CN104752735A - 制造用于燃料电池堆的端板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用二次成型注塑成型制造燃料电池堆的端板的方法。通过实施用于端板的注塑成型方法，本发明提供的方法防止在注塑成型过程中损坏螺纹部和在注塑成型之后重新攻丝，通过在端板的注塑成型过程中装配到金属嵌件的每个固定销的第一侧上形成外螺纹，并且通过预先将固定销固定到金属嵌件的螺纹孔中，该方法防止了被注塑的部件流入到螺纹孔中。此外，在组装模具时，通过使定位销的第二侧形成锥形，该方法使金属嵌件对准在更精确的位置上。

Description

制造用于燃料电池堆的端板的方法

技术领域

本发明涉及制造用于燃料电池堆的端板的方法，并且更具体地，涉及通过使用注塑成型来制造用于燃料电池堆的端板的方法。

背景技术

一般地，电极膜被放置在燃料电池堆内，并且由可运送氢离子的固态聚合物电解质膜和涂覆在电解质膜的两侧的催化剂层，即，阴极和阳极组成，以允许氢和氧的反应。另外，气体扩散层和衬垫等被堆叠在电极膜的外侧，即，阴极和阳极的外侧，具有供应燃料的通道并排放由反应所产生的水的双极板被布置在气体扩散层的外侧，并且支撑部件的端板附连到最外侧。因此，在燃料电池的阳极发生氢的氧化反应，产生氢离子和电子，并且氢离子和电子通过电解质膜和双极板移动到阴极。

此外，在阴极，由从阳极移动过来的氢离子与电子和空气中的氧的电化学反应产生水，并且通过电子的流动生成电能。在具有上述配置和操作的燃料电池堆中，端板支撑着部件以维持在燃料电池堆中表面压力大体一致。换句话说，支撑部件以维持在燃料电池堆中的表面压力大体一致的端板的功能，与防止在燃料电池堆中的液体泄漏和防止在单元电池之间的电接触电阻增加相结合，确定了燃料电池堆的功能。

如图3所示，作为支撑电池堆的两端的厚形件的端板由金属嵌件10、塑料盖11，和集电器12组成。此外，M6和M5螺纹孔13在端板的侧面形成，以插入大体上长的螺栓，用于处理(例如，搬运)电池堆，或者用来固定其他部件，例如，当将电池堆安装在车辆内时用于测量电压的部件。端板通过金属嵌件的成型、攻丝以及塑料盖注塑成型的工艺制造。

例如，如图4所示，用于制造端板的二次成型注塑模具(overmolding injection mold)由上型箱14、下型箱15，和四个滑动型芯16组成。端板通过以下工艺制造：将金属嵌件10安装到下型箱15中，将上型箱14、下型箱15和滑动型芯16组合(其中提前安装在滑动型芯上的定位销被装配到金属嵌件10的螺纹孔13中)，以及用塑料盖11覆盖金属嵌件10的注塑成型。也就是，用于燃料电池堆的端板的制造由将金属嵌件置于模具中和通过注塑聚合物施加绝缘功能组成。

然而，在现有技术中，由于固定金属嵌件的销被安装在滑动型芯上，在许多情况下，在注塑成型中，聚合物的熔融金属流入到端板的孔(例如，在金属嵌件中的螺纹孔)中，因此在注塑之后需要重复攻丝。另外，当金属嵌件未处在模具内的精确位置时，在组装模具的过程中固定销可能损坏端板的螺纹部分。也就是，如图5所示，滑动型芯16和固定销17被强制装配或螺纹紧固，因此在模具的组装过程中，固定销17和金属嵌件10的接合处可能会损坏。例如，在组装用于注塑成型的模具过程中，除非金属嵌件10处在精确的位置，否则固定销17和螺纹孔13可能被损坏。另外，由于注塑成型的部件在注塑成型的过程中粘在固定销17和螺纹孔13之间的间隙中，所以在注塑成型之后需要再次进行攻丝。

在本部分中公开的上述信息仅为了增加对发明背景的理解，因此其可能包含在该国对本领域的技术人员已知的不构成现有技术的信息。

发明内容

因此，本发明提供了一种制造用于燃料电池堆的端板的方法，其通过对端板实施注塑成型方法，可防止螺纹部在注塑成型过程中的损坏和在注塑成型之后的重新攻丝，所述注塑成型方法通过在每个固定销的一侧上形成外螺纹，并且通过预先将固定销装配到金属嵌件的螺纹孔中，防止被注塑成型的部件流入螺纹孔中，其中，在端板的注塑成型过程中，固定销被装配到金属嵌件中；并且所述注塑成型方法通过对固定销的另一侧形成锥形，即使当金属嵌件未置于模具中的精确位置时，也能在组装模具的时，将金属嵌件对准在精确位置上。

