[發(fā)明專利]固態(tài)燃料電池及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011409009.X | 申請日： | 2020-12-04 |
| 公開（公告）號： | CN112542591B | 公開（公告）日： | 2022-05-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 馬朝暉;卜瑤;付文浩;王英杰;張瑩瑩;李子坤;任建國 | 申請（專利權(quán)）人： | 貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/86 | 分類號： | H01M4/86;H01M4/90;H01M8/1253 |
| 代理公司： | 北京匯思誠業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11444 | 代理人： | 錢嫻靜 |
| 地址： | 518106 廣東省深圳市光明新區(qū)公明辦事處西田社*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 固態(tài) 燃料電池 及其 制備 方法 | ||
1.一種固態(tài)燃料電池，包括陽極層、陰極層以及設(shè)置于所述陽極層和所述陰極層之間的電解質(zhì)層，其特征在于，所述陽極層的材料包括鈦酸鍶及鋰摻雜鈦酸鍶，所述陰極層的材料包括鈣鈦礦型氧化物，所述電解質(zhì)層的材料包括固態(tài)鋰離子導(dǎo)體材料及電解質(zhì)材料；
所述陽極層中的鈦酸鍶中的Ti為+3價(jià)；且所述陽極層、所述陰極層具有多孔結(jié)構(gòu)；
所述固態(tài)燃料電池的制備方法包括以下步驟：
將SrCO3粉末與TiO2粉末混合并加入粘合劑，壓制成型得到陽極層；
將含有固態(tài)鋰離子導(dǎo)體材料與電解質(zhì)材料的第一漿料涂覆于所述陽極層的一側(cè)，以在所述陽極層表面形成電解質(zhì)層；將含有鋰離子化合物與鈣鈦礦型氧化物的第二漿料涂覆于所述電解質(zhì)層遠(yuǎn)離所述陽極層的一側(cè)，以在所述電解質(zhì)層表面形成陰極層，得到生坯；
將所述生坯進(jìn)行烘干并燒結(jié)，得到電池前驅(qū)體；
將所述陽極層接電源的負(fù)極，將所述陰極層接電源的正極，使得所述鋰離子化合物發(fā)生電解，將所述陽極層中的Ti4+還原為Ti3+，并將所述陽極層中形成的鈦酸鍶進(jìn)行鋰摻雜，得到固態(tài)燃料電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)燃料電池，其特征在于，所述固態(tài)燃料電池具有如下特征a～g中的至少一種：
a.所述鈣鈦礦型氧化物包括La1-xSrxMnO3和Ln1-xSrxCoO3中的至少一種，其中，0x1，Ln選自La、Pr、Nd、Sm和Gd中的任意一種；
b.所述鈣鈦礦型氧化物為La0.5Sr0.5MnO3；
c.所述陽極層的厚度為8mm～15mm；
d.所述陽極層的孔隙率為20％～45％；
e.所述陰極層的厚度為1mm～5mm；
f.所述陰極層的孔隙率為10％～20％；
g.所述鋰摻雜鈦酸鍶在所述陽極層中的質(zhì)量占比為10％～20％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)燃料電池，其特征在于，所述固態(tài)燃料電池具有如下特征a～d中的至少一種：
a.所述電解質(zhì)材料包括釔穩(wěn)定氧化鋯，所述固態(tài)鋰離子導(dǎo)體材料中的鋰元素與釔穩(wěn)定氧化鋯中的鋯元素的摩爾比為(0.1～1)：1；
b.所述固態(tài)鋰離子導(dǎo)體材料包括Li1+2xMxZr2-x(PO4)3、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3、Li7La3Zr2O12和LiPON中的至少一種，其中，M元素包括Mg、Ca、Sr、Y和Al中的至少一種，0≤x≤0.35；
c.所述電解質(zhì)材料包括釔穩(wěn)定氧化鋯，所述釔穩(wěn)定氧化鋯為8mol％釔穩(wěn)定氧化鋯；
d.所述電解質(zhì)層的厚度為1μm～10μm。
4.一種固態(tài)燃料電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
將SrCO3粉末與TiO2粉末混合并加入粘合劑，壓制成型得到陽極層；
將含有固態(tài)鋰離子導(dǎo)體材料與電解質(zhì)材料的第一漿料涂覆于所述陽極層的一側(cè)，以在所述陽極層表面形成電解質(zhì)層；將含有鋰離子化合物與鈣鈦礦型氧化物的第二漿料涂覆于所述電解質(zhì)層遠(yuǎn)離所述陽極層的一側(cè)，以在所述電解質(zhì)層表面形成陰極層，得到生坯；
將所述生坯進(jìn)行烘干并燒結(jié)，得到電池前驅(qū)體；
將所述陽極層接電源的負(fù)極，將所述陰極層接電源的正極，使得所述鋰離子化合物發(fā)生電解，將所述陽極層中的Ti4+還原為Ti3+，并將所述陽極層中形成的鈦酸鍶進(jìn)行鋰摻雜，得到固態(tài)燃料電池，所述固態(tài)燃料電池的陽極層、陰極層具有多孔結(jié)構(gòu)。
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