粘合导电板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种粘合导电板及其制备方法，所示粘合导电板包括N层上下叠加的多孔导电层，所述多孔导电层的表面设有孔隙，相邻的多孔导电层之间通过胶粘剂粘合，所述胶粘剂填充于所述孔隙中，使相邻的多孔导电层粘合在一起从而形成粘合导电板，其中，N为大于等于2的整数，所述多孔导电层的表面孔隙面积占比小于等于30％，电导率大于等于150S/cm。本发明专利技术的粘合导电板具有导电性能十分优良，机械强度高，加工工艺比较简单，容易实现工业化的快速批量生产，在燃料电池和液流电池等新能源技术中具有较好的应用前景，以切实解决工业化进程中的瓶颈问题。瓶颈问题。瓶颈问题。

【技术实现步骤摘要】
粘合导电板及其制备方法


[0001]材料和电池
，具体涉及一种粘合导电板及其制备方法。

技术介绍

[0002]具有高电导率、低电阻和高抗弯强度的导电薄板在很多领域有着广泛的应用和技术研发的需求。例如，燃料电池中的双极板、液流电池中的双极板、电解槽的双极板等。以燃料电池为例，双极板是其中的关键部件，很大程度上决定了燃料电池的体积、重量、成本。开发具有高电导率、低电阻、高机械强度且具有大规模量产能力的双极板技术对燃料电池的发展有着重要作用。现有的各种燃料电池双极板比如金属板、石墨板、石墨复合板等均在性能、寿命或者生产效率等方面存在着瓶颈问题。
[0003]导电薄板的电导率和机械强度的相互制约的问题是本领域研究人员一直想解决的技术难题。传统技术中，提高电导率可以降低电阻，但是往往机械强度得不到保证；提高机械强度则电导率无法满足要求。为了解决现有复合板存在的问题，工程技术人员和研究人员对此进行了较多的改进。对现有文献进行检索，发现专利申请号为201210552504.5的中国专利介绍了一种聚合物
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碳材料复合导电板，其方法是将聚合物树脂和碳毡或者石墨毡通过热压的方法使得聚合物树脂进入碳毡或者石墨毡的孔隙，制备致密的树脂复合双极板。专利申请号为201410401746.3的中国专利介绍了一种酚醛树脂
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石墨
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石墨烯复合电池双极板栅板，其方法是将一定比列的酚醛树脂、石墨和石墨烯混合，通过模压的方法制备得到复合双极板。申请号为201410021214.7的中国专利公布了一中用于燃料电池的导电板，包含了上下表层导电层和中间的单元预制体。所述单元预制体为嵌有导电颗粒的聚合物薄膜，利用导电颗粒形成厚度方向的导电通路。申请号为201911178266.4的中国专利公布了一种导电板的制造方法，具体是两层柔性石墨之间填充金属层或者非金属夹层，然后通过浸胶、表面除胶等工艺制备燃料电池双极板。申请号为201710127266.6的中国专利公开了一种两侧带有液流电池电极的一体化电极的制备方法，具体是首先将热塑性树脂置于两层多孔导电材料之间，热压得到复合导电板，然后在复合导电板的两边通过加热粘结碳毡或者石墨毡得到一体化电极。申请号为201610819533.1的中国专利公开了一种导电板的制作方法，具体是在两层柔性石墨之间加入导电骨架，导电骨架表面用添加导电填料的热熔性涂层包覆，将柔性石墨层和增强骨架放入模具进行压制。申请号为201811348912.2的中国专利公开了一种燃料电池双极板的制备方法，具体是在上下表层之间加入中间层和过度层，表层、中间层和过度层均由粘结剂、导电材料和增强材料组成，通过改变树脂含量得到不同的层，最后通过冷压、热压制得导电板。
[0004]以上技术制备的复合导电板并没有有效解决电导率和机械强度相互制约的问题，即使一定程度上缓解了两者矛盾，但是存在制备过程生产工艺复杂，对设备要求高，生产周期长等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种粘合导电板及其制备方法，所得导电板弯曲强度高，厚度方向电导率高，加工工艺比较简单，容易实现工业化的快速批量生产，在燃料电池和液流电池等新能源技术中具有较好的应用前景，以切实解决工业化进程中的瓶颈问题。
[0006]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0007]本专利技术的第一方面提供一种粘合导电板，包括N层上下叠加的多孔导电层，所述多孔导电层的表面设有孔隙，相邻的多孔导电层之间通过胶粘剂粘合，所述胶粘剂填充于所述孔隙中，使相邻的多孔导电层粘合在一起从而形成粘合导电板，其中，N为大于等于2的整数，所述多孔导电层的表面的孔隙面积占比小于等于30％，所述多孔导电层的电导率大于等于150S/cm。
