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特斯拉改写了我们对传统汽车的认知,其核心技术锂离子电池也成为市场和技术的焦点,尤其对电池的稳定、持久、耐用提出更高要求。
隔离膜是锂离子电池组装的关键,起到分隔正极和负极,避免电池短路的作用。原材料分为聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),前者主要用于三元锂电池,后者多用于磷酸铁锂电池,隔膜品质直接决定了电池安全、能量密度、充放电倍率以及循环寿命等指标。
国产替代的重任
目前中国虽然是全球最大的电池隔膜市场,但高端的核心技术还是受制于人,尤其是一些向欧洲求购的设备及生产线订单已经排到了四年以后。自去年开始,因国内隔膜市场及客户生产的要求,精诚被委以重任,扛起高端双向拉伸模头国产替代的重任。
模头影响隔膜品质
电池隔膜主要有湿法和干法两种工艺,湿法由平模头挤出浸渍过油或蜡的聚烯烃,然后进行横向和纵向的拉伸;干法包括干法单向拉伸和干法双向拉伸。
相较而言,干法工艺更简单、成本低、耐高温安全性好,但更厚重,会拉低电池能量密度,所以更契合磷酸铁锂电池;湿法工艺较复杂、成本高、耐热性稍差,但产品轻薄,能提升能量密度,因此主要用于三元锂电池。
无论是干法还是湿法,挤出平模头及生产工艺的稳定性,对隔膜的厚薄均匀性,阻隔性及物理性能等起到关键作用。隔膜在生产过程中出现的针眼、凝胶、碳化聚合物等产品的不良率,可能跟工艺的稳定性及模头加工的细节有关。
例如模头的表面粗糙度、定型段直线度、模唇尖角大小等,以及表面是否有龟裂、缺口、毛刺等缺陷也会产生关键影响。文中精诚核心团队,将从模头的流道设计、表面处理、模唇R角等一些微细节的处理,与您探讨相关技术。
流道分析与设计
案例一(干法)
1430mmPP三层模内共挤电池隔膜自动模头
1. 原料流变数据
此案例两种料是不同熔指不同工艺温度的PP
样品名称:
面层-PP电池隔膜-MI2.0---工艺温度210-220-230℃
芯层-PP电池隔膜-MI0.63---工艺温度225-235-245℃
剪切速率和剪切粘度的关系曲线
2. 流道仿真模拟分析
模头参数:
宽幅1430mm,模唇开口0.5-2.5mm,基准开口1.5mm
总产量280kg/h,各层比例25%-50%-25%;
表层-PP-MI2.0-220℃-70kg/h,
芯层-PP-MI0.63-235℃-140kg/h,
底层-PP-MI2.0-220℃-70kg/h
模腔压力分布
模腔温度分布
案例二(湿法)
650mmPE+白油三层模内共挤电池隔膜自动模头
1. 原料流变数据
此案例两种料是相同工艺温度不同分子量的PE+白油
样品名称:
面层-PE+白油-A---工艺温度200-210-220-230℃
芯层-PE+白油-B---工艺温度200-210-220-230℃
剪切速率和剪切粘度的关系曲线
2. 流道仿真模拟分析
模头参数:
宽幅650mm,模唇开口1-2.5mm,基准开口1.8mm
总产量300kg/h,各层比例10%-80%-10%
表层-PE+白油-A-210℃-30kg/h
芯层-PE+白油-B-210℃-240kg/h
底层-PE+白油-A-210℃-30kg/h
模腔压力分布
模腔温度分布
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原文始发于微信公众号(精诚时代集团):独家干货│锂离子电池隔膜模头技术分享!