CN104638287A - 一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法 - Google Patents

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CN104638287A CN201510043252.7A CN201510043252A CN104638287A CN 104638287 A CN104638287 A CN 104638287A CN 201510043252 A CN201510043252 A CN 201510043252A CN 104638287 A CN104638287 A CN 104638287A
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Abstract

本发明提供了一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制作方法，其主要特点是可根据不同的电解质及阴阳极材料对阳极支撑体热膨胀系数进行灵活调节，使得各层材料热膨胀系数匹配，解决电池烧结翘曲、开裂等重要缺陷问题。其主要优点是电池烧结后平整，无需对翘曲产品进行高温二次修正，与现有阳极支撑型固体氧化物燃料电池技术相比，可明显提高产品的平整度，因其良好的各层热膨胀系数的匹配性，大大的提高了电池的使用寿命，且其工艺可调性大，根据不同的电解质材料可进行调整，具有成本低、工艺可重复性好、工艺简单等优势。

Description

一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，尤其涉及阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法。
背景技术
SOFC(固体氧化物燃料电池)以其优异的性能及良好的环境相容性，越来越多的被各国研究，然而SOFC生产过程中往往涉及到阳极与电解质或阴极材料的共烧，而由于各层材料热膨胀系数的不匹配，使得电池的生产过程中经常出现烧结翘曲、开裂等严重影响电池质量的缺陷。
现有的SOFC通常采用镍基氧化锆作为阳极材料，电解质材料通常使用掺杂氧化锆及掺杂氧化铈，上述的阳极及电解质材料在烧结过程的降温阶段，由于热膨胀系数不匹配而出现收缩不一致，进而导致SOFC的变形、翘曲、开裂等各种质量问题，现有的平板式SOFC制备主要分为2个大类：(1)阳极支撑型SOFC；(2)电解质支撑型SOFC；对于阳极支撑型SOFC，现有技术为：阳极支撑体采用流延或注射成型后，在其上沉积阳极功能层及电解质层，然后进行共烧后再沉积阴极层或一起沉积完阳极功能层、电解质层及阴极层后再共烧，为了获得较为平整的单电池，通常需要采用烧结盖板对生胚进行压烧，且为了修复烧结后变形的产品，需要对产品进行高温二次修正；电解质支撑型平板SOFC主要采用电解质片先烧结后再单独印刷及烧制阴阳极或同时印刷及烧制阴阳极，为了使得电池不因为各层材料热膨胀系数不匹配而翘曲变形，通常会在烧制时采用阴阳极共烧来补偿由于单层烧制所带来的电池拱起，或当必须采用阴极及阳极单独烧制的方式时，通常需要将电池固定在陶瓷支撑件、框架等夹具中，这些夹具将电池固定在夹具中且与邻近电池隔开。如专利201180047747.7提出的生产过程先将阴极及阳极各个子层印刷与电解质之上并干燥，然后将经干燥阳极后的电解质片置于99.9％高纯度氧化铝制得陶瓷夹具中进行烧制，以防止电池烧结变形。
上述现有技术如阳极支撑型电池进行压烧后高温二次修正工艺，存在生产工艺繁琐、成本高、产品因烧结变形易裂、产品装堆使用寿命低等问题。高温时，压烧的产品收缩容易引起产品划伤，产品二次高温修正容易引入新的如铁斑、针孔等外观问题。电解质支撑型电池为了补偿因阴极或阳极单独烧制所产生的产品拱起问题，通常强行进行阴阳极共烧，然而烧结工艺通常只适用于阴极或者阳极中的一种，导致另一种电极烧结后的性能并不是最优化结果，使得电池性能下降。当阴阳极材料进行单独烧制时，繁琐的操作工艺大大的降低了生产效率，且陶瓷夹具的使用也大大的增加了生产成本。如专利201180047747.7虽然提出的将经干燥阳极后的电解质片置于99.9％高纯度氧化铝制得陶瓷夹具中进行烧制，可防止电池烧结变形。但是陶瓷夹具由于长期处于高温与室温循环，容易变形甚至开裂，且产品装烧过程较为繁琐。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供了一种本发明，实现了一种无需高温修正的阳极支撑型平板式固体氧化物燃料电池的制备方法，该方法适用于调整SOFC的阳极支撑体材料的热膨胀系数，使得阳极支撑体材料的热膨胀系数与电解质材料相匹配，当进行SOFC烧制时，产品在降温过程中，不会因为热膨胀系数不匹配而导致产品各层收缩不一致，进而引起产品翘曲、变形、开裂等问题。由于其生产方法不需要引入陶瓷夹具等烧结配件，也可减少因配件引入的其他质量问题。
为实现上述目的，所采取的技术方案：一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将SOFC阳极支撑体粉料与有机溶剂混合进行研磨分散，所述SOFC阳极支撑体粉料包括氧化态Ni相和陶瓷相；
(2)加入SOFC阳极支撑体添加剂并分散，所述SOFC阳极支撑体添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂和烧结助剂，所述热膨胀系数调节相为金属氧化物；
