KR102221678B1 - Method for manufacturing unit cell for solid oxide fuel cell with improving surface resistance - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음극 소재 또는 전해질 소재가 포함된 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 분산한 후 열압착하여 경화시키는 과정을 반복하는 방법으로 일정 두께의 음극층 및 전해질층을 제조함으로써 평탄도 및 균일도를 유지할 수 있어 표면저항 손실을 최소화할 수 있는 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 음극층과, 전해질층과, 양극층이 순차적으로 적층된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 있어서, 상기 음극층을 형성하는 음극 세라믹 액상을 제조하는 제1 단계와; 상기 음극 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 코팅막 제판 상에 분산하는 제2 단계와; 상기 코팅막 제판 상에 분산된 음극 세라믹 액상을 상부에서 열압착하여 경화시키는 제3 단계와; 상기 코팅막 제판 상에 상기 음극 세라믹 액상이 경화되며 형성된 음극층이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제2 단계와 상기 제3 단계를 반복하는 제4 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance, and more particularly, a process of dispersing a ceramic liquid containing a negative electrode material or an electrolyte material using a pressure spray disperser and then thermocompression bonding to cure It relates to a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance that can minimize surface resistance loss by maintaining flatness and uniformity by preparing a negative electrode layer and an electrolyte layer having a predetermined thickness by repeating the method.
In the method for manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to the present invention, in the method for manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell in which a negative electrode layer, an electrolyte layer, and a positive electrode layer are sequentially stacked, the negative electrode layer is formed. A first step of preparing a negative electrode ceramic liquid phase; A second step of dispersing the negative electrode ceramic liquid on the coating film platemaking using a pressure spray disperser; A third step of curing the negative electrode ceramic liquid dispersed on the coating film plate by thermocompressing from the top; A fourth step of repeating the second and third steps until the negative electrode ceramic liquid is cured on the coating film engraving and the formed negative electrode layer has a predetermined thickness; It characterized in that it includes.

Description

표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING UNIT CELL FOR SOLID OXIDE FUEL CELL WITH IMPROVING SURFACE RESISTANCE}Method for manufacturing unit cell for solid oxide fuel cell with improved surface resistance {METHOD FOR MANUFACTURING UNIT CELL FOR SOLID OXIDE FUEL CELL WITH IMPROVING SURFACE RESISTANCE}

본 발명은 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음극 소재 또는 전해질 소재가 포함된 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 분산한 후 열압착하여 경화시키는 과정을 반복하는 방법으로 일정 두께의 음극층 및 전해질층을 제조함으로써 평탄도 및 균일도를 유지할 수 있어 표면저항 손실을 최소화할 수 있는 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance, and more particularly, a process of dispersing a ceramic liquid containing a negative electrode material or an electrolyte material using a pressure spray disperser and then thermocompression bonding to cure It relates to a method for manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance that can minimize surface resistance loss by maintaining flatness and uniformity by preparing a negative electrode layer and an electrolyte layer having a predetermined thickness by repeating the method.

일반적으로, 연료 전지(Fuel Cell)는 메탄올과 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 산소 또는 산소를 포함한 공기의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.In general, a fuel cell is a power generation system that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as methanol and air including oxygen or oxygen into electrical energy.

예를 들어, 고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell; SOFC)는 단위 전지와 분리판으로 이루어진 전기 생성 유닛이 복수개 적층된 구조로 이루어진다. For example, a solid oxide fuel cell (SOFC) has a structure in which a plurality of electricity generating units composed of a unit cell and a separator are stacked.

단위 전지는 전해질층과, 전해질층의 일면에 위치하는 양극층(공기극)과, 전해질층의 다른 일면에 위치하는 음극층(연료극)을 포함한다.The unit cell includes an electrolyte layer, a positive electrode layer (air electrode) located on one surface of the electrolyte layer, and a negative electrode layer (fuel electrode) located on the other surface of the electrolyte layer.

양극층에 산소를 공급하고 음극층에 수소를 공급하면, 양극층에서 산소의 환원 반응으로 생성된 산소 이온이 전해질층을 지나 음극층으로 이동한 후 음극층에 공급된 수소와 반응하여 물이 생성된다. When oxygen is supplied to the anode layer and hydrogen is supplied to the cathode layer, oxygen ions generated by the reduction reaction of oxygen in the anode layer pass through the electrolyte layer to the cathode layer and react with the hydrogen supplied to the cathode layer to generate water. do.

