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特斯拉改寫了我們對傳統汽車的認知,其核心技術鋰離子電池也成為市場和技術的焦點,尤其對電池的穩定、持久、耐用提出更高要求。
隔離膜是鋰離子電池組裝的關鍵,起到分隔正極和負極,避免電池短路的作用。原材料分為聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),前者主要用于三元鋰電池,后者多用于磷酸鐵鋰電池,隔膜品質直接決定了電池安全、能量密度、充放電倍率以及循環壽命等指標。
國產替代的重任
目前中國雖然是全球最大的電池隔膜市場,但高端的核心技術還是受制于人,尤其是一些向歐洲求購的設備及生產線訂單已經排到了四年以后。自去年開始,因國內隔膜市場及客戶生產的要求,精誠被委以重任,扛起高端雙向拉伸模頭國產替代的重任。
模頭影響隔膜品質
電池隔膜主要有濕法和干法兩種工藝,濕法由平模頭擠出浸漬過油或蠟的聚烯烴,然后進行橫向和縱向的拉伸;干法包括干法單向拉伸和干法雙向拉伸。
相較而言,干法工藝更簡單、成本低、耐高溫安全性好,但更厚重,會拉低電池能量密度,所以更契合磷酸鐵鋰電池;濕法工藝較復雜、成本高、耐熱性稍差,但產品輕薄,能提升能量密度,因此主要用于三元鋰電池。
無論是干法還是濕法,擠出平模頭及生產工藝的穩定性,對隔膜的厚薄均勻性,阻隔性及物理性能等起到關鍵作用。隔膜在生產過程中出現的針眼、凝膠、碳化聚合物等產品的不良率,可能跟工藝的穩定性及模頭加工的細節有關。
例如模頭的表面粗糙度、定型段直線度、模唇尖角大小等,以及表面是否有龜裂、缺口、毛刺等缺陷也會產生關鍵影響。文中精誠核心團隊,將從模頭的流道設計、表面處理、模唇R角等一些微細節的處理,與您探討相關技術。
流道分析與設計
案例一(干法)
1430mmPP三層模內共擠電池隔膜自動模頭
1. 原料流變數據
此案例兩種料是不同熔指不同工藝溫度的PP
樣品名稱:
面層-PP電池隔膜-MI2.0---工藝溫度210-220-230℃
芯層-PP電池隔膜-MI0.63---工藝溫度225-235-245℃
剪切速率和剪切粘度的關系曲線
2. 流道仿真模擬分析
模頭參數:
寬幅1430mm,模唇開口0.5-2.5mm,基準開口1.5mm
總產量280kg/h,各層比例25%-50%-25%;
表層-PP-MI2.0-220℃-70kg/h,
芯層-PP-MI0.63-235℃-140kg/h,
底層-PP-MI2.0-220℃-70kg/h
模腔壓力分布
模腔溫度分布
案例二(濕法)
650mmPE+白油三層模內共擠電池隔膜自動模頭
1. 原料流變數據
此案例兩種料是相同工藝溫度不同分子量的PE+白油
樣品名稱:
面層-PE+白油-A---工藝溫度200-210-220-230℃
芯層-PE+白油-B---工藝溫度200-210-220-230℃
剪切速率和剪切粘度的關系曲線
2. 流道仿真模擬分析
模頭參數:
寬幅650mm,模唇開口1-2.5mm,基準開口1.8mm
總產量300kg/h,各層比例10%-80%-10%
表層-PE+白油-A-210℃-30kg/h
芯層-PE+白油-B-210℃-240kg/h
底層-PE+白油-A-210℃-30kg/h
模腔壓力分布
模腔溫度分布
鋼材及表面處理

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原文始發于微信公眾號(精誠時代集團):獨家干貨│鋰離子電池隔膜模頭技術分享!
