一种碳纸及其制备方法技术

本说明书实施例公开了一种碳纸及其制备方法。该制备方法包括：将碳纸骨架层置于含硼浸渍液中，浸渍预设时间后取出，经处理得到碳纸，其中，含硼浸渍液包括热固性树脂、醇和含硼物质；含硼物质占含硼浸渍液的1wt％

Carbon paper and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种碳纸及其制备方法


[0001]本说明书涉及电池领域，特别涉及一种电池扩散层用碳纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纸是制备电池用扩散层的重要基底材料，其性能直接影响扩散层的性能，并进一步影响电池性能。通常，要求碳纸具有较低的电阻率和较大的孔隙率等。因此，有必要提供一种具有较低电阻率的碳纸及其制备方法。

技术实现思路

[0003]本说明书实施例之一提供一种碳纸的制备方法。所述方法包括：将碳纸骨架层置于含硼浸渍液中，浸渍预设时间后取出，经处理得到碳纸，其中，所述含硼浸渍液包括热固性树脂、醇和含硼物质；其中，所述含硼物质占所述含硼浸渍液的1wt％
‑
7wt％，所述含硼物质包括硼单质，其中，所述硼单质占所述含硼物质的质量分数不小于80％。
[0004]在一些实施例中，所述预设时间在5min
‑
30min范围内。
[0005]在一些实施例中，所述处理包括轧制、干燥、热压固化、碳化以及石墨化。
[0006]在一些实施例中，所述轧制后的碳纸骨架层的增重在180g/m2‑
350g/m2范围内。
[0007]在一些实施例中，所述石墨化温度在1800℃
‑
2200℃范围内，所述石墨化时间在10min
‑
2h范围内。
[0008]本说明书实施例之一提供一种碳纸。所述碳纸使用上述碳纸的制备方法制得。
[0009]在一些实施例中，在低于2.5N/cm2压强下，所述碳纸的厚度在70μm/>‑
350μm范围内时，所述碳纸的体积电阻率在4mΩ
·
cm
‑
6mΩ
·
cm范围内。
[0010]在一些实施例中，所述碳纸的孔隙率不小于75％。
[0011]本说明书实施例之一还提供一种扩散层。所述扩散层包括上述碳纸。
[0012]本说明书实施例之一还提供一种电池。所述电池包括上述扩散层。
附图说明
[0013]本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
[0014]图1是分别根据实施例1、实施例2与对比例1制得的碳纸的拉曼光谱对比分析图；
[0015]图2A是根据实施例1制得的碳纸SEM图；
[0016]图2B是根据实施例2制得的碳纸SEM图；
[0017]图2C是根据对比例1制得的碳纸SEM图；
[0018]图3是分别根据实施例1、实施例2与对比例1制得的碳纸XRD分析谱图；
[0019]图4是分别根据实施例1、实施例2与对比例1制得的碳纸XPS谱图。
具体实施方式
[0020]应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
[0021]如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
[0022]在一些实施例中，碳纸的制备可以由控制系统自动执行。例如，可以通过控制指令实现，控制系统基于控制指令，控制各个装置完成制备方法中涉及的各个操作。在一些实施例中，碳纸的制备可以半自动执行。例如，一个或多个操作可以由操作者手动执行。
[0023]碳纸骨架层可以作为制备碳纸的原纸。在一些实施例中，碳纸骨架层可以包括碳纤维原纸、碳纤维薄毡(例如，碳纤维预氧化丝薄毡)等。
[0024]在一些实施例中，碳纤维原纸可以通过湿法抄造制得，也可以通过其它方法制得，本申请不做限制。在一些实施例中，碳纤维原纸可以自制或从市场购买得到。
[0025]在一些实施例中，碳纤维薄毡可以通过针刺或水刺制得，也可以通过其它方法制得，本申请不做限制。在一些实施例中，碳纤维薄毡可以自制或从市场购买得到。
[0026]由于碳纸骨架层(例如，碳纤维原纸、碳纤维薄毡)的面密度会影响碳纸的性能(例如，面密度、机械强度)和生产成本。例如，碳纸骨架层的面密度过小，会导致碳纸的面密度较小，进而导致碳纸机械强度(例如，抗拉强度)较低。又例如，碳纸骨架层的面密度过大，会增加碳纸的生产成本。因此，在一些实施例中，为了使碳纸具有较优的性能(例如，较高的抗拉强度)和较低的生产成本，碳纸骨架层的面密度需满足预设条件。
[0027]在一些实施例中，碳纸骨架层的面密度可以在10g/m2‑
100g/m2。在一些实施例中，碳纸骨架层的面密度可以在20g/m2‑
90g/m2。在一些实施例中，碳纸骨架层的面密度可以在30g/m2‑
80g/m2。在一些实施例中，碳纸骨架层的面密度可以在40g/m2‑
70g/m2。在一些实施例中，碳纸骨架层的面密度可以在50g/m2‑
60g/m2。
[0028]含硼浸渍液可以指含有硼元素的溶液，用于浸渍碳纸骨架层。在一些实施例中，含硼浸渍液可以包括含硼物质，含硼物质提供硼元素。
[0029]含硼物质(例如，硼元素)的含量会影响碳纸的性能和生产成本。例如，含硼浸渍液中硼元素的含量过小或过大，均会导致碳纸石墨晶格缺陷较多，进而使碳纸的孔隙率降低、电阻率增大。因此，在一些实施例中，为了使碳纸具有较优的性能(例如，较高的孔隙率、较低的电阻率)，含硼浸渍液中含硼物质(例如，硼元素)的含量需满足预设条件。
[0030]在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在1wt％
‑
7wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在1.5wt％
‑
7wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在2wt％
‑
7wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在2.5wt％
‑
6.5wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在3wt％
‑
6wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在3.5wt％
‑
5.5wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在4wt％
‑
5wt％范围内。在一些实施例中，含硼物质占含硼浸渍液的含量可以在4.3wt％
‑
4.8wt％范围内。
[0031]在一些实施例中，含硼物质可以包括硼单质。例如，含硼物质可以为硼单质(例如，硼粉)，即硼单质占含硼物质的质量分数为100％。又例如，含硼物质可以为硼单质和至少一种含硼化合物。
[0032]含硼物质中硼单质的含量会影响碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纸的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将碳纸骨架层置于含硼浸渍液中，浸渍预设时间后取出，经处理得到碳纸，其中，所述含硼浸渍液包括热固性树脂、醇和含硼物质；其中，所述含硼物质占所述含硼浸渍液的1wt％
‑
7wt％，所述含硼物质包括硼单质，其中，所述硼单质占所述含硼物质的质量分数不小于80％。2.根据权利要求1所述的碳纸的制备方法，其特征在于，所述预设时间在5min
‑
30min范围内。3.根据权利要求1所述的碳纸的制备方法，其特征在于，所述处理包括轧制、干燥、热压固化、碳化以及石墨化。4.根据权利要求3所述的碳纸的制备方法，其特征在于，所述轧制后的碳纸骨架层的增重在180g/m2‑
350g/m2范围内。5.根据权利要求3所述的碳纸的制备方法，其特征在于，所述石墨化温度在1800℃<...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵勤思，王曙立，容忠言，张久俊，元铭，陈韵旋，施士凯，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：