雙極板及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙極板及其制備方法和應(yīng)用，所述雙極板包括雙極板本體，以及雙極板本體的兩面上的導(dǎo)電涂層，所述雙極板上每平方厘米導(dǎo)電涂層的載量為3?10mg。本發(fā)明所述的雙極板具有較低的表面電阻，是良好的制備電堆的材料，具有很好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
雙極板及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種雙極板及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石化能源日漸枯竭，為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)，全球各國(guó)均在積極探索新能源的開(kāi)發(fā)與利 用，譬如，目前已初具規(guī)模的風(fēng)電W及太陽(yáng)能。風(fēng)能與光伏能源具有清潔、無(wú)污染、不枯竭的 特點(diǎn)，可W說(shuō)取之不盡用之不竭，并且環(huán)境友好;但是風(fēng)能與光伏能源又有著固有的缺點(diǎn)， 如隨機(jī)性、間斷性和不可調(diào)度性，運(yùn)些缺點(diǎn)限制了風(fēng)電與光伏發(fā)電上網(wǎng)，從而降低了資源利 用率，致"棄風(fēng)"等現(xiàn)象頻頻發(fā)生。
[0003] 為解決上述資源浪費(fèi)現(xiàn)象，在風(fēng)電等新能源與電網(wǎng)之間中接入儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系 統(tǒng)可W有效調(diào)節(jié)風(fēng)光發(fā)電的輸出功率，使之處于平穩(wěn)狀態(tài)，從而將風(fēng)光等不可控能源變?yōu)?可控能源，解決了風(fēng)光等新能源上網(wǎng)難的問(wèn)題，同時(shí)也為解決能源危機(jī)提供了可行性方案。
[0004] 目前的儲(chǔ)能系統(tǒng)大致包含裡電儲(chǔ)能、鉛酸儲(chǔ)能、鋼硫電池儲(chǔ)能W及全饑液流電池 儲(chǔ)能等幾類。裡電及鋼硫電池由于其安全性仍未得到解決，存在安全隱患，因此難W推廣； 鉛酸儲(chǔ)能由于其效率低、壽命短，也難W推廣;全饑液流電池儲(chǔ)能具有無(wú)可比擬的安全性、 超長(zhǎng)的使用壽命、較高的能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，因此成為儲(chǔ)能系統(tǒng)首選對(duì)象。全饑液流電池 儲(chǔ)能系統(tǒng)已在全國(guó)有多處示范項(xiàng)目，其中W國(guó)家電網(wǎng)在張北的"風(fēng)光儲(chǔ)輸"項(xiàng)目中的應(yīng)用規(guī) 模最大，達(dá)2MW/4h，成為了全饑液流電池示范項(xiàng)目的典范。
[0005] 全饑液流電池是由電堆、管路、累、電解液等幾部分組成，電解液經(jīng)過(guò)累在電堆中 循環(huán)，實(shí)現(xiàn)充放電，而電堆恰恰是實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的核屯、部件，作為電堆構(gòu)成關(guān) 鍵材料的雙極板，其性能的優(yōu)劣直接影響著電堆性能的好壞，因此制備出機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電特 性等綜合性能優(yōu)異的雙極板成為關(guān)鍵。
[0006] 雙極板材料的選擇包含石墨板、鐵基金屬W及導(dǎo)電復(fù)合材料等，石墨板具備導(dǎo)電 性好、耐硫酸腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但其質(zhì)地較脆，不能將單張面積做大，否則就會(huì)碎裂，并且價(jià)格高 昂，因此石墨板在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩方面均不適合制作大功率全饑液流電池的雙極板。鐵基金 屬在硫酸溶液中表現(xiàn)為緩慢腐蝕，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性無(wú)法保障，并且對(duì)電解液也造成污染，因此 鐵基金屬也不適合制作雙極板。導(dǎo)電復(fù)合材料加工工藝成熟，制作靈活，成本低廉，兼具導(dǎo) 電性能與機(jī)械強(qiáng)度，非常適合制作全饑液流電池用雙極板。
[0007] 目前，用導(dǎo)電復(fù)合材料制作的雙極板，其體積電阻率通常小于0.5 Q . cm,電流垂直 流經(jīng)雙極板的本體壓降通常小于5mV，但是石墨拉與雙極板的接觸電阻壓降通常在70mV左 右，降低接觸電阻，方法一，可通過(guò)降低體積電阻率來(lái)降低，通常體積電阻率越低，接觸電阻 越小，但是雙極板的導(dǎo)電性與機(jī)械強(qiáng)度是相互矛盾的，通常是顧此失彼，導(dǎo)電性好了，機(jī)械 強(qiáng)度變差，需要好的機(jī)械強(qiáng)度，其導(dǎo)電性必定下降，并且降低體積電阻率來(lái)降低接觸電阻極 其有限，效果不明顯;方法二，制作一體化電極，將石墨拉粘結(jié)在雙極板的表面，該方法不利 于后續(xù)電堆裝配，并且接觸電阻降低有限，沒(méi)有本質(zhì)的降低。因此采用怎樣的方法降低石墨 拉與雙極板的接觸電阻成為關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有較低的表面電阻 的雙極板及其制備方法和應(yīng)用，有利于推進(jìn)新能源的應(yīng)用。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明一方面提供一種所述雙極板包括雙極板 本體，W及雙極板本體的兩面上的導(dǎo)電涂層，所述雙極板上每平方厘米導(dǎo)電涂層的載量為 3-lOmgo
