一種固體氧化物燃料電池和電池堆的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種固體氧化物燃料電池和電池堆，所述電池呈凹凸結(jié)構(gòu)，所述電池包括底層的陽性支撐層，所述陽性支撐層上依次設(shè)有活性陽極層、電解質(zhì)層、活性陰極層和陰極材料層；所述電池堆包括本實用新型所述的固體氧化物燃料電池和連接體。本實用新型的固體氧化物燃料電池的凹凸結(jié)構(gòu)的設(shè)計既可以增加單片電池的有效反應(yīng)面積，提高電池堆的體積功率密度，降低電池堆的重量；又可以直接將平面的連接板覆在該電池上，凹凸結(jié)構(gòu)的電池和平面的連接板間形成氣流通道，只用加工氣孔就可以了，不用專門加工氣流通道，不用進行占成本較高的機床雕銑加工部分，極大節(jié)省連接板的材料和加工成本，減少了電池堆的重量。
【專利說明】一種固體氧化物燃料電池和電池堆

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種固體氧化物燃料電池和電池堆。

【背景技術(shù)】
[0002] 固體氧化物燃料電池能把化學能直接轉(zhuǎn)換成電能，能量轉(zhuǎn)化效率高，對環(huán)境污染 低，具有技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)勢，很有商業(yè)前途。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中的固體氧化物燃料電池有管式和平板式，而其中平板式電堆的重復(fù)單 元結(jié)構(gòu)為密封材料-集電材料-電池膜片-集電材料-密封材料-連接板方式，需要在連 接板上進行機械或化學類的加工，以設(shè)置氣流通道，其工藝雖然成熟，但成本很高。在這樣 的重復(fù)單元中，大部分的空間由連接板的金屬的氣流通道和集電材料所占據(jù)，這部分空間 并不能增大電池的有效反應(yīng)面積，而且金屬的密度遠高于陶瓷，這種電池、電池堆的體功率 密度低，連接板加工成本高。
[0004] 因此，需要發(fā)明設(shè)計一種同樣單位體積中，減少連接板材料和加工成本，減輕電池 堆重量，獲得更大的輸出功率的固體氧化物燃料電池。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的固體氧化物燃料電池體功率密度低，連接板材料 和加工成本高，電池堆重量大等問題，提供一種固體氧化物燃料電池和電池堆方案，從而能 夠有效解決上述問題，進一步降低固體氧化物燃料電池的成本和擴大其應(yīng)用范圍。
[0006] 針對上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案如下：
[0007] -方面，本實用新型提供一種固體氧化物燃料電池，所述電池呈凹凸結(jié)構(gòu)，所述凹 凸結(jié)構(gòu)包括成均勻間隔設(shè)置的凸起和凹槽，所述電池包括底層的陽性支撐層，所述陽性支 撐層上依次設(shè)有活性陽極層、電解質(zhì)層、活性陰極層和陰極材料層。
[0008] 本實用新型的固體氧化物燃料電池的凹凸結(jié)構(gòu)的設(shè)計既可以增加單片電池的有 效反應(yīng)面積，提高電池堆的體積功率密度，降低電池堆的重量；又可以直接將平面的連接板 覆在該電池上，凹凸結(jié)構(gòu)的電池和平面的連接板間形成氣流通道，只用加工氣孔就可以了， 不用專門加工氣流通道，氣流直接經(jīng)由電池上凹凸結(jié)構(gòu)而成，而不是現(xiàn)有技術(shù)中的在連接 體上加工的金屬的氣槽，不用進行占成本較高的機床雕銑加工部分，極大節(jié)省了連接板的 加工成本，進一步減少了電池堆的重量，并進一步擴大其應(yīng)用范圍。
[0009] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。
[0010] 作為優(yōu)選的方案，所述凹凸結(jié)構(gòu)的凸起的寬度為1?5mm。
[0011] 作為優(yōu)選的方案，所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽寬度為凸起寬度的1-5倍。
[0012] 作為優(yōu)選的方案，所述固體氧化物燃料電池的厚度小于等于1mm，該厚度是指固體 氧化物電池從底部到凸起頂部的高度。
[0013] 采用上述優(yōu)選的方案，連接板材料的厚度可以從1?5mm降到0· 2?0· 5mm左右， 從而減少連接板材料的重量，電池堆的重量又可以進一步降低。
[0014] 另一方面，本實用新型還提供一種固體氧化物燃料電池堆，所述電池堆包括本實 用新型所述的燃料電池和連接體，所述連接體為平面連接體，所述連接體的端部設(shè)有多個 氣孔，所述氣孔與所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽相對應(yīng)，所述氣孔與連接體，以及所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹 槽形成氣流通道。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本實用新型所述的固體氧化物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖中，1為陽極支撐層，2為活性陽極層，3為電解質(zhì)層，4為活性陰極層，5為陰極材 料層，6為凸起，7為凹槽。

