CN114497573A - 一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池复合阴极，包括LSCF多孔阴极基体和复合在所述LSCF多孔阴极基体上的LaPrNiO4+δ纳米材料。本发明特别采用了LaPrNiO4+δ纳米材料对LSCF多孔阴极进行了创造性的改进，得到具有特定结构的固体氧化物燃料电池复合阴极。本发明制备的复合阴极具有特定的微观形貌和结构，阴极表面可以形成LaPrNiO4+δ纳米颗粒和薄膜，纳米材料分布均匀，与基体接触紧密，并且与LSCF无固相反应，阴极表面的纳米颗粒和薄膜增大了三相/两相反应界面，从而能够在不改变现有材料体系的前提下，进一步降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，为固体氧化物燃料电池商业化提供帮助。
Description
技术领域
本发明属于固体氧化燃料电池阴极技术领域，涉及一种固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池，尤其涉及一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，其高效率、无污染、全固态结构和对多种燃料气体的广泛适应性等，是其广泛应用的基础。在所有的燃料电池中，SOFC的工作温度最高，属于高温燃料电池。近些年来，分布式电站由于其成本低、可维护性高等优点已经渐渐成为世界能源供应的重要组成部分。由于SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。燃料电池和燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电系统不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益，燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装、零污染等优点，可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。为了满足社会经济和生态的可持续发展，减少二氧化碳的排放，降低化石燃料的消耗，开发可再生清洁能源的固体氧化物燃料电池一直是领域内技术研究的热点，其不受卡诺循环的限制，能量转化效率能达到60％以上；而且体积小、噪声低、无污染、可用燃料多样、可供热点联供等特点，在集中式发电、分布式发电、辅助电源、热电联供方面有广泛的应用潜力，在节能减排、促进国家能源结构改变上具有重要的意义，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。
固体氧化物燃料电池单体主要组成部分由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接体或双极板组成。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。然而传统的固体氧化物燃料电池在800～1000℃的高温下运行，但是如此高的温度对材料的耐高温性能提出了极高的要求。所以把固体氧化物燃料电池的运行温度降低到600～800℃的中温区间，可以极大程度地降低成本，延长材料和电池的使用寿命，提高固体氧化物燃料电池的商业竞争力。然而随着温度的降低，电池阴极的阻抗会大大升高，使得电池性能大幅度衰减。
因此，如何改善阴极，提供一种更加适于应用的固体氧化物燃料电池阴极，降低其极化电阻同时又不影响电池性能，具有重要的现实意义，也是本领域诸多具有前瞻性的研究人员亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池，特别是一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极，本发明提供的体氧化物燃料电池复合阴极，能够进一步降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，为固体氧化物燃料电池商业化提供帮助，在固体氧化物燃料电池阴极领域具有良好的应用前景；而且制备方法简单，可控性好，适于工业化推广和应用。
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池复合阴极，包括LSCF多孔阴极基体和复合在所述LSCF多孔阴极基体上的LaPrNiO4+δ纳米材料。
优选的，所述LaPrNiO4+δ纳米材料包括LaPrNiO4+δ纳米颗粒和/或LaPrNiO4+δ纳米薄膜；
所述纳米颗粒的粒径为10～300nm；
所述薄膜的厚度为5～50nm；
所述LaPrNiO4+δ纳米材料复合在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中。
