CN106252694B - 一种全固态碳-空气电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全固态碳‑空气电池，包括电解质支撑体、多孔阳极层、多孔阴极层、粉体碳、密封盖以及封接材料；还包括粉体氧化钙；电解质支撑体为一端开口，一端封闭的管状结构，或者是电解质支撑体为盒状，电解质支撑体的内壁设有多孔阳极层，外壁设有多孔阴极层；粉体碳和粉体氧化钙混合设置在电解质支撑体的多孔阳极层内；或者是所述粉体碳位于管状结构的封闭端内，所述粉体氧化钙位于管状结构的开口端和所述粉体碳之间。本发明是一种全固态、全封闭的碳‑空气电池，理论容量达1577mA h，可大电流放电，特别适合作为便携式电源，也可开发为一种无气体排放的高效洁净煤或生物质碳发电技术。

Description

一种全固态碳-空气电池
技术领域
本发明涉及固体氧化物燃料电池，特别是涉及一种全固态的碳-空气电池，具体是涉及一种使用固体氧化物电解质、空气中的氧为阴极活性物质、碳为阳极活性物质，利用碳的电化学氧化发电、同时采用氧化钙将电池反应产生的二氧化碳全部吸收的技术。
背景技术
现代生活中，人们对各种高性能的电池需求不断增长。目前市场上的各种电池普遍存在着各种问题，例如铅酸电池虽然成本低、技术成熟、可大电流放电，但其容量过低，且原材料对环境会造成污染；锂离子电池的容量相对较高，但不可以大电流放电，且存在严重的安全性问题；其他各种电池要么或多或少存在以上两种电池的问题(并且优势还没有上述两种电池突出)，要么技术不够成熟。因此，研发高性能的电池一直是当今高新能源技术领域的关注热点。
传统的电池分为一次电池和二次电池，一次电池的活性物质所发生的电化学反应是不可逆的，且不可更换，因此放电一次后，电池就废弃了；二次电池又称为蓄电池，活性物质的电化学反应是可逆的，因此可反复充放电，是目前使用最普遍的电池。随着技术的进步，燃料电池引起了人们极大的兴趣。燃料电池是消耗活性物质的，但其活性物质可更换，从这个意义上来讲，燃料电池更是一种电化学发电机。燃料电池一般采用空气中的氧为阴极活性物质，各种气体燃料为阳极活性物质，固态的金属也可作为燃料电池的阳极活性物质，但这类电池通常称为金属-空气电池(例如锌-空气电池)。与传统的一次电池和二次电池相比，燃料电池具有明显的优势：1、能量密度(容量)高；2、可大电流放电(功率密度高)；3、安全性好；4、无需充电。因此，随着技术的不断成熟，燃料电池可能在很多领域取代现有的电池。
在各种燃料电池中，固体氧化物燃料电池(SOFC)是以固体氧化物为电解质的燃料电池，在较高的温度(>600℃)下工作，具有动力学过程快、无需贵金属催化剂、综合效率高、电池设计灵活、热的管理容易实现、可使用燃料范围广等优势，特别是，SOFC可直接使用固体碳为燃料，成为全固态的直接碳SOFC(DC-SOFC)，也称全固态碳-空气电池。
N.Nakagawa和M.Ishida最早报道了全固态的DC-SOFC(Performance of aninternal direct-oxidation carbon fuel cell and its evaluation by graphicexergy analysis,Industrial&Engineering Chemistry Research,27(7)(1988)1181-1185)，他们采用片状YSZ电解质隔离出空气室(阴极室)和燃料室(阳极室)，电解质两面分别涂以铂作阴极和阳极，将焦碳燃料置于离开阳极5mm处。他们还提出了该电池的工作原理：阳极上发生的电化学反应是CO与氧离子反应生成CO2和电子,而生成的CO2扩散到碳燃料处与C反应生成CO(Boudouard反应)，如此循环往复，达到了消耗C燃料而发电的目的。2009年，发明人课题组将DC-SOFC的输出功率提高到9mW cm-2；随后，发明人又采用活性炭燃料，使DC-SOFC连续工作了37小时。发明人在活性炭燃料上担载Fe作为Boudouard反应催化剂，使输出功率达到45mW cm-2；之后，发明人采用传统的镍基阳极支撑的SOFC和担载Fe的活性炭燃料，得到了465mW cm-2的功率密度，且运行了一个三节串联的DC-SOFC电池组，得到2.4W的输出功率和710mW cm-3的体积功率密度，向便携式应用迈进了一大步。
