[發(fā)明專利]一種用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210120957.0
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102646838A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任耀宇;鄧長生;馬景陶;林旭平
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法。

背景技術(shù)

鍶摻雜鈣鈦礦材料因其具有高的電子(和離子)電導(dǎo)率和對氧氣的還原(或氧離子氧化)反應(yīng)的催化活性被廣泛用于固體氧化物電池的氧電極。研究表明該材料的表面性質(zhì)顯著影響電極電化學(xué)性能。

目前，常用酸法處理鍶摻雜鈣鈦礦材料以改變其表面化學(xué)性質(zhì)，但是酸法處理會對電極材料本體造成破壞，對處理?xiàng)l件的要求苛刻，因此控制過程較為困難，并且得到的改性電極電化學(xué)性能不穩(wěn)定，不適合工業(yè)放大使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種易于控制且不會對電極材料本體造成破壞的用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法，包括以下步驟：a)提供堿溶液并預(yù)熱；b)提供用于固體氧化物電池的氧電極層；c)將所述氧電極層放入預(yù)熱的堿溶液中靜置預(yù)定時(shí)間以使其反應(yīng)；d)取出反應(yīng)后的氧電極并對其進(jìn)行熱處理，得到改性氧電極。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法，通過熱堿處理可以改變鍶摻雜鈣鈦礦材料的表面化學(xué)性質(zhì)，從而提高材料的表面活性以及最終電極的電化學(xué)性能，該方法不會對電極材料本體造成破壞，對處理?xiàng)l件的要求不苛刻，因而易于控制，得到的改性電極電化學(xué)性能穩(wěn)定，適合工業(yè)放大。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟a)中，所述堿溶液中的氫氧根離子濃度為0.01-10mol/L。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟a)中，所述預(yù)熱溫度為40-100℃。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟b)包括：

b-1)制備固體氧化物電池的氧電極層；

b-2)將所述氧電極層與電解質(zhì)燒結(jié)，得到固體氧化物電池。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述氧電極層由鍶摻雜鈣鈦礦材料構(gòu)成，所述電解質(zhì)的材料為離子導(dǎo)電陶瓷材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述離子導(dǎo)電陶瓷材料包括氧化釔穩(wěn)定氧化鋯、稀土摻雜氧化鈰、鍶鎂摻雜鎵酸鑭。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述燒結(jié)溫度為350-1600℃。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟c)中所述預(yù)定時(shí)間為0.5min-12h。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述步驟d)包括：

d-1)用去離子水多次清洗取出后的氧電極層；

d-2)將清洗后的氧電極層在空氣中進(jìn)行熱處理，得到改性電極層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述熱處理溫度為60-500℃。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于提高固體氧化物電池中的氧電極的電化學(xué)性能的方法的流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池的剖面示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池的俯視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電池的交流阻抗測試結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。