[发明专利]阳极支撑体电解质复合膜的制备方法

摘要

阳极支撑体电解质复合膜的制备方法，它涉及一种电解质膜的制备方法。本发明解决了现有共烧结法制备的YSZ/SDC双层电解质膜容易开裂、成品率低、单电池开路电压低的问题。本发明方法如下：制备阳极支撑体；YSZ电解质膜的印刷；阳极支撑体YSZ电解质膜的烧结；YSZ+SDC过渡层的印刷；YSZ+SDC过渡层的烧结；SDC电解质膜的印刷；SDC电解质膜的烧结，即得阳极支撑体电解质复合膜。本发明方法在烧结时过渡层的两种材料相互抑制晶粒长大，起到了缓冲的作用，避免了膜开裂的问题，阳极支撑体电解质复合膜的成品率为70％～90％，由阳极支撑体电解质复合膜制备的单电池开路电压为1.06V。

主权项

1.阳极支撑体电解质复合膜的制备方法，其特征在于阳极支撑体电解质复合膜的制备方法如下：一、制备阳极支撑体：按照NiO粉末∶YSZ粉末∶淀粉∶无水乙醇为5∶5∶2∶3的重量比将NiO粉末、YSZ粉末、淀粉和无水乙醇的混合物放入磨球为玛瑙球的行星式球磨机中，以2.5∶1的物料比，在转速为100～300r/min的条件下球磨2h～12h，再在温度为60～300℃的条件下干燥2h～10h，将干燥后的混合物在200MPa～360MPa的压力下压制成厚度为0.3mm～1.0mm、直径为0.5cm～1.5cm的阳极片，然后将阳极片在900℃～1200℃条件下烧结1h～6h，即得阳极支撑体；二、YSZ电解质浆料、SDC电解质浆料及YSZ+SDC电解质浆料的制备方法如下：a、YSZ电解质浆料的制备方法：将平均粒径为0.05mm～1.2mm的YSZ粉末放入磨球为玛瑙球的行星式球磨机中，以2.5∶1的物料比球磨2h～10h，然后将经过球磨的YSZ粉末与有机粘结剂按4∶5的重量比放入玛瑙研钵中混合、研磨30min，得到YSZ电解质浆料；b、SDC电解质浆料的制备方法：将平均粒径为0.02mm～1.0mm的SDC粉末放入磨球为玛瑙球的行星式球磨机中，以2.5∶1的物料比球磨2h～10h，然后将经过球磨的YSZ粉末与有机粘结剂按4∶5的重量比放入玛瑙研钵中混合、研磨30min，得到SDC电解质浆料；c、YSZ+SDC电解质浆料的制备方法：将YSZ电解质浆料与SDC电解质浆料按照1∶1的重量比混合，即得YSZ+SDC电解质浆料；三、YSZ电解质膜的印刷：按照先用孔径为400～500目的丝网将步骤二得到的YSZ电解质浆料印刷于步骤一制备的阳极支撑体的上表面，再在温度为70℃～200℃的条件下干燥0.5min～10min的顺序，反复印刷、干燥至阳极支撑体的上表面得到厚度为2mm～6mm的YSZ电解质膜，即得印有YSZ电解质膜的阳极支撑体；四、阳极支撑体YSZ电解质膜的烧结：将步骤三得到的印有YSZ电解质膜的阳极支撑体放入高温箱式电阻炉中，用0.2h～3h升温至300℃～500℃，再用0.3h～5h升温至501℃～900℃，然后用1h～4h升温至901℃～1105℃，再在901℃～1105℃的温度下保温1h～6h，再然后用0.5h～3h降温至900℃～1104℃，最后冷却至室温，即得烧结后阳极支撑体YSZ电解质膜；五、YSZ+SDC过渡层的印刷：按照先用孔径为400～500目的丝网将步骤二得到的YSZ+SDC电解质浆料印刷于步骤四得到的烧结后阳极支撑体YSZ电解质膜的表面，再在温度为70℃～200℃的条件下干燥0.5min～10min的顺序，反复印刷、干燥至在YSZ电解质膜的表面得到厚度为2mm～4mm的YSZ+SDC过渡层，即得印有YSZ+SDC过渡层的阳极支撑体；六、YSZ+SDC过渡层的烧结：将步骤五得到的印有YSZ+SDC过渡层的阳极支撑体放入高温箱式电阻炉中，用0.2h～3h升温至300℃～500℃，再用0.3h～5h升温至501℃～1000℃，然后在501℃～1000℃的条件下保温1h～3h，再用0.5h～3h降温至500℃～999℃，最后冷却至室温，即得烧结后阳极支撑体YSZ+SDC过渡层；七、SDC电解质膜的印刷：按照先用孔径为400目～600目的丝网将步骤二得到的SDC电解质浆料印刷于步骤六得到的烧结后阳极支撑体YSZ+SDC过渡层的表面，再在温度为70℃～200℃的条件下干燥0.5min～10min的顺序，反复印刷、干燥至在YSZ+SDC过渡层的表面得到厚度为6mm～14mm的SDC电解质膜，即得印有SDC电解质膜的阳极支撑体；八、SDC电解质膜的烧结：将步骤七得到的印有SDC电解质膜的阳极支撑体放入马弗炉中，用0.2h～3h升温至300℃～500℃，再用0.3h～5h升温至501℃～1000℃，然后用0.5h～2h升温至1001℃～1405℃，然后在1001℃～1405℃的条件下保温1h～6h，用0.5h～3h降温至900℃～1104℃，再用0.3h～5h的时间使马弗炉内的温度降至500℃～999℃，最后冷却至室温，即得阳极支撑体电解质复合膜。