[發明專利]固體氧化物燃料電池陰極及其制備方法、固體氧化物燃料電池及其制備方法和電動裝置

有效

• 申請號: 201911355780.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111029596B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 史翊翔;曹天宇;蔣一東;蔡寧生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M4/86;H01M8/1213
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉建榮

1.一種固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，包括以下方法(Ⅰ)或方法(Ⅱ)：

方法(Ⅰ)：

先將電解質材料噴涂于預熱后的金屬支撐體上，然后采用浸漬法將陰極材料負載在噴涂有電解質材料的金屬支撐體上以形成陰極復合層，得到固體氧化物燃料電池陰極；

其中，電解質材料的熔點為T₁℃，噴涂過程中電解質材料的溫度為T℃，T₁-500≤T≤T₁，噴涂過程中確保電解質材料處于半熔融狀態；

或，方法(Ⅱ)：

提供電解質材料與陰極材料形成的混合物A；

將混合物A噴涂于預熱后的金屬支撐體上以形成陰極復合層，得到固體氧化物燃料電池陰極；

其中，混合物A中電解質材料和陰極材料中熔點較高的一種物質的熔點為T₂℃，噴涂過程中電解質材料和陰極材料中熔點較高的一種物質的溫度為T₀℃，T₂-500≤T₀≤T₂，噴涂過程中確保混合物A中的電解質材料和陰極材料中熔點較高的一種物質處于半熔融狀態；

方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中的噴涂參數分別獨立地滿足以下條件(A)、條件(B)和條件(C)：

條件(A)：給粉速率為6-30g/min；

條件(B)：噴涂電壓為30-40V；

條件(C)：噴涂電流為400-600A；

方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中，預熱后的金屬支撐體的溫度分別獨立為200-800℃。

2.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中的給粉速率分別獨立地為7-28g/min。

3.根據權利要求1所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中的噴涂電壓分別獨立地為32-38V。

4.根據權利要求2所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中噴涂電流分別獨立地為420-580A。

5.根據權利要求1-4任意一項所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中，金屬支撐體的空隙率分別獨立為10-50％。

6.根據權利要求1-4任意一項所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，方法(Ⅰ)和方法(Ⅱ)中，陰極復合層的厚度分別獨立為5-50μm。

7.根據權利要求1-4任意一項所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法，其特征在于，方法(Ⅱ)中，電解質材料與陰極材料的質量比為(0.5-2)：1。

8.一種固體氧化物燃料電池陰極，其特征在于，采用權利要求1-7任意一項所述的固體氧化物燃料電池陰極的制備方法制得。

9.一種固體氧化物燃料電池，其特征在于，包括權利要求8所述的固體氧化物燃料電池陰極；

所述固體氧化物燃料電池的陽極采用液態金屬制得。

10.權利要求9所述的固體氧化物燃料電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)將電解質材料噴涂在預熱后的固體氧化物燃料電池陰極上以形成電解質層，得到固體氧化物燃料半電池；其中，噴涂過程中電解質材料處于全熔融狀態；

(b)將固體氧化物燃料半電池置于處于熔融狀態的液態金屬中以使固體氧化物燃料半電池表面形成陽極，得到固體氧化物燃料電池。

11.根據權利要求10所述的固體氧化物燃料電池的制備方法，其特征在于，步驟(a)中，電解質材料的熔點為T₃℃，噴涂過程中電解質材料的溫度為T_m℃，其中T₃-300≤T_m≤T₃+300。