用于燒結的方法技術

本發明專利技術提供一種用于燒結的方法，所述方法按以下順序包括以下步驟：在支撐體上提供未燒結狀態或預燒結狀態的主體；在支撐體上的至少一個間隔物上提供載荷，使得載荷位于所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體之上而沒有接觸主體；在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的軟化溫度或分解溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體；在高于間隔物的軟化點或分解溫度并且低于燒結溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體，使得載荷接觸主體，和-燒結未燒結狀態或預燒結狀態的主體。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術提供一種用于燒結在未燒結(green)或預燒結狀態的主體的改進的方法。
技術介紹
通常，固體氧化物電池(SOC)通常包括設計用于不同的應用的電池，例如固體氧化物燃料電池(SOFC)、固體氧化物電解電池(SOEC)或膜。由于它們共同的基本結構，相同的電池可例如用于SOFC應用以及用于SOEC應用。由于在SOFC中將燃料進料至電池并轉化為動力，而在SOEC中施加動力以生產燃料，這些電池稱為‘可逆’電池。固體氧化物燃料電池(SOFC)為本領域眾所周知的，并且具有各種設計。典型的構造包括夾在兩個電極之間的電解質層。在操作期間，通常在約500°C -約1100°C的溫度下，一個電極與氧或空氣接觸，而另一個電極與燃料氣體接觸。在現有技術中提出的最通常的制造工藝包括制造單電池(single cell)。通常，提供支撐體，在支撐體上形成未燒結(即，未燒結的)狀態的陽極層，接著以它們的未燒結狀態施加電解質層和第二電極層。將這樣形成的半電池干燥，隨后在至高達1600°C的溫度下燒結(在一些情況下，在還原氣氛中)。然而，未燒結主體的燒結步驟不利地導致若干問題。由于不同的層具有不同的熱膨脹系數，在燒結期間各層的平面形狀往往彎曲，如果所述電池用于電池組(cell stack),這會引起接觸問題。變形的電池不能使用并被丟棄，使得大規模生產非常昂貴并且材料大量，迄今為止對當今的工業要求不實用。因此，在EP-A-2104165中已提出使用一種對稱的層排列，其中夾住電解質層的兩個電極層由相同的材料形成。由于所述排列，在燒結期間的熱應力降低主體的變形，因為外層以相同的速率膨脹和收縮。然而，由于未燒結狀態的陽極和陰極材料必須具有相同的熱膨脹系數，這種類型的電池非常局限于特定的材料。因此，期望改進固體氧化物電池的制造工藝，以避免材料浪費和使得工藝更加成本聞效。專利技術目的 本專利技術的主要目的是提供一種用于生產固體氧化物電池的改進的工藝，通過該工藝可更有效地生產固體氧化物電池，具有由于在生產過程期間引起的缺陷導致的較少的廢材料和較少的不能用的電池。
技術實現思路
本專利技術提供一種，所述方法按以下順序包括以下步驟: -在支撐體上提供未燒結狀態或預燒結狀態的主體； -在支撐體上的至少一個間隔物上提供載荷，使得載荷位于所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體之上而沒有接觸主體； -在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的軟化溫度或分解溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體； -在高于間隔物的軟化點或分解溫度并且低于燒結溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體，使得載荷接觸主體，和-燒結所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體。在從屬權利要求中和在以下專利技術詳述中描述優選的實施方案。附圖簡述 附圖說明圖1說明在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的軟化溫度或分解溫度的溫度下熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體的步驟之前本專利技術的工藝。在支撐體I上提供未燒結的主體2和間隔物4，并且在間隔物上放置載荷3。圖2說明在燒結后本專利技術的工藝。已燒結的主體5現在夾在支撐體I和載荷3之間。專利技術詳述 本專利技術提供一種，所述方法按以下順序包括以下步驟: -在支撐體上提供未燒結狀態或預燒結狀態的主體； -在支撐體上的至少一個間隔物上提供載荷，使得載荷位于所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體之上而沒有接觸主體； -在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的軟化溫度或分解溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體； -在高于間隔物的軟化點或分解溫度并且低于燒結溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體，使得載荷接觸主體，和-燒結所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體。