[0010] 優(yōu)選地，所述雙極板本體采用導(dǎo)電復(fù)合材料制成。
[0011] 優(yōu)選地，導(dǎo)電復(fù)合材料包括質(zhì)量比為7: 3~5 : 5的聚締控樹(shù)脂和/或其改性樹(shù)脂與 碳素
[0012] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電涂層采用碳素和/或聚締控聚合物制成。
[0013] 優(yōu)選地，所述碳素和聚締控的質(zhì)量比為100:0~100:10。
[0014] 優(yōu)選地，所述碳素選自石墨、炭黑、碳纖維中的任意一種或幾種;所述聚締控選自 微粉聚乙締、聚乙締微粉蠟或氧化聚乙締微粉蠟中的任意一種或幾種。
[0015] 優(yōu)選地，所述微粉聚乙締的分子量為:20萬(wàn)-50萬(wàn)，所述微粉聚乙締蠟的分子量為 3000-5000，所述氧化聚乙締微粉蠟的分子量為3000-5000。
[0016] 本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種雙極板的制備方法，所述制備方法至少包括W下 步驟：
[0017] (1)用導(dǎo)電復(fù)合材料制作雙極板片材；
[0018] (2)將導(dǎo)電物質(zhì)配制成涂料，在片材的兩面表面涂布導(dǎo)電物質(zhì)，烘干；
[0019] (3)將烘干后的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，即得。
[0020] 優(yōu)選地，：所述步驟(1)具體包括W下步驟：
[0021 ] 1)將質(zhì)量比為7:3~5:5的聚締控樹(shù)脂和/或其改性樹(shù)脂與碳素在密煉機(jī)中混料密 煉；
[0022] 2)將密煉得到的混合物經(jīng)螺桿機(jī)擠出造粒，得到導(dǎo)電母粒；
[0023] 3)利用模具熱壓或者注塑機(jī)將母粒制作成片材。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟1)所述的聚締控樹(shù)脂選自聚乙締或聚丙締中的任意一種或兩 種，所述聚締控樹(shù)脂改性樹(shù)脂選自聚締控樹(shù)脂的馬來(lái)酸酢接枝物或聚締控樹(shù)脂的丙締酸接 枝物中的任意一種或兩種，所述碳素選自石墨、炭黑或碳纖維中的任意一種或幾種。
[0025] 優(yōu)選地，所述聚乙締的分子量為20萬(wàn)-50萬(wàn)，所述聚丙締的分子量為15萬(wàn)-25萬(wàn)，所 述聚締控樹(shù)脂的馬來(lái)酸酢接枝物的分子量為15萬(wàn)-50萬(wàn)、接枝率為6%，聚締控樹(shù) 脂的丙締酸接枝物的分子量為15萬(wàn)-50萬(wàn)、接枝率為2%-4%。
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟(1)包括W下技術(shù)特征中的任意一種或多種：
[0027] (1)所述步驟1)中密煉機(jī)溫度130 °C~200 °C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3化/min~10化/min，時(shí)間 為20min~TOmin;
[00巧](2)所述步驟2)中螺桿機(jī)前段溫度130°C~150°C，中段溫度180°C~200°C，后端溫 度210°C~240°C，螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30r/min~lOOr/min;
[0029] (3)所述步驟3)采用模具熱壓時(shí)溫度150°C~200°C，壓力SMPa~15MPa;或者采用 注塑機(jī)時(shí)擠出溫度210 °C~240 °C。
[0030] 優(yōu)選地，所述步驟(2)中導(dǎo)電物質(zhì)為質(zhì)量比為100:0~100:10的碳素與聚締控。
[0031] 優(yōu)選地，所述碳素選自石墨、炭黑、碳纖維中的任意一種或幾種，所述聚締控選自 微粉聚乙締、聚乙締微粉蠟或氧化聚乙締微粉蠟中的任意一種或幾種。所述微粉聚乙締的 分子量為:20萬(wàn)-50萬(wàn)，所述微粉聚乙締蠟的分子量為3000-5000,所述氧化聚乙締微粉蠟的 分子量為3000-5000。
[0032] 優(yōu)選地，所述步驟(2)中涂料的溶劑選自水和/或醇。
[0033] 優(yōu)選地，所述醇選自甲醇或乙醇中的任意一種或兩種。
[0034] 優(yōu)選地，所述雙極板片材上的導(dǎo)電物質(zhì)的載量為3-10mg/cm2。
[0035] 優(yōu)選地，所述步驟(2)中烘干溫度不高于70°C。
[0036] 優(yōu)選地，所述步驟（3)中熱壓的溫度90 °C~150 °C，壓力8M化~15MPa，時(shí)間5min~ 20min〇
[0037] 本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種的雙極板用于制備電堆的用途。
[0038] 如上所述，本發(fā)明的雙極板及其制備方法和應(yīng)用，具有W下有益效果：
[0039] 在復(fù)合導(dǎo)電材料的表面涂布導(dǎo)電物質(zhì)，有效的降低了雙極板的表面電阻，本發(fā)明 的制備方法原材料易得、成本低廉、設(shè)計(jì)靈活、操作方便，所得雙極板整體壓降小，機(jī)械性能 好，易于產(chǎn)業(yè)化。
