一种集流体及制备方法技术

本发明专利技术提供一种集流体及其制备方法，所述集流体包括：第一导电层，所述第一导电层包括多个导电荆条，多个所述导电荆条间隔排列以形成多个通气道，各所述通气道沿前后方向延伸；以及，第二导电层，与所述第一导电层沿上下方向层叠设置，所述第二导电层具有多个第一气孔，所述多个气孔中至少部分所述第一气孔与所述通气道连通，以形成第一气流通道。本发明专利技术中，其集流体通过将具有延伸设置的通气道导电层与多孔的导电层叠设，多孔导电层增加整体的强度，而延伸通气道降低扩散阻力，使集流体兼顾结构强度的同时，降低气体流通阻力。与此同时，将通气道整体延伸设置，也可以进一步减少加工难度，减少制造成本。减少制造成本。减少制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种集流体及制备方法


[0001]本专利技术属于电化学领域，具体涉及一种集流体及制备方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物电池(SOC)是以氧离子或质子导电氧化物为电解质隔膜的电化学器件，既可以在燃料电池模式下运行，将氢气、合成气等燃料高效、清洁的转化为电能和热能，又可以在电解模式下运行，将水/二氧化碳转化为氢气/一氧化碳，从而将富余电力转化为化学能。SOC单体电池由致密电解质和位于其两侧的多孔空气极(或称为正极)和多孔燃料极(或称为负极)构成，为了满足实际应用中的高功率要求，需要将单体电池、燃料极集流体、空气极集流体、连接体等通过燃料极密封件及空气极密封件串接、封装成为电堆。
[0003]为了增强燃料、空气等气体在电极表面分配的均匀性，需要采用机械加工或者刻蚀工艺等，在连接体两侧分别制造多孔的扩散通道，但是这种方式得到扩散通道的方法往往制造工艺非常复杂，因此，在电池中设计多孔集流体成为替代的方案之一。然而，现有的集流体多为单层材料分布的多孔材料，这种结构往往需要降低气体阻力，开设大孔径空洞，但是这种结构设计会导致难以兼顾结构强度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种集流体，旨在提供一种兼顾结构强度与降低流通阻力的集流体。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种集流体，所述集流体包括：
[0006]第一导电层，所述第一导电层包括多个导电荆条，多个所述导电荆条间隔排列以形成多个通气道，各所述通气道沿前后方向延伸；以及，
[0007]第二导电层，与所述第一导电层沿上下方向层叠设置，所述第二导电层具有多个第一气孔，所述多个第一气孔中的至少部分所述第一气孔与所述通气道连通，以形成第一气流通道。
[0008]可选地，多个所述第一气孔中至少部分相互连通，形成第二气流通道；和/或，
[0009]所述导电荆条具有多个第二气孔，多个所述第二气孔与至少一部分的所述第一气孔连通，形成第三气流通道；和/或，
[0010]所述第二导电层的孔隙率为30％～98％；和/或，
[0011]所述第二导电层的厚度为0.05mm～1mm；和/或，
[0012]所述通气道的内径为0.05mm～10mm；和/或，
[0013]所述集流体的厚度为0.1～5mm。
[0014]可选地，所述导电荆条的孔隙率为30％～90％。
[0015]可选地，还包括导电保护层，所述导电保护层层叠设置于所述第二导电层远离所述第一导电层的一侧；和/或，
[0016]所述第一导电层与所述第二导电层均设置有多个，多个所述第一导电层与多个所
述第二导电层沿上下方向交错叠设，且所述集流体的最上层与最下层均为所述第二导电层。
[0017]可选地，所述第一导电层的材料包括Ni、Fe、Co、Cu、FeNi3、430L、Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、La
0.5
Sr
1.5
Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、LaSrFe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、La
0.4
Sr
1.6
Fe
1.5
Ni
0.1
Mo
0.4
O6‑
δ
、(La1‑
x
Sr
x
)MnO3‑
δ
、(La1‑
x
Sr
x
)CoO3‑
δ
、LaBa
0.5
Sr
0.5
Co2O
5+δ
、SmBa
0.5
Sr
0.5
Co2O
5+δ
、SmBaCo2O
5+δ
、BaGd
0.8
La
0.2
Co2O6‑
δ
、LaSrFe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
和La
0.4
Sr
1.6
Fe
1.5
Ni
0.1
Mo
0.4
O6‑
δ
中的至少一种，其中，0<x<1，0<δ<1；和/或，
[0018]所述第二导电层的材料包括Ni、Fe、Co、Cu、FeNi3、430L、Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
m
