[发明专利]一种双面粘结型无初粘边框膜及其制备方法

说明书

本发明涉及膜电极制备用边框膜技术领域，提供了一种双面粘结型无初粘边框膜及其制备方法，其中，一种双面粘结型无初粘边框膜，包括基材层，基材层的顶部及底部分别设置有热熔胶层，基材层顶部的热熔胶层上设置有离型膜层；离型膜层采用的是网格离型膜或哑光离型膜，离型膜层的材料厚度为50‑150um；热熔胶层采用的是聚烯烃类热熔胶、共聚酯热熔胶、聚酰胺热熔胶中的一种或几种混合，热熔胶层的厚度为10‑80um。本发明改善了目前质子膜与边框膜热压复合容易不良的工艺问题，同时制备的双面粘结型无初粘边框膜具有高内聚强度、高耐水解性和耐冷热冲击的性能。

技术领域

本发明涉及膜电极制备用边框膜技术领域，尤其涉及一种双面粘结型无初粘边框膜及其制备方法。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置；燃料电池具有零排放、无振动噪音、负荷响应性好、高可靠度等优点；燃料电池通常可分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池以及质子交换膜燃料电池等；其中，质子交换膜燃料电池能量转化效率高，可以在室温下快速启动，并且无电解水流失，寿命长，近年来发展迅速，越来越受到重视。

质子交换膜燃料电池的核心部件包括燃料电池第一面催化剂层、质子交换膜、第二面催化剂层、上边框、下边框和两面的气体扩散层；燃料电池膜电极制造过程通常包括催化剂的制浆、催化剂层的涂覆、边框的贴合、气体扩散层的涂布、气体扩散层的贴合；质子交换膜对温度和湿度很敏感，容易随环境温度和湿度的改变而变形，而边框除可以提高电极有效面积之外的膜强度来稳定膜电极尺寸外，还可以避免质子膜与极板的直接接触造成机械损伤而影响整个燃料电池使用寿命，故一种有效贴合的燃料电池膜电极边框可以大大提升燃料电池的运行可靠性和寿命。

现有技术中一般留白区域及催化层的周边一定尺寸的两侧是分别直接与上边框和下边框贴合用的，在边框贴合过程中，上下两层边框中往往有空气的存在，而边框胶带一般是采用不透气的PEN或PI膜作为基膜，然后在其单面涂覆压敏胶或热熔胶制成，此种单面胶带产品复合质子膜虽然能起到支撑边框的作用，但普通压敏胶或热熔胶的耐温性和耐老化性差，长期在水和防冻液浸泡下容易出现脱开分层问题，从而导致电芯产品损坏，此外压敏胶或热熔胶产品表面具有一定初粘性，在复合质子膜加工过程中不易对位，易造成热压复合偏斜等不良问题。

同时为了确保电堆中的燃料与氧化剂气体不发生泄露，不出现安全隐患且损耗电池性能，能够均匀分布到整个膜电极两侧表面上而又不产生混合直接发生化学反应，膜电极的密封技术就非常关键，如果密封不好,则会发生燃料气体和氧化剂气体的相互间的反应或是向燃料电池外部的渗漏,不但会降低电池的效率，甚至会发生爆炸，对用电设备及人员造成危害；现有技术中一些技术方案会设计相应的橡胶密封圈来起到相应的密封作用，但是随着电堆的单电池片数的增加，这种密封圈结构就会使装配过程变得十分复杂，且容易出现没有装配好的位置，降低电堆整体密封性能的问题。

因此，开发一种双面粘结型无初粘边框膜及其制备方法，改善质子膜与边框膜热压复合的工艺问题，同时具有高内聚强度、高耐水解性和耐冷热冲击，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明提供一种双面粘结型无初粘边框膜及其制备方法，改善了目前质子膜与边框膜热压复合容易不良的工艺问题，同时制备的双面粘结型无初粘边框膜具有高内聚强度、高耐水解性和耐冷热冲击的性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种双面粘结型无初粘边框膜，包括基材层，所述基材层的顶部及底部分别设置有热熔胶层，所述基材层顶部的所述热熔胶层上设置有离型膜层，所述离型膜层、热熔胶层、基材层、热熔胶层共同构成四层结构的双面粘结型无初粘边框膜；

所述离型膜层采用的是网格离型膜或哑光离型膜，所述离型膜层的材料厚度为50-150um；