CN117691123A - 空气极活性材料、空气极及固体氧化物电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气极活性材料、空气极及固体氧化物电池，涉及固体氧化物电池技术领域，所述空气极活性材料的分子式为AxByLnzCe1‑x‑y‑zO2‑δ；其中，A和B各自独立地选自Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe中的至少一种，A和B可以相同也可以不相同；Ln选自La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；且0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0.1≤z≤0.2，x和y不同时为零。本发明通过采用过渡金属和稀土金属对二氧化铈进行共掺杂，能够提高其离子电导率和催化性能，使其可以单独作为固体氧化物电池的空气极使用。
Description
技术领域：
本发明涉及固体氧化物电池技术领域，具体涉及一种空气极活性材料、空气极及固体氧化物电池。
背景技术：
固体氧化物燃料电池(SOFC)是继磷酸盐型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)之后的第三代燃料电池，是一种高效、环保的能量转换装置，它可以不受卡诺循环的限定，直接将化石能源中的能量转换成电能。随着能源和环境问题的日益严重，SOFC的研究已经成为能源和材料领域的研发热点。
固体氧化物燃料电池由空气极、燃料极和电解质三层结构组成，其中多孔的燃料极和空气极是气体催化分解及传输电流的主要场所，致密的电解质层作为传导氧离子(或质子)并用于隔绝燃料气体和氧化剂。对于氧离子型SOFC电池来说，O2在空气极表面的ORR催化作用下结合电子产生O2-，空气极产生的O2-通过表面扩散和体相传输转移到电解质层，并经电解质传输至燃料极与燃料反应生成水和CO2，燃料极的反应伴随着电子的产生，电子通过外电路传导至空气极形成回路，释放电能。因此，空气极活性材料应当具有高的导电率、高温抗氧化性、高温热稳定性以及不与电解质起化学反应等特点。
目前固体氧化物燃料电池常用的阴极材料为钙钛矿结构氧化物，这类材料虽然具有高的电催化活性，但是其化学稳定性较差，导致在长时间运行过程中电池性能逐渐降低，在放电100h后的电池衰减率约为10％。
而萤石结构的二氧化铈基材料(掺杂或未掺杂的二氧化铈)虽然具有良好的稳定性，但是其作为空气极时电子电导率低、催化性能不足，导致其不能单独作为空气极活性材料，而是作为空气极活性材料的辅助添加剂，用来提高空气极的电化学性能。
CN116337965A公开了电池复合纳米阴极LSC-GDC电化学性能研究方法，具体公开了采用不同比例的LSC和GDC复合来制备阴极，以提高电池的电化学性能，但是由于LSC与电解质的热膨胀系数相差很大，即便是采用LSC与GDC复合，也需要在空气极和电解质之间设置阻隔层来提高电池的稳定性。
因此，开发化学稳定性好、氧化还原催化性能高且与电解质匹配性好的阴极材料是非常重要的。
发明内容：
为了克服现有技术中固体氧化物电池的空气极活性材料不能兼顾良好的化学稳定性和催化性能的问题，本发明的目的是提供一种催化性能好、化学稳定性高且与电解质匹配性好的空气极活性材料及空气极，从而提升固体氧化物电池的使用性能以及安全性能。
为了实现上述目的，本发明的目的之一在于提供一种空气极活性材料，其分子式为AxByLnzCe1-x-y-zO2-δ；
其中，A和B各自独立地选自Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe中的至少一种，A和B可以相同也可以不相同；
Ln选自La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；
且0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0.1≤z≤0.2，x和y不同时为零。
本发明的目的之二在于提供一种空气极，所述空气极包含前述的空气极活性材料。