(3)加入高分子助剂并分散；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥；
(5)沉积阳极层，所述阳极层包含氧化态Ni相和陶瓷相；
(6)沉积电解质层；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层和电解质层共烧；
(8)沉积阴极层并烧制，所述阴极层包含导电相和陶瓷相。
本发明所述步骤(2)中造孔剂旨在调节阳极支撑体材料烧结后的孔洞情况，烧结助剂旨在提高烧结速率，降低烧结温度及时间；所述步骤(3)中高分子助剂旨在作为SOFC阳极支撑体成型的粘接助剂；所述步骤(7)中根据不同的材料，设计不同的共烧温度，控制保温时间对SOFC阳极支撑体、阳极及电解质进行共烧。
优选地，所述步骤(1)中氧化态Ni相为NiO，陶瓷相为经掺杂的氧化锆；所述步骤(5)中氧化态Ni相为NiO，陶瓷相为经掺杂的氧化锆或氧化铈；所述步骤(6)中电解质层为掺杂氧化锆或氧化铈；所述步骤(8)中导电相包括钙钛矿型导电材料，所述陶瓷相包括掺杂氧化铈。
优选地，所述步骤(1)中所述经掺杂的氧化锆中的掺杂物为氧化钐、氧化钇、和氧化钪中的至少一种；所述步骤(5)中掺杂氧化锆或氧化铈中的掺杂物为氧化钐、氧化钇和氧化钆中的至少一种；所述步骤(8)中所述钙钛矿型导电材料为镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的至少一种，所述步骤(8)中陶瓷相中掺杂氧化铈中的掺杂物为氧化钐、氧化钇和氧化钆中的至少一种。
优选地，所述步骤(1)中氧化态Ni相在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为30％～100％；所述步骤(5)中氧化态Ni相在所述阳极层中的重量百分比为30％～100％；所述步骤(8)中导电相与陶瓷相的重量比为1:0～1:1.5。
优选地，所述步骤(2)中热膨胀系数调节相为氧化铝、氧化钇、氧化镁和氧化铍中的至少一种，所述热膨胀系数调节相的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的20％～50％。
优选地，所述步骤(2)中所述造孔剂为碳酸钙、碳酸氢铵、石墨和淀粉中的一种，所述步骤(2)中所述烧结助剂为氧化铝、氧化铁和氧化镁中的至少一种；所述步骤(3)中高分子助剂为CMC、PVA和PVB中的至少一种。
优选地，所述步骤(2)中造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的10％～20％，所述烧结助剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的0.1％～5％；所述步骤(3)中高分子助剂的添加量为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的10～15％。
优选地，所述步骤(1)、(2)、(3)中分散为球磨分散、超声分散和微波分散中的一种；所述步骤(4)中阳极支撑体成型为注射成型或流延成型；所述步骤(5)中沉积方法为浸渍沉积、流延并叠片和丝网印刷中的一种；所述步骤(7)中共烧温度≥1300℃，保温时间为1～10h；所述步骤(8)中所述沉积工艺为丝网印刷、磁控溅射或其他真空镀膜方法。更优选地，所述步骤(7)中共烧温度为1300～1600℃。
优选地，所述步骤(4)中SOFC阳极支撑体成型后的厚度为100μm～400μm；所述步骤(5)中沉积的阳极层厚度为5μm～50μm；所述步骤(6)中沉积的电解质层厚度为5μm～50μm；所述步骤(8)中沉积的阴极层厚度为5～30μm。
本发明还提供了一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池采用上述所述方法制备而得。
优选地，本发明所述步骤(1)中有机溶剂为无水乙醇、甲苯、异丙醇、丙酮和乙二醇单丁醚中的至少一种，所述有机溶剂与所述SOFC阳极支撑体粉料的重量比为1:1～2:1。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制作方法，其主要特点是可根据不同的电解质及阴阳极材料进行灵活调节，使得各层材料热膨胀系数匹配，解决电池烧结翘曲、开裂等重要缺陷问题。其主要优点是电池烧结后平整，无需对翘曲产品进行高温二次修正，与现有技术相比，可明显提高产品的平整度，因其良好的各层热膨胀系数的匹配性，大大的提高了电池的使用寿命，且其工艺可调性大，根据不同的电解质材料可进行调整，具有成本低、工艺可重复性好、工艺简单等优势。
附图说明
图1为本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量的一种实施例的示意图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法的一种实施例，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选择粉末粒径在1-5μm的NiO和陶瓷相作为SOFC阳极支撑体粉料，然后进行球磨分散，陶瓷相为经掺杂的氧化锆，其掺杂物为氧化钐；NiO在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为80％；采用的分散溶剂为无水乙醇，其溶剂添加量与SOFC阳极支撑体粉料的重量比为1:1；
