[发明专利]一种石墨基复合双极板的制备方法

说明书

本申请涉及一种石墨基复合双极板的制备方法，属于电池技术领域。该制备方法包括如下步骤：(1)将60.0％‑90.0％石墨基体、5.0％‑30.0％树脂、0‑10.0％导电填充物以及0.1％‑3.0％偶联剂加入混炼机中，于100℃‑350℃进行混炼5‑30min，得到混炼混合物；(2)将步骤(1)的混炼混合物置于螺杆挤出机中，于100℃‑350℃挤出，得到预制板；(3)将步骤(2)的预制板进行裁切，得到预制段板，将预制段板置于压制模具中，于100℃‑350℃进行模压，得到石墨基复合双极板。本发明通过对原材料进行处理并制备预制板，极大地缩短了模压工艺过程的时间，很好地提高了生产效率，可实现连续化生产。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种石墨基复合双极板的制备方法。

背景技术

燃料电池利用燃料与氧气反应生成水的化学转化产生电能，膜电极单元作为燃料电池的核心组件，其由可传导质子的膜和分别设置在膜两侧的电极 (阳极和阴极)构成。此外，气体扩散层(GDL)可以设置在膜电极单元的两侧(即设置在电极远离膜的侧面上)。燃料电池一般由多个堆叠布置的膜电极单元构成，这些膜电极单元的电功率相互叠加。

燃料电池电堆由多片双极板与膜电极组装而成，结构为双极板、膜电极、双极板、膜电极……其中双极板是燃料电池电堆的主要部件，其成本占燃料电池电堆整体成本的40％以上。双极板起着分隔两电极反应物、支撑整个电池系统的重要作用。燃料电池电堆内部的微酸性环境对双极板材料的性能要求比较高，纯石墨材料的双极板制造及加工成本都很高，而且加工困难，易于破碎，很难批量生产；金属双极板的加工成本也很高，且寿命较短，长期在酸性环境下使用很容易被腐蚀。石墨基复合双极板因其加工条件及成本具有较大优势，应用潜力巨大，但是传统模压法制备石墨基复合双极板的成型效率低下，不适合连续化生产。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种石墨基复合双极板的制备方法。本发明可以极大地缩短模压工艺过程的时间，很好的提高生产效率，适合于连续化生产。

本发明实施例提供一种石墨基复合双极板的制备方法，包括如下步骤：

(1)将60.0％-90.0％石墨基体、5.0％-30.0％树脂、0-10.0％导电填充物以及0.1％-3.0％偶联剂加入混炼机中，于100℃-350℃进行混炼5-30min，得到混炼混合物；所述百分比均为质量百分比；

(2)将步骤(1)的混炼混合物置于螺杆挤出机中，于100℃-350℃、转速30RPM-60RPM挤出，得到预制板；

(3)将步骤(2)的预制板进行裁切，得到预制段板，将预制段板置于压制模具中，于100℃-350℃进行模压，得到带流道的石墨基复合双极板。

步骤(1)中，

可选的，所述石墨基体、所述树脂、所述导电填充物及所述偶联剂的质量百分比优选为70.0％-80.0％：10.0％-25.0％：2.0％-8.0％：0.1％-3.0％。

可选的，所述石墨基体为膨胀石墨或鳞片石墨中的一种或至少两种的混合物。

可选的，所述树脂为聚亚苯基硫醚树脂(PPS)、聚偏氟乙烯树脂(PVDF)、聚丙烯(PP)或聚酰亚胺树脂(PI)中的一种或至少两种的混合物。

可选的，所述导电填充物为炭黑、碳纤维或纳米碳管中的一种或至少两种的混合物。

可选的，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂或硅烷类偶联剂。偶联剂可以很好地提高界面的结合力，起到润湿的作用。

可选的，所述钛酸酯类偶联剂包括KR-38S、KR-TTS、KR-138S或 KR-238S中的至少一种。

可选的，所述硅烷类偶联剂包括KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 或DL171中的至少一种。