一種用于固體氧化物燃料電池的連接體材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于固體氧化物燃料電池的連接體材料及其制備方法，所述連接體材料為TiN和Ni形成的復(fù)合材料，包含TiN相和Ni相，其中述TiN相的體積百分比為30vol.%～70vol.%。本發(fā)明制備的連接體材料（或稱TiN/Ni復(fù)合材料）致密、強度高，易于加工，適合于商用SOFC連接體制造。
【專利說明】
一種用于固體氧化物燃料電池的連接體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于固體氧化物燃料電池(SOFC)連接體材料(TiN/Ni復(fù)合材料)及其制備方法，屬于金屬/陶瓷復(fù)合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物燃料電池(SOFC)被視為21世紀很有發(fā)展前景的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，具有系統(tǒng)設(shè)計簡單、能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好、規(guī)模彈性大及壽命長等優(yōu)點，也因此成為全球范圍爭相研究的熱點技術(shù)。通常情況下，單電池的輸出電壓不到IV。要達到能夠?qū)嶋H應(yīng)用的千瓦乃至兆瓦級輸出功率范圍，需要由連接體將多個單電池組裝成電池堆。連接體作為SOFC的關(guān)鍵部件之一，具有連接相鄰單電池陰極和陽極，收集電流，分隔空氣與燃料氣并且移除反應(yīng)產(chǎn)物等功能。因此，要想實現(xiàn)SOFC的商業(yè)化應(yīng)用，最為重要的挑戰(zhàn)之一便是研究出在高溫工作環(huán)境下穩(wěn)定，，與電池其它組件材料的TEC匹配，致密，具備高電導(dǎo)率、良好的熱傳導(dǎo)率、良好的綜合機械性能，易于加工，成本低的連接體材料。而現(xiàn)有SOFC連接體存在各種問題:傳統(tǒng)的陶瓷連接體主要是摻雜的LaCrO3陶瓷，加工性能不足和較高的生產(chǎn)成本限制了其推廣應(yīng)用。隨著SOFC的工作溫度降低到800°C甚至更低，Ni基、Cr基和Fe素體基體合金逐漸取代陶瓷材料成為SOFC連接體的主要應(yīng)用材料。以鐵素體不銹鋼為代表的合金材料雖然具有成本低、易于加工的優(yōu)勢，但其長期高溫應(yīng)用環(huán)境下的抗氧化能力不足，導(dǎo)致連接體氧化嚴重，導(dǎo)電性能下降，SOFC電池堆輸出功率衰退。雖然近年來開發(fā)的導(dǎo)電涂層保護技術(shù)可以使其抗氧化性能有一定的提高，但其成本劣勢和使用可靠性使得連接體成為制約SOFC推廣應(yīng)用的瓶頸技術(shù)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可長期應(yīng)用于高溫環(huán)境，并且具有良好高溫導(dǎo)電能力的金屬/陶瓷復(fù)合材料及其制備方法。
[0004]—方面，本發(fā)明提供了一種用于固體氧化物燃料電池的連接體材料，其特征在于，所述連接體材料為TiN和Ni形成的復(fù)合材料，包含TiN相和Ni相，其中述TiN相的體積百分比為30vol.% ?70vol.%。
[0005]本發(fā)明，即采用具有良好導(dǎo)電性能(電導(dǎo)率S:1?4X104S/cm)和低膨脹系數(shù)的TiN陶瓷顆粒(TEC:7.4X 10—6/K)與具有良好抗氧化基因Ni金屬粉(TEC: 17 X 10—VK)進行復(fù)合，在解決傳統(tǒng)Ni基金屬高熱膨脹系數(shù)無法與SOFC電解質(zhì)匹配問題的同時，又充分利用兩者的高溫抗氧化和導(dǎo)電性能，具有良好的應(yīng)用前景。
[0006]較佳地，當(dāng)所述TiN相的體積百分比為30vol.%?40vol.%時，所述連接體材為金屬基體型，導(dǎo)電主體為Ni相。
[0007]較佳地，當(dāng)所述TiN相的體積百分比為60vol.%?70vol.%時，所述連接體材為陶瓷基體型，導(dǎo)電主體為TiN相。
[0008]較佳地，當(dāng)所述TiN相的體積百分比為40vol.%?60vol.%時，所述連接體材為金屬陶瓷雙相型，導(dǎo)電主體為TiN相和Ni相。
