專利名稱：一種圓環(huán)ptc的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓環(huán)PTC的制造方法，用于二次電池過溫、過流防護用保護元件。
背景技術(shù)：
具有正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficient ;PTC)特性的導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻具有對溫度變化反應(yīng)敏銳的特性，可作為電流敏感元件的材料，且目前已被廣泛應(yīng)用于電流保護元件或電路元件上?；诟叻肿有静牡恼郎囟认禂?shù)過流防護元件(PTC)已廣泛地應(yīng)用到眾多領(lǐng)域中。圓環(huán)PTC主要應(yīng)用在筆記本等圓柱鋰離子電池上(如18650)，對電池進行過流過熱保護，在國內(nèi)外有著廣泛的應(yīng)用，預(yù)計年消耗量在10億片以上。高分子PTC導(dǎo)電復(fù)合材料由一種或一種以上具有結(jié)晶性的聚合物和導(dǎo)電填料所組成，導(dǎo)電填料均勻分散于所述結(jié)晶性聚合物中，目前高分子PTC的生產(chǎn)工藝如下
將配好的原料經(jīng)密煉機密煉后，用開煉機將其制作成芯片，從而獲得PTC芯層，再將 PTC芯層兩面與金屬箔片用真空壓機壓合，制得PTC復(fù)合片。將上述復(fù)合片狀PTC芯材沖壓成目標尺寸的芯片，沖片完成后對芯片進行退火處理，再用Y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，制得成品。以上方法生產(chǎn)效率太低，已經(jīng)不適合大批量生產(chǎn)；另外圓柱鋰電池用圓環(huán)PTC產(chǎn)品采用蓋帽使用的方式，不需要在芯片上焊接金屬導(dǎo)電引腳，因此需要一種更適合的生產(chǎn)制造方法來對應(yīng)圓環(huán)PTC的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種圓環(huán)PTC的制造方法，在保證電氣特性的前題下，
可提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明提供一種圓環(huán)PTC的制備方法，圓環(huán)PTC的外形尺寸由外徑D、內(nèi)徑d以及厚度組成圓環(huán)片，包含兩個金屬箔片和一個PTC材料層，其特征在于兩個金屬箔片的粗糙性表面與PTC材料層直接物理接觸，所述PTC材料層介于所述兩個金屬箔片之間，其上下金屬箔片與上下金屬鎳片通過組裝到電池蓋帽中形成一個組件，與電源連接形成一導(dǎo)電回路，其制備步驟依序為
第一，圓環(huán)PTC為高分子基PTC，采用雙螺桿擠出機擠出造粒，再將所造料子用單螺桿擠出機擠出片狀芯層；
第二，將片狀芯層的上下二面與導(dǎo)電金屬箔片經(jīng)壓輥復(fù)合，并經(jīng)冷卻輥冷卻； 第三，將復(fù)合片用Y射線(Co6°)或電子束輻照交，聯(lián)輻照劑量為15 35Mrad; 第四，輻照交聯(lián)的復(fù)合片沖壓成目標尺寸的圓環(huán)狀芯片； 第五，將圓環(huán)狀芯片進行冷熱沖擊后，即制得所述圓環(huán)PTC成品。在上述方案基礎(chǔ)上，第一步驟中，所述的雙螺桿擠出機為平行雙螺桿擠出機，各段溫度設(shè)定范圍是16(T190°C，所述單螺桿擠出機的各段溫度設(shè)定范圍是18(T230°C，模頭溫度設(shè)定為19(T210°C。
本發(fā)明所制得的過電流保護元件中，所述上下金屬箔片可與上下金屬墊片、塑料密封圈等形成組件——蓋帽。蓋帽置于圓柱電池的內(nèi)部，一般在陽極的下方，存在于導(dǎo)電回路中，使圓環(huán)PTC在過流狀態(tài)下工作，達到保護電路的作用。在上述方案基礎(chǔ)上，所述造料原料粒徑不大于0. 1毫米。在上述方案基礎(chǔ)上，第二步驟中，所述復(fù)合用壓輥為加熱鋼輥，輥徑15(Γ300毫米，溫度設(shè)定范圍是14(T200°C，所述的冷卻輥輥徑為不小于500毫米，溫度設(shè)定范圍依順序為14(Tl60°C、11(T140°C、35°C 以下環(huán)境溫度。在上述方案基礎(chǔ)上，所述復(fù)合時金屬箔片的張力為0 2千克力。在上述方案基礎(chǔ)上，第五步驟中，所述冷熱沖擊條件為熱箱85°C、45分鐘/冷箱-45°C、45分鐘，共6次，每次從熱箱進去，冷箱出來。


