双极性板及采用该双极性板的电化学电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种双极性板，包括：壁区域和接合区域，一起限定流体流动通道；以及多个引线，从所述壁区域和所述接合区域中的至少一个延伸。还提供一种电化学电池，包括：双极性板，具有一起限定流体流动通道的壁区域和接合区域，所述接合区域具有表面和从所述表面延伸的多个引线；以及气体扩散层(GDL)，接触所述多个引线的至少一部分。本实用新型专利技术能够使得电池具有更好性能和更长寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及双极性板及采用该双极性板的电化学电池。
技术介绍
诸如燃料电池的电化学电池通常包括两个电极、两个双极性板、以及电解质。特别地，所述两个电极(阳极和阴极)布置在所述两个双极性板与电解质之间。产生的结构依次包括第一双极性板、阳极、电解质、阴极、以及第二双极性板。为了更大的能量输出，可将一个或多个这种燃料电池堆叠在一起，以形成燃料电池组。在燃料电池
，对具有更好性能和更长寿命的燃料电池组存在越来越多的需求。然而，由于过高的材料成本和/或在导热性和/或导电性方面不太令人满意的性能，常规的双极性板的使用具有限制。
技术实现思路
针对现有技术的相关技术问题，本技术的目的在于提供一种双极性板、电化学电池、形成电化学电池的方法，以使得电池具有更好性能和更长寿命。根据本技术的一个方面，提供一种用于在电化学电池中使用的双极性板。在一个实施例中，双极性板包括一起限定流体流动通道的壁区域和接合区域(landingarea);以及从接合区域和壁区域中的至少一个纵向延伸的多个引线。优选地，所述多个引线具有平均横截面尺寸和平均纵向尺寸，该平均纵向尺寸高于该平均横截面尺寸。优选地,所述平均横截面尺寸为O. 01 μ m至500 μ m,所述平均纵向尺寸为O. I μ m至 I, 000 μ m。优选地，该多个引线具有50至200的平均纵横比。优选地，该多个引线在每平方厘米接合区域上具有105至107个引线。在另一个实施例中，电化学电池包括双极性板以及与引线的至少一部分接触的气体扩散层(GDL)，其中双极性板的接合区域具有表面和从该表面延伸的多个引线。优选地，引线与接合区域的表面成一体。优选地，弓I线和接合区域的表面由不同的材料制成。优选地，所述的从该表面延伸的多个引线具有平均横截面尺寸和平均纵向尺寸，平均纵向尺寸高于平均横截面尺寸。在另一个实施例中，⑶L包括⑶L表面和⑶L块，其中引线的至少一部分穿过⑶L表面延伸到GDL块中。在又一个实施例中，引线与双极性板的接合区域成一体。在又一个实施例中，引线和双极性板的接合区域由不同的材料制成。优选地，双极性板还包括从从壁区域纵向延伸的第二多个弓I线。优选地，引线基本上没有钼或钯。优选地，引线与接合区域和壁区域中的至少一个成一体。优选地，接合区域和壁区域中的至少一个和引线由不同的材料制成。在又一个实施例中，电化学电池还包括电流收集板(CCP)，该CCP靠近双极性板布置，使得双极性板定位在⑶L与CCP之间。优选地，电化学电池还包括从壁区域延伸的第二多个引线。进一步优选地，CCP接触接合区域的第二表面的至少一部分。在又一个实施例中，电化学电池还包括从双极性板的接合区域的第二表面朝CCP纵向延伸的第二多个引线。在某些情况下，CCP接触第二表面和接合区域的第二表面中的至少一个。 根据本技术的另一方面，提供一种用于形成电化学电池的方法。在一个实施例中，所述方法包括形成双极性板，所述双极性板包括具有表面的至少一个接合区域，其中多个引线从所述至少一个接合区域的表面纵向延伸。在另一个实施例中，形成双极性板的步骤还包括形成具有与双极性板的轮廓互补的轮廓的模制模板的步骤。在又一个实施例中，所述方法还包括抵靠于模制模板压印金属板以形成双极性板的步骤。在又一个实施例中，所述方法还包括将电流收集板(CCP)和气体扩散层(OTL)靠近双极性板布置，使得双极性板定位在CCP与⑶L之间的步骤。本技术的有益效果在于使得电池具有更好性能和更长寿命。