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公開番号2025099259
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215776
出願日2023-12-21
発明の名称炭素繊維-樹脂複合シート
出願人三菱鉛筆株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 8/0226 20160101AFI20250626BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明では、良好なガス不透過性及び/又は良好な機械的強度を有する部分と、良好な導電性を有する部分とを有する新規な炭素繊維-樹脂複合シートを提供する。
【解決手段】図1に示すように、本発明の炭素繊維-樹脂複合シート10は、
炭素繊維、及び樹脂を含有しているシートで構成されており、
連続しており、かつ面方向において区別されている第一の部分12及び第二の部分14を有し、
前記第一の部分12の密度が、前記第二の部分14の密度よりも大きく、かつ
前記第一の部分12及び前記第二の部分14が、それぞれ10個以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭素繊維、及び樹脂を含有しているシートで構成されており、
連続しており、かつ面方向において区別されている第一の部分及び第二の部分を有し、
前記第一の部分の密度が、前記第二の部分の密度よりも大きく、かつ
前記第一の部分及び前記第二の部分が、それぞれ１０個以下である、
炭素繊維－樹脂複合シート。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
下記の（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の少なくとも１つを満たす、請求項１に記載の炭素繊維－樹脂複合シート：
（ｉ）前記第一の部分の厚さ方向の導電性が、前記第二の部分の厚さ方向の導電性よりも小さいこと、
（ｉｉ）前記第一の部分の厚さ方向のガス透過率が、前記第二の部分の厚さ方向のガス透過率よりも小さいこと、及び
（ｉｉｉ）前記第一の部分の曲げ弾性率が、前記第二の部分の曲げ弾性率よりも大きいこと。
【請求項３】
前記第一の部分及び前記第二の部分が、１個ずつである、請求項１に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
【請求項４】
前記第二の部分を包囲するようにして、前記第一の部分が存在している、請求項１又は２に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
【請求項５】
前記第二の部分の厚さ方向のガス透過率が６．００×１０
－５
ｃｍ
３
ｓｅｃ
－１
ｃｍ
－２
以下であり、かつ
前記第二の部分の厚さ方向の体積抵抗率が、５０ｍΩ・ｃｍ
２
以下である、
請求項１又は２に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の炭素繊維－樹脂複合シートで構成されている、燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池用セパレータを有する、燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維－樹脂複合シート、特に燃料電池セパレータにおいて用いられる炭素繊維－樹脂複合シートに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池セパレータとしては、金属材料で構成されているもの、及び炭素材料で構成されているもの開発されている。炭素材料で構成されている燃料電池セパレータは、金属材料を主に用いたものに比べ、軽量さ、耐薬品等の面で有用である。一方、このような燃料電池セパレータは、十分な強度が得られないことがあり、特にクラックの発生によるガスリークの発生確率が金属よりも高いこと、また、このクラックを防止するために樹脂等のバインダー成分を増加させると導電性が低下してしまう等の欠点があった。このような課題を解決するため、種々の提案がされている。
【０００３】
特許文献１では、導電性繊維を合成樹脂で結着固化させた導電層（Ａ）上に、導電ガス遮断層（Ｂ）を有することを特徴とする燃料電池用セパレータが開示されている。
【０００４】
特許文献２では、基材を備える燃料電池用セパレータであって、前記基材は、導電性の第１炭素材を含み、樹脂材中に形成された第１導電層と、導電性の第２炭素材を含み、前記第１導電層の厚さ方向における少なくとも一側に前記第１導電層と隣り合って形成され、前記樹脂材を介して前記第１導電層に結合された第２導電層と、を備える、燃料電池用セパレータが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、厚さに平行であるように機械的に配向されている繊維と共に前記厚さを有している母材に含まれている電気伝導性がある強化材繊維より成っている、燃料電池における電極として使用される電気伝導性物品が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、導電性フィラーと高分子材料とを含有するスタンパブルシートを製造する工程と、前記スタンパブルシートを、燃料電池セパレータ形状が彫り込まれた一対の金型が付設された成形機に供給する工程と、成形機に供給されたスタンパブルシートを、セパレータ形状に熱成形する工程とを含むことを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法が開示されている。
【０００７】
特許文献５では、繊維シート、並びに前記繊維シートに適用されているカーボン粒子及び樹脂を有する原料シートを提供すること、並びに前記原料シートを、ガス流通用の流路を形成する凹凸形状を備えるようにプレスして、前記頂部及び前記移行部を得ること、を含み、前記原料シートのプレスにおいて、頂部の圧下率が、移行部の圧下率よりも高くなるように、前記原料シートをプレスする、燃料電池用セパレータの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２００１－１５１３１号公報
特開２０２１－１７０５２４号公報
特表２００５－５２７０９２号公報
特開２００６－２６９３１３号公報
特開２０２２－２９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明では、良好なガス不透過性及び／又は良好な機械的強度を有する部分と、良好な導電性を有する部分とを有する新規な炭素繊維－樹脂複合シートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである：
〈態様１〉炭素繊維、及び樹脂を含有しているシートで構成されており、
連続しており、かつ面方向において区別されている第一の部分及び第二の部分を有し、
前記第一の部分の密度が、前記第二の部分の密度よりも大きく、かつ
前記第一の部分及び前記第二の部分が、それぞれ１０個以下である、
炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様２〉下記の（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）の少なくとも１つを満たす、態様１に記載の炭素繊維－樹脂複合シート：
（ｉ）前記第一の部分の厚さ方向の導電性が、前記第二の部分の厚さ方向の導電性よりも小さいこと、
（ｉｉ）前記第一の部分の厚さ方向のガス透過率が、前記第二の部分の厚さ方向のガス透過率よりも小さいこと、及び
（ｉｉｉ）前記第一の部分の曲げ弾性率が、前記第二の部分の曲げ弾性率よりも大きいこと。
〈態様３〉前記第一の部分及び前記第二の部分が、１個ずつである、態様１に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様４〉前記第二の部分を包囲するようにして、前記第一の部分が存在している、態様１～３のいずれか一項に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様５〉前記第二の部分の厚さ方向のガス透過率が６．００×１０
－５
ｃｍ
３
ｓｅｃ
－１
ｃｍ
－２
以下であり、かつ
前記第二の部分の厚さ方向の体積抵抗率が、５０ｍΩ・ｃｍ
２
以下である、
態様１～４のいずれか一項に記載の炭素繊維－樹脂複合シート。
〈態様６〉態様１～５のいずれか一項に記載の炭素繊維－樹脂複合シートで構成されている、燃料電池用セパレータ。
〈態様７〉態様６に記載の燃料電池用セパレータを有する、燃料電池。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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