圖1本發(fā)明一種圓環(huán)PTC ；
圖2本發(fā)明的復(fù)合片制作生產(chǎn)線； 圖中標號為 10—圓環(huán) PTC ；
1，2—上、下壓輥；3，4，5—第一、第二、第三冷卻輥。
具體實施例一種圓環(huán)PTC的制備方法，圓環(huán)PTC如圖1所示，外形尺寸由外徑D、內(nèi)徑d以及厚度組成圓環(huán)片，包含兩個金屬箔片和一個PTC材料層，其中兩個金屬箔片的粗糙性表面與 PTC材料層直接物理接觸，所述PTC材料層介于所述兩個金屬箔片之間，其上下金屬箔片與上下金屬鎳片通過組裝到電池蓋帽中形成一個組件，與電源連接形成一導(dǎo)電回路，其制備步驟依序為
第一，圓環(huán)PTC為高分子基PTC，各組份按配方配料稱量，如原料中有粒狀料，則將其磨成0.1毫米以下粒徑的粉料后再配料稱量；將配好的料用混合機進行物理預(yù)混合， 時間15 40分鐘；將混合好的料用雙螺桿熔融混合均勻擠出造粒，雙螺桿各段溫度設(shè)定為16(T19(TC ；再將所造料子用單螺桿擠出機擠出片狀芯層，其中，將上述所造粒料用單螺桿擠出機經(jīng)模頭擠出片狀芯層，單螺桿各段溫度設(shè)定為18(T230°C，模頭溫度設(shè)定為 190^210 0C ；
第二，將片狀芯層的上下二面與導(dǎo)電金屬箔片經(jīng)壓輥復(fù)合，并經(jīng)冷卻輥冷卻，如圖2所示，用壓輥1和壓輥2使片狀芯層二面與牽出的金屬箔片復(fù)合，壓輥溫度控制14(T200°C，壓輥為鋼輥，輥徑15(Γ300毫米，金屬箔片放卷張力控制(Γ2千克力，依金屬箔片狀況調(diào)整；復(fù)合片再經(jīng)第一、第二、第三冷卻輥3、4、5冷卻，三個冷卻輥為鋼輥包輥，輥徑500毫米以上， 三輥溫度依次遞減，溫度設(shè)定范圍按圖示先后順序依次為14(Tl6(TC、ll(ri4(rC、35°C以下常溫；
第三，將復(fù)合片裁切成目標尺寸，用、射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)，輻照劑量為 15"35Mrad ；
第四，輻照交聯(lián)的復(fù)合片沖壓成目標尺寸的圓環(huán)狀芯片；第五，將圓環(huán)狀芯片進行冷熱沖擊后，即制得所述圓環(huán)PTC成品，其中，沖片完成后對芯片進行冷熱交變處理，熱箱條件為85°C、45分鐘；冷箱條件為-45°c、45分鐘，共6次，每次熱箱進，冷箱出。 本發(fā)明所使用的圓環(huán)PTC生產(chǎn)工藝設(shè)定參數(shù)如表一所示。
表·
雙蟋桿溫度 /O單蟋桿溫度 /T模頭溫度/ V壓騰度/ 三髓度設(shè)定 /O比較例116018019014014011025比較例217523021020015014025比較例316019020519015012025比較例4190220195ITO15512025實施例18020019016016013025制作過程如下將按已知配方稱量好的物料預(yù)混30min，再按表一工藝參數(shù)進行雙螺桿擠出造粒、單螺桿擠出一體化復(fù)合制得復(fù)合片。用Y射線(Co6°)或電子束輻照交聯(lián)， 劑量為15 35Mrad ；將經(jīng)過輻照的復(fù)合片用沖床沖成Φ 16. 15X9. 0的圓環(huán)狀芯片，然后將其進行冷熱沖擊，條件為85°C，45分鐘/-45°C，45分鐘，共6次，熱箱進，冷箱出。表2為本發(fā)明所制得圓環(huán)過電流保護元器件的實施例，在經(jīng)過相同條件放置后經(jīng)過觸發(fā)(Trip) —次一個小時后回到室溫的阻值測試數(shù)據(jù)、PTC強度、轉(zhuǎn)折溫度。表中的RO 為所述電流保護元件的初始電阻；Rl為經(jīng)過12. 5A電流下的觸發(fā)動作一小時后的室溫阻值；SD為阻值離散度；Ttt為經(jīng)過12. 5A電流觸發(fā)時的保護時間；PTC強度為無電流沖擊經(jīng)過環(huán)境溫度變化觸發(fā)后的阻值與初始阻值比的對數(shù)值。
