[發(fā)明專利]一種提高封裝壓力均勻性的燃料電池端板變形加工方法

有效

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• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112201830B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 周平;孟磊;閆英;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M8/248
• 分類號: H01M8/248;H01M8/2475
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

本發(fā)明公開了一種提高封裝壓力均勻性的燃料電池端板變形加工方法，包括以下步驟：將裝配在電堆上的端板外表面加工為平面；通過吸附方法保證已加工過的端板外表面與加工平臺緊密貼合；將此時端板的內表面加工為平面；從加工平臺上卸下的端板的內表面即為端板與電堆內部相接觸的表面。本發(fā)明通過變形法加工出具有微凸表面的端板，使得端板與電堆接觸的微凸面在封裝后變形為平面，實現(xiàn)與電堆內部的均勻接觸，從而避免了采用額外的結構實現(xiàn)壓力分布均勻，使得端板設計和制造成本大大下降。本發(fā)明通過對每個電堆端板的個性化加工，避免因內部組件制造誤差導致的電堆間內部接觸的過大差異，同時適用于各式各樣的端板，保證每臺電堆內部的均勻接觸。

技術領域

本發(fā)明屬于燃料電池端板加工技術領域，具體涉及一種提高封裝壓力均勻性的燃料電池端板加工方法。

背景技術

燃料電池因其具有啟動快、能量密度高、噪音低、環(huán)境友好無污染等優(yōu)點逐漸成為可替代傳統(tǒng)內燃機的理想動力裝置。在汽車、無人機、中小型電站、備用電源等方面已有較為廣泛的應用。

實際使用的燃料電池電堆主要由端板、雙極板、膜電極組件、密封件和緊固裝置等部件組成。端板作為電堆內部電池的端部夾持部件，依靠外圍螺栓把持極易發(fā)生彎曲變形，導致內部電池的接觸不均，電堆性能下降。因此需要通過特殊的輔助結構件或對端板拓撲結構進行設計來提高封裝壓力的均勻性。

中國專利CN103779586A公開了“一種燃料電池端板”，包括外端板、壓力緩沖器和壓力分散均衡板三部分。通過發(fā)明自身內部的調節(jié)實現(xiàn)內部壓力的均勻分配。中國專利CN105932318A公開了“一種電堆封裝結構”，分別在電堆內外設置兩個尾板，并在兩尾板之間設置減震體，達到電堆應力分布均勻的目的。上述兩種發(fā)明均在端板的基礎上額外設計壓力均勻分布的輔助結構件，但是不可避免地使得電堆結構更加復雜，在制造和裝配方面增加難度，成本大幅增加。

另外，也有學者從結構拓撲優(yōu)化方面進行封裝壓力的均勻化設計。王浩然在大連理工大學學報2020年02期第142-148頁上發(fā)表的論文《高溫質子交換膜燃料電池電堆端板拓撲優(yōu)化》通過拓撲結構的優(yōu)化實現(xiàn)端板的減重和內部接觸的均勻，但優(yōu)化后的端板往往內部結構復雜，有些甚至難以采用現(xiàn)有工藝進行加工。

綜上所述，為保證燃料電池接觸均勻的復雜端板結構設計與制造困難之間的矛盾是目前該領域仍需解決的問題。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種既不改變原有端板拓撲結構、無需對端板進行重新設計，又能保證電堆內封裝壓力均勻性、不受電池堆內各零部件尺寸差異性的影響，從而提高封裝壓力均勻性的燃料電池端板變形加工方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種提高封裝壓力均勻性的燃料電池端板變形加工方法，包括以下步驟：

第一步：將內外表面已加工平整的端板按照所需封裝力與電堆裝配到一起，所述的端板內外表面的平行度誤差要求小于0.02mm；

第二步：將裝配在電堆上的端板外表面加工為平面；

第三步：將端板從電堆上卸下；

第四步：將端板翻面，通過吸附方法保證已加工過的端板外表面與加工平臺緊密貼合。

第五步：將此時端板的內表面加工為平面；

第六步：從加工平臺上卸下端板，此時的內表面即為端板與電堆內部相接觸的表面。

作為優(yōu)選的技術方案，第一步中所述的端板內外表面的平面度誤差小于0.02mm。

作為優(yōu)選的技術方案，第二步和第五步中所述的加工方法，包括銑削加工或者是平面磨削加工。

作為優(yōu)選的技術方案，第四步所述的吸附方法是真空吸盤吸附方法或電磁吸附方法。

與現(xiàn)有技術相比，本方案有以下優(yōu)點：