电极和电化学电池的制作方法

本发明涉及用于电化学电池的电极、包括此类电极的电化学电池、生产此类电化学电池的方法以及在此类电极中使用的材料。

背景技术：

1、由氧化物层形成的电化学电池(经常被称为固体氧化物电池：soc)可以用作燃料电池或电解槽电池。

2、soc燃料电池单元使用氧化燃料的电化学转化过程来产生电。soc燃料电池单元还可以或替代地作为再生燃料电池(或反向燃料电池)单元(经常称为固体氧化物电解槽燃料电池单元)运行，例如从水分离出氢和氧，或从二氧化碳分离出一氧化碳和氧。

3、固体氧化物燃料电池(sofc)通过燃料气体(通常基于氢)的电化学氧化生成电能，并且所述装置通常基于陶瓷，使用含有陶瓷的氧离子导电金属氧化物作为电解质。许多陶瓷氧离子导体(例如，掺杂的锆氧化物或掺杂的铈氧化物)在超过500℃(对于基于铈氧化物的电解质)或650℃(对于基于锆氧化物的陶瓷)的温度下具有有用的离子电导率，所以sofc倾向于在高温下运行。

4、在操作中，sofc的电解质将氧离子从阴极传导至阳极，所述阴极和阳极位于电解质相对侧部。燃料，例如来源于碳氢化合物或醇的重整的燃料，接触阳极(通常称为“燃料电极”)，而氧化剂，诸如空气或富氧流体，接触阴极(通常称为“空气电极”)。传统的陶瓷支撑(例如，阳极支撑)sofc的机械强度低并且容易断裂。因此，最近开发了金属支撑的sofc，其具有支撑在金属基底上的活性燃料电池部件层。在这些电池中，陶瓷层可以非常薄，因为它们仅执行电化学功能：也就是说，陶瓷层不是自支撑的，而是放置在金属基底上并由金属基底支撑的薄涂层/膜。此类金属支撑的sofc堆叠与陶瓷支撑的sofc相比更稳健、成本更低、热特性更好，并且可以使用传统的金属焊接技术进行密封。

5、申请人的早期专利申请wo-a-2015/136295公开了金属支撑的sofc，其中的电化学活性层(或活性燃料电池部件层)包括阳极层、电解质层和阴极层，它们分别被沉积(例如，呈薄涂层/膜)在金属支撑板(例如，箔)上并且被其支撑。金属支撑板具有被非多孔区域包围的多孔区域，其中活性层被沉积在多孔区域上，使得气体可以经过孔从金属支撑板的一侧到达相对侧以进入涂覆于其上的活性层。多孔区域包括小开孔(钻穿金属箔基底的孔穴)，小开孔延伸穿过支撑板，覆盖阳极(或阴极，其取决于电化学活性层的取向)。

6、固体氧化物电解槽电池(soec)可以具有与sofc相同的结构，但在实施过程中是以反向或以再生模式运行的sofc，以实现水和/或二氧化碳的电解。

7、soc的燃料电极、电解质和空气电极可以各自由一个或多个层形成以优化运行。有效的空气电极材料允许氧气扩散到空气电极/电解质界面，并且具有与电解质相似的热膨胀系数。实际的空气电极材料常常具有钙钛矿结构abx3，其中a和b是不同的金属离子(可以有多于一种a和b金属离子)，x可以是o。一些sofc中的空气电极可以由活性层和本体层(bulk layer)形成，活性层靠近电解质，对氧的电化学还原的活性高，本体层可以是金属导体。有许多已知的阴极材料。

8、cruz pacheco等人(j.phys:conference series,第687卷,第1期,2016)公开了通过聚合燃烧法合成镨掺杂的铈氧化物，以实现作为sofc装置中的阳极部件的应用。