优选的，所述LaPrNiO4+δ纳米材料与其所复合的LSCF多孔阴极基体的质量比为(1～15)：100；
所述LaPrNiO4+δ纳米颗粒负载在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中；
所述LaPrNiO4+δ薄膜包覆在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中；
所述LSCF多孔阴极基体的厚度为10～50μm；
所述固体氧化物燃料电池包括中温固体氧化物燃料电池；
所述中温固体氧化物燃料电池的运行温度为600～800℃。
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池复合阴极的制备方法，包括以下步骤：
1)将镧盐、镨盐、镍盐、水和有机溶剂混合后，得到LaPrNiO4+δ的前驱溶液；
2)将LSCF多孔阴极基体源置于上述步骤得到的LaPrNiO4+δ的前驱溶液中，并抽真空处理，得到电池基体；
3)将上述步骤得到的电池基体进行煅烧后，得到固体氧化物燃料电池复合阴极。
优选的，所述镧盐包括可溶性镧盐；
所述镨盐包括可溶性镨盐；
所述镍盐包括可溶性镍盐；
所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中镧离子、镨离子和镍离子的摩尔比为1：1：1；
所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中金属离子的总浓度为0.1～4mol/L。
优选的，所述镧盐包括La(NO3)3、La(CH3COO)3和La2(CO3)3中的一种或多种；
所述镨盐包括Pr(NO3)3、Pr(CH3COO)3和Pr2(CO3)3中的一种或多种；
所述镍盐包括Ni(NO3)2、Ni(CH3COO)2和Ni(CO3)2中的一种或多种；
所述有机溶剂包括乙醇、丙醇和丙酮中的一种或多种；
所述水和有机溶剂的体积比为(0.6～1)：(1～0.6)。
优选的，所述LSCF多孔阴极基体源包括LSCF多孔阴极基体层、LSCF多孔阴极基体/电解质复合层、LSCF多孔阴极基体/电解质/阳极基体复合层、含有LSCF多孔阴极基体的对称电池和含有LSCF多孔阴极基体的固体氧化物燃料电池中的一种或多种；
所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池具有LSCF多孔阴极基体/阻隔层/电解质/阻隔层/LSCF多孔阴极基体的对称结构；
所述LSCF多孔阴极基体的厚度为10～50μm；
所述阻隔层的厚度为1～10μm；
所述电解质的厚度为10～500μm；
所述阻隔层包括GDC阻隔层和/或SDC阻隔层；
所述电解质包括YSZ电解质。
优选的，所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池由以下步骤制备得到：
将LSCF阴极浆料涂覆在阻隔层/电解质/阻隔层的两侧的阻隔层表面上，烧结后，得到含有LSCF多孔阴极基体的对称电池；
所述LSCF阴极浆料包括LSCF粉体、松油醇、乙基纤维素和分散剂；
所述涂覆的方式包括丝网印刷；
所述烧结的温度为1000～1100℃；
所述烧结的时间为60～180min。
优选的，所述置于包括半浸没或完全浸没；
所述抽真空处理的真空压力为小于等于1bar；
所述煅烧的温度为900～1000℃；
所述煅烧的时间为1～3h；
所述煅烧的升温速率为1～5℃/min。
本发明还提供了一种固体氧化物燃料电池，包括上述技术方案任意一项所述的固体氧化物燃料电池复合阴极或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的固体氧化物燃料电池复合阴极。
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池复合阴极，包括LSCF多孔阴极基体和复合在所述LSCF多孔阴极基体上的LaPrNiO4+δ纳米材料。与现有技术相比，本发明针对现有的固体氧化物燃料电池，通常在800～1000℃的高温下运行，对材料的耐高温性能提出了极高的要求，虽然可以把固体氧化物燃料电池的运行温度降低到600～800℃的中温区间，降低成本，延长材料和电池的使用寿命，但温度的降低，又存在电池阴极的阻抗会大大升高，使得电池性能大幅度衰减的问题。
本发明特别采用了LaPrNiO4+δ纳米材料对LSCF多孔阴极进行了创造性的改进，得到具有特定结构的固体氧化物燃料电池复合阴极。本发明制备的复合阴极具有特定的微观形貌和结构，阴极表面可以形成LaPrNiO4+δ纳米颗粒和/或薄膜，LaPrNiO4+δ纳米材料分布均匀，与基体接触紧密，并且与LSCF无固相反应，阴极表面的纳米颗粒和薄膜增大了三相/两相反应界面，从而能够在不改变现有材料体系的前提下，进一步降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，为固体氧化物燃料电池商业化提供帮助。
