【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体氧化物电池，尤其涉及一种固体氧化物电池及其制备方法、电解质浆料及其制备方法。
技术介绍
1、固体氧化物电池(soc)分为固体氧化物燃料电池(sofc)与固体氧化物电解槽(soec)。其中，sofc是一种可以将燃料，如氢气或甲烷等碳氢化合物中的化学能直接转变为电能的电化学装置，具有高能量转化效率、环保、静音、可模块化等优势，在固定式电站、交通运输、军事等领域有广泛的应用前景，成为解决能源、环境危机的最有潜力的技术方案之一。而soec则可以将电能高效转变为燃料的化学能，对能量高效存储、调节能源供应都有重要的意义。
2、在固体氧化物电池中，按支撑体类型可以分为阳极支撑型、电解质支撑型和金属支撑型，其中，金属支撑型soc(ms-soc)已经成为最有商业化潜力的电池类型，具有优异的抗热振能力、强度、能够在中低温运行、实现快速启停等优势，被称为第三代soc技术。
3、在soc的电解质材料中，主要为氧化钆稳定氧化铈(gdc)、氧化钇稳定氧化锆(ysz)、镧锶镓镁(lsgm)等，尤其以gdc与ysz为主。其中gdc材料相比与传统氧化钇稳定氧化锆(ysz)材料，有更高的氧离子电导率，可以在中低温(500℃～700℃)工作，更成为应用于ms-soc电解质的重要材料。
4、为实现电解质的致密化，现有ms-soc中，采用烧结温度相对较低的gdc作为电解质材料，但是实现致密化烧结仍然困难，而长时间高温烧结，金属支撑体易发生氧化、铬扩散等，又会造成电池失效的不利影响。
技术实
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种固体氧化物电池及其制备方法、电解质浆料及其制备方法。
2、在第一方面，本专利技术提出了一种电解质浆料，其至少包括氧化物粉体、松油醇-乙基纤维素溶液、分散剂、塑化剂以及消泡剂。所述氧化物粉体由烧结助剂与gdc粉体的混合物经煅烧制备而成，所述gdc粉体包括一次颗粒和二次颗粒，所述二次颗粒的粒径大于所述一次颗粒的粒径，且所述一次颗粒和所述二次颗粒的质量比为2：98～10:90。
3、进一步地，所述gdc粉体呈双峰分布，且所述一次颗粒和所述二次颗粒的粒径范围为0.04μm～1.2μm。
4、进一步地，所述一次颗粒的平均粒径d50为0.04～0.09μm；所述二次颗粒的平均粒径d50为0.7～1.2μm。
5、进一步地，所述烧结助剂为包含掺杂元素的掺杂氧化物和/或掺杂盐，所述掺杂元素为cu、co、fe、bi、li中的一种或多种。
6、进一步地，所述烧结助剂中的掺杂元素的原子数百分数为0.5at.％～4at.％。和/或，所述松油醇-乙基纤维素溶液中乙基纤维素与松油醇的质量比为1:99～7:93。
7、进一步地，所述电解质浆料满足以下a～g中的至少一个条件：a.所述氧化物粉体占所述电解质浆料的质量百分数为55wt％～75wt％；b.所述分散剂占所述电解质浆料的质量百分数为1wt％～12wt％；c.所述塑化剂占所述电解质浆料的质量百分数为5wt％～15wt％；d.所述消泡剂占所述电解质浆料的质量百分数为0.1wt％～10wt％；e.所述分散剂包括hypermer kd-1、hypermer kd-15、三乙醇胺、byk-chemie中的一种或多种；f.所述塑化剂包括邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种；g.所述消泡剂为byk-057。
8、在第二方面，本专利技术提出了一种电解质浆料的制备方法，其包括制备松油醇-乙基纤维素溶液、制备氧化物粉体、浆料预混合以及浆料后处理。
9、制备松油醇-乙基纤维素溶液：将乙基纤维素和松油醇混合后水浴加热搅拌，直至乙基纤维素完全溶解在松油醇，得到所述松油醇-乙基纤维素溶液。
10、制备氧化物粉体：将烧结助剂与gdc粉体的混合物进行煅烧，得到所述氧化物粉体。
11、浆料预混合：将所述氧化物粉体、分散剂、塑化剂、消泡剂与所述松油醇-乙基纤维素溶液进行混合，得到初始混合浆料；选择两种不同规格的球磨珠并采用球磨机对所述初始混合浆料进行球磨，两种球磨珠的直径分别为3mm与6mm，得到预混合后的浆料；其中，所述球磨机的球磨罐中加入有乙醇，所述球磨珠与所述gdc粉体的质量比为2:1～3:1，3mm与6mm两种规格的球磨珠的质量比为1:5。
12、浆料后处理：分离预混合后的浆料中的球磨珠，得到分离后的浆料；水浴加热并搅拌分离后的浆料，使乙醇完全蒸发，得到蒸发后的浆料；将蒸发后的浆料进行三辊处理，得到所述电解质浆料。
13、进一步地，所述电解质浆料的制备过程满足以下h～k中的至少一个条件：h.乙基纤维素与松油醇混合后水浴加热搅拌的水浴温度为40～80℃；i.所述球磨珠为氧化锆球磨珠；j.乙醇与所述初始混合浆料的质量比为1:6～1:10；k.球磨转速为150rpm～500rpm；l.球磨时间为5～20h；m.所述三辊处理中的滚筒间隙分别为40μm与20μm、20μm与10μm、10μm与5μm；n.所述三辊处理中的每次辊压处理时间均为2h。
14、在第三方面，本专利技术提出了一种固体氧化物电池的制备方法，其包括准备金属支撑体、制备阳极层、制备电解质层以及制备阴极层。
