本发明涉及燃料电池领域，具体而言，涉及以阳电极为支撑体的电池的制作方法。
背景技术：
燃料电池是把化学反应的化学能直接转化为电能的装置。其以燃料与氧化剂作为发电原料。作为重要的一类燃料电池，固体燃料电池(solidoxidefuelcell，sofc)具有自身独特的优点，例如，相对较高的工作温度(如800～1000℃)。
通常地，sofc的主要问题之一是：在实际的制备和使用过程中，板型sofc往往表现出容易形成裂纹、开裂、剥离等状况。
技术实现要素：
基于现有技术的不足，本发明提供了以阳电极为支撑体的电池的制作方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。
本发明是这样实现的：
在第一方面，本发明的示例提供了一种以阳电极为支撑体的电池的制作方法。
制作方法包括：
采用第一种电极材质制作阳电极，并在阳电极表面制作电解质层；
在电解质层的背离阳电极的表面制作热膨胀系数小于等于电解质层的热膨胀系数的网络分割结构，网络分割结构将电解质层的表面分割为留白部分和遮盖部分；
在留白部分填充用于制作阴极的第二种电极材质。
在第二方面，本发明的示例提供了一种以阳电极为支撑体的电池的制作方法。
采用第一种电极材质制作阳电极，并在阳电极表面制作电解质层；
在电解质层的背离阳电极的表面制作热膨胀系数小于等于电解质层的热膨胀系数的网络分割结构，网络分割结构将电解质层的表面分割为留白部分和遮盖部分；
在留白部分和遮盖部分附着用于制作阴极的第二种电极材质。
示例中，在阴极和电解质层之间制作了网络分割结构。通过这样的手段，完整的连续体结构的阴极被网络分割结构在物理结构上被实质分割为了多个部分，各个部分之间能够以该网络分割结构为边界。
由于阴极被区隔为多个部分，因此，在燃料电池的制作和使用过程中，阴极的热膨胀被很好地分散和抑制，以至于其热膨胀的应力被分散、部分地卸载掉，从而电解质层与阴极之间更易于配合，不会因电解质和阴极的变形差距太大而相互脱落、分离。
结合第一方面或第二方面，在本申请实施例的第一种可能的实施方式中，制作阳电极的方法包括：
阳电极为微孔结构。
多孔的阳电极具有较大的表面积，更易于与物料接触，从而更易于进行反应。
结合第一种可能的实施方式，在本申请实施例的第二种可能的实施方式中，阳电极的制作材料包括镍金属陶瓷或多孔镍板。
镍金属陶瓷、多孔镍板具有成本低廉、方便制作和使用的优点。
结合第一方面或第二方面，在本申请实施例的第三种可能的实施方式中，制作电解质层的方法包括：
以阳电极为支撑体，通过浸涂或旋涂的方式将电解质浆料转移至阳电极的表面。
旋涂和浸涂的方法易于进行量产，降低成本。
结合第三种可能的实施方式，在本申请实施例的第四种可能的实施方式中，电解质浆料通过将电解质分散在分散剂中制成，分散剂包括有机溶剂。
利用有机溶剂制作电解质浆料，可以使电解质充分地分散，有利于提高电解质层的性能的一致性。
结合第一方面或第二方面，在本申请实施例的第五种可能的实施方式中，网络分割结构的制作材料包括氧化铝。
氧化铝的性能优异，且其与阴极、电解质层之间的热膨胀系数更适配。
结合第五种可能的实施方式，在本申请实施例的第六种可能的实施方式中，制作网路分割结构的方法包括：将氧化铝配制为浆料通过丝网印刷的方式刷涂在电解质层的表面。
丝网印刷工艺成熟，可以确保制作的网络分割结构的品质。
结合第二方面，在本申请实施例的第七种可能的实施方式中，在留白部分和遮盖部分附着用于制作阴极的第二种电极材质之前，制作方法还包括：
将阳电极、电解质层以及网络分割结构进行烧结。
通过将阳电极、电解质层以及网络分割结构进行烧结可以是各个功能层之间充分接触和结合，避免不同层之间的分离。
结合第七种可能的实施方式，在本申请实施例的第八种可能的实施方式的一些可选示例中，将阳电极、电解质层以及网络分割结构进行烧结的温度为1265～1300℃。