而且本发明采用一步溶液浸渍法制备纳米复合阴极，方法简单，容易操作，无需重复浸渍，在不改变现有商业化固体氧化物燃料电池材料体系的前提下，一定程度上降低固体氧化物燃料电池阴极的极化阻抗，增大电池的输出功率，更加适于工业化推广和应用。
实验结果表明，经过浸渍后得到的LSCF复合阴极，可以形成30～100nm的LaPrNiO4+δ纳米颗粒，或者5～30nm厚的薄膜，与未浸渍的LSCF相比，性能提升了15～25％。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的LSCF阴极和LSCF复合阴极的扫描电子显微镜SEM图；
图2为LSCF、LaPrNiO4+δ和本发明制备的LaPrNiO4+δ浸渍LSCF的X射线衍射图；
图3为LSCF和本发明实施例1制备的LaPrNiO4+δ/LSCF复合阴极在750℃下的交流阻抗曲线图；
图4为本发明实施例3制备的LSCF复合阴极不同倍率下的扫描电子显微镜SEM图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或固体氧化物燃料电池阴极制备领域使用的常规纯度。
本发明提供了一种固体氧化物燃料电池复合阴极，包括LSCF多孔阴极基体和复合在所述LSCF多孔阴极基体上的LaPrNiO4+δ纳米材料。
本发明对所述LSCF的定义和组成没有特别限制，以本领域技术人员熟知的LSCF的常规定义和组成即可，其来源可以按照通常的方法制备或市售购买即可，本发明没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述LSCF优选为La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ。
本发明对所述LaPrNiO4+δ的定义和来源没有特别限制，以本领域技术人员熟知的LaPrNiO4+δ的常规定义和组成即可，其来源可以按照通常的方法制备或市售购买即可，本发明没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整。
本发明原则上对所述LaPrNiO4+δ纳米材料的种类没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ纳米材料优选包括LaPrNiO4+δ纳米颗粒和/或LaPrNiO4+δ纳米薄膜，更优选为LaPrNiO4+δ纳米颗粒和LaPrNiO4+δ纳米薄膜。
本发明原则上对所述LaPrNiO4+δ纳米颗粒的粒径没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ纳米颗粒的粒径优选为10～300nm，更优选为10～100nm。
本发明原则上对所述LaPrNiO4+δ薄膜的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ薄膜的厚度优选为5～50nm，更优选为5～30nm，更优选为5～15nm。
本发明原则上对所述复合的具体位置没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ纳米材料优选复合在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中，更优选为复合在LSCF多孔阴极基体的表面和LSCF多孔阴极基体的孔洞中。
本发明原则上对所述复合的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ纳米颗粒优选负载在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中，更优选负载在LSCF多孔阴极基体的表面和LSCF多孔阴极基体的孔洞中。本发明所述LaPrNiO4+δ薄膜优选包覆在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中，更优选包覆在LSCF多孔阴极基体的表面和LSCF多孔阴极基体的孔洞中。
本发明原则上对所述LaPrNiO4+δ纳米材料的复合量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ纳米材料与其所复合的LSCF多孔阴极基体的质量比优选为(1～15)：100，更优选为(4～12)：100，更优选为(7～9)：100。
本发明原则上对所述LSCF多孔阴极基体的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LSCF多孔阴极基体的厚度优选10～50μm，更优选为10～45μm，更优选为10～30μm，更优选为10～15μm。
