使用流延成型法制造支撑型涂层膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用流延成型法制造支撑型陶瓷膜的方法，其中，当制造包括膜结构的多功能膜（例如，一般的电化学装置或电解电池或燃料电池的多功能膜）时，致密结构的涂层膜或可渗透功能（分隔）膜被制造在可渗透支撑体的一个或多个表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种使用流延成型法制造支撑型陶瓷膜的方法，其中，当制造包括膜结构的多功能膜（例如，一般的电化学装置或电解电池或燃料电池的多功能膜）时，致密结构的涂层膜或可渗透功能（分隔）膜被制造在可渗透支撑体的一个或多个表面上。【专利说明】
本专利技术涉及一种制造支撑型陶瓷膜的方法。所述方法可以被用于制造电化学装置(电解电池或燃料电池)或分隔膜。
技术介绍
用于在支撑体的表面上形成致密结构的涂层膜(51? y]-)(数微米或数十微米(μπι))的方法有气相方法和液相方法。气相方法的示例可包括电化学气相沉积(EVD)、化学气相沉积(CVD)、喷溅涂覆法、离子束方法、电子束方法等等。然而，每一种的气相方法都具有至少一个下述缺点，所述缺点为例如需要昂贵的制造设备、原材料限制、低的膜生长率导致难于制造厚的样品、涂层膜和基层之间的粘附不充分、剩余应力导致涂层膜剥离、样品的尺寸的限制等等。为此，经常使用与气相方法相比相对容易实施的液相方法。具体地，液相方法的示例可包括溶胶-凝胶处理、滑动涂覆、浆料涂覆、旋转涂覆、浸溃法、电化加工、电泳法、热液合成法等等。在这些液相方法之中，在浸溃法、旋转涂覆、包括喷涂的浆料涂覆或溶胶-凝胶处理中，涂层在早期阶段由于其低的生坯密度而被干燥或胶化，并且同时极大程度地收缩。涂层的收缩引发支撑体和涂层之间的应力，并且所述应力在随后的烧结过程中变得更严重，因此导致涂层的开裂以及从支撑体上剥离。如论文(K.Murataand M.Shimotsu, Denki Kagaku, V.65, Nol, 1997)中提到的，从所述论文中可知，一次施敷的涂层的厚度必须被调节到I μπι或更小，以便防止涂层的开裂和涂层从支撑体上剥离。也就是说，具有如下的缺点:干燥和热处理加工必须被重复至少十次以便使用所述方法来获得具有10 μ m厚度的致密结构的涂层。此外，如在论文(T.1shihara, J.Am.Ceram.Soc.,Vol.79, N0.4，pp913_19，1996)中提到的，该论文中提到的方法同样是不利的，其缺点在于:在电化学沉积、电泳法或热液合成法中的基层的选择中，必须使用具有高导电性的原材料。`在此处，致密结构的膜是指牢固地粘附到支撑体上的、烧结密度为30%以上的膜。周知的是，当所述致密结构(不透气(或气密)或可功能性透过)膜的烧结密度为90%或以上时，气体几乎无法透过所述膜。所述致密结构的膜仅在普通的电化学装置或具有功能性的机械装置或电气装置中使用。然而，周知的是，因为使用昂贵的制造设备并且需要许多加工时间从而增加了整体的制造成本，所以使用半导体工艺形成致密结构的膜的方法(例如，CVD、EVD等等)不适合于制造大面积的支撑型涂层膜。因此，通常使用包括以下步骤的制造支撑型涂层膜的方法:使陶瓷粉粒分散在含有有机粘合剂(溶剂形式)的溶液中以形成浆料；采用浸溃涂覆、旋转涂覆或喷涂来用所述浆料直接涂覆支撑体(陶瓷支撑体或金属支撑体)；并且对涂有所述浆料的支撑体进行共烧结。然而，所述方法不利之处在于，因为仅所述支撑体的一侧被涂覆并且难以保持均匀厚度且难以根据制造条件保持所述涂层膜的再生性。具体地，在燃料电池的情况下，当电解质板直接粘附到支撑体上时，生坯(干燥)电解质板在粘附的步骤中开裂，或共烧结期间电解质到支撑体之间的粘附导致生坯(干燥)电解质板的收缩率不易被控制，因此，不能获得致密结构的电解质膜，并且因此难以制造单电池。因此，常用的是，如同在多层电介质芯片(multilayer dielectric chip, MLCC)方法、压光法(calendar method)或传统专利(阳极支撑型单电池的制造)中，已经使用了通过层压电解质和阳极板来形成板电池并且将浆料施敷到板电池上来制造单电池的方法。