CN115000442A - 一种燃料电池双极板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种燃料电池双极板及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：S01、将60％‑90％石墨基体、5％‑30％树脂和0‑20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有两层结构或三层结构的中间体，所述两层结构的中间体包括上层预制板和下层导电基材，所述三层结构的中间体包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板；S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃‑350℃加热固化5min‑180min，得到燃料电池双极板。本申请能够解决极板最薄处难以成型的问题，制备得到的双极板成型强度较好，可满足燃料电池的使用需要。

Description

一种燃料电池双极板及其制备方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池双极板及其制备方法。
背景技术
燃料电池利用燃料与氧气的化学转化产生电能，其核心组件包括膜电极单元。膜电极单元是由可传导质子的膜和分别设置在膜两侧的电极(阳极和阴极)构成的联合体。燃料电池一般由大量堆叠设置的膜电极单元构成，这些膜电极单元的电功率相互叠加。
燃料电池电堆是由多片双极板与膜电极组装而成，结构为双极板、膜电极、双极板、膜电极……其中双极板是燃料电池电堆的主要部件，占据电池电堆整体成本的40％以上。双极板起着分隔阳极反应物和阴极反应物、支撑整个电池系统的重要作用。燃料电池内部的微酸性环境对双极板材料的性能要求比较高，目前只有纯石墨材料能够完全满足双极板材料性能上的要求。但是，纯石墨材料的制造及加工成本都很高，而且加工困难，易于破碎，很难批量生产。目前，也有采用金属双极板制备燃料电池的，但是，金属双极板的加工成本很高，且寿命较短，长期在酸性环境下使用很容易被腐蚀。
目前，石墨基复合双极板因其加工条件及成本上的优势，应用潜力巨大。但是，石墨基复合双极板成型强度较低，无法压制厚度较薄的双极板，而且石墨基复合双极板制备得到的电堆整体体积较大、功率密度小，很难满足燃料电池电堆的使用需要。
发明内容
基于此，本发明提供一种燃料电池双极板及其制备方法，旨在解决现有的石墨基复合双极板成型强度较低、无法压制厚度较薄的双极板，而且石墨基复合双极板制备得到的电堆整体体积较大、功率密度小，很难满足燃料电池电堆的使用需要等问题。本申请能够改善极板最薄处难以成型的问题，制备得到的双极板成型强度较好，能够得到厚度较薄的双极板；采用本申请双极板制得的电堆整体体积较小、功率密度较大，可以满足燃料电池电堆的使用需要。
为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将60％-90％石墨基体、5％-30％树脂和0-20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有两层结构或三层结构的中间体，所述两层结构的中间体包括上层预制板和下层导电基材，所述三层结构的中间体包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃-350℃加热固化5min-180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
作为优选的实施方式，步骤S01中，
所述石墨基体优选为膨胀石墨、鳞片石墨或者微晶石墨。
所述树脂优选为聚苯硫醚(PPS)、聚偏氟乙烯(PVDF)、酚醛树脂(PF)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)和聚醚酰亚胺(PEI)中的一种或者至少两种的混合物。
所述导电填充物优选为炭黑、碳纤维、纳米碳管和石墨烯中的一种或者至少两种的混合物。
所述混合优选在混炼机、球磨机、砂磨机、气流粉碎机或者桨式搅拌机中进行混合。
所述辊压优选在辊压机中进行。
所述辊压优选采用3-5道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm-20mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm-4mm。
所述预制板的密度为0.05g/cm3-0.5g/cm3，厚度为3mm-20mm。
作为优选的实施方式，步骤S02中，
所述导电基材优选为碳纸、碳纤维布或者石墨纸。
所述中间层导电基材的厚度为0.05mm-0.3mm。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上和/或所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力优选为5MPa-80MPa。
作为优选的实施方式，步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度优选为20MPa-80MPa，导电率优选为100S/cm-600S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度优选为0.20mm-0.25mm。
另一方面，本申请实施例还提供由上述制备方法得到的燃料电池双极板。
本发明通过以60％-90％石墨基体、5％-30％树脂和0-20％导电填充物混合制备预制板，然后以具有三层结构的中间体(上层预制板、中间层导电基材和下层预制板)制备带流道的极板，能够解决极板最薄处难以成型的问题，制备得到的双极板成型强度较好，能够得到厚度较薄的双极板；采用本申请双极板制得的电堆整体体积较小、功率密度较大，可以满足燃料电池电堆的使用需要。本发明的制备方法简单，生产成本较低，生产效率较高，易于批量化或大规模生产。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中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的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
燃料电池内部的微酸性环境对双极板材料的性能要求比较高，目前只有纯石墨材料能够完全满足双极板材料性能上的要求。但是，纯石墨材料的制造及加工成本都很高，而且加工困难，易于破碎，很难批量生产。目前，也有采用金属双极板制备燃料电池的，但是，金属双极板的加工成本很高，且寿命较短，长期在酸性环境下使用很容易被腐蚀。石墨基复合双极板因其加工条件及成本上的优势，应用潜力巨大。但是，石墨基复合双极板成型强度较低，无法压制厚度较薄的双极板，而且石墨基复合双极板制备得到的电堆整体体积较大、功率密度小，很难满足燃料电池电堆的使用需要。基于此，有必要提供一种燃料电池双极板及其制备方法以解决上述技术问题。