[0008]优选的，所述多孔导电层的两个表面均设有孔隙。
[0009]在一些实施例中，多孔导电层的表面设有孔隙，同时内部也可以设有孔隙。
[0010]在另一些实施例中，当N大于等于3时，位于最上层和最下层的多孔导电层可以只有一个表面设有孔隙，位于中间的多孔导电层两个表面均设有孔隙。
[0011]优选的，所述多孔导电层为多孔导电碳板或多孔金属板。
[0012]优选的，所述胶粘剂为热固性胶粘剂和/或热塑性胶粘剂。
[0013]优选的，所述热塑性胶粘剂包括聚偏氟乙烯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯树脂、丙烯酸树脂中的至少一种，所述热固性胶粘剂包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂(例如乙烯基酯树脂(Vinyl Ester Resins))、酚醛树脂中的至少一种。更优选的，所述胶粘剂为环氧树脂、乙烯基酯树脂中的一种或者其组合。
[0014]优选的，所述多孔导电层的厚度范围为0.01mm～1.0mm。更优选的，所述多孔导电层的厚度范围为0.01mm～0.2mm。
[0015]优选的，所述多孔导电层表面孔隙的孔隙率为5％～70％。
[0016]优选的，所述多孔导电层表面孔隙的孔隙率为12％～62％。
[0017]优选的，所述多孔导电层的电导率大于等于200S/cm，更优选的，所述多孔导电层的电导率大于等于400S/cm，电导率越大越好，例如可以达到1
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106S/cm。
[0018]优选的，所述多孔导电层表面上的单个孔隙平均面积小于等于0.25平方毫米，更优选的，孔隙的平均面积小于等于0.01平方毫米，最优选的，小于等于0.0025平方毫米，甚至可以小至0.6
×
10
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10
平方毫米。
[0019]优选的，所述多孔导电层的表面的孔隙面积占比为0.01％～10％。更优选的，所述多孔导电层的表面的孔隙面积占比为1％～10％。
[0020]优选的，所述多孔导电层的层数大于等于5层，更优选的，所述多孔导电层的层数为10～100层。
[0021]本专利技术的第二方面提供一种粘合导电板的制备方法，包含以下步骤：
[0022]步骤一：将胶粘剂涂于相邻的多孔导电层的接触面上；
[0023]步骤二：将步骤一得到的多孔导电层进行叠加，压合，待胶粘剂固化后即得到所述粘合导电板。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术粘合导电板，通过多层粘合技术，使得导电板的弯曲强度大幅提高；通过多孔导电层的孔结构的设计，让胶粘剂进入导电层的孔隙，最大程度减少胶粘剂在导电层界面形成绝缘层，从而阻隔电子在不同导电层之间传导，有效解决了粘结剂粘结通常会造成的电阻显著增大的问题。2、通过孔隙率和孔隙在表面上的面积分布和尺寸分布的设计，本专利技术还能大幅减小胶粘剂在多孔导电层之间形成的非导电区域(胶粘剂)的平均面积和尺寸，减小电阻在导电板中分布的不均匀性，同时能够提升粘结强度和机械强度。最终，通过具有特殊表面孔结构的多孔导电层和多层结构导电板的创新，使其导电性能十分优良，机械强度高，解决了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粘合导电板，其特征在于，包括N层上下叠加的多孔导电层，所述多孔导电层的表面设有孔隙，相邻的多孔导电层之间通过胶粘剂粘合，所述胶粘剂填充于所述孔隙中，使相邻的多孔导电层粘合在一起从而形成粘合导电板，其中，N为大于等于2的整数，所述多孔导电层的表面孔隙面积占比小于等于30％，所述多孔导电层的电导率大于等于150S/cm。2.根据权利要求1所述的一种粘合导电板，其特征在于，所述多孔导电层为多孔导电碳板或多孔金属板。3.根据权利要求1所述的一种粘合导电板，其特征在于，所述胶粘剂为热固性胶粘剂和/或热塑性胶粘剂。4.根据权利要求3所述的一种粘合导电板，其特征在于，所述热塑性胶粘剂包括聚偏氟乙烯树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯
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六氟丙烯树脂、丙烯酸树脂中的至少一种，所述热固性胶粘剂包括环氧树脂、不饱和...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋峰景，宋涵晨，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：