一种无留白型一体化单电池封装方法技术

本发明专利技术提供了一种无留白型一体化单电池封装方法，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术预留留白区制备工艺复杂且电堆生产效率较低的问题

【技术实现步骤摘要】
一种无留白型一体化单电池封装方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种无留白型一体化单电池封装方法
。

技术介绍

[0002]通常，燃料电池电堆的组装都是通过将膜电极
、
双极板依次串联排列组合而成
。
然而，随着电堆堆叠片数的增加，这种方式非常容易导致错位
、
对准精度差等问题，最终导致电堆无法实现有效密封，降低电堆组装量产效率
。
为了避免电堆堆叠错位，目前丰田公司等提出通过多个一体化单电池进行堆叠的方案，即将传统独立的膜电极和双极板直接封装为一个集成式单电池结构，再通过单电池结构的串联实现电堆的快速组装以及有效密封，大大促进了电堆的密封可靠性和组装效率
。
[0003]丰田公司在专利
US2021/0159533 A1
描述了其封装方案流程如下：第1步，制备3层
CCM
，阳极催化层与质子交换膜相同，阴极催化层的尺寸小于阳极催化层，同时，将阳极催化层大于阴极催化层的区域设置成留白区；第2步，将3层
CCM
与阳极碳纸通过热压等方式整合为4层
AnMEA
，其中，阳极碳纸的尺寸与阳极催化层尺寸相同；第3步，将
UV
胶通过丝网印刷等方式涂敷在
AnMEA
阴极侧裸露区上，而后将中间掏空的3层边框放置在
UV
胶层边缘区，通过
UV
光照射使得
UV
胶固化，从而将3层边框与4层
AnMEA
胶粘在一起组合为带边框的
An MEA
，其中，3层边框的两侧为热熔胶层，中间为
PEN
薄膜，边框的内边缘尺寸介于阳极催化层与阴极催化层尺寸之间，使得边框内边缘区部分重叠在暴露区，边框的外边缘尺寸略大于双极板的尺寸，以便后续与双极板组合；第4步，将阴极碳纸叠放到带边框
AnMEA
的阴极侧，组合成带边框
MEA
；第5步，将阳极极板
、
带边框
MEA、
阴极极板通过热压的方式组合为一体化单电池结构；第6步，通过连续堆叠一体化单电池结构，完成燃料电池的组装
。
[0004]尽管上述方案采用的
UV
胶和双面带胶三层边框方案能够大大提高一体化单电池的生产效率，但是，为了实现膜电极的有效密封，
CCM
必须预留下留白区，从而使得
UV
胶固化后能够有效避免阴阳极气体互窜风险
。
然而，为了实现留白区，不仅仅需要阴极进行间歇涂布，同时也限制了涂布的幅宽，从而大大降低了涂布生产效率
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种无留白型一体化单电池封装方法，用以解决现有技术预留留白区制备工艺复杂且电堆生产效率较低的问题
。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种无留白型一体化单电池封装方法，包括如下步骤：
[0007]S1.
制备连续的
CCM
卷材，并从该
CCM
卷材中进一步制备片状无留白型
CCM
；其中，该片状无留白型
CCM
中，阳极催化层尺寸与阴极催化层尺寸相同，无留白区；
[0008]S2.
将上述片状无留白型
CCM
与阳极碳纸通过
UV
胶进行第一次胶粘固化，获得4层
AnMEA
，使得第一次胶粘固化形成的
UV
胶层一部分设置于阳极催化层
、
阳极碳纸之间起粘合作用，另一部分覆盖阳极催化层
、
质子交换膜边缘起密封保护作用；
[0009]S3.
将上述4层
AnMEA
与3层带胶边框通过
UV
胶进行第二次胶粘固化，得到5层膜电极中间结构，使得第二次胶粘固化形成的
UV
胶层位于第一次胶粘固化形成的
UV
胶层上方，并一部分裸露，另一部分覆盖阳极催化层
、
质子交换膜边缘起密封保护作用；
[0010]S4.
将阴极碳纸放置在5层膜电极中间结构的阴极侧，得到膜电极，使得裸露的
UV
胶层设置于阴极催化层
、
阴极碳纸之间起粘合作用；
[0011]S5.
将阳极极板
、
膜电极
、
阴极极板依次放置，热压成一体化单电池
。
