一种端部极板组件制备方法、端部极板组件及燃料电池堆与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种端部极板组件制备方法、端部极板组件及燃料电池堆。


背景技术：

2.集流板是将燃料电池堆的电能输送到外部负载的关键零件，具体地，集流板通过设置于其上的端子连接外部负载。
3.集流板需要与位于端部的端部极板接触，以将电流向外输送，为了避免集流板与端部极板间传递电流时有所损失，集流板与端部极板需要尽可能地贴合，以保证两者间的有效接触面积足够大，进而尽量降低集流板和端部极板之间的接触电阻，提升燃料电池堆的功率。
4.对此，如申请号为cn201210247940.1的前期专利中公开了复合多孔电极、含有其的单电池和电池堆及其制备方法。在将单电极（端部极板）与集流板组合之前，先通过树脂将单电极内部的孔隙进行一定的填充，以对单电极起到骨架支撑作用，提高单电极的硬度和模量，然后将单电极与集流板压合，保证单电极与集流板紧密贴合、接触良好，但是单电极先通过浸渗工艺进行填充将导致单电极的各个外表面的可塑性变差，在进行压合时，将影响单电极与集流板的贴合效果，两者间的平整度难以保证，进而影响接触电阻。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：提供一种端部极板组件制备方法、端部极板组件及燃料电池堆，以解决现有技术中先通过树脂将单电极内部的孔隙进行一定的填充，然后将单电极与集流板压合，将导致单电极的各个外表面的可塑性变差，将影响压合后单电极与集流板的贴合效果，进而影响接触电阻的问题。
6.本发明提供一种端部极板组件制备方法，该端部极板组件制备方法包括：s10：提供集流板和端部极板，所述端部极板为多孔、柔性石墨板；s20：将所述端部极板放置于所述集流板并通过模压工艺将所述端部极板和所述集流板压合，以使所述端部极板贴紧于所述集流板；s30：将所述端部极板和所述集流板整体放置于浸渗树脂中进行浸渗，以使所述端部极板的部分孔隙被所述浸渗树脂填充，且所述端部极板与所述集流板贴合的部分保持与浸渗前相同的柔性；s40：将浸渗后的所述端部极板和所述集流板进行固化；s50：清除所述集流板的端子表面的残留树脂。
7.作为端部极板组件制备方法的优选技术方案，所述集流板具有凹槽，s20中，所述端部极板放置于所述凹槽内并所述端部极板压紧于所述集流板，且模压后所述端部极板与所述凹槽的壁面贴紧。
8.作为端部极板组件制备方法的优选技术方案，s20中，将所述端部极板压紧于所述
集流板的同时，在所述端部极板上模压出极板流道。
9.本发明还提供一种端部极板组件，包括集流板以及贴紧于所述集流板的端部极板，所述端部极板组件通过任一上述方案中所述端部极板组件制备方法制备而成，所述端部极板的部分孔隙被浸渗树脂填充，且浸渗后所述端部极板与所述集流板贴合的部分保持与浸渗前相同的柔性。
10.作为端部极板组件的优选技术方案，所述集流板具有凹槽，所述端部极板位于所述凹槽内。
11.作为端部极板组件的优选技术方案，所述端部极板上设置有多个极板流道。
12.本发明还提供一种燃料电池堆，包括两个端板，以及位于两个所述端板之间的多个双极板和两个单极板，多个所述双极板依次间隔设置；所述燃料电池堆还包括两个如任一上述方案中所述的端部极板组件，两个所述端部极板组件的集流板分别与两个所述端板连接，两个所述端部极板组件的所述端部极板分别与两个所述单极板连接，两个所述单极板分别与位于两端的两个所述双极板连接。
13.作为燃料电池堆的优选技术方案，两个所述端部极板分别与两个所述单极板通过胶水粘结。
14.作为燃料电池堆的优选技术方案，所述燃料电池堆还包括封装件，所述封装件用于给两个所述端板施加相互靠近的锁紧力。