[0009]本發(fā)明中所述連接體材料為TiN和Ni形成的復(fù)合材料，包含TiN相和Ni相，TiN相與Ni相通過界面反應(yīng)完成緊密結(jié)合。在金屬基體型中，TiN相均勻分布在Ni相金屬基體中。在陶瓷基體型中，金屬Ni相分散或部分連續(xù)的分布在TiN相基體中。在金屬陶瓷雙相型中，TiN相與Ni相交替分布。
[0010]較佳地，所述連接體材料在20?800°C溫度區(qū)間內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)TEC在(9.7?13.2) X 10—6/K之間。
[0011]較佳地，所述連接體材料的致密度為理論密度的92?99%，抗彎強度為670?1200MPa，熱導(dǎo)率為30?45W/m.K，電導(dǎo)率為(1.4?1.8) X 14S.cm—1。
[0012]另一方面，本發(fā)明提供了連接體材料的制備方法，其特征在于，包括:
按照體積百分比稱取TiN粉體和Ni粉體，加入溶劑后球磨混合，配制成固含量為40-45wt %的漿料，再經(jīng)烘干、研磨和過篩后，得原料粉體；
采用熱壓燒結(jié)或放電等離子燒結(jié)技術(shù)，將所得原料粉體在一定氣氛下進行燒結(jié)，得到所述連接體材料。
[0013]較佳地，所述Ti N粉體為具有良好電子導(dǎo)電特性的氮缺位型T i N x (X < I )，純度彡99.9%，平均粒徑為I?ΙΟμπι。
[0014]較佳地，所述Ni粉體的純度彡99.9%，平均粒徑為0.5?5μπι。
[0015]較佳地，球磨時使用的是WC研磨球和WC研磨罐。較佳地，使用200目篩過篩。
[0016]較佳地，所述熱壓燒結(jié)或放電等離子燒結(jié)技術(shù)的參數(shù)包括:燒結(jié)氣氛為真空<5Χ10 一 2Pa或Ar氣氣氛，燒結(jié)壓力30?70MPa，燒結(jié)溫度為1000?1500°C，燒結(jié)時間為0.25?1.5小時。
[0017]本發(fā)明制備的連接體材料可用于作為固體氧化物燃料電池(SOFC)連接體。
[0018]本發(fā)明的特點是:
1、本發(fā)明采用了高導(dǎo)電性以及優(yōu)良抗氧化性能的TiN陶瓷顆粒與金屬Ni復(fù)合，充分發(fā)揮兩者高導(dǎo)電性和高抗氧化性的優(yōu)勢，使得制備的連接體材料800°C/50h空氣氣氛條件下的氧化層厚度不超過ΙΟμπι，同時電導(dǎo)率不小于1.40X104S.cm—S超過了廣泛使用的鐵素體不銹鋼連接體；
2、本發(fā)明的連接體材料可以根據(jù)成分的不同設(shè)計成金屬基體型、陶瓷基體型和金屬陶瓷雙相型；
3、本發(fā)明采用低熱膨脹系數(shù)的TiN陶瓷(TEC:4.7X10—6/K)與高熱膨脹系數(shù)的金屬Ni(TEC: 17 X 10—6/Κ)復(fù)合，制備的連接體材料20?800°C內(nèi)熱膨脹系數(shù)在(9.7?13.2) X 10—VK之間可調(diào)，與SOFC要求的(10.5?11) X I O—6/Κ完全匹配；
4、本發(fā)明制備的連接體材料(或稱TiN/Ni復(fù)合材料)致密、強度高，易于加工，適合于商用SOFC連接體制造。
【附圖說明】
[0019]圖1為實施例1制備的連接體材料(30vol.%TiN/Ni)的微觀結(jié)構(gòu)照片；
圖2為實施例2制備的連接體材料(50vol.%TiN/Ni)的微觀結(jié)構(gòu)照片；
圖3為實施例3制備的連接體材料(70vol.%TiN/Ni)的微觀結(jié)構(gòu)照片； 圖4為實施例1-3制備的連接體材料(TiN/Ni)熱膨脹系數(shù)曲線；
圖5為實施例1制備的連接體材料(30vol.%TiN/Ni)在800°C/50h空氣氣氛氧化條件下的電導(dǎo)率。
【具體實施方式】
