一种氢能源双极板生产工艺的制作方法

1.本发明涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种氢能源双极板生产工艺。


背景技术：

2.双极板又称集流板，是燃料电池重要部件之一，具有分隔燃料与氧化剂，阻止气体透过；收集和传导电流，电导率高；设计与加工的流道，可将气体均匀分配到电极的反应层进行电极反应；能排出热量，保持电池温场均匀；耐蚀；抗冲击和震动；厚度薄；重量轻；同时成本低，容易机械加工，适合批量制造。
3.经检索，中国专利号cn200810011452.4公开了一种抗腐蚀燃料电池不锈钢双极板制备工艺，虽然降低了成本，也一定程度上解决了镀膜的问题，但是其双极板的改造成本过高，需整体改变模具，同时生产效率无法进一步提高，品质也无法提高，从而限制了生产量，且一般双极板在镀膜前无法保证充分的洁净，不仅影响了后期镀膜的附着性，还降低了镀膜的平整度，带来了工艺缺陷的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种氢能源双极板生产工艺。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种氢能源双极板生产工艺，该氢能源双极板组分成分的重量比如下：导电剂20-30wt％、表面活性剂6-8wt％、去离子水20-25wt％、树脂70-80wt％、碳纤维10-30wt％和膨胀石墨40-80wt％，该成型上模的加工工艺包括以下步骤：
7.步骤一：制备卷料：将导电剂和表面活性剂充分混合，再加入去离子水搅拌呈糊状，形成浆料，再将金属板放置于丝网印刷机上，利用浆料和网版在金属板上印刷流道，印刷完成后将金属板放入烘干机中进行干燥处理，再将干燥后的金属板进行倒卷处理，形成卷料；
8.步骤二：前期处理：匹配冲压传递模、人员、和文件作业指引，再将树脂研磨成粒径为50-80μm的粉末，再将具有蠕虫状结构的膨胀石墨与树脂粉末干混，得到混合料，再将碳纤维与混合料共混，得到原料，并压制原料，使得压制原料具有特定厚度、密度和形状，最后按操作规范做好开机前动作；
9.步骤三：卷料切断：将步骤一中的卷料导入液压机下台面上的模具m1中，经模具m1剪切卷料，形成阴极板粗坯；
10.步骤四：下料：在步骤三进行的同时，将经过步骤三处理后的阴极板粗坯放置于模具m2中，使得模具m2切割阴极板粗坯的边角，使得阴极板粗坯符合双极板的尺寸要求，即得阴极板；
11.步骤五：成型：在步骤三和步骤四进行的同时，将经过步骤四处理后的阴极板放置于模具m3中，并将步骤二中的压制原料放置于阴极板上，使得模具m3加热压制原料，从而使
压制原料内的树脂粉末融化，形成阳极板粗坯，同时模具m3在阳极板粗坯上压制流道，即形成阳极板，此时阳极板和阴极板共同组成双极板粗坯；
12.步骤六：冲孔：在步骤三、步骤四和步骤五进行的同时，将经过步骤五处理后的双极板粗坯放置于模具m4中，使得模具m4在双极板粗坯上冲孔，即可得到双极板；
13.步骤七：后处理：检测步骤六得到的双极板尺寸、形状、凹凸情况和气密性，并清洗合格的双极板，再将清洗过后的双极板固定于镀膜设备中，并对双极板进行镀膜，镀膜完成后，包装双极板，结束工艺。
14.进一步地，步骤一中所述干燥处理分为三次干燥，且各次的干燥温度分别为：80-90℃、120-130℃、85-95℃，所述金属板的厚度为0.7μm。
15.进一步地，步骤二中所述压制原料的厚度为6mm，密度为0.5g/cm3，其采用的仪器为模压机，所述模压机的下压速度为2-3mm/min，保压时间为0.5h，保压压强为20mpa，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或氟碳树脂。
16.进一步地，步骤五中所述模具m3加热压制原料的温度为200-400℃。
17.进一步地，步骤七中所述清洗的具体步骤为：
18.s1、将检测合格的双极板放入超声环境下，并向双极板的两侧喷射去离子水，保持3min，再沥干1min；
19.s2、步骤s1完成后，向双极板两侧喷射碳氢切水剂，清洗3min，再沥干0.5min；
