CN113745559B - 一种超薄碳/碳复合材料双极板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄碳/碳复合材料双极板及其制备方法；其包括以下步骤：将碳纤维、高分子树脂、改性膨胀石墨、化学助剂、蒸馏水混合，球磨，进行模压成型，制得双极板素坯；将所述双极板素坯置于高温炉中进行烧结，冷却，得到超薄碳/碳复合材料双极板。上述改性膨胀石墨由甘草酸甲酯改性膨胀石墨；本发明制得的超薄碳/碳复合材料双极板内部结构致密，具有较高力学性能以及优良的阻气性、导电性、耐热性与耐腐蚀性能。

Description

一种超薄碳/碳复合材料双极板及其制备方法
技术领域
本发明属于双极板技术领域，具体涉及一种超薄碳/碳复合材料双极板及其制备方法。
背景技术
双极板又称集流板、隔板,是电池的核心部件之一；双极板有多种功能,主要作用是分隔气体并通过流场将燃料反应气体导入燃料电池，收集并传导电流和支撑膜电极，同时还担负起整个电池系统的散热功能和排水功能。目前无论是科研还是产业领域，主流的双极板包括石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板这三大类。
碳/碳复合材料是以碳为基体，由碳纤维增强的一种高性能复合材料，故其兼备了碳纤维复合材料优异的力学性能和碳素材料所固有的耐高温性能，同时还具有低密度、耐烧蚀及耐疲劳等特点。最重要的是，碳/碳复合材料随着温度的升高其强度也在逐渐变大，可以维持到2200℃，这是其他任何材料所不可比拟的，也是目前国际上公认的最有发展前景的高温结构材料。正是由于具备了以上优点，碳/碳复合材料的应用领域日益广泛。
现有技术如公开号CN110993981A公开了一种制备超薄碳/碳复合材料双极板的方法；其采用超细碳纤维网胎成型工艺、石墨烯改性树脂/沥青料浆分散技术、碳纤维网胎/料浆流场压延成型工艺、大规模双极板CV工(Chemical Vapor Infiltration化学气相渗透法)致密化工艺，获得了低成本超薄高强高电导C/C复合材料双极板，其具有良好的强度、弹性和导热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内部结构致密，具有较高力学性能以及优良的阻气性、导电性、耐热性与耐腐蚀性能的超薄碳/碳复合材料双极板。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
本发明还公开了一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，包括以下步骤：
将碳纤维、高分子树脂、改性膨胀石墨、化学助剂、蒸馏水混合，球磨，进行模压成型，制得双极板素坯；
将双极板素坯置于高温炉中进行烧结，冷却，得到超薄碳/碳复合材料双极板；
上述改性膨胀石墨由甘草酸甲酯改性膨胀石墨。
本发明采用改性膨胀石墨由甘草酸甲酯改性膨胀石墨制得改性膨胀石墨，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，与碳纤维、高分子树脂结合制得超薄碳/碳复合材料双极板；该超薄碳/碳复合材料双极板内部结构紧实致密，具有较高的力学性能；同时具有优良的阻气性与导电性，远满足于商业使用标准；除此之外，该碳/碳复合材料双极板具有优良的耐热性与耐腐蚀性能，以使其具有较长的使用寿命。
优选地，按重量份计，碳纤维为5～10份、高分子树脂20～40份、改性膨胀石墨为10～50份、化学助剂为1～5份、蒸馏水为10～20份。
优选地，高分子树脂为聚丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、脲醛树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氟碳树脂中的至少一种；将其作为中间相，以使碳纤维与改性膨胀石墨相互粘结，得到性能优良的碳/碳复合材料双极板。
优选地，化学助剂包括羟甲基纤维素、聚乙二醇，其中羟甲基纤维素、聚乙二醇的重量比为1:1～3，使混合料混合均匀，具有较好的分散性与流动性，以得到结构致密的双极板材料。
优选地，改性膨胀石墨的制备方法，包括：将膨胀石墨、氢氧化钠置于无水乙醇中超声，加入表面活性剂，置于反应釜中进行水热反应，清洗，过滤，干燥；将上述水热处理后的膨胀石墨加入甲苯溶液中，加热预处理，冷却，然后加入甘草酸甲酯，加热搅拌反应，冷却，清洗，干燥，得到改性膨胀石墨。
更优选地，按重量份计，膨胀石墨为2～5份、氢氧化钠为8～12份、无水乙醇为40～60份、3～6份表面活性剂、甲苯溶液为25～45份、甘草酸甲酯为10～20份。
