一种电池装置及电池装置的制作方法制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种电池装置及电池装置的制作方法。应用于燃料电池领域。该电池装置包括双极板结构和气体扩散层结构。双极板结构与气体扩散层结构的下端接触，双极板结构形成流道结构，流道结构与气体扩散层结构的接触部分为脊背结构。双极板由石墨材料和疏水树脂组成，双极板用于导电以及将气体扩散层结构的液态水输送至流道结构中。流道结构用于将气体燃料输送至气体扩散层以及将液态水输送至电池装置的外部。其中，脊背结构的表面是利用预设强度的预设脉冲激光对双极板结构表层的疏水树脂进行减薄处理后得到的表面。本申请实施例可以在不影响电池装置内部疏通液体水的性能的前提下，减少电池装置内部的接触电阻，从而提高电池装置的性能。从而提高电池装置的性能。从而提高电池装置的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电池装置及电池装置的制作方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种电池装置及电池装置的制作方法。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的电化学装置。由于燃料电池通过电化学反应将燃料化学能中的吉布斯自由能部分直接转换为电能，因此效率非常高。同时燃料电池用燃料和氧气为原料，无机械转动部分，无污染，并具有长使用寿命。因此，燃料电池是最有发展前途的发电装置之一。
[0003]通常，可以将质子交换膜燃料电池的内部分为四个区域，即质子交换膜、催化层、气体扩散层以及输入输出层。其中，输入输出层由导电性良好的双极板构成，用于向外输出电能。同时双极板具有流道结构。其中，燃料气体通过该流道结构输入至气体扩散层，通过气体扩散层与催化层接触，发生电化学反应。而电化学反应产生的电能则通过双极板输送至电池外侧。同时电化学反应的副产物液态水则需要流入至流道，由流道排出至电池外侧。
[0004]为了防止电池内部出现水淹现象，双极板需要有很强的疏水性，以便能将液态水快速疏通至流道中，防止液态水积聚。通常，为了保障石墨双极板的气密性，会为双极板内部添加树脂堵孔材料。而疏水的树脂材料则进一步提升了流道内的排水能力。但是疏水树脂材料在添加过程中更容易在表面双极板积聚，这样若疏水树脂材料在脊背区域过厚的话，低电导率的树脂就会造成双极板和气体扩散层界面接触电阻过大的问题，严重影响电流的传输，从而影响燃料电池的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种电池装置及电池装置的制作方法，利用超快激光对燃料电池内部固定位置的疏水树脂材料进行减薄处理，在不影响双极板疏水性能的前提下，减小气体扩散层和脊背之间的界面的接触电阻，从而提升燃料电池的导电性。具体的技术方案如下。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种电池装置，所述电池装置包括：双极板结构和气体扩散层结构；
[0007]所述双极板结构与所述气体扩散层结构的下端接触，所述双极板结构形成流道结构，所述流道结构与所述气体扩散层结构的接触部分为脊背结构；
[0008]所述双极板由石墨材料和疏水树脂组成；所述双极板用于导电以及将所述气体扩散层结构的液态水输送至所述流道结构中；
[0009]所述流道结构用于将气体燃料输送至所述气体扩散层以及将所述液态水输送至所述电池装置的外部；
[0010]其中，所述脊背结构的表面是利用预设强度的预设脉冲激光对所述双极板结构表层的疏水树脂进行减薄处理后得到的表面。
[0011]可选的，所述电池装置还包括催化层结构；
[0012]其中，所述催化层结构与所述气体扩散层结构的上端接触；
[0013]所述催化层结构用于和所述气体扩散层结构中的所述气体燃料进行反应，生成电流和所述液态水；
[0014]所述电流通过所述双极板输送至所述电池装置的外部；
[0015]所述液态水通过所述气体扩散层和所述脊背结构输送至所述流道结构。
[0016]可选的，所述预设脉冲激光的脉冲宽度不大于10皮秒。
[0017]可选的，所述预设脉冲激光对应的所述预设强度不小于9.0J/cm2，且不大于9.5J/cm2。
[0018]可选的，所述预设脉冲激光对应的光斑直径为50微米，且所述预设脉冲激光对应的扫描间距为25微米。
[0019]第二方面，本专利技术实施例提供了一种电池装置的制作方法，所述制作方法包括：
[0020]利用激光器获得预设脉冲激光；
[0021]将所述预设脉冲激光输入至扩束器，利用所述扩束器对所述预设脉冲激光对应的光斑的直径进行扩大；
