[發明專利]雙極板的制備方法及雙極板

有效

• 申請號: 202010923780.2
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112038654B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 杜鴻達;陳威;褚曉東;康飛宇;李寶華
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H01M8/0234
• 分類號: H01M8/0234;H01M8/0245;H01M8/0258;H01M8/0267
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威

1.一種雙極板的制備方法，其特征在于，包括：

提供一種石墨烯復合漿料，其特征在于，包括第一類氧化石墨烯、第二類氧化石墨烯、石墨烯、可溶性碳源及去離子水，所述石墨烯復合漿料的固含量為0.5％～30％；所述可溶性碳源的質量是所述石墨烯總質量的1‰～5％；所述第一類氧化石墨烯的顆粒直徑大于所述第二類氧化石墨烯的顆粒直徑，所述第一類氧化石墨烯具有第一類官能基團，所述第二類氧化石墨烯具有第二類官能基團，所述第一類官能基團能夠與所述第二類官能基團自組裝成大小間隔的石墨烯片；

將所述石墨烯復合漿料涂布在一第一編織物上；在涂布了所述石墨烯復合漿料的所述第一編織物上覆蓋一第二編織物，并加壓濃縮所述石墨烯復合漿料，擠出溶劑，使得所述石墨烯復合漿料中的水分含量降低至30％～60％；加熱干燥濃縮后的所述石墨烯復合漿料直至其水分含量低于15％；及剝離所述第一編織物及所述第二編織物，得到一單層的氧化石墨烯膜；

將多個單片的氧化石墨烯膜堆疊在一起并壓合，使得多個單片的氧化石墨烯膜成為一體，得到氧化石墨烯膜塊；

利用3D打印技術將所述石墨烯復合漿料或其他配方的可打印碳材料前驅體打印在所述氧化石墨烯膜塊的相背兩表面上，以在所述氧化石墨烯膜塊的兩表面上構筑雙極板流道雛形，之后在烘干窯中干燥成型，得到第一雙極板毛胚結構；

將所述第一雙極板毛胚結構中的所述第一類氧化石墨烯及第二類氧化石墨烯還原為石墨烯；及

將還原后的所述第一雙極板毛胚結構石墨化，得到一雙極板。

2.如權利要求1所述的雙極板的制備方法，其特征在于，所述可溶性碳源為聚乙烯醇、聚丙烯酸、葡萄糖及其聚合體中的至少一種。

3.如權利要求1所述的雙極板的制備方法，其特征在于，所述石墨烯復合漿料還包括碳納米管，所述碳納米管的質量是所述石墨烯材料質量的1‰～5％。

4.如權利要求1所述的雙極板的制備方法，其特征在于，所述石墨烯復合漿料還包括助溶劑，所述助溶劑的質量是所述石墨烯材料質量的1‰～5％。

5.如權利要求1所述的雙極板的制備方法，其特征在于，在“將多個單片的氧化石墨烯膜堆疊在一起并壓合”之前，還包括：

對所述氧化石墨烯膜進行水蒸氣熏蒸或噴水處理，使氧化石墨烯膜表面濕潤至產生溶脹效果。

6.如權利要求1所述的雙極板的制備方法，其特征在于，在“將還原后的所述第一雙極板毛胚結構石墨化”之后，還包括步驟：

將石墨化后的所述第一雙極板毛胚結構浸漬在高分子溶液中；及

對浸漬后的所述第一雙極板毛胚結構進行加壓固化，得到所述雙極板。