常用的膨胀石墨双极板制备工艺流程

    ①膨胀石墨板制备过程

    采用天然鳞片石墨材料制备，通过强酸氧化在石墨层间形成化合物，保留石墨原有连续相的结构基础上增加了石墨层间距离，改变原有石墨的某些特性，形成一种具有优良柔软性和回弹性的物质。

    制备膨胀石墨的关键在于层间化合物的生成，而在天然鳞片石墨在化学氧化过程中，石墨边缘区域和层间区域是同时进行的。前期把原料中多余的矿物质剔除，保证足够的纯度，杂质会引起石墨晶格缺陷和位错等的情况出现，影响导电性。

    一般石墨粒度太大，表现出层间化合物形成不够充分；石墨粒度过小将会导致石墨边缘氧化过快，不利于层间化合物的形成，经过筛选的石墨粒度目数通常在80~200目左右。

    在将插层剂与鳞片石墨按比例混合均匀且反应充分，通过插层剂控制层间化合物的生成，减少边缘化合物的生成，进而达到膨胀作用。常用的插层剂有硝酸、硫酸、高锰酸钾等。待石墨氧化反应充分后，经过脱酸、水洗、干燥等工序，将残余的插层剂去除干净，同时添加相应的抗氧化剂，防止石墨在高温条件下氧化。将干燥后的石墨放置800~1200℃下进行高温膨化，使石墨层间化合物快速分解，并利用分解产生的推力将层间距拉大，最终形状蠕虫状的石墨条，长度可达1~2cm。

    ②真空压制

    将低密度柔性石墨板压制成高密度板，并印上相应的流道结构，这是压制成型的主要内容。柔性石墨在低密度状态呈蓬松状态，内部存在很多间隙的空洞且充满了气体。在压制的过程中，为了尽可能减少因内部气体聚集而造成的鼓包现象，应尽可能在真空状态下进行压制成型。

    ③浸渍改性处理

    当柔性石墨板密度很低时，板材内部存在着大量的半封闭孔洞，甚至存在一些很大的空洞。当成型压力达到100MPa时，柔性石墨板密度可达1.5g/cm3甚至更高，利用扫面电镜可观察到表面结构和揭开后的层状结构，发现其表面比较平滑，只有很小的缝隙，半封闭孔明显减少，气密性得到明显改善。

    其内部仍然存在各种细微孔隙，这些孔隙仍然直接影响板子的气密性；另一方面，紧靠蠕虫石墨之间的相互咬合难以承受结构的抗弯强度，很容易导致裂纹、撕毁和破坏性的损坏。为此，需要比采用浸渍注胶的工艺改善极板的密封性能和机械性能。

    将已成型的柔性双极板放置真空浸渍灌中，同时按比例配制好需要浸渍注胶的树脂溶液；进行真空抽取，待罐内压力达到设定值后停止抽真空并开启浸渍液阀门，达到设定液位关闭输液阀门，同时进行加压浸渍，压力设定在1.5MPa左右。浸渍时间由浸渍剂类型而定，待浸渍完成后，将压力降至2.0bar，开始回液阀门将浸渍液压回储液罐。紧接对石墨板进行清洗、烘干及固化处理。