[0022]通过场镜将扩大后的所述光斑聚焦到预设直径；
[0023]根据聚焦后的所述光斑对电池装置中的脊背结构的表面的疏水树脂进行减薄处理；
[0024]其中，所述电池装置包括双极板结构和气体扩散层结构；
[0025]所述双极板结构与所述气体扩散层结构的下端接触，所述双极板结构形成流道结构，所述流道结构与所述气体扩散层结构的接触部分为所述脊背结构；
[0026]所述双极板由石墨材料和所述疏水树脂组成；所述双极板用于导电以及将所述气体扩散层结构的液态水输送至所述流道结构中；
[0027]所述流道结构用于将气体燃料输送至所述气体扩散层以及将所述液态水输送至所述电池装置的外部。
[0028]可选的，所述电池装置还包括催化层结构；
[0029]其中，所述催化层结构与所述气体扩散层结构的上端接触；
[0030]所述催化层结构用于和所述气体扩散层结构中的所述气体燃料进行反应，生成电流和所述液态水；
[0031]所述电流通过所述双极板输送至所述电池装置的外部；
[0032]所述液态水通过所述气体扩散层和所述脊背结构输送至所述流道结构。
[0033]可选的，所述激光器的输出功率为100瓦，所述预设脉冲激光对应的激光波长为1064纳米，所述预设脉冲激光对应的脉冲宽度不大于10皮秒。
[0034]可选的，所述光斑对应的预设直径为50微米，且所述预设脉冲激光对应的扫描间距为25微米。
[0035]可选的，所述预设脉冲激光对应的所述预设强度不小于9.0J/cm2，且不大于9.5J/cm2。
[0036]在本申请实施例中，由于双极板结构和气体扩散层结构之间接触部分的疏水材料的厚底不可控，因此当存在的疏水材料过厚时，可以利用超快激光对其进行减薄处理。通过对超快激光的强度、扫描间距、脉冲重复频率以及对应光斑的直径进行控制，可以使得超快激光合理的减薄双极板的疏水材料，并且保证尽可能少的切割双极板的石墨材料。这样在
不影响双极板疏水性能的前提下，可以减小气体扩散层和脊背结构之间的界面的接触电阻，从而提高燃料电池的的导电性以及输出性能。当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本申请实施例提供的一种质子交换膜燃料电池的结构示意图；
[0039]图2为本申请实施例提供的另一种质子交换膜燃料电池的结构示意图；
[0040]图3为本申请实施例提供的水滴与脊背结构的表面的接触角示意图；
[0041]图4为本申请实施例提供的一种燃料电池的制作工艺的工艺流程图；
[0042]图5为本申请实施例提供的一种超快激光加工平台的结构示意图。
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括：双极板结构和气体扩散层结构；所述双极板结构与所述气体扩散层结构的下端接触，所述双极板结构形成流道结构，所述流道结构与所述气体扩散层结构的接触部分为脊背结构；所述双极板由石墨材料和疏水树脂组成；所述双极板用于导电以及将所述气体扩散层结构的液态水输送至所述流道结构中；所述流道结构用于将气体燃料输送至所述气体扩散层以及将所述液态水输送至所述电池装置的外部；其中，所述脊背结构的表面是利用预设强度的预设脉冲激光对所述双极板结构表层的疏水树脂进行减薄处理后得到的表面。2.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述电池装置还包括催化层结构；其中，所述催化层结构与所述气体扩散层结构的上端接触；所述催化层结构用于和所述气体扩散层结构中的所述气体燃料进行反应，生成电流和所述液态水；所述电流通过所述双极板输送至所述电池装置的外部；所述液态水通过所述气体扩散层和所述脊背结构输送至所述流道结构。3.根据权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述预设脉冲激光的脉冲宽度不大于10皮秒。4.根据权利要求1至3任一项所述的电池装置，其特征在于，所述预设脉冲激光对应的所述预设强度不小于9.0J/cm2，且不大于9.5J/cm2。5.根据权利要求1至3任一项所述的电池装置，其特征在于，所述预设脉冲激光对应的光斑直径为50微米，且所述预设脉冲激光对应的扫描间距为25微米。6.一种电池装置的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：利用激光器获得预设脉冲激光；将所述预设脉冲激光输入至扩束器，利用所述扩束器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冠雷，赵阳，何建国，张科勋，
申请(专利权)人：冠驰新能科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：