更优选地，表面活性剂为阳离子表面活性剂或非离子型表面活性剂中的一种。
更优选地，水热反应条件为200～240℃下反应6～10h，以改善膨胀石墨的层间结构，同时使其具有更多的活性基团。
优选地，模压成型的条件为：在温度为180～200℃、压力为15～25MPa下保压2～5min。
优选地，双极板素坯的烧结曲线为：氮气气氛下，先以0.5～1.5℃/min的升温速率从室温升至400～500℃，保温1～3h，再以5～10℃/min的升温速率升至1000～1150℃，保温1～2h，冷却至室温；开始以较慢的升温速率进行烧结，使得复合材料的有机物质缓慢挥发分解，避免孔隙的产生，之后以较快的升温速率烧结，以得到结构紧实致密的碳/碳复合材料双极板，进而提高其各项物理化学性能。
优选地，超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.08～0.1mm。
本发明还公开了一种超薄碳/碳复合材料双极板。
本发明还公开了改性膨胀石墨在提高超薄碳/碳复合材料双极板中导电性中的用途。
本发明由于采用改性膨胀石墨由甘草酸甲酯改性膨胀石墨制得改性膨胀石墨，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，与碳纤维、高分子树脂结合制得超薄碳/碳复合材料双极板；，因而具有如下有益效果：该超薄碳/碳复合材料双极板内部结构紧实致密，具有较高的力学性能；同时具有优良的阻气性与导电性，远满足于商业使用标准；除此之外，该碳/碳复合材料双极板具有优良的耐热性与耐腐蚀性能，以使其具有较长的使用寿命。因此，本发明是一种内部结构致密，具有较高力学性能以及优良的阻气性、导电性、耐热性与耐腐蚀性能的超薄碳/碳复合材料双极板。
附图说明
图1为纯膨胀石墨、对比例1中膨胀石墨烯与实施例2中改性膨胀石墨的红外光谱图；
图2为实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板断面的SEM图；
图3为超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度；
图4为超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率；
图5为超薄碳/碳复合材料双极板的热重曲线；
图6为超薄碳/碳复合材料双极板的导电率；
图7为超薄碳/碳复合材料双极板的腐蚀电流。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
具体地，在本发明的一些实施例中，改性膨胀石墨的制备方法，包括：按重量份计，将2～5份膨胀石墨、8～12份氢氧化钠置于40～60份无水乙醇中超声，加入3～6份表面活性剂，置于反应釜中进行水热反应，其中水热反应条件为在200～240℃下反应6～10h，用去离子水清洗3～5次至pH为6.8～7.2，过滤，干燥；将上述水热处理后的膨胀石墨加入25～45份甲苯溶液中，加热至100～120℃预处理2～4h，冷却至45～55℃，然后缓慢加入10～20份甘草酸甲酯搅拌2～4h，升温至110～120℃下反应6～10h，冷却至室温，用去离子水清洗3～5次，干燥，得到改性膨胀石墨。
实施例1：
一种改性膨胀石墨的制备方法，包括：按重量份计，将2份膨胀石墨、8份氢氧化钠置于40份无水乙醇中超声，加入3.5份十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵(购自郑州易和精细化学品有限公司)，置于聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，其中水热反应条件为在210℃下反应10h，用去离子水清洗3次至pH为6.8，过滤，干燥；将上述水热处理后的膨胀石墨加入25份甲苯溶液中，加热至100℃预处理4h，冷却至45℃，然后缓慢加入10份甘草酸甲酯搅拌3h，升温至110℃下反应8h，冷却至室温，用去离子水清洗3次，干燥，得到改性膨胀石墨。
实施例2：
一种改性膨胀石墨的制备方法，与实施例1不同的是：按重量份计，将2.5份膨胀石墨、10份氢氧化钠置于50份无水乙醇中超声，加入4.5份十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵，置于聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，其他步骤均与实施例1相同。
实施例3：
一种改性膨胀石墨的制备方法，与实施例1不同的是：水热反应条件为在230℃下反应8h，用去离子水清洗3次至pH为7.1，过滤，干燥；将上述水热处理后的膨胀石墨加入40份甲苯溶液中，加热至110℃预处理3h，冷却至50℃，然后缓慢加入15份甘草酸甲酯搅拌3h，升温至115℃下反应8h，冷却至室温，用去离子水清洗4次，干燥，得到改性膨胀石墨。
