CN113346118B - 一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法，包括：配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料；通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层；通过燃料极层浆料在金属支撑体层上流延燃料极层；通过电解质层浆料在燃料极层上流延电解质层，其中，电解质层包括主电解质层和拦阻层，根据主电解质层和拦阻层电解质粉体不同确定主电解质层和拦阻层的流延顺序；通过空气极层浆料在电解质层上流延空气极层得到金属支撑体素坯；对金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体。本发明金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层一体成型，在加压烧结情况下制备出致密金属支撑单体，提高各层间的结合能力。

Description

一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法。
背景技术
随着化石燃料的日益枯竭，环境污染的不断加剧，使得人们迫切的需求开发环境友好的可再生能源。氢能作为清洁高效环境友好的可再生能源引起人们的广泛关注。固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）和固体氧化物电解池（Solid OxideElectrolyse Cells，简称SOEC）均有着清洁、高效、安全等特点。金属支撑型固体氧化物电池（Metal supported-Solid Oxide Cells，简称MS-SOC），由于其封装简便，成本低廉且工作温度相对较低（500-650℃），成为世界瞩目的第三代固体氧化电池。
相关技术采用流延共热压的方式制备金属支撑半电池，而后将活性阴极材料与活性阳极材料进行丝印和浸渍，最后形成金属支撑单体。
但是采用上述浸渍法制备的金属支撑单体，在长期运行后，会出现晶粒长大粗化的问题，造成电池性能的衰减，影响稳定性。
发明内容
本发明提供了一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法，可以解决采用浸渍法制备的金属支撑单体，在长期运行后，会出现晶粒长大粗化的问题，造成电池性能的衰减，影响稳定性的技术问题。
本发明提供的技术方案如下所示：
一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法，所述方法包括：
配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料；
通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层；
通过燃料极层浆料在所述金属支撑体层上流延燃料极层；
通过电解质层浆料在所述燃料极层上流延电解质层，其中，所述电解质层包括主电解质层和拦阻层，根据所述主电解质层和所述拦阻层电解质粉体不同确定所述主电解质层和所述拦阻层的流延顺序；
通过空气极层浆料在所述电解质层上流延空气极层得到金属支撑体素坯；
对所述金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体。
在一种可选的实施例中，所述根据所述主电解质层和拦阻层电解质粉体不同确定所述主电解质层和所述拦阻层的流延顺序，包括：当所述主电解质层电解质粉体包括Zr基材料时，流延所述主电解质层，在所述主电解质层上方流延所述拦阻层；
当主电解质层电解质粉体为Ce基材料时，流延所述拦阻层，在所述拦阻层上方流延所述主电解质层。
在一种可选的实施例中，所述Zr基材料包括氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）或氧化钪稳定的氧化锆（SSZ）；
所述Ce基材料包括氯化钆掺杂的氧化铈（GDC）或氧化钐掺杂的氧化铈（SDC）。
在一种可选的实施例中，所述电解质层浆料包括电解质粉体50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂20-50重量份。
在一种可选的实施例中，所述金属支撑体层浆料包括金属粉体30-70重量份、造孔剂20-70重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-50重量份；
所述燃料极层浆料包括复合陶瓷粉体30-70重量份、造孔剂20-50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-60重量份；
所述空气极层浆料包括空气极层粉体30-70重量份、造孔剂20-50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-60重量份。
在一种可选的实施例中，所述金属粉体选自Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金中的一种或多种；
所述复合陶瓷粉体包括NiO/YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）或NiO/GDC（氯化钆掺杂的氧化铈）；