制造燃料电池堆的端板的方法可包括：将金属嵌件安装到下型箱上；将上型箱、下型箱和四个滑动型芯组合；将聚合物熔融金属注入到其中具有金属嵌件的模具中；以及将模具分离并且排出具有覆盖有塑料盖的金属嵌件的端板。具体地，在金属嵌件的安装过程中，金属嵌件可安装有具有外螺纹部的固定销，其中，在安装金属嵌件之前固定销被装配到螺纹孔。因此，根据制造燃料电池堆的端板的方法，可防止被注塑成型的部件流入端板的螺纹部，并且将金属嵌件自动保持在模具中的精确位置。

上型箱、下型箱和四个滑动型芯的组合可包括，当模具和芯组合时，即使在金属嵌件未被设置在精确位置时，通过使用装配到金属嵌件的固定销的锥形前端部，仍能够将金属嵌件保持在精确位置。在金属嵌件的安装过程中，装配到金属嵌件的螺纹孔的固定销可位于下型箱上的固定销导向件上，以自动保持金属嵌件。本发明提供的制造燃料电池堆的端板的方法具有以下优点。

第一，金属嵌件可由锥形固定销自动保持在模具中。

第二，通过将金属嵌件装配到固定销，可防止被注塑成型的部分流入金属嵌件的螺纹部分。

第三，在滑动型芯和固定销之间的间隙可被最小化，并且通过使固定销成锥形可防止被注塑成型的部分流入间隙中。

附图说明

现在，将参考由附图例证的某些示例性实施例详细描述本发明的上述和其他特征，其中附图在下文中仅作为例证说明给出，因此并非限制本发明，其中：

图1为示出在根据本发明的示例性实施例的制造燃料电池堆的端板的方法中，用于将固定销装配到金属嵌件的结构的示意图；

图2为示出在根据本发明的示例性实施例的制造燃料电池堆的端板的方法中，金属嵌件与固定销、模具，和滑动型芯的布置关系的示意图；

图3为示出根据现有技术的常用端板的部件的示意图和剖面图；

图4为示出在现有技术的常用端板的注塑成型过程中的金属嵌件、滑动型芯与固定销和模具的布置关系的示意图；

图5为示出在现有技术的端板的注塑成型过程中的滑动型芯、固定销和金属嵌件的连接结构的示意图。

10：金属嵌件            11：塑料盖

12：集电器              13：螺纹孔

14：上型箱              15：下型箱

16：滑动型芯            17：固定销

18：外螺纹部            19：锥形部

20：保持孔              21：固定销导向件

应当理解，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种特征的稍简化表示。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、取向、位置和形状，部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。在附图中，贯穿于附图的几个图中，相同的附图标记指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

这里使用的术语只是用于说明特定的实施例，并不意图限制本发明。这里使用的单数形式意图还包括复数形式，除非上下文明确地另有说明。另外要明白当用在本说明书中时，术语“包括”指定陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，不过并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或增加。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列术语的任何或全部的组合。

除非明确地记载或者根据上下文显而易见，否则这里使用的术语“约”应被理解成在本领域的正常容限之内，例如，在均值的2标准偏差之内。“约”可被理解成在记载值的10％,9％,8％,7％,6％,5％,4％,3％,2％,1％,0.5％,0.1％,0.05％或0.01％之内。除非根据上下文清楚，否则这里提供的所有数值都由术语“约”修饰。

在下文中，将详细参考本发明的各种示例性实施例，其中本发明的示例在附图中说明并且在下面描述。尽管本发明将结合示例性实施例描述，但应该理解，本说明书并非旨在将本发明限制到那些示例性实施例。相反，该发明不仅旨在覆盖示例性实施例，而且也旨在覆盖包括在如所附权利要求所限定的本发明的精神和保护范围内的各种替换、修改、等效和其他实施例。

在下文中，将参考附图详细描述本发明。

图1为示出在根据本发明的示例性实施例的制造燃料电池堆的端板的方法中，用于将固定销装配到金属嵌件的结构的示意图，并且图2为示出在根据本发明的示例性实施例的制造燃料电池堆的端板的方法中，金属嵌件与固定销、模具，和滑动型芯的布置关系的示意图。如在图1和图2中所示，通过将预先装配有具有锥形前端部和外螺纹后端部的固定销的金属嵌件安装到模具中，制造燃料电池堆的端板的方法可以防止被注塑成型的部件流入端板的螺纹部，并且可更容易将金属嵌件保持在模具中的更精确位置上。