이때 음극층에서 생성된 전자가 양극층으로 전달되어 소모되는 과정에서 외부 회로로 전자가 흐르며, 단위 전지는 이러한 전자 흐름을 이용하여 전기 에너지를 생산한다.At this time, electrons generated in the cathode layer are transferred to the anode layer and are consumed, while electrons flow to the external circuit, and the unit cell generates electrical energy by using the electron flow.

이때 분리판은 단위 전지를 기구적으로 지지하면서 표면에 형성된 통로를 통해 연료 가스를 단위 전지에 지속적으로 공급함과 더불어, 단위 전지에서 생산된 전기 에너지를 집전하는 역할을 한다.At this time, the separating plate mechanically supports the unit cell, continuously supplies fuel gas to the unit cell through a passage formed on the surface thereof, and collects electric energy produced from the unit cell.

현재 단위 전지를 제조하기 위한 다양한 세라믹 공정이 개발되고 있으며, 특히 필름 타입 시트 복수개를 상호 적층하는 방법으로 단위 전지를 제조하는 테이프 캐스팅법이 공지되어 있다. Currently, various ceramic processes for manufacturing unit cells are being developed, and in particular, a tape casting method for manufacturing unit cells by stacking a plurality of film-type sheets is known.

관련된 종래기술로 등록특허공보 제10-1669002호(2016.10.26. 공고)에는 테이프 캐스팅법을 이용한 "고체 산화물 연료 전지용 단위 전지 및 이의 제조 방법"이 제안된 바 있다.As a related prior art, “a unit cell for a solid oxide fuel cell and a manufacturing method thereof” using a tape casting method has been proposed in Korean Patent Publication No. 10-1669002 (announced on October 26, 2016).

하지만, 상기의 테이프 캐스팅법은 단위 전지의 제조에 시간이 많이 소요되고, 필름 타입 시트의 적층 과정에서 내부에 기포가 생겨 평탄도 및 균일도를 유지하기 어려워 표면저항 손실이 많이 발생되고, 이에 출력이 낮아져 수명이 짧아지는 문제점이 있었다.However, the above tape casting method takes a lot of time to manufacture a unit cell, and it is difficult to maintain flatness and uniformity due to bubbles inside during the lamination process of the film type sheet, resulting in a large loss of surface resistance. There was a problem that the life was shortened due to low.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 액상의 스프레이 분산 및 열압착 경화 방법으로 음극층 및 전해질층을 제조하여 평탄도 및 균일도 유지를 통해 표면저항 손실을 최소화할 수 있는 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법를 제공하는 데에 있다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to prepare a negative electrode layer and an electrolyte layer by means of a liquid spray dispersion and thermocompression bonding method to maintain flatness and uniformity through surface resistance. It is to provide a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance that can minimize loss.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 음극층과, 전해질층과, 양극층이 순차적으로 적층된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 있어서, 상기 음극층을 형성하는 음극 세라믹 액상을 제조하는 제1 단계와; 상기 음극 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 코팅막 제판 상에 분산하는 제2 단계와; 상기 코팅막 제판 상에 분산된 음극 세라믹 액상을 상부에서 열압착하여 경화시키는 제3 단계와; 상기 코팅막 제판 상에 상기 음극 세라믹 액상이 경화되며 형성된 음극층이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제2 단계와 상기 제3 단계를 반복하는 제4 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method for manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to the present invention is a method for manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell in which a negative electrode layer, an electrolyte layer, and a positive electrode layer are sequentially stacked. The method comprising: a first step of preparing a negative ceramic liquid phase forming the negative electrode layer; A second step of dispersing the negative electrode ceramic liquid on the coating film platemaking using a pressure spray disperser; A third step of curing the negative electrode ceramic liquid dispersed on the coating film plate by thermocompressing from the top; A fourth step of repeating the second and third steps until the negative electrode ceramic liquid is cured on the coating film engraving and the formed negative electrode layer has a predetermined thickness; It characterized in that it includes.

