CN113540487A - 一种树脂填充型一体化双极板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种树脂填充型一体化双极板及其制备方法，包括石墨毡，所述石墨毡的结构为多层平行石墨毡平铺叠加或多层S型石墨毡叠加形成的多层结构；所述石墨毡内设置有从下往上注射填充的树脂溶液；所述注射填充后的石墨毡通过加热干燥，并通过超声或者抽真空方式将内部残留气体排出后，按所需尺寸剪裁形成树脂填充型一体化双极板。本发明可使得石墨毡纤维穿过树脂形成电子通路，降低阻抗，提升电池性能，制备方法简单，可一次成型多组成品，具备高效、低成本的优势。

Description

一种树脂填充型一体化双极板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种全钒液流电池双极板材料技术领域，尤其涉及一种树脂填充型一体化双极板及其制备方法。
背景技术
新型储能在推动能源领域碳达峰、碳中和过程中发挥显著作用，全钒液流电池是化学储能的一种，具有安全可靠、循环寿命长、快速响应、维护费用低等优点，在储能领域具有广阔的应用前景。全钒液流电池的关键材料主要有：电解液、电极、双极板和隔膜，其中电极是钒电对发生电化学反应的场所，常用的碳毡为聚丙烯腈基石墨毡。电堆需要使用致密的双极板来分隔相邻的正、负极电解液，且需要良好的导电性、机械性能和电化学稳定性，目前常用的一种双极板为导电高分子材料料。
使用电极与双极板一体化的复合电极，可减小电极和双极板间的接触电阻、降低电堆组装难度、提高全钒液流电池系统效率。常用的方法是将石墨毡和双极板通过热压的方式实现一体化，但是工艺复杂，效率低，石墨毡和电极间接触电阻仍然较大。随着储能技术的研究发展，成本优势、规模优势和性能优势变得越来越重要，一种简洁、高效、高性能的树脂填充型一体化双极板制备方法至今未有提到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂填充型一体化双极板及其制备方法，解决了现有技术中一体化双极板工艺复杂，生产效率低，石墨毡和电极间接触电阻较大的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种树脂填充型一体化双极板，包括石墨毡，所述石墨毡的结构为多层平行石墨毡平铺叠加或多层S型石墨毡叠加形成的多层结构；所述石墨毡内设置有从下往上注射填充的树脂溶液；所述注射填充后的石墨毡通过加热干燥，并通过超声或者抽真空方式将内部残留气体排出后，按所需尺寸剪裁后压合形成树脂填充型一体化双极板。
本发明还提供一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将质量比1:49-3:7的树脂和溶剂混合，在40-100℃的温度下搅拌2-10h直至完全溶解，得到质量浓度为2-30%的树脂溶液；
S2：将单层平行石墨毡多层平铺叠加或单层S型石墨毡多层叠加后得到多层石墨毡，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，从下往上将S1中的所述树脂溶液注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在120-200℃的温度下干燥5-10h直至溶剂挥发，并使用超声或者抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板。
进一步地，所述S2中所述单层平行石墨毡或所述单层S型石墨毡的厚度为3.0-8.0mm，所述多层石墨毡的层数为4-500层，相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距为0.1mm-500mm。
进一步地，所述S4中所述树脂填充型一体化双极板中的树脂填充型石墨毡的分布方式根据相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距d来确定，当相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距为0.1mm≤d≤10mm，所述树脂填充型一体化双极板中的树脂填充型石墨毡的分布方式为所述单层平行石墨毡多层平铺叠加或所述单层S型石墨毡多层叠加；当相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距为10mm＜d≤500mm，所述树脂填充型一体化双极板中的树脂填充型石墨毡的分布方式为所述单层S型石墨毡多层叠加后弯折或所述单层平行石墨毡多层平铺叠加后弯折。
进一步地，所述S2中所述树脂溶液的注射速度为0.1-10.0mm/min。
进一步地，所述S3中所述树脂填充型石墨毡中树脂的厚度为0.4-1.2mm，树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8。
进一步地，所述S2中所述填充石墨毡一次性注射获取50-1000组。
进一步地，所述树脂为以下任意一种或两种以上的混合：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚砜醚、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚醚醚酮、聚苯硫醚、氯化聚乙烯、环氧树脂或酚醛树脂。
进一步地，所述溶剂为以下任意一种或两种以上的混合：丙酮、氯仿、甲苯、苯、乙醇、甲醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、乙酸异戊酯或四氯化碳。
本发明的有益效果是：
1、本发明一种树脂填充型一体化双极板，可使得石墨毡纤维穿过树脂形成电子通路，降低阻抗，提升电池性能。
2、本发明一种树脂填充型一体化双极板的制备方法简单，通过从下往上注射填充的树脂溶液使得流速可控，得到的树脂填充型一体化双极板稳定性更好，且可一次成型多组成品，具备高效、低成本的优势。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例3的结构示意图；
图3为本发明实施例4的结构示意图。
附图标记说明
1-树脂溶液通道，2-多层石墨毡，3-石墨毡裁剪线，4-树脂溶液进口，5-树脂溶液出口、6-树脂填充型一体化双极板。
具体实施方式
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种树脂填充型一体化双极板，包括石墨毡，所述石墨毡为单层平行石墨毡多层平铺叠加得到多层石墨毡2；在多层石墨毡2内形成树脂溶液通道1，多层石墨毡2从下往上即树脂溶液进口4往树脂溶液出口5注射填充树脂溶液；所述注射填充后的多层石墨毡2通过加热干燥，并通过超声或者抽真空方式将内部残留气体排出后，按所需尺寸剪裁，沿着石墨毡裁剪线3剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡压合得到树脂填充型一体化双极板6。
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1000g聚乙烯树脂溶解在9000g四氯化碳溶剂中，在100℃的温度下搅拌10h直至完全溶解，得到质量浓度为10%的聚乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为6.0mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加40层后得到多层石墨，相邻所述单层平行石墨毡的间距为0.2mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述聚乙烯树脂溶液以1.0mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在150℃的温度下干燥5h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取1000组。
实施例2
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1600g聚丙烯树脂溶解在8400g乙酸异戊酯溶剂中，在40℃的温度下搅拌8h直至完全溶解，得到质量浓度为16%的聚丙烯树脂溶液；