实施例4：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，包括以下步骤：
按重量份计，将5份碳纤维、20份聚酰亚胺树脂、15份实施例1中的改性膨胀石墨、2.5份化学助剂(其中羟甲基纤维素、聚乙二醇的重量比为1:1)、10份蒸馏水混合，并置于球磨机中按球料比为2:1球磨12h，然后在温度为180℃、压力为15MPa下模压成型，保压2.5min，制得双极板素坯；
将双极板素坯置于高温炉中，在氮气气氛下，先以0.5℃/min的升温速率从室温升至400℃，保温3h，再以5℃/min的升温速率升至1000℃，保温1h，冷却至室温，得到超薄碳/碳复合材料双极板，测得超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.094mm。
实施例5：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例4相同，与实施例4不同的是：按重量份计，将8份碳纤维、35份聚酰亚胺树脂、20份实施例2中的改性膨胀石墨、4.5份化学助剂(其中羟甲基纤维素、聚乙二醇的重量比为1:2)、20份蒸馏水混合，并置于球磨机中按球料比为2:1球磨12h，然后在温度为200℃、压力为20MPa下模压成型，保压5min，制得双极板素坯，最终测得超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.083mm。
实施例6：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例5相同，与实施例5不同的是：按重量份计，将8份碳纤维、35份聚酰亚胺树脂、20份实施例3中的改性膨胀石墨、4.5份化学助剂(其中羟甲基纤维素、聚乙二醇的重量比为1:2)、20份蒸馏水混合，并置于球磨机中按球料比为2:1球磨12h，然后在温度为200℃、压力为20MPa下模压成型，保压5min，制得双极板素坯，最终测得超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.082mm。
实施例7：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例5相同，与实施例5不同的是：将双极板素坯置于高温炉中，在氮气气氛下，先以1℃/min的升温速率从室温升至450℃，保温2h，再以10℃/min的升温速率升至1100℃，保温1h，冷却至室温，得到超薄碳/碳复合材料双极板，最终测得超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.083mm。
实施例8：
为了进一步改善超薄碳/碳复合材料双极板的物理化学性能，采取的优选措施还包括：在化学助剂中添加甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯，其中化学助剂中羟甲基纤维素、聚乙二醇与甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯的重量比为1:1～3:0.4～0.7。甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯的添加，其与羟甲基纤维素、聚乙二醇可能起协同作用共同调节混合料的分散性与流动性，得到混合均匀的混合料，再进行模压成型、高温烧结制得超薄碳/碳复合材料双极板，其进一步改善了超薄碳/碳复合材料双极板的物理化学性能。
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例5相同，与实施例5不同的是：按重量份计，将8份碳纤维、35份聚酰亚胺树脂、20份实施例2中的改性膨胀石墨、4.5份化学助剂(其中羟甲基纤维素、聚乙二醇与甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯的重量比为1:2:0.5)、20份蒸馏水混合，并置于球磨机中按球料比为2:1球磨12h，然后在温度为200℃、压力为20MPa下模压成型，保压5min，制得双极板素坯，最终测得超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.083mm。
实施例9：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例8相同，与实施例8不同的是：在化学助剂中，羟甲基纤维素、聚乙二醇与甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯的重量比为1:2:0.7。
