一种包覆结构的复合涂层的制备方法及复合涂层技术

本发明专利技术涉及一种包覆结构的复合涂层的制备方法及复合涂层。包括以下步骤：(1)复合粉末的制备：将钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒混合物依次进行预混合、球磨处理；(2)尖晶石颗粒浆料的制备：采用超声分散和磁力搅拌交替进行的方式将尖晶石颗粒和有机溶剂混合均匀；(3)浸渍包覆：将步骤(1)得到的复合粉末加入到步骤(2)得到的尖晶石颗粒浆料中，采用超声分散和磁力搅拌交替进行的方式使其混合均匀，得到尖晶石包覆钙钛矿结构的浆料；(4)涂覆浆料的制备：将有机黏结剂加入到步骤(3)得到的浆料中，进行球磨处理；(5)复合涂层的制备：将步骤(4)得到的涂覆浆料通过室温喷涂技术喷涂在SOFC金属连接体上，依次经烘干、烧结即得。烧结即得。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆结构的复合涂层的制备方法及复合涂层


[0001]本专利技术涉及涂料
，尤其涉及IPC C09D1领域，进一步的，涉及一种包覆结构的复合涂层的制备方法及复合涂层。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种不使用贵金属催化剂、运行温度高、适用范围广的燃料电池，近年来已经发展成为各种类型燃料电池之首。但是作为连接电池单体的同时也可以保护电池的SOFC金属连接体，其与电池之间的接触电阻是电堆层面欧姆损耗的主要部分，必须加以控制。目前铁素体不锈钢以优异的综合性能，作为SOFC金属连接体材料得到了广泛的应用，但是其在高温下易被氧化，形成导电性较差的Cr2O3以及Cr元素易挥发，在高温下会形成Cr蒸汽沉积到电极中，导致电极毒化。为了解决上述技术问题，制备一种高导电性、高温抗氧化性、高抗Cr元素析出、CTE接近基体的SOFC金属连接体涂层十分必要。
[0003]中国专利CN 202010822432公开了一种固体氧化物燃料电池电堆SOFC金属连接体保护涂层的制备方法，采用多弧离子镀膜的方式将MnCo合金均匀致密地镀膜到电堆SOFC金属连接体表面，在其与组成固体氧化物燃料电池电堆的电池单元之间形成MnCo涂层。有效阻止由于电堆SOFC金属连接体与电池的接触面氧化导致的电堆内阻增加，能提高SOFC电堆的使用效率，延长SOFC电堆的使用寿命。但是该技术方案不能有效抑制Cr元素的挥发，不能解决电极毒化问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术第一方面提供了一种包覆结构的复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)复合粉末的制备：将钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒混合物依次进行预混合、球磨处理；
[0006](2)尖晶石颗粒浆料的制备：采用超声分散和磁力搅拌交替进行的方式将尖晶石颗粒和有机溶剂混合均匀；
[0007](3)浸渍包覆：将步骤(1)得到的复合粉末加入到步骤(2)得到的尖晶石颗粒浆料中，采用超声分散和磁力搅拌交替进行的方式使其混合均匀，得到尖晶石包覆钙钛矿结构的浆料；
[0008](4)涂覆浆料的制备：将有机黏结剂加入到步骤(3)得到的浆料中，进行球磨处理；
[0009](5)复合涂层的制备：将步骤(4)得到的涂覆浆料通过室温喷涂技术喷涂在SOFC金属连接体上，依次经烘干、烧结即得。
[0010]理论上来说，将尖晶石颗粒经过高温还原与钙钛矿颗粒和有机溶剂进行混合形成尖晶石包覆钙钛矿结构的浆料再次烧结处理时会重新氧化生成尖晶石结构的材料，当再次制备成浆料涂覆在SOFC金属连接体上，可以避免SOFC金属连接体的导电性能有所下降。但是本申请人在实验过程中发现，该技术方案不仅较为复杂，而且作为接触层需要涂覆在连接体和电池阴极侧之间，再进行高温烧结，这种方案不适合用于电堆的批量化组装。
[0011]本申请人通过大量的探究发现，当将球磨处理后的钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒复合粉末与尖晶石颗粒浆料进行浸渍包覆处理后，不仅可以提升SOFC金属连接体的抗氧化性能，避免SOFC金属连接体的导电性能有所下降的同时，还可以使SOFC金属连接体保持长时间较低的面电阻。本申请人猜测是因为：本申请的技术方案所制备得到的包覆浆料的内层为钙钛矿颗粒与尖晶石颗粒的复合粉末，部分尖晶石颗粒会附着在钙钛矿骨架上，从而减小内层复合粉末和外层尖晶石的接触电阻；同时当直接涂覆在SOFC金属连接体上时，与SOFC金属连接体之间的结合力更强，涂层的致密性更好，在降低SOFC金属连接体面电阻的同时还可以使得SOFC金属连接体保持长时间的较低的面电阻。
[0012]优选的，所述钙钛矿颗粒的通式为La