15.作为燃料电池堆的优选技术方案，在所述锁紧力的作用下，所述端部极板被单极板压紧于所述集流板。
16.本发明的有益效果为：本发明提供一种端部极板组件制备方法、端部极板组件及燃料电池堆，该端部极板组件制备方法，先提供集流板和端部极板；然后将端部极板放置于集流板并通过模压工艺将端部极板和集流板压合，以使端部极板贴紧于集流板，然后将端部极板和集流板整体放置于浸渗树脂中进行浸渗，以使端部极板的部分孔隙被浸渗树脂填充，且端部极板与集流板贴合的部分保持与浸渗前相同的柔性；然后将浸渗后的端部极板和集流板进行固化；然后清除集流板的端子表面的残留树脂。通过将集流板和端部极板压合后再整体进行浸渗，能够保证端部极板与集流板贴合的部分柔性不会改变，以提升端部极板与集流板间的贴合面积，降低接触电阻，提升燃料电池电堆的功率，相比现有技术中对端部极板先浸渗后压合而言，可避免端部极板表面整体变硬而无法与集流板很好的贴合。
附图说明
17.图1为本发明实施例中端部极板组件制备方法的流程图；图2为本发明实施例中集流板的结构示意图；图3为本发明实施例中集流板和端部极板的结构示意图；图4为本发明实施例中压合前端部极板和集流板的结构示意图；图5为本发明实施例中压合后端部极板和集流板的结构示意图；图6为本发明实施例中浸渗后端部极板和集流板的结构示意图；图7为本发明实施例中燃料电池堆的结构示意图。
18.图中：
1、集流板；11、凹槽；12、端子；2、端部极板；21、极板流道；22、孔隙；3、端板；4、单极板。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.现有技术中，在将单电极（端部极板）与集流板组合之前，先通过树脂将单电极内部的孔隙进行一定的填充，以对单电极起到骨架支撑作用，提高单电极的硬度和模量，然后将单电极与集流板压合，保证单电极与集流板紧密贴合、接触良好，但是单电极先通过浸渗工艺进行填充将导致单电极的各个外表面的可塑性变差，在进行压合时，将影响单电极与集流板的贴合效果，两者间的平整度难以保证，进而影响接触电阻。
24.对此，本实施例提供一种端部极板组件制备方法以解决上述问题。
25.具体地，如图1所示，该端部极板组件制备方法包括以下步骤。
26.s10：提供集流板1和端部极板2，端部极板2为多孔、柔性石墨板。
27.其中，集流板1和柔性石墨板的结构如图2和图3所示。
28.s20：将端部极板2放置于集流板1并通过模压工艺将端部极板2和集流板1压合，以使端部极板2贴紧于集流板1。
29.可选地，集流板1具有凹槽11，在步骤s20中，端部极板2放置于凹槽11内并端部极板2压紧于集流板1，且模压后端部极板2与凹槽11的壁面贴紧。如此设置能够保证端部极板
2和集流板1具有较大的接触面积。具体地，端部极板2与凹槽11的侧壁以及底壁均可贴紧。
30.可选地，将端部极板2压紧于集流板1的同时，在端部极板2上模压出极板流道21。
31.具体地，本实施例中将集流板1作为下模具并将其放置于压机上，将端部极板2放置于集流板1的凹槽11内，压机的上模上设置有多个间隔设置的凸起，凸起压在端部极板2上，端部极板2上形成多个极板流道21，同时集流板1被压紧于集流板1。可以理解的是，端部极板2具有一定的可塑性，通过压机施压可使其形状发生变化并保持被压机压过后的形状，因此可保证端部极板2和集流板1贴合紧密。
32.如图4和图5所示，在压合工艺之前，端部极板2呈不标准的条形，其外表面的平面度相对较差；当压合后，端部极板2的外表面的平面度具有较大提升，端部极板2和集流板1紧密贴合。
33.s30：将端部极板2和集流板1整体放置于浸渗树脂中进行浸渗，以使端部极板2的部分孔隙22被浸渗树脂填充，且端部极板2与集流板1贴合的部分保持与浸渗前相同的柔性。
34.s40：将浸渗后的端部极板2和集流板1进行固化。
35.其中，固化工艺为现有技术，在此不再赘述。
