權(quán)利要求書(shū)：

1.一種固體電解質(zhì)片的燒制方法，其特征在于，包括以下步驟：將第一承燒板、第一保護(hù)生坯、固體電解質(zhì)片生坯、第二保護(hù)生坯和第二承燒板依次疊放進(jìn)行燒制，制得固體電解質(zhì)片；所述第一保護(hù)生坯和所述第二保護(hù)生坯均為氧化鋁陶瓷，所述氧化鋁陶瓷中所用氧化鋁粉體的粒徑2.0 3.5μm；所述氧化鋁陶瓷中含膠量不超過(guò)10％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒制方法，其特征在于，所述第一承燒板和所述第二承燒板均為多孔陶瓷板，氣孔率為20％ 60％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒制方法，其特征在于，所述固體電解質(zhì)片生坯的厚度為0.1 0.35mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒制方法，其特征在于，所述第一保護(hù)生坯和所述第二保護(hù)生坯的厚度均為0.3 0.6mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒制方法，其特征在于，所述燒制方法中還采用膠帶對(duì)疊放后的整體進(jìn)行固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒制方法，其特征在于，所述燒制過(guò)程依次為預(yù)排膠和燒結(jié)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燒制方法，其特征在于，所述預(yù)排膠的溫度為180 220℃，所述預(yù)排膠的總用時(shí)為18 32h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燒制方法，其特征在于，所述燒結(jié)的溫度為1420 1480℃，燒結(jié)的時(shí)間為1.5 3h。

9.一種固體電解質(zhì)片產(chǎn)品，其特征在于，經(jīng)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述燒制方法制得。

說(shuō)明書(shū)： 一種固體電解質(zhì)片的燒制方法及產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于功能陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種固體電解質(zhì)片的燒制方法及產(chǎn)品。背景技術(shù)[0002] 固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑（空氣）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置，其理論上的能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)80%以上，而在實(shí)際運(yùn)行中的能量轉(zhuǎn)換效率已能實(shí)現(xiàn)45% 60%。固體氧化物燃料電池主要具有以下優(yōu)勢(shì)：其反應(yīng)產(chǎn)物主要為水和二氧化碳，因而向大氣中排放的污染物相比直接燃燒可降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)；固體氧化物燃料電池沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，因而不會(huì)造成噪聲污染；固體氧化物燃料電池的使用環(huán)境不受限制，設(shè)備可以模塊化，尺寸靈活性大，發(fā)電量易于調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)高效率的分散式供電。因此，對(duì)于建立高效率的大型發(fā)電站和分散式的小型發(fā)電站而言，SOFC都是非常理想的選擇方案。[0003] 固體電解質(zhì)片是SOFC系統(tǒng)的核心部件，電解質(zhì)片常見(jiàn)的材料體系包括ZrO2系（YSZ、SSZ）、CeO2系、BiO2系、LaGaO3系等，其中ZrO2系材質(zhì)具有活化能高（0.81 1.14ev），機(jī)械性能高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，得到了最為廣泛的研究和應(yīng)用。[0004] 固體電解質(zhì)片的一般制備工藝流程為粉體合成、球磨、脫泡、流延、沖片、燒成等。為了提高固體電解質(zhì)片的離子電導(dǎo)率、機(jī)械強(qiáng)度，制備固體電解質(zhì)片所用的粉體往往通過(guò)化學(xué)法合成或水熱合成，粒徑非常細(xì)小，典型粒徑指標(biāo)為D10≤0.10μm，D50≤0.50μm，D90≤21.30μm，比表面積在10 12g/m。另外，為了降低電解質(zhì)材料的內(nèi)阻損耗，電解質(zhì)片會(huì)盡量朝著薄的方向去做，因而氧化鋯固體電解質(zhì)片的厚度通常不超過(guò)0.3mm。在燒成過(guò)程中，氧化鋯電解質(zhì)片生坯中有10%以上的有機(jī)物（分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑等）需要排出，且會(huì)發(fā)生18%以上的燒成收縮，非常容易產(chǎn)生開(kāi)裂、變形、翹曲、起皺等不良現(xiàn)象。