【具體實(shí)施方式】
[0040] W下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū) 所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可W通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加W實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可W基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0041] 須知，下列實(shí)施例中未具體注明的工藝設(shè)備或裝置均采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)設(shè)備或 裝置。
[00創(chuàng)對(duì)比例1
[0043] (1)將聚乙締：馬來(lái)酸酢接枝聚乙締:石墨:炭黑按照質(zhì)量百分比為50:20:10:20稱 量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度150°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min，時(shí)間70min。其中，聚乙締分 子量20萬(wàn)，馬來(lái)酸酢接枝聚乙締分子量20萬(wàn)，石墨為膨脹石墨，炭黑為導(dǎo)電炭黑。
[0044] (2)將密煉產(chǎn)物投入單螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，單螺桿機(jī)前段溫 度150°C，中段溫度190°C，后端溫度230°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40r/min。
[0045] (3)將導(dǎo)電母粒放入模具中，熱壓成型，熱壓溫度150°C，壓力8MPa，得到導(dǎo)電片材。
[0046] 實(shí)施例1
[0047] (1)將聚乙締：馬來(lái)酸酢接枝聚乙締:石墨:炭黑按照質(zhì)量百分比為50:20:10:20稱 量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度150°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60r/min，時(shí)間70min。其中，聚乙締分 子量20萬(wàn)，馬來(lái)酸酢接枝聚乙締分子量20萬(wàn)、接枝率為1.5%，石墨為膨脹石墨，炭黑為導(dǎo)電 MzL曬 灰黑。
[0048] (2)將密煉產(chǎn)物投入單螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，單螺桿機(jī)前段溫 度150°C，中段溫度190°C，后端溫度210°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40r/min。
[0049] (3)將導(dǎo)電母粒放入模具中，熱壓成型，熱壓溫度150°C，壓力8MPa，得到導(dǎo)電片材。
[0050] (4)將石墨：微粉聚乙締按質(zhì)量比100:10稱量，石墨和微粉聚乙締的載量為4mg/ cm2投入到乙醇溶液中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上，5(TC烘干比。其中，石 墨為導(dǎo)電石墨，微粉聚乙締的分子量為20萬(wàn)。
[0051] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度150°C，壓力8M化，時(shí)間 20min，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0化2]實(shí)施例2
[0053] (1)將聚乙締：馬來(lái)酸酢接枝聚乙締:石墨:炭黑按照質(zhì)量百分比為30:20:40:10稱 量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度180°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40r/min，時(shí)間30min。其中，聚乙締分 子量50萬(wàn)，馬來(lái)酸酢接枝聚乙締分子量50萬(wàn)，接枝率為1.5%，石墨為導(dǎo)電石墨，炭黑為乙烘
[Tpf O
[0054] (2)將密煉產(chǎn)物投入雙螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，雙螺桿機(jī)前段溫 度130°C，中段溫度190°C，后端溫度240°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速50r/min。
[0055] (3)將導(dǎo)電母粒放入注塑機(jī)中，注塑成型，溫度22(TC，脫模得到導(dǎo)電片材。
[0056] (4)將石墨：氧化聚乙締微粉蠟按質(zhì)量比100:1稱量，石墨和氧化聚乙締微粉蠟的 載量為3mg/cm2,投入到乙醇溶液中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上，7(TC烘 干0.化。其中，石墨為導(dǎo)電石墨，氧化聚乙締微粉蠟分子量為3000。
[0057] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度90°C，壓力15MPa，時(shí)間 lOmin，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0化引實(shí)施例3
