CN1969408A - 用于碳酸盐燃料电池的阴极侧部件 - Google Patents
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Abstract
具有导电陶瓷薄涂层的碳酸盐燃料电池阴极侧部件，该涂层由以下成分中的一种形成：钙钛矿AMeO3，其中A为镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种并且Me是一种或多种过渡金属；锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1－1)；和X掺杂的LiMeO2，其中X是Mg、Ca和Co中的一种。
Description
技术领域
本发明涉及熔融碳酸盐燃料电池，且特别是用于这种电池的阴极侧部件。
背景技术
这里所用的术语“阴极侧部件”定义为：燃料电池、且特别是熔融碳酸盐燃料电池阴极侧的集流体和/或双极板。腐蚀对熔融碳酸盐燃料电池而言是一种限制寿命的因素。主要的腐蚀发生在氧化物-气体(或液体)界面，也就是说，发生在阴极侧部件上。这种部件典型由含铬的不锈钢形成，且部件的腐蚀主要受经由金属空穴向外的阳离子扩散所控制。据估计熔融碳酸盐燃料电池内部电阻的百分之二十五(25％)可归因于阴极侧部件上形成的氧化物腐蚀层。
更具体而言，通常由316L不锈钢制成的阴极集流体在燃料电池工作过程中被腐蚀，并且在集流体表面上形成具有相对高电阻的多重腐蚀氧化物层。此外，形成的腐蚀层通常随时间变厚。
此外，阴极侧部件上的腐蚀层可通过表面和腐蚀漏电(creepage)引起电解质损失。电解质的表面漏电受毛细作用力控制，该毛细作用力由腐蚀层中的表面粗糙度、孔隙率和孔尺寸支配。电解质腐蚀漏电受氧化层(scale)厚度和所形成的氧化层的相组成控制。在由不锈钢形成的阴极侧部件中，氧化层表面的高粗糙度和多孔结构会引起高的电解质表面漏电。
据估计，熔融碳酸盐燃料电池中的电解质损失对实现40000小时寿命而言是一种重要的寿命限制因素。对阴极侧部件的分析显示，百分之六十五(65％)的电解质损失归因于该部件。据估计，电解质损失减少百分之四十五(45％)，可以导致熔融碳酸盐燃料电池的寿命延长约1.7年。
为了抵抗阴极侧部件的腐蚀，已建议在阴极侧部件上提供保护性的氧化物涂层，以实现低的接触电阻和低的电解质损失。然而，这些涂层必须满足严格的要求，因为它们一方面必须具有高的抗腐蚀性，并且另一方面必须具有高的电导率。该涂层必须能提供稳定的表面氧化物，该表面氧化物能够在涂层合金和熔融碳酸盐燃料电池环境之间提供障碍。
美国专利5,643,690公开了一种这类涂层，其形式为通过包覆在阴极集流体上的Fe、Ni和Cr层的电池内氧化形成的非化学计量复合氧化物层(镍铁氧体基氧化物)。类似地，日本专利5-324460公开了覆有NiO层(由镀覆或涂覆于阴极集流体上的Ni层氧化形成)的不锈钢集流板。这些情形中形成的涂层是多孔的而且消耗大量电解质。此外，这些层的电导率可能没有期望的高。
转让给本文同一受让人的美国专利申请公布号US2002/0164522公开了另一种涂层，该涂层是采用溶胶-凝胶法以陶瓷材料导电层形式形成的涂层。用于这种情形中的导电层的材料优选为LiCoO2或Co掺杂的LiFeO2，且该层的厚度是1-5μm。
2002/0164522公布的上述导电陶瓷层在提供阴极侧部件的耐腐蚀性方面已证明是令人满意的。然而，该材料昂贵并且增加燃料电池的总体费用。此外，仍需要更高的电导率。因此，燃料电池设计人员在继续寻找可提供期望的耐腐蚀性但具有更高成本效率和更高电导率的其它涂层材料。
因此，本发明的目标是提供不具有上述缺点的阴极侧部件；以及
本发明的另一目标是提供具有高耐腐蚀性和电导率以及较低成本的阴极侧部件。
发明内容