然而，以上研制的DC-SOFC在运行过程中要向外排放CO和CO2气体，排放气体的具体含量跟工作条件有关，CO的排放，不仅降低电池的放电效率，还威胁人的健康和生命安全，严重影响了此种电池在便携式电源方面的应用；温室气体CO2的排放限制了这种电化学转换方式在洁净煤技术中的应用。如果能避免电池在工作过程中的排放，即做到零排放，将得到优质环保的零排放全固态碳-空气电池。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术电池存在的排放问题，提出了一种零排放的全固态碳-空气电池。
本发明电池为全密封结构；电化学反应核心部件为全固态结构，具体采用具有氧离子导电性的固体氧化物作为电解质，并将其制成具有支撑作用的一端封闭的管，采用涂刷法在电解质的内、外侧制备阳极和阴极；将碳粉装入电池管的阳极室发生电化学反应的功能区，将氧化钙粉末装在电池管的阳极室不发生电化学反应的非功能区，管口用密封盖密封。优选所用的密封盖是耐高温的陶瓷材料。本发明将碳粉燃料(阳极活性物质)和氧化钙(CaO)粉末封装在阳极侧；电池反应产生的CO2气体被CaO吸收，生成碳酸钙，同时，CO只能扩散到阳极发生电化学氧化反应，从而提高电池的放电效率。
本发明碳-空气电池的工作机理为：在工作温度下开始工作时，SOFC内部盛有的碳燃料与残留的空气(或氧气)反应生成CO。氧气在电池的阴极得到电子被还原成氧离子O2-，O2-通过传导O2-的电解质传输到阳极，与CO反应生成CO2并释放出电子，实现CO的电化学氧化反应。
CO+O2-＝CO2+2e- (1)
生成的CO2扩散到固体碳燃料的表面，与碳燃料发生Boudouard反应生成CO。
C+CO2＝2CO (2)
CO又作为燃料扩散到阳极发生电化学氧化反应(1)，解决了固体碳燃料的传质问题。随着反应的进行，密封的阳极室内的CO和CO2的量不断增加，压力增加，这时，CaO将吸收部分CO2，生成碳酸钙CaCO3，平衡阳极室的压力
CaO+CO2＝CaCO3 (3)
上述三个反应构成的电池总反应为：
CaO+C+2O2-＝CaCO3+4e- (4)
若以阳极活性物质碳计算，其理论容量达8935mAh；若以阳极加入物质CaO+C计，其最大理论容量也有1577mAh，是普遍采用的锂离子电池负极材料LiCoO2(372mAh)的4倍。
本发明CaO起到吸收CO2的作用。如前所述，CaO将电池反应产生的CO2吸收，达到零排放的目的。可见，通过向电池阳极室中添加CaO，可使这种全固态的碳-空气电池在全密闭的条件下工作，不仅实现了零排放，而且由于没有CO逸出，可提高电池的放电效率，同时，该发明电池为DC-SOFC技术用于洁净煤发电技术同时捕获CO2提供了一条技术途径。
本发明的目的具体通过如下技术方案实现：
一种全固态碳-空气电池，包括电解质支撑体、多孔阳极层、多孔阴极层、粉体碳、密封盖以及封接材料；还包括粉体氧化钙；所述电解质支撑体为一端开口，一端封闭的管状结构，或者是所述电解质支撑体为盒状，电解质支撑体的内壁设有多孔阳极层，外壁设有多孔阴极层；粉体碳和粉体氧化钙混合设置在电解质支撑体的多孔阳极层内；或者是所述粉体碳位于管状结构的封闭端内，所述粉体氧化钙位于管状结构的开口端和所述粉体碳之间；电解质支撑体的开口端通过密封盖以及封接材料密封；控制所述粉体碳和粉体氧化钙的摩尔比在1:1-2:1；两根导线的一端通过银浆分别固定在多孔阴极层和多孔阳极层上，另一端分别连接电化学工作站。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述电解质材料为钇稳定化的氧化锆(YSZ)或钆掺杂的氧化铈(GDC)，采用注浆成型法或浸渍法制备成管，在1400-1600℃下空气中烧结3-4h形成。
优选地，所述多孔阳极层由钆或钐掺杂的氧化铈与银的复合材料，或所述多孔阳极层由镍与钇稳定的氧化锆复合材料，涂刷在电解质支撑体的内壁，在100-200℃下烘干，500-880℃下空气中烧结3-4h形成。