S2：将厚度为5.0mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加80层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为0.1mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚丙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.5mm，从下往上将S1中的所述聚丙烯树脂溶液以1.5mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在120℃的温度下干燥10h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚丙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.5mm×0.8=0.4mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取200组。
实施例3
如图2所示，一种树脂填充型一体化双极板，包括石墨毡，所述石墨毡为单层平行石墨毡多层平铺叠加得到多层石墨毡2；在多层石墨毡2内形成树脂溶液通道1，多层石墨毡2从下往上即树脂溶液进口4往树脂溶液出口5注射填充树脂溶液；所述注射填充后的多层石墨毡2通过加热干燥，并通过超声或者抽真空方式将内部残留气体排出后，按所需尺寸剪裁，沿着石墨毡裁剪线3剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板6。
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取3000g聚乙烯树脂溶解在7000g苯溶剂中，在60℃的温度下搅拌4h直至完全溶解，得到质量浓度为30%的聚乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为6.4mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加100层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为80mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.2mm，从下往上将S1中的所述聚乙烯树脂溶液以1.2mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在180℃的温度下干燥5h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.2mm×0.8=0.96mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取150组。
实施例4
如图3所示，一种树脂填充型一体化双极板，包括石墨毡，所述石墨毡为单层S型石墨毡多层叠加得到多层石墨毡2；在多层石墨毡2内形成树脂溶液通道1，多层石墨毡2从下往上即树脂溶液进口4往树脂溶液出口5注射填充树脂溶液；所述注射填充后的多层石墨毡2通过加热干燥，并通过超声或者抽真空方式将内部残留气体排出后，按所需尺寸剪裁，沿着石墨毡裁剪线3剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板6。
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1800g聚氯乙烯树脂溶解在7200g四氢呋喃和1000g苯的共混溶剂中，在85℃的温度下搅拌7h直至完全溶解，得到质量浓度为18%的聚氯乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为8.0mm的单层S型石墨毡多层叠加4层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为100mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚氯乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.5mm，从下往上将S1中的所述聚氯乙烯树脂溶液以0.1mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在200℃的温度下干燥10h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚氯乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.5mm×0.8=1.2mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取300组。
实施例5
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取100g聚丙烯树脂和100g聚乙烯树脂溶解在9800g苯溶剂中，在80℃的温度下搅拌2h直至完全溶解，得到质量浓度为2%的树脂溶液；
S2：将厚度为3.0mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加500层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为10mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.6mm，从下往上将S1中的所述树脂溶液以10.0mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在145℃的温度下干燥8h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.6mm×0.8=0.48mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取50组。
实施例6
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取800g环氧树脂溶解在9200g丙酮溶剂中，在55℃的温度下搅拌6h直至完全溶解，得到质量浓度为8%的环氧树脂溶液；
S2：将厚度为7mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加200层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为11mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免环氧树脂溶液的扩散，夹具间距离为1mm，从下往上将S1中的所述环氧树脂溶液以0.8mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在160℃的温度下干燥6h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中环氧树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取100组。
实施例7
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1200g氯化聚乙烯树脂溶解在8800g四氯化碳溶剂中，在90℃的温度下搅拌8h直至完全溶解，得到质量浓度为12%的氯化聚乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为4mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加300层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为100mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免氯化聚乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.8mm，从下往上将S1中的所述氯化聚乙烯树脂溶液以2mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在170℃的温度下干燥7h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中氯化聚乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.8mm×0.8=0.64mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取200组。
