[發(fā)明專利]導電性和氣體滲透率改進的氣體擴散層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280046286.6
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103828105A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 彼得·維爾德;魯?shù)细駹枴な┪核?/a>;斯特凡·福雷羅;梅拉尼·哈伯科恩;蒂姆·舒伯特
• 申請（專利權）人: 西格里碳素歐洲公司;未來碳有限責任公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/00
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;郭國清

1.氣體擴散層，其包含微孔層和含碳材料的基底，其中在具有以下步驟的方法中能夠獲得所述氣體擴散層：

i）分散含有如下物質(zhì)的混合物：具有最大200m²/g的BET表面積的碳黑、具有至少200m²/g的BET表面積和最大25nm的平均外徑（d₅₀）的碳納米管和分散介質(zhì)，其中使用的剪切速度為至少1,000rps和/或使得在產(chǎn)生的分散體中，所述碳納米管的至少90%具有最大25μm的平均凝聚尺寸，

ii）將步驟i）產(chǎn)生的分散體施加到所述基底至少一側的至少一部分上，和

iii）對步驟ii）中施加的分散體進行干燥。

2.根據(jù)權利要求1所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中使用的碳納米管具有8至25nm，優(yōu)選10至小于20nm，特別優(yōu)選12至18nm的平均外徑（d₅₀）。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中使用的碳納米管具有大于200至400m²/g，優(yōu)選210至300m²/g，和特別優(yōu)選220至280m²/g的BET表面積。

4.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中使用的混合物含有相對于所述混合物的碳含量10至50重量%，優(yōu)選20至40重量%，和特別優(yōu)選25至35重量%的碳納米管。

5.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中使用的碳黑具有20至100m²/g，和優(yōu)選40至80m²/g的BET表面積。

6.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中的混合物含有用作所述分散介質(zhì)的水，其中相對于所述混合物總量，所述分散介質(zhì)的量是50至98重量%，優(yōu)選85至95重量%，和特別優(yōu)選87至94重量%。

7.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，步驟ii）中施加的混合物由如下物質(zhì)組成：

-1至15重量%，優(yōu)選2至12重量%，和特別優(yōu)選4至7重量%的總共的碳黑和碳納米管，其中所述碳黑具有最大200m²/g的BET表面積，所述碳納米管具有至少200m²/g的BET表面積以及最大為25nm的平均外徑（d₅₀），相對于所述混合物的碳含量，所述碳納米管的量是10至50重量%，優(yōu)選20至40重量%，和特別優(yōu)選25至35重量%，碳含量100重量%的余量為碳黑，

-50至98重量%，優(yōu)選85至95重量%，和特別優(yōu)選87至94重量%的作為所述分散介質(zhì)的水，

-0.1至10重量%，優(yōu)選0.5至5重量%，和特別優(yōu)選1至3重量%的作為粘結劑的聚四氟乙烯，

-0至5重量%，和優(yōu)選1至4重量%的作為成膜物質(zhì)的聚乙二醇，和

-0至5重量%，和優(yōu)選為0.5至2重量%的作為粘度調(diào)節(jié)劑的羥丙基纖維素。

8.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中將所述混合物在至少2,000rps，和優(yōu)選至少為5,000rps的剪切速度下分散。

9.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟i）中以如下方式分散所述混合物，所述方式使得在由此制備的分散體中含有的所有碳納米管的至少90%，優(yōu)選至少95%，和特別優(yōu)選所有碳納米管具有0.5至小于20μm，和優(yōu)選0.5至小于15μm的平均凝聚尺寸。

10.根據(jù)前述權利要求中的至少一項所述的氣體擴散層，

其特征在于，

在步驟ii）中，在球磨機，珠磨機，沙磨機，捏合機，輥磨機，靜態(tài)混合器，超聲波分散器，施加高壓、高加速度和/或高沖擊剪切力的裝置中，或者兩種或更多種所述裝置的任何組合中，實施所述分散。