膨脹石墨雙極板制備工藝流程是什么?
天然石墨資料膨化處理-柔性石墨板制備-模壓柔性石墨板制備單極板-真空浸漬樹脂處理-熱壓整平極板-絲網印刷涂膠-雙極板粘接處理-極板切邊。其中柔性石墨板的制備、真空限制、浸漬處理是整個制備進程核心。
①膨脹石墨板制備進程
采用天然鱗片石墨資料制備,通過強酸氧化在石墨層間構成化合物,保存石墨原有接連相的結構基礎上增加了石墨層間距離,改變原有石墨的某些特性,構成一種具有優秀柔軟性和回彈性的物質。
制備膨脹石墨的關鍵在于層間化合物的生成,而在天然鱗片石墨在化學氧化進程中,石墨邊際區域和層間區域是一起進行的。前期把原猜中剩余的礦物質除掉,確保足夠的純度,雜質會引起石墨晶格缺陷和位錯等的狀況呈現,影響導電性。
一般石墨粒度太大,表現出層間化合物構成不夠充沛;石墨粒度過小將會導致石墨邊際氧化過快,不利于層間化合物的構成,通過挑選的石墨粒度目數通常在80-200目左右。
在將插層劑與鱗片石墨按份額混合均勻且反響充沛,通過插層劑控制層間化合物的生成,削減邊際化合物的生成,從而到達脹大作用。常用的插層劑有硝酸、硫酸、高錳酸鉀等。待石墨氧化反響充沛后,通過脫酸、水洗、枯燥等工序,將剩余的插層劑去除干凈,一起增加相應的抗氧化劑,防止石墨在高溫條件下氧化。將枯燥后的石墨放置800-1200℃下進行高溫膨化,使石墨層間化合物快速分化,并利用分化發生的推力將層間距拉大,最終形狀蠕蟲狀的石墨條,長度可達1-2cm。
②真空限制
將低密度柔性石墨板限制成高密度板,并印上相應的流道結構,這是限制成型的主要內容。柔性石墨在低密度狀況呈疏松狀況,內部存在許多間隙的空泛且充滿了氣體。在限制的進程中,為了盡可能削減因內部氣體集合而造成的鼓包現象,應盡可能在真空狀況下進行限制成型。
③浸漬改性處理
當柔性石墨板密度很低時,板材內部存在著大量的半封閉孔洞,乃至存在一些很大的空泛。當成型壓力到達100MPa時,柔性石墨板密度可達1.5g/cm3乃至更高,利用掃面電鏡可觀察到外表結構和揭開后的層狀結構,發現其外表比較滑潤,只有很小的縫隙,半封閉孔顯著削減,氣密性得到顯著改善。
其內部依然存在各種細微孔隙,這些孔隙依然直接影響板子的氣密性;另一方面,緊靠蠕蟲石墨之間的彼此咬合難以承受結構的抗彎強度,很簡單導致裂紋、撕毀和破壞性的損壞。為此,需求比采用浸漬注膠的工藝改善極板的密封性能和機械性能。
將已成型的柔性雙極板放置真空浸漬灌中,一起按份額制造好需求浸漬注膠的樹脂溶液;進行真空抽取,待罐內壓力到達設定值后停止抽真空并開啟浸漬液閥門,到達設定液位封閉輸液閥門,一起進行加壓浸漬,壓力設定在1.5MPa左右。浸漬時間由浸漬劑類型而定,待浸漬完成后,將壓力降至2.0bar,開端回液閥門將浸漬液壓回儲液罐。緊接對石墨板進行清洗、烘干及固化處理。
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