9、出于与soc无关的原因，已对掺杂的镨氧化物进行了研究。例如，zoellner等人(j.crystal growth,第355卷,第1期,2012,第159-165页)公开了在硅(111)上外延的铈掺杂镨氧化物膜的化学计量-结构相关性。knauth等人(j.european ceramic society,第19卷,第6-7期,1999,第831-836页)公开了纳米晶混合镨铈氧化物的非化学计量和弛豫动力学。popescu ione等人(applied catalysis a:general,第578卷,2019,第30-39页)公开了对ce-pr混合氧化物的催化氧化性能的研究。simona somacescu等人(j.nanoparticleresearch；第14卷,第6期,2012,第1-17页)公开了cepro的结构、形态、表面化学和催化性能。kang等人(j.alloys and compounds,第207-208卷,1994,第420-423页)公开了在hrem中原位改变的胶态粒子的结构和结构缺陷。

10、us-b-6,117,582描述了一种阴极组合物，其用于固体氧化物燃料电池，所述固体氧化物燃料电池具有由过渡金属钙钛矿(诸如prcoo3)或亚锰酸镨制成的阴极。nicollet,c,等人,international journal of hydrogen energy,2016年9月,第41卷,第34期,第15538-15544页描述了作为氧还原反应的电催化剂的pr6o11及其在sofc中作为阴极的用途。cn-a-106 057 641公开了la、nd和gd掺杂的pr半导体氧化物。wang等人,2017,meet.abstr.(ma2017-02)1730公开了pr1-xndxo2-d与(pr,nd)2nio4(pnno)的组合，其提高用作固体氧化物燃料电池的阴极的pnno的活性和相稳定性。biswas,r.等人(1997)journal of materialsscience letters.16.1089-1091公开了pr1-xlaxo2-δ(x＝0.05、0.1、0.2)的制备、结构和电传导性。zhu等人,advanced materials research,第1065-1069卷,(2014),第1921-1925页公开了ce0.8pr0.2-xndxo2-δ(x＝0.02、0.05、0.1)的制备和特性。wo-a-2006/106334a1描述了一种固体氧化物燃料电池(sofc)，其中阴极材料包括具有钙钛矿结构的掺杂材料，其可以包括镨。此结构具有常规符号abx3，其中铈被取代到“b”位上。

11、然而，仍然需要提供具有适合用于电化学电池中的特性的电极材料。

12、本发明的目的是解决此类需要。

技术实现思路

1、因此，在第一方面，本发明提供了一种用于电化学电池的电极，所述电极包括至少第一层，所述第一层包含式pr(1-x)lnxo(2-0.5x-δ)的第一电极材料，其中ln选自至少一种稀土金属，δ是氧缺陷程度，并且0.01≤x≤0.4。

2、δ可以根据第一电极材料的环境和历史而变化。在许多含镨氧化物的氧化环境中，镨在其+3和+4氧化态之间处于热力学平衡，这取决于温度和氧分压。当pr4+还原为pr3+时，产生氧空位。由镨还原引起的氧空位称为外在空位。使用符号，该平衡可以表达为：

3、

4、其中vo”是氧空位。

5、在第一电极材料中，δ可以是0.25或更低，合适地是0.2或更低，并且更合适地≤0.15。

6、δ的下限可以是0.0001、任选地0.001、任选地0.005、任选地0.01、任选地0.05。

7、将(例如三价)掺杂物阳离子添加到镨氧化物中导致在结构中产生内部氧空位。在第一电极材料中，合适的是，稀土金属可以充当掺杂物。

8、稀土金属可以选自镧系元素、sc、y及其混合物。

9、合适的是，稀土金属不是铈。

10、合适的是，稀土金属可以选自la、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc、y及其混合物。

11、更合适的是，稀土金属可以选自la、nd、sm、eu、gd、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc、y及其混合物。

12、最合适的是，稀土金属可以选自la、nd、sm、eu、gd和yb；优选nd、sm、eu、gd，更优选gd或sm，最优选sm。

13、如本说明书中所使用，ln指示掺杂物，并且因此ln不包括pr。

14、镨的氧化物表示其组成具有一定程度的可变性的相的体系。单相pro2通常在纯氧和高压(>20,000kpa)下形成。在不同的氧化物中，pr6o11特别稳定。在环境温度和压力下，pr6o11采用立方萤石结构，其中pr6o11中的镨离子处于pr(iii)和pr(iv)的混合价态，具有外在的氧空位，从而有利于氧离子传导性，并且被认为(不希望被束缚)提供了催化活性。

