[发明专利]一种制备石墨双极板的方法

说明书

本申请涉及一种制备石墨双极板的方法，所述方法包括：将柔性石墨坯预辊压，形成石墨板材；将形成的石墨板材放入其中容纳树脂溶液的浸渍容器中；将浸渍之后的石墨板材在排空树脂溶液后的所述浸渍容器内静置滴液；以及将静置后的石墨板材取出，放入模具中直接模压并固化成型。所述制备石墨双极板的方法不会产生有机废液、废气等污染，并且缩短了工序，节省了制备工艺的时间，同时所获得的石墨双极板的机械性能和气密性得到提高。

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种制备石墨双极板的方法。

背景技术

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池主要由电极、电解质隔膜、双极板等部分组成。双极板是燃料电池的关键部件之一，其主要作用是收集、传导反应产生的电流、热量和水，并且分隔氧化剂和还原剂同时引导氧化剂和还原剂在电池内表面流动。

作为燃料电池堆的关键部件，双极板的重量约占整个燃料电池总质量的70％～80％，成本约占其总成本的40％～60％。重量大、制造成本过高是燃料电池商业化的主要瓶颈。因此，需要选择合适的双极板材料、合理的双极板制备工艺，以提高燃料电池的整体质量和降低其制造成本。

目前，燃料电池普遍采用的双极板具有金属板、纯石墨和复合板三种类型。金属双极板不仅强度高、韧性好，而且导电和导热性能好、致密性高，易于批量生产，但在燃料电池的运行过程中耐腐蚀性差、使用寿命短，需要进行特殊的表面改性处理，因此成本很高。纯石墨双极板具有良好的导电性与耐腐蚀性，但由于制造过程中需要石墨化处理，工艺复杂，且纯石墨双极板的机械强度低、脆性大，流场加工成本太高从而限制其在燃料电池中的应用。复合型双极板结合了石墨板和金属板的优点，具有耐腐蚀、体积小、质量轻、强度高、易成形等优点，目前已成为双极板的发展重点。

目前，利用柔性石墨板来制备双极板主要有两种方法。一种是将柔性石墨板通过模压或辊压一次成型，形成流场板，再通过树脂浸渍、漂洗、固化，从而得到成型的双极板。该制备工艺中，树脂浸渍获得的效果经常不理想，导致影响材料的气体渗透性能和机械性能，并且漂洗、固化的过程中会有大量废水产生。另一种是直接利用柔性石墨板材进行树脂浸渍，先进行烘干去除有机溶剂，然后压制成型，最后进行固化保温。该制备工艺周期长，且溶剂的挥发将产生污染。

综上可见，目前利用柔性石墨板来制备双极板的工艺存在如下缺陷：

1.石墨板制备过程有废水、有机溶剂产生，增加废水、废气的处理成本，有环境污染的风险；

2.制备工序多、周期长；

3.得到的石墨双极板的气密性不理想和机械强度不足。

发明内容

本申请的目的旨在提供一种制备石墨双极板的方法。

根据本公开的一方面，提供了一种制备石墨双极板的方法，所述方法包括：将柔性石墨坯预辊压，形成石墨板材；将形成的石墨板材放入其中容纳树脂溶液的浸渍容器中；将浸渍之后的石墨板材在排空树脂溶液后的所述浸渍容器内静置滴液；以及将静置后的石墨板材取出，放入模具中直接模压并固化成型。

进一步地，形成的所述石墨板材的厚度是0.5毫米至2毫米。

进一步地，所述树脂是无溶剂丙烯酸系列树脂。

进一步地，形成的所述石墨板材在其中容纳树脂溶液的所述浸渍容器中浸渍1小时至5小时。

进一步地，将浸渍之后的所述石墨板材在所述浸渍容器内静置10分钟至60分钟；以及回收滴液所获得的树脂溶液。

进一步地，在所述将静置后的石墨板材模压并固化成型的步骤中包括：将所述石墨板材放入模具中，将所述模具移入被预热的真空压机中，并且将所述模具内抽成真空。

进一步地，在所述将静置后的石墨板材模压并固化成型的步骤中还包括：保持模压压力并维持5分钟至20分钟。