[实用新型]一种提高成品率和单电池功率的扁管固体氧化物电池结构

说明书

本实用新型涉及电化学领域，公开了一种提高成品率和单电池功率的扁管固体氧化物电池结构，含有多对电极；隔离结构由第一电解质、第二电解质、两面气道壁和隔板构成；两面气道壁和隔板构成的整体的截面为H型，隔板将气道分隔为上下两部分；形成两条两端开口的气道；气道内沿隔离结构的纵向设有至少一条气道支架，所述气道支架不与电解质接触且与内电极抵接，气道支架将气道分隔为若干个处于同一水平面的分气道；电解质、气道壁、隔板和气道支架由同种材料或成分相近的材料组成。本实用新型结构的扁管固体氧化物电池在加工时具有很高的成品率，制成的产品具有较高的功率。

技术领域

本实用新型涉及固体氧化物燃料电池、固体氧化物燃料电解电池，新能源，新材料以及电化学领域，尤其涉及一种提高成品率和单电池功率的扁管固体氧化物电池结构。

背景技术

扁管式电池至少有一路气体在内部的气道内流过，气道是由气道壁和电解质共同构成的、和外界隔离的气体通路。如图4所示为普通扁管电池的剖面结构。为提高单体电池功率，必须增大电池的电极面积，也就必须增加气道的宽度。然而，随着气道宽度的增加，扁管电池的强度下降，电解质容易破裂，电池制备的成品率也随之下降。

为此，本申请人在前期研发过程中，可在气道内引入气道支架提供对电解质的支撑（如图5所示），带气道支架的电池结构提高了电池的整体强度，制备更大发电面积的单体电池因而成为可能。在此结构中，气道壁和支架都和电解质直接相连，内电极被支架隔开，支架和电解质结合的部位由于没有内电极，不能发生电化学反应，因此整个电池因而损失了一部分发电面积。

此外，扁管电池的一些制备工艺步骤和使用都需要在高温条件下进行，比如电池的制备工艺步骤就包括高温烧结。在烧结过程中，电解质与气道壁、气道支架和隔板是一体烧制成型的。电池素胚同时存在受热膨胀和烧结收缩两种尺寸变化机制，最终素胚尺寸有10-20%左右的收缩。如果电池素胚的各层状结构在热处理中不能做到同步尺寸变化，电池内部就会产生应力，当应力积累到一定程度，电池整体结构就会被破坏，比如电解质层破裂。当气道壁、气道支架全部和电解质直接相连时，在电池素胚在烧制过程中，气道壁、气道支架，气道填充物和电解质四者在外界温度变化时的尺寸变化必须基本一致，才能保证电池结构完整，这通常比较难实现，因此电池内部很难避免存在应力。一般情况下，气道壁、气道支架和电解质由组成相似或相同的致密材料组成，内部积累的应力难于释放，这增大了电池结构保持完整的风险，降低了电池的成品率。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种提高成品率和单电池功率的扁管固体氧化物电池结构。本实用新型结构的扁管固体氧化物电池在加工时具有很高的成品率，制成的产品具有较高的功率。

本实用新型的具体技术方案为：一种提高成品率和单电池功率的扁管固体氧化物电池结构，含有至少两对电极；其中包括第一外电极、第一外电极连接线、第一电解质、第一内电极、第一内电极连接线、第二外电极、第二外电极连接线、第二电解质、第二内电极、第二内电极连接线和隔离结构；其中，所述第一、第二外电极和第一、第二内电极呈平面形式；且第一外电极和第一内电极分别为富氧电极、贫氧电极或分别为贫氧电极、富氧电极；且第二外电极和第二内电极分别为富氧电极、贫氧电极或分别为贫氧电极、富氧电极。

所述第一外电极和第一外电极连接线连接且设于所述第一电解质的外侧面上；所述第一内电极和第一内电极连接线连接，第一内电极和第一内电极连接线设于第一电解质的内侧面上。

所述第二外电极和第二外电极连接线连接且设于所述第二电解质的外侧面上；所述第二内电极和第二内电极连接线连接，第二内电极和第二内电极连接线设于第二电解质的内侧面上。

所述隔离结构由第一电解质、第二电解质、两面气道壁和隔板构成；两面气道壁和隔板构成的整体的截面为H型，所述隔板将气道分隔为上下两部分；形成两条两端开口的气道，气体从所述气道的一端开口进，流经第一内电极，从另一端开口出，气道走向直通或呈弯曲形。