또한, 본 발명에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 상기 전해질층을 형성하는 전해질 세라믹 액상을 제조하는 제5 단계와; 상기 전해질 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 상기 제4 단계를 거친 음극층 상에 분산하는 제6 단계와; 상기 음극층 상에 분산된 전해질 세라믹 액상을 상부에서 열압착하여 경화시키는 제7 단계와; 상기 음극층 상에 상기 전해질 세라믹 액상이 경화되며 형성된 전해질층이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제6 단계와 상기 제7 단계를 반복하는 제8 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to the present invention includes a fifth step of preparing an electrolyte ceramic liquid phase forming the electrolyte layer; A sixth step of dispersing the electrolyte ceramic liquid phase on the negative electrode layer after the fourth step using a pressure spray disperser; A seventh step of curing the electrolytic ceramic liquid phase dispersed on the negative electrode layer by thermocompression bonding from the top; An eighth step of repeating the sixth and seventh steps until the electrolyte ceramic liquid phase is cured on the negative electrode layer and the formed electrolyte layer has a predetermined thickness; It characterized in that it further includes.

또한, 본 발명에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 상기 제8 단계를 거친 전해질층의 상부에 양극층을 증착하는 제9 단계와; 상기 제9 단계를 거쳐 음극층과, 전해질층과, 양극층이 순차적으로 적층된 제품을 일정한 형태로 제단하는 제10 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to the present invention includes: a ninth step of depositing an anode layer on an electrolyte layer subjected to the eighth step; A tenth step of cutting a product in which a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer are sequentially stacked through the ninth step in a predetermined shape; It characterized in that it further includes.

여기서, 상기 제1 단계는, 음극 세라믹 파우더, 에탄올 및 톨루엔, 분산제를 3 : 1 : 0.1의 중량비로 볼밀기를 이용하여 1차 희석한 후, 고분자 바인더를 상기 분산제 기준 10배 중량비로 첨가하여 볼밀기를 이용하여 2차 희석하여 상기 음극 세라믹 액상을 제조하는 것을 특징으로 한다.Here, in the first step, the negative electrode ceramic powder, ethanol and toluene, and a dispersant are first diluted using a ball mill in a weight ratio of 3: 1: 0.1, and then a polymer binder is added in a weight ratio of 10 times based on the dispersant to form a ball mill. Using the second dilution to prepare the negative electrode ceramic liquid phase.

여기서, 상기 제3 단계는, 온도 30 ~ 40℃ , 압력 1.5Mph, 시간 5 ~ 8초의 조건으로 열압착하는 것을 특징으로 한다.Here, the third step is characterized in that thermocompression bonding is performed under conditions of a temperature of 30 to 40° C., a pressure of 1.5 Mph, and a time of 5 to 8 seconds.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 액상의 스프레이 분산 및 열압착 경화 방법으로 음극층 및 전해질층을 제조하는 것으로, 테이프 캐스팅법에 대비하여 제조시간이 적게 소요되고, 평탄도 및 균일도를 유지할 수 있어 표면저항 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다. The method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to the present invention by the above configuration is to prepare a negative electrode layer and an electrolyte layer by spray dispersion and thermocompression curing method in a liquid phase, compared to the tape casting method. It takes less manufacturing time and maintains flatness and uniformity, thereby minimizing loss of surface resistance.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법의 흐름도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지의 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음극 세라믹 액상 분산 단계(제2 단계)를 도시한 개념도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 음극 세라믹 액상 열압착 단계(제3 단계)를 도시한 개념도1 is a flowchart of a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to an embodiment of the present invention
2 is a cross-sectional view of a unit cell for a solid oxide fuel cell manufactured according to an embodiment of the present invention
3 is a conceptual diagram showing a step (second step) of dispersing a negative electrode ceramic liquid according to an embodiment of the present invention
Figure 4 is a conceptual diagram showing a negative electrode ceramic liquid thermocompression step (third step) according to an embodiment of the present invention

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell having improved surface resistance according to the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 음극 세라믹 액상 분산 단계(제2 단계)를 도시한 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 음극 세라믹 액상 열압착 단계(제3 단계)를 도시한 개념도이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a unit cell for a solid oxide fuel cell manufactured according to an embodiment of the present invention. 3 is a conceptual diagram showing a negative electrode ceramic liquid phase dispersion step (second step) according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a negative electrode ceramic liquid phase thermocompression step (third step) according to an embodiment of the present invention It is a conceptual diagram showing.