本发明原则上对所述固体氧化物燃料电池的运行温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述固体氧化物燃料电池优选包括中温固体氧化物燃料电池，即本发明所述的固体氧化物燃料电池不仅仅能够在800～1000℃的温度下运行，更加能够在600～800℃(可以为620～780℃，也可以为650～750℃，也可以为670～730℃)的中温下运行。
本发明还提供了一种固体氧化物燃料电池复合阴极的制备方法，其特征包括以下步骤：
1)将镧盐、镨盐、镍盐、水和有机溶剂混合后，得到LaPrNiO4+δ的前驱溶液；
2)将LSCF多孔阴极基体源置于上述步骤得到的LaPrNiO4+δ的前驱溶液中，并抽真空处理，得到电池基体；
3)将上述步骤得到的电池基体进行煅烧后，得到固体氧化物燃料电池复合阴极。
本发明对上述制备方法中的材料和产物的选择、组成和结构，以及相应的优选原则，与前述固体氧化物燃料电池复合阴极中的选择、组成和结构，以及相应的优选原则均优选可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明首先将镧盐、镨盐、镍盐、水和有机溶剂混合后，得到LaPrNiO4+δ的前驱溶液。
本发明原则上对所述镧盐的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述镧盐优选包括可溶性镧盐。更具体的，所述镧盐优选包括La(NO3)3、La(CH3COO)3和La2(CO3)3中的一种或多种，更优选为La(NO3)3、La(CH3COO)3或La2(CO3)3。
本发明原则上对所述镨盐的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述镨盐优选包括可溶性镨盐。更具体的，所述镨盐优选包括Pr(NO3)3、Pr(CH3COO)3和Pr2(CO3)3中的一种或多种，更优选为Pr(NO3)3、Pr(CH3COO)3或Pr2(CO3)3。
本发明原则上对所述镍盐的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述镍盐优选包括可溶性镍盐。更具体的，所述镍盐优选包括Ni(NO3)2、Ni(CH3COO)2和Ni(CO3)2中的一种或多种，更优选为Ni(NO3)2、Ni(CH3COO)2或Ni(CO3)2。
本发明为完整和细化整体制备工艺，进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中镧离子、镨离子和镍离子的摩尔比优选为1：1：1。
本发明原则上对所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中金属离子的总浓度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中金属离子的总浓度优选为0.1～4mol/L，更优选为0.25～1mol/L。
本发明原则上对所述有机溶剂的具体种类没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述有机溶剂优选包括乙醇、丙醇和丙酮中的一种或多种，更优选为乙醇、丙醇或丙酮。
本发明原则上对所述水和有机溶剂的具体比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述水和有机溶剂的体积比优选为(0.6～1)：(1～0.6)，更优选为(0.65～0.95)：(1～0.6)，更优选为(0.7～0.9)：(1～0.6)，更优选为(0.75～0.8)：(1～0.6)，也可以为(0.6～1)：(0.95～0.65)，或者为(0.6～1)：(0.9～0.7)，或者为(0.6～1)：(0.85～0.75)。具体可以为1：0.6、0.6：1或1：1。
本发明随后将LSCF多孔阴极基体源置于上述步骤得到的LaPrNiO4+δ的前驱溶液中，并抽真空处理，得到电池基体。
本发明原则上对所述LSCF多孔阴极基体源的具体种类没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LSCF多孔阴极基体源优选包括LSCF多孔阴极基体层、LSCF多孔阴极基体/电解质复合层、LSCF多孔阴极基体/电解质/阳极基体复合层、含有LSCF多孔阴极基体的对称电池和含有LSCF多孔阴极基体的固体氧化物燃料电池中的一种或多种。
本发明原则上对所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池的具体结构没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池优选具有LSCF多孔阴极基体/阻隔层/电解质/阻隔层/LSCF多孔阴极基体的对称结构。本发明所述对称电池，即为本领域中常用于检测的半电池。