15、有利的是，第一电极材料中稀土金属掺杂物的存在可能导致额外的内部氧空位的形成并且可以使材料的立方萤石结构稳定。

16、合适的是，ln的离子半径可以类似于镨(iv)的离子半径。这是有利的，因为它可以减少晶格应变并产生更稳定的结构。pr(iv)(8配位)的离子半径是110皮米。

17、因此，如本文所讨论的，特别合适的稀土包括la、nd、sm、eu和gd或其混合物。所选ln(iii)的离子半径示于以下表1中。

18、

19、在第一电极材料中，可以对x进行选择以实现氧空位浓度和离子迁移率之间的平衡，例如0.02至0.25。有利的是，x可以在0.02≤x≤0.3、0.03≤x≤0.3、0.04≤x≤0.3、0.05≤x≤0.3、0.05≤x≤0.27、0.05≤x≤0.25、0.05≤x≤0.25或0.05≤x≤0.3的范围内。合适的是，x可以是0.08至0.2或0.08至0.12，更合适地，x可以是约0.1、约0.15或约0.2。

20、因此，合适的是，第一电极材料可以具有式pr0.9ln0.1o(1.95-δ)、pr0.85ln0.15o(1.925-δ)、pr0.8ln0.2o(1.9-δ)或其混合物；其中ln是la、nd、sm、eu、gd或yb；优选sm。

21、电极的第一层可以基本上由第一电极材料组成。任选地，第一层可以包括复合层，其包含第一电极材料和至少一种另外的材料。另外的材料可以包括例如掺杂的二氧化铈、或掺杂的氧化锆、或其混合物。掺杂的二氧化铈可以包括铈钆氧化物(cgo)。掺杂氧化锆可以是符合式zr(1-x)yxo(2-0.5xδ)的固溶体，其中0<x≤0.2。

22、因此，第一层可以包含20重量％或更多的第一电极材料、任选25重量％或更多的第一电极材料、任选30重量％或更多的第一电极材料、任选35重量％或更多的第一电极材料、任选40重量％或更多的第一电极材料、任选45重量％或更多的第一电极材料、任选50重量％或更多的第一电极材料、任选55重量％或更多的第一电极材料、任选60重量％或更多的第一电极材料。

23、替代地，第一层可以包含80重量％或更多的第一电极材料、任选85重量％或更多的第一电极材料、任选90重量％或更多的第一电极材料、任选95重量％或更多的第一电极材料。

24、有利的是，第一电极材料可以具有立方晶体结构；优选萤石晶体结构。因此，第一电极材料的至少一个相可以具有萤石晶体结构并且可以具有在a＝5.4至的范围内的晶格参数；并且/或者可以具有例如20至85nm的微晶尺寸。第一电极材料可以基本上包含具有立方萤石结构的单相或由其组成。这种结构比多个不同的相(每个这种相都具有不同程度的氧非化学计量)更稳定并且可以具有更多可预测的氧-离子传输特性。

25、第一电极材料可以被研磨成尺寸d90在0.5μm至1.5μm的范围内。如本文所用，d90、d90、d(90)或d90是使得测试的样品中90％的粒子小于d90粒子直径或者小于d90的粒子的百分比是90％的粒子直径。

26、第一电极材料的比表面积(例如，bet：brunauer、emmett、teller、比表面积)的范围为≥7m2/g；合适地大于10m2/g；更合适地大于12m2/g；最合适地20m2/g或更大。

27、第一电极层的取决于电流方向的氧还原/放电的面比电阻可以有利地在600℃下≤100mωcm2或在500℃下<300mωcm2。氧还原/放电的活化能可以在约100至110kjmol-1的范围内。

