[發(fā)明專利]一種柔性石墨雙極板及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210506947.4
• 申請(qǐng)日: 2022-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114744230B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪水方;雷沛沅;魏丹藝;洪侃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波信遠(yuǎn)材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0223
• 分類號(hào): H01M8/0223
• 代理公司: 北京和豐君恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11466
• 代理人: 張強(qiáng)

本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性石墨雙極板及其制備方法，屬于燃料電池雙極板制造領(lǐng)域。柔性石墨雙極板的制備方法，包括以石墨松糕板和增強(qiáng)樹(shù)脂為原材料；將石墨松糕板浸入增強(qiáng)樹(shù)脂，填充入石墨孔隙；去除溶劑后經(jīng)模具壓制，高溫固化即得；其中增強(qiáng)樹(shù)脂包括：混合有二丙酮醇、丙二醇甲醚的樹(shù)脂；或樹(shù)脂。本發(fā)明制備方法可以使增強(qiáng)樹(shù)脂在石墨松糕板中均勻分布，所制得的柔性石墨雙極板在具有良好導(dǎo)電性的同時(shí)具有抗彎折性和較低的氣體泄漏率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池雙極板制造領(lǐng)域，具體涉及一種柔性石墨雙極板及其制備方法。

背景技術(shù)

燃料電池發(fā)展前景廣闊，可以廣泛地用于分布式發(fā)電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。燃料電池雙極板是由極板和流場(chǎng)組成，主要作用是氣體分配、集流、導(dǎo)熱和密封，其性能決定了燃料電池堆體積比功率和質(zhì)量比功率，是燃料電池的核心部件，其重量占整個(gè)電池堆的70-80％。雙極板對(duì)燃料電池的性能好壞和成本高低都有很大的影響，也是燃料電池商業(yè)化必須解決的問(wèn)題之一。采用柔性石墨制作的雙極板具有低成本、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，是燃料電池雙極板的研究方向之一。

現(xiàn)有技術(shù)中主要使用固體樹(shù)脂粉末與石墨粉混勻，經(jīng)熱壓后制得石墨雙極板，其中的樹(shù)脂粉末主要起到粘結(jié)石墨的作用，以熱塑型樹(shù)脂為主，由于兩種粉末在混合過(guò)程中不均勻，會(huì)導(dǎo)致石墨雙極板的流道、精度較低，抗壓強(qiáng)度也不理想，殘品率較高。此外，還有一種方法是將低密度柔性石墨板材一次成型，形成流場(chǎng)，再進(jìn)行樹(shù)脂浸漬，最終升溫固化成型，例如專利CN102569834A一種高強(qiáng)度柔性石墨雙極板及其制備方法，CN1225049C一種柔性石墨雙極板的制備方法等。采用現(xiàn)有技術(shù)中的方法制備的雙極板雖易于成型，但樹(shù)脂浸漬效果并不理想，會(huì)影響材料的氣體滲透性能和機(jī)械性能，雙極板的厚度也較大，對(duì)電池的組裝和實(shí)際應(yīng)用有一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種樹(shù)脂分布均勻、導(dǎo)電率高、抗彎折性能強(qiáng)的柔性石墨雙極板及其制備方法。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性石墨雙極板的制備方法，包括以石墨松糕板和增強(qiáng)樹(shù)脂為原材料；將石墨松糕板浸入增強(qiáng)樹(shù)脂稀釋液中浸泡；去除溶劑后經(jīng)模具壓制，高溫固化即得；其中增強(qiáng)樹(shù)脂包括：

(1)混合有二丙酮醇、丙二醇甲醚的樹(shù)脂；或

(2)樹(shù)脂。

向樹(shù)脂中混入二丙酮醇和丙二醇甲醚，可以優(yōu)化柔性石墨雙極板的力學(xué)性能，使制得的柔性石墨雙極板具有更好的抗彎折性能。此外，還能提高柔性石墨雙極板的導(dǎo)電性和氣密性。

優(yōu)選地，二丙酮醇、丙二醇甲醚與樹(shù)脂的重量比為5-10:1-3:80-90。

優(yōu)選地，樹(shù)脂包括：

(1)酚醛樹(shù)脂；或

(2)環(huán)氧樹(shù)脂；或

(3)酚醛樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂的混合物；或

(4)聚偏氟乙稀；或

(5)酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂與聚偏氟乙稀的混合物。

優(yōu)選地，石墨松糕板浸入增強(qiáng)樹(shù)脂的條件為常溫常壓。

優(yōu)選地，石墨松糕板浸入增強(qiáng)樹(shù)脂的時(shí)間為1-15min。

優(yōu)選地，模具壓制的壓力為25-100MPa。

優(yōu)選地，高溫固化的溫度為100-130℃，高溫固化的壓力為3-5MPa。

優(yōu)選地，石墨松糕板的制備方法包括：取可膨脹石墨，膨脹得石墨蠕蟲(chóng)，石墨蠕蟲(chóng)經(jīng)多段壓制，即得石墨松糕板。

優(yōu)選地，石墨松糕板的密度為0.08-0.15g/cm³。