然而，这种方法也是有问题的，因为在制造单电池的过程中，板电池的制备必须通过每次单独地制造电解质板和阳极板并且随后分别将这些板粘附到支撑体上，并且使用用于粘附的浆料将这些板粘附到所述支撑体上，因此导致板电池的构成物和厚度不均匀，而且这种方法增加了单电池的制造成本。此外，传统的多层板粘附方法已经作为制造多层电介质芯片(multilayerdielectric chip,MLCC)的方法而广泛周知。然而,这种方法问题在于,需要大量的流延板材来制造单电池，所以单电池的生产收益率迅速下降，进而增加了单电池的生产成本。迄今为止，在固体氧化物电解电池或燃料电池的领域中，如论文(N.Q.Minh，J.Am.Ceram.Soc.，Vol.76，N0.3，pp563_88，1993)中所提出的，周知的是，流延成型法或刮涂法在制造厚度为数微米(μπι)或数十微米(μπι)的薄板中被广泛使用，但是这种方法难以制造包括支撑体和由不同材料制成的涂层的多层样品。在这种情况下，致密结构的涂层膜不能仅由单一组分的生坯电解质板形成。因此，已知一种通过将阴极生坯板、电解质生坯板和阳极生坯板粘附(贴附)来形成多层复合层并且随后对所述多层复合层热处理来制造单电池的方法，或一种通过将电解质生坯板和阴极生坯板或阳极生坯板粘附(贴附)来形成双层复合层并且随后将所述双层复合层贴附到支撑体上或形成另一组成部分(阳极或阴极)来制造单电池的方法。然而，在这种情况下，必须执行通过使数个生坯板相互贴附来制造复合生坯板的过程。因此，所述方法的问题同样在于单电池的制造成本增加，电池的制造成本增加的原因是:因为通过使大面积的板相互贴附来制造单电池时，这些板贴附的不均匀，进而增加了单电池的缺陷率，从而减少了单电池的生产收益率；并且当通过使用表面粗糙的板来制造单电池，这些板间的贴附变得很困难，从而急剧增加单电池的制造成本。根据传统的流延成型法，电解质层形成在厚度为100-200 μ m的生坯板中，阳极浆料印刷在生坯板的一侧上、被干燥且被热处理以形成阳极，并且随后阴极浆料印刷在生坯板的另一侧上、被干燥且被热处理以形成阴极，从而制造单电池。在这种情况下，因为电解质生坯板充当基体，所以制造的但电池是电解质支撑型单电池。然而，这种方法的问题在于:随着电解质层的厚度增加，单电池的内部电阻会增加，所以工作温度必定很高并且单电池的输出性能恶化；以及，工作的单电池其厚度仅为300 μπι或以下，因此所述单电池的强度相对低，并且因此所述单电池易于损坏。此外，所述方法的问题还在于，由于烧结的电解质层的平直度很差，所以难以制造大面积的单电池。同时，已经存在一种制造分层的硬质烧结体的方法，其中，电解质、阳极和阴极分别通过流延成型法来制备，并且它们各自的生坯板形成两层层压板，即，电解质-阳极层压板或电解质-阴极层压板叠置、压靠并且被相互粘附以形成电解质-阳极-阴极层压板，并且于是这些层压板同时被烧结，从而获得分层的硬质烧结体。甚至在这种情况下，为了使单电池具有足以工作的强度，电解质、阳极和阴极三者中任一者的数个板被叠置和层压。在此，当数个阳极板被叠置和层压时，阳极支撑型固体氧化物燃料电池(solid oxide fuelcell, SOFC)被制造，并且当数个阴极板被叠置和层压时，阴极支撑型单电池被制造。在这种情况下，因为具有高内部电阻的烧结的电解质板的厚度可以容易地被调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造支撑型涂层膜的方法，所述方法包括以下步骤：形成支撑体；形成用于涂覆离型膜的生坯板；将所述生坯板贴附到所述支撑体上，以形成包括所述离型膜、所述生坯板和所述支撑体在内的层压板；从所述层压板移除所述离型膜，以形成所述支撑体和所述生坯板的组合体；以及共烧结所述组合体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永成，崔美花，李太熙，
申请(专利权)人：韩国电力公社，
类型：
国别省市：