[發明專利]一種LSCF-GDC核殼結構陰極及其制備方法

在審

• 申請號: 202110590698.7
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113363505A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 趙世凱;張曉嬌;王重海;徐傳偉;馬騰飛;李杰;陳大明;李洪達;叢曉彤
• 申請（專利權）人: 山東工業陶瓷研究設計院有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88;H01M8/12
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 李亞東

1.一種LSCF-GDC核殼結構陰極，其特征在于，包括結合層以及連接所述結合層表面的LSCF層外殼；

所述結合層與電池阻隔層連接；

所述結合層包括GDC內核骨架，GDC內核漿料沉積在GDC阻隔層表面，所述GDC內核骨架內填充有LSCF；

所述LSCF中含有Gd陽離子和Ce陽離子的穩定的立方鈣鈦礦相的LSCF晶格。

2.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極，其特征在于，所述GDC內核骨架的孔隙率為40％-50％。

3.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極，其特征在于，所述LSCF層厚度為5-10μm，GDC內核骨架厚度15-20μm。

4.一種LSCF-GDC核殼結構陰極制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1-3所述的LSCF-GDC核殼結構陰極，包括以下步驟：

按照預設質量比例稱取GDC粉體和石墨粉混合得到固體粉料，將固體粉料與乙醇、丁酮、PVB、PVP、聚乙二醇混合溶液在研磨設備中研磨得GDC內核漿料，備用；

將所述GDC內核漿料沉積在GDC阻隔層表面，然后燒結得多孔結構的GDC內核骨架；

按預設摩爾比例稱取硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷和硝酸鐵，并溶解在水和乙醇的混合溶液中，得到總金屬離子濃度為0.5-0.8mol/L的溶液；然后加入檸檬酸攪拌得LSCF溶液，所述檸檬酸與總金屬離子摩爾比例為(1.5-2)：1；

將所述LSCF溶液浸漬到GDC內核骨架上，使所述LSCF溶液填充到GDC內核骨架內部，同時GDC內核骨架表面形成LSCF層，然后烘干、燒結即得LSCF-GDC核殼結構陰極，所述LSCF-GDC核殼結構陰極具有GDC內核骨架以及結合在所述GDC內核骨架外面的LSCF層外殼。

5.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極制備方法，其特征在于，所述固體粉料中GDC粉體與石墨粉的質量比為(90-95)：(5-10)。

6.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極制備，其特征在于，所述GDC內核漿料固含量為10-30％；所述GDC內核漿料中固體粉料：PVB：PVP的質量比為(10-30)：(1-3)：(0.5-1)。

7.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極制備方法，其特征在于，所述研磨設備為球磨設備，球磨時間為12-18h；

所述GDC內核漿料沉積在GDC阻隔層表面后，燒結溫度為1200-1250℃，燒結時間為3-5h。

8.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極制備方法，其特征在于，所述硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷和硝酸鐵中金屬離子的摩爾比例為La:Sr:Co:Fe＝6:4:2:8；所述LSCF溶液中水和乙醇體積比為3:1或者4:1；

和/或

將所述LSCF溶液浸漬到GDC內核骨架上前向混合溶液中加入PVP。

9.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極制備方法，其特征在于，將所述LSCF溶液浸漬到GDC內核骨架上的具體過程為，采用移液設備移取定量的所述LSCF溶液浸漬到GDC內核骨架上，至少浸漬兩次；所述浸漬的LSCF溶液中固體粉料與GDC內核骨架的質量比為(4-9)：6。

10.根據權利要求1所述的LSCF-GDC核殼結構陰極制備方法，其特征在于，將所述LSCF溶液浸漬到GDC內核骨架上后，所述烘干溫度為60-80℃，時間為10-20min；

所述燒結溫度為1000-1050℃，時間為2-3h。