熔融碳酸盐燃料电池阴极材料制备与导电性

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.02.017 第25卷第2期 北京科技大学学报 Vol.25 No.2 2003年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2003 熔融碳酸盐燃料电池阴极材料制备与导电性 李建玲”钱大伟”张世超)王新东” 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)北京航空航天大学材料学院，北京100083 摘要研究了熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)阴极材料锂铁氧化物电极的导电性能.实验 结果表明在合成锂铁氧化物的过程中，使L,CO,轻微过量，可以提高锂铁氧化物电极的导电 性，在同-温度下，随着LiFe值的增大，锂铁氧化物电极的导电性增加.相同Li:Fe条件下，锂 铁氧化物电极的导电性随着温度升高按指数规律增加.扫描电镜研究(SEM)表明，Li:F比值 不同，制备的锂铁氧化物电极表面形貌也不同， 关键词熔融碳酸盐燃料电池；锂铁氧化物；导电性 分类号TM911.4 锂化处理的NO具有电导率高、电催化活性1.3分析与测试 好和制造方便的优点，被视为标准的熔融碳酸盐 用两个镍电极夹住待测电极（本实验所用的 燃料电池(MCFC)阴极材料.然而，NiO所面临 各种待测电极均具有相同的尺寸)，构成测试电 的最大问题是，随电极长期运行，阴极在熔盐电 池.将测试电池放入坩埚电炉中，测试电极在不 解质中将发生溶解和再沉积，最终将导致电池短 同温度时的导电性，气氛为空气.测试仪器为英 路，严重影响电池寿命，因此，长期以来，许多科 国Solartron公司的1280B型电化学综合测试仪. 研工作者一直在研究用其他的材料取代O作 应用X射线衍射分析(XRD)分析了锂铁氧 为MCFC的阴极材料.LiCoO,和LiFeO,是近年 化物的晶型，通过电极表面的扫描电镜分析 来研究的重点，它们在熔盐电解质中的稳定性明 (SEM)研究了不同组分的锂铁氧化物制备的电 显地好于NiO,尤其是LiFeO,在熔盐电解质中几 极的表面形貌 乎不发生溶解，目前所要解决的就是其导电性问 题.本文通过改进LiFeO2粉体制备和电极制备， 2结果与讨论 改进其导电性，同时采用交流阻抗法研究了锂铁 2.1锂铁氧化物的XRD结果 氧化物作为MC℉C阴极材料时的导电性. 根据初始反应混合物中Li:Fe值的不同，合成 1实验 了四种锂铁氧化物：Li:Fe=l.0,Li:Fe=l.03,Li:Fe= 1.05和Li:Fe=1.1,这四种锂铁氧化物的XRD衍射 11锂铁氧化物的制备 图谱如图1所示. 将FezO和LiCO按照一定的比例混合，于坩 由图1可以看出，FeO和LCO,的混合物在 埚电炉中焙烧，反应温度900℃，反应时间20h, 900℃下反应20h,所得产物基本上是a-LiFeO2, 反应气氛为空气， 锂的含量并没有影响产物的晶型， 12电极制备 2.2锂铁氧化物电极的导电性 将制备好的锂铁氧化物与一定量的粘结剂、 (I)锂铁氧化物电极的导电性与Li:Fe比值的 增塑剂、有机溶剂混合，制成浆料，用流铸法制备 关系.用交流阻抗法研究了锂铁氧化物电极的导 电极.面积0.5cm2,厚度1.5mm. 电性，图2中的(a)(d)分别显示了LiFe=l.0,LiFe 收稿日期2002-0605李建玲女.31岁，讲师，博士 =l.03,Li:Fe=l.05和Li:Fe=1.1这四种锂铁氧化物 *国家自然科学基金资助项目No.50074003)和教有部骨千教 电极在650℃时的交流阻抗谱图. 师资助项目 由图2可以看出，锂铁氧化物电极电阻较大

第 2 5 卷 第 2 期 200 3 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l of U n iv e r s tiy o f S e i e n e e a n d Te eh n o l0 gy B e ij in g V bl 一 25 NO 一 2 A P r. 20 0 3 熔融碳酸盐燃料 电池 阴极材料制备与导 电性 李建玲 ” 钱 大 伟 ` , 张世超 ” 王 新 东 ” l )北京 科技 大学 冶金 学院 , 北 京 10 00 8 3 2 )北京 航空 航 天大 学材料 学 院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 研究 了熔 融 碳酸 盐燃 料 电池 ( M C F C ) 阴 极材料 铿 铁氧 化物 电极 的导 电性 能 , 实验 结 果表 明在 合成 铿铁 氧 化物 的过 程 中 , 使 iL 刃0 3 轻微 过量 , 可 以提 高锉 铁 氧化 物 电极 的 导 电 性 . 