为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将60％-90％石墨基体、5％-30％树脂和0-20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有两层结构或三层结构的中间体，所述两层结构的中间体包括上层预制板和下层导电基材，所述三层结构的中间体包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃-350℃加热固化5min-180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
在本申请中，通过石墨提供主要的导电网络、树脂增加机械强度、导电填充物主要是填充在树脂内部来降低接触电阻，同时控制各组分的用量比例来制备预制板，树脂在预制板中以球晶或者不规则颗粒状分布，加热之后可以使树脂熔融或交联，同时使石墨颗粒直接形成类似粉末冶金烧结后的烧结颈，大幅度提高强度，从而解决极板最薄处难以成型的问题。
单纯预制板韧性较差，在厚度较薄的情况下容易发生折断；本申请以具有三层结构的中间体(上层预制板、中间层导电基材和下层预制板)制备带流道的极板，通过增加导电基材(类似碳布等)可以大幅度增加韧性，进一步保证厚度较薄的双极板能够较好成型。
作为优选的实施方式，步骤S01中，
所述石墨基体优选为膨胀石墨、鳞片石墨或者微晶石墨。
所述树脂优选为PPS、PVDF、酚醛树脂、PI、PES和PEI中的一种或者至少两种的混合物。
所述导电填充物优选为炭黑、碳纤维、纳米碳管和石墨烯中的一种或者至少两种的混合物。本申请的双极板结构中，存在以石墨为主体的连续导电网络以及以树脂为主体的分散式增强相，通过加入导电填充物，且控制加入的导电填充物为点状、片状以及线状的纳米导电材料，可以在树脂(分散式增强相)内形成一定的导电网络，从而进一步提高本申请双极板结构的导电性能。
所述混合优选在混炼机、球磨机、砂磨机、气流粉碎机或者桨式搅拌机中进行混合。
所述辊压优选在辊压机中进行。
所述辊压优选采用3-5道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm-20mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm-4mm。这样，通过一步步缩小压辊的辊间间隙来实现各物料的物理交联，从而有效提高预制板的强度，保证厚度较薄的双极板能够较好成型。
所述预制板的密度为0.05g/cm3-0.5g/cm3，厚度为3mm-20mm。通过控制预制板的密度在比较低的范围，能够有效提高后续带流道的极板的压制成型的可压缩性，保证厚度较薄的双极板能够较好成型。
作为优选的实施方式，步骤S02中，
所述导电基材优选为碳纸、碳纤维布或者石墨纸。导电基材能够有效提高双极板的韧性，同时有效保证双极板的导电性能。
所述中间层导电基材的厚度为0.05mm-0.3mm。由于导电基材的可压缩性不高，在本申请中，通过控制导电基材的厚度，使得导电基材要比预制板薄，并且比最终的极板成型厚度薄，以保证厚度较薄的双极板能够较好成型。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上和/或所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力优选为5MPa-80MPa。
作为优选的实施方式，步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度优选为20MPa-80MPa，导电率优选为100S/cm-600S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度优选为0.20mm-0.25mm。
另一方面，本申请实施例还提供由上述制备方法得到的燃料电池双极板。
本发明通过以60％-90％石墨基体、5％-30％树脂和0-20％导电填充物混合制备预制板，然后以具有三层结构的中间体(上层预制板、中间层导电基材和下层预制板)制备带流道的极板，能够解决极板最薄处难以成型的问题，制备得到的双极板成型强度较好，能够得到厚度较薄的双极板(本申请的双极板最薄处厚度为0.20mm-0.25mm，比目前石墨双极板最薄处厚度0.40mm更薄)；采用本申请双极板制得的电堆整体体积较小、功率密度较大，可以满足燃料电池电堆的使用需要。本发明的制备方法简单，生产成本较低，生产效率较高，易于批量化或大规模生产。
实施例1
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将60％石墨基体、20％树脂和20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有三层结构的中间体，包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃加热固化180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为膨胀石墨。所述树脂为PPS。所述导电填充物为碳纤维。
所述混合在混炼机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用3道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm。
所述预制板的密度为0.1g/cm3，厚度为3mm。
步骤S02中，
所述导电基材为碳纸。
所述中间层导电基材的厚度为0.05mm。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上及所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为5MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为70MPa，导电率为500S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.20mm。
实施例2
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将90％石墨基体、5％树脂和5％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有三层结构的中间体，包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于350℃加热固化20min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为微晶石墨。所述树脂为酚醛树脂。所述导电填充物为纳米碳管。
所述混合在球磨机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用5道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为18mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减2mm。
所述预制板的密度为0.5g/cm3，厚度为10mm。
步骤S02中，
所述导电基材为石墨纸。