本发明原则上对所述LSCF多孔阴极基体的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LSCF多孔阴极基体的厚度优选为10～50μm，更优选为10～45μm，更优选为10～30μm，更优选为10～15μm。
本发明原则上对所述阻隔层的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述阻隔层的厚度优选为1～10μm，更优选为3～8μm，更优选为5～6μm。
本发明原则上对所述电解质的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述电解质的厚度优选为10～500μm，更优选为100～400μm，更优选为200～300μm。
本发明原则上对所述阻隔层的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述阻隔层优选包括GDC阻隔层和/或SDC阻隔层，更优选为GDC阻隔层或SDC阻隔层。
本发明原则上对所述电解质的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述电解质优选包括YSZ电解质。
本发明为完整和细化整体制备工艺，进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池优选由以下步骤制备得到：
将LSCF阴极浆料涂覆在阻隔层/电解质/阻隔层的两侧的阻隔层表面上，烧结后，得到含有LSCF多孔阴极基体的对称电池。
本发明原则上对所述LSCF阴极浆料的具体组成没有特别限制，以本领域技术人员熟知的LSCF阴极浆料的具体组成和配方即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述LSCF阴极浆料优选包括LSCF粉体、松油醇、乙基纤维素和分散剂。
本发明原则上对所述涂覆的方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述涂覆的方式优选包括丝网印刷。
本发明原则上对所述烧结的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述烧结的温度优选为1000～1100℃，更优选为1020～1080℃，更优选为1050℃。
本发明原则上对所述烧结的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述烧结的时间优选为60～180min，更优选为60～160min，更优选为100min。
本发明原则上对所述置于的具体方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述置于优选包括半浸没或完全浸没。具体的，当LSCF多孔阴极基体源为LSCF多孔阴极基体层、LSCF多孔阴极基体/电解质复合层、LSCF多孔阴极基体/电解质/阳极基体复合层或含有LSCF多孔阴极基体的对称电池时，可以选择完全浸没；当LSCF多孔阴极基体源为LSCF多孔阴极基体/电解质复合层或含有LSCF多孔阴极基体的固体氧化物燃料电池时，可以选择半浸没，即只浸没LSCF多孔阴极基体。
本发明原则上对所述抽真空处理的真空压力没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述抽真空处理的真空压力优选为小于等于1bar，更优选小于等于0.5bar，更优选小于等于0.4bar。
本发明为完整和细化整体制备工艺，进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述抽真空处理后优选还包括烘干步骤。
本发明原则上对所述烘干步骤的具体参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述烘干的温度优选为50～120℃，更优选为60～110℃，更优选为70～100℃。所述烘干的时间优选为60～300min，更优选为90～270min，更优选为120～240min。所述烘干的升温速率优选为2.5～5℃/min，更优选为3～4.5℃/min，更优选为3.5～4℃/min。
本发明最后将上述步骤得到的电池基体进行煅烧后，得到固体氧化物燃料电池复合阴极。
本发明原则上对所述煅烧的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述煅烧的温度优选为900～1000℃，更优选为900～950℃，更优选为900℃。
本发明原则上对所述煅烧的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述煅烧的时间优选为1～3h，更优选为1～2h，更优选为1h。
本发明原则上对所述煅烧的升温速率没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，所述煅烧的升温速率优选为1～5℃/min，更优选为1.5～4.5℃/min，更优选为2～4℃/min，更优选为2.5～3.5℃/min。
