[发明专利]一种固体氧化物燃料电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于电池电源技术领域，特别是涉及一种固体氧化物燃料电池及其制造方法。

背景技术

目前，平板式固体氧化物燃料电池，电池芯组由电池芯和连接器组装而成，其存在明显的技术缺陷：1、面积尺寸太小；厚度尺寸太大。这是因为氧化物陶瓷是烧结而成，而烧结工艺就不能烧制面积大、厚度薄的产品。因为它会使陶瓷变形和破碎。2、效率低。由于厚度大，造成电导率低，内阻大，损耗大。3、高温运行。由于厚度大，必须提高运行温度(800-1000℃)以克服内阻。这样由于各层材料的温度系数不一致，容易造成破碎和漏气。4、由于温度高，连接器不能使用低成本的金属材料，只能用导电陶瓷。造成成本高，连接器阻抗大，效率进一步降低。5、由于温度高，连接器与电池芯的温度系数又不一致，造成连接不实，增大内阻。严重时会造成电池组破碎。6、功率小。由于面积尺寸小，不能制造大功率的电源。7、连接器与电池芯不是一个整体，需要用螺栓固定，中间部位由于离螺栓太远，容易形成间隙，造成两者之间接触不良，增大内阻，加大损耗。8、固定螺栓紧力调整困难。紧力太小，漏气、串气。紧力太大，高温时的膨胀会使电池组破碎等。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种固体氧化物燃料电池及其制造方法。

本发明的目的之一是提供一种体积小、功率大、寿命长、制造成本低等特点的固体氧化物燃料电池。

本发明固体氧化物燃料电池所采取的技术方案是：

一种固体氧化物燃料电池，电池芯由氧化物陶瓷芯和金属连接器焊接组装而成，其特点是：氧化物陶瓷芯双面有金属物，内部由阳极、电解质和阴极构成。

本发明固体氧化物燃料电池还可以采用如下技术措施：

所述的固体氧化物燃料电池，其特点是：氧化物陶瓷芯双面金属物为金属网。

所述的固体氧化物燃料电池，其特点是：电池芯为圆柱形或长方体形或圆盘形。

本发明的目的之二是提供一种制备成本低、过程简单、控制方便等特点的固体氧化物燃料电池的制造方法。

本发明固体氧化物燃料电池的制造方法所采取的技术方案是：

固体氧化物燃料电池的制造方法，电池芯由氧化物陶瓷芯和金属连接器焊接组装在一起，其特点是：电池芯的制备包括以下工艺过程：

1)金属物电镀

在金属物上电镀阳极金属、电解质金属和阴极金属；

2)金属物焊接

电镀后，再焊接一层金属物；

3)微弧氧化制备氧化物陶瓷芯

利用微弧氧化方法，对阳极金属、电解质金属和阴极金属进行氧化，制备氧化物陶瓷芯裸件；

4)焊接组装电池芯

氧化物陶瓷芯裸件焊接金属连接器，制得电池芯；

5)组装电池

电池芯再按正负极依次焊接组装成固体氧化物燃料电池。

本发明固体氧化物燃料电池的制造方法还可以采用如下技术措施：

所述的固体氧化物燃料电池的制造方法，其特点是：金属物为金属网，电镀时，在金属网上依次分层电镀阳极金属、电解质金属和阴极金属，或者依次分层电镀阴极金属、电解质金属和阳极金属。

所述的固体氧化物燃料电池的制造方法，其特点是：阳极金属为铜、镍、钴、铈、钐或铜、镍、钴、锆、铱、钪或铜、镍、钴、镧、锶、镓、镁，厚度1-500微米。

所述的固体氧化物燃料电池的制造方法，其特点是：电解质金属为萤石结构所需金属铈、锆或钙钛矿结构所需金属镧、镓，厚度1-150微米。

所述的固体氧化物燃料电池的制造方法，其特点是：阴极金属为钙钛矿结构所需金属镧、钴或镧、锰，厚度1-500微米。

所述的固体氧化物燃料电池的制造方法，其特点是：微弧氧化制备氧化陶瓷芯，以两侧的金属物分别作为正极，金属物外侧电极分别作为负极，在电解液中按时序交替对阳极金属、电解质金属和阴极金属加电氧化，制成氧化物陶瓷芯裸件。

所述的固体氧化物燃料电池的制造方法，其特点是：采用摩擦焊方法，焊接氧化物陶瓷芯裸件和金属连接器。

本发明设计从根本上保证了的燃料电池技术产品性能及生产工艺的稳定可靠：

1、使用金属网支撑，可以有效的减小阳极的厚度，(1-50微米，减小内阻)。而背景电池的阳极是300-500微米。同时为将来与连接器相接创造了条件。

2、利用成熟的电镀技术可以任意调整未来陶瓷的厚度(陶瓷金属可以在1—500微米范围内选择。