(2)SOFC阳极支撑体添加剂的添加并分散，添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂，烧结助剂，本实施例以氧化钇掺杂氧化锆作为电解质，其热膨胀系数在10×10-6/K左右，因此热膨胀系数调节相选择热膨胀系数较低的氧化钇，将其与NiO进行配比，热膨胀系数调节相氧化钇的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的30％；本实例选择成本低廉的淀粉作为造孔添加剂，造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的10％；本实例选择氧化铁作为烧结助剂，其添加量占SOFC阳极支撑体粉料总重量的0.1％；
(3)高分子助剂加入并分散，采用PVB作为本实例的高分子助剂，其添加量约为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的10％；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥，本实例以流延成型为例，流延膜片厚度为100μm；
(5)沉积阳极层，阳极层为NiO，沉积方法为流延并叠片，阳极层厚度为10μm；
(6)沉积电解质层，沉积方法为流延并叠片，电解质层为掺杂氧化锆，掺杂物为氧化钇，电解质流延厚度5μm；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层及电解质层共烧，共烧温度为1300℃，保温时间10h；
(8)沉积阴极层并烧制，阴极层包含导电相及陶瓷相，导电相为镧锶锰；陶瓷相为掺杂氧化铈，其掺杂物为氧化钐；导电相与陶瓷相的重量比为1:1.5，沉积工艺为丝网印刷，阴极层厚度为5μm，获得阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
对所制得阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池平放后的翘曲圆角高度为0.5mm，即电池烧结后平整，具体测量方法示意图见图1。
实施例2
本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法的一种实施例，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选择粉末粒径在1-5μm的NiO和陶瓷相作为SOFC阳极支撑体粉料，然后进行球磨分散，陶瓷相为经掺杂的氧化锆，其掺杂物为氧化钇；NiO在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为30％；采用的分散溶剂为甲苯，其溶剂添加量与SOFC阳极支撑体粉料的重量比为2:1；
(2)SOFC阳极支撑体添加剂的添加并分散，添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂，烧结助剂，本实施例以氧化钇掺杂氧化锆作为电解质，其热膨胀系数在10×10-6/K左右，因此热膨胀系数调节相选择热膨胀系数较低的氧化镁，将其与NiO进行配比，热膨胀系数调节相氧化镁的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的35％；本实例选择石墨作为造孔添加剂，造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的20％；本实例选择氧化铁作为烧结助剂，其添加量占SOFC阳极支撑体粉料总重量的5％；
(3)高分子助剂加入并分散，采用PVA作为本实例的高分子助剂，其添加量约为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的12％；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥，本实例选择注射成型工艺，阳极支撑体成型后的厚度为400μm；
(5)沉积阳极层，阳极层为NiO和陶瓷相的混合物，其中NiO占阳极层总量的30％，陶瓷相为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钇，沉积方法为流延并叠片，阳极层厚度为30μm；
(6)沉积电解质层，沉积方法为浸渍沉积，电解质层为掺杂氧化锆，掺杂物为氧化钇，电解质层厚度50μm；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层及电解质层共烧，共烧温度为1400℃，保温时间7h；
(8)沉积阴极层并烧制，阴极层包含导电相及陶瓷相，导电相为镧锶钴；陶瓷相为掺杂氧化铈，其掺杂物为氧化钇；导电相与陶瓷相的重量比为1:1，沉积工艺为磁控溅射，阴极层厚度为30μm，获得阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
对所制得阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池平放后的翘曲圆角高度为0.5mm，即电池烧结后平整，具体测量方法示意图见图1。
实施例3