优选地，所述多孔阴极层由钆或钐掺杂的氧化铈与银的复合材料，采用涂刷或喷涂法制备在电解质支撑体的外壁，在100-200℃下烘干，500-880℃下空气中烧结3-4h形成。
优选地，所述粉体碳为活性碳、焦碳、碳黑或木炭。
优选地，所述的封接材料为DAD-87银导电胶(上海合成树脂研究所)或陶瓷封接剂。
优选地，所述的密封盖由钆或钐掺杂的氧化铈或者钇稳定的氧化锆，使用干压法或流延法成型，在1400-1600℃下空气中烧结3-4h制成。
优选地，所述的粉体氧化钙粉为碳酸钙经高温分解所得。
优选地，所述的多孔阴极层距离电解质管的开口端3mm以上。
优选地，所述的导线为银线。
本发明电解质是具有氧离子导电性的氧化物材料，例如钇稳定化的氧化锆(YSZ)，阴极活性物质是空气中的氧，阳极活性物质是碳；将电池加热时，空气中的氧气在阴极发生电催化反应，接受电子生成氧离子，氧离子穿过电解质到达阳极跟一氧化碳发生电化学反应生成二氧化碳并放出电子，生成的二氧化碳被阳极室的氧化钙吸收生成碳酸钙；一氧化碳是碳与封存在电池阳极内的氧气发生反应生成的。
相对于现有技术，本发明具有如下特点：
(1)一种零排放的全固态电池，安全性好，结构简单，运行方便。
(2)阳极采用碳作为活性物质，容量高(达8935mAh)。
(3)在阳极室添加氧化钙可将反应产生的CO2气体吸收，从而实现了电池的全密封结构和零排放效果。即使考虑CaO的质量，阳极(负极)的容量也可达1577mAh，是目前普遍使用的性能最好的锂离子电池的4倍。
(4)本发明电池是全固态结构，可大电流放电，理论容量达1577mA h，特别适合作为便携式电源，也可开发为一种无气体排放的高效洁净煤或生物质碳发电技术。
(5)本发明无需长时间充电，只需要更换或添加燃料。
附图说明
图1是本发明全固态碳-空气电池的装置示意图，图中示出：1、多孔阴极层；2、电解质支撑体；3、多孔阳极层；4、粉体碳；5、粉体氧化钙；6、封接材料；7、密封盖。
图2是粉体碳和氧化钙的摩尔比为1:1的情况下，电池在800℃时的输出特性(实施例1)。
图3是粉体碳和氧化钙的摩尔比为1:1的情况下，电池在800℃时的放电曲线(实施例1)。
图4是粉体碳和氧化钙的摩尔比为4:3的情况下，电池在800℃时的输出特性(实施例2)。
图5是粉体碳和氧化钙的摩尔比为4:3的情况下，电池在800℃时的放电曲线(实施例2)。
图6是粉体碳和氧化钙的摩尔比为2:1的情况下，电池在800℃时的输出特性(实施例3)。
图7是粉体碳和氧化钙的摩尔比为2:1的情况下，电池在800℃时的放电曲线(实施例3)。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施方式表示的范围。
如图1所示，一种全固态碳-空气电池，包括多孔阴极层1、电解质支撑体2、多孔阳极层3、粉体碳4、粉体氧化钙5、封接材料6和密封盖7；所述电解质支撑体2为一端封闭的管，电解质支撑体的管状内壁设有多孔阳极层3，外壁设有多孔阴极层1；多孔阴极层1的顶部距离电解质支撑体2的管状开口端3mm以上的距离，以避免阴极和阳极在电解质管开口处短接；粉体碳4放置于电解质支撑体的多孔阳极层内发生电化学反应的区域；粉体氧化钙5位于电解质支撑体的多孔阳极层内不发生电化学反应的区域；电解质支撑体2的开口端设有采用耐高温陶瓷材料制成的密封盖7，密封盖7和电解质支撑体2以及多孔阳极层3之间采用耐高温的封接材料6密封；两根银线作为导线，其一端通过银浆分别固定在多孔阴极层1和多孔阳极层3上，另一端分别连接电化学工作站。
所述电解质支撑体的材料为钇稳定化的氧化锆(YSZ)，采用注浆成型法或浸渍法制备，在1400-1600℃下空气中烧结3-4h形成；所述多孔阳极层与多孔阴极层均采用银粉与钆或钐掺杂的氧化铈的复合材料，制成浆料，采用涂刷或喷涂法分别制备在电解质支撑体的内壁和外壁，在500-880℃下空气中烧结2-4h形成。
粉体碳4为活性碳、焦碳、碳黑或木炭，活性碳的粒度为10-100μm；粉体氧化钙5是市场购买的粉体(分析纯，欧科密试剂)，也可以是碳酸钙经高温分解而得。氧化钙的粒度范围是0.2～0.5μm。