(1
‑
x)
Sr
x
MO3，其中M选自Co、Cu、Fe、Mn中的至少两种；0<x<1。
[0013]优选的，所述钙钛矿颗粒的通式为La
(1
‑
x)
Sr
x
MO3，其中M选自Co和Fe；0<x<0.5。
[0014]优选的，所述钙钛矿颗粒的通式为La
(1
‑
x)
Sr
x
Co1‑
y
Fe
y
O3，其中0<x<0.5，0<y<1。
[0015]优选的，所述钙钛矿颗粒的通式为La
(1
‑
x)
Sr
x
Co1‑
y
Fe
y
O3，其中0.3<x<0.5，0.7<y<0.9。
[0016]优选的，所述尖晶石颗粒的通式为Mn
x
Co3‑
x
O4，其中0<x<3。
[0017]优选的，所述尖晶石颗粒的通式为Mn
x
Co3‑
x
O4，其中0<x<2。
[0018]优选的，所述尖晶石颗粒的通式为Mn
x
Co3‑
x
O4，其中0<x<1.5。
[0019]优选的，所述钙钛矿颗粒的粒度D50为0.1～2μm，所述尖晶石颗粒的粒度D50为10～60μm。
[0020]优选的，所述钙钛矿颗粒的粒度D50为0.4～0.8μm，所述尖晶石颗粒的粒度D50为15～45μm。
[0021]优选的，所述钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒的质量比为(5～40)：1。
[0022]优选的，所述钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒的质量比为(5～30)：1。
[0023]优选的，所述钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒的质量比为(10～30)：1。
[0024]优选的，所述钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒的质量比为10：1。
[0025]优选的，所述预混合方法为：将钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒混合物于研钵中研磨5～10min。
[0026]优选的，所述步骤(1)中球磨处理方法为：将预混合后的钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒混合物于不锈钢球磨罐中，加入直径为8～12mm的不锈钢球和直径为5～7mm的不锈钢球，在球料比为(20～40):1，球磨转速为400～500rpm下进行间歇球磨5～10h。
[0027]优选的，所述直径为8～12mm的不锈钢球和直径为5～7mm的不锈钢球的个数比为(1～3):10。
[0028]优选的，所述间歇球磨为：每次球磨30min后停6min后再进行球磨。
[0029]优选的，所述超声分散和磁力搅拌交替进行的方式为：每次超声分散5～10min进行磁力搅拌20～30min。
[0030]优选的，所述尖晶石颗粒和有机溶剂质量比1:(10～50)。
[0031]优选的，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、松油醇中的至少一种。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆结构的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)复合粉末的制备：将钙钛矿颗粒和尖晶石颗粒混合物依次进行预混合、球磨处理；(2)尖晶石颗粒浆料的制备：采用超声分散和磁力搅拌交替进行的方式将尖晶石颗粒和有机溶剂混合均匀；(3)浸渍包覆：将步骤(1)得到的复合粉末加入到步骤(2)得到的尖晶石颗粒浆料中，采用超声分散和磁力搅拌交替进行的方式使其混合均匀，得到尖晶石包覆钙钛矿结构的浆料；(4)涂覆浆料的制备：将有机黏结剂加入到步骤(3)得到的浆料中，进行球磨处理；(5)复合涂层的制备：将步骤(4)得到的涂覆浆料通过室温喷涂技术喷涂在SOFC金属连接体上，依次经烘干、烧结即得。2.根据权利要求1所述的包覆结构的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿颗粒的通式为La
(1
‑
x)
Sr
x
MO3，其中M选自Co、Cu、Fe、Mn中的至少两种；0<x<1。3.根据权利要求2所述的包覆结构的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述尖晶石颗粒的通式为Mn
x
Co3‑
x
O4，其中0<x<3。4.根据权利要求3所述的包覆结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，李双滨，刘志祥，
申请(专利权)人：上海翌晶氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：