通过形成具有致密导电陶瓷涂层薄膜的部件，在阴极侧部件中实现了上述及其它的目标，该陶瓷涂层包含以下成分中的一种：钙钛矿AMeO3，其中A是镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种且Me是一种或多种过渡金属；锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)；和X掺杂的LiNiO2，其中X是Mg、Ca和Co中的一种。
优选地，采用溶胶-凝胶法实现该涂层。
附图说明
结合附图阅读下面的详细说明时，本发明的上述及其它特征和方面将变得更为显而易见，其中：
图1示意说明了包含依照本发明原理的阴极侧部件的燃料电池；
图2A和2B显示了依照本发明原理的阴极侧部件的导电锂化NiO涂层的不同放大倍数的SEM显微照片；
图3显示了依照本发明原理的阴极侧部件的导电LSC涂层的SEM显微照片；
图4显示了通过溶胶-凝胶法合成的图2A和2B所示类型的锂化NiO涂层随热处理温度的相演变；
图5A-5D说明了浸渍腐蚀试验对依照本发明的涂覆有锂化NiO导电涂层的阴极侧部件和无涂层阴极侧部件的影响；
图6A和6B分别显示了无涂层阴极侧部件和涂覆有根据本发明的锂化NiO涂层和LSC涂层的阴极侧部件的电池外部电阻率和电池外部金属-金属电阻率；
图7和图8显示了包含具有本发明的锂化NiO和LSC导电陶瓷涂层的阴极侧部件的熔融碳酸盐燃料电池和具有无涂层阴极侧部件的燃料电池的阻抗寿命图；
图9显示了与燃料电池使用无涂层阴极侧部件之后的腐蚀厚度相比，使用本发明导电陶瓷涂层的阴极侧部件进行燃料电池测试后的腐蚀厚度；
图10说明了与使用无涂层阴极侧部件的熔融碳酸盐燃料电池中的电解质损失相比，使用具有本发明导电陶瓷涂层的阴极侧部件的熔融碳酸盐燃料电池中的电解质损失；
图11显示了依照本发明原理的阴极侧部件的导电LSCF涂层的SEM显微照片；
图12显示了依照本发明原理的阴极侧部件的导电Mg掺杂LiNiO2涂层的SEM显微照片；
图13显示了依照本发明原理的阴极侧部件的导电Co掺杂LiNiO2涂层的SEM显微照片。
具体实施方式
图1示意显示了具有阴极2和阳极3的燃料。在阴极2和阳极3之间是包含碱性碳酸盐电解质的基质4。邻近阳极3的是波纹集流体3a和双极板3b。邻近阴极2的是阴极侧部件5，阴极侧部件5包含波纹集流体5a和双极板5b。如图所示，双极板3b与5b相同。
根据本发明的原理，图1中燃料电池1的阴极侧部件5涂覆有导电陶瓷以得到更低的电阻率以便实现更低的接触电压损失。进一步根据本发明，现在利用具有通式AMeO3的钙钛矿材料和先前已提出用作阴极材料的锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)作为阴极侧部件的涂层材料，其中A是镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种，Me是过渡金属。同样根据本发明，可以利用X掺杂的LiNiO2材料作为阴极侧部件的涂层材料，其中X是Mg、Co和Ca中的一种。AMeO3中表示为Me的过渡金属包括(但不限于)Co、Fe、Cr、Mn及其混合物。钙钛矿材料包括(但不限于)LSC(LaxSr1-xCoO3，且特别是La0.8Sr0.2CoO3)、LaMnO3、LaCoO3、LaCrO3和LSCF(La0.8Cr0.2Co0.8Fe0.2O3)。X掺杂的LiNiO2材料的实例包括Mg掺杂LiNiO2、Ca掺杂LiNiO2和Co掺杂LiNiO2。这些材料在碱性熔融碳酸盐中具有低的溶解度(例如对于锂化NiO为2μg/cm2/h)和极高的电导率(LSC在600℃下为600S/m，锂化NiO在650℃下为33S/cm，Mg掺杂LiNiO2为26S/cm，以及Co掺杂LiNiO2在650℃下为15S/cm)。
可以使用多种涂覆技术将这些材料涂覆在阴极侧部件上。在本示例情形中，使用了薄膜溶胶-凝胶涂覆工艺。这种工艺涉及将包含所需金属离子的前体溶解在适当的溶剂中以形成溶胶。然后通过喷涂或浸渍方法将该溶胶涂覆在部件表面上，之后进行胶化和干燥，随后进行致密化和结晶化。