密封盖7采用耐高温陶瓷材料通过干压法或流延法制备，在1400-1600℃下空气中烧结3-4h形成。
耐高温的封接材料6为DAD-87(上海合成树脂研究所)银导电胶。
实施例1
称取25g YSZ(Tosoh)，加入38g酒精、2g PVB、0.8g DOP、0.8g PEG、0.8g TEA，球磨得到均匀分散的浆料，采用浸渍法制备YSZ电解质管生坯。把制得的电解质生坯放置在装有YSZ母粉的坩埚中，再放入马弗炉内，1450℃空气气氛下烧结4h，得到致密的机械强度良好的YSZ电解质管。此管长约4cm，内径0.9cm，壁厚0.23mm。
分别称取质量比为1:9的PVB和松油醇，置于烧杯中，在60℃的水浴锅中溶解24h作为粘结剂待用。按照Ag和GDC(Ce0.8Gd0.2O1.9)的质量比为7:3称取5.8g银浆(DAD-87，上海市合成树脂研究所，含Ag量为80％)和2g GDC(球磨之后)，再称取质量为11.7g的粘结剂，加入玛瑙研钵中研磨4h，得到均匀的、流动性好的Ag-GDC复合电极浆料。用画笔把Ag-GDC电极均匀的涂刷在电解质管的内壁和外壁距管口25mm以上长度为0.5cm的区域，在140℃的高温烘箱中烘干。如此重复4遍。然后放入马弗炉中，空气气氛下烧结4h，得到厚度约为20μm的电极。电池的有效阴极面积为1.4cm2。
使用电动粉碎机把活性炭(8-16目，阿拉丁)破碎，然后过70目的筛网。按照1:1的摩尔比称取0.25g活性炭(0.021mol)和1.17g氧化钙(0.021mol)。活性碳放置在阳极室发生电化学反应的功能区4，氧化钙放置在阳极室不发生电化学反应的区域5。使用银浆，把GDC电解质支撑圆片封接在锥管电池开口端，放入140℃的鼓风烘箱中烘干。再用银浆把缝隙封住，避免电池漏气。另外，用银浆把2根银线分别固定在电池的阴极和阳极，作为导线。这样就得到了一个完整的密闭电池。最后，用银浆把电池固定在直径为12mm的刚玉管上。
测试时，将组装好的电池放入管式电炉的加热恒温区，用IM6电化学工作站(ZAHNER)测试电池的输出特性。
图2所示为电池在800℃时的输出性能，其开路电压为0.89V，最大功率为175mW，换算成功率密度为125mW cm-2。图3所示为电池在800℃时的放电曲线，其以200mA的恒电流放电的时间为6.4h，放电容量为1280mAh，对应的碳的质量容量为5120mA h g-1，远高于锂离子电池中碳负极的容量(理论容量372mA h g-1)。
本发明主要措施是在在阳极活性物质活性碳中添加氧化钙，即可起到催化的作用，又可将反应产生的CO2气体吸收，从而实现了电池的全密封结构和零排放效果。电池放电过程中燃料利用率为57.3％，消耗0.14g活性炭。被消耗的活性炭全部转换成CO2，而CO2全部被CaO吸收，需要的CaO的质量为0.66g。所以电池管中的CaO足够将尾气中的CO2全部吸收而达到零排放、安全高效的目的。
因为电池是全固态结构，所以在高温下，离子传导速度非常快。因此使用较大的电流放电时，电极反应的速度足够快，能够让电池维持平稳的电压平台。因为电池是以消耗活性物质发电，是一种电化学发电机。放电过程中电池性能的衰减并不是因为电池本身性能降低，而是由于碳燃料的消耗或者烧结造成电化学反应不能维持原有的放电电压。如果重新添加碳燃料，电池还能够正常工作。所以说该电池无需充电，只需要更换燃料。
实施例2
称取25g YSZ(Tosoh)，加入38g酒精、2g PVB、0.8g DOP、0.8g PEG、0.8g TEA，球磨得到均匀分散的浆料，采用浸渍法制备YSZ电解质管生坯。把制得的电解质生坯放置于装有YSZ母粉的坩埚中，在放入马弗炉内，1450℃空气气氛下烧结4h，得到致密的机械强度良好的YSZ电解质管。此管长约3.6cm，内径0.9cm，壁厚0.23mm。
分别称取质量比为1:9的PVB和松油醇，置于烧杯中，在60℃的水浴锅中溶解24h作为粘结剂待用。按照Ag和GDC(Ce0.8Gd0.2O1.9)的质量比为7:3称取5.8g银浆(DAD-87，上海市合成树脂研究所，含Ag量为80％)和2g GDC(球磨之后)，再称取质量为11.7g的粘结剂，加入玛瑙研钵中研磨4h，得到均匀的、流动性好的Ag-GDC复合电极浆料。用画笔把Ag-GDC电极均匀的涂刷在电解质管的内壁和外壁距管口25mm以上长度为0.5cm的区域，在140℃的高温烘箱中烘干。如此重复4遍。然后放入马弗炉中，空气气氛下烧4h，得到厚度约为20μm的电极。电池的有效阴极面积为1.4cm2。