在 同一温度 下 , 随着iL : eF 值 的增 大 , 铿 铁氧 化 物 电极 的导 电性 增 加 相 同 L 认eF 条 件下 , 锉 铁氧 化 物 电极 的导 电性 随着温 度 升 高按 指数 规律增 加 . 扫 描 电镜研 究 (s E M ) 表 明 , iL : eF 比 值 不 同 , 制 备 的锉 铁氧 化物 电极 表 面形貌 也 不 同 . 关 键 词 熔融 碳酸 盐燃 料 电池 ; 铿 铁氧 化 物 ; 导 电性 分 类号 T M gl l . 4 铿化 处 理 的 NI O 具有 电导 率 高 、 电催 化 活 性 好和 制 造方 便 的优 点 , 被视 为标 准 的熔 融 碳酸 盐 燃料 电池 ( M C F C ) 阴极 材 料 `, , . 然 而 , NI O 所 面 临 的最大 问题 是 , 随 电极 长 期 运 行 , 阴极在 熔盐 电 解 质 中将 发生溶 解和 再 沉积 , 最终 将 导致 电池 短 路 , 严重 影 响 电池 寿 命 . 因 此 , 长 期 以来 , 许 多 科 研 工作 者 一直 在 研 究用 其 他 的材 料 取 代 NI O 作 为 M C F C 的 阴极 材料 . L IC o O Z`, 一` ,和 L IF e O Z〔, 」是近 年 来研 究 的重 点 , 它们 在熔 盐 电解 质 中 的稳 定性 明 显地 好 于 N OI , 尤其 是 LI eF O Z在 熔盐 电解 质 中几 乎不 发 生溶 解 . 目前 所要 解 决 的就 是其 导 电性 问 题 . 本文 通 过 改进 LI eF O : 粉 体 制备和 电极 制 备 , 改进 其 导 电性 , 同 时采用 交 流 阻抗 法研 究了铿 铁 氧 化 物 作 为 M C F C 阴极材 料 时 的导 电性 . L 3 分 析 与 测 试 用 两个 镍 电极 夹 住 待 测 电极 (本 实 验 所用 的 各种 待 测 电 极均 具 有相 同 的尺 寸) , 构 成 测试 . 电 池 . 将 测 试 电池 放 入 柑祸 电炉 中 , 测 试 电极在 不 同温度 时 的 导 电性 , 气氛 为空 气 . 测 试 仪 . 器 为英 国 S ol a rt r o n 公 司 的 12 8 OB 型 电化 学 综合 测试 仪 . 应用 X 射 线 衍 射 分析 ( X R D ) 分 析 了锉铁 氧 化 物 的 晶 型 . 通 过 电 极 表 面 的 扫 描 电 镜 分 析 (S EM ) 研 究 了不 同组分 的铿 铁氧 化 物 制 备 的 电 极 的表 面形 貌 . 1 实验 1 1 锉 铁 氧 化物 的制 备 将 F e 2 0 。 和 iL Z C O 。 按 照一 定 的 比 例 混合 , 于柑 祸 电炉 中焙 烧 , 反应 温 度 9 0 ℃ , 反 应 时 间 20 h , 反 应气 氛 为空气 . 1 .2 电极 制备 将 制备 好 的锉 铁氧 化 物 与 一定 量 的粘 结剂 、 增 塑剂 、 有 机溶 剂 混合 , 制 成浆 料 , 用 流铸 法 制备 电极 , 面 积 .0 5 c m , , 厚度 L S m m . 收稿 日期 2 0 02 一6-D 5 李 建玲 女 , 31 岁 , 讲 师 , 博士 * 国家 自然 科学基 金资助项 目困.0 5 0 0 74 0 0 3) 和教 育部骨 千教 师 资助项 目 2 结 果 与讨 论 .2 1 锉 铁 氧 化物 的 X R D 结果 根 据初 始 反应 混合 物 中 iL : eF 值 的不 同 , 合 成 了四种 铿 铁 氧 化物 : iL : eF 城 . 0 , iL : eF =l . 03 , iL : eF 二 L 0 5 和 iL :F e 二 1 . 1 , 这 四种 铿 铁 氧 化物 的 X R D 衍 射 图谱 如 图 l 所 示 . 由图 1 可 以看 出 , F e ZO , 和 iL Z C O , 的 混合 物在 9 0 0℃ 下 反应 Z O h , 所得 产 物基 本 上是 二LI F e o : , 锉 的含 量 并 没有 影 响 产 物 的 晶型 , .2 2 锉 铁氧 化物 电极 的导 电性 ( l) 锉 铁 氧化 物 电极 的导 电性 与 iL : eF 比值 的 关系 . 用 交流 阻 抗法 研 究 了锉 铁氧 化 物 电极 的导 电性 , 图 2 中 的 ( a 卜(d )分 别 显 示 了 L i : F e 一 1 . 0 , L i : F e 二 L 03 , iL : F e = 1 . 0 5 和 iL :F e 二 1 . 1 这 四 种铿 铁 氧 化物 电极 在 6 5 0 ℃ 时 的交流 阻抗 谱 图 . 由 图 2 可 以 看 出 , 铿铁 氧 化物 电极 电阻较 大 , DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 02. 017