本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法的一种实施例，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选择粉末粒径在1-5μm的NiO和陶瓷相作为SOFC阳极支撑体粉料，然后进行球磨分散，陶瓷相为经掺杂的氧化锆，其掺杂物为氧化钪；NiO在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为50％；采用的分散溶剂为甲苯、异丙醇，甲苯与异丙醇的比例为1:1，其溶剂添加量与SOFC阳极支撑体粉料的重量比为1.2:1；
(2)SOFC阳极支撑体添加剂的添加并分散，添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂，烧结助剂，本实施例以氧化钆掺杂氧化铈作为电解质，其热膨胀系数在11×10-6/K左右，因此热膨胀系数调节相选择热膨胀系数较低的氧化钇，将其与NiO进行配比，热膨胀系数调节相氧化钇的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的50％；本实例选择碳酸钙作为造孔添加剂，造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的15％；本实例选择氧化镁作为烧结助剂，其添加量占SOFC阳极支撑体粉料总重量的0.5％；
(3)高分子助剂加入并分散，采用CMC作为本实例的高分子助剂，其添加量约为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的15％；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥，本实例以流延成型为例，流延膜片厚度为400μm；
(5)沉积阳极层，阳极层为NiO和陶瓷相的混合物，其中NiO占阳极层总量的60％，陶瓷相为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钐，沉积方法为流延并叠片，阳极层厚度为20μm；
(6)沉积电解质层，沉积方法为丝网印刷，电解质层为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钆，电解质层厚度10μm；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层及电解质层共烧，共烧温度为1500℃，保温时间4h；
(8)沉积阴极层并烧制，阴极层包含导电相及陶瓷相，导电相为镧锶钴铁；陶瓷相为掺杂氧化铈，其掺杂物为氧化钆；导电相与陶瓷相的重量比为1:0.8，沉积工艺为丝网印刷，阴极层厚度为10μm，获得阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
对所制得阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池平放后的翘曲圆角高度为0.5mm，即电池烧结后平整，具体测量方法示意图见图1。
实施例4
本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法的一种实施例，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选择粉末粒径在1-5μm的NiO和陶瓷相作为SOFC阳极支撑体粉料，然后进行球磨分散，陶瓷相为经掺杂的氧化锆，其掺杂物为氧化钪；NiO在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为55％；采用的分散溶剂为甲苯、无水乙醇，其中甲苯与无水乙醇的比例为1:1，其溶剂添加量与SOFC阳极支撑体粉料的重量比为1.5:1；
(2)SOFC阳极支撑体添加剂的添加并分散，添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂，烧结助剂，本实施例以氧化钐掺杂氧化铈作为电解质，其热膨胀系数在11×10-6/K左右，因此热膨胀系数调节相选择热膨胀系数较低的氧化铍，将其与NiO进行配比，热膨胀系数调节相氧化镁的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的30％；本实例选择成本低廉的碳酸氢铵作为造孔添加剂，造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的10％；本实例选择氧化铝作为烧结助剂，其添加量占SOFC阳极支撑体粉料总重量的2％；
(3)高分子助剂加入并分散，采用PVB作为本实例的高分子助剂，其添加量约为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的10％；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥，本实例以流延成型为例，流延膜片厚度为200μm；
(5)沉积阳极层，阳极层为NiO和陶瓷相的混合物，其中NiO占阳极层总量的70％，陶瓷相为掺杂氧化锆，掺杂物为氧化钐，沉积方法为流延并叠片，阳极层厚度为50μm；
(6)沉积电解质层，沉积方法为流延并叠片，电解质层为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钐，电解质流延厚度20μm；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层及电解质层共烧，共烧温度为1600℃，保温时间1h；
