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重磅！豐田第二代Mirai燃料電池極板采用預涂層基材

2021-03-01 10:34:37·  來源：燃料電池干貨  作者：燃料電池博士  
　
由株式會社神戶制鋼所(以下簡稱：神戶制鋼)開發(fā)并且全球首次量產(chǎn)的碳納米復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，神戶制鋼通過預先在軋制鈦卷材上進行碳納米復合涂層表面處理，實現(xiàn)沖壓成形后無表面處理
由株式會社神戶制鋼所(以下簡稱：神戶制鋼)開發(fā)并且全球首次量產(chǎn)的碳納米復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，神戶制鋼通過預先在軋制鈦卷材上進行碳納米復合涂層表面處理，實現(xiàn)沖壓成形后無表面處理，大大降提高了電池生產(chǎn)效率和成本。
 
第二代Mirai碳納米復合涂層鈦卷材(神戶制鋼)
 
作為車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，但導電性能隨之下降，因此沖壓成形后的表面處理過程不可或缺。早在2014年，豐田第一代Mirai已采用神戶制鋼為其開發(fā)的特殊鈦軋制卷材。由于3D流場的特殊結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方法和量產(chǎn)問題等原因(陰極3D流場在生產(chǎn)過程中持續(xù)對鈦材裁切以產(chǎn)生擋板)，第一代Mirai極板需在成形后進行表面處理。
 
豐田第一代Mirai極板

此次神戶制鋼利用其在 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)，全球首次成功開發(fā)出滿足豐田第二代Mirai燃料電池性能的碳納米復合涂層(Nano-Carbon composite coat)鈦基材。隨后，株式會社有沢製作所對上述碳納米復合涂層鈦基材進行成形潤滑劑涂覆，交由豐田紡織株式會社進行精密沖壓成形，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%，使其成為交通運輸領(lǐng)域追求輕量化的金屬材料。針對神戶制鋼為豐田第二代Mirai開發(fā)的鈦基材，其 最大特點是鈦材表面的高表面導電性和高耐腐蝕性的有機統(tǒng)一 。另外，該鈦材具有優(yōu)異的成形性， 并通過預先在軋制鈦卷材上進行碳納米復合涂層表面處理，無需在沖壓成形后進行防腐涂層表面處理 。因此，可實現(xiàn)輕量化、性能提升和生產(chǎn)效率提高等顯著特性。
鈦卷成形潤滑劑涂覆(有沢製作所)
實際上，早在2014年2月，神戶制鋼利用其傳統(tǒng)的鈦箔材料制造技術(shù)和新型表面處理技術(shù)，通過在鈦表面的氧化膜中添加納米尺寸碳已成功開發(fā)出碳納米復合涂層鈦材。2014年11月，神戶制鋼開始和豐田汽車公司合作開發(fā)碳納米復合涂層鈦材的 量產(chǎn)技術(shù) 。此后在批量技術(shù)中，神戶制鋼應用了其機械業(yè)務(wù)部門的真空表面處理技術(shù)并且開發(fā)出 量產(chǎn) 的連續(xù)表面處理設(shè)備，成功實現(xiàn)碳納米復合涂層鈦材的大規(guī)模生產(chǎn)。
無涂層和碳涂層鈦板(神戶制鋼2014年9月)
『燃料電池干貨』在神戶制鋼官網(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、過濾器等。對于純鈦箔的板厚(單位：mm)范圍，神戶制鋼給出0.01
軋機和鈦箔(神戶制鋼)
純鈦箔厚度選擇(神戶制鋼)
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