本发明的目的之三在于提供一种固体氧化物电池，包括电解质层以及分别设置在电解质层两侧的燃料极和空气极，所述空气极为前述的空气极。
本发明的有益效果是：本发明通过采用过渡金属和稀土金属对二氧化铈进行共掺杂，能够提高其离子电导率和催化性能，使其能够单独作为固体氧化物电池的空气极使用。
附图说明：
图1为实施例1-7以及空白例中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；
图2为实施例1-7以及空白例中的空气极活性材料的功率密度曲线；
图3为实施例8-12以及对比例1-2中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；
图4为实施例8-12以及对比例1-2中的空气极活性材料的功率密度曲线；
图5为实施例13-15以及对比例3-4中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；
图6为实施例13-15以及对比例3-4中的空气极活性材料的功率密度曲线；
图7为实施例6、16-19以及对比例5中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；
图8为实施例6、16-19以及对比例5中的空气极活性材料的功率密度曲线；
图9为实施例3中的AS-SOFC的长期放电性能图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
本发明提供了一种空气极活性材料，其分子式为AxByLnzCe1-x-y-zO2-δ；
Ln选自La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；
且0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0.1≤z≤0.2，x和y不同时为零。
虽然未掺杂的二氧化铈属于典型的氧离子导体，但是其电导率很低，并不能作为空气极活性材料直接使用。通过稀土金属掺杂能够提高其电导率，因此，本发明中优选采用稀土金属氧化物掺杂的二氧化铈(LnzCe1-zO2-δ)作为掺杂的母体材料。所述稀土元素Ln选自La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；具体地，所述二氧化铈基母体材料可以是氧化钐掺杂的氧化铈(SDC：Sm2O3/CeO2)、氧化钆掺杂的氧化铈(GDC：Gd2O3/CeO2)、氧化镧掺杂的氧化铈(La2O3/CeO2)、氧化钕掺杂的氧化铈(Nd2O3/CeO2)、氧化镨掺杂的氧化铈(Pr2O3/CeO2)、氧化铕掺杂的氧化铈(Eu2O3/CeO2)或氧化镱掺杂的氧化铈(Yb2O3/CeO2)中的至少一种。所述稀土金属氧化物的掺杂量优选在10mol％～20mol％之间，例如可以是10mol％、12mol％、14mol％、15mol％、16mol％、18mol％、20mol％或上述任意两个数值构成的范围中的任意值。
稀土金属掺杂的二氧化铈材料(LnzCe1-zO2-δ)仍不能够满足空气极活性材料的要求，为了使其兼具有良好的电化学性能和良好的催化性能，满足固体氧化物电池的空气极的需求，进而可以单独作为固体氧化物燃料电池的空气极使用，且无需在空气极和电解质层之间设置阻隔层。本发明采用过渡金属对上述稀土金属掺杂的二氧化铈进行掺杂，所述过渡金属选自Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，可以采用一种过渡金属元素对稀土金属掺杂的二氧化铈材料(LnzCe1-zO2-δ)进行单掺杂，也即x或y的值为零，此时空气极活性材料的分子式为AxLnzCe1-x-zO2-δ(x≠0)或ByLnzCe1-y-zO2-δ(y≠0)，A或B选自Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe中的一种。