[发明专利]一种固体氧化物燃料电池电极及其制备方法和基于其的固体氧化物燃料电池

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池电极，其包括设于电解质层上、具有多孔结构的电极本体，其特征在于：在所述具有多孔结构的电极本体上还形成有多个气体通道，所述气体通道具有第一延伸方向，且在该第一延伸方向上形成相对的第一端和第二端，所述第一端和第二端中的至少一个开口；

所述气体通道在所述第一延伸方向上的横截面的宽度在0.1~100微米之间；

所述电极本体通过先利用3D打印机打印出电极前体，然后进行烧结得到；

所述电极的制备具体包括如下步骤：

（1）根据要制备的电池电极的组分，来配制相应的电极浆料；

（2）根据要制备的电极的结构制定打印程序，并输入到3D打印机中；

（3）设置3D打印机打印的参数：包括温度为30~70℃、打印层数为15~25层，打印时间间隔为10-60分钟；

（4）按照设定的打印程序和参数，以包含电解质层的材料作为打印基体，放入相应的电极浆料，进行3D打印，得到电极前体；

（5）将打印得到的电极前体进行烧结处理，即得所述固体氧化物燃料电池电极；

其中步骤（1）实施如下：将电极粉体和造孔剂置于球磨罐中，加入乙基纤维素的松油醇溶液作为粘合剂进行球磨处理即得所述电极浆料，所述造孔剂为淀粉、玉米粉、纳米碳材料中的一种或多种的组合、其添加质量为电极粉体质量的0.01%~40%；所述的乙基纤维素的松油醇溶液中乙基纤维素的质量含量为3%~6%，所述乙基纤维素的松油醇溶液的加入量为所述电极粉体和造孔剂总质量的0.5~3倍；

所述的球磨的方法如下：先在200-350 转/分钟下球磨5-180分钟使材料混合均匀，然后将转速提升至500-900转/分钟下球磨10-720 分钟以降低球磨罐中粉体的颗粒度，最后在200-350 转/分钟下球磨5-180分钟，即得电极浆料；

通过控制步骤（1）所制备的电极浆料的粘稠度来控制每次打印的厚度，且控制每次打印的厚度为0.5~1微米。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述多个气体通道在所述电极本体上均匀分布。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述第一延伸方向为电极本体的厚度方向，所述第一端远离所述电解质层，所述第二端靠近所述电解质层，所述的第一端开口，所述的第二端开口或封闭。

4.根据权利要求1或2或3所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述的气体通道还具有与所述第一延伸方向垂直的第二延伸方向，在所述第二延伸方向上形成相对的第三端和第四端，所述第三端和第四端均开口而与外界连通。

5.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述多个气体通道并排且等间距布置，使所述电极本体形成长条状栅格结构。

6.根据权利要求4所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述的电极本体为方形，所述第二延伸方向与所述电极本体的一条边的延伸方向平行。

7.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述多个气体通道成排成列排布，使所述电极本体形成网格状栅格结构。

8.根据权利要求3所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述的气体通道自所述第一端向第二端的横截面积不变或逐渐变小。

9.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述气体通道在所述第一延伸方向上的横截面的宽度在1~10微米之间。

10.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池电极，其特征在于：所述电极本体的不同空间位置处的组分相同或不同。