[發明專利]一種固體氧化物電池電解質支撐體及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710174185.1
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN108630970A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 王紹榮;郝星
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01M8/10
• 分類號: H01M8/10;H01M8/241
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

本發明涉及一種固體氧化物電池電解質支撐體及其制備方法和應用，所述固體氧化物電池電解質支撐體的結構依次包括Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9致密層/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層，其中Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層具有指狀孔結構；所述指狀孔結構的孔徑范圍為5～200μm，長徑比為2～50。本發明采用在中低溫環境（400～600℃）下具有良好離子導電性的Sm_0.2Ce_0.8O_1.9作為固體氧化物電池電解質支撐體原料，且制備所得Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層具有指狀孔結構，使得電解質支撐體和更容易和氣體反應并具有更大的修飾改性空間。

技術領域

本發明涉及一種電解質支撐體及其制備方法和應用，具體涉及一種固體氧化物電池電解質支撐體及其制備方法，屬于固體氧化物電池領域。

背景技術

固體氧化物電池(SOC)有兩種操作方式，即固體氧化物燃料電池(SOFC)和固體氧化電解池(SOEC)。SOFC是一種高溫下將化學能直接轉化為電能的裝置，其具有能量轉換效率高，燃料適應性廣，應用范圍廣等優點，SOEC是SOFC的逆運行方式，具有SOFC的大部分優點，可以將多余的電能以電解水、電解CO₂等方式轉化為燃料氣。SOC的應用可以有效地提升能源利用率，減少溫室氣體排放，因此，受到眾多國家和團體的關注。而SOC運行中需要較高的操作溫度(500～1000℃)，高溫下，單電池本身的電極材料、之間的鏈接材料和密封材料的穩定性都受到很大挑戰，如果能降低SOC的操作溫度，許多這方面的問題都迎刃而解。而目前，SOC最常用的電解質材料是氧化釔或氧化鈧穩定的氧化鋯，其由于材料本身的特性，在中低溫(400～600℃)下并不具有良好的離子導電率；且傳統的電池基體制備完成后，其孔結構小而曲折，導致電池反應困難，且很難進行修飾改性。因此，需要采用其他的電解質材料，并且制備出孔結構更加合理的電池。

發明內容

針對上述問題，本發明選用在400～600℃的中低溫下仍具有較高活性的Sm_0.2Ce_0.8O_1.9，采用所述相轉化流延工藝制備得到多孔層，傳統流延法得到致密層，采用壓制工藝得到具有指狀多孔層/致密層/指狀多孔層的支撐體。本發明的特色在于，制備出的電解質支撐體是平整的(所述電解質支撐體的表面平整，且Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層和Sm_0.2Ce_0.8O_1.9致密層之間也是平整的)，有利于電池性能一致化和工業化大生產；電解質層的厚度是可控且穩定的；電池的操作溫度位于400～600℃中低溫段，許多由于高溫受限制的電極材料和鏈接材料均可與本發明聯用；電池具有更加理想的孔隙結構，可以同時在支撐體兩側進行修飾，擁有更大的修飾改性空間，更有有利于新型材料的研究和成熟產品的工業化生產。

一方面，本發明提供了一種固體氧化物電池電解質支撐體，所述固體氧化物電池電解質支撐體的結構依次包括Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9致密層/Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層，其中Sm_0.2Ce_0.8O_1.9指狀多孔層具有指狀孔結構；所述指狀孔結構的孔徑范圍為5～200μm，長徑比為2～50。