、La
0.5
Sr
1.5
Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
m
、LaSrFe
1.5
Mo
0.5
O6‑
m
、La
0.4
Sr
1.6
Fe
1.5
Ni
0.1
Mo
0.4
O6‑
m
、(La1‑
y
Sr
y
)MnO3‑
m
、(La1‑
y
Sr
y
)CoO3‑
m
、LaBa
0.5
Sr
0.5
Co2O
5+m
、SmBa
0.5
Sr
0.5
Co2O
5+m
、SmBaCo2O
5+m
、BaGd
0.8
La
0.2
Co2O6‑
m
中的至少一种，其中，0<y<1，0<m<1。
[0019]可选地，所述第一气孔中至少部分为直形孔，至少一部分的所述第一气流通道由所述直形孔与所述通气道连通形成，且各所述直形孔沿上下方向延伸。
[0020]此外，本专利技术还提供一种上述集流体的制备方法，所述集流体的制备方法包括以下步骤：
[0021]制备第一导电浆料和第二导电浆料，其中，所述第一导电浆料的原料包括第一粘结剂、第一分散剂、第一溶剂与第一导电原料，所述第二导电浆料的原料包括第二粘结剂、第二分散剂、第二溶剂、第二导电原料及第二造孔剂；
[0022]将所述第一导电浆料采用流延法制备成导电荆条生坯；
[0023]将所述第二导电浆料采用流延法制备成第二导电层生坯；
[0024]制备碳基浆料，将所述碳基浆料采用流延法制备成碳条；
[0025]将多个所述导电荆条生坯与多个所述碳条交错排列，组装成一体后，得到第一导电层生坯；
[0026]将所述第一导电层生坯与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，所述集流体包括：第一导电层，所述第一导电层包括多个导电荆条，多个所述导电荆条间隔排列以形成多个通气道，各所述通气道沿前后方向延伸；以及，第二导电层，与所述第一导电层沿上下方向层叠设置，所述第二导电层具有多个第一气孔，所述多个第一气孔中的至少部分所述第一气孔与所述通气道连通，形成第一气流通道。2.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，多个所述第一气孔中的至少部分相互连通，形成第二气流通道；和/或，所述导电荆条具有多个第二气孔，多个所述第二气孔与至少一部分的所述第一气孔连通，形成第三气流通道；和/或，所述第二导电层的孔隙率为30％～98％；和/或，所述第二导电层的厚度为0.05mm～1mm；和/或，所述通气道的内径为0.05mm～10mm；和/或，所述集流体的厚度为0.1～5mm。3.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述导电荆条的孔隙率为30％～90％。4.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，还包括导电保护层，所述导电保护层层叠设置于所述第二导电层远离所述第一导电层的一侧；和/或，所述第一导电层与所述第二导电层均设置有多个，多个所述第一导电层与多个所述第二导电层沿上下方向交错叠设，且所述集流体的最上层与最下层均为所述第二导电层。5.如权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述第一导电层的材料包括Ni、Fe、Co、Cu、FeNi3、430L、Sr2Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、La
0.5
Sr
1.5
Fe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、LaSrFe
1.5
Mo
0.5
O6‑
δ
、La
0.4
Sr
1.6
Fe
1.5
Ni
0.1
Mo
0.4
O6‑
δ
、(La1‑
x
Sr
x
)MnO3‑
δ
、(La1‑
x
Sr
x
)CoO3‑
δ
、LaBa
0.5
Sr
0.5
Co2O
5+δ
、SmBa
0.5
Sr
0.5
Co2O
5+δ
、SmBaCo2O
5+δ
、BaGd
0.8
La
0.2
Co2O6‑
δ
中的至少一种，其中，0<x<1，0<δ<1；和/或，所述第二导电层的材料包括Ni、Fe、Co、Cu、FeNi3、430L、Sr2Fe
1.5
Mo
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O6‑
m
、La
0.5
Sr
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Fe
1.5
Mo
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O6‑
m
、LaSrFe
1.5
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【专利技术属性】
技术研发人员：占忠亮，仝永成，陈初升，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：