[0020]以下通過下述實施方式進一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明采用具有高導(dǎo)電性、優(yōu)良抗氧化基因的TiN陶瓷顆粒和金屬Ni粉雙組份設(shè)計，TiN陶瓷顆粒的添加體積百分比為30vol.%?70vol.%，金屬Ni粉的添加體積百分比為70vol.%?30vol.%。當(dāng)本TiN陶瓷顆粒的添加體積百分比少于30vol.%，會導(dǎo)致連接體材料的熱膨脹系數(shù)偏高，抗氧化能力變差；多于70vol.%，不但會增加燒結(jié)難度，而且會導(dǎo)致連接體材料的熱膨脹系數(shù)偏低，導(dǎo)電性能變差。發(fā)明的顯著特征在于連接體材料的導(dǎo)電主體可以隨組分設(shè)計調(diào)控，隨著兩相組分添加比例的不同，可以設(shè)計成導(dǎo)電主體為金屬Ni的金屬基體型，導(dǎo)電主體為TiN陶瓷的陶瓷基體型和導(dǎo)電主體為Ni相+TiN相的金屬陶瓷復(fù)合型三種，可用于固體氧化物燃料電池(SOFC)連接體。
[0022]本發(fā)明中，當(dāng)所述連接體材料(或稱TiN/Ni復(fù)合材料)中所述TiN相的體積百分比為30vol.%?40vol.%時，所述連接體材料為金屬基體型，導(dǎo)電主體為Ni相。在金屬基體型中，TiN相均勻分布在Ni相金屬基體中。
[0023]本發(fā)明中，當(dāng)所述連接體材料中所述TiN相的體積百分比為60vol.%?70vol.%時，所述連接體材料為陶瓷基體型，導(dǎo)電主體為TiN相。在陶瓷基體型中，金屬Ni相分散或部分連續(xù)的分布在TiN相基體中。
[0024]本發(fā)明中，當(dāng)所述連接體材料中所述TiN相的體積百分比為40vol.%?60vol.%時，所述連接體材料為金屬陶瓷雙相型，導(dǎo)電主體為TiN相和Ni相。在金屬陶瓷雙相型中，TiN相與Ni相交替分布。
[0025]以下示例性地說明本發(fā)明提供的可用于固體氧化物燃料電池(SOFC)連接體的連接體材料的制備方法。
[0026]按照體積百分比稱取30vol.%?70vol.%TiN粉體和70vol.%?30vol.%Ni粉體，加入溶劑后球磨混合，配制成固含量為40-45wt.%的漿料。其中球磨混合以WC球作為研磨球，WC研磨罐作為容器，避免混入含Al和含Si的物質(zhì)以影響高溫導(dǎo)電性能。其中TiN粉體和Ni粉體的純度彡99.9%，并且TiN為具有良好電子導(dǎo)電性能的氮缺位型TiNx(Kl)13TiN粉體的粒徑為I?10ym，Ni粉的粒徑為0.5?5μπι，保證晶粒的正常生長，使其微觀結(jié)構(gòu)更為均勻、致密，性能更優(yōu)良。
[0027]將所得漿料經(jīng)烘干、研磨和過篩(可使用200目篩)后，得原料粉體。
[0028]采用熱壓燒結(jié)或者放電等離子燒結(jié)(SPS)，制備所述連接體材料。其中燒結(jié)氣氛為真空(不高于5 X 10—2Pa)或者惰性氣氛(例如，Ar氣氣氛)。熱壓燒結(jié)或者SPS燒結(jié)的溫度可為1000?1500°C。燒結(jié)時間可為0.25?1.511。壓力可為30?7010^。
[0029]作為一個詳細的示例，包括以下步驟:I)配比:按照組分設(shè)計稱取相應(yīng)質(zhì)量的TiN粉和Ni粉;TiN和Ni粉的純度多99.9%，TiN為具有良好電子導(dǎo)電特性的氮缺位型TiNx(x〈
I)，并且其粒徑范圍在I?ΙΟμπι之間。附粉的粒徑范圍在0.5?5μπι之間。2)混料:將上述原料連同溶劑、分散劑配制成40?45wt %楽料，進行球磨混合(球磨時使用的是WC研磨球和WC研磨罐)。3)過篩:將球磨混合后的漿料烘干，再研磨粉碎后過200目篩。4)燒結(jié):將過篩得到的粉體在真空或惰性氣氛條件下進行燒結(jié)。采用熱壓或者放電等離子燒結(jié)技術(shù)進行制備，燒結(jié)制備的溫度為12500C，保溫時間為Ih，壓力為54MPa。
[0030]本發(fā)明使用熱膨脹儀采用熱膨脹分析法測試所得連接體材料在20?800°C溫度區(qū)間內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)TEC在(9.7?13.2) X 10—6/K之間。本發(fā)明使用電化學(xué)工作站采用直流四端子法測試所得連接體材料的電導(dǎo)率為(1.4?1.8) XlO4S.cm—1。
[0031]本發(fā)明使用5500R材料萬能試驗機測試所得連接體材料的抗彎強度為660?1200MPa。本發(fā)明使用激光熱導(dǎo)儀測試所得連接體材料的熱導(dǎo)率30?50W/m.K。本發(fā)明采用阿基米德法測試所得連接體材料的密度為理論密度的92?99%。