所述空气极层粉体选用La1-xSrxMnO3（LSM）、镧锶钴（LSC）或镧锶钴铁（LSCF）与Zr基或者Ce基复合的陶瓷材料。
在一种可选的实施例中，所述流延成型金属支撑体层时刀高为200μm-1500μm；
所述流延燃料极层时刀高为50μm-500μm；
所述流延电解质层时刀高为10μm-200μm；
所述流延空气极层时刀高为50μm-500μm。
在一种可选的实施例中，所述对所述金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体，包括对所述金属支撑体素坯在10MPa-300MPa压力下焙烧，所述焙烧温度不高于1100℃。
在一种可选的实施例中，所述电解质层在水平面的投影不小于所述金属支撑体层在水平面的投影。
在一种可选的实施例中，所述金属支撑体层的孔隙率为10%-60%，厚度为100μm-1000μm；
所述燃料极层孔隙率为10%-50%，厚度为1-100μm；
所述电解质层中所述主电解质层厚度为1μm-100μm，所述拦阻层厚度为1μm-100μm；
所述空气极层孔隙率为10%-50%，厚度为1μm-100μm。
本发明实施例提供的方法至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的方法通过预先配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料，通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层，直接在金属支撑体上流延燃料极层，直接在燃料极层上流延电解质层，直接在电解质层上流延空气极层最火得到金属支撑体素坯，对金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体。通过上述方法得到的金属支撑单体，由于金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层一体成型，在加压烧结情况下制备出致密金属支撑单体，提高各层间的结合能力，进而提高了使用该金属支撑单体的电池性能以及稳定性。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法流程示意图；
图2示出了一种采用共流延法制备金属支撑单体的过程示意图。
其中，附图标记为：
1-金属支撑体层，2-燃料极层，3-电解质层，4-空气极层。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
流延法可以制备陶瓷制品，作为一种示例，制备陶瓷制品时可以先将粉碎好的粉料与有机塑化剂溶液按适当配比混合制成具有一定黏度的料浆，料浆从容器同流下，被刮刀以一定厚度刮压涂敷在专用基带上，经干燥、固化后从上剥下成为生坯带的薄膜，然后根据成品的尺寸和形状需要对生坯带作冲切、层合等加工处理，制成待烧结的毛坯成品。
相关技术采用流延共热压的方式制备金属支撑半电池，而后将活性阴极材料与活性阳极材料进行丝印和浸渍，最后形成金属支撑单体。但是采用上述浸渍法制备的金属支撑单体，在长期运行后，会出现晶粒长大粗化的问题，造成电池性能的衰减，影响稳定性。鉴于此，本发明实施例提供了一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法旨在解决上述技术问题。
请一并参见图1和图2，本发明实施例提供了一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法，该方法包括：
S101、配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料。
S102、通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层。
S103、通过燃料极层浆料在金属支撑体层上流延燃料极层。
S104、通过电解质层浆料在燃料极层上流延电解质层，其中，电解质层包括主电解质层和拦阻层，根据主电解质层和拦阻层电解质粉体不同确定主电解质层和拦阻层的流延顺序。
S105、通过空气极层浆料在电解质层上流延空气极层得到金属支撑体素坯。
S106、对金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体。
本发明实施例提供的方法至少具有以下有益效果：
本发明实施例提供的方法通过预先配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料，通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层，直接在金属支撑体上流延燃料极层，直接在燃料极层上流延电解质层，直接在电解质层上流延空气极层最火得到金属支撑体素坯，对金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体。通过上述方法得到的金属支撑单体，由于金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层一体成型，在加压烧结情况下制备出致密金属支撑单体，提高各层间的结合能力，进而提高了使用该金属支撑单体的电池性能以及稳定性。
