[发明专利]一种分层式超薄碳基双极板及其制备方法

权利要求书

1.一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，其为夹心状分层式复合结构，包括导电添加剂层，导电添加剂层的两侧由内向外分别依次设置有预浸料层和导电基材/树脂复合层，经热模压固化在极板表面形成流道结构。

2.根据权利要求1所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，所述的预浸料层包含以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的预浸料层为单向碳纤维或单向碳纤维织物的预浸料，且导电添加剂层两侧的预浸料层的取向相互垂直；

(ii)所述的预浸料层的厚度为0.06mm～0.20mm；

(iii)所述的预浸料层含有单一或组合的半固态热固性树脂，所述的半固态热固性树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸氨树脂、双马树脂或不饱和聚酯树脂。

3.根据权利要求1所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，所述的导电添加剂层含有石墨粉。

4.根据权利要求3所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，所述的石墨粉包含以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的石墨粉直径为1μm～200μm；

(ii)所述的导电剂添加层含有的石墨含量优选在25g/m²～135g/m²。

(iii)所述的石墨粉包括天然鳞片石墨、和/或膨胀石墨、和/或碳纤维、和/或高导电性炭黑。

5.根据权利要求3所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，所述的导电剂添加层通过将石墨粉在分散剂中分散形成浆料，再涂覆于预浸料层表面，烘干得到。

6.根据权利要求5所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，导电剂添加层制备过程中，包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的分散剂为易挥发的溶剂，包括无水乙醇、甲醇或丙酮；

(ii)通过将分散剂倒入石墨粉中，经过超声分散，离心，得到石墨均匀离散的浆料；

(iii)所述的分散剂与石墨粉的质量比为0.18:1～0.48:1；

(iv)浆料仅涂覆于预浸料层的单面，涂覆完成后在真空烘箱中烘干得到位于两层预浸料层间的导电添加剂层；

(v)烘干是指采用真空烘箱进行烘干；

(vi)烘干的温度为40～120℃。

7.根据权利要求1所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，所述的导电基材/树脂复合层包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的导电基材/树脂复合层的厚度为0.01～0.4mm；

(ii)所述的导电基材/树脂复合层以导电基材和热固性树脂混合而成的母料制成，导电基材包括天然石墨、人工石墨或膨胀石墨，热固性树脂应选用与预浸料层类型相同的树脂材料。

8.根据权利要求7所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，母料通过将导电基材与树脂依次溶于溶剂中，并在室温条件下进行搅拌混合，然后均匀放入预设厚度的平板模具中，进行干燥脱溶剂得到。

9.根据权利要求8所述的一种分层式超薄碳基双极板，其特征在于，母料的制备过程中，包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的导电基材的直径为4μm～200μm；

(ii)所述的导电基材与树脂的质量比例为1:9～9:1；

(iii)溶剂与母料的质量比例为1:9～3:7；

(iv)所述的溶剂包括丙酮、和/或无水乙醇、和/或正丁醇、和/或乙二醇、和/或异丙醇；

(v)所述的平板模具的预设厚度为0.1mm～2.8mm；

(vi)干燥脱溶剂的条件为80℃的温度下处理0.1h～10h。

10.如权利要求1～9任一所述的分层式超薄碳基双极板的制备方法，其特征在于，采用热模压成型，包括以下步骤：

(1)在带流道结构的模具内由下至上依次放置母料、涂覆导电添加剂层的预浸料层、预浸料层、母料。

(2)按照设定的成型压力和成型温度，加压成型，然后保持压力自然冷却至室温，卸去压力，得到所述的分层式超薄碳基双极板。