使用电动粉碎机把活性炭(8-16目，阿拉丁)破碎，然后过70目的筛网。按照4:3的摩尔比称取0.25g活性炭和0.88g氧化钙。活性碳放置在阳极室发生电化学反应的功能区4，氧化钙放置在阳极室不发生电化学反应的区域5。使用银浆，把GDC电解质支圆片封接在锥管状电池的开口端，放入140℃的鼓风烘箱中烘干。再用银浆把缝隙封住，避免电池漏气。另外，用银浆把2根银线分别固定在电池的阴极和阳极，作为导线。这样就得到了一个完整的密闭电池。最后，用银浆将电池固定在直径为12mm的刚玉管上。
测试时，将组装好的电池放入管式电炉的加热恒温区，用IM6电化学工作站(ZAHNER)测试电池的输出特性。
图4所示为电池在800℃时的输出性能，其开路电压为0.91V，最大功率为210mW，换算成功率密度为150mW cm-2。图5所示为电池在800℃时的放电曲线，其以200mA的恒电流放电的时间为6.5h，放电容量为1300mAh，换算成碳的质量容量为5200mA h g-1,远高于锂离子电池中碳负极的理论容量(372mA h g-1)。
本发明主要措施是向阳极活性物质活性碳中添加氧化钙，即可起到催化的作用，又可将反应产生的CO2气体吸收，从而实现了电池的全密封结构和零排放效果。电池放电过程中燃料利用率为58％，消耗0.15g活性炭。被消耗的活性炭全部转换成CO2，而CO2全部被CaO吸收，需要的CaO的质量为0.68g。所以电池管中的CaO足够将尾气中的CO2全部吸收而达到零排放、安全高效的目的。
因为电池是全固态结构，所以在高温下，离子传导速度非常快。因此使用较大的电流放电时，电极反应的速度足够快，能够让电池维持平稳的电压平台。因为电池是以消耗活性物质发电，是一种电化学发电机。放电过程中电池性能的衰减并不是因为电池本身性能降低，而是由于碳燃料的消耗或者烧结造成电化学反应不能维持原有的放电电压。如果重新添加碳燃料，电池还能够正常工作。所以说该电池无需充电，只需要更换燃料。
实施例3
称取25g YSZ(Tosoh)，加入38g酒精、2g PVB、0.8g DOP、0.8g PEG、0.8g TEA，球磨得到均匀分散的浆料，采用浸渍法制备YSZ电解质管生坯。把制得的电解质生坯放置于装有YSZ母粉的坩埚中，在放入马弗炉内，1450℃空气气氛下烧结4h，得到致密的机械强度良好的YSZ电解质管。此管长约3cm，内径0.9cm，壁厚0.23mm。
分别称取质量比为1:9的PVB和松油醇，置于烧杯中，在60℃的水浴锅中溶解24h作为粘结剂待用。按照Ag和GDC(Ce0.8Gd0.2O1.9)的质量比为7:3称取5.8g银浆(DAD-87，上海市合成树脂研究所，含Ag量为80％)和2g GDC(球磨之后)，再称取质量为11.7g的粘结剂，加入玛瑙研钵中研磨4h，得到均匀的、流动性好的Ag-GDC复合电极浆料。用画笔把Ag-GDC电极均匀的涂刷在电解质管的内壁和外壁距管口25mm以上长度为0.5cm的区域，在140℃的高温烘箱中烘干。如此重复4遍。然后放入马弗炉中，空气气氛下烧4h，得到厚度约为20μm的电极。电池的有效阴极面积为1.4cm2。
使用电动粉碎机把活性炭(8-16目，阿拉丁)破碎，然后过70目的筛网。按照4:3的摩尔比称取0.25g活性炭和0.59g氧化钙。活性碳放置在阳极室发生电化学反应的功能区4，氧化钙放置在阳极室不发生电化学反应的区域5。使用银浆，把GDC电解质支撑圆片封接在锥管装的开口端，放入140℃的鼓风烘箱中烘干。再用银浆把缝隙封住，避免电池漏气。另外，用银浆把2根银线分别固定在电池的阴极和阳极，作为导线。这样就得到了一个完整的密闭电池。最后，用银浆将电池固定在直径为12mm的刚玉管上。
测试时，将组装好的电池放入管式电炉的加热恒温区，用IM6电化学工作站(ZAHNER)测试电池的输出特性。