20.s3、步骤s2完成后，再向双极板的两侧喷射碳氢清洗剂，同时进行超声处理，保持10min，最后进行真空干燥，温度为85-95℃，干燥时间为0.5h；
21.所述镀膜的厚度为0.4-0.6μm。
22.进一步地，所述导电剂为炭黑导电剂，所述表面活性剂为硬脂酸钠。
23.进一步地，步骤三、步骤四、步骤五和步骤六同时进行，所述模具m1、模具m2、模具m3和模具m4均通过液压机上台面带动，且模具m1、模具m2、模具m3和模具m4的取料高度和产品中心保持一致。
24.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
25.1、本发明中阴极板和阳极板的加工工艺不同，且阴极板的制备不受模具的限制，从而可便于双极板后期的改进，无需整体改变模具，降低了双极板改造的成本，同时模具m1、模具m2、模具m3和模具m4均在一台液油机上生产，极大的提高了生产率，品质也可提高，从而扩大了生产量。
26.2、本发明可充分清洗合格的双极板，之后在真空环境下对双极板镀膜，使得双极板在镀膜前可保证充分洁净，不仅保证了镀膜的附着性，还提高了镀膜的平整度。
附图说明
27.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
28.图1为本发明提出的一种氢能源双极板生产工艺的模具组立示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.实施例1：
32.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种氢能源双极板生产工艺，该氢能源双极板组分成分的重量比如下：导电剂20-30wt％、表面活性剂6-8wt％、去离子水20-25wt％、树脂70-80wt％、碳纤维10-30wt％和膨胀石墨40-80wt％，该成型上模的加工工艺包括以下步骤：
33.步骤一：制备卷料：将导电剂和表面活性剂充分混合，再加入去离子水搅拌呈糊状，形成浆料，再将金属板放置于丝网印刷机上，利用浆料和网版在金属板上印刷流道，印刷完成后将金属板放入烘干机中进行干燥处理，再将干燥后的金属板进行倒卷处理，形成卷料，所述干燥处理分为三次干燥，且各次的干燥温度分别为：80-90℃、120-130℃、85-95℃，所述金属板的厚度为0.7μm；
34.步骤二：前期处理：匹配冲压传递模、人员、和文件作业指引，再将树脂研磨成粒径为50-80μm的粉末，再将具有蠕虫状结构的膨胀石墨与树脂粉末干混，得到混合料，再将碳纤维与混合料共混，得到原料，并压制原料，使得压制原料具有特定厚度、密度和形状，最后按操作规范做好开机前动作，所述压制原料的厚度为6mm，密度为0.5g/cm3，其采用的仪器为模压机，所述模压机的下压速度为2-3mm/min，保压时间为0.5h，保压压强为20mpa，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂或氟碳树脂；
35.步骤三：卷料切断：将步骤一中的卷料导入液压机下台面上的模具m1中，经模具m1剪切卷料，形成阴极板粗坯；
36.步骤四：下料：在步骤三进行的同时，将经过步骤三处理后的阴极板粗坯放置于模具m2中，使得模具m2切割阴极板粗坯的边角，使得阴极板粗坯符合双极板的尺寸要求，即得阴极板；
37.步骤五：成型：在步骤三和步骤四进行的同时，将经过步骤四处理后的阴极板放置于模具m3中，并将步骤二中的压制原料放置于阴极板上，使得模具m3加热压制原料，从而使压制原料内的树脂粉末融化，形成阳极板粗坯，同时模具m3在阳极板粗坯上压制流道，即形成阳极板，此时阳极板和阴极板共同组成双极板粗坯，所述模具m3加热压制原料的温度为200-400℃；
38.步骤六：冲孔：在步骤三、步骤四和步骤五进行的同时，将经过步骤五处理后的双极板粗坯放置于模具m4中，使得模具m4在双极板粗坯上冲孔，即可得到双极板；