[0059] (1)將聚丙締:馬來(lái)酸酢接枝聚丙締:石墨:炭黑按照質(zhì)量百分比為40:20:20:20稱 量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度200°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速40r/min，時(shí)間30min。其中，聚丙締分 子量15萬(wàn)，馬來(lái)酸酢接枝聚丙締分子量15萬(wàn)，接枝率為1.6%，石墨為導(dǎo)電石墨，炭黑為導(dǎo)電 MzL曬 灰黑。
[0060] (2)將密煉產(chǎn)物投入單螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，單螺桿機(jī)前段溫 度160°C，中段溫度200°C，后端溫度240°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速50r/min。
[0061] (3)將導(dǎo)電母粒放入注塑機(jī)中，注塑成型，溫度22(TC，脫模得到導(dǎo)電片材。
[0062] (4)將石墨：氧化聚乙締微粉蠟按質(zhì)量比100:0稱量，石墨載量為8mg/cm2,投入到 水中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上，7〇°C烘干0.化。
[0063] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度120°C，壓力lOMPa，時(shí)間 20min，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0064] 實(shí)施例4
[0065] (1)將聚丙締：丙締酸接枝聚丙締：石墨：炭黑按照質(zhì)量百分比為40:10:40:10稱 量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度190°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30r/min，時(shí)間50min。其中，聚丙締分 子量25萬(wàn)，丙締酸接枝聚丙締分子量25萬(wàn)，接枝率為3%，石墨為膨脹石墨，炭黑為導(dǎo)電炭
[Tpf O
[0066] (2)將密煉產(chǎn)物投入雙螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，雙螺桿機(jī)前段溫 度150°C，中段溫度180°C，后端溫度230°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速70r/min。
[0067] (3)將導(dǎo)電母粒放入模具中，熱壓成型，溫度200°C，壓力lOMPa，脫模得到導(dǎo)電片 材。
[0068] (4)將炭黑：聚乙締蠟按質(zhì)量比100 :0稱量，石墨和聚乙締蠟的載量為5mg/cm2,投 入到甲醇溶液中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上，6(TC烘干40min。
[0069] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度150°C，壓力9M化，時(shí)間 15min，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0070] 實(shí)施例5
[0071] (1)聚乙締:石墨按照質(zhì)量百分比為60:40稱量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度 190°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30;r/min，時(shí)間50min。其中，聚乙締分子量35萬(wàn)，石墨為導(dǎo)電石墨。
[0072] (2)將密煉產(chǎn)物投入雙螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，雙螺桿機(jī)前段溫 度145°C，中段溫度190°C，后端溫度220°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速75r/min。
[0073] (3)將導(dǎo)電母粒放入模具中，熱壓成型，溫度200°C，壓力lOMPa，脫模得到導(dǎo)電片 材。
[0074] (4)將碳纖維素：聚乙締蠟按質(zhì)量比100:1稱量，石墨和聚乙締蠟的載量為IOmg/ cm2,投入到乙醇和水溶液中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上，65°C烘干 60min。其中聚乙締蠟分子量為4000。
[0075] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度165°C，壓力llMPa，時(shí)間 12min，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0076] 實(shí)施例6
[0077] (1)將聚丙締:石墨為60:40稱量，一并投入密煉機(jī)中混料密煉，溫度190°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速eOr/min，時(shí)間50min。其中，聚丙締分子量20萬(wàn)，石墨為膨脹石墨。