[0005] 除厚度薄之外，固體電解質(zhì)片因后續(xù)需要印刷陰/陽(yáng)極層及其密封的緣故，對(duì)表面質(zhì)量要求非常高，不允許有燒坑、劃痕等表面不良，邊緣翹曲不超過(guò)50μm。另外，電解質(zhì)片對(duì)外圍尺寸及孔位尺寸一致性要求也非常高，通常要求坯體燒結(jié)收縮率偏差不超過(guò)6‰。[0006] 由于固體電解質(zhì)片對(duì)原料粒徑、厚度、表面質(zhì)量、尺寸一致性、邊緣翹曲等要求嚴(yán)苛，且電解質(zhì)片的原料價(jià)格昂貴（＞1000元/kg），為盡可能保證產(chǎn)品的合格率，因而對(duì)燒制提出了非常高的要求。[0007] 因此，希望提供一種固體氧化物燃料電池固體電解質(zhì)片的燒結(jié)方法，可克服上述燒結(jié)不良的缺陷。發(fā)明內(nèi)容[0008] 本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種固體電解質(zhì)片的燒制方法及產(chǎn)品，該燒制方法能夠有效避免固體電解質(zhì)片在燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)的變形、開(kāi)裂、翹邊、起皺和表面產(chǎn)生燒坑劃痕等缺陷。[0009] 一種固體電解質(zhì)片的燒制方法，包括以下步驟：將第一承燒板、第一保護(hù)生坯、固體電解質(zhì)片生坯、第二保護(hù)生坯和第二承燒板依次疊放進(jìn)行燒制，制得固體電解質(zhì)片。[0010] 優(yōu)選的，所述第一承燒板和所述第二承燒板均為多孔陶瓷板，氣孔率為20% 60%。[0011] 所述第一承燒板和第二承燒板均為燒結(jié)后的多孔陶瓷基板，在燒結(jié)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生收縮和變形，主要起緊固作用，避免固體電解質(zhì)片生坯在移動(dòng)中或燒結(jié)過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)位，進(jìn)而造成產(chǎn)品局部變形不良。多孔陶瓷板可以保護(hù)制品在燒成過(guò)程中不被窯具棚板表面上的顆粒物所損傷，進(jìn)而帶來(lái)燒坑、劃痕等缺陷，又可以在受熱均勻的燒成環(huán)境中，使有機(jī)膠結(jié)劑揮發(fā)順暢。[0012] 更優(yōu)選的，所述多孔陶瓷板的厚度為0.7 1.2mm，翹曲度＜3‰。[0013] 優(yōu)選的，所述固體電解質(zhì)片生坯的厚度為0.1 0.35mm。所述固體電解質(zhì)生坯中主要成分為氧化鋯，優(yōu)選為YSZ（氧化釔穩(wěn)定氧化鋯）或SSZ（氧化鈧穩(wěn)定氧化鋯）。[0014] 優(yōu)選的，所述第一保護(hù)生坯和所述第二保護(hù)生坯均為氧化鋁陶瓷，所述氧化鋁陶瓷中所用氧化鋁粉體的粒徑為2.0 3.5μm。[0015] 更優(yōu)選的，所述氧化鋁陶瓷中含膠量不超過(guò)10%。[0016] 相比于固體電解質(zhì)片生坯，第一保護(hù)生坯和第二保護(hù)生坯中所用粉體的顆粒較粗，坯體中含膠量（分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑）較少，在排膠過(guò)程中，在毛細(xì)管力和濃度差的作用下，電解質(zhì)片中的膠氣容易被保護(hù)生坯吸收，從而更有效避免了固體電解質(zhì)片生坯燒結(jié)時(shí)的開(kāi)裂和變形，使得整體平整度也更為優(yōu)異。[0017] 更優(yōu)選的，所述第一保護(hù)生坯或所述第二保護(hù)生坯的厚度為0.3 0.6mm。[0018] 所述第一保護(hù)生坯和第二保護(hù)生坯均為流延成型后，但未燒結(jié)的坯體，因而可保持一定的柔性。第一保護(hù)生坯和第二保護(hù)生坯需選用不與固體電解質(zhì)片發(fā)生反應(yīng)的材質(zhì)，并分別與固體電解質(zhì)片的上下面緊密貼合。[0019] 在共燒結(jié)過(guò)程中，保護(hù)生坯不僅可以抑制固體電解質(zhì)片生坯的整體翹曲，還可以抑制固體電解質(zhì)片生坯的局部變形和邊緣翹曲。同時(shí)，保護(hù)生坯在燒結(jié)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生8 10%的收縮，實(shí)現(xiàn)與固體電解質(zhì)片生坯的同步收縮，從而避免發(fā)生硬摩擦導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)生劃痕，進(jìn)而報(bào)廢。

