非鈷中溫固體氧化物燃料電池穩(wěn)定陰極材料及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】的非鈷中溫固體氧化物燃料電池穩(wěn)定陰極材料及其應(yīng)用，通過在SrFeO3-δ的A位摻雜Nd，B位摻雜Cu，所制備的(Nd1-xSrx)a(Fe1-yCuy)bO3-δ(NSCFu)陰極材料既具有優(yōu)良的氧還原催化活性，電化學(xué)性能有了大幅度改善；又具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，同時(shí)還具有較高的電子電導(dǎo)率及與氧化鈰基電解質(zhì)有良好的化學(xué)相容性和熱膨脹匹配性；因此是有潛力的SOFC陰極材料。
【專利說明】非鈷中溫固體氧化物燃料電池穩(wěn)定陰極材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】的材料，具體是一種非鈷基中溫固體氧化物燃料電池(SOFC)陰極材料及其作為陰極和復(fù)合陰極的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs)是一種可將化石燃料高效、低排直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有燃料靈活、全固態(tài)結(jié)構(gòu)和不使用貴金屬作為催化劑等優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種有效替代能源。傳統(tǒng)的SOFC由于工作溫度高(800-1000°C)，電池材料的在高溫下穩(wěn)定性差、壽命短、材料價(jià)格成本高、對(duì)電池維護(hù)與其他附屬設(shè)備(如連接體)要求苛刻等，嚴(yán)重地阻礙了其商業(yè)化進(jìn)程。SOFC的中低溫化(600-800°C)可擴(kuò)大電池材料和連接材料等的選擇范圍，有效降低SOFC的制備和運(yùn)行成本，并有利于其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和快速啟閉，因而中溫SOFC(IT-SOFC)引起了人們的廣泛關(guān)注。但是隨著工作溫度的降低，陰極過電位迅速增加是阻礙SOFC單電池性能提高和成本降低的瓶頸之一。因此開發(fā)具有更高氧還原催化活性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱膨脹性與電解質(zhì)匹配的新型陰極材料非常重要。
[0003]含鈷的鈣鈦礦氧化物L(fēng)rvxSrxCcvyFeyO3 (LnSCF, Ln=稀土元素和堿土金屬元素)因具有良好的混合離子-電子導(dǎo)電性和氧傳輸性質(zhì)，而被廣泛用作中低溫固體氧化物燃料電池陰極材料。但是由于LnSCF材料中鈷的易揮發(fā)、易還原等特性，使得含鈷鈣鈦礦陰極材料存在著高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，熱膨脹系數(shù)較大，其熱膨脹系數(shù)與常用中低溫電解質(zhì)材料如摻雜二氧化鈰不匹配等問題。所以研究穩(wěn)定的高性能非鈷陰極材料非常重要，因此引起了人們的重視。
[0004]從文獻(xiàn)《Internationaljournal of hydrogen energy))(37, 2012,11963-11968 ；中文譯名:國際氫能學(xué)報(bào)，
【公開日】:2012-06-22)以及中國專利201310158671.6，“一種中溫固體氧化物燃料電池的陰極材料及其制備”(
【公開日】:2013-7-31)中發(fā)現(xiàn)，人們已經(jīng)對(duì)SrFeCVs鈣鈦礦氧化物進(jìn)行A位和B位摻雜得到非鈷陰極材料LaxSrPxFehCuy,雖然改善了 SrFeO3^的氧還原催化活性，但陰極阻抗仍然較大，如Laa6Sra4Fea8Cua2CVs的陰極阻抗700V為0.306 Ω.cm2，并且材料在中溫范圍的(600-800°C)的穩(wěn)定性不明。
[0005]經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號(hào)CN103296286A，
