本发明专利技术提供了一种流延成型用复合试剂及燃料电池和燃料电池的制备方法。所述试剂包括复合溶剂、复合液态粘结剂和复合增塑剂，得到了通用性复合流延成型用试剂，在制备燃料电池时可以弱化不同结构中原料粉体的差异性，通过协同效应同时优化流延坯体的塑形、润滑性和延展性，使得流延层之间更易于热压成型，对氧化物和金属粉体均具有较大的自适配性，适用于流延成型制备燃料电池的各个结构；采用上述流延成型用试剂制备得到了燃料电池含阳极和电解质的半电池，再辅以热解喷涂方式制备得到的阴极，简化了燃料电池制备过程，提高部分关键部件的烧制时间，避免以不锈钢为主或者含有金属成分的电池支撑体不能经高温氧化气氛烧结制备常规阴极的局限。备常规阴极的局限。备常规阴极的局限。
【技术实现步骤摘要】
一种流延成型用复合试剂及燃料电池和燃料电池的制备方法
[0001]本专利技术属于燃料电池
，涉及一种流延成型用复合试剂及燃料电池和燃料电池的制备方法。
技术介绍
[0002]固体氧化物燃料电池是目前已知发电技术中能源转换效率最高的技术，纯发电效率可以高达70％，热电联供时可以高达90％。传统固体氧化物燃料电池因为采用全陶瓷结构，主要用来做为分布式发电。采用金属支撑如不锈钢可以取代电池中决定电池机械强度的陶瓷支撑体，从而使其在移动领域诸如作为新能源车的增程式发电装置具有良好的应用前景，是目前国际上研究热点。
[0003]目前国际上开发最早，最具代表性的金属支撑燃料电池公司属于英国的锡里斯电力公司[US6,794,075B2]，采用激光打孔技术在不锈钢板上打通微米级孔道，后采用湿法喷涂或丝网印刷等工艺烧结制备半电池。随后同样采用常规镀膜技术如丝网印刷技术制备电池阴极，在氧化性气氛下烧结制备电池阴极从而得到全电池。该方法相比于传统粉末冶金方法，可以有效避免不锈钢在空气气氛下烧结的氧化程度，使得常规固体氧化物燃料电池阴极材料LSM或者LSCF等可在空气气氛下烧结。但是激光打孔技术相比传统多孔金属或者陶瓷材料制备工艺，具有生产效率低，制备成本高，同时所使用的不锈钢成本较高，对抗氧化性要求高，难以使用价格更低廉的不锈钢型号如430，441等，目前尚未得到大规模应用。
[0004]CN100519475A公开了一种由流延法制备氧化锆陶瓷的方法，该方法先将固体粉料和分散剂一同在单一溶剂中分散球磨，然后添加粘结剂球磨，之后再添加增塑剂球磨，所用分散剂，粘结剂和增塑剂为单一类型。这种流延方式对于厚度不敏感如毫米级或者及百微米级流延坯体有较大适应性，但是如果用来制备厚度仅有数十微米级的燃料电池用活化层或者数微米级的电解质层时，因为部分固态粘结剂和增塑剂在溶解过程中会一定程度存在的不完全溶解微颗粒物，烧结过程中有机物分级后会造成缺陷，导致电池两侧气体互通，降低电池性能和影响电池寿命。而且单一的增塑剂难以在软化粘结剂的同时增加流延过程的润滑性和延展性，对于需要热压成型的工艺，难以满足需求。
[0005]CN105332029A公开了一种固体氧化物燃料电池连接体导电耐蚀钴锰尖晶石涂层的制备方法，该方法制备的涂层与基底结合良好、工艺简单、具有良好的导电性与耐蚀性，证明了钴锰尖晶石涂层的可行性，但是通过电化学沉积的方式制备的涂层应力复杂容易造成开裂，且电流与电压可能不稳定出现涂层厚度不均匀从而影响性能的现象。
[0006]CN105239050A公开了一种固体氧化物燃料电池不锈钢连接体尖晶石氧化物保护涂层的制备方法，该保护涂层致密性良好，与基体结合力好且厚度可调，但磁控溅射加后续退火处理制备尖晶石氧化物的方式工艺复杂、成本高昂不适合工业化生产。
[0007]因此，在制备燃料电池时，如何有效简化工艺，并且保持其良好的性能，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种流延成型用复合试剂及燃料电池和燃料电池的制备方法。本专利技术通过提供一种流延成型用通用试剂，可以较大程度的弱化不同流延坯体和结构中原料粉体的差异性，通过协同效应同时优化流延坯体的塑形，润滑性，延展性等使得流延层之间更易于热压成型，对氧化物和金属粉体均具有较大的自适配性，适用于流延成型制备燃料电池的各个结构；采用上述流延成型用通用试剂制备得到了燃料电池的阳极半电池，再辅以热解喷涂方式制备得到的阴极，可以大幅简化燃料电池制备过程缩短电池生产时间，提高部分关键部件的烧制时间，避免以不锈钢为主或者含有金属成分的电池支撑体不能经高温烧结制备常规阴极的局限。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种流延成型用试剂，所述试剂包括复合溶剂、复合液态粘结剂和复合增塑剂；将分散剂、醇和甲苯混合得到复合溶剂；将固态粘结剂粉体溶解于所述复合溶剂中得到复合液态粘结剂；将液态一类增塑剂与液态二类增塑剂混合得到复合增塑剂；
[0011]其中，以复合溶剂的总质量为100％计，所述复合溶剂包含1～10％总质量的分散剂，醇和甲苯的总质量为90～99％；醇和甲苯按任意比例混合；
[0012]例如，所述分散剂可以为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，所述醇和甲苯的总质量可以为90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％等；
[0013]以复合液态粘结剂的总质量为100％计，所述复合液态粘结剂包含10～40％总质量的固态粘结剂粉体，60～90％的所述复合溶剂；
[0014]例如，所述固态粘结剂粉体的质量占比可以为10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等，所述复合溶剂可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％等；