实施例8
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取400g聚砜树脂溶解在8600g二甲基甲酰胺和1000g二甲基乙酰胺的共混溶剂中，在70℃的温度下搅拌5h直至完全溶解，得到质量浓度为4%的聚砜树脂溶液；
S2：将厚度为4.5mm的单层S型石墨毡多层叠加60层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为11mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚砜树脂溶液的扩散，夹具间距离为1mm，从下往上将S1中的所述聚砜树脂溶液以6mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在140℃的温度下干燥9h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚砜树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取50组。
实施例9
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取600g环氧树脂溶解在9400g甲苯溶剂中，在65℃的温度下搅拌7h直至完全溶解，得到质量浓度为6%的环氧树脂溶液；
S2：将厚度为5.5mm的单层S型石墨毡多层叠加30层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为60mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免环氧树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.4mm，从下往上将S1中的所述环氧树脂溶液以3mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在155℃的温度下干燥8h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中环氧树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.4mm×0.8=1.12mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取80组。
实施例10
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取900g酚醛树脂溶解在8100g二甲基甲酰胺和1000g四氢呋喃的共混溶剂中，在50℃的温度下搅拌9h直至完全溶解，得到质量浓度为9%的酚醛树脂溶液；
S2：将厚度为6.0mm的单层S型石墨毡多层叠加120层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为0.1mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免酚醛树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述酚醛树脂溶液以8mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在150℃的温度下干燥6h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中酚醛树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取800组。
实施例11
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取500g聚醚醚酮树脂溶解在9500g二甲基亚砜的溶剂中，在90℃的温度下搅拌7h直至完全溶解，得到质量浓度为5%的聚醚醚酮树脂溶液；
S2：将厚度为5.0mm的单层S型石墨毡多层叠加400层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为0.5mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚醚醚酮树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.2mm，从下往上将S1中的所述聚醚醚酮树脂溶液以7mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在180℃的温度下干燥5h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚醚醚酮树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.2mm×0.8=0.96mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取900组。
实施例12
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1000g聚乙烯树脂和200g氯化聚乙烯树脂溶解在8800g四氯化碳的溶剂中，在85℃的温度下搅拌7h直至完全溶解，得到质量浓度为12%的树脂溶液；
S2：将厚度为6.0mm的单层S型石墨毡多层叠加50层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为10mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述树脂溶液以0.8mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在160℃的温度下干燥6h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取100组。
实施例13
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取500g聚丙烯树脂溶解在9500g苯溶剂中，在60℃的温度下搅拌4h直至完全溶解，得到质量浓度为5%的聚丙烯树脂溶液；
S2：将厚度为6.4mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加30层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为500mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚丙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.2mm，从下往上将S1中的所述聚丙烯树脂溶液以2.5mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在180℃的温度下干燥5h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚丙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.2mm×0.8=0.96mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取250组。
实施例14
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取400g聚丙烯树脂和200g环氧树脂溶解在8400g苯和1000g甲苯的共混溶剂中，在65℃的温度下搅拌9h直至完全溶解，得到质量浓度为6%的树脂溶液；
