[发明专利]一种柔性石墨双极板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性石墨双极板及其制备方法，属于燃料电池双极板制造领域。柔性石墨双极板的制备方法，包括以石墨松糕板和增强树脂为原材料；将石墨松糕板浸入增强树脂，填充入石墨孔隙；去除溶剂后经模具压制，高温固化即得；其中增强树脂包括：混合有二丙酮醇、丙二醇甲醚的树脂；或树脂。本发明制备方法可以使增强树脂在石墨松糕板中均匀分布，所制得的柔性石墨双极板在具有良好导电性的同时具有抗弯折性和较低的气体泄漏率。

技术领域

本发明涉及燃料电池双极板制造领域，具体涉及一种柔性石墨双极板及其制备方法。

背景技术

燃料电池发展前景广阔，可以广泛地用于分布式发电系统、电动汽车等领域。燃料电池双极板是由极板和流场组成，主要作用是气体分配、集流、导热和密封，其性能决定了燃料电池堆体积比功率和质量比功率，是燃料电池的核心部件，其重量占整个电池堆的70-80％。双极板对燃料电池的性能好坏和成本高低都有很大的影响，也是燃料电池商业化必须解决的问题之一。采用柔性石墨制作的双极板具有低成本、耐腐蚀的优点，是燃料电池双极板的研究方向之一。

现有技术中主要使用固体树脂粉末与石墨粉混匀，经热压后制得石墨双极板，其中的树脂粉末主要起到粘结石墨的作用，以热塑型树脂为主，由于两种粉末在混合过程中不均匀，会导致石墨双极板的流道、精度较低，抗压强度也不理想，残品率较高。此外，还有一种方法是将低密度柔性石墨板材一次成型，形成流场，再进行树脂浸渍，最终升温固化成型，例如专利CN102569834A一种高强度柔性石墨双极板及其制备方法，CN1225049C一种柔性石墨双极板的制备方法等。采用现有技术中的方法制备的双极板虽易于成型，但树脂浸渍效果并不理想，会影响材料的气体渗透性能和机械性能，双极板的厚度也较大，对电池的组装和实际应用有一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种树脂分布均匀、导电率高、抗弯折性能强的柔性石墨双极板及其制备方法。

为达到上述发明目的，采用如下技术方案。

本发明公开了一种柔性石墨双极板的制备方法，包括以石墨松糕板和增强树脂为原材料；将石墨松糕板浸入增强树脂稀释液中浸泡；去除溶剂后经模具压制，高温固化即得；其中增强树脂包括：

(1)混合有二丙酮醇、丙二醇甲醚的树脂；或

(2)树脂。

向树脂中混入二丙酮醇和丙二醇甲醚，可以优化柔性石墨双极板的力学性能，使制得的柔性石墨双极板具有更好的抗弯折性能。此外，还能提高柔性石墨双极板的导电性和气密性。

优选地，二丙酮醇、丙二醇甲醚与树脂的重量比为5-10:1-3:80-90。

优选地，树脂包括：

(1)酚醛树脂；或

(2)环氧树脂；或

(3)酚醛树脂与环氧树脂的混合物；或

(4)聚偏氟乙稀；或

(5)酚醛树脂、环氧树脂与聚偏氟乙稀的混合物。

优选地，石墨松糕板浸入增强树脂的条件为常温常压。

优选地，石墨松糕板浸入增强树脂的时间为1-15min。

优选地，模具压制的压力为25-100MPa。

优选地，高温固化的温度为100-130℃，高温固化的压力为3-5MPa。

优选地，石墨松糕板的制备方法包括：取可膨胀石墨，膨胀得石墨蠕虫，石墨蠕虫经多段压制，即得石墨松糕板。

优选地，石墨松糕板的密度为0.08-0.15g/cm³。