[0020] 優(yōu)選的，所述燒制方法中還采用膠帶對(duì)疊放后的整體進(jìn)行固定。所述膠帶為BOPP透明膠帶、高溫膠帶等有機(jī)物膠帶。當(dāng)?shù)谝怀袩?、第一保護(hù)生坯、固體電解質(zhì)片生坯、第二保護(hù)生坯和第二承燒板依次疊放后，對(duì)疊放后的整體，在其四周用膠帶進(jìn)行固定。[0021] 優(yōu)選的，所述燒制過(guò)程依次為預(yù)排膠和燒結(jié)。固體電解質(zhì)片生坯在制備過(guò)程中，需要在里面添加很多有機(jī)物，包括分散劑、粘接劑、增塑劑等，含量通常在12%以上，這些物質(zhì)需要在燒制過(guò)程中被排出，但此類(lèi)物質(zhì)在窯爐中分解過(guò)快時(shí)，容易產(chǎn)生開(kāi)裂現(xiàn)象。因此需要在窯爐中設(shè)置低溫區(qū)和高溫區(qū)，先經(jīng)過(guò)低溫的預(yù)排膠，提前排除一部分有機(jī)物，再進(jìn)行高溫的燒結(jié)，可保證產(chǎn)品質(zhì)量。[0022] 更優(yōu)選的，所述預(yù)排膠的溫度為180 220℃，所述預(yù)排膠的總用時(shí)為18 32h。通過(guò)設(shè)置合適的預(yù)排膠溫度，可以縮短燒制的時(shí)間，保證生產(chǎn)效率。所述預(yù)排膠過(guò)程中溫度從0℃開(kāi)始上升，待達(dá)到最高預(yù)排膠溫度時(shí)，保溫1 2h。[0023] 更優(yōu)選的，所述燒結(jié)的溫度為1420 1480℃，燒結(jié)的時(shí)間為1.5 3h。[0024] 一種固體電解質(zhì)片產(chǎn)品，經(jīng)上述制備方法所制得。所述固體電解質(zhì)片產(chǎn)品的密度≥5.69g/cc，厚度為0.12 0.18mm，電導(dǎo)率≥160mS/cm，表面粗糙度＜0.20μm。[0025] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：[0026] （1）本發(fā)明所述燒制方法通過(guò)在固體電解質(zhì)片生坯的上、下表面均設(shè)置保護(hù)生坯和承燒板，能夠有效避免固體電解質(zhì)片在燒結(jié)過(guò)程中出現(xiàn)的變形、開(kāi)裂、翹邊、起皺和表面產(chǎn)生燒坑劃痕等缺陷，大大減少了價(jià)格昂貴的電解質(zhì)片的報(bào)廢率。[0027] （2）經(jīng)本發(fā)明所述燒制方法制得的固體電解質(zhì)片整體平整度好、表面質(zhì)量合格率高、尺寸穩(wěn)定性好。附圖說(shuō)明[0028] 圖1為實(shí)施例1中各層的疊放方式；[0029] 圖2為實(shí)施例1中預(yù)排膠的溫度曲線。具體實(shí)施方式[0030] 為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員更加清楚明白本發(fā)明所述技術(shù)方案，現(xiàn)列舉以下實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。需要指出的是，以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明要求的保護(hù)范圍不構(gòu)成限制作用。[0031] 以下實(shí)施例中所用的原料、試劑或裝置如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從常規(guī)商業(yè)途徑得到，或者可以通過(guò)現(xiàn)有已知方法得到。[0032] 實(shí)施例1[0033] 本實(shí)施例為一種固體電解質(zhì)片的燒制方法，包括以下步驟：[0034] （1）將第一承燒板、第一保護(hù)生坯、固體電解質(zhì)片生坯、第二保護(hù)生坯和第二承燒板依次疊放后（如圖1所示），并用BOPP透明膠帶對(duì)疊放后的整體進(jìn)行固定，并將固定后的整體放入低排爐中，按照?qǐng)D2中的低排溫度曲線進(jìn)行預(yù)排膠；[0035] （2）預(yù)排膠完成后，轉(zhuǎn)入窯爐中，以1430℃保溫2h，制得固體電解質(zhì)片。[0036] 其中第一承燒板和第二承燒板均選用氣孔率為24%、厚度為0.9mm、翹曲度＜3‰的99瓷片（氧化鋁）多孔陶瓷板；其中第一保護(hù)生坯和第二保護(hù)生坯均選擇厚度為0.45mm的100瓷（氧化鋁）生坯作為保護(hù)生坯，保護(hù)生坯中所用粉體的粒徑為2.0 3.5μm，含膠量（分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑）為9%；其中固體電解質(zhì)片生坯的厚度為0.22mm，材質(zhì)為SSZ（氧化鈧穩(wěn)定氧化鋯）。