【公開日】2013-09-11，公開了“一種新型CO2和H2O高溫共電解的超晶格復(fù)合氧電極”，在半電解池片的電解質(zhì)層上覆蓋銀慘雜鉆鐵酸鎖或銀慘雜鉆鐵酸倆基底層，銀慘雜鉆基層狀鈣欽礦材料活性層覆蓋在鍶摻雜鈷鐵酸鋇或鍶摻雜鈷鐵酸鑭基底層上，鍶摻雜鈷基層狀鈣鈦礦材料活性層與鍶摻雜鈷鐵酸鋇或鍶摻雜鈷鐵酸鑭基底層構(gòu)成新型CO2和H2O高溫共電解的超晶格復(fù)合氧電極；其中，鍶摻雜鈷鐵酸鋇或鍶摻雜鈷鐵酸鑭基底層為SOEC復(fù)合氧電極的基底層，鍶摻雜鈷基層狀鈣鈦礦材料活性層為SOEC復(fù)合氧電極的活性層；S0EC為固體氧化物電解池，BSCF為鍶摻雜鈷鐵酸鋇，LSCF為鍶摻雜鈷鐵酸鑭，M2-zSrzCo04+ δ為鍶摻雜鈷基層狀鈣鈦礦材料，YSZ為氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，SDC為氧化釤摻雜的二氧化鈰，GDC為氧化釓摻雜的氧化鈰，N1-YSZ為鎳-氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯，N1-SDC為鎳-氧化釤摻雜的二氧化鈰，N1-GDC為鎳-氧化釓摻雜的氧化鈰。但該技術(shù)所用基底層為含鈷的鈣鈦礦材料，存在著高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，熱膨脹系數(shù)較大，其熱膨脹系數(shù)與所用的電解質(zhì)層YSZ、SDC和GDC不匹配，高溫長(zhǎng)時(shí)間工作容易出現(xiàn)因結(jié)構(gòu)變化而出現(xiàn)的性能下降和分層開裂等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種非鈷中溫固體氧化物燃料電池穩(wěn)定陰極材料及其應(yīng)用，能夠解決目前常用中低溫固體氧化物燃料電池含鈷及非鈷陰極材料LnSCF在高溫穩(wěn)定性、氧還原催化活性、電導(dǎo)率和熱膨脹性等方面的難以同時(shí)滿足IT-SOFC對(duì)陰極的要求之不足，提供一種中低溫固體氧化物燃料電池非鈷陰極材料，使其在中低溫范圍同時(shí)具有較高的穩(wěn)定性、優(yōu)良的氧還原催化活性和較好的電子電導(dǎo)率。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明涉及一種非鈷中溫固體氧化物燃料電池穩(wěn)定陰極材料，其分子式為(NdhSrx)a(FeryCuy)bO3-S,其中:0.01〈x〈l，0.01<y<l,0.8〈a/b〈l.2，-0.5〈 δ〈0.5。
[0009]本發(fā)明涉及上述材料的制備方法，通過溶膠凝膠法在SrxFeyO3的A位摻入Nd，B位摻入Cu，經(jīng)加熱燒結(jié)后制備得到(NdhSrx) a(Fe1-yCuy)b03_s粉體。
[0010]所述的在SrxFeyO3的A位摻入Nd，B位摻入Cu是指:
[0011]將Nd (NO3)3.6H20、Sr (N03)2、Fe (NO3) 3.9H20 和 Cu (NO3) 2.3H20 溶解于乙二胺四乙酸(EDTA)和氨水的混合溶液中，然后加入檸檬酸并充分反應(yīng)至生成凝膠物。
[0012]所述的EDTA、檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為1:1.5:1，其中:總金屬離子是指Nd3+、Sr2+、Fe3+ 和 C u2+離子。
[0013]所述的充分反應(yīng)是指:通過加入氨水調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至5-8，并在50_90°C加熱環(huán)境下反應(yīng)至形成均勻透明的溶膠，然后進(jìn)一步濃縮處理得到粘稠的凝膠物。
[0014]所述的加熱燒結(jié)是指:將凝膠物在200-500°C熱處理得到蓬松的前驅(qū)體，將前驅(qū)體在600-1000°C焙燒即可得所需的(NdhSrx)a(FeryCuy)bO3-s粉體。
[0015]上述方法通過少量Cu代替Co摻入到B位，降低了因Co高溫?fù)]發(fā)和還原而導(dǎo)致的材料結(jié)構(gòu)變化，能有效提高陰極的穩(wěn)定性。A位Nd的共同存在使得材料的晶體結(jié)構(gòu)呈穩(wěn)定的立方相，進(jìn)一步增加了其穩(wěn)定性。并由于Cu可變價(jià)，使材料在穩(wěn)定性增加的基礎(chǔ)上，仍能具有較多的氧空穴，因此具有優(yōu)良的陰極氧還原催化性能。以上這些特點(diǎn)，使得NSFCu成為極有潛力的一種SOFC陰極材料。
