[發明專利]柔性超薄石墨雙極板及其制備方法

有效

• 申請號: 202110339750.1
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113224339B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 朱怡;沈楊彬
• 申請（專利權）人: 蘇州然普能源有限公司
• 主分類號: H01M8/0228
• 分類號: H01M8/0228;H01M8/0213;B82Y30/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發;王鋒

本發明公開了一種柔性超薄石墨雙極板及其制備方法。所述制備方法包括：提供石墨粉體材料，所述石墨粉體材料包括膨脹石墨、碳纖維、碳納米管和低粘度液體粘結劑；提供碳納米管膜，并采用物理或化學方法對所述碳納米管膜的表面進行粗糙化處理；在碳納米管膜的兩側表面設置由所述石墨粉體材料形成的石墨粉體材料層，并采用熱壓方式使兩層所述石墨粉體材料層與碳納米管膜結合形成柔性超薄石墨雙極板。本發明實施例提供的柔性超薄石墨雙極板的制備方法，使用了碳納米管膜，從而大幅度降低了雙極板的氫氣滲透率，同時使得雙極板具有很好的柔韌性和強度。

技術領域

本發明涉及一種雙極板，特別涉及一種柔性超薄石墨雙極板及其制備方法，屬于燃料電池技術領域。

背景技術

燃料電池發展前景廣闊，可以廣泛地用于分布式發電系統、電動汽車等領域。燃料電池雙極板是由極板和流場組成，主要作用是氣體分配、集流、導熱和密封，其性能決定了燃料電池堆體積比功率和質量比功率，是燃料電池的核心部件，其重量占整個電池堆的70-80％。

當前雙極板主要分為石墨雙極板和金屬合金雙極板兩類，石墨雙極板由于優異的化學穩定性、低廉的價格在燃料電池市場占主流地位，其主要使用石墨與樹脂等粘結劑加熱壓制而成，具有非常廣闊的市場空間。隨著燃料電池輕型化的發展趨勢，對雙極板的生產提出了更高的要求，目前雙極板的厚度已經降至1mm以下，因此對生產原料和工藝也有了更高的要求。

現有技術中主要使用固體樹脂粉末與石墨粉混勻，經熱壓后制得石墨雙極板，其中的樹脂粉末主要起到粘結石墨的作用，以熱塑型樹脂為主，由于兩種粉末在混合過程中不均勻，會導致石墨雙極板的流道、精度較低，抗壓強度也不理想，殘品率較高。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種柔性超薄石墨雙極板及其制備方法，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種柔性超薄石墨雙極板的制備方法，包括：

提供石墨粉體材料，所述石墨粉體材料包括膨脹石墨、碳纖維、碳納米管和低粘度液體粘結劑；

提供碳納米管膜，并采用物理或化學方法對所述碳納米管膜的表面進行粗糙化處理；

在碳納米管膜的兩側表面設置由所述石墨粉體材料形成的石墨粉體材料層，并采用熱壓方式使兩層所述石墨粉體材料層與碳納米管膜結合形成柔性超薄石墨雙極板。

本發明實施例還提供了由所述的制備方法制備獲得的柔性超薄石墨雙極板。

與現有技術相比，本發明的優點包括：

1)本發明實施例提供的柔性超薄石墨雙極板的制備方法，使用了高度致密的碳納米管膜，而碳納米管據文獻報告，本身就具有儲存氫氣，避免氫氣泄露的能力，從而大幅度降低了雙極板的氫氣滲透率，同時使得雙極板具有很好的柔韌性和強度；

2)本發明使用熱壓技術使液體粘結劑在高溫下固化，便于雙極板脫模成型；

3)本發明實施例制備的該種雙極板具有三明治夾心的三層結構，其中間層為碳納米管膜，具有很高的拉伸斷裂強度，與石墨雙極板相比，本發明實施例提供的雙極板的電導率最高可提升2個數量級；

4)本發明實施例提供的柔性超薄石墨雙極板的制備方法，將雙極板在惰性氣體條件下進行煅燒，從而將液體粘結劑石墨化，從而增加了雙極板的電導率。

附圖說明

圖1是本發明一典型實施案例中提供的一種柔性超薄石墨雙極板的結構示意圖。

具體實施方式

鑒于現有技術中的不足，本案發明人經長期研究和大量實踐，得以提出本發明的技術方案。如下將對該技術方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。