附图说明图I描绘了根据一个实施例的电化学电池；图2描绘了图I的电化学电池的横截面图；图3A描绘了图2的电化学电池的放大的横截面图；图3B至3C描绘了图3A的电化学电池的不同部分；图3D描绘了图3A的电化学电池的变型；图4描绘了图3A的电化学电池的另一个变型；图5描绘了根据另一个实施例的用于制造电化学电池的引线的非限制性示例方法;图6描绘了根据又一个实施例的用于制造电化学电池的双极性板的非限制性示例方法；图7描绘了根据图6的方法的变型；图8A至SC描绘了根据又一个实施例，形成作为用于引线的模板的微孔的工艺步骤的示意图；图9A至9D描绘了利用图8A至SC的模板形成引线的工艺步骤的示意图；图IOA和IOB描绘了根据此处描述的一个不例，在由一部分⑶L和一部分双极性板形成的域段上的温度分布轮廓图；图IIA至IID描绘了根据此处描述的另一个示例，包括设置在200 μ m区段的⑶L上方的100 μ m区段的双极性板的域段的温度轮廓图；图12描绘了随着每mm2的平面接合区域的表面面积增加(单位mm2)而变化的最大温度梯度的曲线；图13A至13B描绘了根据此处描述的又一个示例，在样本域段中的电势和电流的轮廓图；图14描绘了随着每mm2的平面接合区域的表面面积增加(单位_2)而变化的面比电阻(area specific resistance)的曲线。具体实施方式根据需要，在此公开了本技术的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是对可以通过多种替代形式实施的本技术的示例。附图并不一定是按比例的；一些特征可能被放大或最小化，以示出特定组成部分的细节。因此，此处公开的具体结构和功能方面的细节并不意在被理解为限制性的，而是仅作为代表性基础用于教导本领域技术 人员以各种方式使用本技术。除非明确说明，否则在描述本技术的最宽范围时，本说明书中表示材料数量或者表示反应和/或使用条件的所有数值量都应理解为由词语“大约”修饰。结合本技术的一个或多个实施例描述一组或一类材料适合给定目的，暗指该组或该类的构成材料中的任何两种或更多种材料的混合物是适合的。用化学术语对成分进行的描述指的是添加到文中指定的任何组合物时的成分，并且并不一定排除一旦混合之后混合物的成分之间的化学作用。首字母缩拼词或其他缩写的首次限定适用于同一缩写在本文的所有后续使用，并且在进行了必要的变更后适用于最初限定的缩写的正常语法变型。除非另有明确的相反说明，否则属性的测量都由与前面和后面针对同一属性所论述的相同的技术来确定。在一个或多个实施例中，本技术提供了具有相对增加的导电性和/或导热性的电化学电池。电化学电池的非限制性示例包括燃料电池，特别是氢燃料电池。在一个或多个实施例中，术语“电化学电池”指的是能够从化学反应得到电能或能够通过引入电能促进化学反应的装置。电化学电池可以包括不可再充电初级电池、可再充电次级电池，或者两者的组合。对于初级电池，当反应物的初始供给被耗尽时，能量不能够通过电动装置容易地存储到电化学电池中。对于次级电池，可以通过向电池供给电能来使化学反应逆向发生，从而恢复其原始成分。电化学电池的一个特别的示例是燃料电池。根据本技术的一个方面，并如图I中所描绘的，诸如燃料电池的电化学电池一般示出为100。在一个实施例中，并且如图I中所描绘的，燃料电池100包括一对双极性板122和124，双极性板122和124分别具有形成在其上的流动通道126和128。流动通道126、128可以以预定的间隔形成在双极性板122和124中的每一个的两侧上。燃料电池100还包括布置在双极性板122与124之间的离子交换膜134。诸如空气电极132的第一电极布置在离子交换膜134与双极性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极性板，其特征在于，包括：壁区域和接合区域，一起限定流体流动通道；以及多个引线，从所述壁区域和所述接合区域中的至少一个延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿里礼萨·佩兹曼·希尔瓦尼恩，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：