有利地，使用本專利技術的方法，在一步程序中，即通過常規地進行，改進未燒結的主體的燒結，并且因此可在沒有常規工藝中未燒結的主體所需的任何另外的方法步驟或另外的制備的情況下采用。由于在支撐體上的至少一個間隔物上提供載荷，使得載荷位于所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體之上而沒有接觸主體，在燒結之前，未燒結的主體不粘住載荷。如果令載荷與未燒結的主體直接接觸，因為未燒結的主體呈現輕微粘性，未燒結的主體的部分可能粘住載荷，并且在燒結后除去載荷之后，主體的部分往往保留在載荷上。它們難以除去，并且主體往往容易破裂。在一個優選的實施方案中，載荷根本不接觸未燒結的主體。然而，未燒結的主體的一小部分初始可與載荷接觸，例如因為未燒結的主體不完全平坦，而是包含隆起或脊，或者因為未燒結的主體輕微彎曲。這不會有害，只要接觸表面足夠小即可。此外，有利地，由于載荷與未燒結的主體初始不接觸，在加熱期間主體可自由移動，而不干擾載荷。由主體蒸發的有機物和/或溶劑引起的未燒結的主體的任何移動不受影響，導致非常均勻燒結的主體。此外，在加熱期間來自載荷的任何應力或應變得到避免，導致在所得到的已燒結的主體中較少形成裂紋。初始設置在圖1中說明。在支撐體I上提供未燒結的主體2和至少一個間隔物4，并且在間隔物上放置載荷3。在圖1中，顯示兩個間隔物4，但是如果期望，當然可使用僅一個或多于兩個間隔物。載荷3與初始未燒結的主體不接觸。優選，在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的分解溫度的溫度下處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體在200-600°C的溫度下進行，更優選300-500°C，還更優選在350-450°C的溫度下進行。進一步優選，在高于間隔物的軟化點或分解溫度并且低于燒結溫度的溫度下處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體在400-900°C的溫度下進行，更優選450-850°C，最優選 500-800。。。燒結優選在高于間隔物的軟化點或分解溫度的溫度下進行。一旦間隔物已軟化或分解，載荷實質上接觸未燒結的主體。更具體地，載荷將在未燒結的主體的整個面積上接觸，以確保非常均勻燒結的主體。燒結溫度足夠高到確保未燒結的主體的燒結，并且取決于采用的材料。優選，燒結溫度為 950-1500°C，更優選 1000-1400°C，還更優選 1100_1350°C。圖2說明在燒結后本專利技術的工藝。已燒結的主體5夾在支撐體I和載荷3之間。在該具體的實施方案中，間隔物4已分解。載荷3在整個面積上接觸已燒結的主體，并且確保非常均勻燒結的主體。有利地，由于本專利技術的方法，載荷不粘附于已燒結的主體，因此在冷卻后可容易地除去，而不引起裂紋。所述至少一個間隔物優選選自碳材料、金屬、金屬合金、金屬復合材料、聚合材料和它們的混合物。最優選碳材料(例如石墨)和聚合材料。材料的選擇取決于在燒結期間的氣氛條件，即，燒結是否在還原條件下或在惰性氣氛中進行，并且可根據需要適當選擇。還優選所述至少一個間隔物以棒、卷、磚狀物或彈簧的形式提供。對于碳材料，優選塊狀物、磚狀物或棒。在加熱期間碳棒或磚狀物燃燒并且完全蒸發，使得在加熱期間載荷得以接觸。如果使用金屬或金屬合金，間隔物也可以彈簧形式使用，其在加熱期間軟化，并且使得載荷由于其重量而得以與未燒結的主體在整個面積上接觸。用于支撐體的材料通常不局限于特定的材料。然而，考慮承受高溫、重量和耐受各種燒結條件(例如還原氣氛)的要求，優選陶瓷支撐體。更優選，陶瓷支撐體選自氧本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.07 EP 10007032.51.一種用于燒結的方法，所述方法按以下順序包括以下步驟: -在支撐體上提供未燒結狀態或預燒結狀態的主體； -在支撐體上的至少一個間隔物上提供載荷，使得載荷位于所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體之上而沒有接觸主體； -在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的軟化溫度或分解溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體； -在高于間隔物的軟化點或分解溫度并且低于燒結溫度的溫度下，熱處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體，使得載荷接觸主體，和 -燒結所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體。2.權利要求1的方法，其中在高于未燒結的主體中所含的有機組分的分解溫度并且低于間隔物的分解溫度的溫度下處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體在200-600°C的溫度下進行。3.權利要求1的方法，其中在高于間隔物的軟化點或分解溫度并且低于燒結溫度的溫度下處理所述未燒結狀態或預燒結狀態的主體在400-900°C的溫度下進行。4.權利要求1的方法，其中所述燒結在950-1500°C的溫度下進行。5.權利要求1-4中任一項的方法,其中所述至少一個間隔物選自碳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S林德羅思，
申請(專利權)人：丹麥技術大學，
類型：
國別省市：