【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于固體氧化物電解質支撐單電池，具體涉及一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池及其制備方法。
技術介紹
1、在soec中，電解質與電極界面的接觸質量是決定其性能和穩定性的關鍵因素。界面接觸的優劣直接影響電化學反應速率、氧離子傳導性能以及整體能量轉換效率。然而目前絕大多數soec的研究主要聚焦于高性能電極材料的設計與開發，而對電解質界面特性的研究相對較少。傳統的電解質界面通常為光滑的平面型結構，這種設計使得電解質與電極的實際接觸表面積受到顯著限制，導致界面反應活性不足，制約了整體電化學性能的提升。此外，傳統方法在電解質界面改性上的不足主要源于制備工藝復雜、成本較高以及技術難度較大，這些因素使得電解質界面工程未能成為研究的重點。為克服這一技術難點并深入揭示界面設計提升電解性能的作用機制，本專利技術基于界面工程策略，提出一種酸腐蝕改性lsgm電解質表面的新方法，該方法通過簡單酸處理顯著增加電解質表面粗糙度、減小厚度，并修復高溫退火損傷。電解質界面粗糙化后，電解質與電極的化學鍵合增強，電化學性能顯著提升。粗糙化電解質界面為soec電解co2性能提升提供了全新視角，解決了傳統電解質與電極接觸質量差、界面活性位點不足的難題，優化了離子與電子傳輸路徑，顯著提升soec電解co2性能，有利于co2減排與資源化利用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術中的不足之處，提供一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池及其制備方法。
2、為了實現本專利技術的目的，本專利技術采用
3、一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，包括如下步驟：
4、s1、在經研磨后的鑭鍶鎂鎵氧化物粉末中添加粘合劑粉末繼續研磨至飄散狀態，得基礎原料；
5、s2、將所述基礎原料通過干壓成型工藝制成鑭鍶鎂鎵氧化物電解質坯體；
6、s3、將所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質坯體置于高溫燒結爐內，按照預設的升溫過程進行燒結，當升至目標溫度時，保持4-6小時，燒結完成后，采用自然冷卻或預設降溫過程將燒結獲得的鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片的溫度降至室溫；其中，所述目標溫度為1450℃；
7、s4、用準備好的刻蝕溶液在密封容器中采用完全浸沒的方式浸泡所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片10至20小時，對所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片的表面進行刻蝕，使所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片表面形成具有微觀粗糙結構的表面形態，即增加所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片表面的粗糙度，刻蝕完成后，將具有粗糙表面形態的鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片從刻蝕溶液中取出，用去離子水進行超聲清洗，清除鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片表面殘留的刻蝕溶液和刻蝕產物，清洗后，采用自然晾干或低溫干燥的方法進行干燥處理；其中，所述刻蝕溶液為酸性溶液，所述酸性溶液是由體積比為1:3的濃硝酸和濃鹽酸混合而成的；
8、s5、用制備好的電極漿料均勻涂覆在經干燥處理后的鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片的表面，涂覆完成后，將涂覆電極漿料的鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片置于空氣氛圍下，進行高溫煅燒處理，使電極漿料與電解質發生界面反應，形成三相界面，從而構建粗糙固體氧化物電解質支撐單電池。
9、作為本專利技術的優選方案，所述鑭鍶鎂鎵氧化物粉末與粘合劑粉末的質量比為5:1。
10、作為本專利技術的優選方案，所述粘合劑為粉體質量1wt％的pva。
11、作為本專利技術的優選方案，所述干壓成型工藝，包括如下步驟：
12、s41、采用分層裝填的方式將鑭鍶鎂鎵氧化物粉末逐層填入模具中，并使用刮刀均勻刮平每一層；
13、s42、裝填完成后，施加200mp至300mp的壓制壓力，并保壓1分鐘；
14、s43、保壓完成后，按照20-30mp/s的速率緩慢降低壓力直至完全釋放；
15、s44、釋放后，將模具中的壓坯輕柔退模，得到鑭鍶鎂鎵氧化物電解質坯體。
16、作為本專利技術的優選方案，所述升溫過程采用逐步升溫模式，以1℃/分鐘的速率逐級升溫至200℃，隨后以3℃/分鐘的升溫速率升至目標燒結溫度1450℃。
17、作為本專利技術的優選方案，所述電極漿料是將電極粉末lscf與粘結劑按質量比為2:3的比例混合，置于研缽中，研磨至均勻分散且具有適當粘度即得；其中：所述粘結劑是由質量百分比為6%乙基纖維素和質量百分比為94%松油醇混合形成的。
18、作為本專利技術的優選方案，所述高溫煅燒的工藝條件為煅燒溫度設定為1000℃，保溫時間為3小時。
19、作為本專利技術的優選方案，所述保持的優化時間為5小時。
20、一種粗糙化固體氧化物電解質支撐的單電池，包括鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片，所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片的表面具有微觀粗糙結構，且粗糙度為2.5μm至3.0μm。
21、有益效果
22、本專利技術的制備方法具有工藝簡單、可控性強和成本低的優點，制備的單電池表面粗糙均勻、電極附著牢固、電化學性能優異，能夠廣泛應用于固體氧化物電解池的制備及其相關領域。
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1.一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述鑭鍶鎂鎵氧化物粉末與粘合劑粉末的質量比為5:1。
3.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述粘合劑為粉體質量1wt％的PVA。
4.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述干壓成型工藝，包括如下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述升溫過程采用逐步升溫模式，以1℃/分鐘的速率逐級升溫至200℃，隨后以3℃/分鐘的升溫速率升至目標燒結溫度1450℃。
6.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述電極漿料是將電極粉末LSCF與粘結劑按2:3的質量比混合，置于研缽中，研磨至均勻分散且具有適當粘度時獲得的；其中：所述粘結劑是由質量百分比為6%乙基纖維素和質量百分比為94%松油
7.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述高溫煅燒的工藝條件為煅燒溫度設定為1000℃，保溫時間為3小時。
8.一種粗糙化固體氧化物電解質支撐的單電池，其特征在于：所述單電池包括鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片，所述鑭鍶鎂鎵氧化物電解質片的表面具有微觀粗糙結構，且粗糙度為2.5μm至3.0μm。
...【技術特征摘要】
1.一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述鑭鍶鎂鎵氧化物粉末與粘合劑粉末的質量比為5:1。
3.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述粘合劑為粉體質量1wt％的pva。
4.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述干壓成型工藝，包括如下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種粗糙化固體氧化物電解質支撐單電池的制備方法，其特征在于：所述升溫過程采用逐步升溫模式，以1℃/分鐘的速率逐級升溫至200℃，隨后以3℃/分鐘的升溫速...
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