[發明專利]陽極/電解質半電池、陽極支撐型固體氧化物燃料電池及其制法

在審

• 申請號: 202111369710.8
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114094123A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 蔡桂凡;林少雄;楊茂萍
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/88
• 分類號: H01M4/88;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 閆加賀;韓蕾

本發明提供了一種陽極/電解質半電池、陽極支撐型固體氧化物燃料電池及其制法，陽極/電解質半電池的制法包括制備NiO?YSZ陽極支撐體流延片；對NiO?YSZ陽極支撐體流延片的一側表面進行微加工處理，使其表面形成特殊的正交網狀結構；對處理后的NiO?YSZ陽極支撐體流延片進行預燒結；在預燒結后的陽極支撐體表面涂覆納米粉體漿料，干燥后形成陽極功能層；于陽極功能層上涂覆YSZ電解質層后高溫燒結。陽極支撐型固體氧化物燃料電池包括陽極/電解質半電池以及涂覆于陽極/電解質半電池的YSZ電解質層表面的LSM?YSZ復合陰極層。該陽極支撐型固體氧化物燃料電池具有優異的結構穩定性、活性及電化學性能。

技術領域

本發明涉及一種陽極/電解質半電池、陽極支撐型固體氧化物燃料電池及其制法，屬于固體氧化物燃料電池技術領域。

背景技術

固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種能夠將燃料(氫氣、甲烷等可燃氣體)的化學能直接轉化為電能的能源轉換裝置，具有燃料適用性強、能量轉換效率高、環境污染小等優點。然而，為了保證固態電解質有足夠高的離子電導率，傳統的SOFC需要在高溫(～800℃)下運行。這便帶來了諸多問題，例如：不同材料的熱膨脹率較難匹配，各部件在高溫下的長期穩定性較難保證，電池制造成本較高，這些問題都在阻礙著SOFC的快速發展。因此，降低SOFC的運行溫度是加速其市場化的關鍵途徑之一。可以通過兩種策略降低SOFC的運行溫度。一方面，可以提高陽極、陰極和電解質等材料的性能。例如，采用高離子電導率的材料代替傳統的YSZ電解質，降低電池的歐姆損失。另一方面，可以通過對電池結構的優化來提高SOFC在中低溫下的電化學性能。例如，電極表面及微觀結構、電極-電解質界面修飾等。

因此，提供一種新型的陽極/電解質半電池、陽極支撐型固體氧化物燃料電池及其制法已經成為本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

為了解決上述的缺點和不足，本發明的一個目的在于提供一種陽極/電解質半電池的制作方法。

本發明的另一個目的還在于提供由以上所述的陽極/電解質半電池的制作方法制得的陽極/電解質半電池。

本發明的又一個目的還在于提供一種陽極支撐型固體氧化物燃料電池。

本發明的再一個目的還在于提供以上所述的陽極支撐型固體氧化物燃料電池的制作方法。本發明可改善陽極支撐型固體氧化物燃料電池電極/電解質界面，從而使所述的陽極支撐型固體氧化物燃料電池具有優異的結構穩定性、活性及電化學性能。

為了實現以上目的，一方面，本發明提供了一種陽極/電解質半電池的制作方法，其中，所述制作方法包括：

(1)將NiO粉體、YSZ粉體、造孔劑、分散劑溶于溶劑中并對所得混合物進行球磨，待混合均勻后，向所得漿料中加入粘結劑與增塑劑，繼續球磨，對混勻的漿料進行抽真空處理后將漿料流延至聚酯薄膜上，再進行干燥后得到NiO(氧化鎳)-YSZ(氧化釔穩定氧化鋯)陽極支撐體流延片；

(2)對所述NiO-YSZ陽極支撐體流延片進行切割后再對其一側表面進行微加工處理，以使其表面呈現正交網狀結構；

(3)對步驟(2)中得到的表面處理后的NiO-YSZ陽極支撐體流延片進行預燒結；

(4)在步驟(3)所得預燒結后的NiO-YSZ陽極支撐體的修飾面(即經表面處理一側的表面)涂覆納米粉體漿料，干燥后形成陽極功能層；

(5)再于所述陽極功能層表面涂覆YSZ電解質層，再經干燥、焙燒后得到所述陽極/電解質半電池。

作為本發明以上所述的陽極/電解質半電池的制作方法，其中，步驟(1)中，所述的NiO粉體與YSZ粉體的質量比為3:7～7:3。

作為本發明以上所述的陽極/電解質半電池的制作方法，其中，步驟(1)中，所述造孔劑的用量為NiO粉體與YSZ粉體總質量的5～30％。