[0016]本發(fā)明涉及上述陰極材料的應(yīng)用，將其用于制備復(fù)合陰極材料，具體通過將(NO丄(Fe1-yCuy)b03_ s 粉體與作為電解質(zhì)的 Cei_xSmx02_s (SDC)或 Cei_xGdx02_s (⑶C)按照質(zhì)量比1:0.1~1:4的比例球磨l-24h充分混合后得到。
[0017]本發(fā)明涉及上述方法制備得到的復(fù)合陰極材料NSFCu-SDC和NSFCu_GDC。
[0018]本發(fā)明涉及一種基于上述復(fù)合陰極材料的應(yīng)用，將其用于制備陰極對(duì)稱電池以及單電池。
[0019]所述的陰極對(duì)稱電池的復(fù)合結(jié)構(gòu)為NdxSivxFea8Cua2CVs (0.3 ^ x ^ 0.7)/SDC/NdxSivxFea8Cua2O3-S,其中 0.3 ^ x ^ 0.70[0020]所述的陰極對(duì)稱電池通過以下方式制備得到:將以干壓法制備得到的SDC (或⑶C)電解質(zhì)片在1300-1500°c下高溫?zé)Y(jié)l_20h得到致密的電解質(zhì)片，然后將NSFCu粉體、NSFCu-SDC或NSFCu-GDC中任一與有機(jī)物配成陰極漿料后采用涂刷、或噴涂、或絲網(wǎng)印刷至SDC (或⑶C)電解質(zhì)片兩側(cè)得到。
[0021]所述的單電池通過以下方式制備得到:將以共壓法制得陽極支撐的，以NiO-SDC或NiO-GDC為陽極，SDC (或⑶C)作為電解質(zhì)的電池片，在1300-1500°C下燒結(jié)5-10h以形成致密的電解質(zhì)薄膜；然后將NSFCu粉體、NSFCu-SDC或NSFCu-⑶C中任一與有機(jī)物配成陰極漿料后采用噴涂、絲網(wǎng)印刷或涂刷至所述電解質(zhì)薄膜上，在900-1100°C燒結(jié)Ι-lOh，得到單電池。
[0022]所述的陽極是由質(zhì)量比范圍分別為(35%, 100%)的NiO和(O, 65%)的SDC或GDC球磨混合制得。
[0023]本發(fā)明中制備得到的燃料電池通過使用氫氣為燃料氣測(cè)試其1-V曲線，陰極端靜態(tài)的空氣作為氧化劑，通過電腦控制的數(shù)字儀表測(cè)定電池的電流和電壓數(shù)據(jù)得到。采用質(zhì)量流量計(jì)控制燃料氣(氫氣)的流速，采用銀膠作為密封材料和收集電流。
技術(shù)效果
[0024]與目前常用的含鈷的鈣鈦礦陰極材料和其它含銅的非鈷陰極材料相比，該材料的優(yōu)點(diǎn)是:在高溫下具有良好的結(jié)構(gòu)和熱還原穩(wěn)定性，與電池連接體中Cr的反應(yīng)性低；在600_800°C溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性(最大值大于100S.cm O ;優(yōu)良的氧還原催化性能，如700°C時(shí)的電化學(xué)阻抗為0.071 Ω 2 ;與電解質(zhì)間具有良好的化學(xué)相容性和熱膨脹匹配性，是一種穩(wěn)定、性能良好的中溫固體氧化物燃料電池(IT-SOFC)陰極材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是經(jīng)1000°C焙燒得到的NcUSrxFea8Cua2CVs粉體的XRD圖譜。
`[0026]圖2是Nd。.6Sr0.4Fe0.8Cu0.203_ δ對(duì)稱電池的電池截面圖譜。
[0027]圖3是構(gòu)型為N1-SDtySDtyNda5Sra5Fea8Cua2CVs全電池在不同溫度下的輸出曲線。
[0028]圖4是Nda4Sra6Fea8Cua2CVs在25_900°C時(shí)的電導(dǎo)率變化圖譜。
[0029]圖5NdQ.5Sr0.5Fe0.8Cu0.203_δ -SDC (1:1)復(fù)合陰極粉體混合經(jīng) 1200°C焙燒 3h 后的陰極的XRD圖譜。