通常在室温和200℃之间进行干燥。致密化和结晶化过程通常在高于350℃的温度进行。为获得更好的涂层附着，金属基底的表面可能需要进行脱脂和酸洗以去除表面碎屑和氧化物。在欧姆接触电阻方面，尽管碳酸盐燃料电池应用并不需要100％的涂层覆盖率，然而希望陶瓷涂层对表面的覆盖率＞95％以实现腐蚀保护提高和电解质损失降低的期望益处。得到的阴极侧部件因此可以具有需要的结构和相组合以提供期望的性质。
钙钛矿材料的前体，锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)和X掺杂LiNiO2材料可以是乙酸盐或无机盐如硝酸盐或氢氧化物。该溶液可以是基于水的或基于溶剂的溶液。阴极侧部件的本体或基底部件可以是不锈钢。
通过适当地控制加工参数、涂覆技术和热处理(该情形中为溶胶-凝胶)，可以得到致密、均匀且平滑的薄涂层。本发明的涂覆有致密氧化物的阴极侧部件的主要抗腐蚀性受透过有意涂覆的致密氧化物层的传输的控制。该致密氧化物涂层显著延缓可动碳酸根离子的对部件下部本体(例如不锈钢本体)的侵蚀。
特别地，所形成氧化物层的主要作用是阻挡气体、蒸汽和液体与部件本体的接触。另一方面，由于抗腐蚀的氧化物层具有高的导电性，与无涂层部件上形成的腐蚀氧化层相比，还降低了部件本体与阴极之间的接触电阻。与铬钢形成的无涂层部件本体相比，电池外部测试显示电阻降低50％。
此外，由于钙钛矿材料、本发明阴极侧部件的锂化NiO和X掺杂LiNiO2涂层的致密且平滑的表面，表面粗糙度和腐蚀两者均降至最小。相应地，电解质表面及腐蚀漏电也降至最小。
同样已发现阴极侧部件的涂层表现出良好的粘附性、良好匹配的热膨胀系数、有效的电子电导率、和对热氧化/腐蚀的防护。涂层的加速热循环测试已表明，该涂层薄且具有非常好的粘附性。良好的粘附性归功于涂层与部件本体之间的反应结合结构和其薄膜特性(张应力与涂层厚度成正比)。还在燃料电池的苛刻温度和化学势范围上实现了整体性质的匹配。
如上文所提到的，与公布2002/0164522中的LiCoO2涂层(电导率为1S/cm)相比，本发明的涂层(Li0.1NiO、钙钛矿材料和X掺杂的LiNiO2)还表现出高得多的电导率(例如，Li0.1NiO为33S/cm，LSC为650S/cm，Mg掺杂的LiNiO2为26S/cm，Co掺杂的LiNiO2在650℃下为15S/cm)，且更重要的是，本发明的涂层致密且平滑并且具有可控的厚度。
下面是本发明的实施例。
实施例I-锂化NiO阴极侧部件
(1)锂化NiO溶胶-凝胶的制备
使用试剂等级的乙酸锂和乙酸镍作为阳离子源化合物，制备名义Li∶Ni组成为0.1∶1(摩尔比)的起始溶液。然后基于得到1M的NiO溶胶-凝胶，计算要加入起始溶液中的这些材料的合适量。随后将测定量的阳离子源化合物与200ml蒸馏水、300ml乙二醇和1.5mol柠檬酸在600ml的烧杯中混合形成无沉淀物的起始溶液。在约80℃的板式炉(hot plate)上对起始溶液进行加热浓缩直至形成粘性液体。得到绿色、透明的溶液。该溶液可以在25℃下于密封玻璃烧杯中保持至少半年不发生沉淀。溶液粘度由于聚合的改变的测量是通过Brookfield粘度计在室温下进行的。由于作为聚合的结果平均分子量增加，因此前体的粘度随加热时间的增加而明显增加。
(2)具有致密、平滑的锂化NiO膜的阴极侧部件的沉积和形成
使用浸涂技术在用作阴极侧部件的波纹不锈钢(316L)薄板或基底上形成前体的湿膜。通过控制撤回速度和前体的粘度制定膜厚。通常，室温下粘度低于125cp的前体不能均匀润湿平滑基底，例如不锈钢。另一方面，如果不在较高的温度下加热基底，则在室温下具有高于约1000cp粘度的高粘性前体会产生不均匀的膜并形成裂纹。因此，重要的是控制溶液的粘度以得到高品质的膜。本实施例中所用前体溶液的粘度在室温下介于200-275cp之间。使用1英寸/分钟的撤回速度，在约600℃下烧制后，对于每一个涂层均可得到厚度为约0.5-1微米的致密锂化NiO氧化物膜。