具体地，所述空气极活性材料可以是FexSmzCe1-x-zO2-δ、FexGdzCe1-x-zO2-δ、FexYbzCe1-x-zO2-δ、FexEuzCe1-x-zO2-δ、FexPrzCe1-x-zO2-δ、FexNdzCe1-x-zO2-δ、CrxSmzCe1-x-zO2-δ、CrxGdzCe1-x-zO2-δ、CrxYbzCe1-x-zO2-δ、CrxEuzCe1-x-zO2-δ、CrxPrzCe1-x-zO2-δ、VxSmzCe1-x-zO2-δ、VxGdzCe1-x-zO2-δ、VxYbzCe1-x-zO2-δ、VxEuzCe1-x-zO2-δ、VxPrzCe1-x-zO2-δ、VxNdzCe1-x-zO2-δ、ScxSmzCe1-x-zO2-δ、ScxGdzCe1-x-zO2-δ、ScxYbzCe1-x-zO2-δ、ScxEuzCe1-x-zO2-δ、ScxPrzCe1-x-zO2-δ、ScxNdzCe1-x-zO2-δ等中的一种，其中，0＜x≤0.2，0.1≤z≤0.2。
在本发明另外的一些优选实施方式中，可以采用两种或两种以上的过渡金属元素对所述稀土金属掺杂的二氧化铈材料(LnzCe1-zO2-δ)进行多掺杂，也即x和y的值均不等于零，此时空气极活性材料分子式为AxByLnzCe1-x-y-zO2-δ，其中，A和B各自独立的选自Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe中的一种，且A和B不相同。具体地，所述空气极活性材料可以是FexMnyLnzCe1-x- zO2-δ、CrxMnyLnzCe1-x-zO2-δ、FexCryLnzCe1-x-zO2-δ、FexScyLnzCe1-x-zO2-δ、FexTiyLnzCe1-x-zO2-δ、FexVyLnzCe1-x-zO2-δ、ScxMnyLnzCe1-x-zO2-δ、VxMnyLnzCe1-x-zO2-δ、TixMnyLnzCe1-x-zO2-δ、CrxScyLnzCe1-x-zO2-δ、CrxVyLnzCe1-x-zO2-δ中的一种，其中Ln为La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；此处，不再针对Ln的具体种类进行展开说明；其中，0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0.1≤z≤0.2。
在本发明的一个优选实施方式中，对于上述过渡金属和稀土金属共掺杂的二氧化铈材料，A为Fe，B为Sc、Ti、V、Cr和Mn中的一种，优选为Cr或Mn，也即所述空气极活性材料的分子式优选为FexMnyLnzCe1-x-zO2-δ或FexCryLnzCe1-x-zO2-δ，更优选为FexMnyGdzCe1-x-zO2-δ、FexCryGdzCe1-x-zO2-δ、FexMnySmzCe1-x-zO2-δ和FexCrySmzCe1-x-zO2-δ中的一种，其中，0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0.1≤z≤0.2。
本发明中，所述过渡金属的总掺杂量(金属元素A和B的掺杂量)应当控制在合理的范围内，由于过渡金属与铈的原子半径相差较大，掺杂量过高导致其萤石结构的晶体结构无法维持，降低电极活性；掺杂量过低则不能有效提高二氧化铈基材料的离子-电子混合导电率。优选地，A和B的总掺杂量应当在1％至20％之间，如1％、2％、3％、5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％或上述任意两个数值构成的范围中的任意值，优选地，A和B的总掺杂量应当在5％至15％之间；即0.01≤x+y≤0.2，优选0.05≤x+y≤0.15。
本发明的发明人还发现，对于上述过渡金属和稀土金属共掺杂的二氧化铈材料(AxByLnzCe1-x-y-zO2-δ)，通过调整两种过渡金属的掺杂量也能够优化材料的性能。优选条件下，x和y的比值为(0.1～9):1，例如可以是9:1、8:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:8、1:9或上述任意两个比例构成的范围中的任意值；更优选地，x和y的比值为(0.25～4):1。
本发明还提供了一种空气极，所述空气极包含前述的空气极活性材料。
