CN105140542A - 一种降低界面电阻的集流网及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低界面电阻的集流网及其制备方法，该集流网包括主体，主体上设置有上下贯穿的菱形通孔，主体为铜平板，主体表面设置有石墨烯镀层。该集流网是通过以下步骤制得：(1)在铜平板上进行菱形冲孔，制备集流网前体；(2)在集流网前体上浸镀石墨烯或在集流网前体上喷涂石墨烯。本发明的集流网孔与孔之间的连接筋上下表面为平面，且表面设置石墨烯镀层，可以和防水透气膜更好的接触，从而降低界面电阻。

Description

一种降低界面电阻的集流网及其制备方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及燃料电池空气电极内的集流网结构的改进方案，及其制备方法。
背景技术
电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，内阻造成电池能量消耗，内阻越大放电能力越弱；且电池内阻大，会产生大量焦耳热引起电池温度升高，导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短，对电池性能、寿命等造成严重影响。界面电阻是电池内阻的重要组成部分。
电池空气电极一般由催化层、集流网和透气防水层组成，其中集流网按其制备工艺分为斜拉网和编织网，但是这种现有的集流网结构存在与防水透气膜接触面小，导致产生较大界面内阻的缺陷；且目前集流网通常进行表层镀镍，以达到防腐和抗氧化的目的，但使用镍会造成金属能源消耗和对环境造成污染。
发明内容
针对现有技术的不足部分，本发明的目的旨在提供一种可以降低电池内界面电阻的集流网结构的改进方案。
本发明的另一目的是提供上述集流网的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种降低界面电阻的集流网，包括主体，所述主体上设置有上下贯穿的菱形通孔，其特征在于：所述主体为铜平板，所述主体表面设置有石墨烯镀层。
作为本发明的进一步改进，石墨烯镀层的厚度为0.05-5um。
作为本发明的进一步改进，铜平板的厚度为0.1－0.35mm，菱形通孔短对角线与长对角线的比值为1:1.5-2.5，超出该比例时，集流网的菱形通孔之间的连接筋易发生断裂。
本发明的集流网的制备方法包括如下步骤：
(1)在铜平板上进行菱形冲孔，制备集流网前体；在冲孔时，必然在铜板上形成毛刺，该毛刺造成集流网与防水透气膜压制时，两者很好的固接。
(2)在集流网前体上浸镀石墨烯制得集流网，或在集流网前体上喷涂石墨烯制得集流网。
作为本发明的进一步改进，所述菱形冲孔的过程为使用钝角三角形的冲刀在铜平板上冲制三角形的孔，然后所述冲刀向所述三角形的孔的钝角方向平移的同时，也向其中一个锐角方向平移，形成菱形通孔；然后冲刀上提，移动至个下一个位置重复上述步骤冲孔，至完成整个铜平板的冲孔结束。如果采用冲床冲孔，就会造成这个孔的铜片掉落，造成浪费。
本发明的有益效果在于：
相比于现有技术，首先，本发明采用在铜平板上冲孔的结构，相对与斜拉网和编织网，孔与孔之间的连接筋上下表面为平面结构，可以和防水透气膜产生面接触，导电效果好，降低界面电阻；其次，冲孔后的铜平板外表面设置有石墨烯镀层，防水透气膜也是碳材料，集流网和防水透气膜之间接触更好，减少界面电阻。
上述说明仅是本发明技术方的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例1中集流网的结构示意图；
图2是本发明实施例1中制备方法步骤(1)冲孔第一步的示意图；
图3是本发明实施例1中制备方法步骤(1)冲孔第二步的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1
如图1所示，一种降低界面电阻的集流网，主体为铜平板1，厚度为0.20mm，铜平板1上有上下贯穿的菱形通孔2，菱形通孔2的短对角线长度于长对角线长度的比例为1:2，铜平板1的表面设置有石墨烯镀层3，石墨烯镀层3的厚度为0.2um。且因为主体为平板结构，菱形通孔2之间的连接筋4上下表面为平面。
其制备方法为:
(1)第一步：将0.20mm厚的铜平板1，使用钝角三角形的冲刀5冲孔，如图1所示，冲刀5在铜平板1上冲孔，冲刀5未离开所冲制的通孔的位置。第二步，按照图1中箭头6的方向平移冲刀5，即向钝角方向平移的同时，也向其中一个锐角方向平移，至形成图2所示的菱形通孔2结构。第三步，提起冲刀5移动至下一个位置，重复第一步和第二步的过程，得到第二个菱形通孔2，并使得两个菱形通孔2平行设置，按冲刀5提起、移动、冲孔的步骤完成整个铜平板1的冲孔，即制得集流网前体。
(2)将制得的集流网前体依次使用碱溶液、酸溶液和清水清洗，进行浸镀预处理，然后浸入石墨烯浆料中浸泡3min，取出后烘干，即得集流网产品。
实施例2
一种降低界面电阻的集流网，主体的铜平板厚度为0.35mm，菱形通孔2的短对角线长度于长对角线长度的比例为1:2.5，表面的石墨烯镀层3的厚度为0.5um，其余结构同实施例1。
其制备方法为:
(1)冲制原料选择0.35mm厚的铜平板1，其余步骤同实施例1.
(2)将制得的集流网前体预热至100℃，将石墨烯溶液喷涂在预热后的集流网前体上，喷涂均匀，加热烘干即制得集流网产品。
需要说明的是，本实施例所采用的附图标记与实施例1相同。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种降低界面电阻的集流网，包括主体，所述主体上设置有上下贯穿的菱形通孔(2)，其特征在于：所述主体为铜平板(1)，所述主体表面设置有石墨烯镀层(3)。
2.如权利要求1所述的一种降低界面电阻的集流网，其特征在于：所述石墨烯镀层(3)的厚度为0.05-5um。
3.如权利要求2所述的一种降低界面电阻的集流网，其特征在于：所述铜平板(1)的厚度为0.1－0.35mm，所述菱形通孔(2)的短对角线与长对角线的比值为1:1.5-2.5。
4.如权利要求1-3任意一项所述的集流网的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)在铜平板(1)上进行菱形冲孔，制备集流网前体；
(b)在集流网前体上浸镀石墨烯制得所述集流网，或在集流网前体上喷涂石墨烯制得所述集流网。
5.如权利要求4所述的集流网的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述菱形冲孔的过程为使用钝角三角形的冲刀(5)在所述铜平板(1)上冲制三角形的孔，然后所述冲刀(5)向所述三角形的孔的钝角方向平移的同时，也向其中一个锐角方向平移，形成菱形通孔(2)；然后冲刀(5)上提，移动至个下一个位置重复上述步骤冲孔，至完成整个铜平板(1)的冲孔结束。
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