阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法的制作方法

技术特征：
1.一种阳极/电解质半电池的制作方法，其特征在于，包括：(1)将nio粉体、ysz粉体、造孔剂、分散剂溶于溶剂中并对所得混合物进行球磨，待混合均匀后，向所得浆料中加入粘结剂与增塑剂，继续球磨，对混匀的浆料进行抽真空处理后将浆料流延至聚酯薄膜上，再进行干燥后得到nio-ysz阳极支撑体流延片；(2)对所述nio-ysz阳极支撑体流延片进行切割后再对其一侧表面进行微加工处理，以使其表面呈现正交网状结构；(3)对步骤(2)中得到的表面处理后的nio-ysz阳极支撑体流延片进行预烧结；(4)在步骤(3)所得预烧结后的nio-ysz阳极支撑体的修饰面涂覆纳米粉体浆料，干燥后形成阳极功能层；(5)再于所述阳极功能层表面涂覆ysz电解质层，再经干燥、焙烧后得到所述阳极/电解质半电池。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的nio粉体与ysz粉体的质量比为3:7～7:3；优选地，所述造孔剂的用量为nio粉体与ysz粉体总质量的5～30％；更优选地，所述造孔剂选自高分子材料微球造孔剂中的一种或者多种；进一步优选地，所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚苯乙烯；还优选地，所述分散剂的用量为nio粉体与ysz粉体总质量的0.5～5％；还更优选地，所述分散剂选自胺类分散剂中的一种或者多种；还进一步优选地，所述分散剂为三乙醇胺和/或2-氨基-2-甲基-1-丙醇；还优选地，所述溶剂的用量为nio粉体与ysz粉体总质量的1～20倍；还更优选地，所述溶剂选自有机溶剂中的一种或者多种；还进一步优选地，所述有机溶剂为乙醇、二甲苯、三氯乙烯中的一种或者多种；还优选地，所述粘结剂的用量为nio粉体与ysz粉体总质量的1～20％；还更优选地，所述粘结剂选自非水基粘结剂中的一种或者多种；还进一步优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸甲脂、乙基纤维素中的一种或者多种；还优选地，所述增塑剂的用量为nio粉体与ysz粉体总质量的1～20％；还更优选地，所述增塑剂选自聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇中的一种或者多种；还优选地，步骤(1)中，所述球磨的时间为12～24h，继续球磨的时间为12～24h；还优选地，步骤(1)中，所述的nio-ysz阳极支撑体流延片的厚度为1～10mm；还优选地，步骤(1)中所述的干燥为于室温进行干燥。3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述nio-ysz阳极支撑体流延片切割成小圆片，所述小圆片的直径为10～50mm；优选地，步骤(2)中采用脉冲光纤激光器对切割后的nio-ysz阳极支撑体流延片的一侧表面进行微加工处理，所述的脉冲光纤激光器使用功率为1～10w，频率为20～50hz，扫描速度为100～500mm/s；还优选地，所述正交网状结构中相邻两条平行线的间距为10～100μm。4.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，步骤(3)中，所述预烧结的温度为900～1300℃，时间为1～5h。5.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的纳米粉体浆料
的滴涂量为0.1～1ml/cm2，滴涂面积为1～10cm2；优选地，所述的纳米粉体浆料中的纳米粉体为nio纳米粉体和ysz纳米粉体，nio纳米粉体和ysz纳米粉体的质量比为3:7～7:3；还优选地，步骤(4)中所述的干燥为于室温进行干燥，干燥时间为30～120min。6.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，步骤(5)中，涂覆ysz电解质层时所使用的ysz电解质浆料的滴涂量为0.1～2ml/cm2，滴涂面积为1～10cm2；优选地，步骤(5)中所述的干燥为于室温进行干燥，干燥时间为30～120min；还优选地，步骤(5)中，所述焙烧的温度为1200～1500℃，时间为1～5h。7.权利要求1-6任一项所述的阳极/电解质半电池的制作方法制得的阳极/电解质半电池。8.一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池，其特征在于，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池包括权利要求7所述的阳极/电解质半电池以及涂覆于所述阳极/电解质半电池的ysz电解质层表面的lsm-ysz复合阴极层。9.权利要求8所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制作方法，其特征在于，包括：1)将ysz粉料、lsm粉料、粘结剂及有机溶剂混合后得到lsm-ysz浆料；2)将所述lsm-ysz浆料涂覆在所述阳极/电解质半电池的ysz电解质层表面，待浆料烘干后进行煅烧，制得所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池。10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，步骤1)中，所述的ysz粉料与lsm粉料的质量比为3:7～7:3；优选地，步骤1)中，所述有机溶剂的用量为ysz粉料和lsm粉料总质量的1～10倍；更优选地，所述有机溶剂选自醇类有机溶剂中的一种或者多种；进一步优选地，所述有机溶剂选自松油醇、乙醇、异丙醇中的一种或者多种；还优选地，步骤1)中，所述粘结剂的用量为ysz粉料和lsm粉料总质量的0.1～1％；还更优选地，所述粘结剂选自非水基粘结剂中的一种或者多种；还进一步优选地，所述粘结剂选自聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸甲脂、乙基纤维素中的一种或者多种；还优选地，步骤2)中，所述lsm-ysz浆料的涂覆量为0.1～3ml/cm2，涂覆面积为1～10cm2；还优选地，步骤2)中，所述烘干的温度为25～50℃，时间为30～60min；还优选地，步骤2)中，所述煅烧的温度为800～1200℃，时间为1～5h。

技术总结
本发明提供了一种阳极/电解质半电池、阳极支撑型固体氧化物燃料电池及其制法，阳极/电解质半电池的制法包括制备NiO-YSZ阳极支撑体流延片；对NiO-YSZ阳极支撑体流延片的一侧表面进行微加工处理，使其表面形成特殊的正交网状结构；对处理后的NiO-YSZ阳极支撑体流延片进行预烧结；在预烧结后的阳极支撑体表面涂覆纳米粉体浆料，干燥后形成阳极功能层；于阳极功能层上涂覆YSZ电解质层后高温烧结。阳极支撑型固体氧化物燃料电池包括阳极/电解质半电池以及涂覆于阳极/电解质半电池的YSZ电解质层表面的LSM-YSZ复合阴极层。该阳极支撑型固体氧化物燃料电池具有优异的结构稳定性、活性及电化学性能。性及电化学性能。性及电化学性能。


技术研发人员：蔡桂凡 林少雄 杨茂萍
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/2/24