도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 음극층(A)과, 전해질층(B)과, 양극층(C)이 순차적으로 적층된 고체 산화물 연료전지 제조 방법에 있어서, 음극 세라믹 액상 제조 단계(제1 단계)(S10), 음극 세라믹 액상 분산 단계(제2 단계)(S20), 음극 세라믹 액상 열압착 단계(제3 단계)(S30), 음극층 두께 형성 단계(제4 단계)(S40), 전해질 세라믹 액상 제조 단계(제5 단계)(S50), 전해질 세라믹 액상 분산 단계(제6 단계)(S60), 전해질 세라믹 액상 열압착 단계(제7 단계)(S70), 전해질층 두께 형성 단계(제8 단계)(S80), 양극층 증착 단계(제9 단계)(S90) 및 제품 제단 단계(제10 단계)(S100)을 포함한다.1 to 4, a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode layer (A), an electrolyte layer (B), and a positive electrode layer (C). In the method of manufacturing a solid oxide fuel cell stacked in sequence, the negative electrode ceramic liquid phase preparation step (first step) (S10), the negative electrode ceramic liquid phase dispersion step (second step) (S20), the negative electrode ceramic liquid phase thermocompression step (third step) Step) (S30), the step of forming the cathode layer thickness (step 4) (S40), the step of preparing the electrolyte ceramic liquid phase (step 5) (S50), the step of dispersing the electrolyte ceramic liquid phase (step 6) (S60), the electrolyte ceramic Liquid thermocompression bonding step (seventh step) (S70), electrolyte layer thickness forming step (8th step) (S80), anode layer deposition step (9th step) (S90) and product cutting step (10th step) (S100) ).

상기 제1 단계(S10)는 상기 음극층(A)을 형성하는 음극 세라믹 액상(A1)을 제조하는 단계이다.The first step (S10) is a step of preparing a negative ceramic liquid A1 forming the negative electrode layer (A).

상기 음극 세라믹 액상(A1)은 음극 세라믹 파우더, 에탄올 및 톨루엔, 분산제를 3 : 1 : 0.1의 중량비로 볼밀기를 이용하여 1차 희석한 후, 고분자 바인더를 상기 분산제 기준 10배 중량비로 첨가하여 볼밀기를 이용하여 2차 희석하여 제조된다.The negative electrode ceramic liquid phase (A1) is a negative electrode ceramic powder, ethanol, toluene, and a dispersant in a weight ratio of 3: 1: 0.1 using a ball mill first diluted, and then a polymer binder is added in a weight ratio of 10 times the weight ratio of the dispersant to make a ball mill. It is prepared by second dilution using.

상기 음극 세라믹 파우더는 NiO 또는 LST 등의 세라믹 파우더 소재가 이용될 수 있고, 상기 고분자 바인더는 PEO 또는 PEDOS 등의 소재가 이용될 수 있다.The negative electrode ceramic powder may be made of a ceramic powder material such as NiO or LST, and the polymeric binder may be made of a material such as PEO or PEDOS.

상기 1차 희석에는 3 : 1 : 0.1의 중량비로 혼합된 음극 세라믹 파우더, 에탄올 및 톨루엔, 분산제를 지르코니아볼과 함께 PP통에 넣어 볼밀기로 희석하는데, 상기 볼밀기는 450RPM으로 24시간 작업하여 1차 희석하게 된다.For the first dilution, negative electrode ceramic powder, ethanol, toluene, and dispersant mixed in a weight ratio of 3: 1: 0.1 are put in a PP container together with zirconia balls and diluted with a ball mill. Tea is diluted.

한편, 상기 2차 희석에도 상기 1차 희석과 마찬가지로 상기 볼밀기로 24시간 작업한다.Meanwhile, in the second dilution, as in the first dilution, the ball mill is used for 24 hours.

상기 제2 단계(S20)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 음극 세라믹 액상(A1)을 압력 스프레이 분산기(23)를 이용하여 코팅막 제판(21) 상에 분산하는 단계이다.The second step S20 is a step of dispersing the negative electrode ceramic liquid A1 on the coating film plate 21 using a pressure spray disperser 23 as shown in FIG. 3.

상기 음극 세라믹 액상(A1)은 1회 스프레이 당 약 10㎛의 두께를 갖는다.The negative electrode ceramic liquid phase A1 has a thickness of about 10 μm per spray.