【具體實施方式】
[0017] 以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用 新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0018] 如圖1所示，本實用新型所述的固體氧化物燃料電池，所述電池呈凹凸結(jié)構(gòu)，所述 凹凸結(jié)構(gòu)包括成均勻間隔設(shè)置的凸起6和凹槽7,所述電池包括底層的陽性支撐層1，所述 陽性支撐層1上依次設(shè)有活性陽極層2、電解質(zhì)層3、活性陰極層4和陰極材料層5。
[0019] 所述凹凸結(jié)構(gòu)的凸起6的寬度為1?5mm ;所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽7寬度為凸起6寬 度的1-5倍，所述固體氧化物燃料電池的厚度小于等于1_。
[0020] 在制備時，采用擠出成型的辦法可以得到具有凹凸結(jié)構(gòu)的陽極支撐層1，然后采用 浸漬的辦法依次在陽極支撐層上浸漬活性陽極層2,電解質(zhì)層3,燒結(jié)一次得到半電池，在 此基礎(chǔ)上再浸漬活性陰極層4,陰極材料層5,得到呈凹凸結(jié)構(gòu)的固體氧化物燃料電池。
[0021] 使用前，在平面連接板的端部加工氣孔，所述氣孔與所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽相對應(yīng)， 所述氣孔與連接體，以及所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽形成氣流通道，使用時，將本實用新型所述的 固體氧化物燃料電池、平面的連接板，以及密封材料、集電材料按下面的次序：連接板-密 封材料-集電材料-電池膜片-集電材料-密封材料-連接板重復(fù)堆疊就可構(gòu)成本實用新 型所述的固體氧化物燃料電池堆，節(jié)約了成本，極大節(jié)省連接板的加工成本，減少了電池堆 的重量。
[0022] 以下針對本發(fā)明的一種【具體實施方式】為例，在100*100mm單電池上，本實用新 型實施例所述的固體氧化物燃料電池，選擇凹槽和凸起的寬度的比例為1，凸起的高度為 0. 8_(此處的高度是指從凹槽所在水平線到凸起頂部的高度），凸起的寬度為2_，電極的 有效面積可以由原來的81cm2,增加到112. 68cm2左右，有效面積提高了 39. 11% ;而相應(yīng)的 體積功率密度會上升，同樣大小的電池堆所需電池片數(shù)減少，成功率更高，而連接板的數(shù)量 相應(yīng)減少，并且不用專門加工氣孔，材料和加工成本大大降低。
[0023] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保 護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種固體氧化物燃料電池，所述電池呈凹凸結(jié)構(gòu)，所述凹凸結(jié)構(gòu)包括成均勻間隔設(shè) 置的凸起和凹槽，所述電池包括底層的陽性支撐層，所述陽性支撐層上依次設(shè)有活性陽極 層、電解質(zhì)層、活性陰極層和陰極材料層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池，其特征在于，所述凹凸結(jié)構(gòu)的凸起的 寬度為1?5_。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池，其特征在于，所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽寬 度為凸起寬度的1?5倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物燃料電池，其特征在于，所述固體氧化物燃料電 池的厚度< 1mm。
5. -種固體氧化物燃料電池堆，所述電池堆包括權(quán)利要求1至4中任一項所述的固體 氧化物燃料電池和連接體，所述連接體為平面連接體，所述連接體的端部設(shè)有多個氣孔，所 述氣孔與所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽相對應(yīng)，所述氣孔與連接體，以及所述凹凸結(jié)構(gòu)的凹槽形成 氣流通道。
【文檔編號】H01M8/02GK203871425SQ201420297925
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】楊小春 申請人:昆山艾可芬能源科技有限公司