15、准备金属支撑体：选择带有多个通孔的金属支撑体。
16、制备阳极层：将阳极用材料通过丝网印刷方式丝印在所述金属支撑体上；将丝印后的所述金属支撑体置于烘箱中进行干燥，得到所述阳极层。
17、制备电解质层：将电解质浆料通过丝网印刷方式丝印在所述阳极层上；将丝印后所述阳极层以及所述金属支撑体置于烘箱中进行干燥，得到干燥后的样品；对干燥后的样品进行后处理，得到负载在所述阳极层上的所述电解质层。
18、制备阴极层：将阴极用材料通过丝网印刷方式丝印在所述电解质层上；将丝印后的所述电解质层、所述阳极层以及所述金属支撑体进行烧结处理，得到所述阴极层以制备出固体氧化物电池。
19、进一步地，所述对干燥后的样品进行后处理，得到负载在所述阳极层上的所述电解质层包括：对干燥后的样品进行排胶处理，得到排胶后的样品；将排胶后的样品进行冷等静压处理，得到冷等静压后的样品；将冷等静压后的样品进行烧结处理，得到负载在所述阳极层上的所述电解质层。
20、进一步地，所述固体氧化物电池的制备过程满足以下o～t中的至少一个条件：o.丝印后的所述金属支撑体在烘箱中100℃干燥10min，丝印后的所述阳极层以及所述金属支撑体在烘箱中100℃干燥10min；p.所述阳极层的丝印厚度为30μm，所述电解质层的丝印厚度为10～40μm；q.所述排胶处理中，排胶温度为400～500℃、升温速率为0.5～3℃/min、保温2～4h；r.所述冷等静压处理中，在200～250mpa下保压3～10min；s.所述烧结处理中，冷等静压后的样品在800℃～950℃下保温2h、升温速率为3～10℃/min；t.所述制备阴极层中的烧结处理中，对丝印后的所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解质浆料，其特征在于，至少包括氧化物粉体、松油醇-乙基纤维素溶液、分散剂、塑化剂以及消泡剂；
2.根据权利要求1所述的电解质浆料，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的电解质浆料，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的电解质浆料，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的电解质浆料，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一项所述的电解质浆料，其特征在于，所述电解质浆料满足以下a～g中的至少一个条件：
7.一种电解质浆料的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的电解质浆料的制备方法，其特征在于，所述电解质浆料的制备过程满足以下h～k中的至少一个条件：
9.一种固体氧化物电池的制备方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的固体氧化物电池的制备方法，其特征在于，所述对干燥后的样品进行后处理，得到负载在所述阳极层(2)上的所述电解质层(3)包括：对干燥后的样品进行排胶处理，得到排胶后的样品；将排胶后的样品进行冷等静压处理，得到冷等静压后的样品；将冷等静
11.根据权利要求10所述的固体氧化物电池的制备方法，其特征在于，所述固体氧化物电池的制备过程满足以下o～t中的至少一个条件：
12.一种固体氧化物电池，其特征在于，所述固体氧化物电池采用权利要求10-11中任一项所述的固体氧化物电池的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种电解质浆料，其特征在于，至少包括氧化物粉体、松油醇-乙基纤维素溶液、分散剂、塑化剂以及消泡剂；
2.根据权利要求1所述的电解质浆料，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的电解质浆料，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的电解质浆料，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的电解质浆料，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一项所述的电解质浆料，其特征在于，所述电解质浆料满足以下a～g中的至少一个条件：
7.一种电解质浆料的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的电解质浆料的制备方法，其特征在于，所述电解质浆料的制备过程满足以下h～k中的至少一个条件：
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【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏，刘亚迪，胡浩然，
申请(专利权)人：北京思伟特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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