为提高溶胶的润湿性并提高锂化镍氧化物膜与不锈钢薄板之间的结合强度，首先对薄板进行酸处理，随后用丙酮超声清洗以除去任何可能的灰尘以及在石墨炉中热处理期间形成的碳膜。以1英寸/分钟的基底撤回速度，通过浸涂法在1.5英寸×1.5英寸或7英寸×7英寸的阴极波纹中沉积凝胶膜。沉积凝胶膜之后，立即将具有凝胶膜的基底转移到预热至70℃的炉内，保持3小时并加热到不高于600℃的温度持续另外3小时以完成结晶化和烧结。
加热到600℃后，该膜在阴极侧部件本体上保持连续、平滑且致密。图2A和2B显示了涂有该膜的部件的断裂横截面在不同放大倍数下的SEM照片。从这些图中可看出，实现了具有约1微米的基本均匀厚度的薄锂化NiO膜。
(3)锂化NiO膜的表征
使用Cu Ka辐射，通过在Philips衍射仪上进行的X射线衍射分析研究了沉积在不锈钢(316L)上的Li0.1NiO氧化物膜的相演变。结果如图4所示。在200℃下热处理的基底未显示峰，这表明了非晶态结构。在低达350℃的温度下观察到岩盐NiO结构的形成。然而，在350℃形成二次相，并将其标记为NiC。在更高的温度下，NiC氧化形成NiO。在450℃下，结晶完成，没有展宽的峰并且峰强度在450℃以上不改变。除200℃和350℃外，所有的涂层均为单相，既没有检测到其它二次产物，也没有检测到反应物。
正如我们可见到的，锂化NiO呈NiO(岩盐结构)结构，并且可以在NiO的布拉格峰中标记出这些图案。锂离子和镍离子不存在优选位置；因此仅存在一种阳离子晶格位置。镍(II)(r＝0.83)被锂(I)(r＝0.90)部分取代意味着产生了离子半径r更小的镍(III)(r＝0.70)，镍(III)使晶格缩小。在更高的热处理温度下，相移至更大的角度，这意味着更多的Li溶解到NiO结构中(产生更多的Ni(III))。峰还随温度的增加而变得更窄，这意味着晶体尺寸的生长。
实施例II-La0.8Sr0.2CoO3阴极侧部件
(1)La0.8Sr0.2CoO3溶胶-凝胶的制备
使用试剂等级的水合硝酸镧和水合硝酸锶以及水合硝酸钴制备名义La∶Sr∶Co组成为0.8∶0.2∶1(摩尔比)的起始溶液。然后基于得到1M的LSC溶胶-凝胶，计算要加入起始溶液的这些材料的合适量。随后将测定量的阳离子源化合物与蒸馏水(150ml)、乙二醇(350ml)在600ml的烧杯中混合形成无沉淀物的起始溶液。然后在约80℃的板式炉上加热该起始溶液以排除水及其它挥发性物质形成粘性的聚合物前体，该聚合物前体包含含有金属阳离子的聚合物。重要的是在整个聚合过程中将阳离子保留在溶液中。在室温下，通过Brookfield粘度计测量当溶液转变为聚合物前体时其粘度的变化。
(2)具有平滑、致密的LSC膜的阴极侧部件的沉积和形成
为了提高溶胶的润湿性并提高LSC膜与不锈钢薄板(316L)阴极侧部件之间的结合强度，首先对不锈钢薄板进行酸处理，随后用丙酮超声清洗以除去任何可能的灰尘以及在石墨炉中热处理期间形成的碳膜。通过浸涂法以1英寸/分钟的基底撤回速度，在1.5英寸×1.5英寸或7英寸×7英寸的阴极波纹件内沉积凝胶膜。沉积凝胶膜后，立即将具有凝胶膜的基底送入预热到70℃的炉内，保持3小时并加热到不高于600℃的温度并持续另外3小时以完成结晶化和烧结。
加热到600℃之后，该膜在阴极侧部件本体上保持连续、平滑和致密。图3显示了涂覆LSC的阴极侧部件的表面形貌的SEM照片。
还评价了热循环对涂覆有锂化NiO和LSC的阴极侧部件薄板的完整性的影响。通过光学显微镜和SEM检查循环后的样品，显示涂层与部件本体或基底热相容，没有可检测到的热应力引起的裂纹或微裂纹。
