[发明专利]一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆及制程方法

权利要求书

1.一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆，其特征在于，包括若干个SOFC半电池阳极单元和若干个SOFC半电池阴极单元，所述SOFC半电池阳极单元和所述SOFC半电池阴极单元的外表面均涂覆有电解质，所述SOFC半电池阳极单元与所述SOFC半电池阴极单元交错排列并紧密贴合；所述SOFC半电池阳极单元包括中空单端开口式阳极陶瓷基材，所述SOFC半电池阴极单元包括中空单端开口式阴极陶瓷基材，所述中空单端开口式阳极陶瓷基材和中空单端开口式阴极陶瓷基材内均填充有金属导电材料，所述金属导电材料呈多孔泡棉状，所述金属导电材料内设有气体入口金属管和尾气出口金属管；所述SOFC半电池阳极单元和SOFC半电池阴极单元上端安装有绝缘上盖，所述气体入口金属管和尾气出口金属管穿出绝缘上盖。

2.根据权利要求1所述一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆，其特征在于，所述气体入口金属管下端设在金属导电材料中下部，接近底端；和/或，所述尾气出口金属管下端设在金属导电材料中上部，接近上端。

3.根据权利要求1所述一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆，其特征在于，所述绝缘上盖通过绝缘耐高温封装胶安装在SOFC半电池阳极单元和SOFC半电池阴极单元上端，且其与气体入口金属管、尾气出口金属管之间的接缝处也填充有绝缘耐高温封装胶。

4.根据权利要求1所述一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆，其特征在于，燃料气体从中空单端开口式阳极陶瓷基材内的气体入口金属管进入，其尾气从中空单端开口式阳极陶瓷基材内的尾气出口金属管中排出；空气从中空单端开口式阴极陶瓷基材内的气体入口金属管进入，其尾气从中空单端开口式阴极陶瓷基材内的尾气出口金属管中排出。

5.根据权利要求1-4任一项所述一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆，其特征在于，所述电池堆外围装置有耐热保温材料与加热器。

6.根据权利要求5所述一种电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆的制程方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）以烧结模具分别将SOFC阴、阳极材料制成中空单端开口式陶瓷基材；

（2）将SOFC电解质粉体、黏着剂搭配适当成膜添加剂配制成有机溶剂或水性溶剂型电解质悬浮浆料溶液；

（3）用浸渍法将有机溶剂或水性溶剂型电解质悬浮浆料涂布于阴、阳极中空单端开口式陶瓷基材外部；

（4）将涂布电解质悬浮浆料之阳极中空单端开口式陶瓷基材和涂布电解质悬浮浆料之阴极中空单端开口式陶瓷基材交错排列并紧密贴合，将电解质烧结致密，形成交错阵列排列的电池堆架构；

（5）将导电金属材料与造孔剂、添加剂溶剂配制成浆料注入阴、阳极中空单端开口式陶瓷基材中，置入长金属管作为气体入口金属管，短金属管作为尾气出口金属管，固定位置并将金属导电浆料干燥凝固，然后在惰性气氛下烧结成多孔泡棉状，作为电极的集电装置；

（6）在电池单元单端开口处置入绝缘上盖，此上盖在对应的金属管位置开口，让金属管露出在上盖外部，最后以绝缘耐高温封装胶密合固定上盖与电极陶瓷管，以及上盖与金属管的接缝；

（7）在电池堆外围装置耐热保温材料与加热器，即完成电极支撑型柱状SOFC环绕式棋盘电池堆。

7.根据权利要求6所述的制程方法，其特征在于，步骤（4）所述电解质的烧结温度为1200 - 1450℃。

8.根据权利要求6所述的制程方法，其特征在于，步骤（5）所述金属导电浆料干燥凝固后，烧结成多孔泡棉状的温度是500-700℃。