专利名称：双极板涂胶方法
技术领域：
本发明是对质子交换膜燃料电池双极板粘结涂胶方法的改进，尤其涉 及一种涂胶快速、且均匀性好的涂胶方法。
背景技术：
PEMFC单电池电压很低，约0.6 0.7V。为获得有用的电压，需要把多 个单电池叠合串联起来，即类似压滤机滤框方式叠堆组装，用于分隔相邻 两个单电池的隔板称双极板。双极板通常由含流场的阳极板、阴极板和冷 却剂流场叠合密封构成。构成双极板的流场板必须机械和电连接在一起， 较多采用粘结剂粘合，为提高粘结力，粘结两面均需涂胶，再将两片压合 粘结。而构成双极板的单极板、水框等涂胶面积和形状按流场变化，呈不 规则形，涂胶区域及形状变化较大，涂胶面积宽窄不一 (附图阴影区)， 呈无规律变化，异形涂胶难度极大，且涂胶要求又极高，必须尽可能保持 涂胶厚度均匀，以避免组成极板运行时造成漏气，影响电堆性能，因此现 有技术双极板涂胶唯一采用按图形手工涂胶。
手工涂胶， 一是效率低，每片涂胶区均应涂履，有的双极板采用5层 结构，手工逐片两面涂胶工效十分低下，通常一个熟练工每班只能涂胶、 粘结双极板13片左右，不利于双极板批量化生产；二是涂胶均匀性差，难 以保证胶层厚度的均匀性，例如手工涂胶10片双极板叠合，误差大于 O.lmm，从而会造成粘结力的不均匀。且电堆运行有一定压力，这样粘结力 薄弱部位容易漏气，影响气密性，造成双极板失效。
此外，涂胶后还需待胶基本干燥(挥发溶剂)后才能压接，现有技术采用 自然干燥，时间较长约5min，导致整个双极板粘结工序时间长，不利于工 业化批量生产。
虽然丝网漏印刷为一种较常用转印方法，并素有"万能印刷"之称，但只 能用于粘度较小的油墨类丝网印刷，其网孔一般在180目左右。而双极板 粘结胶粘剂，其粘度远大于油墨粘度，粘度要大于油墨若干倍，并且考虑 到快速粘结需要，采用了极易挥发的溶剂，因此在涂胶中还会出现粘度进 一步增大。胶粘剂大的粘度，在丝网漏印中极易出现拉丝，粘板(胶在网 上附着力增加，网印时难以顺利与网板分离)等现象。其次，丝网印刷机固定被印物体采用吸风负压方式，吸风机对多孔承载基板吸风，将被印刷 物体固定在基板台面上，然而吸风引起空气流动，更是导致胶粘剂过快干 燥，造成粘结剂粘度在印刷时迅速增加，拉丝、粘板现象更为严重，根本 就不能直接应用丝网涂胶。由于上述原因，虽然人们知晓丝网印刷工艺， 但均未能成功应用于双极板涂敷粘结剂，行业中都认为不能应用，所以长 期以来，面对手工涂胶的缺陷，人们均未能成功应用丝网印刷予以替代， 用于双极板涂敷胶粘剂。
本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种涂胶生产效率高， 特别是厚度均匀性控制好的双极板涂胶方法。
本发明目的实现，主要是通过对丝网印刷装置进行改进，使之适应双 极板涂胶，从而达到既提高生产效率，确保涂胶厚度均匀一致，又有效解 决了拉丝和粘板技术难题，开创了丝网印刷用于双极板涂胶工艺先河。装
置改进，包括丝网改进(目数选择60 120目丝网)和固定被印物体承载台 面改进(将原整面有吸风孔承载基板，改为仅在网印板下面有吸风口，其余 部位没有)，从而实现本发明目的。具体说，本发明双极板涂胶方法，其特 征在于采用丝网印刷机印刷涂胶，丝网印刷包括制作目数为60 120目丝 网，在丝网上制备与涂胶区对应的漏胶图形；并使至少安放涂胶极板和/或 水框承载台面，放置极板和/或水框区域外吸风口被遮盖。 本发明所说
在丝网上制备与涂胶区对应的漏胶图形， 一种最简单方法是用固化胶 或胶带对不涂胶区域进行封闭，其涂胶厚度由封闭厚度层决定。当然，本 领域普通技术人员在理解本发明构思及技术方案内容后，也将意识到可采 用其他封闭方法，例如其他遮盖，此非实质性改进均应包括在本发明中。
印刷网板，可以为丝网，也可以为金属网，试验比较其中尤以丝网效 果为佳，具有更好的涂胶均匀性。
实践表明，上胶厚度，不仅可以通过封网厚度确定，而且还可以由丝 网网孔大小确定，根据胶粘剂粘度不同，试验确定最佳封网厚度及丝网孔 眼，使两者得到工艺协调，既确保涂胶厚薄均匀一致，又方便涂胶。
选择丝网目数为60 120目，是对现有双极板胶粘剂试验确定，既考 虑到能方便涂胶，又考虑到涂胶厚度的均匀性。试验发现如果丝网的网孔 过小，则会造成上胶量不够，影响粘结牢度，出现漏气；网孔过大，丝网
4刷胶过程中易产生气泡，会影响胶层厚度均匀性。
承载基板吸风孔， 一种较好为孔眼区域按涂胶区设计，其他区域呈无 孔区，这更可防止在印刷涂胶过程中，吸风导致胶粘剂干燥过快，产生拉 丝，粘板现象。为使丝网印刷机承载基台具有通用性，能够适应各种不同 大小和涂胶图形， 一种更好为单独制作一个与承载基台吻合的封闭辅助台 面，在台面上留有安放极板或水框的窗口，更好使该窗口大小可调，即安 放涂胶极板或水框固定台面，有二块叠合组成，底面仍为丝网印刷机全孔 基板，上面为开有窗口、特别是窗口区域可调、其他部位无孔的台面，这 样可以使丝网印刷机承载基台具有通用性，可以适应各种极板或水框丝网 涂胶，省略涂胶极板不同，需对承载基台进行单独改造成本支出。辅助台 面，较好采用非完全刚性材料，例如但不限于硅胶板、橡胶板、塑料板等， 有利于提高密封性。
其次，为进一步縮短粘结时间， 一种更好为将涂胶后的阴、阳极板及 冷却剂流场，放入烘箱或烘道中强制干燥，使粘结剂中溶剂得到快速挥发，