以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的方法。
需要说明的是，固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。
本发明实施例提供的燃料极层作为阳极，为燃料发生氧化的场所，金属支撑体上具有燃料气通过的多孔，通过金属支撑体的多孔向位于金属支撑体上的燃料极层通入燃料气，燃料极层吸附燃料气，并通过燃料极层自身的孔隙扩散到燃料极层与电解质层的界面，在空气极层持续通入氧气或空气，空气极层（即阴极）表面吸附氧气，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2-，在化学势的作用下，O2-进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达电解质层与燃料极层的界面，与燃料气体发生反应，失去的电子通过外电路回到阴极。
S101、配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料。
根据需要配置金属支撑体层浆料、燃料极层浆料、电解质层浆料以及空气极层浆料。
在一种可选的实施例中，金属支撑体层浆料包括金属粉体30-70重量份、造孔剂20-70重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-50重量份。
本发明实施例提供的金属支撑体层浆料通过造孔剂使流延成型的金属支撑体层具有多孔结构，使得通过金属支撑体的多孔可以向位于金属支撑体上的燃料极层通入燃料气，燃料极层吸附燃料气，并通过燃料极层自身的孔隙扩散到燃料极层与电解质层的界面；通过加入分散剂使造孔剂均匀的分散在金属粉体以及溶剂中，通过表面活性剂可以降低金属粉体与造孔剂以及溶剂之间的表面张力，提高金属粉体层浆料之间的稳定性。
进一步的，金属粉体可以为30重量份、40重量份、50重量份、60重量份或70重量份等，造孔剂可以为20重量份、30重量份、40重量份、50重量份、60重量份或70重量份等，分散剂可以为1重量份、2重量份、3重量份、10重量份、或15重量份等，表面活性剂可以为1重量份、5重量份、10重量份、20重量份或30重量份等，溶剂可以为10重量份、20重量份、30重量份、40重量份或50重量份等，需要说明的是，上述列举的数值仅为示例性点值，本发明实施例对金属粉体、造孔剂、分散剂、表面活性剂以及溶剂含量不限于此。
在一种可选的实施例中，金属粉体选自Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金中的一种或多种。
作为一种示例，可以为Fe基合金、Cr基合金与Ni基合金三者的混合物，也可以为Fe基合金与Ni基合金的混合物，也可以为Cr基合金与Ni基合金的混合物，也可以为Fe基合金与Ni基合金的混合物；当为三者的混合物时，混合比例可以为1:1:1，当为两者的混合物时，混合比例可以为1:1。
在一种可选的实施例中，电解质层浆料包括电解质粉体50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂20-50重量份。作为一种示例，分散剂可以为1重量份、2重量份、3重量份、10重量份、或15重量份等，表面活性剂可以为1重量份、5重量份、10重量份、20重量份或30重量份等，溶剂可以为20重量份、30重量份、40重量份或50重量份等，需要说明的是，上述列举的数值仅为示例性点值，本发明实施例对电解质层浆料中分散剂、表面活性剂以及溶剂含量不限于此。
在一种可选的实施例中，燃料极层浆料包括复合陶瓷粉体30-70重量份、造孔剂20-50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-60重量份。作为一种示例，复合陶瓷粉体可以为30重量份、40重量份、50重量份、60重量份或70重量份，造孔剂可以为20重量份、30重量份、40重量份或50重量份等，分散剂可以为1重量份、2重量份、3重量份、10重量份、或15重量份等，表面活性剂可以为1重量份、5重量份、10重量份、20重量份或30重量份等，溶剂可以为10重量份、20重量份、30重量份、40重量份或50重量份等，需要说明的是，上述列举的数值仅为示例性点值，本发明实施例对燃料极层浆料中复合陶瓷粉体、造孔剂、分散剂、表面活性剂以及溶剂含量不限于此。
在一种可选的实施例中，复合陶瓷粉体包括NiO/ YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）或NiO/ GDC（氯化钆掺杂的氧化铈）；
在一种可选的实施例中，空气极层浆料包括空气极层粉体30-70重量份、造孔剂20-50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-60重量份。作为一种示例，空气极层粉体可以为30重量份、40重量份、50重量份、60重量份或70重量份，造孔剂可以为20重量份、30重量份、40重量份或50重量份等，分散剂可以为1重量份、2重量份、3重量份、10重量份、或15重量份等，表面活性剂可以为1重量份、5重量份、10重量份、20重量份或30重量份等，溶剂可以为10重量份、20重量份、30重量份、40重量份或50重量份等，需要说明的是，上述列举的数值仅为示例性点值，本发明实施例对空气极层浆料中造孔剂、分散剂、表面活性剂以及溶剂含量不限于此。
