膨胀石墨双极板制备工艺流程是什么?
天然石墨资料膨化处理-柔性石墨板制备-模压柔性石墨板制备单极板-真空浸渍树脂处理-热压整平极板-丝网印刷涂胶-双极板粘接处理-极板切边。其中柔性石墨板的制备、真空限制、浸渍处理是整个制备进程核心。
①膨胀石墨板制备进程
采用天然鳞片石墨资料制备,通过强酸氧化在石墨层间构成化合物,保存石墨原有接连相的结构基础上增加了石墨层间距离,改变原有石墨的某些特性,构成一种具有优秀柔软性和回弹性的物质。
制备膨胀石墨的关键在于层间化合物的生成,而在天然鳞片石墨在化学氧化进程中,石墨边际区域和层间区域是一起进行的。前期把原猜中剩余的矿物质除掉,确保足够的纯度,杂质会引起石墨晶格缺陷和位错等的状况呈现,影响导电性。
一般石墨粒度太大,表现出层间化合物构成不够充沛;石墨粒度过小将会导致石墨边际氧化过快,不利于层间化合物的构成,通过挑选的石墨粒度目数通常在80-200目左右。
在将插层剂与鳞片石墨按份额混合均匀且反响充沛,通过插层剂控制层间化合物的生成,削减边际化合物的生成,从而到达胀大作用。常用的插层剂有硝酸、硫酸、高锰酸钾等。待石墨氧化反响充沛后,通过脱酸、水洗、枯燥等工序,将剩余的插层剂去除干净,一起增加相应的抗氧化剂,防止石墨在高温条件下氧化。将枯燥后的石墨放置800-1200℃下进行高温膨化,使石墨层间化合物快速分化,并利用分化发生的推力将层间距拉大,最终形状蠕虫状的石墨条,长度可达1-2cm。
②真空限制
将低密度柔性石墨板限制成高密度板,并印上相应的流道结构,这是限制成型的主要内容。柔性石墨在低密度状况呈疏松状况,内部存在许多间隙的空泛且充满了气体。在限制的进程中,为了尽可能削减因内部气体集合而造成的鼓包现象,应尽可能在真空状况下进行限制成型。
③浸渍改性处理
当柔性石墨板密度很低时,板材内部存在着大量的半封闭孔洞,乃至存在一些很大的空泛。当成型压力到达100MPa时,柔性石墨板密度可达1.5g/cm3乃至更高,利用扫面电镜可观察到外表结构和揭开后的层状结构,发现其外表比较滑润,只有很小的缝隙,半封闭孔显着削减,气密性得到显着改善。
其内部依然存在各种细微孔隙,这些孔隙依然直接影响板子的气密性;另一方面,紧靠蠕虫石墨之间的彼此咬合难以承受结构的抗弯强度,很简单导致裂纹、撕毁和破坏性的损坏。为此,需求比采用浸渍注胶的工艺改善极板的密封性能和机械性能。
将已成型的柔性双极板放置真空浸渍灌中,一起按份额制造好需求浸渍注胶的树脂溶液;进行真空抽取,待罐内压力到达设定值后停止抽真空并开启浸渍液阀门,到达设定液位封闭输液阀门,一起进行加压浸渍,压力设定在1.5MPa左右。浸渍时间由浸渍剂类型而定,待浸渍完成后,将压力降至2.0bar,开端回液阀门将浸渍液压回储液罐。紧接对石墨板进行清洗、烘干及固化处理。
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