[0032]下面進一步例舉實施例以詳細說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0033]實施例1(金屬基體型連接體材料)
將TiN粉體13g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體50g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球120g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12000C，燒結(jié)壓力為31MPa，保溫時間為Ih，得到金屬基體型連接體材料，可表示為30vol.%TiN/Ni。其密度為7.32g.cm—3，致密度為98%，維氏硬度為415，抗彎強度為1143MPa，熱膨脹系數(shù)為13.2父10—61(—1，熱導(dǎo)率為431/111.K，電導(dǎo)率為1.69X 14S.cm—、其微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示，從圖1可知TiN相均勻分布在Ni相金屬基體中，二者結(jié)合緊密。
[0034]實施例2(金屬陶瓷雙相型連接體材料)
將TiN粉體30g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體50g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球160g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12500C，燒結(jié)壓力為54MPa，保溫時間為Ih。最終得到金屬陶瓷雙相型連接體材料，可表示為50vo 1.% TiN/Ni ο其密度為6.40gcm—3，致密度為95 %，維氏硬度為754，抗彎強度為684MPa，熱膨脹系數(shù)為11.4 X 10—6IT1,熱導(dǎo)率為40W/m.K，電導(dǎo)率為1.54 X 14S.cm—、其微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示，從圖2可知TiN相與Ni相交替分布，無明顯氣孔存在。
[0035]實施例3(陶瓷基體型連接體材料)
將TiN粉體71g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體50g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球140g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1400°C，燒結(jié)壓力為68MPa，保溫時間為Ih。最終得到陶瓷基體型連接體材料，可表示為70vol.%TiN/Ni。其的密度為5.60gcm—3，致密度為92%，維氏硬度為1268，抗彎強度為664MPa，熱膨脹系數(shù)為9.7父10—61(—1，熱導(dǎo)率為36￥/111.K，電導(dǎo)率為1.42 X 14S.cm-、其微觀結(jié)構(gòu)如圖3所示，從圖3可知金屬Ni相分散或部分連續(xù)的分布在TiN相基體中，氣孔較少。
[0036]實施例4(金屬基體型連接體材料)
將TiN粉體12g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體46g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球120g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行SPS燒結(jié)，燒結(jié)溫度為10500C，燒結(jié)壓力為35MPa，保溫時間為20min。最終得到金屬基體型連接體材料(30vo1.% TiN/Ni)的密度為7.36g.cm—3，致密度為99%，維氏硬度為434，抗彎強度為1198MPa，熱膨脹系數(shù)為13.0 X 10—6IT1,熱導(dǎo)率為45W/m.K，電導(dǎo)率為1.72 X 14S.cm—1。
[0037]圖4為TiN/Ni復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)曲線，從圖4可知連接體材料的TEC具有可調(diào)控性，TiN體積百分比增加，材料的TEC隨之降低。