图5A-5D显示了与无涂层阴极侧部件相比较的，涂覆有根据本发明的锂化NiO的阴极侧部件的代表性实例的横截面SEM观察结果。由图所见，与无涂层的部件(图5C和5D)相比，本发明的锂化NiO涂层(图5A和5B)显著减小了腐蚀氧化层的厚度。更具体而言，无论是否涂覆有溶胶-凝胶，腐蚀氧化层均显示出相似的双层结构。然而，对于带涂层部件，外部的氧化物氧化层可能更致密以致可更好地保护内部的富Cr氧化层。因此，带涂层薄板的富Cr内部氧化层更为致密且具有更大保护性可减小总的腐蚀速度。
图6A显示了阴极集流体(“CCC”)形式的阴极侧部件的电池外部电阻率，该阴极集流体具有本发明的锂化NiO和LSC涂层。该图还显示了无涂层不锈钢集流体的电池外部电阻率。可以看出，本发明的带涂层CCC具有可与无涂层CCC相比的电阻率。此外，从图6B中可以看出，本发明CCC的电池外部集流体至电极的电阻率(金属与金属)也可与无涂层不锈钢CCC的集流体至电极的电阻率相比。
图7和图8分别显示了与使用无涂层不锈钢CCC的燃料电池相比，利用涂覆有本发明的锂化NiO和LSC涂层的CCC的燃料电池的阻抗寿命曲线图。从这些曲线图可以理解，对于使用具有本发明涂层的CCC，实现了提高的阻抗寿命。
图9显示了与无涂层CCC在燃料电池测试后的腐蚀厚度相比，涂覆有本发明涂层的CCC在燃料电池测试之后的腐蚀厚度。可以看出本发明的带涂层CCC相比无涂层CCC表现出的可检测腐蚀较少。
最后，图10显示了与具有无涂层CCC的熔融碳酸盐燃料电池中的电解质损失相比，使用涂覆有本发明涂层的CCC的熔融碳酸盐燃料电池中的电解质损失。可以看出，使用本发明涂层的燃料电池中的电解质损失明显较少。
实施例III-LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)阴极侧部件
(1)LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)溶胶-凝胶的制备
使用分析等级的硝酸镧、硝酸锶、硝酸钴和硝酸铁制备名义La∶Sr∶Co∶Fe组成为0.8∶0.2∶0.8∶0.2(摩尔比)的起始溶液。然后基于得到1M的LSCF溶胶-凝胶，计算要加入起始溶液的这些材料的合适量。然后将测定量的阳离子源化合物与蒸馏水(150ml)和乙二醇(350ml)在1000ml的烧杯中混合以形成起始溶液。然后将起始溶液在板式炉上加热至约65℃并在65℃下搅拌约48小时以排除水和其它挥发性物质以便形成包含金属阳离子的粘性聚合物。重要的是在粘性聚合物的形成过程中不使溶液过热，因为该形成是放热过程。停止对溶液的加热后，使用Brookfield粘度计测量当溶液转变为聚合物前体时其粘度的变化。
(2)具有平滑、致密的LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)膜的阴极侧部件的沉积和形成
如上面的实施例II中所述，使用浸涂法在阴极侧部件上沉积LSCF膜。阴极侧部件本体上形成的LSCF膜连续、平滑且致密。图11显示了涂覆LSCF的阴极侧部件的表面形貌的SEM照片。与图3所示的涂覆LSC的阴极侧部件相似，图11中所示的SEM表明LSCF涂层与部件本体或基底热相容，并且没有检测到热应力引起的裂纹。
实施例IV-Mg掺杂LiNiO2阴极侧部件
(1)Mg掺杂LiNiO2溶胶-凝胶的制备
使用试剂等级的乙酸镁、乙酸锂(Li-(CH3COO))、水合乙酸镍(Ni-(CH3COO)2)和柠檬酸制备Mg∶Li∶Ni∶柠檬酸组成摩尔比为0.1∶0.9∶1∶2的起始溶液。然后基于得到1M的Mg掺杂LiNiO2溶胶-凝胶，计算要加入起始溶液的这些材料的合适量。然后将测定量的阳离子源化合物，即乙酸镁、乙酸锂和水合乙酸镍，与蒸馏水(400ml)和柠檬酸(2mol)在1000ml的烧杯中混合同时将溶液加热到约80℃，并使用磁力搅拌器对其进行搅拌以形成澄清、无沉淀的起始溶液。然后在约80℃的板式炉上加热该起始溶液直到形成绿色透明的粘性溶液。在溶液达到所需的浓度之后，停止加热并测量溶液的粘度。在室温下，通过Brookfield粘度计测量当溶液转变为粘性溶液时其粘度的改变。这些测量结果显示，溶液的粘度随加热时间的增加而显著提高，因为聚合的结果使平均分子量增加。然后该粘性溶液可以在约25℃下于密封玻璃烧杯中保持至少半年而不产生沉淀。
