金属双极板将引领电池市场新的发展

双极板又称集流板，其功能是提供气体流道，防止电池气室中的氢气与氧气串通，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路。双极板是燃料电池重要部件之一，其重量约占PEMFC电堆的80%，成本约占24%。

在保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下，双极板厚度应尽可能地薄，以减少对电流和热的传导阻力。目前市场上氢燃料电池的双极板材料有石墨、金属和复合材料三类。

石墨材料是最早开发用于PEMFC双极板的材料，其优势是耐腐蚀性强，耐久性高，但不足的是制作周期长，抗压性差，成本高，目前广泛应用于专用车与客车。

金属双极板强度高、韧性好，而且导电、导热性能好，功率密度更大，可以方便的加工制成很薄的PEMFC双极板(0.1～0.3mm)，主要应用于乘用车，如丰田Mirai采用的就是金属双极板，其燃料电池模块功率密度达到3.1kW/L；英国IntelligentEnergy新一代EC200-192金属双极板燃料电池模块的功率密度更是达到了5kW/L。

复合材料双极板兼具石墨材料的耐腐蚀性和金属材料的高强度特性，未来将向低成本化方向发展。
 

据新源动力公司的工程师透露，新品采用金属双极板的原因在于其体积功率密度高，结构简单，易于批量制造同时具有较好的电池水热管理优点。

与石墨双极板相比，金属双极板具有与之相似的高导电、导热能力，但后者拥有更好的机械强度、阻气能力和抗冲击能力，所以能做到更薄更轻，可大幅度提高比功率密度。同时，金属双极板制作工序较少，且量产工艺成熟，从而可大幅降低量产成本。

大幅降低的热容使金属板具备了更强的低温启动能力，而且双极板厚度可制备得非常薄——甚至可小于1mm，适合批量成产，大大降低了制作成本。应用于车用燃料电池时，从燃料电池高能量密度和大规模生产的需求方面考虑，金属双极板相较于石墨及复合双极板具有明显优势。

虽然金属板在成型细密化、残余应力控制、耐蚀性、设计自由度等方面存在缺点，但随着产业的发展，相关问题已经得以解决。

在金属成型方面，日本、欧洲等公司通过冲压、液压、高速热成型等工艺，已经解决了流道细密化和平整度问题。目前国内多家企业也已取得突破，接近或达到国外先进水平，而且成本大幅下降。

在金属板防腐涂层方面，国内企业也早已取得突破，使材料问题不再是金属板电堆寿命的短板。因为金属在燃料电池的工作环境下易被腐蚀，所以必须对金属的表面进行改性，目前金属板表面改性涂层工艺已发展至数种，广泛采用的表面技术有化学镀，电镀，热喷涂，PVD和CVD等多种。

在结构设计上，国内外均已趋于成熟，可以通过合理设计有效规避金属板固有的结构缺陷。丰田Mirai、本田Clarity、现代Nexo等量产燃料电池车型均采用金属双极板。