[0038]實施例5
將實施例1制備的連接體材料，其經(jīng)歷800°C下進行50小時的空氣氣氛氧化條件后，由截面可知其氧化層厚度不高于ΙΟμπι。圖5為實施例1制備的連接體材料800°C/50h空氣氣氛氧化條件下電導(dǎo)率，從圖5可知其電導(dǎo)率不小于1.69X104S.cm—S且隨著氧化時間的增加，材料的電導(dǎo)率呈現(xiàn)先增加后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。由此可知，氧化層不僅可以導(dǎo)電，它的產(chǎn)生還可以阻止材料的進一步氧化。因此，本發(fā)明中TiN陶瓷顆粒與Ni金屬粉的復(fù)合不僅有效降低了 Ni基金屬的熱膨脹系數(shù)，使之滿足SOFC的使用要求，同時有效解決了高溫抗氧化難題，保障了 SOFC高溫導(dǎo)電需求。
[0039]實施例6(金屬基體型連接體材料)
將TiN粉體15g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體46g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球120g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為12200C，燒結(jié)壓力為37MPa，保溫時間為Ih，得到金屬基體型連接體材料，可表示為35vol.%TiN/Ni。其密度為7.46g.cm—3，致密度為97 %，維氏硬度為546，抗彎強度為925MPa，熱膨脹系數(shù)為12.8 X 10—6IT1,熱導(dǎo)率為42W/m.K，電導(dǎo)率為1.63 X 14S.cm—1。
[0040]實施例7(金屬陶瓷雙相型連接體材料)
將TiN粉體20g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體40g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球120g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1240°C，燒結(jié)壓力為48MPa，保溫時間為lh，得到金屬陶瓷雙相型連接體材料，可表示為45vol.%TiN/Ni。其密度為7.05g.cm—3，致密度為96%，維氏硬度為692，抗彎強度為726MPa，熱膨脹系數(shù)為.K，電導(dǎo)率為1.60 X 14S.cm—1。
[0041]實施例8(陶瓷基體型連接體材料)
將TiN粉體25g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體22g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球10g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為13500C，燒結(jié)壓力為63MPa，保溫時間為Ih，得到陶瓷基體型連接體材料，可表示為65vol.%TiN/Ni。其密度為6.18g.cm—3，致密度為93 %，維氏硬度為1128，抗彎強度為669MPa，熱膨脹系數(shù)為 10.2 X 10—6IT1,熱導(dǎo)率為37W/m.K，電導(dǎo)率為1.48 X 14S.cm—1。
[0042]對比例I 將TiN粉體1g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體66g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球160g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為IlOO0C,燒結(jié)壓力為31MPa，保溫時間為Ih，得到金屬基體型連接體材料，可表示為20vol.%TiN/Ni。其密度為8.04g.cm—3，致密度為98%，維氏硬度為278，抗彎強度為1372MPa，熱膨脹系數(shù)為14.1 X 10—6IT1,熱導(dǎo)率為44W/m.K，電導(dǎo)率為1.76 X 14S.cm—1。
[0043]對比例2
