[發明專利]具有復合集流體的燃料電池模塊

無效

• 申請號: 201110356662.9
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102479964A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 金潺岱;徐晙源;李承泰;權鎬真
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

相關申請的交叉引用

本申請要求2010年11月19日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2010-0115664的優先權和權益，其全部公開內容引入本文作為參考。

技術領域

本發明的實施方式涉及復合集流體，且更具體地，涉及使用組合材料的集流單元。

背景技術

燃料電池可隨著電解質的類型或種類而變化。燃料電池的輸出范圍和使用目的不同，使得可根據目的選擇合適的燃料電池。在各種類型的燃料電池中，在固體氧化物燃料電池中，電解質的位置可容易地控制和可固定，使得實質上不存在耗盡電解質的可能性。固體氧化物燃料電池不容易被腐蝕，使得材料的壽命是長的。因此，固體氧化物燃料電池可用于分布式發電、用在商業中和用在家庭中。

集流體是固體氧化物燃料電池(SOFC)堆的制造中的核心部件。對于電耦合的高的電傳導性、在陰極和陽極環境的化學穩定性、與SOFC電池構成部件在熱膨脹系數方面的相容性、如果必要的用于支撐堆的機械強度加工性能、和經濟上可行的價格是用于SOFC的集流體的期望特性。

近來，基于陶瓷的材料和基于金屬的材料已用在SOFC中的集流體中。基于陶瓷的材料和基于金屬的材料具有顯著的優點和缺點。

發明內容

本發明的實施方式的一方面涉及使用金屬和陶瓷的集流體結構體。

本發明的實施方式的一方面涉及使用組合材料以提供化學穩定性如抗氧化性和/或集流效率的改善的集流體。

本發明的實施方式的一方面涉及用于改善集流體與燃料電池單元電池之間的粘著力的單元。

在本發明的一個實施方式中，提供燃料電池模塊，其包括：中空的圓柱形單元電池，其包括布置在該中空的圓柱形單元電池的徑向方向上的第一電極層、電解質層和第二電極層；由位于所述第二電極層外周上的金屬材料網或傳導線形成的集流體；和包括位于所述集流體表面上的陶瓷材料粉末的多個輔助集流體。

所述輔助集流體還可位于所述第二電極層的外周上。

所述輔助集流體的所述陶瓷材料粉末的陶瓷顆粒相互連接在一起以容許電子在它們之間移動。

所述集流體的直徑可為0.5mm或2mm或在0.5mm與2mm之間。

所述集流體可包括選自Ag、基于鐵氧體的Fe-Cr金屬、基于Ni的合金、和基于Cr的合金的至少一種。

所述輔助集流體可包括基于LaCrO₃的陶瓷。所述輔助集流體可具有30％或50％或在30％與50％之間的孔隙率。

當所述第二電極層可為陰極時，所述輔助集流體可包括基于LaMnO₃的陶瓷和/或基于LaCoO₃的陶瓷。所述輔助集流體可具有小于或等于50％的孔隙率。

根據本發明的另一實施方式，在集流體纏繞在其周圍的中空的圓柱形單元電池上形成輔助集流體的方法包括：加工陶瓷材料以形成粉末，將所述陶瓷材料粉末施加到所述集流體的表面上，和在500℃或600℃或在500℃與600℃之間的溫度下進行熱處理以使所述陶瓷材料粉末固結(粘結，cake)到所述集流體的表面上。

在將所述陶瓷材料粉末施加到所述集流體的表面上中，所述陶瓷材料粉末進一步附著至所述中空的圓柱形單元電池的所述第二電極層的外周。

根據本發明的各方面，與其中使用單一金屬集流體的情況相比，通過金屬集流體與陶瓷材料的組合，抗氧化性改善，由此延長所述燃料電池的壽命。

另外，根據本發明的實施方式，由于所述金屬材料用作主要的(例如，基本的)集流材料，與其中使用單一陶瓷集流體的情況相比，集流結構體的加工性能(例如，加工的容易性)改善，熱傳導性增強使得堆的溫度分布變得基本上均勻且所述燃料電池的效率改善，和電傳導性高，使得集流效率改善。

即，根據本發明的各方面，所述金屬和所述陶瓷同時用在集流體中，使得可抵償當使用單一材料(例如，單獨的金屬或陶瓷)時可產生的缺點且呈現各材料的優點。因此，可構造更有效的燃料電池。

另外，根據本發明的各方面，金屬集流體覆蓋有用作陰極組分的基于LaMnO₃的陶瓷粉末和/或基于LaCoO₃的陶瓷粉末，使得離子均勻地分布在單元電池表面上且使得結構穩定性改善。

另外，粘結劑可用于固結輔助集流體且可通過蒸發而除去，使得所述輔助集流體的孔隙率可改善。

附圖說明

附圖與說明書一起說明本發明的示例性實施方式，且與說明書一起用于解釋本發明的原理。