[發明專利]彈性體電池框架及其制造方法、使用該框架的單元電池

在審

• 申請號: 202010931809.1
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112993313A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 鄭柄憲;劉鎮赫
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/0267;H01M4/88
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;趙愛玲

作為構成燃料電池的單元電池的電池框架，根據本公開的實施例的用于燃料電池的彈性體電池框架包括：插入件，具有膜電極組件和一對氣體擴散層，在膜電極組件中一對電極層形成在聚合物電解質膜的兩側表面上，一對氣體擴散層接合并設置在膜電極組件的兩側表面上；以及彈性體框架結合體，在插入件的外圍區域中分別設置在插入件的邊緣的一個表面和另一表面上，并在熱熔合的同時與暴露于插入件的邊緣的兩側表面和側表面的聚合物電解質膜和電極層在其界面處接合的一對彈性體框架彼此熱熔合而一體地形成。

技術領域

本公開涉及一種用于燃料電池的彈性體電池框架、彈性體電池框架的制造方法以及使用彈性體電池框架的單元電池，并且更具體地，涉及一種通過使用由熱塑性彈性體(TPE)制成的片狀彈性體框架而在無需單獨的粘合構件的情況下使膜電極組件和氣體擴散層一體地接合的用于燃料電池的彈性體電池框架、彈性體電池框架的制造方法以及使用彈性體電池框架的單元電池。

背景技術

燃料電池是一種發電裝置，被配置為通過在堆中進行電化學反應而將燃料的化學能轉化為電能，并且不僅可以用于工業用途、家庭用途以及為車輛提供驅動電力，而且還可以用于向諸如便攜式設備的小型電子產品供應電力，近年來，燃料電池的使用領域逐漸向高效的清潔能源擴展。

典型的燃料電池的單元電池具有位于最內側的膜電極組件(MEA：Membrane-Electrode Assembly)，并且該膜電極組件由能夠傳輸氫離子(質子)的聚合物電解質膜和具有在聚合物電解質膜的兩側表面上涂覆有催化劑以使氫和氧可以發生反應的電極層即陰極(cathode)和陽極(anode)組成。

另外，在膜電極組件的一個表面和另一表面上，即陰極和陽極所在的外部，設置有一對被構造為供應反應氣體并排出通過反應產生的生成水的分離板。此時，可以在膜電極組件和分離板之間插入氣體擴散層(GDL)，以擴散反應氣體和生成水的流動，或者使反應氣體和生成水順暢流動。

同時，在現有技術中，為了保持單元電池的氣密性和堆疊工藝中的便利性，制造并使用了膜電極組件和墊片被集成為一體的膜電極墊片組件(MEGA)。

另外，近年來還提出了一種集成框架，在該集成框架中，氣體擴散層和膜電極組件接合的插入件與墊片集成。

然而，常規的集成框架通過使用粘合劑接合塑料材料的框架和插入件。另外，當通過使用常規的集成框架來制造單元電池時，為了分離板和集成框架的粘合，需要單獨的粘合構件和密封構件。這樣的工藝導致材料成本和制造成本上升。

被解釋為背景技術的前述內容僅旨在幫助理解本公開的背景，而非旨在表示本公開落入本領域技術人員已知的現有技術的范圍內。

發明內容

本公開提供一種通過利用由熱塑性彈性體(TPE)制成的一對片狀彈性體框架而使膜電極組件和氣體擴散層一體地接合而無需單獨的粘合構件的用于燃料電池的彈性體電池框架、彈性體電池框架的制造方法以及使用彈性體電池框架的單元電池。

作為構成燃料電池的單元電池的電池框架，根據本公開的實施例的用于燃料電池的彈性體電池框架包括：插入件，具有膜電極組件和一對氣體擴散層，在膜電極組件中一對電極層形成在聚合物電解質膜的兩側表面上，一對氣體擴散層接合并設置在膜電極組件的兩側表面上；以及彈性體框架結合體，具有一對彈性體框架，一對彈性體框架分別設置在插入件的邊緣的一個表面和另一表面上，并在熱熔合的同時與暴露于插入件的邊緣的兩側表面和側表面的聚合物電解質膜和電極層接合。