压成目标尺寸的圆环状芯片；第五，将圆环状芯片进行冷热冲击后，即制得所述圆环PTC成品，其中，冲片完成后对芯片进行冷热交变处理，热箱条件为85°C、45分钟；冷箱条件为-45°c、45分钟，共6次，每次热箱进，冷箱出。 本发明所使用的圆环PTC生产工艺设定参数如表一所示。
表·
双蟋杆溫度 /O单蟋杆溫度 /T模头溫度/ V压騰度/ 三髓度设定 /O比较例116018019014014011025比较例217523021020015014025比较例316019020519015012025比较例4190220195ITO15512025实施例18020019016016013025制作过程如下将按已知配方称量好的物料预混30min，再按表一工艺参数进行双螺杆挤出造粒、单螺杆挤出一体化复合制得复合片。用Y射线(Co6°)或电子束辐照交联， 剂量为15 35Mrad ；将经过辐照的复合片用冲床冲成Φ 16. 15X9. 0的圆环状芯片，然后将其进行冷热冲击，条件为85°C，45分钟/-45°C，45分钟，共6次，热箱进，冷箱出。表2为本发明所制得圆环过电流保护元器件的实施例，在经过相同条件放置后经过触发(Trip) —次一个小时后回到室温的阻值测试数据、PTC强度、转折温度。表中的RO 为所述电流保护元件的初始电阻；Rl为经过12. 5A电流下的触发动作一小时后的室温阻值；SD为阻值离散度；Ttt为经过12. 5A电流触发时的保护时间；PTC强度为无电流冲击经过环境温度变化触发后的阻值与初始阻值比的对数值。
权利要求
1.一种圆环PTC的制备方法，圆环PTC的外形尺寸由外径D、内径d以及厚度组成圆环片，包含两个金属箔片和一个PTC材料层，其特征在于两个金属箔片的粗糙性表面与PTC 材料层直接物理接触，所述PTC材料层介于所述两个金属箔片之间，其上下金属箔片与上下金属镍片通过组装到电池盖帽中形成一个组件，与电源连接形成一导电回路，其制备步骤依序为第一，圆环PTC为高分子基PTC，采用双螺杆挤出机挤出造粒，再将所造料子用单螺杆挤出机挤出片状芯层；第二，将片状芯层的上下二面与导电金属箔片经压辊复合，并经冷却辊冷却；第三，将复合片用Y射线(Co6°)或电子束辐照，交联辐照剂量为15 35Mrad;第四，辐照交联的复合片冲压成目标尺寸的圆环状芯片；第五，将圆环状芯片进行冷热冲击后，即制得所述圆环PTC成品。
2.根据权利要求1所述的一种圆环PTC的制备方法，其特征在于第一步骤中，所述的双螺杆挤出机为平行双螺杆挤出机，各段温度设定范围是16(T190°C，所述单螺杆挤出机的各段温度设定范围是18(T230°C，模头温度设定为19(T210°C。
3.根据权利要求1所述的一种圆环PTC的制备方法，其特征在于第二步骤中，所述复合用压辊为加热钢辊，辊径15(Γ300毫米，温度设定范围是14(T200°C，所述的冷却辊辊径为不小于500毫米，温度设定范围依顺序为14(Tl60°C、ll(ri4(rC、35°C以下环境温度。
4.根据权利要求1或3所述的一种圆环PTC的制备方法，其特征在于所述复合时金属箔片的张力为0 2千克力。
5.根据权利要求1所述的一种圆环PTC的制备方法，其特征在于第五步骤中，所述冷热冲击条件为热箱85°C、45分钟/冷箱-45°C、45分钟，共6次，每次从热箱进去，冷箱出来。
6.根据权利要求1或2所述的一种圆环PTC的制备方法，其特征在于所述造料原料粒径不大于0.1毫米。
全文摘要
一种圆环PTC的制备方法，圆环PTC的外形尺寸由外径D、内径d以及厚度组成圆环片，包含两个金属箔片和一个PTC材料层，所述PTC材料层介于所述两个金属箔片之间，其上下金属箔片与上下金属镍片通过组装到电池盖帽中形成一个组件，与电源连接形成一导电回路，其制备步骤依序为第一，圆环PTC为高分子基PTC，采用双螺杆挤出机挤出造粒，再将所造料子用单螺杆挤出机挤出片状芯层；第二，将片状芯层与导电金属箔片复合，冷却；第三，将复合片用γ射线(Co60)或电子束辐照；第四，辐照交联的复合片冲压成目标尺寸的圆环状芯片；第五，将圆环状芯片进行冷热冲击后，即制得所述圆环PTC成品。
文档编号H01C7/02GK102522171SQ20111045706
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者刘利锋, 孙天举, 章小飞 申请人:上海长园维安电子线路保护股份有限公司