將TiN粉體60g(粒徑0.1?Ιμπι)、將Ni粉體25g(粒徑0.1?Ιμπι)混合，配成固含量為45wt%的漿料(溶劑為酒精)，以WC球170g為球磨介質(zhì)，混合4h，然后在恒溫箱中80°C烘干為止。然后經(jīng)200目篩子過篩，將過篩得到的粉體在真空條件下進行熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1400°C，燒結(jié)壓力為82MPa，保溫時間為lh。最終得到陶瓷基體型連接體材料(80vol.%TiN/Ni)的密度為5.03g.cm—3，致密度為82 %，維氏硬度為654，抗彎強度為324MPa，熱膨脹系數(shù)為7.8 X 10—6IT1,熱導(dǎo)率為31W/m.K，電導(dǎo)率為1.02 X 14S.cm—1。
【主權(quán)項】
1.一種用于固體氧化物燃料電池的連接體材料，其特征在于，所述連接體材料為TiN和Ni形成的復(fù)合材料，包含TiN相和Ni相，其中述TiN相的體積百分比為30vol.%?70vol.%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接體材料，其特征在于，當(dāng)所述TiN相的體積百分比為30vol.%?40vol.%時，所述連接體材為金屬基體型，導(dǎo)電主體為Ni相。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接體材料，其特征在于，當(dāng)所述TiN相的體積百分比為60vol.%?70vol.%時，所述連接體材為陶瓷基體型，導(dǎo)電主體為TiN相。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接體材料，其特征在于，當(dāng)所述TiN相的體積百分比為40vol.%?60vol.%時，所述連接體材為金屬陶瓷雙相型，導(dǎo)電主體為TiN相和Ni相。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的連接體材料，其特征在于，所述連接體材料在20?800°C溫度區(qū)間內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)TEC在(9.7?13.2) X 10—6/K之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的連接體材料，其特征在于，所述連接體材料的致密度為理論密度的92?99%，抗彎強度為670?1200MPa，熱導(dǎo)率為30?45W/m.K，電導(dǎo)率為(1.4?I.8) X 14 S.cm—、7.—種如權(quán)利要求1-6中任一項所述的用于固體氧化物燃料電池的連接體材料的制備方法，其特征在于，包括: 按照體積百分比稱取TiN粉體和Ni粉體，加入溶劑后球磨混合，配制成固含量為40?45wt.%的漿料，再經(jīng)烘干、研磨和過篩后，得原料粉體； 采用熱壓燒結(jié)或放電等離子燒結(jié)技術(shù)，將所得原料粉體在一定氣氛下進行燒結(jié)，得到所述連接體材料。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述TiN粉體為具有良好電子導(dǎo)電特性的氮缺位型TiNx (X< I)，純度彡99.9%，平均粒徑為I?1ym。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述Ni粉體的純度多99.9%，平均粒徑為0.5?5μηι。10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述熱壓燒結(jié)或放電等離子燒結(jié)技術(shù)的參數(shù)包括:燒結(jié)氣氛為真空<5 X 10—2Pa或Ar氣氣氛，燒結(jié)壓力30?70MPa，燒結(jié)溫度為1000?15000C，燒結(jié)時間為0.25?1.5小時。
【文檔編號】H01M8/2465GK106058291SQ201610514668
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】劉巖, 蓋琳琳, 齊倩, 黃政仁, 劉學(xué)建, 張輝, 朱云洲, 姚秀敏
【申請人】中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所