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杜科新材的模压复合双极板是怎样炼成的？
来源:转载高工氢电对我司的专题原创文章 | 作者:DOCBOND | 发布时间: 2022-10-27 | 863 次浏览 | 分享到:


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燃料电池双极板是电堆中的“骨架”，与膜电极层叠装配成电堆，在燃料电池中起到支撑、收集电流、分配气体的作用，其重要性不言而喻。
 
在一众布局双极板的企业中，惠州市杜科新材料有限公司（下称“杜科新材”）另辟蹊径，凭借胶水起家，“由胶到板”走上了一条独特的发展道路，其合资公司青岛杜科开发的模压复合石墨双极板量产后有望进一步降低燃料电池的成本。
 

“公司新开发的模压复合双极板面向大客户的价格可以做到50元/组，并且包括粘接密封。”杜科新材总经理郑健保表示，目前公司正在与4家燃料电池企业配套开发模具，预计在11月会向客户供应批量的模压复合双极板产品。

 

在燃料电池双极板产业化的路上，一颗新星正在冉冉升起。


“由胶到板”  实现业务转型升级
 
一直以来，国内石墨双极板供应商大多采用CNC机加工艺，由于CNC机加工艺制作过程复杂，加工周期较长，成本高，不太适应未来的批量化生产需求，并且CNC机加工艺石墨双极板在降本方面已经接近天花板。
 
与机加工石墨板相比，模压复合石墨双极板*大的优势在于耗时短、效率高、抗弯强度好，更符合燃料电池商业化大批量生产的要求，在燃料电池产业逐渐进入大规模生产阶段时，模压复合石墨双极板自然成为更好的选择。
 
正是看中了模压复合石墨双极板在规模化量产时代的广阔前景，杜科新材在双极板用胶粘剂的业务基础上作出战略转型。
 

杜科新材从2018年就开始研发模压复合双极板用的复合基料，并申请国家发明专利；2020年年底由汉缆股份、杜科新材以及青岛岩海碳材料三方联合成立了青岛杜科新材料有限公司（下称“青岛杜科”），主要专注于超薄复合石墨双极板组件的生产和销售。现阶段，青岛杜科的复合双极板组件拥有自主知识产权及多项发明专利。

 

 
“成立青岛杜科公司发展模压复合双极板业务主要是基于两方面的考虑，一方面是基于公司对于燃料电池粘接密封方面的经验和积累，另一方面是可以更好的对接下游客户的需求。”郑健保表示，在与下游客户合作的过程中发现，当双极板和胶粘剂分开对客户销售时，一旦出现问题，很难分清职责范围，但作为一个组件整体给到客户时，职责范围的指向就很明晰了，供应方为整体负责。
 
换句话说，“由胶到板”的变化相当于是减少了供应流程和后期服务的对接时间，在很大程度上能更好地为客户提供需要的产品。
 
另一层考虑在于，由于双极板与胶粘剂是完全不同的两种材料，工艺与技术也存在很大的差别，再加上行业发展初期，很多企业把工艺和技术视为企业的核心机密，所以如果能同时涉足双极板和胶粘剂，就能站在材料的基础上解决燃料电池的粘接密封难题。
 

“杜科提供的模压复合石墨板组件能在一定程度上优化生产流程，节省不少资源和精力。”郑健保表示，从客户试用的结果来看，在确保质量的前提下，带有粘接密封的双极板组件更受欢迎。

 

冷压工艺 锻造模压复合石墨板新品

 

如果说“双极板组件”的推出有利于优化供应流程，提升局部环节的生产效率，那么，青岛杜科在模压工艺上的变革对于提升产品的性能和质量方面则显得尤为关键。

 
与行业里通常所采用的热压工艺不同，青岛杜科采用的是冷压工艺。相比于热压工艺，冷压工艺的精度更高，能达到0.01mm，明显高于热压工艺的0.04mm；除了精度上的提升，冷压工艺的另一大优势在于，可以让双极板的面密度更均匀，极板导电率的一致性更好。
 
根据下游客户提供的测试数据显示，青岛杜科的模压复合双极板水场粘接后*薄1.35mm，电导率≥300S/cm，接触电阻≤3.5mΩ·cm2，模压精度±0.01mm，使用温度-40~200℃，正压200KPa进气压力无泄漏，板的外观没有毛刺。
 

“青岛杜科复合双极板与其它产品*大不同在于冷压工艺。”郑健保表示，与市场上通用的热压成型工艺相比，杜科采用的冷压成型工艺，成型速度更快，大概30秒钟就可以成型一块极板，在如果是一模两切，可以做到30秒成型两块极板。
 
此外，过采用冷压成型工艺，青岛杜科的模压复合双极板的厚度可以做到1.35mm，在提升双极板平整度的同时，还能延长模具1倍以上的使用寿命。
 

降本提效  为量产时代作好准备


从石墨双极板的市场应用前景来看，模压复合石墨板更适应未来量产时代的需求，实际装车应用的情况也反映了这种趋势。
 
高工产研氢电研究所（GGII）数据显示，2021年中国燃料电池电堆出货量为757MW，同比增长128%。国产电堆出货量TOP10的企业中，国鸿氢能、神力科技、潍柴动力、氢璞创能4家企业的电堆类型是模压石墨板电堆。
 
“目前国内燃料电池汽车的保有量已超过1万台，其中大部分搭载的是模压石墨板电堆。” 一位国内知名电堆企业高层透露，在实际的装车应用中，模压双极板的占比要高于机加板。
 
随着氢燃料电池汽车产业的崛起，未来市场对于双极板的需求量也会相应的扩大，面对金属双极板的竞争压力，降本成为模压石墨双极板的决胜未来的关键。
 
“杜科已经为规模化降本做好的了充足的准备。”郑健保表示，公司开发的模压复合双极板组件面向大客户的价格可以做到50元/组，并且包括粘接密封，是同期进口的石墨双极板单组价格的1/5左右，也远低于当前机加石墨板的价格，而且伴随着产量的提升，还有进一步降本的空间。
 
与此同时，青岛杜科在产能上也做好了准备，目前公司已经建成年产100万组模压复合双极板的产能，并搭建了自动化生产线，计划明年扩充100万组/年产能，规划到2025年建成年产1000万组的产能。
 
 
现阶段，青岛杜科已经拓展了柔性石墨预制板（基板）、复合双极板、复合双极板组件（带密封）等多款产品。在新产品布局上，青岛杜科正在进行金属石墨复合板产品的研发。
 
“采用石墨+金属组合形式的好处是将双极板厚度进一步降低的同时，还可以解决金属板涂层使用寿命和成本的问题。”郑健保表示，公司计划在2023年推出一款结合金属极板和石墨极板的复合板新产品。



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