因此，前端部具有锥形部19且后端部具有外螺纹部18的固定销17可利用装配到围绕金属嵌件10的边缘形成的螺纹孔13的外螺纹部18固定。可选择围绕金属嵌件10的边缘形成的多个螺纹孔13的适当的位置装配固定销17的外螺纹部分18。例如，以大体上长方形形成金属嵌件10，在金属嵌件10的较长侧中的每一侧可装配两个固定销，且在金属嵌件10的较短侧中的每一侧可装配四个固定销，这样固定销可大致均衡地装配。如上所述，装配到金属嵌件10的螺纹孔13的固定销17的外螺纹部18可闭合螺纹孔，以防止被注塑成型的部件流入到螺纹孔中。

由于装配到金属嵌件10的螺纹孔13的固定销17的前端部分可为锥形，即，锥形部19，因此在使用锥形部19调整固定销17的位置的同时，固定销17可插入到在滑动型芯16上形成的保持孔20中。在模具的组装中，特别是在滑动型芯16的组合中，即使金属嵌件10未在精确位置上，固定销17仍被插入到保持孔20中。也就是，在模具组装时，通过在使用锥形部19定位的同时，将固定销17插入到滑动型芯16的保持孔20中，可将金属嵌件10保持在下型箱15中的精确位置。

另外，被配置成保持固定销17的固定销导向件21可围绕在下型箱15顶部的边缘形成。固定销导向件21以带有槽的矩形块的形状形成，其中所述槽在顶部具有被配置成接收固定销17的圆弧截面，以便利用该槽中的一部分容纳固定销17。例如，多个固定销导向件21可以规则的间隔沿着下型箱15的一侧的边缘，两侧的边缘或四侧的边缘布置，以与金属嵌件10上的固定销17的数目和位置对应。

因此，当金属嵌件10被安装在模具上时，金属嵌件10可通过安放在固定销导向件21上的固定销17保持在更精确的位置，并且当上型箱、下型箱和滑动型芯组合时，可利用锥形部19通过将固定销插入到滑动型芯16的孔中，将金属嵌件10保持在更精确的位置，以在下型箱15内部的更精确的位置安装金属嵌件10。

下面，一步一步地描述了利用该配置制造端板的方法。首先，该方法可包括，在将金属嵌件插入到下型箱之前，将固定销的外螺纹部插入到金属嵌件的螺纹孔中，然后，将有插有固定销的金属嵌件安装在下型箱上。通过将装配到金属嵌件的螺纹孔的固定销安置到在下型箱上的固定导向件上，金属嵌件可在起初就保持在更精确的位置上。

另外，该方法可包括组合上型箱、下型箱和四个滑动型芯。当金属嵌件未处在更精确的位置时，可将装配到金属嵌件的固定销通过锥形前端部插入到滑动型芯中的同时，再次将金属嵌件保持在更精确的位置，即，当通过固定销和锥形部两次被保持的时候，金属嵌件可被布置在模具中更精确的位置。此外，该方法可包括，在模具和滑动型芯组合并且金属嵌件处在更精确的位置上的情况下，将聚合物熔融金属注入到模具中。然后，在注入熔融金属之后，分离模具并取下端板(例如，从模具中去除)，端板具有覆盖有塑料盖的金属嵌件，之后，可取出装配到端板的固定销，从而完成端板产品并且结束制造端板的过程。

如上所述，由于本发明实施了包括将固定销装配到金属嵌件并且然后将金属嵌件安装到模具的工艺的二次成型注塑成型法，因此可以防止低效率，例如，如在现有技术中，由于被注塑的部分流入螺纹孔引起的重新攻丝，或者固定销对端板螺纹孔的损坏，其中固定销在一侧(例如，第一侧)具有外螺纹形状，并且在另一侧(例如，第二侧)具有锥形形状。因此，可以增加制造端板的工艺的效率并且确保端板产品的质量。

已参照示例性实施例详细描述了本发明。然而，本领域的技术人员应该清楚，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些示例性实施例中做出更改，其中本发明的保护范围由所附权利要求及其等效限定。

Claims (3)

1.一种制造燃料电池堆的端板的方法，所述方法包括：

将金属嵌件安装到下型箱；

将上型箱、所述下型箱和四个滑动型芯组合；

将聚合物熔融金属注射到其中具有所述金属嵌件的模具中；以及

分离所述模具并且取出具有覆盖有塑料盖的金属嵌件的端板；

其中在所述金属嵌件的安装过程中，所述金属嵌件被安装有具有外螺纹部的定位销，并且在安装所述金属嵌件之前，将所述定位销装配到所述金属嵌件的螺纹孔中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中金属嵌件的安装步骤包括：

通过将装配到所述金属嵌件的所述螺纹孔中的所述定位销安置在所述下型箱上的定位销导向件上，自动保持所述金属嵌件。

3.根据权利要求2所述的方法，其中上型箱、下型箱和四个滑动型芯的组合步骤包括：

当所述模具和所述芯组合时，利用所述装配到所述金属嵌件的定位销的锥形前端部，将所述金属嵌件保持在更精确的位置上。