[發明專利]一種熔融鹽燃料電池電解質鹽片及其制備系統和方法

有效

• 申請號: 202110982217.7
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113675451B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 程健;張瑞云;王菊;許世森;白發琪
• 申請（專利權）人: 華能國際電力股份有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/14
• 分類號: H01M8/14
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 廖慧敏

本發明公開了一種熔融鹽燃料電池電解質鹽片及其制備系統和方法，包括原料獲取：將電解質粉末與粘結劑混合均勻獲得混合粉末，同時獲取雙面膠；熱壓成型：將混合粉末均勻分布后與雙面膠重合，將重合后的混合粉末和雙面膠進行熱壓即可。本發明可以實現具有一定形狀不易斷裂破碎的電解質鹽片的制備；制備得到的電解質鹽片為粘結劑的纖維狀結構包裹連接電解質粉末，并且與底層的具有粘性的雙面膠形成一種既有底層支撐、又有網狀結構連接的空間網狀結構；該電解質鹽片的結構更加穩固，因此，采用本發明的電解質鹽片在組裝成電池后，能更加有效實現電解質在隔膜內的均勻分布，避免隔膜竄氣和密封面漏氣，保證電池性能。

技術領域

本發明涉及電池領域，具體涉及一種熔融鹽燃料電池電解質鹽片及其制備系統和方法。

背景技術

熔融碳酸鹽燃料電池((Molten Carbonate Fuel Cell,MCFC)是一種工作于650℃的高溫燃料電池，具有不需要貴金屬作催化劑、燃料來源廣、噪音低、污染物基本達到近零排放、發電效率高、可實現熱電聯供等優點，適合于百千瓦級至兆瓦級分布式電站或固定電站，具有良好的發展應用前景。

熔融碳酸鹽燃料電池工作在650℃下，MCFC的結構可以分為陰極、電解質體系以及陽極三部分，MCFC的電解質體系由多孔的隔膜載體和碳酸鹽構成，其中電解質體系中的電解質為熔融的碳酸鹽。熔融的碳酸鹽電解質依靠毛細作用力全部充滿電解質隔膜的孔隙，碳酸鹽電解質被固定在隔膜載體內形成電解質層。電解質層既是碳酸根離子導體，具有良好的離子導電性能，又是陰、陽極隔板能夠阻擋氣體通過，其塑性可用于電池的氣體密封，防止氣體外泄，即所謂“濕密封”。

現有技術中，碳酸鹽電解質在MCFC組裝過程中一般充填在單電池中，電解質通常是預填充在陰極和/或陽極氣室內，隨著電池溫度的升高而緩慢熔融，并在電解質隔膜的毛細管力作用下浸入電解質隔膜中的微孔內。這樣處理存在以下問題:電解質在未熔融前會影響流場內氣體的分布，影響隔膜內有機物的燃燒和燃燒產物的揮發；電解質很可能會被氣體挾帶進入管路，堵塞管路。如果能用類似制備隔膜的方法將碳酸鹽做成鹽膜，將有助于解決上述將電解質放置在氣室內導致的問題。例如：薄膜狀的鹽膜不會堵塞流場造成氣體分布不均，鹽膜與電解質隔膜的接觸也會有所改善，可促進電解質更好地分布在電解質隔膜內。

而現有公開的碳酸鹽電解質鹽膜的制備方法大多采用將碳酸鹽電解質與有機溶劑、粘結劑、增塑劑、消泡劑等混合球磨一定時間，通過漿料流延方法制備而成。但是采用碳酸鹽電解質漿料流延方法制備得到的鹽膜一方面需要較多混合、干燥時間；另一方面碳酸鹽不溶于水，也不溶于有機溶劑，電解質粉末表面的潤濕性很差，很難與粘結劑結合在一起，漿料里面的碳酸鹽顆粒被粘結劑完全包裹，干燥后的鹽膜內粘結劑占據一定的體積，造成碳酸鹽電解質的堆密度較低，鹽膜結構松散、強度低，組裝時鹽膜脆性大易破碎開裂，不利于電解質在隔膜內的均勻分布，會導致隔膜竄氣和密封面漏氣，電池性能變差。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中采用碳酸鹽電解質漿料流延方法制備得到的鹽膜脆性大易破碎開裂，不利于電解質在隔膜內的均勻分布的問題，從而提供解決上述問題的一種熔融鹽燃料電池電解質鹽片的制備系統和方法。

一種熔融鹽燃料電池電解質鹽片的制備方法，包括：

原料獲取：將電解質粉末與粘結劑混合均勻獲得混合粉末，同時獲取雙面膠；

熱壓成型：將混合粉末均勻分布后與雙面膠重合，將重合后的混合粉末和雙面膠進行熱壓即可。

所述混合粉末采用干法流延方式進行均勻分布并壓實。

所述干法流延的過程為：將混合粉末均勻分布在干法流延機的膜帶上，然后對膜帶上的混合粉末進行壓實處理。

所述干法流延過程中，所述混合粉末采用逐級壓實的方法進行處理。

所述干法流延過程中干法流延機的膜帶溫度為35-45℃。