(2)具有平滑、致密的Mg掺杂LiNiO2膜的阴极侧部件的沉积和形成
如上面的实施例II所述，使用浸涂法在阴极侧部件上沉积Mg掺杂LiNiO2膜。图12显示了316L阴极侧部件上的Mg掺杂LiNiO2涂层的表面形貌的SEM显微照片。如图3和图11所示，阴极侧部件本体上的Mg掺杂LiNiO2涂层保持连续、平滑和致密，而且没有检测到热应力引起的裂纹，因为涂层与部件本体或基底是热相容的。
实施例V-Co掺杂LiNiO2阴极侧部件
(1)Co掺杂LiNiO2溶胶-凝胶的制备
使用试剂等级的乙酸钴、乙酸锂(Li-(CH3COO))、水合乙酸镍(Ni-(CH3COO)2)和柠檬酸制备Co/Li/Ni/柠檬酸组成为0.1/0.9/1/2(摩尔比)的起始溶液。然后以得到1M的Co掺杂LiNiO2溶胶-凝胶为基础，计算要加入起始溶液的这些材料的合适量。然后将测定量的阳离子源化合物与蒸馏水(400ml)和柠檬酸(2mol)在1000ml的烧杯中混合同时将溶液加热到约80℃，并使用磁力搅拌器对其进行搅拌以形成澄清、无沉淀的起始溶液。然后在约80℃下加热该起始溶液以除去水和其它挥发性物质至形成绿色、透明的粘性溶液。在室温下，通过Brookfield粘度计测量该溶液转变为粘性溶液时其粘度的改变。如上述实施例，溶液的粘度随加热时间的增加而显著提高，因为聚合的结果使平均分子量增加。然后该粘性溶液可以在25℃下于密封玻璃烧杯中保持至少半年而不产生沉淀。
(2)具有平滑、致密的Co掺杂LiNiO2膜的阴极侧部件的沉积和形成
如上面的实施例II所述，用浸涂法在阴极侧部件上沉积Co掺杂LiNiO2膜。图13显示了316L阴极侧部件上的Co掺杂LiNiO2涂层的表面形貌的SEM显微照片。如图3、图11和图12所示，阴极侧部件本体上的Co掺杂LiNiO2涂层保持连续、平滑和致密。在涂层中没有检测到热应力引起的裂纹
对于所有情形应当理解的是，上述配置只是代表本发明应用的许多可能具体实施方案的举例说明。在不背离本发明的主旨和范围的情况下，根据本发明的原理能够容易地设计出大量和不同的其它配置。
Claims (24)
1.一种具有导电陶瓷薄膜涂层的碳酸盐燃料电池阴极集流体，该陶瓷包含以下成分中的一种：钙钛矿AMeO3，其中A为镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种并且Me是一种或多种过渡金属；锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)；和X掺杂的LiNiO2，X是Mg、Ca和Co中的一种。
2.根据权利要求1的碳酸盐燃料电池集流体，其中通过溶胶-凝胶方法得到所述涂层。
3.根据权利要求2的碳酸盐燃料电池集流体，其中所述涂层的厚度介于0.5μm和5μm之间。
4.根据权利要求3的碳酸盐燃料电池集流体，其中所述钙钛矿AMeO3是LSC(LaxSrx-1CoO3)、LaMnO3、LaCoO3、LaCrO3和LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)中的一种。
5.一种具有导电陶瓷薄膜涂层的碳酸盐燃料电池阴极双极板，该陶瓷包含以下成分中的一种：钙钛矿AMeO3，其中A为镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种并且Me是一种或多种过渡金属；锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)；和X掺杂的LiNiO2，其中X是Mg、Ca和Co中的一种。