基于阳电极、电解质以及网络分割结构的制作原料的考虑，以上述温度进行烧结可以平衡能耗的烧结性能之间的需要。
有益效果：
本发明实施例提供的方法将阴极进行分割，使阴极被分割为多个部分。并且，该多个部分中的相邻两个部分之间可以网络分割结构为边界。如此，由于网络分割结构可以使阴极与电解质层的热膨胀失配被部分或全部地纠正，因此，两者不容易因热膨胀变形差异巨大而相互脱落。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1-1为本发明示例中的第一种膜电极结构的轴侧方向的结构示意图；
图1-2示出了图1所示的膜电极结构的主视方向的结构示意图；
图1-3示出了图1所示的膜电极结构的俯视方向的结构示意图；
图2示为本发明示例中的第二种膜电极结构的俯视方向的结构示意图；
图3示为本发明示例中的第三种膜电极结构的俯视方向的结构示意图；
图4示为本发明示例中的第四种膜电极结构的俯视方向的结构示意图；
图5示为本发明示例中的第五种膜电极结构的主视方向的结构示意图。
图标：100-燃料电池；102-阳电极；103-电解质层；104-阴极；105-分割材料结构；1041b-区域；1051b-六边形；1041c-区域；1051c-分割材料段；1041d-区域；1051d-分割材料段；200-燃料电池；204-阴极；205-分割材料层。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本发明实施例的以阳电极为支撑体的电池的制作方法进行具体说明：
示例中，发明人对燃料电池的阴极进行处理，使阴极具有相对于原尺寸缩小了的多个部分。其中，相邻部分间的界限处制作网络分割结构。
网络分割结构对各个部分起到约束作用，使形变不能够传递和累积，而使燃料电池不容易发生层间分离。
如图1-1、图1-2、图1-3所示，作为一种可选的具体示例，燃料电池100包括阳电极102、电解质层103、阴极104，并且在阴极104中分布有分割材料结构105。分割材料结构105的热膨胀系数小于等于电解质层103的热膨胀系数。各个结构层的高度可以是按照需要被自由地选择设置，并不以图1-1、图1-2、图1-3中所示出的为限，各层高度可以相同也可以相异。在俯视方向，如图1-3所示，空心矩形部分为阴极104，以斜线填充的部分为分割材料结构105。
除了如图1-3所示的分割材料结构105之外，示例中网络分割还可以具有其他的布置类型，且相应地阴极具有不同的分割形式，这样的一些分割方式可以在如图2～图4中被示明。
如图2为例，阴极104被构成分割材料结构105的填充的六边形1051b分割为多个更细小的空心的区域1041b，并且相邻两个区域1041b之间以六边形1051b(可以是其部分)为边界。
如图3为例，其中空心部分为阴极中的因被分割而成的区域1041c，为离散体。菱形填充部分为分割材料结构105的分割材料段1051c，大致为多个线段的组合，并且为连续体。
以图4为例，其中空心部分为阴极104中的因被分割而成的区域1041d。填充部分为分割材料层的分割材料段1051d。
以上的燃料电池100可以通过以下方法被制作。
制作方法包括：
步骤s101、采用第一种电极材质制作阳电极，并在阳电极表面制作电解质层。
其中，阳电极被用作支撑结构，以支撑电解质层以及后续的其他结构层阴极分割来进行说明。阳电极被选择为微孔结构，且制作材料可以选择镍金属陶瓷和多孔镍板。阳电极的制作方法可根据原料的不同而做出不同的选择。
通常地，阳电极可以通过将其制作原料制作为浆料，再注入到模具中固化而获得，例如，流延成型。当阳电极为平板状结构时，可以将制作原料注入到平板状的容器或槽或模具内，然后通过如加热的方式固化。阳电极可以选择单质镍。阳电极也可以选择镍合金为原料，其中，镍合金包括ni-co、ni-fe、ni-pt等、ni或ni合金再与氧化铈/氧化锆等形成金属陶瓷。金属陶瓷中，金属的体积分数在20-80％之间。
