[发明专利]固体氧化物燃料电池的制备方法

说明书

本发明具体涉及一种固体氧化物燃料电池的制备方法。该制备方法主要包括以下步骤：在烧结致密的电解质片上旋涂阻隔层GDC浆料，得半成品电池；将半成品电池压附在待制备的电池上进行烧结；所述待制备的电池依次包括阴极层、GDC阻隔层、电解质层、GDC阻隔层、阳极层。上述固体氧化物燃料电池的制备方法工艺简单，对设备要求低，操作方便；制备得到的固体氧化物燃料电池，电池电极与电解质不易脱落，显著提高了电池的开路电压。

技术领域

本发明属于固体氧化物燃料电池领域，具体涉及一种固体氧化物燃料电池的制备方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能够持续、高效的转换和储存能量的电化学装置，是继磷酸型燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池之后，能量转换效率最高的第三代燃料电池。

SOFC的电解质及电极材料的选择十分关键，一方面材料本身的电化学性质决定了电池的性能，另一方面电解质和电极之间界面的微观结构及原子排列也强烈地影响着界面的电化学性质，进而影响电池的性能。由于SOFC组装过程中需要进行高温处理，而运行时又长期处于高温环境中，因此电解质和电极很容易出现接触不好、电极脱落现象，严重影响SOFC的整体性能，另外，界面反应也是SOFC运行过程中性能衰减的主要原因。

因此，如何保证电解质与电极之间良好的接触，提高电池的开路电压，保证电池的长期稳定性能具有重要的研究意义。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种固体氧化物燃料电池的制备方法，其制备得到的固体氧化物燃料电池电极与电解质不易脱落，显著提高了电池的开路电压。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种固体氧化物燃料电池的制备方法，包括以下步骤：

S1，在烧结致密的电解质片上旋涂阻隔层GDC浆料，烧结，得到半成品电池；

S2，将半成品电池压附在待制备的电池上进行烧结，即得；

所述待制备的电池依次包括阴极层、GDC阻隔层、电解质层、GDC阻隔层、阳极层。

其中，半成品电池压附在待制备电池上烧结时的程序为：升温速率为1～3℃/min；250～350℃保温5～15min；750～850℃保温5～15min；1000℃下保温2～4h；然后以2～4℃/min的速率降至室温。

其中，半成品电池的制备包括以下步骤：往烧结致密的电解质片其中一面上滴加GDC浆料，真空条件下旋涂均匀，450～550℃退火保温；重复上述操作对电解质片另一面进行旋涂，450～550℃退火保温；将上述双面旋涂后的电解质片1200～1400℃退火保温。

具体地，半成品电池旋涂时的烧结程序为：升温速率为2～4℃/min；250～350℃保温5～15min；450～550℃保温25～35min；然后以2～4℃/min的速率降至室温；半成品电池双面旋涂后的烧结程序为：升温速率为2～4℃/min；250～350℃保温5～15min；750～850℃保温5～15min；1200～1400℃下保温2～4h；然后以2～4℃/min的速率降至室温。

其中，GDC浆料的制备包括以下步骤：取8～12重量份GDC粉体，加入没过GDC粉体量的丙酮，0.1～0.3重量份KD～1，混合均匀后球磨至KD～1被溶解；向上述球磨后的原料中添加有机粘合剂，继续球磨至得到乳白色胶状的粘稠液体，有机粘合剂的添加量与GDC粉体的质量比为(1～3)：1；恒温保存至丙酮挥发至无味。

其中，有机粘合剂包括6％乙基纤维素的松油醇。

其中，电解质片的制备包括以下步骤：取25～35重量份电解质，加入没过电解质粉体的丙酮，0.4～0.6重量份的KD～1，混合均匀后球磨，得电解质粉体；将电解质粉体加入模具中压制成电解质生坯片；1300～1550℃烧结致密。