CN109713320A

CN109713320A - 一种电池极板用bmc材料及其制备方法

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Publication number: CN109713320A
Application number: CN201811629144.8A
Authority: CN
Inventors: 杨永林; 霍飞明; 杨智凯; 金洪财
Original assignee: SHAOXING JINCHUANGYI ELECTRIC INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHAOXING JINCHUANGYI ELECTRIC INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2019-05-03

Abstract

本发明公开了一种电池极板用BMC材料，包括树脂，脱模剂，固化剂，石墨粉，浸润剂，增稠剂；本发明通过添加浸润剂和增稠剂，以及对各组分原料的配比优化，在不影响复合材料优异性能的前提下，减少了树脂的用量，降低了材料成本，进一步提高了复合材料的机械强度、导电性能、耐热性能、耐腐蚀性能、弯曲性能、机械加工性能，更有利于大批量生产应用。

Description

一种电池极板用BMC材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池极板材料技术领域，特别涉及一种电池极板用BMC材料及其制备方法。

背景技术

随着能源紧张，油价上涨，环境污染严重，节能环保已成为人类努力发展的方向。燃料电池是一种将氧化剂及燃料中的化学能直接转化为电能的能量转换装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

而燃料电池的核心之一是燃料电池极板，目前用于燃料电池极板的材料主要有：石墨、金属、复合材料。石墨因其较强的导电性、耐腐蚀性、化学稳定性及质量轻等优点，最早应用于制造燃料电池双极板，但石墨脆性较大，制成极板后，用雕刻机雕刻流道时的加工效率较低，成本高，不适合批量生产；金属材料具有良好的加工性能，且导电导热性较好、强度高、韧性好，但是由于工作环境特殊，金属易被腐蚀，且在其表面生成钝化层会增加接触电阻，所以效果不理想。

发明内容

本发明公开了一种具有高强度，最佳导电性能和流动性的电池极板用BMC材料。

为达到上述的目的，本发明具体的方案如下：

一种电池极板用BMC材料，包括树脂，脱模剂，固化剂和石墨粉；

所述的树脂为乙烯基树脂，环氧树脂，邻苯树脂或间苯树脂；

所述的脱模剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌；

所述的固化剂为1,1-双(叔戊基过氧)环己烷，过氧化2-乙基乙酸叔戊脂，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化异丙基三酸叔丁酯，过氧化2-乙基已酸叔丁酯，1,1-双(叔丁基过氧)-3,3,5-三甲基环己烷，1,1-双(叔戊基过氧)环己烷的任一种或一种以上的混合物；

所述的石墨粉为鳞片石墨，可膨胀石墨，球形石墨，特种石墨的任一种或一种以上的混合物。

为提高石墨粉与树脂的相容性，还包括浸润剂，所述的浸润剂为BYK P-9050，P-9051，P-9060，P-9061，P-9065，P-9080，P-9085中的任一种或一种以上的混合物。针对石墨粉和树脂相容性不佳的技术现状，加入BYK系列特殊浸润剂，能有效降低石墨粉表面张力，降低复合材料的粘度，提高石墨粉与树脂的亲和力，让石墨粉和树脂更容易混合均匀，提高复合材料的混合效率，使得双极板表面平整度和尺寸稳定性好，弯曲强度高。

为有利于材料成型，还包括增稠剂，所述的增稠剂为纯度≧99％的氧化镁。添加纯度≧99％的氧化镁作为增稠剂，可有效改善复合材料的加工成型性。

优选的，所述的树脂为环氧乙烯基酯树脂或双酚A型聚酯树脂，该树脂是一种可增稠的甲基丙烯酸改性双酚A环氧树脂，能提供突出的耐腐蚀性能和更好的强度和韧性，及耐热性。优选用环氧乙烯基酯树脂或双酚A型聚酯树脂，以及可膨胀石墨和鳞片石墨的混合，进一步提高了复合材料的机械强度、导电性能、耐热性能、耐腐蚀性能、弯曲性能、机械加工性能；