当制作原料是固体时，阳电极的制作方法包括：将原料通过切削、挤压成型、冲压成型等方式可以获得平板状结构的电极。
在作为支撑体的阳电极表面制作电解质层的方法包括：将电解质原料(例如可以选择稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆，当然也可不限至于前述列举的材料)制作成浆料(例如，将电解质分散在分散剂(有机溶剂)中制成)，再通过旋涂、浸涂的方式将其转移至阳电极的表面。示例中，电解质层是以薄膜的形式被制作而成，其高度可按需设置，例如1～50微米，或者2～44微米，或者10～33微米。
步骤s102、在电解质层的背离所述阳电极的表面制作热膨胀系数小于等于电解质层的热膨胀系数的网络分割结构，所述网络分割结构将所述电解质层的表面分割为留白部分和遮盖部分。
在制作阳电极和电解质层之后，将网络分割结构结合在电解质层表面。因此，网络分割结构和阳电极是分别位于电解质层的相对的两个表面的(如正面和背面；或，顶面和底面)。网络分割结构可以选择为氧化铝。相应地，其制作方法包括：将所述氧化铝配制为浆料，再通过丝网印刷的方式刷涂在所述电解质层的表面。
网络分割结构的制作原料例如可以是稀土掺杂的氧化铈或稀土掺杂氧化锆、氧化铝、mg-al尖晶石、硅酸盐等。以上所制作的网络分割结构可以具有适当的高度，例如，高度为1～50微米；或2～48微米；或8～30微米；或25～47微米。
应当理解的是，正如在前述所提及的，由于需要采用网络分割结构来分割阴极，因此，网络分割结构的制作原料并不是以完全覆盖的方式附着在电解质层的表面。相反地，电解质层的表面的局部被覆盖，而其他部分未被覆盖，从而网络分割结构将电解质层的表面分割为留白部分(未被覆盖部分)和遮盖部分。
基于实际使用的需要，燃料电池的各个功能和结构层需要具备适当的结构强度和稳定性。而这样的性能可以是通过固化的方式来获得的。例如，在制作获得作为支撑体的阳电极之后，再将电解质的原料布置在阳电极上，进一步地将网络分割结构布置在电解质层上，然后通过共烧结(烧结温度可以选择为1000～1500摄氏度，烧结气氛为空气)进行处理。
步骤s103、在所述留白部分填充用于制作阴极的第二种电极材质。或者，在遮盖部分附着用于制作阴极的第二种电极材质。或者，在留白部分和遮盖部分布置用于制作阴极的第二种电极材质。
根据阴极材料的不同，阴极的获得方法被自由地选择，示例中，在留白部分和/或遮盖部分附着第二种电极材质的方法包括：将第二种电极材质制作为浆料，然后涂敷于留白部分和/或遮盖部分，使第二种电极材质固化。
可选的具体示例中，用于形成阴极的第二种电极材质可以是金属氧化物，并且金属氧化物包括三元合金氧化物。三元合金氧化物中的金属元素包括第一元素组合或第二元素组合，其中，第一元素组合包括钐、锶、钴，因此三元合金氧化物可以是smxsrycooz(ssc)。一些具体的示例中可以sm0.5sr0.5co3o3。第二元素组合包括镧、锶、钴，因此。三元合金氧化物可以是laxsrycooz(lsc)。一些具体的示例中，三元合金氧化物可以是la0.5sr0.5coo3。或者阴极可以被选择为其他钙钛矿电极或类钙钛矿电极，如lasrcoo4。这样一些材料以浆料的方式被制成为阴极时，可以在900～1200℃下烧结以固化，同时能够与电解质层和/或网络分割结构结合。
在以上讨论以及图1-1至图4示出的例子中，用于制作阴极的第二种电极材质仅覆盖了电解质层的部分，而未覆盖网络分割结构。在图1-1中，阴极104和分割材料结构105具有相同的高度。可以理解的是，在其他的一些示例中，阴极104的高度也可以小于分割材料结构105的高度；或者，阴极104的高度也可以大于分割材料结构105的高度。