[0037] 采用以上燒制方法制得的氧化鋯固體電解質(zhì)片基本未出現(xiàn)變形、開(kāi)裂、邊緣起皺、表面產(chǎn)生燒坑劃痕、尺寸一致性不穩(wěn)定等不良現(xiàn)象，產(chǎn)品合格率＞85%。所制得氧化鋯固體電解質(zhì)片產(chǎn)品的平均性能參數(shù)為：密度5.71g/cc，厚度0.15mm，電導(dǎo)率170mS/cm，表面粗糙度0.08μm。雖然采用該燒制方法，僅有承燒板可重復(fù)使用，而保護(hù)生坯作為消耗品被使用。但相比于固體電解質(zhì)片的成本（＞1000元/kg），保護(hù)生坯所產(chǎn)生的額外成本是較少的，因此采用該方法來(lái)減少產(chǎn)品不良、提高產(chǎn)品合格率是相當(dāng)劃算和經(jīng)濟(jì)的。

[0038] 實(shí)施例2[0039] 與實(shí)施例1相比，實(shí)施例2中的制備方法基本相同，區(qū)別之處在于：其中第一承燒板和第二承燒板均選用氣孔率為36%、厚度為1.0mm、翹曲度＜3‰的氧化鋁多孔陶瓷板；其中第一保護(hù)生坯和第二保護(hù)生坯均選擇厚度為0.45mm的氧化鋁陶瓷生坯作為保護(hù)生坯，保護(hù)生坯中所用粉體的粒徑為2.0 3.5μm，含膠量（分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑和溶劑）為5%；其中固體電解質(zhì)片生坯的厚度為0.25mm，材質(zhì)為SSZ（氧化鈧穩(wěn)定氧化鋯）。[0040] 采用以上燒制方法制得的氧化鋯固體電解質(zhì)片基本未出現(xiàn)變形、開(kāi)裂、邊緣起皺、表面產(chǎn)生燒坑劃痕、尺寸一致性不穩(wěn)定等不良現(xiàn)象，產(chǎn)品合格率＞85%。所制得氧化鋯固體電解質(zhì)片產(chǎn)品的平均性能參數(shù)為：密度5.79g/cc，厚度0.17mm，電導(dǎo)率170mS/cm，表面粗糙度0.09μm。[0041] 對(duì)比例1[0042] 與實(shí)施例1相比，對(duì)比例1的區(qū)別之處僅在于，不使用承燒板，疊放順序?yàn)榈谝槐Ｗo(hù)生坯 固體電解質(zhì)片生坯 第二保護(hù)生坯，其余制備方法均與實(shí)施例1相同。[0043] 燒制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，采用該方法很難阻止固體電解質(zhì)片生坯和保護(hù)生坯發(fā)生變形，產(chǎn)品的翹邊和起皺現(xiàn)象明顯，制得產(chǎn)品的合格率＜60%。[0044] 對(duì)比例2[0045] 與實(shí)施例1相比，對(duì)比例2的區(qū)別之處僅在于，不使用保護(hù)生坯，疊放順序?yàn)榈谝怀袩?固體電解質(zhì)片生坯 第二承燒板，其余制備方法均與實(shí)施例1相同。[0046] 燒制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，若只有承燒板，固體電解質(zhì)片生坯在燒制時(shí)發(fā)生收縮會(huì)和硬化的承燒板發(fā)生不可避免的摩擦，導(dǎo)致產(chǎn)品的開(kāi)裂和表面產(chǎn)生燒坑劃痕等不良缺陷，制得產(chǎn)品的合格率＜40%。[0047] 對(duì)比例3[0048] 與實(shí)施例1相比，對(duì)比例3區(qū)別之處在于，固體電解質(zhì)片生坯設(shè)置為多層疊放，即疊放順序?yàn)榈谝怀袩?第一保護(hù)生坯 多層固體電解質(zhì)片生坯 第二保護(hù)生坯 第二承燒板。但當(dāng)固體電解質(zhì)片生坯的層與層發(fā)生直接接觸時(shí)，燒制過(guò)程中會(huì)發(fā)生相互間的粘連，無(wú)法制得合格產(chǎn)品。若在固體電解質(zhì)片生坯的層與層之間加入隔粘粉，由于電解質(zhì)片表面質(zhì)量要求非常高，該方法會(huì)造成固體電解質(zhì)片表面的起伏或麻坑，同樣難以制得合格產(chǎn)品。