本发明提供的空气极活性材料既可以单独作为空气极的活性材料使用，也可以与金属或钙钛矿结构的金属氧化物复合后作为空气极的活性材料，所述钙钛矿结构的金属氧化物包括但不限于LSCF(镧锶钴铁)、LSM(镧锶锰)、LSC(镧锶钴)；所述金属包括但不限于金、铂或钯。
本发明对所述空气极活性材料的制备方法没有特殊的要求，本领域技术人员可以根据实际需求选择合适的方法，例如可以采用燃烧法、沉淀法、固相烧结法、溶胶凝胶法和溶剂热合成法中的至少一种。示例性地，燃烧法的具体操作为：将过渡金属A源、过渡金属B源、稀土金属Ln源及铈源按比例在溶剂中混合后，加入甘氨酸搅拌至自燃，得到前驱体，将所述前驱体进行煅烧，即得空气极活性材料。
本发明还提供一种固体氧化物电池，包括电解质层以及分别设置在电解质层两侧的燃料极和空气极，所述空气极为前述的空气极。
本发明对于所述空气极的制备方法没有特殊的要求，如所述空气极的制备方法可以采用浆料成型法，也可以采用粉末直接成型法。
所述浆料成型的方法包括：将空气极活性材料、粘结剂、可选的造孔剂以及溶剂混合后，在行星球磨机中球磨均匀，得到空气极浆料；将所述空气极浆料制成空气极坯体，然后对所述空气极坯体进行煅烧，即可得到空气极。其中，所述粘结剂包括但不限于乙基纤维素；所述溶剂包括但不限于松油醇；所述造孔剂包括但不限于淀粉或碳粉；所述成型的方式可以根据打印、手刷、旋涂、丝网印刷、流延等方法中的至少一种。
所述粉末直接成型法采用包括冷喷涂、热喷涂、干压法、溅射沉积法、超声喷涂法等方法中的至少一种制备得到坯体层，然后将坯体层进行煅烧，得到空气极。
本发明中，空气极层的煅烧温度取决于活性材料的性质。无论是浆料成型法制备得到的空气极层还是粉体直接成型法制备得到的空气极层，它们的煅烧条件基本是相同的，具体地，所述坯体层的煅烧温度为800～1200℃，时间为1～5h。
根据本发明，优选条件下，所述电解质层的材料可以是氧化锆、氧化铈、掺杂的氧化锆或掺杂的氧化铈中的一种，其中，所述掺杂的氧化锆中的掺杂元素可以是La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；所述掺杂的氧化铈中的掺杂元素也可以是La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种。进一步优选地，为了降低所述电解质层与所述空气极的差异，提高二者的适配性，所述电解质层的材料为掺杂的氧化铈，如氧化钐掺杂的氧化铈(SDC)或氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)中的一种。
本发明中可以采用制备所述空气极的方法制备所述电解质层，因此所述电解质层的制备方法本发明在此不再赘述。
根据本发明，所述燃料极的材料包括电子导电相和离子导电相；优选地，所述电子导电相选自NiO、Co3O4、CuO、Ag2O与ZnO中的至少一种。优选地，所述离子导电相选自掺杂或未掺杂的氧化锆、掺杂或未掺杂的氧化铈中的至少一种，所述掺杂的氧化锆中的掺杂元素可以是La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；所述掺杂的氧化铈中的掺杂元素也可以是La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种，包括但不限于氧化钇掺杂的氧化锆(YSZ)、氧化钐掺杂的氧化铈(SDC)或氧化钆掺杂的氧化铈(GDC)中的一种。具体地，所述燃料极可以是NiO/YSZ、NiO/GDC、NiO/SDC、CuO/YSZ、CuO/GDC、CuO/SDC中的至少一种。
本发明中可以采用制备所述空气极的方法制备所述燃料极，因此所述燃料极的制备方法本发明在此不再赘述。
本发明所述的固体氧化物电池包括固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解池(SOEC)。当作为固体氧化物燃料电池(SOFC)时，前述的空气极为SOFC的阴极；当作为固体氧化物电解池(SOEC)时，前述的空气极为SOEC的阳极。
进一步地，本发明所述的固体氧化物燃料电池(SOFC)包括但不限于金属支撑的电池、电解质支撑的电池和阳极支撑的电池，本发明中优选为阳极支撑的电池。