168- 北京科技大学学报 2003年第2期 。-a-LiFeO, 导电性较差，而在合成锂铁氧化物的过程中，使 初始反应混合物中的Li,CO,轻微过量，可以提高 Li:Fe=1.1 锂铁氧化物电极的导电性. Li:Fe=1.05 Li:Fe 1.03 图3给出了锂铁氧化物电极在650℃时的导 2 电性与LiFe值的关系，可以看出，通过改变Li:Fe Li:Fe=1.0 比值，可以显著改变锂铁氧化物电极的导电性， 30 50 70 90 Li:Fe-l.1的电极的导电性比Li:Fe=l.0的电极的 20/e) 导电性提高了10倍多.当LiFe=1.0~1.05时，锂铁 图1Fe,0,和Li,C0,的混合物在900℃下反应20h所得 氧化物电极的导电性变化很显著；当Li:Fe= 产物的XRD衍射图谱 1.05~1.10时，锂铁氧化物电极的导电性变化幅度 Fig.1 XRD diffraction spectrum of Fe:O,and Li,CO,mix- 不大 ture at900℃for20h -0.5 -0.25 (a)Li:Fe=1.0 (b)Li:Fe=1.03 0 0.25 0.50 0.5 0.7 5.5 56.0 56.5 57.0 34.25 34.50 34.75 35.00 Z'In ZI0 0.25 -2.5 (c)Li:Fe=1.05 (d)Li:Fe=1.1 0 0 2.5 0.25 0.50 7.5 0.75 10.0 3.0 13.2513.5013.7514.00 .5 10.012.5 15.0 17.5 Z/0 ZIQ 图2不同L:Fe值的锂铁氯化物电极在650℃时的交流阻抗谱图 Fig.2 AC impedance spectrum of lithium ferrite oxide electrodes with various Li:Fe values 根据Giorgi等人的研究结果，LfeO2属于P 160 型半导体材料，电导率随空穴浓度的增大而升 120 高.L能够增大导电空穴浓度，所以在合成锂钴 是 (或锂铁)氧化物的过程中，过量的Li2CO,提高了 80 锂钴（或锂铁）氧化物的导电性， 根据P型半导体的电导率公式m: E+Bciexp2KT =Aexp2KT] E,」 (1) 01.01.021.041.061.081.10 式中，c为掺杂浓度.由式(1)可以看出，同一温度 Li:Fe值 下，电导率与掺杂浓度c之间符合正比关系，这 图3锂铁氧化物电极在650℃时的导电性与Li:Fe值的 与本文的研究结果相一致。 关系曲线图 (2)锂铁氧化物电极的导电性与温度的关系， Fig.3 Relationship between lithium ferrite oxide electro 图4显示了锂铁氧化物电极的导电性随温度 des conductivity and Li:Fe values at 650C

. 1 6 8 - 北 京 科 技 侧 淇 砰 . 一一 a 一 L FI e认 , { 一 \ L:i F e 二 1 . 1 { 皿 护 甲 . 尸 . ’ 叹 L:i F e = 1 . 05 丫 虎 eF 一 ` · 03 L 几 / 尸 r 尸 尸 . 尹 / L公F e = 1 . 0 价 声 尹 - l 二 l … l 3 0 5 0 7 0 9 0 2侧 ( O ) 图 1 F e Z众 和 ;iL C仇 的 混合 物在 卯 0℃ 下反 应 2 0 h 所得 产 物 的 X R D 衍 射 图谱 F云g · 1 X R D di月份a e柱o n s P e e t r u m o f F e Z认 a n d L礼C认 . 协 t u r e a t 9 00℃ fo r 2 0 h 大 学 学 报 2 003 年 第 2 期 导 电性较 差 , 而 在 合成 铿 铁氧 化 物 的过 程 中 , 使 初 始反应 混 合物 中的 iL 刃O , 轻微 过 量 , 可 以提 高 锉 铁氧化 物电极 的 导 电性 . 图 3 给 出 了铿 铁氧 化物 电极 在 65 0 ℃ 时 的导 电性与 iL :F e 值 的关 系 . 可 以看 出 , 通 过 改变 iL : eF 比 值 , 可 以显著 改变锉 铁氧 化 物 电极 的导 电性 , L:i F e 二 1 . 1 的 电极 的导 电性 比 iL : F e = 1 . 