28、第一层的厚度的范围可以是1μm至7μm、任选地1μm至6μm、1μm至5μm、1至4μm或约3μm。

29、电极可以是多层电极系统，其为电化学电池提供额外的和/或改进的特性。例如，电极可以是两层、三层、四层或五层系统或者可以具有多于五层。一般而言，电极系统的每一层都可以是相同或不同的，并且如果不同的话，则可以由不同的材料形成并且可以作为整体在电极系统中具有不同的特性和用途。

30、因此，电极可以包括至少第二层，其包含第二电极材料。任选地，第二电极材料可以是导电的，任选地可以是导电陶瓷材料。

31、第二层的厚度的范围可以是10μm至80μm、15μm至75μm、17μm至73μm、20μm至70μm、20μm至65μm、20μm至60μm、25μm至55μm、30μm至50μm或35μm至45μm。

32、第一电极层和第二电极层的厚度比的范围可以是1至20、合适地1至10、更合适地1至6并且任选地1至5。

33、在第二方面，本发明因此提供了一种用于电化学电池的电极，所述电极包括至少第一层和至少第二层，所述第一层包含式pr(1-x)lnxo(2-0.5x-δ)的电极材料，所述第二层包含第二电极材料；其中ln选自至少一种稀土金属，δ是氧缺陷程度，并且0.01≤x≤0.4。

34、例如，电极系统的第一层和第二层可以分别包括如上文针对用作空气电极活性层所讨论的第一层(在sofc中也称为阴极活性层cal)和作为空气电极本体层的第二层(在sofc中也称为阴极本体层cbl)。空气电极本体层可以具有比第一层更大的电(即电子)传导性，并且因此可以充当集电器。

35、第一层可以位于电解质旁边(其本身可以是由多个层构成的电解质体系)，在电极的第一层和电解质之间有中间层(例如电极的另一层)，或者其中第一层与电解质层直接接触(即紧邻)。

36、第二层(例如空气电极主本体层)可以有利地由第二电极材料形成或包含第二电极材料，第二电极材料是导电的，例如其在电化学电池的操作温度下可以是金属导体并且在那些温度下可以具有相对高的电子传导性。第二层材料优选是化学和机械稳定的。第二层，例如空气电极本体层，通常是多孔的(第一层通常也是如此)以允许与电池空气侧上的氧气良好的相互作用。第二层(例如空气电极本体层)的电催化活性可以小于第一层(其如上所讨论可以具有高电催化活性)的电催化活性。

37、第二电极材料可以包括电子传导性陶瓷材料，其优选具有钙钛矿结构abx3。

38、合适的第二电极材料包括钴酸镧、铁酸镧、铁酸镍镧、la0.99co0.4ni0.6o(3-δ)(lcn60)及其混合物。

39、任选地，第二层可以是还包含至少一种额外的第二电极材料的复合层。额外的电极材料可以包括含锶材料，任选地选自稀土钴酸锶(rare earth strontiumcobaltite)、稀土锶铁氧体(rare earth strontium ferrite)、稀土锶钴铁氧体(rare-earth strontiumcobalt ferrite)；稀土组分可以任选地是pr、la、gd和/或sm，优选pr。

40、复合的第二电极层可以包含第二电极材料和额外电极材料，其重量比在1:10至10:1之间、任选在1:5至5:1之间、任选在1:1至5:1之间。任选地，复合的第二电极层可以包含60重量％或更多的第二电极材料；任选地，65重量％或更多的第二电极材料；任选地，70重量％或更多的第二电极材料；任选地，75重量％或更多的第二电极材料。

41、电极还可以包括第三层，所述第三层可以包含第三电极材料。

42、为了提高第一电极层和第二电极层之间的粘附性，如果需要的话，第三层可以任选地位于第一层和第二层之间。

43、任选地，第三电极材料可以包括氧离子导体。氧离子导体可以优选地包含掺杂的二氧化铈、或掺杂的氧化锆、或其混合物。掺杂的二氧化铈可以优选地包括铈钆氧化物(cgo)，其是具有式ce(1-x)gdxo(2-0.5x-δ)的固溶体，其中0<x≤0.5。掺杂的氧化锆可以是符合式zr(1-x)yxo(2-0.5xδ)的固溶体，其中0<x≤0.2。