在一种可选的实施例中，造孔剂可以选自石墨、淀粉、草酸铵、中的任意一种或几种；溶剂选自二甲苯、无水乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯等中的任意一种或几种；分散剂选自三乙醇胺、丙烯酸共聚物BYK、甲基戊醇、丙烯酸树脂DM-55中的任意一种或几种；表面活性剂选自十二硫醇、聚二甲基硅氧炕、十二炕基苯磺酸纳中的任意一种或几种。
S102、通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层。
将配置好的金属支撑体层浆料放入流延机中流延成型金属支撑体层。
在一种可选的实施例中，流延成型金属支撑体层时刀高为200μm-1500μm，干燥10min - 30min，待金属支撑体层稳定成型。
S103、通过燃料极层浆料在金属支撑体层上流延燃料极层。
流延得到金属支撑体层干燥10 min - 30min后直接在金属支撑体层上流延S201制备的燃料极层涂料，流延燃料极层时控制刀高为50μm-500μm，流延燃料极层后干燥10min - 20min，使燃料极层与金属支撑体形成连接稳定的膜层。
S104、通过电解质层浆料在燃料极层上流延电解质层，其中，电解质层包括主电解质层和拦阻层，根据主电解质层和拦阻层电解质粉体不同确定主电解质层和拦阻层的流延顺序。
金属支撑体上流延得到燃料极层，并干燥10 min - 20min得到稳定成型的燃料极层后通过S101制备的电解质层浆料在燃料极层上直接流延电解质层。
在一种可选的实施例中，根据主电解质层和拦阻层电解质粉体不同确定主电解质层和拦阻层的流延顺序，包括：当主电解质层电解质粉体包括Zr基材料时，流延主电解质层，在主电解质层上方流延拦阻层；
当主电解质层电解质粉体为Ce基材料时，流延拦阻层，在拦阻层上方流延主电解质层。
进一步的，当主电解质层电解质粉体包括Zr基材料时，在燃料极层上流延主电解质层，在主电解质层上方直接流延拦阻层，并在拦阻层上流延空气极层，当主电解质层电解质粉体为Ce基材料时，在燃料极层上直接流延拦阻层，在拦阻层上方流延主电解质层，并在主电解质层上方直接流延空气极层。
在一种可选的实施例中，流延电解质层时刀高为10μm-200μm，即无论是在流延主电解质层还是流延拦阻层时控制刀高为10μm-200μm。
在一种可选的实施例中，Zr基材料包括氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）或氧化钪稳定的氧化锆（SSZ）；
Ce基材料包括氯化钆掺杂的氧化铈（GDC）或氧化钐掺杂的氧化铈（SDC）。
S105、通过空气极层浆料在电解质层上流延空气极层得到金属支撑体素坯。
空气极层选用LSM、LSC、LSCF等与Zr基或者Ce基电解质复合的陶瓷材料，
流延电解质层后通过S101配置的浆料直接在S104流延的主电解质层或拦阻层上流延空气极层，空气极层选用LSM、LSC、LSCF等与Zr基或者Ce基电解质复合的陶瓷材料。
空气极层粉体选用La1-xSrxMnO3（LSM）、镧锶钴（LSC）或镧锶钴铁（LSCF）与Zr基或者Ce基复合的陶瓷材料。空气极层流延成型后干燥10min-20min，以形成稳定成型的空气极层。
本发明实施例提供的La1-xSrxMnO3（LSM）中的x取值可以为0＜x＜1，示例的，x取值可以为0.2，此时LSM化学式可以为La0.8Sr0.2MnO3。
在一种可选的实施例中，流延空气极层时刀高为50μm-500μm。
S106、对金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体。
在电解质层上流延成型空气极层后并干燥5min-15min，待流延的膜层全部烘干后得到金属支撑体素坯。
在一种可选的实施例中，对金属支撑体素坯在预设压力下焙烧得到金属支撑单体，包括对金属支撑体素坯在10MPa-300MPa压力下焙烧，焙烧温度不高于1100℃。
将素坯切割成所需尺寸，放置在加压炉内，加压煅烧，控制烧结压力在10 MPa -300MPa，煅烧温度不高于1100℃，得到完整的金属支撑单体。
在一种可选的实施例中，电解质层在水平面的投影不小于金属支撑体层在水平面的投影。
本发明实施例提供的电解质层流延时完全包覆住金属支撑体，即电解质层在水平面的投影不小于金属支撑体层在水平面的投影。
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的方法制备的金属支撑体层的孔隙率为10%-60%，厚度为100μm-1000μm，示例的，可以为100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm等。
燃料极层孔隙率为10%-50%，厚度为1-100μm，示例的，燃料极层孔隙率为可以10%、20%、30%、40%、50%、60%等，厚度可以为1μm 、20μm 、40μm 、50μm 、60μm 、100μm等。
电解质层中主电解质层厚度为1μm-100μm，拦阻层厚度为1μm-100μm，示例的，电解质层中主电解质层厚度可以为1μm 、20μm 、40μm 、50μm 、60μm 、100μm等，拦阻层厚度可以为1μm 、20μm 、40μm 、50μm 、60μm 、100μm等。