0 的 电极 的 导 电性 提 高了 10 倍 多 . 当 iL :F , 1 . -0 1 . 05 时 , 锉 铁 氧 化 物 电极 的 导 电性 变 化 很 显 著 ; 当 iL : eF = 1 . 05 一 1 . 10 时 , 锉铁 氧化物 电极 的 导 电性变 化幅度 不 大 . 攀N (a) L i : F e = 1 . 0 一一一一~ ~ 一 厂 Z , /Q 刁 2 5 攀。 N 0 . 50 0 . 7 5万 刁 . 2 5 广一 - - - ~ 一- ~ 一 - 一一 一一 - 0 卜- 一一一一- 一一一 - 吧 , 户` ~ 一一 ~ 一一 ~ 一一 一一 } 0 . 2 5 卜 / l 0 . 5 0 卜 了 / 户 1 0 . 7 5 L一一一一一一一一` 一一一砂一一 3 4 . 2 5 34 . 50 3 4 . 7 5 3 5 . 0 0 Z’ / Q “ .5 } d() iL :F 护 .l } ” 2 . 5盯了一一一一一州 一 t 攀 卜 奄 } \ ’ ` 0 { / 1 ’ · ’ 「 / 1 1 0 . 0 ` 一 - 一 . 一 一一 一 J ` e一一 一一 -一」 13 . 25 13 . 5 0 1 3 . 7 5 14 . 00 7 . 5 1 0 . 0 1 2 . 5 15 . 0 Z `瓜 Z价 图 2 不 同 L i : F e 值 的铿 铁氧 化物 电极 在 6 50 ℃ 时的 交流 阻抗谱 图 F i.g 2 A C i m P e d a n ce s p e c tr u . of U伍 i u m fe 州 et o x id e e l e e加d se 明d t h v a r fo u s L i : F e v a lu se 17 . 5 八“吸LrlspeL . , ,esse 八1J0on , l 一 6 `,O八ù 4 口甭 o 而 ~ se i万乏 se 而不 se i茄 . 不6「 i{i 。 L i : F e 值 图 3 键铁氧 化 物 电极 在 ` 50 ℃ 时的导 电性 与 iL : eF 值 的 关系 曲线 图 F ig . 3 eR la iot n s hiP b e 幻即 e e n il t h in m 介 r irt e o x id e e峡t or · d se c o . d u c d v i yt a n d L i : eF va l u 韶 a t 6 5 0 ℃ 根 据 iG o 飞i 等 人顶 ,的研 究结 果 , L IF e 0 2 属 于 P 型 半导 体 材 料 , 电导 率 随 空穴 浓 度 的增 大 而升 高 . iL 能够 增 大 导 电空穴 浓 度 , 所 以在合 成 铿钻 ( 或锉 铁 )氧化物 的过程 中 , 过 量 的 iL Z C O , 提 高 了 铿 钻 (或锉 铁 )氧 化物 的导 电性 . 根 据 P 型半 导体 的 电导率 公 式 `” : 。 一 eA xP ( 一矗扣 ` 坛p卜翻 l() 式中 , c 为 掺 杂浓 度 . 由式 ( l) 可 以看 出 , 同一 温度 下 , 电导 率与 掺 杂浓 度廿之 间符 合 正 比关 系 , 这 与本 文 的研 究 结果 相 一致 . (2 )锉 铁 氧化 物 电极的 导 电性 与温度 的 关系 . 图 4 显 示 了锉 铁 氧化物 电极 的导 电性 随温度

Vol.25 No.2 李建玲等：熔融碳酸盐燃料电池阴极材料制备与导电性 169 变化的关系曲线图 中气体的传输.同时可以看出，随着LiFe比值的 因Li:Fe-l.0的锂铁氧化物电极的导电性太 逐渐增加，颗粒间有熔融现象，组成电极的粒子 差，所以在这里没有给出其导电性与温度的关系 粒径也逐渐增大，这有利于电极导电性能的改 曲线图，由图4可以看出，锂铁氧化物电极在低 a 2.5 (a)Li:Fe=1.03 2.0 1.0 0.5 0 00200300 400500600 t/℃ 2.5 (b)Li:Fe=1.05 2.0 1.5 05 900200 300400500600 t/℃ 19U 2.5 (c)Li:Fe=1.1 2.0 1.5 g 1.0 05 0 100200300400500600 t/'℃ 图4锂铁氧化物电极的导电性与温度的关系 Fig.4 Relationship between lithium ferrite oxide electro- (d) des conductivity and temperature 温和高温时的导电性相差很大，随着温度的升 高，锂铁氧化物电极的导电性按指数规律增加， 这与式(1)中所示结果相符，其中变化最为显著 的温度区间是室温到400℃，400℃以后导电性随 温度变化的幅度较小. 2.3锂铁氧化物电极的SEM结果 用流铸法制备电极膜片，然后在900℃下焙 图5锂铁氧化物电极的表面SEM图，(a)Li:Fe=1.0,(b) 烧5h,所得电极表面的SEM图如图5所示. Li:Fe=1.03,(c)Li:Fe=1.05,(d)Li:Fe=1.1 由图5可以看出，每个电极表面存在着许多 Fig.5 Surface SEM micrographs of lithium ferrite oxide 均匀分布的孔隙，这有利于熔融碳酸盐燃料电池 electrodes

