一种燃料电池及电池堆制造技术

本申请涉及一种燃料电池及电池堆，属于燃料电池技术领域。一种燃料电池包括阴电极、阳电极和层状电解质，层状电解质设置于阴电极和阳电极之间，阴电极和阳电极中至少一个具有多个沟槽。多个沟槽用于释放阴电极或阳电极内部应力，从而减小由于应力产生的形变，防止阴电极或阳电极由于受热变形和层状电解质脱离导致电池损坏。同时引导阴电极或阳电极在受热冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成，减少或避免阴电极或阳电极产生裂纹，防止阴电极或阳电极由于产生较多裂纹导致性能下降。一种电池堆包括多个燃料电池，多个燃料电池串联，获得高的电压和功率。

A fuel cell and battery stack

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池及电池堆
本申请涉及燃料电池
，具体而言，涉及一种燃料电池及电池堆。
技术介绍
固体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。由于固体燃料电池的工作温度很高，一般在650～1000℃左右，电极的热膨胀显著大于电解质膜，电极受热膨胀后容易从电解质膜上脱落导致电池损坏。此外，电极反复受热膨胀冷却易造成裂纹产生导致性能下降。
技术实现思路
本申请提供一种燃料电池及电池堆，以克服电极受热膨胀后容易从电解质膜上脱落和电极反复受热膨胀冷却易造成裂纹产生，从而导致电池性能下降、损坏或者降低电池的寿命的问题。本申请第一方面提供一种燃料电池，其包括：阴电极、阳电极和层状电解质，层状电解质设置于阴电极和阳电极之间；阴电极和阳电极中至少一个具有多个沟槽，多个沟槽能够用于释放应力，以及减小由于应力产生的形变。在上述技术方案中，层状电解质设置于阴电极和阳电极之间，阴电极和阳电极中至少一个具有多个沟槽，当阴电极或阳电极受热膨胀，多个沟槽能够用于释放阴电极或阳电极内部应力，从而减小由于应力产生的形变，防止阴电极或阳电极由于受热变形和层状电解质脱离导致电池损坏。同时引导阴电极或阳电极在受热冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成，减少或避免阴电极或阳电极产生裂纹，防止阴电极或阳电极由于产生较多裂纹导致性能下降，降低其使用寿命。在前述第一方面的一些实施例中，阳电极作为支撑体，多个沟槽设置于阴电极。本实施例中，设置于阴电极的多个沟槽用于释放阴电极内部应力，减小阴电极由于应力产生的形变，使阴电极保持适应与层状电解质的连接，进一步减小整个燃料电池的内部应力，提高阳电极产生形变后与层状电解质的适应性。在前述第一方面的一些实施例中，阴电极作为支撑体，多个沟槽设置于阳电极。本实施例中，设置于阳电极的多个沟槽用于释放阳电极内部应力，减小阳电极由于应力产生的形变，使阴电极保持适应与层状电解质的连接，进一步减小整个燃料电池的内部应力，提高阴电极产生形变后与层状电解质的适应性。在前述第一方面的一些实施例中，层状电解质作为支撑体，多个沟槽分别设置于阴电极和阳电极。本实施例中，设置于阴电极的多个沟槽用于释放阴电极内部应力，减小阴电极由于应力产生的形变，使阴电极保持适应与层状电解质的连接，设置于阳电极的多个沟槽用于释放阳电极内部应力，减小阳电极由于应力产生的形变，使阳电极保持适应与层状电解质的连接，进一步减小整个燃料电池的内部应力。在前述第一方面的一些实施例中，燃料电池包括用于增加界面结合力的多孔层状电解质；多个沟槽设置于阴电极，多孔层状电解质设置于阴电极与层状电解质之间；或，多个沟槽设置于阳电极，多孔层状电解质设置于阳电极与层状电解质之间；或，多个沟槽分别设置于阴电极和阳电极，多孔层状电解质分别设置于阳电极与层状电解质之间、阴电极与层状电解质之间。本实施例中，由于设置有多个沟槽的阴电极、阳电极由于与层状电解质的接触面积减小，可能会出现连接不牢固的问题。因此通过多孔层状电解质连接设置有多个沟槽的阴电极、阳电极与层状电解质，多孔层状电解质具有多孔结构，多孔层状电解质不仅增大了与阴电极、阳电极的接触面积。也增加了与层状电解质的接触面积，进一步增加阴电极、阳电极与层状电解质的结合力，使设置有多个沟槽的阴电极、阳电极与层状电解质的连接更加牢固，更不易脱落。进一步地，在前述实施例的基础上，多孔层状电解质的厚度为0.1～2μm。本实施例中，多孔层状电解质不宜太厚，影响离子的传输速度，也不宜太薄，会导致连接效果不好。在前述第一方面的一些实施例中，阴电极具有与层状电解质连接的第一面以及与第一面相对的第二面；多个沟槽以小于阴电极厚度的深度设置于第一面；或，多个沟槽以小于阴电极厚度的深度分别设置于第一面和第二面；或，多个沟槽以大于或等于阴电极厚度的深度贯穿第一面和第二面。在本实施例中，阳电极作为支撑体，阴电极设置有多个沟槽，多个沟槽设置于阴电极与层状电解质的连接面，减小阴电极与层状电解质的连接面由于受热产生的变形，防止阴电极与层状电解质脱离，引导阴电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成；或多个沟槽设置于阴电极与层状电解质的连接面以及对应的另一面，减小整个阴电极由于受热产生的变形，防止阴电极与层状电解质脱离，引导阴电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成；或多个沟槽沿阴电极厚度方向贯穿阴电极，减小整个阴电极由于受热产生的变形，防止阴电极与层状电解质脱离，引导阴电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成。