[0078] (2)將密煉產(chǎn)物投入雙螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，雙螺桿機(jī)前段溫 度128°C，中段溫度180°C，后端溫度230°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速80r/min。
[0079] (3)將導(dǎo)電母粒放入模具中，熱壓成型，溫度180°C，壓力lOMPa，脫模得到導(dǎo)電片 材。
[0080] (4)將炭黑：石墨：聚乙締蠟：聚乙締微粉蠟按質(zhì)量比50:50:5:2稱量，石墨和聚乙 締蠟的載量為5mg/cm2,投入到乙醇溶液中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上， 55°C烘干40min。其中，炭黑為導(dǎo)電炭黑，石墨為膨脹石墨，聚乙締蠟分子量為4800,聚乙締 微粉蠟分子量為3500。
[0081] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度160°C，壓力lOMPa，時(shí)間 15min，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0082] 實(shí)施例7
[0083] (1)將聚丙締:丙締酸接枝聚丙締:石墨按照質(zhì)量百分比為40:10:50稱量，一并投 入密煉機(jī)中混料密煉，溫度190°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速70r/min，時(shí)間35min。其中，聚丙締分子量為20 萬(wàn)，丙締酸接枝聚丙締分子量為20萬(wàn)，接枝率為4%，石墨為導(dǎo)電石墨。
[0084] (2)將密煉產(chǎn)物投入雙螺桿機(jī)，經(jīng)擠出、冷卻、切粒得到導(dǎo)電母粒，雙螺桿機(jī)前段溫 度136°C，中段溫度180°C，后端溫度230°C，螺桿轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速l(K)r/min。
[0085] (3)將導(dǎo)電母粒放入模具中，熱壓成型，溫度200°C，壓力6MPa，脫模得到導(dǎo)電片材。
[0086] (4)將炭黑：石墨：聚乙締蠟按質(zhì)量比30 : 70 :0稱量，炭黑和石墨的載量為IOmg/ cm2,投入到乙醇和甲醇的混合溶液中制作漿料，并將漿料均勻的涂布在導(dǎo)電片材上，65°C 烘干40min。其中，炭黑為乙烘黑，石墨為導(dǎo)電石墨。
[0087] (5)將有導(dǎo)電涂層的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，溫度175°C，壓力llMPa，時(shí)間 15min，使導(dǎo)電涂層粘附固化，最終得到低表面電阻的雙極板。
[0088] 對(duì)各個(gè)對(duì)比例、實(shí)施例所得到的雙極板分別進(jìn)行電性能與機(jī)械性能測(cè)試，測(cè)試結(jié) 果如表1所不。
[0089] 表1雙極板性能指標(biāo)
[0090]
[0091] 由此可見(jiàn)，本發(fā)明所述的雙極板具有較低的表面電阻，同時(shí)具有較高的抗拉強(qiáng)度， 且接觸電阻壓降較低，完全滿足制備性能優(yōu)越的電堆的需要。
[0092] 此外應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后 還可W存在其他方法步驟或在運(yùn)些明確提到的步驟之間還可W插入其他方法步驟，除非另 有說(shuō)明；還應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備/裝置之間的組合連接關(guān)系并不排斥在 所述組合設(shè)備/裝置前后還可W存在其他設(shè)備/裝置或在運(yùn)些明確提到的兩個(gè)設(shè)備/裝置之 間還可W插入其他設(shè)備/裝置，除非另有說(shuō)明。而且，除非另有說(shuō)明，各方法步驟的編號(hào)僅為 鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí)施的范 圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的 范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙極板，其特征在于:所述雙極板包括雙極板本體，以及雙極板本體的兩面上的 導(dǎo)電涂層，所述雙極板上每平方厘米導(dǎo)電涂層的載量為3-10mg。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于：所述雙極板本體采用導(dǎo)電復(fù)合材料制 成。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙極板，其特征在于:所述導(dǎo)電復(fù)合材料包括質(zhì)量比為7:3~ 5:5的聚烯烴樹(shù)脂和/或其改性樹(shù)脂與碳素。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極板，其特征在于:所述導(dǎo)電涂層采用碳素和\或聚烯烴構(gòu) 成。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙極板，其特征在于:所述碳素和聚烯烴的質(zhì)量比為100:0~ 100:10〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙極板，其特征在于:所述碳素選自石墨、炭黑、碳纖維中的任 意一種或幾種;所述聚烯烴選自微粉聚乙烯、聚乙烯微粉蠟或氧化聚乙烯微粉蠟中的任意 一種或幾種。