(8)沉积阴极层并烧制，阴极层包含导电相及陶瓷相，导电相为镧锶锰；陶瓷相为掺杂氧化铈，其掺杂物为氧化钐；导电相与陶瓷相的重量比为1:0.5，沉积工艺为磁控溅射，阴极层厚度为20μm，获得阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
对所制得阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池平放后的翘曲圆角高度为0.5mm，即电池烧结后平整，具体测量方法示意图见图1。
实施例5
本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法的一种实施例，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选择粉末粒径在1-5μm的NiO和陶瓷相作为SOFC阳极支撑体粉料，然后进行球磨分散，陶瓷相为经掺杂的氧化锆，其掺杂物为氧化钇；NiO在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为60％；采用的分散溶剂为乙二醇单丁醚，其溶剂添加量与SOFC阳极支撑体粉料的重量比为1.8:1；
(2)SOFC阳极支撑体添加剂的添加并分散，添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂，烧结助剂，本实施例以氧化钐掺杂氧化铈作为电解质，其热膨胀系数在11×10-6/K左右，因此热膨胀系数调节相选择热膨胀系数较低的氧化铝，将其与NiO进行配比，热膨胀系数调节相氧化铝的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的20％；本实例选择石墨作为造孔添加剂，造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的15％；本实例选择氧化铁作为烧结助剂，其添加量占SOFC阳极支撑体粉料总重量的3.5％；
(3)高分子助剂加入并分散，采用PVB作为本实例的高分子助剂，其添加量约为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的10％；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥，本实例以流延成型为例，流延膜片厚度为300μm；
(5)沉积阳极层，阳极层为NiO和陶瓷相的混合物，其中NiO占阳极层总量的80％，陶瓷相为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钆，沉积方法为流延并叠片，阳极层厚度为25μm；
(6)沉积电解质层，沉积方法为流延并叠片，电解质层为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钐，电解质流延厚度30μm；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层及电解质层共烧，共烧温度为1300℃，保温时间10h；
(8)沉积阴极层并烧制，阴极层包含导电相，导电相为镧锶锰；沉积工艺为丝网印刷，阴极层厚度为30μm，获得阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
对所制得阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量，所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池平放后的翘曲圆角高度为0.5mm，即电池烧结后平整，具体测量方法示意图见图1。
实施例6
本发明所述阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法的一种实施例，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选择粉末粒径在1-5μm的NiO作为SOFC阳极支撑体粉料，然后进行球磨分散；采用的分散溶剂为无水乙醇，其溶剂添加量与SOFC阳极支撑体粉料的重量比为1:1；
(2)SOFC阳极支撑体添加剂的添加并分散，添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂，烧结助剂，本实施例以氧化钇掺杂氧化锆和氧化钆掺杂氧化铈作为电解质，选择氧化钇作为热膨胀系数调节相，将其与NiO进行配比，热膨胀系数调节相氧化钇的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的40％；本实例选择成本低廉的淀粉作为造孔添加剂，造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的10％；本实例选择氧化铝作为烧结助剂，其添加量占SOFC阳极支撑体粉料总重量的0.1％；
(3)高分子助剂加入并分散，采用PVB作为本实例的高分子助剂，其添加量约为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的10％；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥，本实例以流延成型为例，流延膜片厚度为100μm；
(5)沉积阳极层，阳极层为NiO和陶瓷相的混合物，其中NiO占阳极层总量的50％，陶瓷相为掺杂氧化锆，掺杂物为氧化钇，沉积方法为流延并叠片，阳极层厚度为5μm；