6.根据权利要求5的碳酸盐燃料电池阴极双极板，其中通过溶胶-凝胶法得到所述涂层。
7.根据权利要求6的碳酸盐燃料电池阴极双极板，其中所述涂层的厚度介于0.5μm和5μm之间。
8.根据权利要求7的碳酸盐燃料电池阴极双极板，其中所述钙钛矿AMeO3是LSC(LaxSrx-1CoO3)、LaMnO3、LaCoO3、LaCrO3和LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)中的一种。
9.一种碳酸盐燃料电池，包括：
阴极；
阳极；
用于储存位于所述阳极和阴极之间的碳酸盐电解质的基质；
位于所述阴极附近的阴极集流体；
位于所述阴极集流体附近的双极板；并且其中所述阴极集流体和所述双极板中的至少一个包括导电陶瓷，该导电陶瓷包含以下成分中的一种：钙钛矿AMeO3，其中A为镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种并Me是一种或多种过渡金属；锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)；和X掺杂的LiNiO2，其中X是Mg、Ca和Co中的一种。
10.根据权利要求9的碳酸盐燃料电池，其中通过溶胶-凝胶方法获得所述涂层。
11.根据权利要求10的碳酸盐燃料电池，其中所述涂层的厚度介于0.5μm和5μm之间。
12.根据权利要求11的碳酸盐燃料电池，其中所述钙钛矿AMeO3是LSC(LaxSrx-1CoO3)、LaMnO3、LaCoO3、LaCrO3和LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)中的一种。
13.根据权利要求9的碳酸盐燃料电池，其中所述阴极集流体和所述双极板两者都包含导电陶瓷涂层，该导电陶瓷涂层包含以下成分中的一种：钙钛矿AMeO3，其中A为镧以及由镧与锶组成的组合中的至少一种并且Me是一种或多种过渡金属；锂化NiO(LixNiO，其中x为0.1-1)；和X掺杂的LiNiO2，其中X是Mg、Ca和Co中的一种。
14.根据权利要求13的碳酸盐燃料电池，其中通过溶胶-凝胶方法获得所述涂层。
15.根据权利要求14的碳酸盐燃料电池，其中所述涂层中的每一个的厚度介于0.5μm和5μm之间。
16.根据权利要求15的碳酸盐燃料电池，其中所述钙钛矿AMeO3是LSC(LaxSrx-1CoO3)、LaMnO3、LaCoO3、LaCrO3和LSCF(La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3)中的一种。
17.一种制备碳酸盐燃料电池阴极集流体或双极板的方法，包括以下步骤：
制备一种粘性溶液，该溶液在室温下具有125cp至1000cp的粘度并且包括下述之一：锂和Ni阳离子；以及至少La和Me阳离子，其中Me为过渡金属；
将基底浸入所述粘性溶液，并从所述溶液中撤回所述基底，以便在所述基底上形成所述粘性溶液的涂层；和
从所述粘性溶液中撤回之后，加热所述带涂层的基底。
18.根据权利要求17的方法，其中所述粘性溶液在室温下的所述粘度为200cp至275cp。
19.根据权利要求18的方法，其中从所述溶液中撤回所述基底的速度为1英寸/分钟；以及在600℃的温度下进行所述加热步骤持续3小时。
20.根据权利要求21的方法，其中所述基底包含不锈钢。
21.根据权利要求20的方法，其中所述基底为波纹状的。
22.根据权利要求17的方法，其中所述粘性溶液包含锂和Ni的阳离子，且另外包含Mg、Co和Ca阳离子中的一种。
23.根据权利要求17的方法，其中所述粘性溶液包含La和Me的阳离子，且另外包含Sr阳离子。
24.根据权利要求23的方法，其中Me是Co、Fe、Cr和Mn中的至少一种。
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