36.端部极板2和集流板1浸渗后如图6所示，端部极板2中的部分孔隙22被浸渗树脂填充，需要注意的是，浸渗树脂的材质可以为导电树脂为非导电树脂，浸渗树脂固化后的强度大于端部极板2的强度，从而通过浸渗树脂对端部极板2进行浸渗后固化，能够增强端部极板2的强度。其中，通过控制浸渗时的压力能够实现对端部极板2不同程度的浸渗，浸渗工艺和固化工艺均为现有技术在此不再赘述。
37.可以理解的是，将端部极板2和集流板1压合后再进行浸渗，浸渗树脂从端部极板2裸露于集流板1的凹槽11外的表面向端部极板2内浸渗，从而能够保证端部极板2位于凹槽11外部分具有足够的强度，同时，端部极板2位于凹槽11内部分可不受浸渗工艺的影响，依旧具有和浸渗之前相同的柔性，可避免端部极板2硬化而导致端部极板2和集流板1的贴合程度效果降低。
38.s50：清除集流板1的端子12表面的残留树脂。
39.其中，可在浸渗工艺之前，通过胶纸等将集流板1的端子12覆盖，然后在固化工艺后将胶纸揭除，或者在固化工艺后，直接将覆盖于端子12表面的多余胶质清除。
40.本实施例提供的端部极板组件制备方法，先提供集流板1和端部极板2；然后将端部极板2放置于集流板1并将端部极板2压紧于集流板1，以使端部极板2贴紧于集流板1，然后将端部极板2和集流板1整体放置于浸渗树脂中进行浸渗，以使端部极板2的部分孔隙22被浸渗树脂填充，且端部极板2与集流板1贴合的部分保持与浸渗前相同的柔性；然后将浸渗后的端部极板2和集流板1进行固化；然后清除集流板1的端子12表面的残留树脂。通过将集流板1和端部极板2压合后再整体进行浸渗，能够保证端部极板2与集流板1贴合的部分柔性不会改变，进而保证贴合效果，提升端部极板2与集流板1间的贴合面积，降低接触电阻，提升燃料电池电堆的功率，相比现有技术中对端部极板先浸渗后压合而言，可避免端部极板2表面整体变硬而无法与集流板1很好的贴合。
41.本实施例还提供一种通过上述端部极板组件制备方法制备而成的端部基板。
42.具体地，该端部极板组件包括集流板1以及贴紧于集流板1的端部极板2，端部极板
2的部分孔隙22被浸渗树脂填充，且浸渗后端部极板2与集流板1贴合的部分保持与浸渗前相同的柔性。其中，浸渗树脂固化后的强度高于端部极板2的强度。
43.可选地，集流板1具有凹槽11，端部极板2位于凹槽11内。
44.可选地，端部极板2上设置有多个极板流道21。
45.本实施例还提供一种燃料电池堆，如图7所示，该燃料电池堆包括两个端板3，以及位于两个端板3之间的多个双极板和两个单极板4，多个双极板依次间隔设置；燃料电池堆还包括两个端部极板组件，两个端部极板组件的集流板1分别与两个端板3连接，两个端部极板组件的端部极板2分别与两个单极板4连接，两个单极板4分别与位于两端的两个双极板连接。其中，两个单极板4分别为阳极单极板和阳极单极板。需要注意的是，燃料电池堆中的任意两个相邻的双极板之间设置有膜电极，单极板4和对应的双极板之间同样设置膜电极。
46.可选地，两个端部极板2分别与两个单极板4通过胶水粘结。
47.可选地，燃料电池堆还包括封装件，封装件用于给两个端板3施加相互靠近的锁紧力。其中，封装件可以为扎带，或者具有开口的电池箱体，电池箱体的开口处设置封装盖，封装盖和电池箱体通过螺杆、螺母连接，并且封装盖将两个端板3以及位于两个端板3之间的各个部件压紧。本实施例中，通过封装件给予两个端板3相互靠近的锁紧力可使将两个端板3具有向中间靠拢的趋势，同时在锁紧力的作用下，端部极板2被双极板压紧于集流板1。由于端部极板2与集流板1贴合的部分具有未浸渗前的柔性，从而可保证端部极板2和集流板1的贴合的更加紧密，可进一步降低接触电阻。
48.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。