[發明專利]具有金屬襯底的電化學電池和用于制造其的方法

無效

• 申請號: 201080044429.0
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN102549821A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 理查德·勞庫爾內特;蒂博·德拉艾
• 申請（專利權）人: 法國原子能及替代能源委員會
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/12;H01M8/02;H01M4/88;C25B1/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

1.一種金屬支撐的電化學電池，包括：

-包括第一主表面和第二主表面的多孔金屬支撐體(41)；

-在所述第二主表面上的多孔熱機械適應層(42)；

-在所述多孔熱機械適應層上的多孔層，作為針對鉻擴散的屏障(43)，作為針對鉻擴散的屏障的這種多孔層由穩定的氧化鋯和/或取代的二氧化鈰、以及尖晶石結構的混合氧化物制成；

-在作為針對鉻擴散的屏障的所述多孔層上的多孔氫電極層(44)；

-在所述多孔氫電極層上的密集電解質層(45)；

-在所述密集電解質層(45)上的密集或多孔反應屏障層(46)；

-在所述反應屏障層(46)上的多孔氧或空氣電極層(47)。

2.根據權利要求1所述的金屬支撐的電化學電池，其中，所述第一主表面和所述第二主表面是平坦的、平行的表面。

3.根據權利要求2所述的金屬支撐的電化學電池，其中，所述第一主表面是下表面而所述第二主表面是上表面，并且在所述第二主表面上依次堆疊該些層。

4.根據前述權利要求中任一項所述的金屬支撐的電化學電池，其中，所述多孔金屬支撐體和所述多孔層的孔隙率以體積計是20％到70％，優選20％至60％，且所述密集層的孔隙率以體積計小于6％。

5.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述多孔金屬支撐體的所述第一主表面和所述第二主表面之間的距離等于或小于1mm，優選其為200至1000μm，更優選為400至500μm。

6.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述多孔金屬支撐體由選自鐵、基于鐵的合金、鉻、基于鉻的合金、鐵鉻合金、不銹鋼例如鉻形成的不銹鋼、鎳、基于鎳的合金、鎳鉻合金、含鈷合金、含錳合金、含鋁合金中的金屬制成。

7.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述多孔熱機械適應層由金屬，優選與所述多孔金屬支撐體的金屬相同，和離子導體如穩定的氧化鋯和/或取代的二氧化鈰制成。

8.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述多孔氫電極層由NiO、和穩定的氧化鋯和/或取代的二氧化鈰的混合物制成。

9.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述密集電解質層由穩定的氧化鋯制成。

10.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述反應屏障層由取代的二氧化鈰制成。

11.根據前述權利要求中任一項所述的電池，其中，所述多孔氧或空氣電極層由取代的二氧化鈰和氧或空氣電極材料制成。

12.一種用于制備金屬支撐的電化學電池的方法，所述金屬支撐的電化學電池包括：

-包括第一主表面和第二主表面的多孔金屬支撐體(41)；

-在所述第二主表面上的多孔熱機械適應層(42)；

-在所述多孔熱機械適應層上的可選的多孔層，作為針對鉻擴散的屏障(43)；

-在作為針對鉻擴散的屏障的所述多孔層上的多孔氫電極層(44)；

-在所述多孔氫電極層上的密集電解質層(45)；

-在所述密集電解質層(45)上的密集或多孔反應屏障層(46)；

-在所述反應屏障層(46)上的多孔氧或空氣電極層(47)；在方法中：

a)制備坯料多孔金屬支撐體；然后

b)將以下以未加工狀態依次沉積在所述坯料多孔金屬支撐體的所述第二主表面上：

-多孔熱機械適應層；

-可選的多孔層，作為針對鉻擴散的屏障；

-多孔氫電極層；

-密集電解質層；

-密集或多孔反應屏障層；以及

-多孔氧或空氣電極層；

c)在單一操作中，同時進行所述坯料多孔金屬支撐體和處于坯料狀態的所有沉積的層的燒結。

13.根據權利要求12所述的方法，其中，該些層利用選自絲網印刷、流延成型、壓制、熱壓、噴霧和旋涂中的方法進行沉積。

14.根據權利要求12或13所述的方法，其中，所述燒結步驟c)在受控的氣氛例如非常輕微的氧化氣氛下進行。

15.根據權利要求12至14中任一項所述的方法，其中，所述燒結步驟c)在600℃至1600℃，優選800℃至1400℃的溫度下進行。

16.根據權利要求12至15中任一項所述的方法，其中，所述燒結步驟

c)包括在空氣中的脫粘步驟，接著是在受控氣氛例如非常輕微的氧化氣氛下的嚴格地所謂的燒結步驟。