图6所示为电池在800℃时的输出性能，其开路电压为0.92V，最大功率为237mW，换算成功率密度为169mW cm-2。图7所示为电池在800℃时的放电曲线，其以200mA的恒电流放电的时间为4.9h，放电容量为980mAh，换算成碳的质量容量为3920mA h g-1,远高于锂离子电池中碳负极的理论容量(372mA h g-1)。
本发明主要措施是在阳极活性物质活性碳中添加氧化钙，即可起到催化的作用，又可将反应产生的CO2气体吸收，从而实现了电池的全密封结构和零排放效果。电池放电过程中燃料利用率为44％，消耗0.11g活性炭。被消耗的活性炭全部转换成CO2，而CO2全部被CaO吸收，需要的CaO的质量为0.51g。所以电池管中的CaO足够将尾气中的CO2全部吸收而达到零排放、安全高效的目的。
因为电池是全固态结构，所以在高温下，离子传导速度非常快。因此使用较大的电流放电时，电极反应的速度足够快，能够让电池维持平稳的电压平台。因为电池是以消耗活性物质发电，是一种电化学发电机。放电过程中电池性能的衰减并不是因为电池本身性能降低，而是由于碳燃料的消耗或者烧结造成电化学反应不能维持原有的放电电压。如果重新添加碳燃料，电池还能够正常工作。所以说该电池无需充电，只需要更换燃料。

Claims (10)

1.一种全固态碳-空气电池，包括电解质支撑体、多孔阳极层、多孔阴极层、粉体碳、密封盖以及封接材料；其特征在于，还包括粉体氧化钙；所述电解质支撑体为一端开口，一端封闭的管状结构，或者是所述电解质支撑体为盒状，电解质支撑体的内壁设有多孔阳极层，外壁设有多孔阴极层；粉体碳和粉体氧化钙混合设置在电解质支撑体的多孔阳极层内；或者是所述粉体碳位于管状结构的封闭端内，所述粉体氧化钙位于管状结构的开口端和所述粉体碳之间；电解质支撑体的开口端通过密封盖以及封接材料密封；控制所述粉体碳和粉体氧化钙的摩尔比在1:1-2:1；两根导线的一端通过银浆分别固定在多孔阴极层和多孔阳极层上，另一端分别连接电化学工作站。
2.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述电解质材料为钇稳定化的氧化锆或钆掺杂的氧化铈，采用注浆成型法或浸渍法制备成管，在1400-1600℃下空气中烧结3-4h形成。
3.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述多孔阳极层由钆或钐掺杂的氧化铈与银的复合材料，或所述多孔阳极层由镍与钇稳定的氧化锆复合材料，涂刷在电解质支撑体的内壁，在100-200℃下烘干，500-880℃下空气中烧结3-4h形成。
4.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述多孔阴极层由钆或钐掺杂的氧化铈与银的复合材料，采用涂刷或喷涂法制备在电解质支撑体的外壁，在100-200℃下烘干，500-880℃下空气中烧结3-4h形成。
5.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述粉体碳为活性碳、焦碳、碳黑或木炭。
6.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述的封接材料为DAD-87银导电胶或陶瓷封接剂。
7.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述的密封盖由钆或钐掺杂的氧化铈或者钇稳定的氧化锆，使用干压法或流延法成型，在1400-1600℃下空气中烧结3-4h制成。
8.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述的粉体氧化钙粉为碳酸钙经高温分解所得。
9.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述的多孔阴极层距离电解质管的开口端3mm以上。
10.根据权利要求1所述的全固态碳-空气电池，其特征在于：所述的导线为银线。
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