实施例10：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例8相同，与实施例8不同的是：按重量份计，将8份碳纤维、35份聚酰亚胺树脂、20份膨胀石墨烯、4.5份化学助剂(其中羟甲基纤维素、聚乙二醇与甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯的重量比为1:2:0.5)、20份蒸馏水混合，并置于球磨机中按球料比为2:1球磨12h，然后在温度为200℃、压力为20MPa下模压成型，保压5min，制得双极板素坯，最终测得超薄碳/碳复合材料双极板的厚度为0.082mm。
上述膨胀石墨烯的制备方法为：按重量份计，将2.5份膨胀石墨、10份氢氧化钠置于50份无水乙醇中超声，加入4.5份十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵，置于聚四氟乙烯反应釜中进行水热反应，其中水热反应条件为在210℃下反应10h，用去离子水清洗3次至pH为6.8，过滤，干燥，得到膨胀石墨烯。
对比例1：
一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其他步骤均与实施例5相同，与实施例5不同的是：将实施例2中的改性膨胀石墨替换为实施例10中的膨胀石墨烯。
试验例1：
1.改性膨胀石墨红外谱图测试
采用傅立叶红外光谱仪(Nicolet 5700)测定，将改性前后的样品干燥后，分别与KBr混合研磨压片，测试波数范围为4000-500cm-1。
图1为纯膨胀石墨、对比例1中膨胀石墨烯与实施例2中改性膨胀石墨的红外光谱图。曲线a、b、c分别为实施例2中改性膨胀石墨的红外光曲谱图、对比例1中膨胀石墨烯与纯膨胀石墨；由图1可以看出，相对与纯膨胀石墨，对比例1中膨胀石墨烯在2974.8cm-1、2856.9cm-1附近出现甲基、亚甲基的伸缩振动吸收峰；这可能是氢氧化钠与阳离子表面活性剂引入石墨中的基团；相对于对比例1中的膨胀石墨烯，在实施例2的改性膨胀石墨的红外谱图中，在1735.2cm-1附近出现酯基的伸缩振动吸收峰；在1673.8cm-1附近出现碳碳双键的伸缩振动吸收峰，由此可知，采用甘草酸甲酯改性膨胀石墨得到改性膨胀石墨。
2.超薄碳/碳复合材料双极板表面形貌测试
采用S-4800型场发射扫描电子显微镜(日本Hitachi公司)观察碳/碳复合材料双极板断面的微观结构，测试电压为15KV。
图2为实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板断面的SEM图。由图2可以看出，超薄碳/碳复合材料双极板断面结构紧密，出现一些层状结构，整体结构排列有一定的方向性。
试验例2：
1.超薄碳/碳复合材料双极板强度测试
按照弯曲强度ASTM D790，GB 13465.2-2002标准测定。测量样品三个不同位置的宽度和厚度，取平均值。将样品固定在支座上，压头以5mm/min的加载速度均匀且无冲击地施加垂直或拉伸负荷，直至试样断裂，读取断裂负荷值。计算弯曲强度M(MPa)，计算公式如下：
M＝3PL/(2bh2)
式中：P为断裂负荷值，N；L为支座跨距，mm；b为试样宽度，mm；h为试样厚度，mm。
图3为超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度。由图3可以看出，实施例4-7中超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度高于51MPa；对比实施例5与对比例1，实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度高于对比例1，这说明采用甘草酸甲酯改性膨胀石墨，并将其与其他成分复合制得超薄碳/碳复合材料双极板，其提高了双极板的弯曲强度；实施例8-9中超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度高于57MPa，对比实施例5与实施例8-9、实施例10与对比例1，实施例8-9中超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度高于实施例5，实施例10中超薄碳/碳复合材料双极板的弯曲强度高于对比例1，这说明在化学助剂中添加甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，进一步提高了双极板的弯曲强度，可能是因为甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯与其他成分起协同作用共同调节混合料的分散性与流动性，得到混合均匀的混合料，进而使双极板具有更为优良的力学性能。
