[发明专利]一种阴极汇流层材料及汇流层的制备方法

说明书

本发明提供了一种阴极汇流层材料及汇流层的制备方法。其中，所述方法为：将阴极汇流层材料置于还原性气氛中进行热处理，得到还原后的阴极汇流层材料；将还原后的阴极汇流层材料与溶剂混合，配成浆料；将浆料涂覆在电池阴极的表面，制备覆有浆料层的电池；对所述覆有浆料层的电池，进行氧化处理，制备具有成型的阴极汇流层的电池。本发明采用具有氧化还原特性的尖晶石型结构物质作为阴极汇流层材料，通过利用尖晶石型结构物质的氧化还原特性，实现阴极汇流层在较低温度下烧结成型，以实现低温制备阴极汇流层的目的。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种阴极汇流层材料及汇流层的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将化学能转化成电能的全固态化学发电装置。SOFC单体主要组成部分由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接体或双极板组成。由于单体电池只能产生1V左右电压，功率有限，为了使得SOFC具有实际应用可能，需要大大提高SOFC的功率。为此，可以将若干个单电池以各种方式(串联、并联、混联)组装成电池组。对平板式SOFC而言，通常需要将阴极侧与下一个连接体连接形成串联结构。在组成串联结构的过程中，为了减小阴极侧与下一个连接体连的接触电阻，更加有利于电流的传导，通常会在它们的接触面涂抹阴极汇流层浆料，以增大接触面积，从而减小电阻，提高电池堆性能。传统的阴极汇流层材料包括镧锶钴铁(LSCF)，镍酸镧(LNO)等，它们的烧结成型温度较高，一般都大于1000℃。

但是，目前的SOFC整体呈现出低温化发展趋势及有些类型的SOFC不允许在大于800℃的条件下处理。因此，开发一种在较低温度下烧结成型的新型固体氧化物燃料电池阴极汇流层对于解决以上问题是非常有意义的。

发明内容

本发明提供一种阴极汇流层材料及汇流层的制备方法，以解决相关技术中存在的问题。

第一方面，本发明提供了一种阴极汇流层材料，所述阴极汇流层材料包括尖晶石型结构物质；其中，所述尖晶石型结构物质具有氧化还原特性。

优选地，所述尖晶石型结构物质的结构通式为AB₂O₄；

其中，A与B的总原子数与O的原子数的比例为3：4；

在所述总原子数一定的条件下，A与B的含量比可调整。

优选地，所述AB₂O₄的主要构成元素包括锰，钴，氧；或锰，铜，氧；或铁，镍，氧。

优选地，所述尖晶石型结构物质经还原处理，还原后的尖晶石型结构物质全部或部分转变为还原态的疏松结构组织；

所述还原态结构组织经过氧化处理后，重新转变为致密的尖晶石结构组织，并且颗粒之间彼此生长连接。

优选地，所述尖晶石型结构物质呈粉末状，所述粉末的粒径为50nm～70μm。

优选地，所述汇流层材料还包括：镧锶钴铁、镍酸镧、银、金中的一种或多种。

优选地，所述汇流层材料中所述尖晶石型结构物质的含量比为20％～100％。

第二方面，本申请提供一种阴极汇流层的制备方法，所述方法包括：

步骤1，将上述第一方面所述的阴极汇流层材料置于还原性气氛中进行热处理，得到还原后的阴极汇流层材料；

步骤2，将所述还原后的阴极汇流层材料与溶剂混合，配成浆料；

步骤3，将所述浆料涂覆在电池阴极的表面，制备覆有浆料层的电池/电池系统；

步骤4，对所述覆有浆料层的电池，进行氧化处理，制备具有成型的阴极汇流层的电池/电池系统。