本发明为完整和细化整体制备工艺，进一步保证复合材料的特定形貌结构，提高LaPrNiO4+δ纳米材料的均匀分布性以及与基体的接触紧密，并且与LSCF无固相反应，增大阴极表面的三相/两相反应界面，从而更好的降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，上述固体氧化物燃料电池复合阴极的制备过程具体可以为以下步骤：
(以LSCF多孔阴极基体源为含有LSCF多孔阴极基体的对称电池为例)
(1)采用丝网印刷方式，将LSCF的阴极浆料涂覆在含GDC阻隔层的YSZ电解质上，然后再烧结，得到LSCF/GDC/YSZ/GDC/LSCF对称电池；
(2)将La(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O按照1:1:1的摩尔比添加到去离子水和有机溶剂的混合溶液中，搅拌至完全溶解，制得LaPrNiO4+δ的前驱溶液；
(3)将步骤(1)中的对称电池浸泡在步骤(2)制得的LaPrNiO4+δ前驱溶液中，并抽真空保持5～15min；
(4)将对称电池从溶液中取出，擦干表面多余溶液，先烘干，最后再煅烧，得到固体氧化物燃料电池纳米复合阴极。
本发明还提供了一种固体氧化物燃料电池，包括上述技术方案中任意一项所述的固体氧化物燃料电池复合阴极或上述技术方案中任意一项所述的制备方法所制备的固体氧化物燃料电池复合阴极。
本发明上述步骤提供了一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池。本发明特别采用了LaPrNiO4+δ纳米材料对LSCF多孔阴极进行改进，得到了具有特定结构的固体氧化物燃料电池复合阴极。本发明制备的复合阴极具有特定的微观形貌和结构，阴极表面可以形成LaPrNiO4+δ纳米颗粒和/或薄膜，LaPrNiO4+δ纳米材料分布均匀，与基体接触紧密，并且与LSCF无固相反应，阴极表面的纳米颗粒和薄膜增大了三相/两相反应界面，从而能够在不改变现有材料体系的前提下，进一步降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，为固体氧化物燃料电池商业化提供帮助。
本发明采用溶液浸渍法制备中温固体氧化物燃料电池的复合阴极，阴极表面的纳米颗粒和薄膜增大了三相/两相反应界面，可以一定程度降低固体氧化物燃料电池阴极的极化阻抗，增大电池的输出功率。而且一步溶液浸渍法，方法简单容易操作，无需重复浸渍，烧结后电极表面可以形成纳米颗粒或者薄膜，浸渍相分布均匀，与基体接触紧密，并且与LSCF无固相反应，可以在不改变现有材料体系的前提下，进一步降低阴极的极化电阻，提高电池的输出功率，在不改变现有商业化固体氧化物燃料电池材料体系的前提下，为固体氧化物燃料电池商业化提供帮助，更加适于工业化推广和应用。
实验结果表明，经过浸渍后得到的LSCF复合阴极，可以形成30～100nm的LaPrNiO4+δ纳米颗粒，或者5～30nm厚的薄膜，与未浸渍的LSCF相比，性能提升了15～25％。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
(1)LSCF粉末、松油醇、乙基纤维素、分散剂按照一定比例混合，并进行球磨使其分散均匀，得到LSCF浆料；
(2)采用丝网印刷，将LSCF浆料印刷在涂覆在含有GDC阻隔层的YSZ电解质双面，烘干后在1050℃下烧结100min，得到LSCF/GDC/YSZ/GDC/LSCF对称电池；
(3)按照1:1:1的摩尔比称取La(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O，然后加入去离子水和丙酮的混合溶液，去离子水和丙酮的体积比为1:0.6，搅拌至固体完全溶解，制得金属离子浓度为0.25mol/L的LaPrNiO4+δ前驱体溶液；
(4)步骤(1)中的对称电池浸泡在LaPrNiO4+δ前驱体溶液中，抽真空至-30k Pa，并在-30k Pa下维持10min；
(5)将对称电池从LaPrNiO4+δ前驱溶液中取出，用吸水纸吸干电池表面多余溶液；
(6)将浸渍过0.25mol/L LaPrNiO4+δ前驱液的电池以2.5℃/min的升温速率升至80℃，并保持3小时；
(7)将烘干过的浸渍电池以3℃/min的升温速率升温至900℃，煅烧1小时，制得LaPrNiO4+δ浸渍LSCF复合阴极。
对本发明实施例1制备的LSCF复合阴极进行表征。
参见图1，图1为本发明实施例1制备的LSCF阴极和LSCF复合阴极的扫描电子显微镜SEM图。
其中，图a和图b为本发明实施例1步骤(2)制备的对称电池中LSCF阴极的扫描电镜图；图c和图d为本发明实施例1制备的LSCF复合阴极不同倍率下的扫描电镜图。