2.超薄碳/碳复合材料双极板阻气性能测试
按照气密性ASTM D1434，GB 1038，ISO 2556标准测定。渗透池由氢气室、氮气室等部分组成，氢气的渗透量由气相色谱仪检测；色谱分析条件：填充柱
Figure BDA0003272112710000071
填充材料SA(孔径为0.5nm的硅铝酸盐)，柱温28℃，汽化室和检测室温度均为100℃，载气压力0.3MPa。分别在气室的两侧通入温度为(23±2)℃，压力为0.1MPa的氢气和氮气，保持气室两侧的压力平衡，压力平衡通过两侧精密压力表来控制。在温度为(23±2)℃，压力为0.1MPa条件下稳定8h，将氮气的出口通入气相色谱仪测量被测气体的浓度，并记录色谱图。并计算氢气透过率，计算公式如下：
C＝q/S
式中：C为双极板单位时间、单位面积的氢气透过率，cm3·cm-2·s-1；q为单位时间的气体渗透量，cm3·s-1；S为渗透池有效测试面积，cm2。
图4为超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率。由图4可以看出，实施例4-7中超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率低于3.5×10-7cm3·cm-2·s-1，低于美国DOE标准(＜2×10-6cm3·cm-2·s-1)，完全满足商业上双极板的应用要求；对比实施例5与对比例1，实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率低于对比例1，这说明采用甘草酸甲酯改性膨胀石墨，并将其与其他成分复合制得超薄碳/碳复合材料双极板，其降低了双极板的氢气渗透率，即提高了双极板的阻气性能；实施例8-9中超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率低于2.65×10-7cm3·cm-2·s-1，对比实施例5与实施例8-9、实施例10与对比例1，实施例8-9中超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率低于实施例5，实施例10中超薄碳/碳复合材料双极板的氢气渗透率低于对比例1，这说明在化学助剂中添加甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，进一步提高了双极板的阻气性能，使其具有优良的气密性。
3.超薄碳/碳复合材料双极板耐热性能测试
采用STA 409 PC/PG(德国NETZSCH)热重分析仪来考察树脂的热稳定性，将测试样品置于坩埚内，载气为氧气和氮气(流量为50mL/min)，升温速率10℃/min。
图5为超薄碳/碳复合材料双极板的热重曲线。曲线a、b、c、d分别为实施例8、实施例5、实施例10与对比例1的热重曲线；由图5可以看出，实施例5在大约600℃之后失重明显，对比实施例5与对比例1，实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板的热稳定性优于对比例1，这说明采用甘草酸甲酯改性膨胀石墨，并将其与其他成分复合制得超薄碳/碳复合材料双极板，其提高了双极板的耐热性，使其具有较好的热稳定性；对比实施例5与实施例8、实施例10与对比例1，实施例8与实施例5的热重曲线变化趋势差别不大，实施例10与对比例1的热重曲线变化趋势差别也不大，这说明在化学助剂中添加甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，对超薄碳/碳复合材料双极板的耐热性能影响不大。
4.超薄碳/碳复合材料双极板导电性能测试
采用双电测四探针测试仪(型号为KDY-4)，双极板的导电率可通过仪器测得电压和电流，再量取厚度和直径，查询相关修正系数后可按下式计算：
ρ＝V·(WFS·F(W/S)F(S/D)Ft)/I
式中：V为电压的读数，mV；I为电流的读数，mA；W为被测样品的厚度，cm；F(S/D)为直径修正系数；F(W/S)为厚度修正系数；Ft为温度修正系数；Fs为探针间距修正系数。