39.步骤七：后处理：检测步骤六得到的双极板尺寸、形状、凹凸情况和气密性，并清洗合格的双极板，再将清洗过后的双极板固定于镀膜设备中，并对双极板进行镀膜，镀膜完成后，包装双极板，结束工艺，所述镀膜的厚度为0.4-0.6μm，所述导电剂为炭黑导电剂，所述表面活性剂为硬脂酸钠，步骤三、步骤四、步骤五和步骤六同时进行，所述模具m1、模具m2、模具m3和模具m4均通过液压机上台面带动，且模具m1、模具m2、模具m3和模具m4的取料高度和产品中心保持一致。
40.具体的，在生产双极板的过程中，将导电剂和表面活性剂充分混合，再加入去离子水搅拌呈糊状，形成浆料，再将金属板放置于丝网印刷机上，利用浆料和网版在金属板上印刷流道，印刷完成后将金属板放入烘干机中进行干燥处理，再将干燥后的金属板进行倒卷处理，形成卷料，再将卷料导入液油机的模具m1中，经模具m1剪切卷料，形成阴极板粗坯，再将阴极板粗坯放置于模具m2中，使得模具m2切割阴极板粗坯的边角，使得阴极板粗坯符合双极板的尺寸要求，得到阴极板，再将树脂研磨成粒径为50-80μm的粉末，并将具有蠕虫状结构的膨胀石墨与树脂粉末干混，得到混合料，再将碳纤维与混合料共混，得到原料，并压制原料，使得压制原料具有特定厚度、密度和形状，从而将上述阴极板和压制原料放置于模具m3中，使得模具m3加热压制原料，从而使压制原料内的树脂粉末融化，形成阳极板粗坯，同时模具m3在阳极板粗坯上压制流道，即形成阳极板，此时阳极板和阴极板共同组成双极板粗坯，最后由模具m4冲孔双极板粗坯，即可得到双极板，次过程中阴极板的制备不受模具的限制，从而可便于双极板后期的改进，无需整体改变模具，降低了双极板改造的成本，同时模具m1、模具m2、模具m3和模具m4均在一台液油机上生产，极大的提高了生产率，品质也可提高，从而扩大了生产量；
41.图1中m1、m2、m3与m4均表示模具，1表示液压机上台面，2表示液压机下台面。
42.实施例2：
43.请参阅图1，一种氢能源双极板生产工艺，除与上述实施例相同结构外，本实施例将具体介绍合格的双极板清洗过程；
44.具体为，s1、将检测合格的双极板放入超声环境下，并向双极板的两侧喷射去离子水，保持3min，再沥干1min；
45.s2、步骤s1完成后，向双极板两侧喷射碳氢切水剂，清洗3min，再沥干0.5min；
46.s3、步骤s2完成后，再向双极板的两侧喷射碳氢清洗剂，同时进行超声处理，保持10min，最后进行真空干燥，温度为85-95℃，干燥时间为0.5h。
47.具体的，在双极板镀膜的过程中，先充分清洗合格的双极板，之后在真空环境下对双极板镀膜，使得双极板在镀膜前可保证充分洁净，不仅保证了镀膜的附着性，还提高了镀膜的平整度。
48.本发明的工作原理及使用流程：生产时，将导电剂和表面活性剂充分混合，再加入去离子水搅拌呈糊状，形成浆料，再将金属板放置于丝网印刷机上，利用浆料和网版在金属板上印刷流道，印刷完成后将金属板放入烘干机中进行干燥处理，再将干燥后的金属板进行倒卷处理，形成卷料，再将卷料导入液压机下台面的模具m1中，经模具m1剪切卷料，形成阴极板粗坯，再将阴极板粗坯放置于模具m2中，使得模具m2切割阴极板粗坯的边角，使得阴极板粗坯符合双极板的尺寸要求，得到阴极板，再将树脂研磨成粒径为50-80μm的粉末，并将具有蠕虫状结构的膨胀石墨与树脂粉末干混，得到混合料，再将碳纤维与混合料共混，得到原料，并压制原料，使得压制原料具有特定厚度、密度和形状，从而将上述阴极板和压制原料放置于模具m3中，使得模具m3加热压制原料，从而使压制原料内的树脂粉末融化，形成阳极板粗坯，同时模具m3在阳极板粗坯上压制流道，即形成阳极板，此时阳极板和阴极板共同组成双极板粗坯，最后由模具m4冲孔双极板粗坯，即可得到双极板，次过程中阴极板的制备不受模具的限制，从而可便于双极板后期的改进，无需整体改变模具，降低了双极板改造的成本，同时模具m1、模具m2、模具m3和模具m4均在一台液油机上生产，极大的提高了生产
率，品质也可提高，从而扩大了生产量，再充分清洗合格的双极板，之后在真空环境下对双极板镀膜，使得双极板在镀膜前可保证充分洁净，不仅保证了镀膜的附着性，还提高了镀膜的平整度，完成操作。
49.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。