由图1可以清楚的看到，本发明制备的LaPrNiO4+δ/LSCF多孔纳米复合阴极中，相比于未浸渍的LSCF阴极，表面增多许多纳米颗粒，说明LaPrNiO4+δ成功附着在LSCF表面，形成了纳米颗粒，LaPrNiO4+δ纳米颗粒均匀的分散负载在LSCF多孔阴极基体的表面和LSCF多孔阴极基体的孔洞表面上，颗粒尺寸均一，粒径约为50～100nm。
参见图2，图2为LSCF、LaPrNiO4+δ和本发明制备的LaPrNiO4+δ浸渍LSCF的X射线衍射图。
由图2可以看出，本发明制备的LaPrNiO4+δ浸渍LSCF阴极的XRD与纯的LSCF、纯的LaPrNiO4+δ的XRD的峰都能一一对应，说明成功形成了LaPrNiO4+δ晶体结构，并且LaPrNiO4+δ与LSCF之间没有明显的化学反应。
对本发明实施例1制备的LSCF复合阴极进行性能检测。
参见图3，图3为LSCF和本发明实施例1制备的LaPrNiO4+δ/LSCF复合阴极在750℃下的交流阻抗曲线图。
由图3可以看出，本发明实施例1制备的LaPrNiO4+δ浸渍LSCF阴极在750℃下的极化面电阻为0.1570Ωcm2，比未浸渍的原始空白LSCF的极化面电阻0.1930Ωcm2减小了21.5％。
实施例2
(1)LSCF粉末、松油醇、乙基纤维素、分散剂按照一定比例混合，并进行球磨使其分散均匀，得到LSCF浆料；
(2)采用丝网印刷，将LSCF浆料印刷在涂覆有GDC阻隔层的YSZ电解质双面，烘干后在1050℃下烧结100min，得到LSCF/GDC/YSZ/GDC/LSCF对称电池；
(3)按照1:1:1的摩尔比称取La(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O，然后加入去离子水和乙醇的混合溶液，去离子水和乙醇的体积比为0.6:1，搅拌至固体完全溶解，制得金属离子浓度为0.5mol/L的LaPrNiO4+δ前驱体溶液；
(4)步骤(1)中的对称电池浸泡在LaPrNiO4+δ前驱体溶液中，抽真空至-200Pa，并在-200Pa下维持10min；
(5)将对称电池从LaPrNiO4+δ前驱溶液中取出，用吸水纸吸干电池表面多余溶液；
(6)将浸渍过0.5mol/LLaPrNiO4+δ前驱液的电池以2.5℃/min的升温速率升至80℃，并保持3小时；
(7)将烘干过的浸渍电池以3℃/min的升温速率升温至1000℃，煅烧1小时，制得LaPrNiO4+δ浸渍LSCF阴极。
对本发明实施例2制备的LSCF复合阴极进行性能检测。
本发明实施例2制备的LaPrNiO4+δ浸渍LSCF阴极在750℃下的极化面电阻为0.1590Ωcm2，比未浸渍的原始空白LSCF的极化面电阻0.1930Ωcm2减小了17.73％。
实施例3
(1)LSCF粉末、松油醇、乙基纤维素、分散剂按照一定比例混合，并进行球磨使其分散均匀，得到LSCF浆料；
(2)采用丝网印刷，将LSCF浆料印刷在涂覆有GDC阻隔层的YSZ电解质双面，烘干后在1080℃下烧结100min，得到LSCF/GDC/YSZ/GDC/LSCF对称电池；
(3)按照1:1:1的摩尔比称取La(NO3)3·6H2O、Pr(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O，然后加入去离子水和乙醇的混合溶液，去离子水和乙醇的体积比为1:0.6，搅拌至固体完全溶解，制得金属离子浓度为1mol/L的LaPrNiO4+δ前驱体溶液；
(4)步骤(1)中的对称电池浸泡在LaPrNiO4+δ前驱体溶液中，抽真空至-10k Pa，并在-10k Pa下维持10min；
(5)将对称电池从LaPrNiO4+δ前驱溶液中取出，用吸水纸吸干电池表面多余溶液；
(6)将浸渍过1mol/L LaPrNiO4+δ前驱液的电池以5℃/min的升温速率升至80℃，并保持3小时；
(7)将烘干过的浸渍电池以3℃/min的升温速率升温至950℃，煅烧1小时，制得LaPrNiO4+δ浸渍LSCF阴极。
对本发明实施例3制备的LSCF复合阴极进行表征。
参见图4，图4为本发明实施例3制备的LSCF复合阴极不同倍率下的扫描电子显微镜SEM图。其中，图a为低倍率，图b为高倍率。
由图4可以清楚的看到，本发明制备的LaPrNiO4+δ/LSCF多孔纳米复合阴极中，相比于未浸渍的LSCF阴极，表面增加了LaPrNiO4+δ许多褶皱和透亮边缘，说明LaPrNiO4+δ成功附着在LSCF表面，形成了薄膜结构，LaPrNiO4+δ纳米薄膜均匀的包覆在LSCF多孔阴极基体的表面和LSCF多孔阴极基体的孔洞表面上，薄膜的厚度约为5～30nm。
对本发明实施例3制备的LSCF复合阴极进行性能检测。
本发明实施例3制备的LaPrNiO4+δ浸渍LSCF阴极在750℃下的极化面电阻为0.164Ωcm2，比未浸渍的原始空白LSCF的极化面电阻0.1930Ωcm2减小了15.03％。