상기 코팅막 제판(21)은 SUS 재질로서 60℃의 온도로 가열되는 것이 바람직하다.The coating film engraving 21 is preferably made of SUS and heated to a temperature of 60°C.

한편, 상기 코팅막 제판(21)의 상부에는 PET 실리콘 이형지(22)가 구비되어 음극 세라믹 액상(A1)이 상기 코팅막 제판(21)에서 쉽게 분리될 수 있도록 한다.On the other hand, PET silicon release paper 22 is provided on the top of the coating film making 21 so that the negative ceramic liquid A1 can be easily separated from the coating film making 21.

상기 제3 단계(S30)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 코팅막 제판(21) 상에 분산된 음극 세라믹 액상(A1)을 상부에서 열압착하여 경화시키는 단계이다.The third step (S30) is a step of curing the cathode ceramic liquid A1 dispersed on the coating film plate 21 by thermocompressing from the top, as shown in FIG. 4.

상기 제3 단계(S30)에서는 열압착기(31)를 이용하여 온도 30 ~ 40℃ , 압력 1.5Mph, 시간 5 ~ 8초의 조건으로 열압착하게 된다.In the third step (S30), thermocompression bonding is performed using the thermocompressor 31 under the conditions of a temperature of 30 to 40°C, a pressure of 1.5 Mph, and a time of 5 to 8 seconds.

한편, 상기 열압착기(31)의 하부에도 역시 PET 실리콘 이형지(32)가 구비되어 열압착된 음극 세라믹 액상(A1)이 상기 열압착기(31)에서 쉽게 분리될 수 있도록 한다. Meanwhile, a PET silicon release paper 32 is also provided under the thermocompressor 31 so that the thermocompressed negative ceramic liquid A1 can be easily separated from the thermocompressor 31.

상기 제4 단계(S40)는 상기 코팅막 제판(21) 상에 상기 음극 세라믹 액상(A1)이 경화되며 형성된 음극층(A)이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제2 단계(S20)와 상기 제3 단계(S30)를 반복하는 단계이다.In the fourth step (S40), the second step (S20) and the third step (S20) and the third step are performed until the negative electrode layer (A) formed by curing the negative electrode ceramic liquid (A1) on the coating film plate (21) has a predetermined thickness. This is a step of repeating step S30.

종래기술에 따른 필름 타입 시트는 상기 음극층(A)이 대략 1,600㎛의 두께가 될 때까지 적층한다면, 본 발명의 일실시예에 따른 방법으로는 상기 음극층(A)이 대략 300㎛의 두께가 될 때까지 상기 제2 단계(S20)와 상기 제3 단계(S30)를 반복하면 충분하다.If the film-type sheet according to the prior art is laminated until the negative electrode layer (A) has a thickness of approximately 1,600 μm, in the method according to an embodiment of the present invention, the negative electrode layer (A) has a thickness of approximately 300 μm. It is sufficient to repeat the second step (S20) and the third step (S30) until

상기 제5 단계(S50)는 상기 전해질층(B)을 형성하는 전해질 세라믹 액상을 제조하는 단계이다.The fifth step (S50) is a step of preparing an electrolyte ceramic liquid phase forming the electrolyte layer (B).

상기 제5 단계(S50)는 상기 제1 단계(S10)에서 음극 세라믹 파우더를 대신 전해질 세라믹 파우더를 사용하면 나머지는 동일하므로 이하 상세한 설명은 생락하기로 한다.In the fifth step (S50), if electrolytic ceramic powder is used instead of the negative electrode ceramic powder in the first step (S10), the rest are the same, so the detailed description will be omitted below.

상기 전해질 세라믹 파우더는 YSZ, CeScSZ, LSGM 등의 전해질 파우더 소재가 이용될 수 있다.The electrolyte ceramic powder may be an electrolyte powder material such as YSZ, CeScSZ, or LSGM.

상기 제6 단계(S60)는 상기 전해질 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 상기 제4 단계(S40)를 거친 음극층(A) 상에 분산하는 단계이다.The sixth step (S60) is a step of dispersing the electrolytic ceramic liquid phase on the negative electrode layer (A) after the fourth step (S40) using a pressure spray disperser.

상기 제7 단계(S70)는 상기 음극층(A) 상에 분산된 전해질 세라믹 액상을 상부에서 열압착하여 경화시키는 단계이다.The seventh step (S70) is a step of curing the electrolytic ceramic liquid phase dispersed on the negative electrode layer (A) by thermocompressing from the top.