为达到最佳的导电性能，降低石墨粉表面张力，降低粘度，减少树脂用量，提高材料均匀性，优选的，所述的石墨粉为可膨胀石墨和鳞片石墨混合而成。

一种电池极板用BMC材料，包括以下重量百分比的原料：树脂13-23％；脱模剂1-3％；固化剂0.1-1.0％；石墨粉70-85％；浸润剂0-3.0％；增稠剂0-0.1％。

优选的，包括以下重量百分比的原料：树脂15-21％；脱模剂1-2％；固化剂0.2-0.8％；石墨粉75-85％；浸润剂0.5-2.5％；增稠剂0.01-0.08％。

更优选的，包括以下重量百分比的原料：树脂16-19％；脱模剂1-2％；固化剂0.3-0.5％；石墨粉77-85％；浸润剂1-2％；增稠剂0.03-0.05％。

通过对各组分原料的配比优化，在不影响复合材料优异性能的前提下，减少了树脂的用量，降低了材料成本，更有利于大批量生产应用。

本发明还公开了一种高强度，最佳导电性能和流动性的一种电池极板用BMC材料的制备方法。

为达到上述的目的，本发明的技术方案如下：

一种电池极板用BMC材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)把树脂、固化剂、脱模剂加入到分散缸中，分散搅拌得到液体；

(2)把石墨粉和浸润剂加入分散机，分散搅拌得到粉体；

(3)将步骤一的液体加入步骤二的粉体中，搅拌得到糊状物；

(4)把增稠剂加入步骤三的糊状物中，搅拌得到搅拌均匀的材料。

本发明与现有技术相比，具有以下突出优点和积极效果：

采用以树脂和石墨粉为主要材料的复合材料，用于电池极板的制作，具有耐腐蚀、体积小、质量轻、强度高等优异性能，且流道可以一次模压成型，省却了现有技术用雕刻机雕刻流道的工序，成型效率高，适用于电池极板的批量性生产。

以下通过具体实施方式对本发明做进一步阐述。

具体实施方式

实施例1

一种电池极板用BMC材料，包括以下重量百分比的原料：树脂(环氧乙烯基酯树脂)18％；脱模剂(硬酯酸钙)1.5％；浸润剂(BYK P-9050)2％；石墨粉(可膨胀石墨：鳞片石墨＝4:1)77.97％；固化剂{1，1-双(叔戊基过氧)环己烷}0.5％；增稠剂(纯度≧99％的氧化镁)0.03％。

一种电池极板用BMC材料的制备方法，包括以下步骤：

1.把树脂、固化剂、脱模剂加入到分散缸中，分散搅拌20min，得到搅拌均匀的液体；

2.把石墨粉和浸润剂加入分散机，分散搅拌30min，得到搅拌均匀浸润好的粉体；

3.搅拌均匀的液体加入搅拌均匀浸润好的粉体中，在捏合机里搅拌20min，得到混合均匀的糊状物；

4.把增稠剂加入混合均匀的糊状物，捏合机里搅拌20min得到搅拌均匀的材料。

实施例2

其他如实施例1所述，区别在于：包括以下重量百分比的原料：树脂(双酚A型聚酯树脂)23％；脱模剂(硬酯酸钙)1％；浸润剂(BYK P-9061)3％；石墨粉(可膨胀石墨：鳞片石墨＝4:1)72.45％；固化剂{过氧化2-乙基乙酸叔戊脂}0.5％；增稠剂(纯度≧99％的氧化镁)0.05％。

实施例3

其他如实施例1所述，区别在于：包括以下重量百分比的原料：树脂(环氧乙烯基酯树脂)13％；脱模剂(硬脂酸锌)2％；浸润剂(BYKP-9051)0.5％；石墨粉(可膨胀石墨：鳞片石墨＝3.5:1)84.17％；固化剂{过氧化苯甲酸叔丁酯}0.3％；增稠剂(纯度≧99％的氧化镁)0.03％。

实施例4

其他如实施例1所述，区别在于：包括以下重量百分比的原料：树脂(双酚A型聚酯树脂)16％；脱模剂(硬脂酸锌)1.8％；浸润剂(BYK P-9060)1％；石墨粉(可膨胀石墨：鳞片石墨＝3:1)80.92％；固化剂{过氧化2-乙基已酸叔丁酯}0.2％；增稠剂(纯度≧99％的氧化镁)0.08％。

