[发明专利]一种分层式石墨复合双极板及制备方法

权利要求书

1.一种分层式石墨复合双极板，其特征在于，包括中间层和设置于中间层两侧的表面层，所述的中间层为热塑性树脂/石墨复合材料板材，表面层为热固性树脂/石墨复合材料层，且表面层的外表面经热固化成型形成流道结构。

2.根据权利要求1所述的一种分层式石墨复合双极板，其特征在于，所述的热塑性树脂/石墨复合材料板材由热塑性树脂与石墨材料制成的复合材料加工成型，包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的热塑性树脂包括氟化乙烯-丙烯、和/或聚丙烯、和/或聚苯硫醚、和/或聚偏氟乙烯、和/或聚碳酸酯、和/或聚甲醛树脂；

(ii)所述的石墨材料包括天然鳞片石墨、和/或膨胀石墨、和/或碳纤维粉、和/或短切碳纤维。

3.根据权利要求2所述的一种分层式石墨复合双极板，其特征在于，所述的热塑性树脂/石墨复合材料板材包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的热塑性树脂与石墨材料的质量比为3:7-7:3；

(ii)所述的石墨材料的粒径为1μm-200μm，当所述的石墨材料含有短切碳纤维时，短切碳纤维的长度1mm-5mm；

(iii)热塑性树脂/石墨复合材料板材的厚度为0.1mm-0.4mm。

4.根据权利要求1所述的一种分层式石墨复合双极板，其特征在于，所述的热固性树脂/石墨复合材料层由热固性树脂和石墨材料混合成的母料制成，包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的石墨材料包括天然鳞片石墨、和/或膨胀石墨、和/或碳纤维、和/或石墨烯纳米片、和/或高导电性炭黑；

(ii)所述的热固性树脂为具有较低固化温度的热固性树脂，包括环氧树脂、和/或酚醛树脂、和/或聚酰亚胺树脂、和/或乙烯基酯树脂、和/或聚苯并噁嗪树脂、和/或脲醛树脂、和/或聚氨酯树脂。

5.根据权利要求4所述的一种分层式石墨复合双极板，其特征在于，所述的热固性树脂/石墨复合材料层包括以下条件中的任一项或多项：

(i)所述的石墨材料和热固性树脂的质量比为7:3-9:1；

(ii)所述的石墨材料的粒径为1μm-100μm；

(iii)所述的热固性树脂/石墨复合材料层的厚度为0.1mm-0.5mm，且成型极板的厚度小于1.4mm。

6.如权利要求1所述的一种分层式石墨复合双极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过滚压成型的方式制备热塑性树脂/石墨复合材料板材；

S2：制备热固性树脂/石墨复合材料的母料；

S3：向干燥模具中依次填入热固性树脂/石墨复合材料的母料、热塑性树脂/石墨复合材料板材和热固性树脂/石墨复合材料的母料，进行干燥处理；

S4：将步骤S3干燥后的物料连同干燥模具一起放入热模压模具中，加压加热成型，冷却后得到所述的分层式石墨复合双极板。

7.根据权利要求6所述的一种分层式石墨复合双极板的制备方法，其特征在于，步骤S1包括以下过程：

S11：将热塑性树脂与石墨粉末干混，均匀混合后干燥，制得母料A：

S12：将母料A保持恒定的给料速率进行预热箱中进行预热；

S13：将预热后的母料A由传送机构输送，经粗轧、精轧，加工成目标厚度的连续板材，将连续板材切割并冷却降温后，得到所述的热塑性树脂/石墨复合材料板材。

8.根据权利要求7所述的一种分层式石墨复合双极板的制备方法，其特征在于，步骤S1中，包括以下条件中的任一项或多项：

(i)母料A的给料速率和传送机构的传送速率根据母料A中热塑性树脂的流动性以及石墨粉末的含量调整；

(ii)母料A的预热温度根据母料A中热塑性树脂的种类和石墨粉末的含量调整；

(iii)粗轧和精轧由水平轧辊和立辊联合组成的联合辊组完成，水平轧辊和立辊分别实现对于成型板材厚度和宽度的加工；

(iii)根据母料A中的热塑性树脂的种类和石墨粉末的含量，精轧工序可由3-10组精轧辊组完成；

(iv)连续板材由限位辊裁剪成具有目标长度的板材。