[发明专利]复合柔性石墨极板制备方法及其制备的复合柔性石墨极板

说明书

本申请提供了一种复合柔性石墨极板制备方法及其制备的复合柔性石墨极板，该方法包括：将膨胀石墨蠕虫压制成多孔石墨纸；将碳微球和树脂混合搅拌以得到碳微球/树脂导电浆料；交替层叠所述多孔石墨纸和所述导电浆料以得到导电浆料/多孔石墨纸层叠体；将所述层叠体进行辊压印花，得到复合柔性石墨极板。该方法能够有效提高石墨极板的气密性、导电导热能力和机械强度，并且大幅度缩短极板的制备时间，提高制板效率，适合大规模应用，通过该方法所制备的复合柔性石墨极板，具有优良的气密性、导电导热性以及力学性能，并且制备周期短，生产效率高，适合大规模应用。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，特别地涉及一种复合柔性石墨极板制备方法及其制备的复合柔性石墨极板。

背景技术

燃料电池不受卡诺热机循环的限制，只要提供燃料即可发电，具有能量转换率高、无污染、噪声低、可靠性高等优点，被认为是21世纪首选的、洁净的、高效的发电技术。目前，各国政府和企业对燃料电池的研究主要集中在质子交换膜燃料电池(PEMFC)，并且已经获得了重大突破。但是，成本依然是制约PEMFC进入市场的主要问题，而作为PEMFC主要部件的双极板，不仅在成本上占整个燃料电池重量的70％，而且在成本上也占到30～45％，因此，寻找一种性能优异、价格低廉的双极板显得迫在眉睫。

截止到目前，燃料电池双极板主要分为三大类，即石墨板、金属板和石墨-树脂复合板。石墨双极板是目前已经成熟的商业化双极板，具有强度高、气密性好点的特点，但是工艺复杂、生产周期长、成本高昂，不利于大规模生产；金属板的力学性能、导电性和导热性都很优异，但是耐腐蚀性较差，严重制约了金属双极板的实际应用；石墨-树脂复合板是以石墨为导电材料、树脂为粘结剂和增强剂通过复合制备而成的一种复合双极板，具有成本低、生产效率高、易于大批量生产、耐腐蚀等优点，是未来双极板的主要发展方向，但是石墨-树脂复合板也存在机械强度低、导电、导热性差、易老化、厚度大、功率密度小等缺点，另外现在普遍采用的模压工艺，也使得生产周期延长，不利于成本控制。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种复合柔性石墨极板制备方法及其制备的复合柔性石墨极板，该方法能够有效提高石墨极板的气密性、导电导热能力和机械强度，并且大幅度缩短极板的制备时间，提高制板效率，适合大规模应用，通过该方法所制备的复合柔性石墨极板，具有优良的气密性、导电导热性以及力学性能，并且制备周期短，生产效率高，适合大规模应用。

为了实现上述目的，本申请提供一种复合柔性石墨极板制备方法，包括：将膨胀石墨蠕虫压制成多孔石墨纸；将碳微球和树脂混合搅拌以得到碳微球/树脂导电浆料；交替层叠所述多孔石墨纸和所述导电浆料以得到导电浆料/多孔石墨纸层叠体；将所述层叠体进行辊压印花，得到复合柔性石墨极板。

进一步地，交替层叠所述多孔石墨纸和所述导电浆料以得到导电浆料/多孔石墨纸层叠体包括重复执行以下操作直至所述多孔石墨纸达到预定层数：将所述导电浆料均匀涂覆在所述多孔石墨纸表面；在所述导电浆料上盖上另一张所述多孔石墨纸。

进一步地，在将膨胀石墨蠕虫压制成多孔石墨纸的步骤中，所述多孔石墨纸的厚度为0.4～1mm。

进一步地，在将膨胀石墨蠕虫压制成多孔石墨纸的步骤中，所述多孔石墨纸的密度为0.2～0.6g/cm³。

进一步地，在将碳微球和树脂混合搅拌以得到碳微球/树脂导电浆料的步骤中，所述碳微球与所述树脂的质量比为10～30％。

进一步地，所述碳微球为微米级碳微球。

进一步地，在交替层叠所述多孔石墨纸和所述导电浆料以得到导电浆料/多孔石墨纸层叠体的步骤中，所述多孔石墨纸的层数为4～8层。

进一步地，在交替层叠所述多孔石墨纸和所述导电浆料以得到导电浆料/多孔石墨纸层叠体的步骤中，所述导电浆料与所述多孔石墨纸的质量比为50％～150％。