空气极层孔隙率为10%-50%，厚度为1μm-100μm，示例的，空气极层孔隙率可以10%、20%、30%、40%、50%等，厚度可以为1μm 、20μm 、40μm 、50μm 、60μm 、100μm等。
需要说明的是，上述列举的数值仅为本发明实施例的一种示例性举例并不构成对本发明实施例的限制。
本发明实施例提供的共流延法一体成型制备金属支撑单体，采用多层流延共烧结的工艺，在加压低温烧结情况下就可以制备出致密电解质单体。较低的烧结温度也可减小金属支撑体的被氧化能力，仅在其表面形成较薄的惰性氧化层，此氧化层还能提高金属支撑体的抗腐蚀能力。电解质在金属支撑体层上包覆也可以有效的抑制金属支撑体含水环境或者高水环境下的被腐蚀情况。此外，共流延的方法也有助于提高各层间的结合能力。
进一步的，本发明实施例提供的金属支撑单体基于采用上述所述材料制备，使得金属支撑体具有较高的孔隙率，以为气体提供传输通道；燃料极层为电化学反应场所，也具有一定的孔隙率，形成较高的三相界面量；致密电解质层隔绝阴阳极，传导离子，拦阻层具有疏松的性质可以防止电解质层与燃料极层反应。
以下将通过可选的实施例进一步说明本发明实施例提供的方法。
实施例1
配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料。
其中，金属支撑体层采用Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金三者的混合物，混合比例为1:1:1，金属支撑体层浆料中，Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金三者的混合物30重量份、石墨20重量份、三乙醇胺1重量份、十二硫醇1重量份、二甲苯10重量份，配置成浆料，流延金属支撑体层，控制刀高在300μm。
干燥10min，形成稳定的金属支撑体层，在金属支撑体层上直接流延燃料极层，燃料极层采用NiO与YSZ混合复合陶瓷粉体，复合陶瓷粉体30重量份、石墨20重量份、三乙醇胺1重量份、十二硫醇1重量份、二甲苯10重量份，刀高在100μm。
再干燥10min，形成稳定的燃料极层，以YSZ为主电解质层，在燃料极层上直接流延电解质层，主电解质层YSZ为50重量份、三乙醇胺10重量份、十二硫醇10重量份、溶剂二甲苯20重量份，控制刀高为80μm；而后在主电解质层上方流延拦阻层，拦阻层选用Ce基材料GDC，其中Ce基材料GDC为50重量份、三乙醇胺10重量份、十二硫醇10重量份、溶剂20二甲苯，控制刀高为60μm。
干燥10min后，在拦阻层上直接流延空气极层，空气极层选用La0.8Sr0.2MnO3与Zr基复合的陶瓷材料作为空气极层粉体，其中空气极粉体为30重量份、石墨20重量份、三乙醇胺10重量份、十二硫醇10重量份、二甲苯10重量份，刀高在200μm。之后干燥，待全部烘干后，得到金属支撑单体素坯。
将素坯切割成所需尺寸，放置在加压炉内，加压煅烧，控制烧结压力在100MPa，煅烧温度为1000℃，得到完整的金属支撑单体。
实施例2
配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料。
其中，金属支撑体层采用Fe基合金与Cr基合金两者的混合物，混合比例为1:1，金属支撑体层浆料中，Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金三者的混合物30重量份、石墨20重量份、三乙醇胺1重量份、十二硫醇1重量份、二甲苯10重量份，配置成浆料，流延金属支撑体层，控制刀高在500μm。
干燥20min，形成稳定的金属支撑体层，在金属支撑体层上直接流延燃料极层，燃料极层采用NiO与YSZ混合复合陶瓷粉体，复合陶瓷粉体30重量份、石墨20重量份、三乙醇胺1重量份、十二硫醇1重量份、二甲苯10重量份，刀高在150μm。
再干燥20min，形成稳定的燃料极层，以Ce基材料GDC为主电解质层，在燃料极层上直接流延拦阻层，拦阻层选用Ce基材料GDC，其中Ce基材料GDC为50重量份、三乙醇胶10重量份、十二硫醇10重量份、溶剂20二甲苯，控制刀高为60μm，而后在拦阻层上方流延主电解质层，主电解质层选用Ce基材料GDC，其中Ce基材料GDC为50重量份、三乙醇胺10重量份、十二硫醇10重量份、溶剂20二甲苯，控制刀高为100μm。
干燥20min后，在拦阻层上直接流延空气极层，空气极层选用La0.8Sr0.2MnO3与Zr基复合的陶瓷材料作为空气极层粉体，其中空气极粉体为30重量份、石墨20重量份、三乙醇胺10重量份、十二硫醇10重量份、二甲苯10重量份，刀高在150μm。之后干燥，待全部烘干后，得到金属支撑单体素坯。
将素坯切割成所需尺寸，放置在加压炉内，加压煅烧，控制烧结压力在100MPa，煅烧温度为1000℃，得到完整的金属支撑单体。
实施例3
配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料。
其中，金属支撑体层采用Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金三者的混合物，混合比例为1:1:1，金属支撑体层浆料中，Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金三者的混合物30重量份、草酸铵20重量份、丙烯酸共聚物BYK 1重量份、十二硫醇1重量份、二甲苯10重量份，配置成浆料，流延金属支撑体层，控制刀高在300μm。
