[發明專利]固體氧化物燃料電池的半電池、燃料電池及其制作方法

在審

• 申請號: 201410043562.4
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN104810536A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張磊;謝斌;李明;籍偉杰;姜友松
• 申請（專利權）人: 吉世爾（合肥）能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;李棟修

1.一種固體氧化物燃料電池的半電池，其特征在于，依次包括電解質層、可選的功能層和支撐層，所述電解質層為一層或多層；所述功能層是一層或多層陽極功能層或一層或多層陰極功能層；所述支撐層為一層或多層陽極支撐層或一層或多層陰極支撐層，其中

所述電解質層的外表面在微米尺度上是平整的，優選的是，所述外表面具有亞微米或者納米微觀結構，還優選的是，所述外表面具有亞微米或者納米級別的突起、起伏或枝狀結構；

優選的是，所述電解質層是在載帶表面上使用噴霧干燥法形成的，從而使電解質生坯以載帶為模板，復制載帶表面的微觀形貌，所述載帶的表面在微米尺度上是平整的，優選的是載帶表面經過再加工和修飾，形成有亞微米或者納米微觀結構，從而使電解質層與載帶接觸的表面在燒結后形成亞微米或者納米微觀結構。

2.一種固體氧化物燃料電池的半電池的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

1)噴霧干燥工序，所述噴霧干燥工序包括：

(a).在載帶表面上使用噴霧干燥法形成一層或多層電解質層，使電解質生坯以載帶為模板，復制載帶表面的微觀形貌，以及

(b).可選地，在干燥后的電解質層上使用噴霧干燥法形成一層或多層陽極功能層或一層或多層陰極功能層，從而形成噴霧坯體；

(2).流延工序，所述流延工序包括在噴霧坯體上直接流延形成對應于陽極功能層或陰極功能層的陽極支撐層或陰極支撐層，并使流延坯體干燥；

其中所述直接流延采用一次流延或多次流延；

(3).分離工序，所述分離工序包括使干燥后的坯體與載帶分離；

(4).燒結工序，所述燒結工序包括將所分離出的坯體燒結，形成所述固體氧化物燃料電池的半電池。

3.如權利要求2所述的半電池的制作方法，其特征在于，所述載帶為有機高分子薄膜、玻璃、金屬、大理石，優選為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或平板玻璃，

優選的是，所述電解質的活性成分為釔穩定氧化鋯(YSZ)、釓摻雜氧化鈰、釤摻雜鈰酸鋇或釤摻雜氧化鈰（SDC）；

優選的是，所述陽極功能層為NiO/YSZ材料，所述陰極功能層為La_1-XSr_xMnO₃/YSZ材料，x為0.15～0.3，

優選的是，所述陽極支撐層為NiO/YSZ材料，所述陰極支撐層為La_1-XSr_xMnO₃/YSZ材料，x為0.15～0.3。

4.如權利要求2所述的半電池的制作方法，其特征在于，所述載帶的表面在微米尺度上是平整的，從而使電解質層與載帶接觸的表面在燒結后在微米尺度上是平整的，

優選的是，載帶表面經過再加工和修飾，形成有亞微米或者納米微觀結構，從而使電解質層與載帶接觸的表面在燒結后形成亞微米或者納米微觀結構，

更優選的是，所述電解質層與載帶接觸的表面在燒結后的亞微米或者納米微觀結構為亞微米或者納米級別的突起、起伏或枝狀結構。

5.如權利要求2所述的半電池的制作方法，其特征在于，所述電解質層在燒結后的厚度為3～20μm，優選為5～10μm；

在存在功能層的情況下，所述功能層在燒結后的厚度為10～30μm，優選為15～25μm；

優選的是，燒結后噴霧坯體的厚度為3～100μm，優選為10～40μm，最優選為25～30μm；

優選的是，流延坯體燒結后厚度為100-1200μm；優選為300μm～1000μm，最優選為500μm～750μm；

還優選的是，流延后整體坯體燒結后厚度為100-1200μm，優選為300μm～1000μm，最優選為500μm～750μm。

6.如權利要求2所述的半電池的制作方法，其特征在于，所述功能層燒結后，功能層中起催化作用的成分的含量沿著從電解質層至支撐層的方向呈梯度增加，優選的是所述起催化作用的成分是Ni或La_1-xSr_xMnO₃。

7.如權利要求2所述的半電池的制作方法，其特征在于，燒結時將流延坯體一步共燒結，并且包含在200-500℃溫度范圍內的脫膠過程，所述脫膠過程占總體燒結時間的10-25%。