權(quán)利要求
1.一種圓環(huán)PTC的制備方法，圓環(huán)PTC的外形尺寸由外徑D、內(nèi)徑d以及厚度組成圓環(huán)片，包含兩個金屬箔片和一個PTC材料層，其特征在于兩個金屬箔片的粗糙性表面與PTC 材料層直接物理接觸，所述PTC材料層介于所述兩個金屬箔片之間，其上下金屬箔片與上下金屬鎳片通過組裝到電池蓋帽中形成一個組件，與電源連接形成一導(dǎo)電回路，其制備步驟依序為第一，圓環(huán)PTC為高分子基PTC，采用雙螺桿擠出機擠出造粒，再將所造料子用單螺桿擠出機擠出片狀芯層；第二，將片狀芯層的上下二面與導(dǎo)電金屬箔片經(jīng)壓輥復(fù)合，并經(jīng)冷卻輥冷卻；第三，將復(fù)合片用Y射線(Co6°)或電子束輻照，交聯(lián)輻照劑量為15 35Mrad;第四，輻照交聯(lián)的復(fù)合片沖壓成目標尺寸的圓環(huán)狀芯片；第五，將圓環(huán)狀芯片進行冷熱沖擊后，即制得所述圓環(huán)PTC成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓環(huán)PTC的制備方法，其特征在于第一步驟中，所述的雙螺桿擠出機為平行雙螺桿擠出機，各段溫度設(shè)定范圍是16(T190°C，所述單螺桿擠出機的各段溫度設(shè)定范圍是18(T230°C，模頭溫度設(shè)定為19(T210°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓環(huán)PTC的制備方法，其特征在于第二步驟中，所述復(fù)合用壓輥為加熱鋼輥，輥徑15(Γ300毫米，溫度設(shè)定范圍是14(T200°C，所述的冷卻輥輥徑為不小于500毫米，溫度設(shè)定范圍依順序為14(Tl60°C、ll(ri4(rC、35°C以下環(huán)境溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種圓環(huán)PTC的制備方法，其特征在于所述復(fù)合時金屬箔片的張力為0 2千克力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓環(huán)PTC的制備方法，其特征在于第五步驟中，所述冷熱沖擊條件為熱箱85°C、45分鐘/冷箱-45°C、45分鐘，共6次，每次從熱箱進去，冷箱出來。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種圓環(huán)PTC的制備方法，其特征在于所述造料原料粒徑不大于0.1毫米。
全文摘要
一種圓環(huán)PTC的制備方法，圓環(huán)PTC的外形尺寸由外徑D、內(nèi)徑d以及厚度組成圓環(huán)片，包含兩個金屬箔片和一個PTC材料層，所述PTC材料層介于所述兩個金屬箔片之間，其上下金屬箔片與上下金屬鎳片通過組裝到電池蓋帽中形成一個組件，與電源連接形成一導(dǎo)電回路，其制備步驟依序為第一，圓環(huán)PTC為高分子基PTC，采用雙螺桿擠出機擠出造粒，再將所造料子用單螺桿擠出機擠出片狀芯層；第二，將片狀芯層與導(dǎo)電金屬箔片復(fù)合，冷卻；第三，將復(fù)合片用γ射線(Co60)或電子束輻照；第四，輻照交聯(lián)的復(fù)合片沖壓成目標尺寸的圓環(huán)狀芯片；第五，將圓環(huán)狀芯片進行冷熱沖擊后，即制得所述圓環(huán)PTC成品。
文檔編號H01C7/02GK102522171SQ20111045706
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者劉利鋒, 孫天舉, 章小飛 申請人:上海長園維安電子線路保護股份有限公司