V b . 一 2 5 N 0 . 2 李 建玲 等 : 熔 融碳 酸盐 燃 料 电池 阴极 材料 制 备 与导 电性 变 化 的关 系 曲线 图 . 因 Li : F e = 1 , O 的锉铁 氧 化 物 电极 的 导 电性 太 差 , 所 以在 这里 没 有给 出其 导 电性 与温 度 的关 系 曲线 图 . 由 图 4 可 以看 出 , 铿 铁 氧 化 物 电极 在 低 中气 体 的传 输 , 同 时可 以看 出 , 随着 iL : eF 比 值 的 逐渐 增 加 , 颗 粒 间有 熔 融 现 象 , 组成 电极 的 粒 子 粒 径 也 逐渐 增 大 , 这有 利 于 电极 导 电性 能 的 改 ( a ) L i : Fe = 1 . 0 3 `lCJ 己越叫 一卫0 n 二n 一石U !上“n ó一亡ù1 、一“n 勺二nU 一l 月 斗 一八曰/ 二njt 一八曰 一气、 二 一一 一山, n …U 八“ .0 051 一 口越叫 ( e ) L i : F e = 1 . 1 `nJUù I é nU 弓乏叫 0 1一一一二二〕 士二七一上』 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 t/ ℃ 图 4 锉铁 氧 化物 电极 的导 电性 与 温度 的 关系 F ig . 4 R e l a t i o n s b i P b e wt e e n U t h i u m fe r r i t e o劝 d e e l e e t r o - d e s e o n d u e t iv i yt a n d t e m P e r a t u er 温 和 高 温 时 的导 电性 相 差 很 大 , 随着 温 度 的升 高 , 锉 铁 氧 化物 电极 的导 电性按 指数 规 律 增加 , 这 与 式 ( 1) 中所 示结 果 相 符 , 其 中变 化 最 为显 著 的温 度 区 间 是 室温 到 40 0 ℃ , 40 0 ℃ 以后 导 电性 随 温 度 变 化 的 幅度 较 小 . .2 3 银铁 氧 化物 电极 的 S E M 结果 用流 铸 法 制 备 电 极膜 片 , 然 后 在 9 0 ℃ 下 焙 烧 s h , 所 得 电极 表面 的 S E M 图如 图 5 所 示 . 由图 5 可 以看 出 , 每 个 . 电极 表 面 存 在着 许 多 均 匀 分布 的孔 隙 , 这 有利 于 熔 融碳 酸盐 燃 料 电池 图 5 锉 铁 氧 化物 电极 的 表面 S E M 图 , ( a ) L i : F e = 1 . 0 , (b ) L i : F e = 1 . 0 3 , ( e ) L i : F e = 1 . 0 5 , ( d )L i : F e = 1 . 1 F ig . 5 S u r fa e e SE M m i e or g r a P h s o f l it h i u m fe r r it e o x i d e e l e e t r o d e s

·170 北京科技大学学报 2003年第2期 善.对于粉末粒子所组成的多孔电极，其性能决 参考文献 定于多种因素：高度发达的表面积、孔的形状及 1何长青，衣宝廉.熔融碳酸盐燃料电池阴极的研究 孔径分布、平均孔径、电导率以及粉末粒子或其 进展.电源技术，2001,25(4：299 所组成的电极的微织结构等， 2 Ota Ken-ichiro,Takeishi Yasuhiro,Shibata Soichi,et al. Solubility of cobalt oxide in molten carbonate [J].J Elec- 3结论 trochem Soc,1995,142(10):3322 3 Fukui Takehisa,Okawa Hajime,Tsunooka Tsutomu.So- 在合成锂铁氧化物的过程中，使LiC0轻微 lubility and deposition of LiCoO,in a molten carbonate 过量，可以提高锂铁氧化物电极的导电性：而且 [J].J Power Sources,1998,71(2):239 在同一温度下，随着LiFe值的增大，锂铁氧化物 4 Lagergren Carina,Lundblad Anders,Bergman Bill.Sys- 电极的导电性增加，且与掺杂浓度c之间符合正 thesis and performance of LiCoO,cathodes for the molten 比关系.