[0030]圖6NdQ.6Sr0.4Fe0.8Cu0.203_δ -GDC (1:1)復(fù)合陰極粉體混合經(jīng) 1200°C焙燒 3h 后的陰極的XRD圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0032]0.1mol NdxSr1^xFe0.8Cu0.203_s (0.3 ^ x ^ 0.7)的合成、結(jié)構(gòu)測(cè)試及其陰極性能測(cè)試。[0033]先將58.4484g的EDTA溶解于IOOmL氨水中，然后按照化學(xué)計(jì)量比分別稱取的Nd(NO3)3.6Η20粉體(13.152-30.688g)，Sr (NO3) 2 粉體 10.5815g，F(xiàn)e (NO3) 3.9Η20 粉體 32.32g和Cu(NO3)2.3Η20粉體4.832g，溶解于已配制好的EDTA溶液中，然后再加入57.6370g的檸檬酸，EDTA、檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為1: 1.5:1，然后再加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為6-10，加熱至在50-100°C形成均勻透明的溶膠，進(jìn)一步延長(zhǎng)加熱時(shí)間直至水分蒸發(fā)，得到粘稠的凝膠物，將凝膠物在200-400°C熱處理得到蓬松前驅(qū)體，將前驅(qū)體在900-1200°C焙燒即可得所需的 Nd0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.203-s 粉體。
[0034]如圖1所示，為NdxSivxFe0.8Cu0.203_ s (0.3≤x≤0.7)的XRD圖譜，可見其為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
[0035]以干壓法壓制的SDC電解質(zhì)片在1500°C下高溫?zé)Y(jié)5h，得到致密的電解質(zhì)，然后將NdxSrhFea8Cua2CVs (0.3 ≤ x ≤ 0.7)粉體與有機(jī)物配成陰極漿料后采用絲網(wǎng)印刷至SDC電解質(zhì)片兩側(cè)，得到構(gòu)型為 NdxSr1^xFe0.8Cu0.203_δ (0.3 ≤ x ≤0.7)/SDCZNdxSr1^Fe0.8Cu0.203_δ (0.3 ≤ X ≤ 0.7)的陰極對(duì)稱電池，電池截面如圖2所示，通過電腦控制的數(shù)字儀表測(cè)得在700°C時(shí)的交流阻抗圖譜，Nd0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.203_5的極化面電阻僅為0.071 Ω.α2，還原氧的催化能力很強(qiáng)。
[0036]以共壓法制備以SDC為電解質(zhì)的陽極支撐的電池片，陽極是由60%Ni0和40%SDC球磨混合制得。陽極支撐的電解質(zhì)在1400°C下燒結(jié)5h以形成致密的電解質(zhì)薄膜。然后將NdxSr1^xFe0.8Cu0.203_δ (0.3 ^ x ^ 0.7)粉體與有機(jī)物配成陰極漿料后采用絲網(wǎng)印刷至SDC電解質(zhì)層上，在1000。。燒結(jié)2h，得到多孔的NdxSivxFea8Cua2CVs (0.3 ^ x ^ 0.7)陰極層。
[0037]燃料電池的1-V曲線測(cè)試是用濕潤(rùn)的氫氣(~3%H20)為燃料氣，陰極端靜態(tài)的空氣作為氧化劑，通過電腦控制的數(shù)字儀表測(cè)定電池的電流和電壓數(shù)據(jù)得到。采用質(zhì)量流量計(jì)控制濕氫的流速為80mL.min-1，采用銀膠作為密封材料和收集電流，測(cè)得的電池1-V如圖3所示?？梢?0011C時(shí)最高功率已達(dá)900mW.CnT2,這說明Nda5Sra5Fea8Cua2CVs是一種很有潛力的SOFC陰極材料。
[0038]以液壓機(jī)將NdxSivxFetl.8Cu0.203_ δ (0.3 ^ x ^ 0.7)粉體在 100_300Mpa 下壓制成條，置于馬弗爐中1000-1200°C焙燒5-10h，所得致密條用四探針法測(cè)得不同溫度下(25-900°C)的電導(dǎo)率，如圖4所示。
實(shí)施例2
[0039](XOSmol^ANda3Sra7Fea8Cua2O3-S 的合成、結(jié)構(gòu)測(cè)試。
