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1、(10)申请公布号 CN 102522171 A (43)申请公布日 2012.06.27 C N 1 0 2 5 2 2 1 7 1 A *CN102522171A* (21)申请号 201110457067.4 (22)申请日 2011.12.31 H01C 7/02(2006.01) H01C 7/13(2006.01) (71)申请人上海长园维安电子线路保护股份有 限公司 地址 201202 上海市浦东新区施湾七路 1001号 (72)发明人孙天举 章小飞 刘利锋 (74)专利代理机构上海东亚专利商标代理有限 公司 31208 代理人董梅 (54) 发明名称 一种圆环PTC的制造方法 。
2、(57) 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，将复合片用射线（Co 60 ）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PT。
3、C成品。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1页 2 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，。
4、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，将复合片用射线（Co 60 ）或电子束辐照，交联辐照剂量为1535Mrad； 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160190，所述单螺杆挤出机的 各段温度设定范围是180230，模头温度设定为190210。 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。
5、：第二步骤中，所述复 合用压辊为加热钢辊，辊径150300毫米，温度设定范围是140200，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：140160、110140、35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02千克力。 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、45分钟/冷箱-45、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。 权 利 要。
6、 求 书CN 102522171 A 1/4页 3 一种圆环 PTC 的制造方法 技术领域 0001 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 0002 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。
7、应用，预计年消耗量在10亿片以上。 0003 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，导电填料均匀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，再用射线（Co 60 ）或电子束辐照交 联，制得成品。 0004 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。
8、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 0005 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。 0006 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。
9、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，将复合片用射线（Co 60 ）或电子束辐照交，联辐照剂量为1535Mrad； 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。 0007 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160190，所述单螺杆挤出机的各段温度设定范围是180230，模头温 度设定为190210。 说 明 书CN 102522171 A 2/4页 4 0008 本发明所制得的过电流保护元件中，所。
10、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。 0009 在上述方案基础上，所述造料原料粒径不大于0.1毫米。 0010 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150300毫 米，温度设定范围是140200，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：140160、110140、35以下环境温度。 0011 在上述方案基础上，所述复合时金属箔片的张力为02千克力。 0012 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。
11、、45分钟/冷 箱-45、45分钟，共6次，每次从热箱进去，冷箱出来。 附图说明 0013 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 0014 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。
12、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1540分钟；将混合好的料用双螺杆熔融混合均匀挤出造粒，双螺杆各段温度设定 为160190；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180230，模头温度设定为 190210； 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140200，压 辊为钢辊，辊。
13、径150300毫米，金属箔片放卷张力控制02千克力，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140160、110140、35以下 常温； 第三，将复合片裁切成目标尺寸，用射线（Co 60 ）或电子束辐照交联，辐照剂量为 1535Mrad； 第四，辐照交联的复合片冲压成目标尺寸的圆环状芯片； 说 明 书CN 102522171 A 3/4页 5 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、45分钟；冷。
14、箱条件为-45、45分钟，共6次，每 次热箱进，冷箱出。 0015 本发明所使用的圆环PTC生产工艺设定参数如表一所示。 0016 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。用射线（Co 60 ）或电子束辐照交联， 剂量为1535Mrad；将经过辐照的复合片用冲床冲成16.159.0的圆环状芯片，然后将 其进行冷热冲击，条件为85，45分钟/-45，45分钟，共6次，热箱进，冷箱出。 0017 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）一次一个小时后回到室温的阻值测。
15、试数据、PTC强度、转折温度。表中的R0 为所述电流保护元件的初始电阻；R1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。 0018 表三为本发明的低温快速过电流保护元器件在经过耐电压及耐电流测试中的性 能比较。其中U=15V为在15V电压下的性能；U=32V为在32V电压下的性能；I=40A/1000次 为其在通过40A负载电流冲击6s条件下，反复1000次的性能。 说 明 书CN 102522171 A 4/4页 6 0019 本发明所述圆环PTC的制造方法与当前几种成熟的PTC生产工艺相比，更加精简， 更容易进行连续性生产。与市面上的同类产品相比，利用本发明所述方法制得的圆环PTC 阻值集中度高，具有更高的PTC强度、更优异的耐异常电压性能。 说 明 书CN 102522171 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102522171 A 。