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙極板，其特征在于:所述微粉聚乙烯的分子量為：20萬(wàn)-50 萬(wàn)，所述微粉聚乙烯蠟的分子量為3000-5000,所述氧化聚乙烯微粉蠟的分子量為3000-5000 〇8. -種雙極板的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括以下步驟： (1) 用導(dǎo)電復(fù)合材料制作雙極板片材； (2) 將導(dǎo)電物質(zhì)配制成涂料，在片材的兩面表面涂布導(dǎo)電物質(zhì)，烘干； (3) 將烘干后的片材置于平板熱壓機(jī)上熱壓，即得。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟（1)具體包括以下 步驟： 1) 將質(zhì)量比為7:3~5:5的聚烯烴樹(shù)脂和/或其改性樹(shù)脂與碳素在密煉機(jī)中混料密煉； 2) 將密煉得到的混合物經(jīng)螺桿機(jī)擠出造粒，得到導(dǎo)電母粒； 3) 利用模具熱壓或者注塑機(jī)將母粒制作成片材。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟1)所述的聚烯烴 樹(shù)脂選自聚乙烯或聚丙烯中的任意一種或兩種，所述聚烯烴樹(shù)脂改性樹(shù)脂選自聚烯烴樹(shù)脂 的馬來(lái)酸酐接枝物或聚烯烴樹(shù)脂的丙烯酸接枝物中的任意一種或兩種，所述碳素選自石 墨、炭黑或碳纖維中的任意一種或幾種。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述聚乙烯的分子量為20 萬(wàn)-50萬(wàn)，所述聚丙烯的分子量為15萬(wàn)-25萬(wàn)，所述聚烯烴樹(shù)脂的馬來(lái)酸酐接枝物的分子量 為15萬(wàn)-50萬(wàn)、接枝率為1.2%_1.6%，聚稀經(jīng)樹(shù)脂的丙稀酸接枝物的分子量為15萬(wàn)-50萬(wàn)、 接枝率為2 %-4 %。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟（1)包括以下技 術(shù)特征中的任意一種或多種： (1) 所述步驟1)中密煉機(jī)溫度130°c~200°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30r/min~100r/min，時(shí)間為 20min~70min; (2) 所述步驟2)中螺桿機(jī)前段溫度130°C~150°C，中段溫度180°C~200°C，后端溫度 210°C ~240°C，螺桿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 30r/min ~100r/min; (3)所述步驟3)采用模具熱壓時(shí)溫度150°C~200°C，壓力8MPa~15MPa;或者采用注塑 機(jī)時(shí)擠出溫度210°C~240°C。13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中導(dǎo)電物質(zhì)為 質(zhì)量比為100:0~100:10的碳素與聚烯烴。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述碳素選自石墨、炭黑、 碳纖維中的任意一種或幾種，所述聚烯烴選自微粉聚乙烯、聚乙烯微粉蠟或氧化聚乙烯微 粉蠟中的任意一種或幾種，所述微粉聚乙烯的分子量為：20萬(wàn)-50萬(wàn)，所述微粉聚乙烯蠟的 分子量為3000-5000，所述氧化聚乙烯微粉蠟的分子量為3000-5000。15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中涂料的溶劑 選自水和/或醇。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述醇選自甲醇或乙醇中 的任意一種或兩種。17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述雙極板片材上的導(dǎo)電 物質(zhì)的載量為3-10mg/cm2〇18. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中烘干溫度不 高于70°C。19. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極板的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中熱壓的溫度 90°C ~150°C，壓力 8MPa ~15MPa，時(shí)間5min ~20min。20. 如權(quán)利要求1-19任意項(xiàng)所述的雙極板用于制備電堆的用途。
【文檔編號(hào)】H01M4/88GK106099121SQ201610579120
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月21日 公開(kāi)號(hào)201610579120.0, CN 106099121 A, CN 106099121A, CN 201610579120, CN-A-106099121, CN106099121 A, CN106099121A, CN201610579120, CN201610579120.0
【發(fā)明人】汪保國(guó), 錢(qián)匯東, 李軍, 鄒志青, 周毅, 楊輝
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院