在前述第一方面的一些实施例中，阳电极具有与层状电解质连接的第三面以及与第三面相对的第四面；多个沟槽以小于阳电极厚度的深度设置于第三面；或，多个沟槽以小于阳电极厚度的深度分别设置于第三面和第四面；或，多个沟槽以大于或等于阳电极厚度的深度贯穿第三面和第四面。在本实施例中，阳电极作为支撑体，阳电极设置有多个沟槽，多个沟槽设置于阳电极与层状电解质的连接面，减小阳电极与层状电解质的连接面由于受热产生的变形，防止阳电极与层状电解质脱离，引导阳电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成；或多个沟槽设置于阳电极与层状电解质的连接面以及对应的另一面，减小整个阳电极由于受热产生的变形，防止阳电极与层状电解质脱离，引导阳电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成；或多个沟槽沿阳电极厚度方向贯穿阳电极，减小整个阳电极由于受热产生的变形，防止阳电极与层状电解质脱离，引导阳电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成。在前述第一方面的一些实施例中，阴电极具有与层状电解质连接的第一面以及与第一面相对的第二面，阳电极具有与层状电解质连接的第三面以及与第一面相对的第四面；多个沟槽分别以小于阴电极厚度的深度设置于第一面、以小于阳电极厚度的深度设置于第三面；或，多个沟槽分别以小于阴电极厚度的深度分别设置于第一面和第二面、以小于阳电极厚度的深度分别设置于第三面和第四面；或，多个沟槽分别以大于或等于阴电极厚度的深度贯穿第一面和第二面、以大于或等于阳电极厚度的深度贯穿第三面和第四面。在本实施例中，层状电解质作为支撑体，阴电极和阳电极设置有多个沟槽，多个沟槽设置于阴电极、阳电极与层状电解质的连接面，减小阴电极、阳电极与层状电解质的连接面由于受热产生的变形，防止阴电极、阳电极与层状电解质脱离，引导阴电极、阳电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成；或多个沟槽设置于阴电极、阳电极与层状电解质的连接面以及对应的另一面，减小整个阴电极、阳电极由于受热产生的变形，防止阴电极、阳电极与层状电解质脱离，引导阴电极、阳电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成；或多个沟槽沿阴电极、阳电极厚度方向贯穿阴电极、阳电极，减小整个阴电极、阳电极由于受热产生的变形，防止阴电极、阳电极与层状电解质脱离，引导阴电极、阳电极冷却收缩时收缩裂纹沿着多个沟槽生成。本申请第二方面提供一种电池堆，其包括：多个燃料电池，多个燃料电池串联。在上述技术方案中，由于单个燃料电池工作时输出电压较低，电流密度约较小，为了满足电机需求，获得高的电压和功率，将多个燃料电池串并联获得电池堆。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括阴电极、阳电极和层状电解质，所述层状电解质设置于所述阴电极和所述阳电极之间；所述阴电极和所述阳电极中至少一个具有多个沟槽，所述多个沟槽能够用于释放应力，以及减小由于应力产生的形变。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括阴电极、阳电极和层状电解质，所述层状电解质设置于所述阴电极和所述阳电极之间；所述阴电极和所述阳电极中至少一个具有多个沟槽，所述多个沟槽能够用于释放应力，以及减小由于应力产生的形变。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述阳电极作为支撑体，所述多个沟槽设置于所述阴电极。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述阴电极作为支撑体，所述多个沟槽设置于所述阳电极。4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述层状电解质作为支撑体，所述多个沟槽分别设置于所述阴电极和所述阳电极。5.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括用于增加界面结合力的多孔层状电解质；所述多个沟槽设置于所述阴电极，所述多孔层状电解质设置于所述阴电极与所述层状电解质之间；或是所述多个沟槽设置于所述阳电极，所述多孔层状电解质设置于所述阳电极与所述层状电解质之间；或是所述多个沟槽分别设置于所述阴电极和所述阳电极，所述多孔层状电解质分别设置于所述阳电极与所述层状电解质之间、所述阴电极与所述层状电解质之间。6.根据权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，所述多孔层状电解质的厚度为0.1～2μm。7.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述阴电极具有与所述层状电解质连接的第一面以及与所述第一面相对的第二面；所述多个沟槽以小于所述阴电...

【专利技术属性】
技术研发人员：区定容，李致朋，
申请(专利权)人：深圳市致远动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44