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重磅！豐田第二代Mirai燃料電池極板采用預(yù)涂層基材

2021-03-01 10:34:37·  來(lái)源：燃料電池干貨  作者：燃料電池博士  
　
由株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：神戶(hù)制鋼)開(kāi)發(fā)并且全球首次量產(chǎn)的碳納米復(fù)合涂層鈦基材成功被豐田第二代Mirai燃料電池堆采用。作為第二代Mirai燃料電池陰極極板的基材，神戶(hù)制鋼通過(guò)預(yù)先在軋制鈦卷材上進(jìn)行碳納米復(fù)合涂層表面處理，實(shí)現(xiàn)沖壓成形后無(wú)表面處理
由株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：神戶(hù)制鋼)開(kāi)發(fā)并且全球首次量產(chǎn)的碳納米復(fù)合涂層鈦基材成功被豐田第二代Mirai燃料電池堆采用。作為第二代Mirai燃料電池陰極極板的基材，神戶(hù)制鋼通過(guò)預(yù)先在軋制鈦卷材上進(jìn)行碳納米復(fù)合涂層表面處理，實(shí)現(xiàn)沖壓成形后無(wú)表面處理，大大降提高了電池生產(chǎn)效率和成本。
 
第二代Mirai碳納米復(fù)合涂層鈦卷材(神戶(hù)制鋼)
 
作為車(chē)用燃料電池金屬極板基材，要求其具備高耐腐蝕性、高表面導(dǎo)電性和高成形性等基本屬性。雖然鈦材表面可產(chǎn)生氧化膜，大大提高耐腐蝕性，但導(dǎo)電性能隨之下降，因此沖壓成形后的表面處理過(guò)程不可或缺。早在2014年，豐田第一代Mirai已采用神戶(hù)制鋼為其開(kāi)發(fā)的特殊鈦軋制卷材。由于3D流場(chǎng)的特殊結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方法和量產(chǎn)問(wèn)題等原因(陰極3D流場(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)對(duì)鈦材裁切以產(chǎn)生擋板)，第一代Mirai極板需在成形后進(jìn)行表面處理。
 
豐田第一代Mirai極板

此次神戶(hù)制鋼利用其在 鈦軋制材料制造 、 表面處理 和 設(shè)備制造 中多年積累的技術(shù)，全球首次成功開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足豐田第二代Mirai燃料電池性能的碳納米復(fù)合涂層(Nano-Carbon composite coat)鈦基材。隨后，株式會(huì)社有沢製作所對(duì)上述碳納米復(fù)合涂層鈦基材進(jìn)行成形潤(rùn)滑劑涂覆，交由豐田紡織株式會(huì)社進(jìn)行精密沖壓成形，即可完成極板制備。 
豐田第二代Mirai單電池和極板
與不銹鋼和鋁等其他金屬相比，鈦具有更好的耐腐蝕性，并且密度約為不銹鋼的60%，使其成為交通運(yùn)輸領(lǐng)域追求輕量化的金屬材料。針對(duì)神戶(hù)制鋼為豐田第二代Mirai開(kāi)發(fā)的鈦基材，其 最大特點(diǎn)是鈦材表面的高表面導(dǎo)電性和高耐腐蝕性的有機(jī)統(tǒng)一 。另外，該鈦材具有優(yōu)異的成形性， 并通過(guò)預(yù)先在軋制鈦卷材上進(jìn)行碳納米復(fù)合涂層表面處理，無(wú)需在沖壓成形后進(jìn)行防腐涂層表面處理 。因此，可實(shí)現(xiàn)輕量化、性能提升和生產(chǎn)效率提高等顯著特性。
鈦卷成形潤(rùn)滑劑涂覆(有沢製作所)
實(shí)際上，早在2014年2月，神戶(hù)制鋼利用其傳統(tǒng)的鈦箔材料制造技術(shù)和新型表面處理技術(shù)，通過(guò)在鈦表面的氧化膜中添加納米尺寸碳已成功開(kāi)發(fā)出碳納米復(fù)合涂層鈦材。2014年11月，神戶(hù)制鋼開(kāi)始和豐田汽車(chē)公司合作開(kāi)發(fā)碳納米復(fù)合涂層鈦材的 量產(chǎn)技術(shù) 。此后在批量技術(shù)中，神戶(hù)制鋼應(yīng)用了其機(jī)械業(yè)務(wù)部門(mén)的真空表面處理技術(shù)并且開(kāi)發(fā)出 量產(chǎn) 的連續(xù)表面處理設(shè)備，成功實(shí)現(xiàn)碳納米復(fù)合涂層鈦材的大規(guī)模生產(chǎn)。
無(wú)涂層和碳涂層鈦板(神戶(hù)制鋼2014年9月)
『燃料電池干貨』在神戶(hù)制鋼官網(wǎng)看到，目前鈦箔及軋制設(shè)備已赫然在列，可用于電池部件、電極、過(guò)濾器等。對(duì)于純鈦箔的板厚(單位：mm)范圍，神戶(hù)制鋼給出0.01
軋機(jī)和鈦箔(神戶(hù)制鋼)
純鈦箔厚度選擇(神戶(hù)制鋼)
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