상기 제7 단계(S60)는 상기 제3 단계(S30)와 대비하여 열압착하는 대상이 음극 세라믹 액상(A1)이 아닌 전해질 세라믹 액상이라는 점이 상이하고 나머지는 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.The seventh step (S60) differs from the third step (S30) in that the object to be thermocompressed is not the negative electrode ceramic liquid (A1) but the electrolytic ceramic liquid, and the rest are the same, so a detailed description will be omitted below. .

상기 제8 단계(S70)는 상기 음극층(A) 상에 상기 전해질 세라믹 액상이 경화되며 형성된 전해질층(B)이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제6 단계(S60)와 상기 제7 단계(S70)를 반복하는 단계이다.The eighth step (S70) includes the sixth step (S60) and the seventh step (S70) until the electrolyte ceramic liquid phase is cured on the negative electrode layer (A) and the formed electrolyte layer (B) has a predetermined thickness. ) Is a step to repeat.

본 발명의 일실시예에 따른 방법으로는 상기 전해질층(B)이 대략 50㎛의 두께가 될 때까지 상기 제6 단계(S60)와 상기 제7 단계(S70)를 반복하게 된다.In the method according to an embodiment of the present invention, the sixth step (S60) and the seventh step (S70) are repeated until the electrolyte layer (B) has a thickness of approximately 50 μm.

상기 제9 단계(S90)는 상기 제8 단계(S80)를 거친 전해질층(B)의 상부에 양극층(C)을 증착하는 단계이다.The ninth step (S90) is a step of depositing the anode layer (C) on the top of the electrolyte layer (B) passed through the eighth step (S80).

상기 제9 단계(S90)는 종래기술과 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the ninth step (S90) is the same as in the prior art, a detailed description will be omitted below.

상기 제10 단계(S100)은 상기 제9 단계(S90)를 거쳐 음극층(A)과, 전해질층(B)과, 양극층(C)이 순차적으로 적층된 제품을 일정한 형태로 제단하는 단계이다.The tenth step (S100) is a step of cutting a product in which a cathode layer (A), an electrolyte layer (B), and an anode layer (C) are sequentially stacked through the ninth step (S90) in a predetermined shape. .

상기와 같은 구성을 같은 본 발명은 단위 전지를 원하는 사이즈 및 두께로 제단할 수 있어 여러 형상의 모듈에 적용할 수 있게 된다.The present invention having the same configuration as described above can be applied to modules of various shapes since the unit cell can be cut to a desired size and thickness.

상기 제10 단계(100)를 거친 제품을 소결기로 소결하면 최종 단위전지가 완성된다.When the product passed through the tenth step 100 is sintered with a sintering machine, a final unit cell is completed.

앞에서 설명되고 도면에서 도시된 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.The method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance described above and illustrated in the drawings is only one embodiment for carrying out the present invention, and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is determined only by the matters described in the following claims, and the improved and modified embodiments without departing from the gist of the present invention will be apparent to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs. It will be said that it belongs to the scope of protection of the present invention.

S10 음극 세라믹 액상 제조 단계(제1 단계)
S20 음극 세라믹 액상 분산 단계(제2 단계)
S30 음극 세라믹 액상 열압착 단계(제3 단계)
S40 음극층 두께 형성 단계(제4 단계)
S50 전해질 세라믹 액상 제조 단계(제5 단계)
S60 전해질 세라믹 액상 분산 단계(제6 단계)
S70 전해질 세라믹 액상 열압착 단계(제7 단계)
S80 전해질층 두께 형성 단계(제8 단계)
S90 양극층 증착 단계(제9 단계)
S100 제품 제단 단계(제10 단계)S10 cathode ceramic liquid manufacturing step (first step)
S20 cathode ceramic liquid phase dispersion step (second step)
S30 cathode ceramic liquid thermocompression step (third step)
S40 cathode layer thickness forming step (4th step)
S50 electrolyte ceramic liquid phase manufacturing step (5th step)
S60 electrolyte ceramic liquid phase dispersion step (6th step)
S70 electrolytic ceramic liquid thermocompression step (7th step)
S80 electrolyte layer thickness formation step (8th step)
S90 anode layer deposition step (9th step)
S100 product cutting stage (10th stage)