干燥15min，形成稳定的金属支撑体层，在金属支撑体层上直接流延燃料极层，燃料极层采用NiO与YSZ混合复合陶瓷粉体，复合陶瓷粉体30重量份、草酸铵20重量份、丙烯酸共聚物BYK 1重量份、十二硫醇1重量份、二甲苯10重量份，刀高在100μm。
再干燥20min，形成稳定的燃料极层，以YSZ为主电解质层，在燃料极层上直接流延电解质层，主电解质层YSZ为50重量份、三乙醇胺10重量份、十二硫醇10重量份、溶剂丙酮20重量份，控制刀高为80μm；而后在主电解质层上方流延拦阻层，拦阻层选用Ce基材料GDC，其中Ce基材料GDC为50重量份、丙烯酸共聚物BYK 10重量份、十二硫醇10重量份、溶剂20二甲苯，控制刀高为60μm。
干燥20min后，在拦阻层上直接流延空气极层，空气极层选用La0.8Sr0.2MnO3与Zr基复合的陶瓷材料作为空气极层粉体，其中空气极粉体为30重量份、草酸铵20重量份、丙烯酸共聚物BYK 10重量份、聚二甲基硅氧炕10重量份、二甲苯10重量份，刀高在200μm。之后干燥，待全部烘干后，得到金属支撑单体素坯。
将素坯切割成所需尺寸，放置在加压炉内，加压煅烧，控制烧结压力在100MPa，煅烧温度为1000℃，得到完整的金属支撑单体。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种采用共流延法制备金属支撑单体的方法，其特征在于，所述方法包括：
配置金属支撑体层、燃料极层、电解质层以及空气极层的浆料，其中所述金属支撑体层具有多孔结构，所述多孔结构用于向位于所述金属支撑体上的所述燃料极层通入燃料气；
通过金属支撑体层浆料流延成型金属支撑体层；
通过燃料极层浆料在所述金属支撑体层上流延燃料极层；
通过电解质层浆料在所述燃料极层上流延电解质层，其中，所述电解质层包括主电解质层和拦阻层，根据所述主电解质层和所述拦阻层电解质粉体不同确定所述主电解质层和所述拦阻层的流延顺序；
所述根据所述主电解质层和拦阻层电解质粉体不同确定所述主电解质层和所述拦阻层的流延顺序，包括：当所述主电解质层电解质粉体包括Zr基材料时，流延所述主电解质层，在所述主电解质层上方流延所述拦阻层；
当所述主电解质层电解质粉体为Ce基材料时，流延所述拦阻层，在所述拦阻层上方流延所述主电解质层；
通过空气极层浆料在所述电解质层上流延空气极层得到金属支撑体素坯；
对所述金属支撑体素坯在10MPa-300MPa压力下焙烧，所述焙烧温度不高于1100℃，得到金属支撑单体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Zr基材料包括氧化钇稳定的氧化锆或氧化钪稳定的氧化锆；
所述Ce基材料包括氯化钆掺杂的氧化铈或氧化钐掺杂的氧化铈。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解质层浆料包括电解质粉体50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂20-50重量份。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属支撑体层浆料包括金属粉体30-70重量份、造孔剂20-70重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-50重量份；
所述燃料极层浆料包括复合陶瓷粉体30-70重量份、造孔剂20-50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-60重量份；
所述空气极层浆料包括空气极层粉体30-70重量份、造孔剂20-50重量份、分散剂1-15重量份、表面活性剂1-30重量份、溶剂10-60重量份。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属粉体选自Fe基合金、Cr基合金、Ni基合金中的一种或多种；
所述复合陶瓷粉体包括NiO/YSZ（氧化钇稳定的氧化锆）或NiO/氯化钆掺杂的氧化铈；
所述空气极层粉体选用La1-xSrxMnO3（LSM）、镧锶钴（LSC）或镧锶钴铁（LSCF）与Zr基或者Ce基复合的陶瓷材料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流延成型金属支撑体层时刀高为200μm-1500μm；
所述流延燃料极层时刀高为50μm-500μm；
所述流延电解质层时刀高为10μm-200μm；
所述流延空气极层时刀高为50μm-500μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解质层在水平面的投影不小于所述金属支撑体层在水平面的投影。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属支撑体层的孔隙率为10%-60%，厚度为100μm-1000μm；
所述燃料极层孔隙率为10%-50%，厚度为1-100μm；
所述电解质层中所述主电解质层厚度为1μm-100μm，所述拦阻层厚度为1μm-100μm；
所述空气极层孔隙率为10%-50%，厚度为1μm-100μm。
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