[0012]上述技术方案的有益效果如下：提出了由连续涂布所生产的
CCM
卷材制备无留白型一体化单电池的封装方法
。
通过两次涂
UV
胶固化来进行膜电极封装，确保了在
CCM
边缘区域的密封效果，进而实现基于无留白
CCM
的一体化单电池快速封装
。
通过使用片状无留白形
CCM
，大大降低了工艺难度，同时提高了生产效率
。
通过使用片状无留白形
CCM
，大大提高了原材料的利用率，尤其是大大节约了质子交换膜
。
[0013]基于上述方法的进一步改进，步骤
S1
进一步包括：
[0014]S11.
在基底的双面连续同时涂布或连续同时转印催化层材料，制备连续的
CCM
卷材；该
CCM
卷材的一侧为阴极催化层，另一侧为阳极催化层；
[0015]S12.
通过裁剪工艺或连续冲压工艺，从该
CCM
卷材中制备片状无留白型
CCM。
[0016]进一步，步骤
S2
进一步包括如下子步骤：
[0017]S21.
制备阳极碳纸；
[0018]S22.
将
UV
胶通过丝网印刷工艺涂覆在阳极碳纸边缘；
[0019]S23.
将片状无留白型
CCM
放置于涂覆
UV
胶的阳极碳纸上，使得片状无留白型
CCM
的阳极催化层侧与阳极碳纸通过上述
UV
胶贴合，放置时施加一定压力，使得
UV
胶固化，获得4层
AnMEA。
[0020]进一步，步骤
S23
中形成的固化后
UV
胶层的厚度超过
1/2
片状无留白型
CCM 1
～2μ
m。
[0021]进一步，步骤
S3
进一步包括如下子步骤：
[0022]S31.
制备3层带胶边框；
[0023]S32.
将
UV
胶通过丝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无留白型一体化单电池封装方法，其特征在于，包括步骤：
S1.
制备连续的
CCM
卷材，并从该
CCM
卷材中进一步制备片状无留白型
CCM
；其中，该片状无留白型
CCM
中，阳极催化层尺寸与阴极催化层尺寸相同，无留白区；
S2.
将上述片状无留白型
CCM
与阳极碳纸通过
UV
胶进行第一次胶粘固化，获得4层
AnMEA
，使得第一次胶粘固化形成的
UV
胶层一部分设置于阳极催化层
、
阳极碳纸之间起粘合作用，另一部分覆盖阳极催化层
、
质子交换膜边缘起密封保护作用；
S3.
将上述4层
AnMEA
与3层带胶边框通过
UV
胶进行第二次胶粘固化，得到5层膜电极中间结构，使得第二次胶粘固化形成的
UV
胶层位于第一次胶粘固化形成的
UV
胶层上方，并一部分裸露，另一部分覆盖阳极催化层
、
质子交换膜边缘起密封保护作用；
S4.
将阴极碳纸放置在5层膜电极中间结构的阴极侧，得到膜电极，使得裸露的
UV
胶层设置于阴极催化层
、
阴极碳纸之间起粘合作用；
S5.
将阳极极板
、
膜电极
、
阴极极板依次放置，热压成一体化单电池
。2.
根据权利要求1所述的无留白型一体化单电池封装方法，其特征在于，步骤
S1
进一步包括：
S11.
在基底的双面连续同时涂布或连续同时转印催化层材料，制备连续的
CCM
卷材；该
CCM
卷材的一侧为阴极催化层，另一侧为阳极催化层；
S12.
通过裁剪工艺或连续冲压工艺，从该
CCM
卷材中制备片状无留白型
CCM。3.
根据权利要求2所述的无留白型一体化单电池封装方法，其特征在于，步骤
S2
进一步包括如下子步骤：
S21.
制备阳极碳纸；
S22.
将
UV
胶通过丝网印刷工艺涂覆在阳极碳纸边缘；
S23.
将片状无留白型
CCM
放置于涂覆
UV
胶的阳极碳纸上，使得片状无留白型
CCM
的阳极催化层侧与阳极碳纸通过上述
UV
胶贴合，放置时施加一定压力，使得
UV
胶固化，获得4层
AnMEA。4.
根据权利要求3所述的无留白型一体化单电池封装方法，其特征在于，步骤
S23
中形成的固化后
UV
胶层的厚度超过
1/2
片状无留白型
CCM 1
～2μ
m。5.
根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪如意，钱伟，李飞强，方川，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：