44、另外或替代地，第三电极材料可以包括含锶材料，任选地选自稀土钴酸锶、稀土锶铁氧体、稀土锶钴铁氧体；其中稀土组分可以任选地是pr、la、gd和/或sm，优选pr。

45、任选地，第三电极材料可以包括稀土钴酸锶或稀土锶铁氧体与稀土掺杂的二氧化铈(redc)的混合材料。这种混合物的比率可以是按重量计70:30至按重量计30:70、例如按重量计60:40的稀土钴酸锶、稀土锶铁氧体或稀土锶钴铁氧体与redc，例如60:40的稀土钴酸锶与redc。特别合适的第三电极材料可以包含按重量计60:40的钴酸锶镨(例如，psc551：pr0.5sr0.5coo3)和cgo的混合物。

46、第三电极材料可以促进第一电极层和第二电极层之间的良好粘附性，并且可以减少电池条件下第二电极材料(例如，lcn60)和第一电极材料之间可能导致第二相形成的任何反应，所述反应可能导致粘附性较差并可能导致欧姆电阻增加。

47、此外，第三电极层可以充当第一电极层的毒物吸收剂，因为电池中的污染物可能在接触第一电极层之前与第三电极材料(例如含有钴酸锶/铁酸钴)反应。这有利地保护第一电极材料和层免遭降解。此类污染物可能包括：铬，其倾向于在较高温度下从不锈钢部件蒸发出来并发生反应，以在空气电极的活性表面上形成稳定的铬酸盐相；硅，其以物理方式阻挡空气电极的活性表面；以及来自空气中的so2的硫，其倾向于发生反应以形成硫酸盐。

48、第三层的厚度可以在1μm至5μm、1μm至4μm、2μm至5μm或2μm至4μm的范围内。

49、因此，电极可以有利地包括第一层和至少第三层，所述第一层包含式pr(1-x)lnxo(2-0.5x-δ)的第一电极材料，所述第三层包含如上文所讨论的第三电极材料。

50、电极可以有利地包括至少以下层：第一层，其包含式pr(1-x)lnxo(2-0.5x-δ)的第一电极材料；第三层，其包含如上文所讨论的第三电极材料；以及第二层，其包含如上文所讨论的第二电极材料。

51、在烧结期间可以对电极的层进行压制，任选地等静压压制，以提高粘附性和其他特性。

52、通常，电极可以是在电化学电池例如soc、sofc或soec中的空气电极。

53、因此，在第三方面，本发明因此提供了一种电化学电池，其包括根据前述权利要求中任一项所述的电极；任选地还包括电解质、第二电极和基底中的一种或多种。第二电极可以是第二燃料电极。

54、与一些电极材料相比，第一电极材料具有优异的活性和其他特性，并且不需要含有碱土金属氧化物(例如锶氧化物)。碱土金属氧化物可能在电化学电池中存在问题，因为它们尤其可能与基于氧化锆的电解质发生反应。

55、在第四方面，本发明因此提供了一种包括电极的电化学电池，所述电极具有至少第一层，所述第一层包含式pr(1-x)lnxo(2-0.5x-δ)的第一电极材料，其中ln选自至少一种稀土金属，δ是氧缺陷程度，并且0.01≤x≤0.4；并且其中包含第一电极材料的第一层与包含氧化锆的材料直接接触。

56、包含氧化锆的材料可以是电化学电池中的电解质层。

57、因此，电化学电池通常还包括电解质并且包含氧化锆的材料可以形成电解质层。

58、具有含氧化锆层的层可以是主电解质层或在另一主电解质层(其可以例如包含二氧化铈)上方的夹层(尤其是薄夹层)。由于基于二氧化铈的电解质具有一定的电传导性，所以薄的氧化锆电子阻挡层可以作为电解质的电绝缘层应用于soc中。