以上对本发明提供的一种中温固体氧化物燃料电池复合阴极及其制备方法、固体氧化物燃料电池进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种固体氧化物燃料电池复合阴极，其特征在于，包括LSCF多孔阴极基体和复合在所述LSCF多孔阴极基体上的LaPrNiO4+δ纳米材料。
2.根据权利要求1所述的复合阴极，其特征在于，所述LaPrNiO4+δ纳米材料包括LaPrNiO4+δ纳米颗粒和/或LaPrNiO4+δ纳米薄膜；
所述纳米颗粒的粒径为10～300nm；
所述薄膜的厚度为5～50nm；
所述LaPrNiO4+δ纳米材料复合在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中。
3.根据权利要求2所述的复合阴极，其特征在于，所述LaPrNiO4+δ纳米材料与其所复合的LSCF多孔阴极基体的质量比为(1～15)：100；
所述LaPrNiO4+δ纳米颗粒负载在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中；
所述LaPrNiO4+δ薄膜包覆在LSCF多孔阴极基体的表面和/或LSCF多孔阴极基体的孔洞中；
所述LSCF多孔阴极基体的厚度为10～50μm；
所述固体氧化物燃料电池包括中温固体氧化物燃料电池；
所述中温固体氧化物燃料电池的运行温度为600～800℃。
4.一种固体氧化物燃料电池复合阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将镧盐、镨盐、镍盐、水和有机溶剂混合后，得到LaPrNiO4+δ的前驱溶液；
2)将LSCF多孔阴极基体源置于上述步骤得到的LaPrNiO4+δ的前驱溶液中，并抽真空处理，得到电池基体；
3)将上述步骤得到的电池基体进行煅烧后，得到固体氧化物燃料电池复合阴极。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述镧盐包括可溶性镧盐；
所述镨盐包括可溶性镨盐；
所述镍盐包括可溶性镍盐；
所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中镧离子、镨离子和镍离子的摩尔比为1：1：1；
所述LaPrNiO4+δ的前驱溶液中金属离子的总浓度为0.1～4mol/L。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述镧盐包括La(NO3)3、La(CH3COO)3和La2(CO3)3中的一种或多种；
所述镨盐包括Pr(NO3)3、Pr(CH3COO)3和Pr2(CO3)3中的一种或多种；
所述镍盐包括Ni(NO3)2、Ni(CH3COO)2和Ni(CO3)2中的一种或多种；
所述有机溶剂包括乙醇、丙醇和丙酮中的一种或多种；
所述水和有机溶剂的体积比为(0.6～1)：(1～0.6)。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述LSCF多孔阴极基体源包括LSCF多孔阴极基体层、LSCF多孔阴极基体/电解质复合层、LSCF多孔阴极基体/电解质/阳极基体复合层、含有LSCF多孔阴极基体的对称电池和含有LSCF多孔阴极基体的固体氧化物燃料电池中的一种或多种；
所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池具有LSCF多孔阴极基体/阻隔层/电解质/阻隔层/LSCF多孔阴极基体的对称结构；
所述LSCF多孔阴极基体的厚度为10～50μm；
所述阻隔层的厚度为1～10μm；
所述电解质的厚度为10～500μm；
所述阻隔层包括GDC阻隔层和/或SDC阻隔层；
所述电解质包括YSZ电解质。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述含有LSCF多孔阴极基体的对称电池由以下步骤制备得到：
将LSCF阴极浆料涂覆在阻隔层/电解质/阻隔层的两侧的阻隔层表面上，烧结后，得到含有LSCF多孔阴极基体的对称电池；
所述LSCF阴极浆料包括LSCF粉体、松油醇、乙基纤维素和分散剂；
所述涂覆的方式包括丝网印刷；
所述烧结的温度为1000～1100℃；
所述烧结的时间为60～180min。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述置于包括半浸没或完全浸没；
所述抽真空处理的真空压力为小于等于1bar；
所述煅烧的温度为900～1000℃；
所述煅烧的时间为1～3h；
所述煅烧的升温速率为1～5℃/min。
10.一种固体氧化物燃料电池，其特征在于，包括权利要求1～4任意一项所述的固体氧化物燃料电池复合阴极或权利要求5～9任意一项所述的制备方法所制备的固体氧化物燃料电池复合阴极。
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