[發(fā)明專利]一種改性膨脹石墨基復合材料雙極板及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310692603.8 | 申請日： | 2013-12-17 |
| 公開（公告）號： | CN103633340A | 公開（公告）日： | 2014-03-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王進福;王慧;戴長松;韓喜江 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學 |
| 主分類號： | H01M4/96 | 分類號： | H01M4/96;H01M4/88 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109 | 代理人： | 牟永林 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 改性 膨脹 石墨 復合材料 極板 及其 制備 方法 | ||
1.一種改性膨脹石墨基復合材料雙極板，其特征在于改性膨脹石墨基復合材料雙極板由膨脹石墨、熱塑性酚醛樹脂和炭氣凝膠制成；所述膨脹石墨與熱塑性酚醛樹脂的質(zhì)量比為(0.66～3):1；所述炭氣凝膠的質(zhì)量為膨脹石墨與熱塑性酚醛樹脂質(zhì)量總和的1%～4%，所述炭氣凝膠的粒徑為1μm～5μm，所述膨脹石墨的膨脹系數(shù)為150ml/g～250ml/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膨脹石墨基復合材料雙極板，其特征在于所述的膨脹石墨與熱塑性酚醛樹脂的質(zhì)量比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膨脹石墨基復合材料雙極板，其特征在于所述的膨脹石墨與熱塑性酚醛樹脂的質(zhì)量比為2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性膨脹石墨基復合材料雙極板，其特征在于所述的炭氣凝膠的質(zhì)量為膨脹石墨與熱塑性酚醛樹脂質(zhì)量總和的2%。
5.如權(quán)利要求1所述的一種改性膨脹石墨基復合材料雙極板的制備方法，其特征在于改性膨脹石墨基復合材料雙極板的制備方法，是按以下步驟進行：
一、將炭氣凝膠加入到熱塑性酚醛樹脂中，得到炭氣凝膠/熱塑性酚醛樹脂；二、將步驟一得到的炭氣凝膠/熱塑性酚醛樹脂放入溫度為90℃～100℃的水中，得到炭氣凝膠/熱塑性酚醛樹脂水溶液，將膨脹石墨加入到炭氣凝膠/熱塑性酚醛樹脂水溶液中，攪拌20min～30min，冷卻至室溫，過濾，將濾渣在溫度為70℃～100℃的條件下干燥24h，得到改性復合材料；三、將步驟二得到的改性復合材料放入球磨機中按球料比為(10～30):1球磨混合6h～18h，轉(zhuǎn)速為400r/min～450r/min，得到粉末狀改性復合材料；四、將步驟三得到的粉末狀改性復合材料放入模具中，然后將模具放在手動液壓機上，在室溫、壓力為15MPa～40MPa的條件下模壓模具15min～30min；然后在壓力為10MPa～30MPa條件下以10℃/min～20℃/min的升溫速度使熱壓爐內(nèi)的溫度從室溫升溫至140℃～200℃，并在溫度為140℃～200℃、壓力為10MPa～30MPa的條件下保溫模壓模具15min～30min；五、在溫度為90℃～120℃的條件下脫模，冷卻至室溫，得到改性膨脹石墨基復合材料雙極板；步驟一中所述炭氣凝膠的粒徑為1μm～5μm；步驟一中所述炭氣凝膠的質(zhì)量為步驟二中所述膨脹石墨與步驟一中所述熱塑性酚醛樹脂質(zhì)量總和的1%～4%；步驟二中所述膨脹石墨與步驟一中所述熱塑性酚醛樹脂的質(zhì)量比為(0.66～3):1；步驟二中所述膨脹石墨的膨脹系數(shù)為150ml/g～250ml/g；步驟三中所述球磨機的型號為QM-SB的行星式球磨機，所用磨球由直徑為2cm的大球和直徑為1cm的小球按照1:1的個數(shù)比組成；步驟四中所述手動液壓機的型號為YSS-1型雙速手動液壓機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改性膨脹石墨基復合材料雙極板的制備方法，其特征在于步驟二中將濾渣在溫度為80℃的條件下干燥24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改性膨脹石墨基復合材料雙極板的制備方法，其特征在于步驟一中所述的炭氣凝膠的制備方法如下：①向質(zhì)量分數(shù)為20%～31%的間苯二酚溶液中加入新配制的質(zhì)量分數(shù)為10%的氫氧化鈣溶液，攪拌均勻，逐滴加入質(zhì)量分數(shù)為38%的甲醛溶液，繼續(xù)攪拌后密封靜置20h～25h后，得到密封溶液；②將密封溶液在溫度為35℃～40℃的條件下水浴20h～25h，然后在溫度為55℃～60℃的條件下水浴20h～25h，最后在溫度為95℃～100℃的條件下水浴70h～75h，得到水凝膠；③將水凝膠在常溫常壓下干燥，利用丙酮浸泡40h～50h，除去水分，得到有機氣凝膠；④將有機氣凝膠在真空管式爐中進行焙燒，以氮氣作為保護氣，以5℃/min～8℃/min的速度升溫至900℃，在900℃維持1.5h～2h后，自然冷卻至室溫，得到炭氣凝膠；步驟①所述間苯二酚溶液與步驟①所述新配制的氫氧化鈣溶液的體積比為(0.5～1):1，步驟①所述間苯二酚溶液與步驟①所述甲醛溶液的體積比為1:(0.2～0.5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改性膨脹石墨基復合材料雙極板的制備方法，其特征在于步驟④得到的炭氣凝膠為球型炭氣凝膠。
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