S2：将厚度为4.5mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加40层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为450mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.8mm，从下往上将S1中的所述树脂溶液以2.0mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在175℃的温度下干燥7h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.8mm×0.8=0.64mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取350组。
实施例15
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取800g聚氯乙烯树脂溶解在8200g四氢呋喃和1000g苯的共混溶剂中，在80℃的温度下搅拌2h直至完全溶解，得到质量浓度为8%的聚氯乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为3.0mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加15层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为380mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚氯乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述聚氯乙烯树脂溶液以1.0mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在150℃的温度下干燥5h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚氯乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取400组。
实施例16
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取600g环氧树脂溶解在8400g甲苯和1000g丙酮的共混溶剂中，在65℃的温度下搅拌7h直至完全溶解，得到质量浓度为6%的环氧树脂溶液；
S2：将厚度为5.5mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加30层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为220mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免环氧树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.6mm，从下往上将S1中的所述环氧树脂溶液以10mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在145℃的温度下干燥8h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中环氧树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.6mm×0.8=0.48mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取60组。
实施例17
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取800g聚乙烯树脂溶解在9200g四氯化碳的溶剂中，在90℃的温度下搅拌10h直至完全溶解，得到质量浓度为8%的聚乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为6.0mm的单层平行石墨毡多层平铺叠加40层后得到多层石墨毡，相邻所述单层平行石墨毡的间距为165mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述聚乙烯树脂溶液以1.0mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在155℃的温度下干燥5h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取700组。
实施例18
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1000g氯化聚乙烯树脂溶解在9000g四氯化碳溶剂中，在90℃的温度下搅拌8h直至完全溶解，得到质量浓度为10%的氯化聚乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为4.0mm的单层S型石墨毡多层叠加8层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为500mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免氯化聚乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.8mm，从下往上将S1中的所述氯化聚乙烯树脂溶液以2mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在170℃的温度下干燥7h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中氯化聚乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.8mm×0.8=0.64mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取150组。
实施例19
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取500g聚醚醚酮树脂溶解在9500g二甲基亚砜溶剂中，在90℃的温度下搅拌7h直至完全溶解，得到质量浓度为5%的聚醚醚酮树脂溶液；
S2：将厚度为5.0mm的单层S型石墨毡多层叠加10层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为420mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚醚醚酮树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述聚醚醚酮树脂溶液以8mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在150℃的温度下干燥6h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚醚醚酮树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取200组。
实施例20
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取100g聚丙烯树脂和300g聚乙烯树脂溶解在9600g苯溶剂中，在85℃的温度下搅拌2h直至完全溶解，得到质量浓度为4%的树脂溶液；
S2：将厚度为3.0mm的单层S型石墨毡多层叠加25层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为340mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.0mm，从下往上将S1中的所述树脂溶液以6mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在165℃的温度下干燥9h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.0mm×0.8=0.8mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取250组。
