[发明专利]一种用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，更具体地，本发明涉及一种用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法。

背景技术

锶掺杂钙钛矿材料因其具有高的电子(和离子)电导率和对氧气的还原(或氧离子氧化)反应的催化活性被广泛用于固体氧化物电池的氧电极。研究表明该材料的表面性质显著影响电极电化学性能。

目前，常用酸法处理锶掺杂钙钛矿材料以改变其表面化学性质，但是酸法处理会对电极材料本体造成破坏，对处理条件的要求苛刻，因此控制过程较为困难，并且得到的改性电极电化学性能不稳定，不适合工业放大使用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种易于控制且不会对电极材料本体造成破坏的用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法。

根据本发明实施例的用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法，包括以下步骤：a)提供碱溶液并预热；b)提供用于固体氧化物电池的氧电极层；c)将所述氧电极层放入预热的碱溶液中静置预定时间以使其反应；d)取出反应后的氧电极并对其进行热处理，得到改性氧电极。

根据本发明实施例的用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法，通过热碱处理可以改变锶掺杂钙钛矿材料的表面化学性质，从而提高材料的表面活性以及最终电极的电化学性能，该方法不会对电极材料本体造成破坏，对处理条件的要求不苛刻，因而易于控制，得到的改性电极电化学性能稳定，适合工业放大。

另外，根据本发明上述实施例的用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，在所述步骤a)中，所述碱溶液中的氢氧根离子浓度为0.01-10mol/L。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤a)中，所述预热温度为40-100℃。

根据本发明的一个实施例，所述步骤b)包括：

b-1)制备固体氧化物电池的氧电极层；

b-2)将所述氧电极层与电解质烧结，得到固体氧化物电池。

根据本发明的一个实施例，所述氧电极层由锶掺杂钙钛矿材料构成，所述电解质的材料为离子导电陶瓷材料。

根据本发明的一个实施例，所述离子导电陶瓷材料包括氧化钇稳定氧化锆、稀土掺杂氧化铈、锶镁掺杂镓酸镧。

根据本发明的一个实施例，所述烧结温度为350-1600℃。

根据本发明的一个实施例，步骤c)中所述预定时间为0.5min-12h。

根据本发明的一个实施例，所述步骤d)包括：

d-1)用去离子水多次清洗取出后的氧电极层；

d-2)将清洗后的氧电极层在空气中进行热处理，得到改性电极层。

根据本发明的一个实施例，所述热处理温度为60-500℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于提高固体氧化物电池中的氧电极的电化学性能的方法的流程示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的电池的剖面示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的电池的俯视图；

图4是根据本发明的一个实施例的电池的交流阻抗测试结果示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。