【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种柔性石墨复合双极板的制备方法及其制备的双极板和应用，属于电池材料领域。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池（pemfc）主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层和双极板组成。双极板两侧分别与阳极和阴极的膜电极接触，起到了膜电极结构支撑、分隔氢气和氧气并提供通道、收集电子、传导热量、排出反应生成的水、提供冷却液流道等诸多重要作用。一般来说，双极板占电堆总质量的70%以上，占总成本约30%。
2、双极板根据材料不同可分为金属双极板、石墨双极板和复合材料双极板：金属双极板强度高韧性好加工效率高且气密性好，但耐腐蚀性较弱，需要在表面镀膜以延长使用寿命；石墨双极板的导电、导热、耐腐蚀等性能均较好，但其韧性较差，需要较大厚度才能满足装堆要求；基于石墨和树脂材料制备复合双极板是目前较为主流的一种方式，其具有良好的导电、导热、耐腐蚀性和机械强度，但大多数复合材料双极板的制备工艺复杂，加工周期长，使其成本偏高，且由于使用的树脂多为热固性，导致回收难度很大。
3、因此，开发兼顾性能与成本且充分考虑环保因素的复合材料双极板能够为燃料电池行业提供很高的经济价值。
技术实现思路
1、本申请通过使用具有优异导电性和化学稳定性的膨胀石墨进行冷压预成型，得到低密度胚板，再浸渍树脂后烘干，最后在热压机模具内压制得到带有流场的双极板。与目前主流的先模压成型后浸渍树脂的工艺不同，本专利技术制备双极板的方法为先浸渍树脂后模压成型，其优势在于树脂含量可控度高、模压板密度均一性好、电导率分布
2、根据本申请的一个方面，提供了一种柔性石墨复合双极板的制备方法，包括以下步骤：
3、（1）将膨胀石墨蠕虫辊压预成型，得到低密度膨胀石墨预制板；
4、（2）将（1）中得到的低密度膨胀石墨预制板浸渍于稀树脂浸渍液中，进行表面处理、烘干、热压，得到所述柔性石墨复合双极板。
5、所述稀树脂浸渍液中含有嵌段共聚物和树脂。
6、所述嵌段共聚物选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（sbs）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（sis）、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（sebs）、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（seps）、苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物（seeps）中的至少一种。
7、所述树脂选自c5石油树脂、c5~c9共聚石油树脂、萜烯树脂、氢化c5石油树脂、氢化萜烯树脂中的至少一种。
8、所述稀树脂浸渍液中还含有抗氧剂和有机溶剂。
9、所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂412s、抗氧剂hp-136、抗氧剂fs-042中的至少一种。
10、所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、120#溶剂油、200#溶剂油、d60溶剂油、d80溶剂油中的至少一种。
11、所述稀树脂浸渍液的固含量为1～10wt%。
12、可选地，所述稀树脂浸渍液的固含量为1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%中的任意值或任意两者之间的范围值。
13、所述膨胀石墨蠕虫的堆密度为0.004～0.008g/cm3。
14、所述低密度膨胀石墨预制板的厚度为3~20mm。
15、所述低密度膨胀石墨预制板密度为0.075～0.125g/cm3。
16、所述浸渍为真空浸渍。
17、所述浸渍的真空度为-0.08~-0.1mpa。
18、所述浸渍的时间为8~12h。
19、所述表面处理包括压缩空气吹扫、溶剂冲洗再进行压缩空气吹扫。
20、所述溶剂选自甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮、120#溶剂油、200#溶剂油、d60溶剂油、d80溶剂油中的至少一种。
21、所述烘干的温度为80~120℃。
22、所述烘干的温度为4~8h。
23、所述热压的温度为160~200℃。
24、所述热压的压力为8~16mpa。
25、所述热压的时间为3~10min。
26、根据本申请的另一个方面，提供一种柔性石墨复合双极板，通过上述的制备方法制备。
27、所述柔性石墨复合双极板的密度为1.5~1.8g/cm3。
28、所述柔性石墨复合双极板的厚度为0.3~1.6mm。
29、所述柔性石墨复合双极板的电导率为300~400s/cm。
30、根据本申请的另一个方面，提供两种上述的柔性石墨复合双极板的应用，用于质子交换膜燃料电池和储能液流电池。
31、本申请能产生的有益效果包括：
32、本申请提出了一种柔性石墨复合双极板的制备方法及其制备的双极板和应用制备工艺简单，制品电导率分布均匀且尺寸控制更加稳定。
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【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，王瀚昆，张盟，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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