[實用新型]一種提高成品率和單電池功率的扁管固體氧化物電池結構

有效

• 申請號: 201721890229.2
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN207651596U
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 胡強
• 申請（專利權）人: 胡強
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00;H01M8/02;H01M2/26;H01M8/249;H01M4/86;H01M2/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本實用新型涉及電化學領域，公開了一種提高成品率和單電池功率的扁管固體氧化物電池結構，含有多對電極；隔離結構由第一電解質、第二電解質、兩面氣道壁和隔板構成；兩面氣道壁和隔板構成的整體的截面為H型，隔板將氣道分隔為上下兩部分；形成兩條兩端開口的氣道；氣道內沿隔離結構的縱向設有至少一條氣道支架，所述氣道支架不與電解質接觸且與內電極抵接，氣道支架將氣道分隔為若干個處于同一水平面的分氣道；電解質、氣道壁、隔板和氣道支架由同種材料或成分相近的材料組成。本實用新型結構的扁管固體氧化物電池在加工時具有很高的成品率，制成的產品具有較高的功率。

技術領域

本實用新型涉及固體氧化物燃料電池、固體氧化物燃料電解電池，新能源，新材料以及電化學領域，尤其涉及一種提高成品率和單電池功率的扁管固體氧化物電池結構。

背景技術

扁管式電池至少有一路氣體在內部的氣道內流過，氣道是由氣道壁和電解質共同構成的、和外界隔離的氣體通路。如圖4所示為普通扁管電池的剖面結構。為提高單體電池功率，必須增大電池的電極面積，也就必須增加氣道的寬度。然而，隨著氣道寬度的增加，扁管電池的強度下降，電解質容易破裂，電池制備的成品率也隨之下降。

為此，本申請人在前期研發過程中，可在氣道內引入氣道支架提供對電解質的支撐（如圖5所示），帶氣道支架的電池結構提高了電池的整體強度，制備更大發電面積的單體電池因而成為可能。在此結構中，氣道壁和支架都和電解質直接相連，內電極被支架隔開，支架和電解質結合的部位由于沒有內電極，不能發生電化學反應，因此整個電池因而損失了一部分發電面積。

此外，扁管電池的一些制備工藝步驟和使用都需要在高溫條件下進行，比如電池的制備工藝步驟就包括高溫燒結。在燒結過程中，電解質與氣道壁、氣道支架和隔板是一體燒制成型的。電池素胚同時存在受熱膨脹和燒結收縮兩種尺寸變化機制，最終素胚尺寸有10-20%左右的收縮。如果電池素胚的各層狀結構在熱處理中不能做到同步尺寸變化，電池內部就會產生應力，當應力積累到一定程度，電池整體結構就會被破壞，比如電解質層破裂。當氣道壁、氣道支架全部和電解質直接相連時，在電池素胚在燒制過程中，氣道壁、氣道支架，氣道填充物和電解質四者在外界溫度變化時的尺寸變化必須基本一致，才能保證電池結構完整，這通常比較難實現，因此電池內部很難避免存在應力。一般情況下，氣道壁、氣道支架和電解質由組成相似或相同的致密材料組成，內部積累的應力難于釋放，這增大了電池結構保持完整的風險，降低了電池的成品率。

實用新型內容

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種提高成品率和單電池功率的扁管固體氧化物電池結構。本實用新型結構的扁管固體氧化物電池在加工時具有很高的成品率，制成的產品具有較高的功率。

本實用新型的具體技術方案為：一種提高成品率和單電池功率的扁管固體氧化物電池結構，含有至少兩對電極；其中包括第一外電極、第一外電極連接線、第一電解質、第一內電極、第一內電極連接線、第二外電極、第二外電極連接線、第二電解質、第二內電極、第二內電極連接線和隔離結構；其中，所述第一、第二外電極和第一、第二內電極呈平面形式；且第一外電極和第一內電極分別為富氧電極、貧氧電極或分別為貧氧電極、富氧電極；且第二外電極和第二內電極分別為富氧電極、貧氧電極或分別為貧氧電極、富氧電極。

所述第一外電極和第一外電極連接線連接且設于所述第一電解質的外側面上；所述第一內電極和第一內電極連接線連接，第一內電極和第一內電極連接線設于第一電解質的內側面上。

所述第二外電極和第二外電極連接線連接且設于所述第二電解質的外側面上；所述第二內電極和第二內電極連接線連接，第二內電極和第二內電極連接線設于第二電解質的內側面上。

所述隔離結構由第一電解質、第二電解質、兩面氣道壁和隔板構成；兩面氣道壁和隔板構成的整體的截面為H型，所述隔板將氣道分隔為上下兩部分；形成兩條兩端開口的氣道，氣體從所述氣道的一端開口進，流經第一內電極，從另一端開口出，氣道走向直通或呈彎曲形。