让大众市场负担得起新技术，

必须要做两件事：

一个是需要规模经济，

另一个是需要设计迭代。

——马斯克

与暴富无关

纯技术分享

马斯克因特斯拉成了新世界首富

宁德时代因锂电池成为了独角兽

成功的商业模式总有其背后原因

本期内容与暴富无关纯技术分享

锂电池隔膜的挤出模头设计研究

01

锂电池的发展已有数十年的时间，作为锂电池中的关键材料隔膜在近几年中得到了快速发展，对隔膜的质量安全性提出了更高的要求。

而生产隔膜的相关设备特别是挤出模头的设计也提出了更高的要求，为此我们进行了更加深入的研究，对各项数据进行分析比对，优化相关设计参数，以满足高质量高产量的高标准生产需求。

本文跟大家分享我们研究设计过程中的部分数据，公开这些研究数据是希望通过知识共享，能和相关行业的从业者能更加开放的深入交流探讨，提升我国电池隔膜的品质，这些数据是我们通过实验或模拟分析所得，如有不对，欢迎批评指正。

进口与精诚

比对分析

02

文中以一套进口的1500mm的模头和一套精诚制造的1500mm的模头为案例做对比分析，此两套模头在国内某公司同一条生产线上运行，即其生产的工况是一致的，非常接近的，两套模头的生产工况如图所示：

未调整前厚度分布：

调整后的厚度分布：

拉伸后的产品厚度分布：

从反馈的产品厚度分布图可以看出，两套模头生产工况一致的前提下，得到的产品厚度均匀性有一定的差异（我司生产的模头优于进口模头），为此我们与客户进行了详细的深入的交流探讨，同时开展两套模头设计参数的比对分析。模拟分析的参数按上面的实际工况，产量130kg/h，温度220℃，模唇开口间隙2.7mm，下面是两套模头的模拟分析结果对比：

精诚模头压力云图：

进口模头压力云图：

压力对比图：

流速对比图：

从流速对比图可以看出，精诚模头流速中间和两端的差异小一些，而进口模头的中间流速比较慢，对比上面未调整前的厚度分布图，进口模头在最初的时候，中间的产品厚度是偏薄的，我们分析跟其中间流速较慢有一定的关系。

结论与改善

方案论证

03

为此，我们尝试调整进口模头的设计参数，看是否能改善目前的状况。首先我们继续进行模拟分析研究，我们将进口模头其中的某个参数加大0.3mm（约3张A4纸的厚度）， 压力以及流速如下图所示：

跟之前的数据对比如下：

我们发现微量地调整了进口模头的某个参数，其流速和压力均发生了明显的变化，特别是流速已经非常接近精诚的模头流速。经过理论上的反复计算论证，此套进口模头如能适当调整设计参数，将中间流速调整快一些会更加适合此生产线的生产工况，这在后期的运行中得到了验证。

表面粗糙度

对制品影响

04

上述是我们针对锂电池隔膜生产的模头关键的流道基本参数设计的相关研究。锂电池隔膜的原料具有其独特的加工特性，特别是添加了诸如白油等的成分之后，其流变特性较基础原料发生了非常大的变化，因此模头结构以及流道表面粗糙度等这些细节会较其他PP、PE等流延膜模头有较大差异，才能最终适合此种原料的生产加工。

常见的流延膜模头表面通常要要求镜面抛光，其粗糙度值越低越好。而锂电池隔膜的粗糙度会有不同的要求，太光滑的表面容易引起滑移紊流，造成厚薄波动大。我们针对不同的原料配方设计有多种粗糙度值以应对这种特殊原料的加工。

另外不得不说的是模唇尖角（模唇出口的棱角）数据，由于这种原料添加了很多种的小组分添加剂，在挤出加工过程中由于剪切流动、温度的影响等这些添加剂会容易析出，特别是在模唇口部位容易析出粘结在模唇口，影响产品的质量，我们研究发现，模唇的尖角越尖越能改善这种状况。通常我们会将模唇尖角设计为20-30微米，以减少物料析出物的堆积。