所述中间层导电基材的厚度为0.3mm。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上及所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为80MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为80MPa，导电率为600S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.23mm。
实施例3
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将70％石墨基体和30％树脂混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有三层结构的中间体，包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于300℃加热固化5min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为膨胀石墨。所述树脂为PEI。
所述混合在混炼机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用4道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为20mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减4mm。
所述预制板的密度为0.05g/cm3，厚度为20mm。
步骤S02中，
所述导电基材为碳纤维布。
所述中间层导电基材的厚度为0.2mm。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上及所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为50MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为75MPa，导电率优选为550S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.25mm。
实施例4
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将80％石墨基体、5％％树脂和15％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有三层结构的中间体，包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于300℃加热固化10min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为微晶石墨。所述树脂为PES。所述导电填充物为石墨烯。
所述混合在混炼机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用4道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为17mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减3mm。
所述预制板的密度为0.3g/cm3，厚度为10mm。
步骤S02中，
所述导电基材为碳纤维布。
所述中间层导电基材的厚度为0.1mm。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上及所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为60MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为75MPa，导电率为500S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.20mm。
实施例5
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将65％石墨基体、15％树脂和20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有三层结构的中间体，包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于150℃加热固化100min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为膨胀石墨。所述树脂为PPS。所述导电填充物为10％炭黑和10％石墨烯的混合物。
所述混合在混炼机。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用5道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为20mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减3mm。
所述预制板的密度为0.3g/cm3，厚度为7mm。
步骤S02中，
所述导电基材为碳纸。
所述中间层导电基材的厚度为0.05mm。
所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上及所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为20MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为70MPa，导电率为560S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.20mm。
实施例6
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将60％石墨基体、20％树脂和20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有两层层结构的中间体，包括上层预制板和下层导电基材，其中，所述上层预制板为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃加热固化180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为膨胀石墨。所述树脂为PPS。所述导电填充物为碳纤维。
所述混合在混炼机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用3道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm。
所述预制板的密度为0.1g/cm3，厚度为3mm。
步骤S02中，
所述导电基材为碳纸。
所述下层导电基材的厚度为0.05mm。
