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重磅！丰田第二代Mirai燃料电池极板采用预涂层基材

2021-03-01 10:34:37·  来源：燃料电池干货  作者：燃料电池博士  
　
由株式会社神户制钢所(以下简称：神户制钢)开发并且全球首次量产的碳纳米复合涂层钛基材成功被丰田第二代Mirai燃料电池堆采用。作为第二代Mirai燃料电池阴极极板的基材，神户制钢通过预先在轧制钛卷材上进行碳纳米复合涂层表面处理，实现冲压成形后无表面处理
由株式会社神户制钢所(以下简称：神户制钢)开发并且全球首次量产的碳纳米复合涂层钛基材成功被丰田第二代Mirai燃料电池堆采用。作为第二代Mirai燃料电池阴极极板的基材，神户制钢通过预先在轧制钛卷材上进行碳纳米复合涂层表面处理，实现冲压成形后无表面处理，大大降提高了电池生产效率和成本。
 
第二代Mirai碳纳米复合涂层钛卷材(神户制钢)
 
作为车用燃料电池金属极板基材，要求其具备高耐腐蚀性、高表面导电性和高成形性等基本属性。虽然钛材表面可产生氧化膜，大大提高耐腐蚀性，但导电性能随之下降，因此冲压成形后的表面处理过程不可或缺。早在2014年，丰田第一代Mirai已采用神户制钢为其开发的特殊钛轧制卷材。由于3D流场的特殊结构、生产方法和量产问题等原因(阴极3D流场在生产过程中持续对钛材裁切以产生挡板)，第一代Mirai极板需在成形后进行表面处理。
 
丰田第一代Mirai极板

此次神户制钢利用其在 钛轧制材料制造 、 表面处理 和 设备制造 中多年积累的技术，全球首次成功开发出满足丰田第二代Mirai燃料电池性能的碳纳米复合涂层(Nano-Carbon composite coat)钛基材。随后，株式会社有沢製作所对上述碳纳米复合涂层钛基材进行成形润滑剂涂覆，交由丰田纺织株式会社进行精密冲压成形，即可完成极板制备。 
丰田第二代Mirai单电池和极板
与不锈钢和铝等其他金属相比，钛具有更好的耐腐蚀性，并且密度约为不锈钢的60%，使其成为交通运输领域追求轻量化的金属材料。针对神户制钢为丰田第二代Mirai开发的钛基材，其 最大特点是钛材表面的高表面导电性和高耐腐蚀性的有机统一 。另外，该钛材具有优异的成形性， 并通过预先在轧制钛卷材上进行碳纳米复合涂层表面处理，无需在冲压成形后进行防腐涂层表面处理 。因此，可实现轻量化、性能提升和生产效率提高等显著特性。
钛卷成形润滑剂涂覆(有沢製作所)
实际上，早在2014年2月，神户制钢利用其传统的钛箔材料制造技术和新型表面处理技术，通过在钛表面的氧化膜中添加纳米尺寸碳已成功开发出碳纳米复合涂层钛材。2014年11月，神户制钢开始和丰田汽车公司合作开发碳纳米复合涂层钛材的 量产技术 。此后在批量技术中，神户制钢应用了其机械业务部门的真空表面处理技术并且开发出 量产 的连续表面处理设备，成功实现碳纳米复合涂层钛材的大规模生产。
无涂层和碳涂层钛板(神户制钢2014年9月)
『燃料电池干货』在神户制钢官网看到，目前钛箔及轧制设备已赫然在列，可用于电池部件、电极、过滤器等。对于纯钛箔的板厚(单位：mm)范围，神户制钢给出0.01
轧机和钛箔(神户制钢)
纯钛箔厚度选择(神户制钢)
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