[发明专利]双极板涂胶方法

说明书

技术领域

本发明是对质子交换膜燃料电池双极板粘结涂胶方法的改进，尤其涉及一种涂胶快速、且均匀性好的涂胶方法。

背景技术

PEMFC单电池电压很低，约0.6～0.7V。为获得有用的电压，需要把多个单电池叠合串联起来，即类似压滤机滤框方式叠堆组装，用于分隔相邻两个单电池的隔板称双极板。双极板通常由含流场的阳极板、阴极板和冷却剂流场叠合密封构成。构成双极板的流场板必须机械和电连接在一起，较多采用粘结剂粘合，为提高粘结力，粘结两面均需涂胶，再将两片压合粘结。而构成双极板的单极板、水框等涂胶面积和形状按流场变化，呈不规则形，涂胶区域及形状变化较大，涂胶面积宽窄不一(附图阴影区)，呈无规律变化，异形涂胶难度极大，且涂胶要求又极高，必须尽可能保持涂胶厚度均匀，以避免组成极板运行时造成漏气，影响电堆性能，因此现有技术双极板涂胶唯一采用按图形手工涂胶。

手工涂胶，一是效率低，每片涂胶区均应涂履，有的双极板采用5层结构，手工逐片两面涂胶工效十分低下，通常一个熟练工每班只能涂胶、粘结双极板13片左右，不利于双极板批量化生产；二是涂胶均匀性差，难以保证胶层厚度的均匀性，例如手工涂胶10片双极板叠合，误差大于0.1mm，从而会造成粘结力的不均匀。且电堆运行有一定压力，这样粘结力薄弱部位容易漏气，影响气密性，造成双极板失效。

此外，涂胶后还需待胶基本干燥(挥发溶剂)后才能压接，现有技术采用自然干燥，时间较长约5min，导致整个双极板粘结工序时间长，不利于工业化批量生产。

虽然丝网漏印刷为一种较常用转印方法，并素有“万能印刷”之称，但只能用于粘度较小的油墨类丝网印刷，其网孔一般在180目左右。而双极板粘结胶粘剂，其粘度远大于油墨粘度，粘度要大于油墨若干倍，并且考虑到快速粘结需要，采用了极易挥发的溶剂，因此在涂胶中还会出现粘度进一步增大。胶粘剂大的粘度，在丝网漏印中极易出现拉丝，粘板(胶在网上附着力增加，网印时难以顺利与网板分离)等现象。其次，丝网印刷机固定被印物体采用吸风负压方式，吸风机对多孔承载基板吸风，将被印刷物体固定在基板台面上，然而吸风引起空气流动，更是导致胶粘剂过快干燥，造成粘结剂粘度在印刷时迅速增加，拉丝、粘板现象更为严重，根本就不能直接应用丝网涂胶。由于上述原因，虽然人们知晓丝网印刷工艺，但均未能成功应用于双极板涂敷粘结剂，行业中都认为不能应用，所以长期以来，面对手工涂胶的缺陷，人们均未能成功应用丝网印刷予以替代，用于双极板涂敷胶粘剂。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种涂胶生产效率高，特别是厚度均匀性控制好的双极板涂胶方法。

本发明目的实现，主要是通过对丝网印刷装置进行改进，使之适应双极板涂胶，从而达到既提高生产效率，确保涂胶厚度均匀一致，又有效解决了拉丝和粘板技术难题，开创了丝网印刷用于双极板涂胶工艺先河。装置改进，包括丝网改进(目数选择60～120目丝网)和固定被印物体承载台面改进(将原整面有吸风孔承载基板，改为仅在网印板下面有吸风口，其余部位没有)，从而实现本发明目的。具体说，本发明双极板涂胶方法，其特征在于采用丝网印刷机印刷涂胶，丝网印刷包括制作目数为60～120目丝网，在丝网上制备与涂胶区对应的漏胶图形；并使至少安放涂胶极板和/或水框承载台面，放置极板和/或水框区域外吸风口被遮盖。

本发明所说

在丝网上制备与涂胶区对应的漏胶图形，一种最简单方法是用固化胶或胶带对不涂胶区域进行封闭，其涂胶厚度由封闭厚度层决定。当然，本领域普通技术人员在理解本发明构思及技术方案内容后，也将意识到可采用其他封闭方法，例如其他遮盖，此非实质性改进均应包括在本发明中。

印刷网板，可以为丝网，也可以为金属网，试验比较其中尤以丝网效果为佳，具有更好的涂胶均匀性。

实践表明，上胶厚度，不仅可以通过封网厚度确定，而且还可以由丝网网孔大小确定，根据胶粘剂粘度不同，试验确定最佳封网厚度及丝网孔眼，使两者得到工艺协调，既确保涂胶厚薄均匀一致，又方便涂胶。

选择丝网目数为60～120目，是对现有双极板胶粘剂试验确定，既考虑到能方便涂胶，又考虑到涂胶厚度的均匀性。试验发现如果丝网的网孔过小，则会造成上胶量不够，影响粘结牢度，出现漏气；网孔过大，丝网刷胶过程中易产生气泡，会影响胶层厚度均匀性。