59、因此，包含氧化锆的材料可以形成电解质的基本上电绝缘的层。

60、在已知的电化学电池中，为了避免氧化锆和碱土金属氧化物之间的反应，经常在空气电极和氧化锆层之间沉积掺杂的二氧化铈(例如cgo)的缓冲(或保护)层。

61、避免对缓冲层的需要是非常有利的，因为由于作为整体在电池中任选较低的加工温度和较少的烧结/沉积步骤，所以可以显著降低电池的制造成本，并且还可以提高加工后最终含氧化锆的层的质量。

62、包含氧化锆的材料可以选自氧化钪稳定的氧化锆(scsz)、氧化钇稳定的氧化锆(ysz)、氧化钪二氧化铈共稳定的氧化锆(sccesz)、氧化镱稳定的氧化锆(ybsz)、氧化钪氧化钇共稳定的氧化锆(scysz)及其混合物。

63、电化学电池可以包括多层电解质，并且因此可以还包括电解质层，所述电解质层包含掺杂的二氧化铈，其任选地选自钐掺杂的二氧化铈(sdc)、钆掺杂的二氧化铈(gdc或cgo)、氧化钐-氧化钆掺杂的二氧化铈(sgdc)及其混合物。

64、电化学电池还可以包括基底；任选金属基底，优选钢基底。基底可以是多孔的。

65、金属基底可以是其中设置有开口的金属箔(即固体金属)。此举的优点是可以定制孔隙并且将其定位在基底的特定区域中。替代地或另外，金属基底可以具有内在孔隙(例如无向孔隙)，其通过粉末沉积膜，然后烧结以形成多孔基底来形成为例如带铸件。本文对金属基底或多孔钢板的提及可以指两者之一。

66、电化学电池可以是电解池、氧分离器、传感器或燃料电池、或电解槽电池，优选sofc。

67、因此，电化学电池可以是燃料电池或电解槽电池。所述电池可以基于固体氧化物电解质，任选地，基于金属支撑的固体氧化物电池。在燃料电池模式下，燃料接触阳极(燃料电极)，并且氧化剂(诸如空气或富氧流体)接触阴极(空气电极)，所以在燃料电池模式运行中，空气电极将是阴极。固体氧化物电解槽电池(soec)可以具有与sofc相同的结构，但基本上是以反向或以再生模式运行的sofc，以通过使用固体氧化物电解质产生氢气和/或一氧化碳和氧气来实现水和/或二氧化碳的电解。

68、在第五方面，本发明因此提供了一种生产电化学电池的方法，所述方法包括：提供基底，任选地在其上沉积有包括燃料电极层和电解质的层；将pr和ln源施加到基底(具有或不具有包括燃料电极层和一个或多个电解质层的任选层)以形成空气电极层，其中ln选自至少一种稀土金属；任选地干燥；以及任选地烧结空气电极层；从而形成空气电极。

69、任选地，所述方法还可以包括：将材料施加到基底以形成至少一个电解质层；将pr和ln源施加在电解质层上以形成空气电极层；任选地干燥；以及共烧结电解质层和空气电极层。

70、例如，空气电极层(例如，活性空气电极层，cal)可以与下层的电解质材料层共烧(即，共烧结)，其中两个层均已作为生层顺序放置(并且任选地压制)。至少一个电解质层(当然可以有其他电解质层)可以是包含氧化锆的层(例如电子阻挡层)。共烧结具有很大的优势，因为其允许用较少的步骤实现生产。