[0040]將29.2242g的EDTA溶解于80mL氨水中，然后按照化學(xué)計(jì)量比分別稱取的 Nd (NO3) 3.6H20 粉體 6.576g, Sr (NO3) 2 粉體 7.408g, Fe (NO3) 3.9H20 粉體 16.16g 和Cu(NO3)2.3Η20粉體2.416g，溶解于已配制好的EDTA溶液中，然后再加入28.8185g的檸檬酸，EDTA、檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為1:1.5:1，然后再加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為7，加熱至在80°C形成均勻透明的溶膠，進(jìn)一步延長(zhǎng)加熱時(shí)間直至水分蒸發(fā)，得到粘稠的凝膠物，將凝膠物在250°C熱處理得到蓬松的粉體前驅(qū)體，將前驅(qū)體在1000°C焙燒即可得所需的Nda3Sra7Fea8Cua2CVs粉體。圖5為Nda3Sra7Fea8Cua2CVs的XRD圖譜，可見其為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3
[0041]O-OSmol^ANda7Sra3Fea8Cua2O3-S 的合成，結(jié)構(gòu)測(cè)試。[0042]將29.2242g的EDTA溶解于80mL氨水中，然后按照化學(xué)計(jì)量比分別稱取的Nd (NO3) 3.6H20 粉體 15.344g, Sr (NO3) 2 粉體 3.175g, Fe (NO3) 3.9H20 粉體 16.16g 和Cu(NO3)2.3Η20粉體2.416g，溶解于已配制好的EDTA溶液中，然后再加入28.8185g的檸檬酸，EDTA、檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為1:1.5:1，然后再加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值為8，加熱至在80°C形成均勻透明的溶膠，進(jìn)一步延長(zhǎng)加熱時(shí)間直至水分蒸發(fā)，得到粘稠的凝膠物，將凝膠物在250°C熱處理得到蓬松的粉體前驅(qū)體，將前驅(qū)體在1000°C焙燒即可得所需的Nda7Sra3Fea8Cua2CVs粉體。圖6為Nda7Sra3Fea8Cua2CVs的XRD圖譜，可見其為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4
[0043]Nd0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.203_ δ -SDC復(fù)合陰極的合成及化學(xué)相容性的測(cè)試。
[0044]Nd0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.203_5粉體的制備過程與實(shí)施例一相同。將合成的Nd0.5Sr0.5Fe0.8Cu0.203_5粉體與SDC按照質(zhì)量比1:1的比例球磨20h充分混合后得到復(fù)合陰極材料。為了表征Nda Sra5Fea8Cua2CVs與SDC粉體的化學(xué)相容性，將混合粉體在1200°C焙燒3h并進(jìn)行XRD表征，結(jié)果如圖7所示?？梢娀旌媳簾蟮姆垠w依然為Pra5Sra5Fea8Cua2CVs與SDC粉體混合物，無第三相雜質(zhì)峰的出現(xiàn)，表明Nda5Sra5Fea8Cua2CVs與SDC電解質(zhì)具有良好的化學(xué)相容性。
實(shí)施例5
[0045]Nd0.6Sr0.4Fe0.8Cu0.203_ δ -GDC復(fù)合陰極的合成及化學(xué)相容性的測(cè)試。
[0046]Nd0.6Sr0.4Fe0.8Cu0.203_5粉體的制備過程與實(shí)施例三相同。將合成的Nd0.6Sr0.4Fe0.8Cu0.203_5粉體與⑶C按照質(zhì)量比1:1的比例球磨IOh充分混合后得到復(fù)合陰極材料。為了表征Nda Ara4Fea8Cua2CVs與⑶C粉體的化學(xué)相容性，將混合粉體在1200°C焙燒3h并進(jìn)行XRD表征，結(jié)果如圖8所示。可見混合焙燒后的粉體依然為Nda6Sra4Fea8Cua2CVs與⑶C粉體混合物，無第三相雜質(zhì)峰的出現(xiàn)，表明Nda6Sra4Fea8Cua2CVs與⑶C電解質(zhì)具有良好的化學(xué)相容性。
【權(quán)利要求】