Claims (5)

음극층과, 전해질층과, 양극층이 순차적으로 적층된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법에 있어서,
상기 음극층을 형성하는 음극 세라믹 액상을 제조하는 제1 단계와;
상기 음극 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 코팅막 제판 상에 분산하는 제2 단계와;
상기 코팅막 제판 상에 분산된 음극 세라믹 액상을 상부에서 열압착하여 경화시키는 제3 단계와;
상기 코팅막 제판 상에 상기 음극 세라믹 액상이 경화되며 형성된 음극층이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제2 단계와 상기 제3 단계를 반복하는 제4 단계를; 포함하며,
상기 제1 단계는, 음극 세라믹 파우더, 에탄올 및 톨루엔, 분산제를 3 : 1 : 0.1의 중량비로 볼밀기를 이용하여 1차 희석한 후, 고분자 바인더를 상기 분산제 기준 10배 중량비로 첨가하여 볼밀기를 이용하여 2차 희석하여 상기 음극 세라믹 액상을 제조하고,
상기 제3 단계는, 온도 30 ~ 40℃ , 압력 1.5Mph, 시간 5 ~ 8초의 조건으로 열압착하는 것을 특징으로 하는 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법.In the method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell in which a negative electrode layer, an electrolyte layer, and a positive electrode layer are sequentially stacked,
A first step of preparing a negative ceramic liquid phase forming the negative electrode layer;
A second step of dispersing the negative electrode ceramic liquid on the coating film platemaking using a pressure spray disperser;
A third step of curing the negative electrode ceramic liquid dispersed on the coating film plate by thermocompressing from the top;
A fourth step of repeating the second and third steps until the negative electrode ceramic liquid is cured on the coating film engraving and the formed negative electrode layer has a predetermined thickness; Includes,
In the first step, the negative electrode ceramic powder, ethanol and toluene, and a dispersant are first diluted with a ball mill in a weight ratio of 3: 1: 0.1, and then a polymer binder is added in a weight ratio of 10 times the weight of the dispersant, and then, a ball mill is used. Secondary dilution to prepare the negative electrode ceramic liquid,
The third step is a method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell with improved surface resistance, characterized in that thermocompression bonding is performed under conditions of a temperature of 30 to 40° C., a pressure of 1.5 MPh, and a time of 5 to 8 seconds. 제1항에 있어서,
상기 전해질층을 형성하는 전해질 세라믹 액상을 제조하는 제5 단계와;
상기 전해질 세라믹 액상을 압력 스프레이 분산기를 이용하여 상기 제4 단계를 거친 음극층 상에 분산하는 제6 단계와;
상기 음극층 상에 분산된 전해질 세라믹 액상을 상부에서 열압착하여 경화시키는 제7 단계와;
상기 음극층 상에 상기 전해질 세라믹 액상이 경화되며 형성된 전해질층이 정해진 두께가 될 때까지 상기 제6 단계와 상기 제7 단계를 반복하는 제8 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법.The method of claim 1,
A fifth step of preparing an electrolyte ceramic liquid phase forming the electrolyte layer;
A sixth step of dispersing the electrolyte ceramic liquid phase on the negative electrode layer after the fourth step using a pressure spray disperser;
A seventh step of curing the electrolytic ceramic liquid phase dispersed on the negative electrode layer by thermocompression bonding from the top;
An eighth step of repeating the sixth and seventh steps until the electrolyte ceramic liquid phase is cured on the negative electrode layer and the formed electrolyte layer has a predetermined thickness; A method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell having improved surface resistance, characterized in that it further comprises. 제2항에 있어서,
상기 제8 단계를 거친 전해질층의 상부에 양극층을 증착하는 제9 단계와;
상기 제9 단계를 거쳐 음극층과, 전해질층과, 양극층이 순차적으로 적층된 제품을 일정한 형태로 제단하는 제10 단계를; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면저항이 개선된 고체 산화물 연료전지용 단위 전지 제조 방법.The method of claim 2,
A ninth step of depositing an anode layer on the electrolyte layer that has passed through the eighth step;
A tenth step of cutting a product in which a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer are sequentially stacked through the ninth step in a predetermined shape; A method of manufacturing a unit cell for a solid oxide fuel cell having improved surface resistance, characterized in that it further comprises. 삭제delete 삭제delete
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