[0015]以复合增塑剂的总质量为100％计，所述复合增塑剂包含40％～60％的至少一种一类增塑剂，和40％～60％至少一种二类增塑剂；
[0016]例如，所述一类增塑剂可以为40％、45％、50％、55％或60％等，所述二类增塑剂可以为40％、45％、50％、55％或60％等。
[0017]本专利技术通过提供一种流延成型用通用试剂，可以较大程度的弱化不同流延坯体和结构中原料粉体的差异性，通过协同效应同时优化流延坯体的塑形，润滑性，延展性等使得流延层之间更易于热压成型，对氧化物和金属粉体均具有较大的自适配性，适用于流延成型制备燃料电池的各个结构。
[0018]本专利技术中，粘结剂中的溶剂为流延成型用试剂中的复合溶剂，但是溶剂中的各个原料的配比可适应性调整，常规的分散剂均适用于本专利技术。
[0019]优选地，所述复合溶剂中，分散剂包括鱼油和/或Solsperse 28000，醇包括乙醇。
[0020]优选地，所述复合液态粘结剂中，固态粘结剂粉体包括聚乙烯醇缩丁醛。
[0021]优选地，所述复合增塑剂中，一类增塑剂包括二甲酸酯，二类增塑剂包括聚二醇。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种燃料电池，所述燃料电池包括如第一方面所述的流延成型用试剂。
[0023]第三方面，本专利技术提供一种如第二方面所述的燃料电池的制备方法，所述制备方法包括：
[0024]将含阳极和电解质的半电池和阴极复合，得到所述燃料电池；
[0025](a)含阳极和电解质的半电池的制备：依次将阳极支撑体、阳极活化层和电解质层进行热压层叠，脱胶，烧结，得到所述阳极半电池；阳极支撑体、阳极活化层和电解质层均采用流延成型的方式进行制备，所述流延成型过程中加入如第一方面所述的流延成型用试剂；
[0026](b)阴极的制备：将制备阴极材料的原料以硝酸盐的形态进行混合，得到硝酸盐阴极材料溶液，将溶液采用热解喷涂的方式制备得到所述阴极。
[0027]本专利技术通过提供一种流延成型用通用试剂，可以较大程度的弱化不同流延坯体和结构中原料粉体的差异性，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种流延成型用复合试剂，其特征在于，所述复合试剂包括复合溶剂、复合液态粘结剂和复合增塑剂；将分散剂、醇和甲苯混合得到复合溶剂；将固态粘结剂粉体溶解于所述复合溶剂中得到复合液态粘结剂；将液态一类增塑剂与液态二类增塑剂混合得到复合增塑剂；其中，以复合溶剂的总质量为100％计，所述复合溶剂包含1～10％总质量的分散剂，醇和甲苯的总质量为90～99％；以复合液态粘结剂的总质量为100％计，所述复合液态粘结剂包含10～40％总质量的固态粘结剂粉体，60～90％的所述复合溶剂；以复合增塑剂的总质量为100％计，所述复合增塑剂包含40％～60％的至少一种一类增塑剂，和40％～60％至少一种二类增塑剂。2.根据权利要求1所述的流延成型用复合试剂，其特征在于，所述复合溶剂中，分散剂包括鱼油和/或Solsperse 28000，醇包括乙醇；优选地，所述复合液态粘结剂中，固态粘结剂粉体包括聚乙烯醇缩丁醛；优选地，所述复合增塑剂中，一类增塑剂包括二甲酸酯，二类增塑剂包括聚二醇。3.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括如权利要求1或2所述的流延成型用复合试剂。4.一种如权利要求3所述的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将含阳极和电解质的半电池和阴极复合，得到所述燃料电池；(a)含阳极和电解质的半电池的制备：依次将阳极支撑体、阳极活化层和电解质层进行热压层叠，脱胶，烧结，得到所述阳极半电池；阳极支撑体、阳极活化层和电解质层均采用流延成型的方式进行制备，所述流延成型过程中加入如权利要求1或2所述的流延成型用试剂；(b)阴极的制备：将制备阴极材料的原料以硝酸盐的形态进行混合，得到硝酸盐阴极材料溶液，将溶液采用热解喷涂的方式制备得到所述阴极。5.根据权利要求4所述的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述热压层叠的温度为60～200℃；优选地，所述热压层叠的压力为0.2～5t/100cm2；优选地，所述脱胶的升温速率为0.5～3℃/min；优选地，所述脱胶的温度为350～600℃；优选地，所述脱胶的时间为0.5～15h；优选地，所述烧结的升温速率为0.5～5℃/min；优选地，所述烧结的温度为1200～1500℃；优选地，所述烧结的时间为0.5～20h。6.根据权利要求4或5所述的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述热解喷涂的温度为200～500℃；优选地，所述热解喷涂的气流速度为0.1～2L/min；优选地，所述热解喷涂的送液速度为50～2000mL/min；优选地，所述热解喷涂的加热时间为5min～5h。7.根据权利要求4
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6任一项所述的燃料电池的制备方法，其特征在于，所述阳极支撑体
的制备方法包括：将含金属元素的粉末、造孔剂和流延成型用...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱良柱，
申请(专利权)人：湖北赛傲氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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