[发明专利]固体氧化物燃料电池基片的成型方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池基片的成型方法，将SOFC的组成部件一次压制成型，不经过任何的高温烧结，一方面可提高材料的机械韧性，避免高温运行过程中发生开裂的现象；另一方面可使粒子在材料的晶粒表面进行传导，大大提高材料的导电性能，提高电导率。而且在基片制作过程中，在电解质层上设置有中间镂空的金属片用于在阴极层的成型，将金属片剥离后，将阴极层的面积限定在有限的区域内，有效的避免了在电池封装过程中造成的阴极、阳极相互连接而使电池发生短路的问题；该成型方法，操作简单，易于实施，成品率高，而且制得的电池基片机械性能好，电导率高。

技术领域

本发明公开涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及一种固体氧化物燃料电池基片的成型方法。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell,简称FC)，是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有能量转换效率高、污染低、对环境友好等突出优势，是举世公认的21世纪绿色能源。

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，具有很高的应用前景。但是SOFC高温运行的条件以及在此条件下对电池的构成部件近乎苛刻的要求，限制了它的发展、使用以及商业化进程。

目前，按照制备方法主要有两种SOFC，一种是电解质材料支撑的SOFC，另一种是阳极支撑的SOFC。电解质支撑的SOFC是将Y₂O₃稳定的ZrO₂(YSZ)电解质粉体压制成型，经过高温烧结，制备出SOFC的电解质片，之后在电解质两侧涂上相应的阴极、阳极材料，将所得的电池基片封装，制成单电池；该种制作方法的缺点在于：电解质基片的机械性能较差，在电池高温运行过程中容易开裂，而且经高温烧结的电解质材料在工作的过程中，导电粒子要经过材料的体相传导，电导率相对较低，影响电池的输出性能。阳极支撑的SOFC需要在阳极基片镀上一层致密的电解质薄膜，以保证电池有较高的输出性能，但电解质薄膜的制备工艺复杂，且制备成功率较低，制成的单电池电极的极化电阻比较大。

因此，如何研发一种新的固体氧化物燃料电池基片的成型方法，以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种固体氧化物燃料电池基片的成型方法，以解决以往方法制备的电解质材料支撑的SOFC，在高温运行过程中容易开裂、电导率相对较低以及以往方法制备的阳极支撑的SOFC，制备工艺复杂、成品率低等问题。

本发明提供的技术方案，具体为，一种固体氧化物燃料电池基片的成型方法，该成型方法包括如下步骤：

1)将银箔铺设于成型模具的底面；

2)在所述银箔的上表面均匀铺设一层阳极粉末材料，预压，形成阳极层；

3)在所述阳极层的上表面均匀铺设一层电解质粉末材料，预压，形成电解质层；

4)在所述电解质层的上表面放置中间镂空的金属片后，将阴极粉末材料均匀铺设于所述金属片的中间镂空处，预压，形成阴极层；

5)将上述装配好的成型模具放置于压片机上，压制成型；

6)卸下成型模具后，将金属片从所述电解质层剥离，得电池基片。

优选，所述银箔的厚度为0.06-0.1mm。

进一步优选，所述阳极层的厚度为0.5-0.8mm。

进一步优选，所述电解质层的厚度为0.4-0.6mm。

进一步优选，所述阴极层的厚度为0.4-0.6mm。

进一步优选，所述金属片中间镂空处的形状为方形。