常言道，细节决定成败！锂电池隔膜的加工由于原料的特殊性、复杂性，其生产工况几乎每条生产线都有一定的差异。因此，要真正做好锂电池隔膜制品，不论从加工的原料，还是加工的设备以及工艺，都必须针对性的，细致入微的量身定制，才能获得高品质的隔膜制品。

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而生产隔膜的相关设备特别是挤出模头的设计也提出了更高的要求，为此我们进行了更加深入的研究，对各项数据进行分析比对，优化相关设计参数，以满足高质量高产量的高标准生产需求。

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进口与精诚

比对分析

02

文中以一套进口的1500mm的模头和一套精诚制造的1500mm的模头为案例做对比分析，此两套模头在国内某公司同一条生产线上运行，即其生产的工况是一致的，非常接近的，两套模头的生产工况如图所示：

未调整前厚度分布：

调整后的厚度分布：

拉伸后的产品厚度分布：

从反馈的产品厚度分布图可以看出，两套模头生产工况一致的前提下，得到的产品厚度均匀性有一定的差异（我司生产的模头优于进口模头），为此我们与客户进行了详细的深入的交流探讨，同时开展两套模头设计参数的比对分析。模拟分析的参数按上面的实际工况，产量130kg/h，温度220℃，模唇开口间隙2.7mm，下面是两套模头的模拟分析结果对比：

精诚模头压力云图：

进口模头压力云图：

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流速对比图：

从流速对比图可以看出，精诚模头流速中间和两端的差异小一些，而进口模头的中间流速比较慢，对比上面未调整前的厚度分布图，进口模头在最初的时候，中间的产品厚度是偏薄的，我们分析跟其中间流速较慢有一定的关系。

结论与改善

方案论证

03

为此，我们尝试调整进口模头的设计参数，看是否能改善目前的状况。首先我们继续进行模拟分析研究，我们将进口模头其中的某个参数加大0.3mm（约3张A4纸的厚度）， 压力以及流速如下图所示：

跟之前的数据对比如下：

我们发现微量地调整了进口模头的某个参数，其流速和压力均发生了明显的变化，特别是流速已经非常接近精诚的模头流速。经过理论上的反复计算论证，此套进口模头如能适当调整设计参数，将中间流速调整快一些会更加适合此生产线的生产工况，这在后期的运行中得到了验证。

表面粗糙度

对制品影响

04

上述是我们针对锂电池隔膜生产的模头关键的流道基本参数设计的相关研究。锂电池隔膜的原料具有其独特的加工特性，特别是添加了诸如白油等的成分之后，其流变特性较基础原料发生了非常大的变化，因此模头结构以及流道表面粗糙度等这些细节会较其他PP、PE等流延膜模头有较大差异，才能最终适合此种原料的生产加工。

常见的流延膜模头表面通常要要求镜面抛光，其粗糙度值越低越好。而锂电池隔膜的粗糙度会有不同的要求，太光滑的表面容易引起滑移紊流，造成厚薄波动大。我们针对不同的原料配方设计有多种粗糙度值以应对这种特殊原料的加工。

另外不得不说的是模唇尖角（模唇出口的棱角）数据，由于这种原料添加了很多种的小组分添加剂，在挤出加工过程中由于剪切流动、温度的影响等这些添加剂会容易析出，特别是在模唇口部位容易析出粘结在模唇口，影响产品的质量，我们研究发现，模唇的尖角越尖越能改善这种状况。通常我们会将模唇尖角设计为20-30微米，以减少物料析出物的堆积。

常言道，细节决定成败！锂电池隔膜的加工由于原料的特殊性、复杂性，其生产工况几乎每条生产线都有一定的差异。因此，要真正做好锂电池隔膜制品，不论从加工的原料，还是加工的设备以及工艺，都必须针对性的，细致入微的量身定制，才能获得高品质的隔膜制品。

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