实施例5

其他如实施例1所述，区别在于：包括以下重量百分比的原料：树脂(环氧乙烯基酯树脂)23％；脱模剂(硬酯酸钙)2.3％；浸润剂(BYK P-9065)2.97％；石墨粉(可膨胀石墨：鳞片石墨＝4:1)71％；固化剂{1,1-双(叔戊基过氧)环己烷}0.7％；增稠剂(纯度≧99％的氧化镁)0.03％。

由于燃料电池双极板需要由几十到上百块组合在一起，所以其对材料收缩要求比较严格，本发明材料收缩只有0.1％，完全能满足电极板要求，且做出来的双极板表面平整度和尺寸稳定性好。

此外，由本发明所述制备方法制备的电池极板用BMC材料，在70MPa压力下成型，弯曲强度可以达到35MPa(美国能源部要求≥25MPa)，圆盘电阻0.18Ω,比美国进口双极板材料BMC-940弯曲更好强度好，电阻更小。对比情况详见下表。

表1为实施例1-5与BMC-940美国进口双极板材料比重、收缩率、固化时间、弯曲强度、电阻的比对。

表1

如上所示，本发明的弯曲强度明显优于BMC-940美国进口双极板材料，2.1mm厚方块电阻明显低于BMC-940美国进口双极板材。

表2-4为纯石墨双极板、BMC-940美国进口双极板材料和本发明实施例1-5在不同压力下的电压值和电阻值。

表2

表3

表4

可见，在300-2100公斤下，本发明的电阻值均低于现有美国进口BMC-940双极板材料。

以上的具体实施方式仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电池极板用BMC材料，其特征在于：包括树脂，脱模剂，固化剂和石墨粉；

所述的脱模剂为硬脂酸钙或和硬脂酸锌；

所述的固化剂为1,1-双（叔戊基过氧）环己烷，过氧化2-乙基乙酸叔戊脂，过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化异丙基三酸叔丁酯，过氧化2-乙基已酸叔丁酯，1,1-双（叔丁基过氧）-3,3,5-三甲基环己烷，1,1-双（叔戊基过氧）环己烷的任一种或一种以上的混合物；

2.如权利要求1所述的电池极板用BMC材料，其特征在于：还包括浸润剂；所述的浸润剂为BYK P-9050，P-9051，P-9060，P-9061，P-9065，P-9080，P-9085中的任一种或一种以上的混合物。

3.如权利要求1所述的电池极板用BMC材料，其特征在于：还包括增稠剂，所述的增稠剂为纯度≧99%的氧化镁。

4.如权利要求1所述的电池极板用BMC材料，其特征在于：所述的树脂为环氧乙烯基酯树脂或双酚A型聚酯树脂。

5.如权利要求1所述的电池极板用BMC材料，其特征在于：所述的石墨粉为可膨胀石墨和鳞片石墨混合而成。

6.如权利要求1-5任一所述的电池极板用BMC材料，其特征在于：包括以下重量百分比的原料：树脂13-23%；脱模剂1-3%；固化剂0.1-1.0%；石墨粉70-85%；浸润剂0-3.0%；增稠剂0-0.1%。

7.如权利要求1-5任一所述的电池极板用BMC材料，其特征在于：包括以下重量百分比的原料：树脂 15-21%；脱模剂 1-2%；固化剂0.2-0.8%；石墨粉75-85%；浸润剂0.5-2.5%；增稠剂 0.01-0.08%。

8.如权利要求1-5任一所述的一种电池极板用BMC材料，其特征在于：包括以下重量百分比的原料：树脂 16-19%；脱模剂1-2%；固化剂0.3-0.5%；石墨粉77-85%；浸润剂1-2%；增稠剂 0.03-0.05%。

9.如权利要求1-5任一所述的一种电池极板用BMC材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）把树脂、固化剂、脱模剂加入到分散缸中，分散搅拌得到液体；

（2）把石墨粉和浸润剂加入分散机，分散搅拌得到粉体；

（3）将步骤一的液体加入步骤二的粉体中，搅拌得到糊状物；

（4）把增稠剂加入步骤三的糊状物中，搅拌得到搅拌均匀的材料。