(6)沉积两层电解质层，沉积方法为流延并叠片，先沉积的电解质层为掺杂氧化锆，掺杂物为氧化钇，电解质流延厚度10μm；后沉积的电解质层为掺杂氧化铈，掺杂物为氧化钆，电解质流延厚度5μm；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层及电解质层共烧，共烧温度为1300℃，保温时间10h；
(8)沉积阴极层并烧制，阴极层包含导电相及陶瓷相，导电相为镧锶锰；陶瓷相为掺杂氧化铈，其掺杂物为氧化钐；导电相与陶瓷相的重量比为1:0.5，沉积工艺为丝网印刷，阴极层厚度为15μm，获得阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
对所制得阳极支撑型固体氧化物燃料电池进行翘曲程度测量，所述固体氧化物燃料电池平放后的翘曲圆角高度为0.5mm，即电池烧结后平整，具体测量方法示意图见图1。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将SOFC阳极支撑体粉料与有机溶剂混合进行研磨分散，所述SOFC阳极支撑体粉料包括氧化态Ni相和陶瓷相；
(2)加入SOFC阳极支撑体添加剂并分散，所述SOFC阳极支撑体添加剂包括热膨胀系数调节相、造孔剂和烧结助剂，所述热膨胀系数调节相为金属氧化物；
(3)加入高分子助剂并分散；
(4)SOFC阳极支撑体成型并干燥；
(5)沉积阳极层，所述阳极层包含氧化态Ni相和陶瓷相；
(6)沉积电解质层；
(7)SOFC阳极支撑体、阳极层和电解质层共烧；
(8)沉积阴极层并烧制，所述阴极层包含导电相和陶瓷相。
2.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化态Ni相为NiO，陶瓷相为经掺杂的氧化锆或氧化铈；所述步骤(5)中氧化态Ni相为NiO，陶瓷相为经掺杂的氧化锆或氧化铈；所述步骤(6)中电解质层为掺杂氧化锆或氧化铈；所述步骤(8)中导电相包括钙钛矿型导电材料，所述陶瓷相包括掺杂氧化锆或氧化铈。
3.根据权利要求2所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述经掺杂的氧化锆或氧化铈中的掺杂物为氧化钐、氧化钇、和氧化钪中的至少一种；所述步骤(5)中掺杂氧化锆或氧化铈中的掺杂物为氧化钐、氧化钇和氧化钆中的至少一种；所述步骤(6)中掺杂氧化锆或氧化铈中的掺杂物为氧化钐、氧化钇和氧化钆中的至少一种；所述步骤(8)中所述钙钛矿型导电材料包括镧锶锰、镧锶钴和镧锶钴铁中的至少一种，所述步骤(8)中陶瓷相中掺杂氧化锆或氧化铈中的掺杂物为氧化钐、氧化钇和氧化钆中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化态Ni相在所述SOFC阳极支撑体粉料中的重量百分比为30％～100％；所述步骤(5)中氧化态Ni相在所述阳极层中的重量百分比为30％～100％；所述步骤(8)中导电相与陶瓷相的重量比为1:0～1:1.5。
5.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热膨胀系数调节相为氧化铝、氧化钇、氧化镁和氧化铍中的至少一种，所述热膨胀系数调节相的添加量为所述步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料重量的20％～50％。
6.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述造孔剂为碳酸钙、碳酸氢铵、石墨和淀粉中的一种，所述步骤(2)中所述烧结助剂为氧化铝、氧化铁和氧化镁中的至少一种；所述步骤(3)中高分子助剂为CMC、PVA和PVB中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中造孔剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的10％～20％，所述烧结助剂的添加量为步骤(1)中所述SOFC阳极支撑体粉料重量的0.1％～5％；所述步骤(3)中高分子助剂的添加量为步骤(1)中SOFC阳极支撑体粉料和步骤(2)中添加剂的总重量的10～15％。
8.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、(2)、(3)中分散为球磨分散；所述步骤(4)中SOFC阳极支撑体成型为注射成型或流延成型；所述步骤(5)中阳极沉积方法为浸渍沉积、流延并叠片和丝网印刷中的一种；所述步骤(6)中电解质沉积方法为浸渍沉积、流延并叠片和丝网印刷中的一种；所述步骤(7)中共烧温度≥1300℃，保温时间为1～10h；所述步骤(8)中所述沉积工艺为丝网印刷、磁控溅射或其他真空镀膜方法。
9.根据权利要求1所述的阳极支撑型固体氧化物燃料电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中SOFC阳极支撑体成型后的厚度为100μm～400μm；所述步骤(5)中沉积的阳极层厚度为5μm～50μm；所述步骤(6)中沉积的电解质层厚度为5μm～50μm；所述步骤(8)中沉积的阴极层厚度为5～30μm。
10.一种采用如权利要求1-9任一所述方法制备而得的阳极支撑型固体氧化物燃料电池。
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