[發(fā)明專利]電池結(jié)構(gòu)體及其制造方法以及燃料電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580061586.5
• 申請日: 2015-10-20
• 公開（公告）號: CN107112564B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 東野孝浩;野田陽平;平巖千尋;水原奈保;俵山博匡;竹內(nèi)久雄;真島正利
• 申請（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M8/1253
• 分類號: H01M8/1253;H01M8/126;H01M8/1246
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 王靜;高釗

1.一種電池結(jié)構(gòu)體，包括：

陰極；

陽極；和

介于所述陰極和所述陽極之間的質(zhì)子傳導(dǎo)性固體電解質(zhì)層，其中

所述固體電解質(zhì)層包含具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)并且含有鋯、鈰和除鈰以外的稀土元素的化合物，

所述除鈰以外的稀土元素包括釔(Y)、鈧(Sc)、釹(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鐿(Yb)、鈥(Ho)、鉺(Er)、或者銩(Tm)，

如果所述固體電解質(zhì)層的厚度為T，

則在距離所述固體電解質(zhì)層的與所述陰極相對的表面0.25T的位置處的鋯與鈰的元素比：Zr_C/Ce_C，以及在距離所述固體電解質(zhì)層的與所述陽極相對的表面0.25T的位置處的鋯與鈰的元素比：Zr_A/Ce_A，滿足Zr_C/Ce_CZr_A/Ce_A，且Zr_C/Ce_C1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池結(jié)構(gòu)體，其中

所述元素比Zr_C/Ce_C≥2，并且

所述元素比Zr_A/Ce_A2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池結(jié)構(gòu)體，其中所述化合物由式(1)表示：

A1Zr_xCe_yB1_1-x-yO_3-δ

其中A1為堿土金屬元素；B1為除鈰以外的稀土元素，所述除鈰以外的稀土元素包括釔(Y)、鈧(Sc)、釹(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鐿(Yb)、鈥(Ho)、鉺(Er)、或者銩(Tm)；0.4x≤0.6；0y≤0.4；以及δ為氧缺乏量。

4.一種用于制造電池結(jié)構(gòu)體的方法，包括：

第一步驟，其中提供陰極材料、陽極材料和固體電解質(zhì)，所述固體電解質(zhì)包含由式(2)表示的化合物Z：

A2Zr_x1Ce_y1B2_1-x1-y1O_3-δ

其中A2為堿土金屬元素；B2為除鈰以外的稀土元素，所述除了鈰以外的稀土元素包括釔(Y)、鈧(Sc)、釹(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鐿(Yb)、鈥(Ho)、鉺(Er)、或者銩(Tm)；x1/y11；0.4≤x1≤1；0≤y1≤0.5；以及δ為氧缺乏量，和由式(3)表示的化合物C：

A3Zr_x2Ce_y2B3_1-x2-y2O_3-δ

其中A3為堿土金屬元素；B3為除鈰以外的稀土元素，所述除了鈰以外的稀土元素包括釔(Y)、鈧(Sc)、釹(Nd)、釤(Sm)、釓(Gd)、鐿(Yb)、鈥(Ho)、鉺(Er)、或者銩(Tm)；x1/y1x2/y2；0≤x20.5；0.4≤y2≤1；以及δ為氧缺乏量；

第二步驟，其中將所述陽極材料形成為陽極形狀；

第三步驟，其中在成形的所述陽極材料的表面上沉積所述化合物C；

第四步驟，其中在所沉積的化合物C的表面上沉積所述化合物Z，并且對所述化合物Z進(jìn)行燒結(jié)以形成固體電解質(zhì)層；以及

第五步驟，其中在所述固體電解質(zhì)層的表面上沉積所述陰極材料并對所述陰極材料進(jìn)行燒結(jié)。

5.一種燃料電池，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)體，

其中所述燃料電池具有用于向所述陰極提供氧化劑的氧化劑通道和用于向所述陽極提供燃料的燃料通道。