从而縮短涂胶干燥时间。烘烤温度，较好为20 60°C，温度过低溶剂挥发 时间长，提高效率不够明显；温度过高则易引发粘结剂的聚合反应，降低 粘结强度。
本发明双极板涂胶方法，相对于现有技术，采用改进丝网印刷机，用 丝网印刷方法涂胶，不仅具有涂胶效率高，可以较人工涂胶提高工效致少 在10倍以上，可以适合工业化大批量生产；而且涂胶质量好，可以确保涂 胶层厚度均匀一致，从而避免涂胶厚度偏差造成的粘结力不均现象，通过
测试手工涂胶10片双极板叠合，误差大于O.lmm，例如为0.19mm，而丝 网印刷涂胶，IO片叠合，误差小于0.1mm，重复性好，有利于确保电堆性 能的均匀性。并且涂胶厚度，可以根据需要灵活改变，以适应不同涂胶介 质及不同粘结剂。对丝网印刷机的改进，克服了拉丝，粘板而不能用于涂 胶的缺陷。加温快速烘胶，更是提高了双极板组合效率。辅助台面、窗口 活动可调结构，解决了丝网印刷机承载基台的通用性。
以下结合二个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但 实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方 案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定， 一些在技术人员看来， 不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术 效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
附图为极板或水框涂胶区示意图。
具体实施例方式
实施例l:制作目数为120目丝网，按涂胶图形，用封网胶将非涂胶区
域封闭，封闭层厚度0.05mm，使涂胶区成为漏胶区，用与印刷机基台同样 大小的硅胶板，放在丝网印刷机承载基台上(封闭极板以外孔眼)，中心 区域开有与极板相同大小窗口，放置涂胶极板或水框。采用丝网印刷方法， 在丝网板上布胶，通过刮刀使胶水涂布于极板涂胶区域，每次涂胶仅需 0. 5min，甚至更少。涂胶完毕，移出送入9转/分循环烘道，在5CTC干燥30s， 单片时间^lmin,挥发溶剂后压合粘结。10片叠合，总厚度偏差最大 0.09醒。
实施例2:如实施例l，其中硅胶板窗口大小为活动可调。 对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够 从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术 人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以 及特征间的相互不同组合，例如根据组成双极板材料不同，涂胶厚度变化， 封网采用胶水涂布，承载基台直接采用只在涂胶区域开孔的单层基台，根 据胶水丝网目数的改变，以及采用金属丝网，等等的非实质性改动，同样 可以被应用，都能实现与上述实施例基本相同功能和效果，不再一一举例 展开细说，均属于本专利保护范围。
权利要求
1、双极板涂胶方法，其特征在于采用丝网印刷机印刷涂胶，丝网印刷包括制作目数为60～120目丝网，在丝网上制备与涂胶区对应的漏胶图形；并使至少安放涂胶极板和/或水框承载台面，放置极板和/或水框区域外吸风口被遮盖。
2、 根据权利要求1所述双极板涂胶方法，其特征在于承载基台有上下二 个，下基台为丝网印刷机原基台，上履板为开有放置涂胶极板或水框窗口的 封闭辅助台面。
3、 根据权利要求2所述双极板涂胶方法，其特征在于封闭辅助台面窗口 大小可调。
4、 根据权利要求2或3所述双极板涂胶方法，其特征在于封闭辅助台面 为非完全刚性材料。
5、 根据权利要求1所述双极板涂胶方法，其特征在于涂胶印刷网为丝网。
6、 根据权利要求l、 2、 3或5所述双极板涂胶方法，其特征在于涂胶印 刷网非涂胶区封闭为固化胶或胶带。
7、 根据权利要求6所述双极板涂胶方法，其特征在于涂胶后放入烘箱或 烘道中强制干燥。
8、 根据权利要求7所述双极板涂胶方法，其特征在于强制干燥温度为 20 60°C。
9、 根据权利要求7或8所述双极板涂胶方法，其特征在于强制干燥为循 环烘道。
全文摘要
本发明是对质子交换膜燃料电池双极板粘结涂胶方法的改进，其特征是采用丝网印刷机印刷涂胶，丝网印刷包括制作目数为60～120目丝网，在丝网上制备与涂胶区对应的漏胶图形；并使至少安放涂胶极板和/或水框承载台面，放置极板和/或水框区域外吸风口被遮盖。不仅具有涂胶效率高，可以较人工涂胶提高工效致少在10倍以上，可以适合工业化大批量生产；而且涂胶质量好，可以确保涂胶层厚度均匀一致，从而避免涂胶厚度偏差造成的粘结力不均现象，通过测试丝网印刷涂胶，10片叠合，误差小于0.1mm，重复性好，有利于确保电堆性能的均匀性。
文档编号B05D5/00GK101632978SQ20091018378
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月9日 优先权日2009年8月9日
发明者露 吕, 孙佰文, 孟祥伟, 朱帅飞, 祝宝华, 钊文科 申请人:江苏新源动力有限公司