[发明专利]一种集流体及制备方法

说明书

本发明提供一种集流体及制备方法，所述集流体包括：第一导电层，所述第一导电层形成多个第一孔洞，多个所述第一孔洞中的至少一部分相互连通形成通道；及，第二导电层，层叠设置在所述第一导电层的下侧，所述第二导电层为致密结构或形成多个第二孔洞，且所述第二导电层的孔隙率小于所述第一导电层的孔隙率。本发明中，集流体通过在第一导电层设置空隙，可以降低燃料气体或者空气在电堆内的扩散阻力，使得燃料或者空气等气体尽可能均匀的分布在电极表面，而设置孔隙率低于第一导电层的第二导电层，则可以对电极污染物进行隔离，避免污染物沉积于电极，延长电极的工作寿命。

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种集流体及制备方法。

背景技术

固体氧化物电池(SOC)是以氧离子或质子导电氧化物为电解质隔膜的电化学器件，具有优异的“气-电-热”转换能力，既可以在燃料电池模式下运行，将燃料高效、清洁的转化为电能和热能，又可以在电解模式下运行，将水/二氧化碳转化为氢气/一氧化碳，从而将富余电力转化为化学能；SOC单体电池由致密电解质和位于其两侧的空气极(或称为正极)和燃料极(或称为负极)构成，为了满足实际应用中的高功率要求，需要将单体电池、燃料极集流体、空气极集流体、连接体等通过燃料极密封件及空气极密封件串接、封装成为电堆；

目前，为了增强燃料、空气等气体在电极表面分配的均匀性，需要采用机械加工或者刻蚀工艺等，需要在连接体两侧分别制造燃料和空气的扩散通道；为了增强电堆性能的稳定性，还需要在连接体表面覆盖防护导电涂层，比如，在连接体燃料侧表面覆盖金属镍涂层，在连接体空气侧表面覆盖(La,Sr)MnO₃或者MnCo₂O₄等导电氧化物涂层；气体扩散通道的制备需要特定的机械加工或者刻蚀等工艺，而且这些具有一定深度的通道也增加了在不平整连接体表面制备防护导电涂层的工艺复杂性。而相应的在集流体上开设孔洞，则会导致连接体的中子、原子等物质像电极扩散，污染电极，降低电极的工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种集流体及制备方法，旨在提供一种既具有气体分散功能，又能隔离电极污染物的集流体。

为达到上述目的，本发明提供一种集流体，所述集流体包括：第一导电层，所述第一导电层形成多个第一孔洞，多个所述第一孔洞中的至少一部分相互连通形成通道；及，

第二导电层，层叠设置在所述第一导电层的下侧，所述第二导电层为致密结构或形成多个第二孔洞，且所述第二导电层的孔隙率小于所述第一导电层的孔隙率。

可选地，多个所述第一孔洞在所述第一导电层呈无序排列。

可选地，所述第一导电层在500℃以上的还原气氛中的导电率＞100S/cm；和/或，

所述第二导电层在500℃以上的还原气氛中的导电率导电率＞100S/cm。可选地，所述第一导电层包括金属、合金、氧化物、碳化物以及第一复合物中的至少一种，所述第一复合物包括金属、合金、氧化物和碳化物中的至少一种；和/或，

所述第二导电层包括属、合金、氧化物、碳化物以及第二复合物中的至少一种，所述第二复合物包括金属、合金、氧化物和碳化物中的至少一种。

可选地，所述第一导电层在500℃以上的氧化气氛中的导电率＞100S/cm；和/或，

所述第二导电层在500℃以上的氧化气氛中的导电率导电率＞100S/cm。可选地，所述第一导电层包括氧化物、碳化物以及第三复合物中的至少一种，所述第三复合物包括氧化物和碳化物中的至少一种；和/或，

所述第二导电层包括氧化物、碳化物以及第四复合物中的至少一种，所述第四复合物包括氧化物和碳化物中的至少一种。

可选地，所述第一导电层的孔隙率为50～90％；和/或，

所述第二导电层的孔隙率为0.1～40％；和/或，