在本发明的一些优选实施方式中，对于所述阳极支撑的固体氧化物燃料电池，所述阳极包括阳极支撑层和阳极功能层。
根据本发明一种特别优选的实施方式，制备所述阳极支撑的固体氧化物燃料电池的方法包括：
1、阳极(燃料极)的制备
1.1)将阳极支撑层粉体、分散剂和粘接剂在溶剂中分散均匀，然后进行球磨，得到阳极支撑层浆料；接着将所述阳极支撑层浆料成型形成阳极支撑层坯体。
1.2)将阳极功能层粉体、分散剂和粘接剂在溶剂中分散均匀，然后进行球磨，得到阳极功能层浆料；接着在所述阳极支撑层坯体的一面上成型阳极功能层，得到阳极坯体。
2、电解质的制备：将电解质粉体、分散剂和粘接剂在溶剂中分散均匀，然后进行球磨，得到电解质浆料；接着在所述阳极支撑层的另一面上成型电解质坯体层，得到半电池坯片，接着将半电池坯片进行热压。
3、烧结
将半电池坯片进行烧结，得到含有致密电解质层的半电池。
4、阴极(空气极)的制备
将空气极活性材料、分散剂和粘接剂在溶剂中分散均匀，然后进行球磨，得到空气极浆料；在半电池的电解质上成型阴极层，得到单电池坯体。
5、烧结
将所述单电池坯体进行烧结，然后将阳极(燃料极)在氢气氛围中进行还原，得到阳极支撑型固体氧化物燃料电池(SOFC)。
优选条件下，所述溶剂包括但不限于乙醇或松油醇；所述分散剂包括但不限于乙基纤维素。
优选条件下，步骤2中，所述半电池坯片的热压工艺包括但不限于：在80℃、3MPa下热压10min。
优选条件下，步骤3中，所述半电池坯片的烧结工艺包括但不限于：在1200～1400℃下烧结1～8h。
优选条件下，步骤5中，所述单电池坯体的烧结工艺包括但不限于：在1000～1200℃下烧结1～3h。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，阻抗通过电化学阻抗谱方法测得；功率密度通过电流-电压曲线测试方法测得，测试温度为780℃。
制备例
以下各实施例中，空气极活性材料均采用燃烧法制备得到，具体为：
按摩尔比称取硝酸铁、硝酸锰和硝酸铬、硝酸钐和硝酸铈，并将上述金属硝酸盐溶解于蒸馏水中，得到混合溶液；在混合溶液中加入甘氨酸，在50℃下恒温搅拌2h；再将溶液转移至电炉上，待溶剂逐渐挥发，直至发生自燃反应，得到空气极活性材料。
实施例1-7
阳极支撑的固体氧化物燃料电池的制备：
1、阳极的制备
1.1)以松油醇为溶剂，将40wt％的阳极支撑粉体(3YSZ和NiO按照质量比为1:1.5混合得到)、60wt％的松油醇进行球磨混合，得到阳极支撑层浆料；将阳极支撑层浆料流延制备厚度为800μm的阳极支撑层坯体。
1.2)在阳极支撑体上制备厚度为30μm的阳极功能层坯体，阳极功能层的制备方法同阳极支撑体坯层，不同的是：采用阳极功能层粉体(8YSZ和NiO按照重量比为1:1.5混合得到)代替阳极支撑粉体。
1.3)将阳极支撑体和阳极功能层坯体在80℃，3MPa下热压叠层10min，得到复合的阳极坯体。
2、在上述复合阳极坯体的阳极功能层面上制备厚度为15μm的电解质层，电解质层的制备方法同阳极支撑体坯层，不同的是：采用电解质粉体(8YSZ)代替阳极支撑粉体，接着在80℃，3MPa下热压叠层10min，得到阳极支撑的半电池坯片。
3、烧结
在1350℃下烧结半电池坯3h，得到含有致密电解质层的半电池，烧结后的半电池厚度约为550μm。
4、阴极(空气极)的制备
采用丝网印刷法在电解质层上制备厚度为20μm的空气极，空气极活性材料的种类如表1所示，空气极浆料的制备方法同阳极支撑层浆料的制备。
5、烧结
将单电池坯体在1050℃下焙烧1h，得到阳极支撑型固体氧化物燃料电池(AS-SOFC)。
注：8YSZ是指8mol％Y2O3掺杂的ZrO2；3YSZ是指3mol％Y2O3掺杂的ZrO2。
表1
图1为实施例1-7以及空白例中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；图2为实施例1-7以及空白例中的空气极活性材料的功率密度曲线。
从表1结合图1和图2可以看出：在Fe和Mn总掺杂量不变的情况下，随着空气极活性材料中Fe的掺杂量提高，电池的性能呈先上升后下降的趋势，这是因为Fe元素掺杂有利于提高材料的电导率和催化活性，但掺杂量过多则会导致萤石结构无法维持。从实施例6和实施例7中可以看出，Fe或Mn单掺杂的材料也能够提高电池的功率密度，但是单掺杂材料的性能要差于Fe/Mn双掺杂的材料，这是因为双掺杂更有利于释放活性氧空位。
