[發明專利]一種陰極匯流層材料及匯流層的制備方法

在審

• 申請號: 202010345243.4
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111509261A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 李成新;高九濤;馮琪雁;李長久
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M8/0297
• 分類號: H01M8/0297;H01M8/12
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

本發明提供了一種陰極匯流層材料及匯流層的制備方法。其中，所述方法為：將陰極匯流層材料置于還原性氣氛中進行熱處理，得到還原后的陰極匯流層材料；將還原后的陰極匯流層材料與溶劑混合，配成漿料；將漿料涂覆在電池陰極的表面，制備覆有漿料層的電池；對所述覆有漿料層的電池，進行氧化處理，制備具有成型的陰極匯流層的電池。本發明采用具有氧化還原特性的尖晶石型結構物質作為陰極匯流層材料，通過利用尖晶石型結構物質的氧化還原特性，實現陰極匯流層在較低溫度下燒結成型，以實現低溫制備陰極匯流層的目的。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，特別是涉及一種陰極匯流層材料及匯流層的制備方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將化學能轉化成電能的全固態化學發電裝置。SOFC單體主要組成部分由電解質、陽極或燃料極、陰極或空氣極和連接體或雙極板組成。由于單體電池只能產生1V左右電壓，功率有限，為了使得SOFC具有實際應用可能，需要大大提高SOFC的功率。為此，可以將若干個單電池以各種方式(串聯、并聯、混聯)組裝成電池組。對平板式SOFC而言，通常需要將陰極側與下一個連接體連接形成串聯結構。在組成串聯結構的過程中，為了減小陰極側與下一個連接體連的接觸電阻，更加有利于電流的傳導，通常會在它們的接觸面涂抹陰極匯流層漿料，以增大接觸面積，從而減小電阻，提高電池堆性能。傳統的陰極匯流層材料包括鑭鍶鈷鐵(LSCF)，鎳酸鑭(LNO)等，它們的燒結成型溫度較高，一般都大于1000℃。

但是，目前的SOFC整體呈現出低溫化發展趨勢及有些類型的SOFC不允許在大于800℃的條件下處理。因此，開發一種在較低溫度下燒結成型的新型固體氧化物燃料電池陰極匯流層對于解決以上問題是非常有意義的。

發明內容

本發明提供一種陰極匯流層材料及匯流層的制備方法，以解決相關技術中存在的問題。

第一方面，本發明提供了一種陰極匯流層材料，所述陰極匯流層材料包括尖晶石型結構物質；其中，所述尖晶石型結構物質具有氧化還原特性。

優選地，所述尖晶石型結構物質的結構通式為AB₂O₄；

其中，A與B的總原子數與O的原子數的比例為3：4；

在所述總原子數一定的條件下，A與B的含量比可調整。

優選地，所述AB₂O₄的主要構成元素包括錳，鈷，氧；或錳，銅，氧；或鐵，鎳，氧。

優選地，所述尖晶石型結構物質經還原處理，還原后的尖晶石型結構物質全部或部分轉變為還原態的疏松結構組織；

所述還原態結構組織經過氧化處理后，重新轉變為致密的尖晶石結構組織，并且顆粒之間彼此生長連接。

優選地，所述尖晶石型結構物質呈粉末狀，所述粉末的粒徑為50nm～70μm。

優選地，所述匯流層材料還包括：鑭鍶鈷鐵、鎳酸鑭、銀、金中的一種或多種。

優選地，所述匯流層材料中所述尖晶石型結構物質的含量比為20％～100％。

第二方面，本申請提供一種陰極匯流層的制備方法，所述方法包括：

步驟1，將上述第一方面所述的陰極匯流層材料置于還原性氣氛中進行熱處理，得到還原后的陰極匯流層材料；

步驟2，將所述還原后的陰極匯流層材料與溶劑混合，配成漿料；

步驟3，將所述漿料涂覆在電池陰極的表面，制備覆有漿料層的電池/電池系統；

步驟4，對所述覆有漿料層的電池，進行氧化處理，制備具有成型的陰極匯流層的電池/電池系統。