1.一種非鈷中溫固體氧化物燃料電池穩(wěn)定陰極材料，其特征在于，其分子式為(NdhSrx)a(FeryCuy)bO3-S,其中:0.01〈x〈l，0.01<y<l,0.8〈a/b〈l.2，-0.5〈 δ〈0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極材料，其特征是，y=0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陰極材料，其特征是，0.3〈x〈0.7，a=b=l, -0.3〈 δ〈0.3。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述陰極材料的制備方法，其特征在于，通過溶膠凝膠法在SrxFeyO3的A位摻入Nd，B位摻入Cu，經(jīng)加熱燒結(jié)后制備得到(Nc^xSr丄(Fe1-yCuy)b03_s粉體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是，所述的在SrxFeyO3的A位摻入Nd，B位摻入Cu 是指:將 Nd (NO3) 3.6H20、Sr (NO3) 2、Fe (NO3) 3.9H20 和 Cu (NO3) 2.3H20 溶解于乙二胺四乙酸和含稅的混合溶液中，然后加入檸檬酸并充分反應(yīng)至生成凝膠物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是，所述的EDTA、檸檬酸和總金屬離子的摩爾比為 1:1.5:1。
7.一種復(fù)合陰極材料，其特征在于，其分子式為NSFCu-MDC，M=Sm，Gd ;其中的氧化鈰基電解質(zhì)材料為摻雜的氧化鈰，其分子式為MhSmxCV^0.01<x<0.4。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述復(fù)合陰極材料的制備方法，其特征在于，通過將(NdhSrx)a(FeryCuy)bO3^δ 粉體與作為電解質(zhì)的 Cei_xSmx02_s (SDC)或 Cei_xGdx02_s (GDC)按照質(zhì)量比1:0.1~1:4的比例球磨l-24h充分混合后得到。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述方法制備得到的復(fù)合陰極材料NSFCu-SDC和NSFCu_GDC。`
10.一種基于權(quán)利要求7-9中任一中的復(fù)合陰極材料的應(yīng)用,其特征在于,將其用于制備陰極對(duì)稱電池； 所述的陰極對(duì)稱電池的復(fù)合結(jié)構(gòu)為NdxSivxFea 8Cu0.203-? (0.3 ^ x ^ 0.7) /SDC/NdxSivxFea8Cua2O3-S,其中 0.3 ^ x ^ 0.70
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的應(yīng)用，其特征是，所述的陰極對(duì)稱電池通過以下方式制備得到:將以干壓法制備得到的SDC或⑶C電解質(zhì)片在1300-1500°C下高溫?zé)Y(jié)l_20h得到致密的電解質(zhì)片，然后將NSFCu粉體、NSFCu-SDC或NSFCu-GDC中任一與有機(jī)物配成陰極漿料后采用涂刷、或噴涂、或絲網(wǎng)印刷至SDC或⑶C電解質(zhì)片兩側(cè)得到。
12.—種基于權(quán)利要求7-9中任一中的復(fù)合陰極材料的應(yīng)用，其特征在于,將其用于制備單電池；所述的單電池通過以下方式制備得到:將以共壓法制得陽極支撐的，以SDC或⑶C作為電解質(zhì)的電池片，在1300-1500°C下燒結(jié)5-10h以形成致密的電解質(zhì)薄膜；然后將NSFCu粉體、NSFCu-SDC或NSFCu-GDC中任一與有機(jī)物配成陰極漿料后采用噴涂或絲網(wǎng)印刷至所述電解質(zhì)薄膜上，在900-1100°C燒結(jié)Ι-lOh，得到單電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)用，其特征是，所述的陽極是由質(zhì)量比范圍分別為(35%, 100%)的NiO和(O, 65%)的SDC或GDC球磨混合制得。
【文檔編號(hào)】H01M4/88GK103682373SQ201310717760
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】殷潔煒, 尹屹梅, 盧軍, 馬紫峰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)