[发明专利]一种电堆捆绑组件及燃料电池

说明书

本发明公开了一种电堆捆绑组件及燃料电池，电堆捆绑组件包括：轧带、支撑板和缓冲板，缓冲板与堆芯紧密配合，扎带末端接口通过焊接形成固定环带，形成电堆结构需要的紧固力，操作简单，同时不会因使用时间长的问题影响电堆的密封性，通过在轧带和堆芯之间设置支撑板和缓冲板，一方面保护了堆芯，另一方面通过对支撑板的设计进一步增加轧带的紧固力，进而也提高了使用该电堆捆绑组件的燃料电池的电堆功率密度。

技术领域本发明涉及化学电源技术领域，具体地，涉及一种电堆捆绑组件及燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种直接将燃料的化学能转化为电能的装置。燃料电池发电不受卡诺循环的限制，目前燃料电池的能量转化效率约为40%~60%，发电效率高。燃料电池几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染，二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。燃料电池比一般电池的实际比能量高很多。

相较于锂电池，燃料电池优势明显：氢气作为燃料的良好热能、工作时的反应效率，尤其是它具有优越的低温启动能力，短时间加注能力及单次加注后的长续航能力，都成为其在目前市场下得到重视的重要诱因。

燃料电池未来在下游应用对性能需求的提升下，也会往更高工作温度，更高效，成本更低的方向发展，在各部件材料及设计上都需要有非常大的革新。燃料电池产业链的市场空间广阔，但我国目前由于燃料电池汽车总体产量规模仍然较小，燃料电池系统成本仍然较高，当前电堆成本约在3500元/kW，系统成本约在6000元/kW。

目前，燃料电池的成本、耐久性、低温性能以及功率密度等仍有待提高。电堆作为燃料电池核心部件，是对外功率输出的核心，其成本约占燃料电池系统总成本的42%～62%所以电堆的开发对燃料电池推广应用至关重要。根据我国《节能与新能源汽车技术路线图》的规划，未来电堆功率密度、关键零部件国产化率、系统集成度等的提升都面临巨大的挑战，通过基础材料不断突破和各零部件生产效率及手段的提升，可加速产业化，降低系统成本、电堆价格。此外，美国、韩国、日本、欧洲、印度、加拿大等国家和地区也出台了一系列燃料电池产业发展政策和规划，从基础科学研究、产品补贴、基础设施建设、战略联盟等各个方面对行业的发展进行推动。

燃料电池电堆的设计过程，包括燃料电堆各组件的材料、尺寸、性能指标、电堆的密封及封装方式等。电堆中极板是重要的部件之一。当前市场下，石墨双极板基本已经实现了国产化，石墨双极板较好的导电导热及延展性能，及较低的工艺成本。也有金属双极板，但高性能金属板的研制难度大，金属双极板表面更易被腐蚀，表面形成金属钝化膜，增大了接触电阻。这会使得电堆性能下降，使用寿命降低。无论是上述那种双极板，电堆的密封及封装方式都是重要环节。

设计电堆组成过程，为了得到所希望的发电性能并发挥密封功能，则需要电堆施加适当的紧固力。现有技术中电堆的紧固部件根据封装形式，一般采用螺栓紧固。螺栓紧固由螺杆、螺母和垫片等组成，绑带紧固方式由钢带和弹簧垫圈等组成，安装过程繁琐，影响装配效率，生产成本较高，例如CN113745623A；同时，随着使用时间的拉长，螺栓容易松动，影响电堆密封性，进而影响电堆功率密度及输出功率。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，经过不断研发实验发现，将金属扎带两端接口焊接，形成固定环带，在电堆上的结构施加紧固力，操作简单，同时不会因使用时间长的问题影响电堆的密封性，进而提高了电堆电堆功率密度及输出功率。但加固电堆密封性的同时，也不能造成对堆芯的外力损坏，以及在外力冲击下单电池错位而导致的密封性失效问题。因此，经过进一步研究改进了电堆捆绑组件。通过在轧带和堆芯之间设置支撑板和缓冲板，一方面保护堆芯，解决在外力冲击下单电池错位而导致的密封性失效问题。另一方面通过对支撑板的设计进一步增加轧带的紧固力，从而提高电堆功率密度和输出功率。

本发明一方面提出了一种电堆捆绑组件，包括：轧带，所述轧带上设置有销孔；支撑板，所述支撑板包括：第一侧面和第二侧面，所述支撑板第一侧面具有容纳所述轧带的沉槽；缓冲板，所述缓冲板紧邻所述支撑板的第二侧面。