71、在第六方面，本发明提供了一种式pr(1-x)lnxo(2-0.5x-δ)的材料，其中ln选自至少一种稀土金属，δ是氧缺陷程度，并且0.01≤x≤0.4。

72、第七方面，本发明提供了一种式pr(1-x)smxo(2-0.5x-δ)的材料，其中δ是氧缺陷程度，并且0.01≤x≤0.4。

73、制备如本发明的第六或第七方面的材料的方法可以包括：

74、(a)制备第一溶液，其包含可溶性pr-盐(优选pr-硝酸盐)和可溶性ln-盐(优选ln-硝酸盐)；

75、(b)将(a)的第一溶液与第二溶液混合，所述第二溶液能够与(a)的盐反应以形成不溶性沉淀物，其中所述不溶性沉淀物可以被热分解；

76、(c)煅烧不溶性沉淀物以使不溶性沉淀物分解并生成如本发明第一方面所述的材料。

77、形成包括至少第一电极层的电极的方法可以包括以下步骤：在第一电极层材料的载体中提供合适的分散体；将分散体的涂层施加至基底；以及烧结涂层以形成空气电极。

78、烧结可以在750℃至900℃、优选800℃至870℃的范围内的温度下进行。烧结可以在空气气氛中进行。

79、定义

80、在本说明书中，术语“镧系元素(lanthanoid)”和“镧族元素(lanthanide)”可以互换使用，并且意指原子序数为57-71的金属化学元素。

81、如本文所用的术语“掺杂物”不旨在限制于添加到化学结构中的元素、离子或化合物的最大百分比。类似地，术语“掺杂”旨在表示向材料中添加一定量的元素、离子或化合物。材料的最大量不受限制，此后，进一步添加材料不再构成掺杂。

82、如本文所用的术语“钙钛矿结构”是指通常具有钙钛矿(abx3)结构的化学键合的晶体结构的单一网络。这不意味着此单一网络需要在整个结构中具有单一、均匀的晶体结构。然而，当网络的不同区域之间存在不同的晶体结构时，通常的情况是这些区域具有互补的结构，从而允许它们之间更容易形成化学键。

83、术语“固体氧化物电池”(soc)旨在涵盖固体氧化物燃料电池(sofc)和固体氧化物电解电池(soec)二者。

84、术语“原子百分比(atomic percent)”或“原子百分比(atomic percentage)”(本文缩写为“at.％”)是指相对于给定掺杂物位点的原子的百分比。

85、术语元素、化合物或其他材料的“源”是指包含所述元素、化合物或其他材料的材料，无论是否在所述源中化学键合。元素、化合物或其他材料的源可以是元素源(例如ln、sm、pr或o2)或者可以呈包含元素、化合物或其他材料(包括那些元素、化合物或材料中的一种或多种)的化合物或混合物的形式。

86、在本说明书中，对电化学电池soc、sofc和soec的提及可以指管状或平面状电池。电化学电池单元的构造可以是管状或平面状。平面状燃料电池单元可以以堆叠布置的方式彼此重叠地布置，例如以堆叠的形式的100-200个燃料电池单元，其中单独的燃料电池单元电串联布置。

87、电化学电池可以是燃料电池、可逆燃料电池或电解槽电池。一般而言，这些电池可以具有相同的结构，并且对电化学电池的提及可以指(除非上下文另有指示)这些电池类型中的任一种。

88、“氧化剂电极”或“空气电极”和“燃料电极”在本文中使用并且可以互换地用于指代sofc的分别阴极和阳极，因为燃料电池或电解槽电池之间可能存在混淆。

89、尽管在本说明书中描述了其中燃料电极(例如阳极)首先放置在基底上的电池，但是本发明还涵盖其中空气电极首先放置在基底上的电池。

90、本文描述的电池包括电池的层由金属基底支撑的金属支撑型电池，但是本发明还涵盖相应的层为其上施涂的所有其他层提供结构支撑的阳极支撑型、电解质支撑型或阴极支撑型电池。

91、本发明所涵盖的电化学电池可以包括：

92、a)焊接在一起的两个平面状部件，其之间有流体体积(例如具有电化学层和互连器的基底(单独的板))，

93、b)焊接在一起的三个平面状部件，其之间有流体体积(例如具有电化学层和互连器的基底(单独的板)以及提供流体体积的间隔件)。

94、如本领域技术人员将理解的，如果需要适当的修改，则如本文描述的本公开的各方面的各种特征可以与本公开的相同或其他方面中的任何其他特征组合使用。

95、此外，虽然本发明或公开的所有方面优选地“包括”关于所述方面描述的特征，但是具体地设想，它们可以由权利要求中概述的那些特征“组成”或“基本上由其组成”。

96、现在将参考附图和实施例描述本发明。