一种高集成度的模块化端板的制作方法

本发明涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种高集成度的模块化端板。

背景技术：

1、燃料电池电堆由几百节单电池堆叠而成，电池两端分别由进气端板与盲端板夹持。燃料电池端板作为电堆的核心部件，需具备良好的电绝缘性能，稳定的机械性能；由于电堆空间有限，端板的体积直接影响了电堆的体积功率密度，传统端板金属材料占比大，不利于电堆减重，且功能单一不利于电堆装配；

2、专利cn201922368482.7公开了一种燃料电池，燃料电池包括电堆以及第一假电池和第二假电池；所述电堆包括层叠的多个单电池，所述第一假电池位于首个所述单电池的外侧；所述第二假电池位于最后一个所述单电池的外侧；所述第一假电池以及所述第二假电池的冷却液出入口小于所述单电池的冷却液出入口。本技术方案中第一假电池和第二假电池的冷却液出入口小于单电池的冷却液出入口，降低了边缘第一假电池以及第二假电池中冷却液的流量，从而降低了边缘第一假电池以及第二假电池中与外界环境的热交换量，避免了电堆首末两端单电池温度过低导致积水现象的发生，从而提高电堆运行的稳定性。但是该专利的端板为传统金属端板，这种端板材料占比大，不利于电堆减重，且功能单一不利于电堆装配。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用高强度复合材料，具有绝缘，电堆集流，加热保温，假电池改善端部电池进气功能的高集成度模块化端板。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高集成度的模块化端板，包括假电池，导电金属板，绝缘耐压板和复合材料板；所述的导电金属板与假电池连接；所述的导电金属板，绝缘耐压板和复合材料板一体化连接。

3、进一步地，所述的假电池包括单片或多片假电池。

4、进一步地，所述的假电池由阴极板和阳极板夹设假膜电极组成，其中假膜电极为透气不透水的膜，例如市售nafion膜，所述的假电池的两端分别设有三进三出口。

5、进一步地，所述的导电金属板和绝缘耐压板之间设有相互匹配的定位槽或定位突起，使得导电金属板和绝缘耐压板相互约束，形成了抗剪结构，提高了电堆堆芯的稳定性。

6、进一步地，所述的导电金属板与假电池通过焊接连接，保证了电池与导电金属间无间隙，无接触电阻损失。

7、进一步地，所述的导电金属板，绝缘耐压板和复合材料板通过模压，粘接，熔接、注塑，卡扣配合，或螺纹连接等方式连接。

8、进一步地，所述的绝缘耐压板的材质为塑料；所述的复合材料板的材质为碳纤玻纤树脂。

9、进一步地，所述的绝缘耐压板一侧设有容置假电池和导电金属板的空间；所述的假电池、导电金属板、绝缘耐压板和复合材料板构成一体化端板；导电金属板一侧延伸出一块金属导电板。

10、进一步地，所述的导电金属板(2)，绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)构成的端板：端板爬电距离＝塑料与集流板接触面到金属板外表面通过塑料的最短距离。

11、本申请端板为模块化端板：端板本身整体全绝缘，端板不存在爬电距离，不存在导电的问题，减重主要是复材密度较小1.5-1.7g/cm3，铝合金2.7g/cm3，同体积复材重量更轻，强度更高。

12、进一步地，所述的端板为进气板或盲端端板。

13、本发明通过高强度碳纤玻纤的复合材料，替换了端板的金属部分，提高了端板的机械强度，降低了端板重量和体积；通过在端板绝缘区与集流导电区之间设计卡扣结构实现金属与绝缘体的定位安装；通过导电金属与绝缘塑料及复合材料的集成实现了绝缘导电的一体化设计；通过在导电金属上焊接了假电池，使端板具备了改善端部电池进气的功能，高度集成的设计提高了电堆装配效率。

14、与现有技术相比，本发明的有益分为以下几个方面：

15、1本发明所设计的端板塑料部分模压了由碳纤玻纤树脂等轻量化复合材料，可满足端板变形的强度要求。

16、2本发明端板是由复合材料与绝缘塑料导电金属及假电池结合成一体的模块化零部件，是高度的集成化的端板，减少了多个零件间装配的流程，缩短了生产周期，避免了装配公差对电堆尺寸的影响。

17、3本发明端板设计的导电金属与绝缘塑料间采用了抗剪切设计，使得绝缘部分与金属部分相互约束，形成了抗剪结构，提高了电堆堆芯的稳定性。

18、4本发明端板导电金属与假电池，采用焊接工艺进行了连接，保证了假电池与导电金属无装配间隙，避免了接触电阻，利于大电流传导。

19、5本发明端板设计所集成的假电池由阴极板、阳极板，假膜电极组成，其特点是假电池可以进行电流传导作用，且单个假电池仅允许阳极气体或者阴极气体单独通过。端板所集成的假电池结构，利于电堆两端电池的排水，防止电堆端液部冷凝的液态水直接流入反应发电的电池内，避免了端部电池水淹，防止气体分布不均，保证了电堆中各部分电池的性能一致。

技术特征：

1.一种高集成度的模块化端板，其特征在于，包括假电池(1)，导电金属板(2)，绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)；所述的导电金属板(2)与假电池(1)连接；所述的导电金属板(2)，绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)一体化连接。

2.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的假电池(1)包括单片或多片假电池。

3.根据权利要求1或2所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的假电池由阴极板和阳极板夹设假膜电极组成，其中假膜电极为透气不透水的膜，所述的假电池(1)的两端分别设有三进三出口。

4.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的导电金属板(2)和绝缘耐压板(3)之间设有相互匹配的定位槽或定位突起，使得导电金属板(2)和绝缘耐压板(3)相互约束，形成了抗剪结构。

5.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的导电金属板(2)与假电池(1)通过焊接连接，保证了电池与导电金属间无间隙，无接触电阻损失。

6.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的导电金属板(2)，绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)通过模压，粘接，熔接、注塑，卡扣配合，或螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的绝缘耐压板(3)的材质为塑料；所述的复合材料板(4)的材质为碳纤玻纤树脂。

8.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的绝缘耐压板(3)一侧设有容置假电池(1)和导电金属板(2)的空间；所述的假电池(1)、导电金属板(2)、绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)构成一体化端板。

9.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的端板本身整体全绝缘。

10.根据权利要求1所述的一种高集成度的模块化端板，其特征在于，所述的端板为进气板或盲端端板。

技术总结
本发明涉及一种高集成度的模块化端板，包括假电池(1)，导电金属板(2)，绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)；所述的导电金属板(2)与假电池(1)连接；所述的导电金属板(2)，绝缘耐压板(3)和复合材料板(4)一体化连接。与现有技术相比，本发明具有减轻了整体重量、减少了多个零件间装配的流程，缩短了生产周期、避免了装配公差对电堆尺寸的影响、提高了电堆堆芯的稳定性、利于大电流传导、避免了端部电池水淹，保证了电堆中各部分电池的性能一致等优点。

技术研发人员：曹震,赵树钊,梁鹏
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14