图9为实施例3中的AS-SOFC的长期放电性能。从图9中可以看出：实施例3制备得到的电池在以0.8V电压放电100h后，电流基本无变化，也即电池在放电100后性能基本无衰减。
实施例8-12和对比例1-2
按照实施例1的方法，不同的是：空气极活性材料的种类如表2所示。
表2
图3为实施例8-12以及对比例1-2中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；图4为实施例8-12以及对比例1-2中的空气极活性材料的功率密度曲线。
从表2结合图3和图4可以看出：在Fe和Mn掺杂比例不变的情况下，随着空气极活性材料中Fe/Mn总掺杂量提高，电池的性能呈先上升后下降的趋势，这是因为掺杂可以提高材料的电导率和氧空位浓度，从而提高活性。
实施例13-15和对比例3-4
按照实施例1的方法，不同的是：空气极活性材料的种类如表3所示。
表3
图5为实施例13-15以及对比例3-4中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；图6为实施例13-15以及对比例3-4中的空气极活性材料的功率密度曲线。
从表3结合图5和图6可以看出：在Cr和Fe的掺杂比例不变的情况下，Fe/Cr共掺在一定程度上可以提高电池的性能，而单独掺杂Cr或Fe/Cr共掺杂的总量过高则会导致电池性能下降。这说明，共掺杂在一定程度上能够使得材料的电导率提高，从而提高催化活性；但掺杂量过高，材料的晶体结构稳定性难以保证，可能会产生低电导率的杂相，从而降低电池性能。
实施例16-19和对比例5
按照实施例1的方法，不同的是：空气极活性材料的种类如表4所示。
表4
图7为实施例6、16-19以及对比例5中的空气极活性材料在OCV下的面电阻曲线；图8为实施例6、16-19以及对比例5中的空气极活性材料的功率密度曲线。
从表4结合图7和图8可以看出：从表4中可以看出：随着空气极活性材料中Fe掺杂量提高，电池的性能呈先上升后下降的趋势，这是因为Fe的掺杂提高了母相的电导率和催化活性，但掺杂量过高则会引起材料的化学稳定性不足，导致电池性能降低。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种空气极活性材料，其特征在于：所述空气极活性材料的分子式为AxByLnzCe1-x-y- zO2-δ；
其中，A和B各自独立地选自Sc、Ti、V、Cr、Mn和Fe中的至少一种，A和B可以相同也可以不相同；
Ln选自La、Y、Nd、Sm、Pr、Eu、Yb和Gd中的至少一种；
且0≤x≤0.2，0≤y≤0.2，0.1≤z≤0.2，x和y不同时为零。
2.根据权利要求1所述的空气极活性材料，其特征在于：0.01≤x+y≤0.2，优选0.05≤x+y≤0.15。
3.根据权利要求1所述的空气极活性材料，其特征在于：A和B不相同，且x和y均不为零。
4.根据权利要求1或3所述的空气极活性材料，其特征在于：A为Fe。
5.根据权利要求4所述的空气极活性材料，其特征在于：B为Mn或Cr。
6.根据权利要求5所述的空气极活性材料，其特征在于：x和y的比值为(0.1～9)：1，优选(0.25～4)：1。
7.一种空气极，所述空气极包含权利要求1-6任意一项所述的空气极活性材料。
8.一种固体氧化物电池，包括电解质层以及分别设置在电解质层两侧的燃料极和空气极，其特征在于：所述空气极为权利要求7所述的空气极。
9.根据权利要求8所述的固体氧化物电池，其特征在于：所述电解质层的材料为掺杂或未掺杂的氧化锆、掺杂或未掺杂的氧化铈中的一种。
10.根据权利要求8或9所述的固体氧化物电池，其特征在于，所述燃料极的材料包括电子导电相和离子导电相；
优选地，所述电子导电相选自NiO、Co3O4、CuO、Ag2O与ZnO中的至少一种；
优选地，所述离子导电相选自掺杂或未掺杂的氧化锆、掺杂或未掺杂的氧化铈中的一种。
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