实施例21
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取1200g聚丙烯树脂溶解在8800g乙酸异戊酯溶剂中，在40℃的温度下搅拌8h直至完全溶解，得到质量浓度为12%的聚丙烯树脂溶液；
S2：将厚度为5.0mm的单层S型石墨毡多层叠加30层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为270mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚丙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为0.8mm，从下往上将S1中的所述聚丙烯树脂溶液以1.0mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在170℃的温度下干燥7h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚丙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=0.8mm×0.8=0.64mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取120组。
实施例22
一种树脂填充型一体化双极板的制备方法包括以下步骤：
S1：称取2000g聚乙烯树脂溶解在8000g苯溶剂中，在60℃的温度下搅拌4h直至完全溶解，得到质量浓度为20%的聚乙烯树脂溶液；
S2：将厚度为6.4mm的单层S型石墨毡多层叠加10层后得到多层石墨毡，相邻所述单层S型石墨毡的间距为140mm，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，避免聚乙烯树脂溶液的扩散，夹具间距离为1.5mm，从下往上将S1中的所述聚乙烯树脂溶液以0.5mm/min的注射速度注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在200℃的温度下干燥10h直至溶剂挥发，并使用抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡，其中所述树脂填充型石墨毡中聚乙烯树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8=1.5mm×0.8=1.2mm；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁，剪裁后的树脂填充型石墨毡弯折压合，得到树脂填充型一体化双极板，并一次性注射获取150组。
对比例
一种钒电池一体化双极板，其制备过程如下：
6.4mm厚石墨毡在500℃空气气氛下保温10h，冷却后将石墨毡放置在0.9mm厚导电塑料双极板两侧，设置热压机温度为160℃，将石墨毡和双极板0.03Mpa热压10min，冷压10min，得到一体化双极板。
将各实施例和对比例制备的一体化双极板裁切为长*宽*高=30*30*12mm的尺寸，采用直流低电阻测试仪测试电阻；此外，将对比例和各实施例中的一体化电极作为电极组装成电堆进行测试，测试电流密度80mA/cm2，记录库伦效率、电压效率及能量效率。测试结果如表1所示：
表1：采用一体化电机组装电堆的电池性能测试表
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 406826DEST_PATH_IMAGE002
由此可见，本发明具有更低的电阻和更高的电压效率、能量效率。本发明一种树脂填充型一体化双极板，可使得石墨毡纤维穿过树脂形成电子通路，降低了阻抗，提升了电池性能。此外，本发明可一次性注射获取50-1000组，简单高效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种树脂填充型一体化双极板，包括石墨毡，其特征在于，所述石墨毡的结构为多层平行石墨毡平铺叠加或多层S型石墨毡叠加形成的多层结构；所述石墨毡内设置有从下往上注射填充的树脂溶液；所述注射填充后的石墨毡通过加热干燥，并通过超声或者抽真空方式将内部残留气体排出后，按所需尺寸剪裁后压合形成树脂填充型一体化双极板。
2.一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将质量比1:49-3:7的树脂和溶剂混合，在40-100℃的温度下搅拌2-10h直至完全溶解，得到质量浓度为2-30%的树脂溶液；
S2：将单层平行石墨毡多层平铺叠加或单层S型石墨毡多层叠加后得到多层石墨毡，用夹具夹在所述多层石墨毡的两端，从下往上将S1中的所述树脂溶液注射填充在所述多层石墨毡内得到填充石墨毡；
S3：将S2中得到的所述填充石墨毡在120-200℃的温度下干燥5-10h直至溶剂挥发，并使用超声或者抽真空的方式去除所述填充石墨毡内部残留气体，得到树脂填充型石墨毡；
S4：将所述树脂填充型石墨毡按照所需尺寸剪裁后压合，得到树脂填充型一体化双极板。
3.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述S2中所述单层平行石墨毡或所述单层S型石墨毡的厚度为3.0-8.0mm，所述多层石墨毡的层数为4-500层，相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距为0.1mm-500mm。
4.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述S4中所述树脂填充型一体化双极板中的树脂填充型石墨毡的分布方式根据相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距d来确定，当相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距为0.1mm≤d≤10mm，所述树脂填充型一体化双极板中的树脂填充型石墨毡的分布方式为所述单层平行石墨毡多层平铺叠加或所述单层S型石墨毡多层叠加；当相邻所述单层平行石墨毡或相邻所述单层S型石墨毡的间距为10mm＜d≤500mm，所述树脂填充型一体化双极板中的树脂填充型石墨毡的分布方式为所述单层S型石墨毡多层叠加后弯折或所述单层平行石墨毡多层平铺叠加后弯折。
5.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述S2中所述树脂溶液的注射速度为0.1-10.0mm/min。
6.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述S3中所述树脂填充型石墨毡中树脂的厚度为0.4-1.2mm，树脂的厚度=相邻两夹具间距×0.8。
7.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述S2中所述填充石墨毡一次性注射获取50-1000组。
8.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述树脂为以下任意一种或两种以上的混合：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚砜醚、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、ABS、聚醚醚酮、聚苯硫醚、氯化聚乙烯、环氧树脂或酚醛树脂。
9.如权利要求2所述的一种树脂填充型一体化双极板的制备方法，其特征在于，所述溶剂为以下任意一种或两种以上的混合：丙酮、氯仿、甲苯、苯、乙醇、甲醇、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙酸乙酯、乙酸异戊酯或四氯化碳。
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