另外，用于制作阴极的第二种电极材质也可以是同时覆盖了电解质层和网络分割结构。这样的示例中，阴极包括覆盖在电解质层的第一覆盖部分和覆盖网络分割结构的第二覆盖部分，如图5所示。燃料电池200包括阳电极102、电解质层103、阴极204，并且在阴极204中分布有分割材料层205。由于阴极同时覆盖了电解质层和网络分割结构，因此，阴极是连续体，且阴极的高度时大于网络分割结构的高度。以上所述及的高度通常也是指的其厚度。
以上的各种分割方式(网络分割结构的构造)以及阴极的遮盖部分也可以与电池的各种类型(平板型、管型、波纹板型、扁管型或其他形状的电池)进行自由的选择组合。基于以上方法，燃料电池的阴极开裂的问题被很好地抑制和解决，燃料电池的成品率提高至95％以上。而现有的燃料电池(阴极、阳电极均为延续体，而未进行分割)的成品率仅为40～60％。
以下结合实施例对本发明的一种膜电极结构的制作方法作进一步的详细描述。
实施例1
示例中提供了一种管型的燃料电池(阳电极支撑、阴极分割)。其制作方法如下：
步骤101、制备阳电极。
阳电极为微孔结构，且采用镍金属陶瓷为原料。将镍金属陶瓷用有机溶剂配置为泥料，以挤出成型的方式制作为壁厚1mm、高5cm，内径5mm的阳电极管。
步骤102、制备电解质层。
电解质层的制作材料为la1-xsrxga1-ymgyoz(lsgm)。通过浸涂制作，厚度为30微米。以镍金属陶瓷材质的阳电极管为支撑体，电解质材料配置为浆料(有机溶剂为分散剂)，将支撑体浸没在电解质浆料中，以使浆料附着在阳电极管外表面。
步骤103、制备网络分割结构。
网络分割结构的制作材料选择为氧化铝，并被配置为浆料(有机溶剂为分散剂)，通过丝网印刷的方式刷涂到电解质层的表面，厚度为30微米。
步骤104、烧结。
将步骤101至步骤103所制备得到的阳电极+电解质层+网络分割结构在空气气氛中于1300摄氏度下烧结1小时，然后随炉冷却至室温。
步骤105、制备阴极。
阴极的制作材料为abo3的钙钛矿结构电极—lsm(la1-xsrxmo3，如la0.7sr0.3mo3)，其可以通过固相法合成或燃烧法或溶胶-凝胶法制作获得，本示例中通过将硝酸镧、硝酸锶以及硝酸锰溶解于水中，加入甘氨酸，在加热燃烧，然后1000℃焙烧。
将阴极材料浆液涂布在步骤104中制备的阳电极+电解质层+网络分割结构中的网络分割结构的表面，然后在空气气氛中于1200摄氏度下烧结1小时，然后随炉冷却至室温。
实施例2
示例中提供了一种平板型的燃料电池(阳电极支撑、阴极分割)。其制作方法如下：
步骤101、制备阳电极。
阳电极的制作材料为多孔镍板，通过冲压成型为2mm厚5cm×5cm的镍板。镍板经过清理，使表面光滑、平整、无污物。镍板的孔隙率为26％。
步骤102、制备电解质层。
电解质层的制作材料为la1-xsrxga1-ymgyoz(lsgm)。通过旋涂制作，厚度为20微米。以镍阳电极为支撑体，电解质材料配置为浆料(有机溶剂为分散剂)，通过在基板/支撑体表面涂敷而成。
步骤103、制备网络分割结构。
网络分割结构的制作材料选择为氧化铝，并被配置为浆料(有机溶剂为分散剂)，通过丝网印刷的方式刷涂到电解质层的表面，厚度为30微米。
步骤104、烧结。
将步骤101至步骤103所制备得到的阳电极+电解质层+网络分割结构在空气气氛中于1265摄氏度下烧结1小时，然后随炉冷却至室温。
步骤105、制备阴极。
阴极同样为微孔结构，且采用具有p型半导体结构的锶掺杂亚锰酸镧为原料。将阴极制作原料用有机溶剂配置为浆料，涂布在步骤104中制备的阳电极+电解质层+网络分割结构中的网络分割结构的表面，然后在空气气氛中于960摄氏度下烧结1小时，然后随炉冷却至室温。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。