所述上层预制板和所述下层导电基材具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为5MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为60MPa，导电率为500S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.20mm。
对比实施例1
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将60％石墨基体、20％树脂和20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有两层层结构的中间体，包括上层预制板和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃加热固化180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为膨胀石墨。所述树脂为PPS。所述导电填充物为碳纤维。
所述混合在混炼机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用3道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm。
所述预制板的密度为0.1g/cm3，厚度为3mm。
步骤S02中，
所述上层预制板和所述下层预制板具有相同的形状和面积。
所述流道设置于所述上层预制板的外表面上及所述下层预制板的外表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为5MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为40MPa，导电率为60S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.15mm。由于缺少导电基材使得双极板的韧性较低、燃料电池双极板的抗弯强度较差，最薄处的厚度较薄，本实施例的燃料电池双极板的成品率较低，较难成型。
对比实施例2
一种燃料电池双极板的制备方法，包括如下步骤：
S01、将60％石墨基体、20％树脂和20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物和导电基材进行辊压，得到预制板；
S02、于真空下，将步骤S01中的预制板进行压制，得到带流道的极板；S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃加热固化180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
步骤S01中，
所述石墨基体为膨胀石墨。所述树脂为PPS。所述导电填充物为碳纤维。所述导电基材为碳纸，所述碳纸的厚度为0.05mm。
所述混合在混炼机中进行混合。所述辊压在辊压机中进行。
所述辊压采用3道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm。
所述预制板的密度为0.2g/cm3，厚度为4mm。
步骤S02中，
所述流道设置于所述预制板的外表面上。
所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为5MPa。
步骤S03中，
所述燃料电池双极板的抗弯强度为15MPa，导电率为300S/cm。
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.35mm。由于燃料电池双极板的抗弯强度较差，最薄处的厚度较厚，本实施例的燃料电池双极板制得的电堆整体体积较大、功率密度较小，很难满足使用需要。
从本申请的实施例可以看出，在本申请给定的测试参数范围内，能够获得本征的锂离子扩散系数数据，锂离子扩散系数的数据分布更加集中，数据波动比较小，没有明显的离散现象。当充放电的电流增大，充放电的时间缩短时，锂离子扩散系数的数据稳定性会降低，出现比较大的波动范围。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、将60％-90％石墨基体、5％-30％树脂和0-20％导电填充物混合均匀，得到混合物；将所述混合物进行辊压，得到预制板；
S02、将导电基材与步骤S01中的预制板进行叠放，得到多层中间体；于真空下，将所述多层中间体进行压制，得到带流道的极板；所述多层中间体为具有两层结构或三层结构的中间体，所述两层结构的中间体包括上层预制板和下层导电基材，所述三层结构的中间体包括上层预制板、中间层导电基材和下层预制板，其中，所述上层预制板和所述下层预制板均为步骤S01中制备得到的预制板；
S03、将步骤S02中带流道的极板于100℃-350℃加热固化5min-180min，得到燃料电池双极板；
所述百分比为重量百分比。
2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述石墨基体为膨胀石墨、鳞片石墨或者微晶石墨；
所述树脂为PPS、PVDF、酚醛树脂、PI、PES和PEI中的一种或者至少两种的混合物。
3.根据权利要求2所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述导电填充物为炭黑、碳纤维、纳米碳管和石墨烯中的一种或者至少两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述辊压采用3-5道压辊，第一道压辊的辊间间隙设置为15mm-20mm，第一道压辊之后的压辊的辊间间隙设置逐级递减1mm-4mm。
5.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S01中，所述预制板的密度为0.05g/cm3-0.5g/cm3，厚度为3mm-20mm。
6.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S02中，所述导电基材为碳纸、碳纤维布或者石墨纸；所述中间层导电基材的厚度为0.05mm-0.3mm。
7.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S02中，所述上层预制板、所述中间层导电基材和所述下层预制板具有相同的形状和面积；
所述流道设置于所述上层预制板远离所述导电基材层的表面上和/或所述下层预制板远离所述导电基材层的表面上。
8.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S02中，所述真空的真空度＞0.08MPa；所述压制的压力为5MPa-80MPa。
9.根据权利要求1所述的燃料电池双极板的制备方法，其特征在于，步骤S03中，所述燃料电池双极板的抗弯强度为20MPa-80MPa，导电率为100S/cm-600S/cm；
所述燃料电池双极板的最薄处厚度为0.20mm-0.25mm。
10.一种燃料电池双极板，其特征在于，由权利要求1至9任一项所述的燃料电池双极板的制备方法制备得到。
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