图6为超薄碳/碳复合材料双极板的导电率。由图6可以看出，实施例4-7中超薄碳/碳复合材料双极板的导电率高于370S/cm；对比实施例5与对比例1，实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板的导电率高于对比例1，这说明采用甘草酸甲酯改性膨胀石墨，并将其与其他成分复合制得超薄碳/碳复合材料双极板，其提高了双极板的导电性能；对比实施例5与实施例8-9、实施例10与对比例1，实施例8-9中超薄碳/碳复合材料双极板的导电率与实施例5无明显区别，实施例10中超薄碳/碳复合材料双极板的导电率与对比例1也无明显区别，这说明在化学助剂中添加甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，对超薄碳/碳复合材料双极板的导电性能无明显影响。
5.超薄碳/碳复合材料双极板耐腐蚀性能测试
采用铂电极用作辅助电极，饱和的甘汞电极用作参比电极。用5％H2SO4溶液模拟燃料电池工作的环境，电压为-1～1V之间测试，进而计算其腐蚀电流。
图7为超薄碳/碳复合材料双极板的腐蚀电流。由图7可以看出，实施例4-7中超薄碳/碳复合材料双极板的腐蚀电流低于2.8μA·cm-2，远低于美国DOE标准(＜16μA·cm-2)，满足商业上双极板的应用要求；对比实施例5与对比例1，实施例5中超薄碳/碳复合材料双极板的腐蚀电流低于对比例1，这说明采用甘草酸甲酯改性膨胀石墨，并将其与其他成分复合制得超薄碳/碳复合材料双极板，提高了双极板的耐腐蚀性能；对比实施例5与实施例8-9、实施例10与对比例1，实施例8-9中超薄碳/碳复合材料双极板的腐蚀电流稍低于实施例5，实施例10中超薄碳/碳复合材料双极板的腐蚀电流稍低于对比例1，这说明在化学助剂中添加甘油三乙酰基蓖麻醇酸酯，将其作为碳/碳复合材料双极板的成分，对双极板的耐腐蚀性能有一定的提升。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案、也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，包括以下步骤：
将碳纤维、高分子树脂、改性膨胀石墨、化学助剂、蒸馏水混合，球磨，进行模压成型，制得双极板素坯；
将所述双极板素坯置于高温炉中进行烧结，冷却，得到超薄碳/碳复合材料双极板；
所述改性膨胀石墨由甘草酸甲酯改性膨胀石墨。
2.根据权利要求1所述的一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其特征在于：按重量份计，所述碳纤维为5～10份、高分子树脂20～40份、改性膨胀石墨为10～50份、化学助剂为1～5份、蒸馏水为10～20份。
3.根据权利要求1所述的一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其特征在于：所述高分子树脂为聚丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、脲醛树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氟碳树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其特征在于：所述化学助剂包括羟甲基纤维素、聚乙二醇，其中羟甲基纤维素、聚乙二醇的重量比为1:1～3。
5.根据权利要求1所述的一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其特征在于：所述改性膨胀石墨的制备方法，包括：将膨胀石墨、氢氧化钠置于无水乙醇中超声，加入表面活性剂，置于反应釜中进行水热反应，清洗，过滤，干燥；将所述水热处理后的膨胀石墨加入甲苯溶液中，加热预处理，冷却，然后加入甘草酸甲酯，加热搅拌反应，冷却，清洗，干燥，得到改性膨胀石墨。
6.根据权利要求1所述的一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其特征在于：所述模压成型的条件为：在温度为180～200℃、压力为15～25MPa下保压2～5min。
7.根据权利要求1所述的一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其特征在于：所述双极板素坯的烧结曲线为：氮气气氛下，先以0.5～1.5℃/min的升温速率从室温升至400～500℃，保温1～3h，再以5～10℃/min的升温速率升至1000～1150℃，保温1～2h，冷却至室温。
8.权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的超薄碳/碳复合材料双极板。
9.改性膨胀石墨在提高超薄碳/碳复合材料双极板中导电性中的用途，其特征在于：所述改性膨胀石墨由甘草酸甲酯改性膨胀石墨。
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