当Li:Fe值在1.0-l.05的范围内时，导电 carbonate fuel cell [J].J Electrochem Soc,1994,141(11): 2959 性变化最为显著：当在1.05~1.10的范围内时，导 5 Hsu H S,DeVan J H,Howell M.Solubilities of LiFeO, 电性变化的幅度较小， and (Li,K)CrO,in molten alkali carbonates at 650C [J]. 同一比值下，锂铁氧化物电极的导电性随着 J Electrochem Soc,1987,134(9):2146 温度的升高而按指数规律增加， 6 Giorgi L,Carewska M,Patriarca M,et al.Development 电极表面的扫描电镜分析表明，LiFe比值不 and characterization of novel cathode materials for molten 同，电极表面形貌不同.在相同电极制备条件下， carbonate fuel cell [J].J Power Sources,1994,49(2):227 随Li:Fe比值增大，组成电极的粒子粒径增加. 7关振铎，张中太，焦金生.无机材料物理性能M.北 京：清华大学出版社，1992 Conductivity of MCFC Cathode Material-Lithium Ferrite Oxide LI Jianling",OIAN Dawei",ZHANG Shichao",WANG Xindong" 1)Metallurgy School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Material Science and Engineering School,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100083,China ABSTRACT The conductivity performance of lithium ferrite oxide for molten carbonate fuel cells was investi- gated.The results showed that the conductivity of lithium ferrite oxide can be improved by making LiCO,excessive slightly in the prcess of preparing lithium ferrite oxide.At the same temperature,the conductivity of lithium ferrite oxide increase with the increasing of Li:Fe values.However,at the same Li:Fe value,the conductivity of lithium ferrite oxide increases exponentially with the increasing of temperature.SEM analysis showed electrode surface micrographics of lithium ferrite oxide with various Li:Fe values are different. KEY WORDS molten carbonate fuel cell;lithium ferrite oxide;conductivity

. 170 - 北 京 科 技 大 学 学 报 20 03 年 第 2 期 善 . 对 于粉 末粒 子所 组成 的多孔 电极 , 其性 能决 定于 多种 因 素 : 高度 发达 的表面 积 、 孔 的形状 及 孔 径 分布 、 平均 孔 径 、 电 导率 以及 粉末 粒 子或 其 所 组 成 的 电极 的微 织 结枚等 . 3 结 论 在合 成 铿 铁氧 化物的过 程中 , 使 iL 刃O , 轻微 过 量 , 可 以提高 铿 铁氧化 物电极 的导 电性 ; 而 且 在 同一温 度下 , 随 着iL : eF 值 的增 大 , 铿 铁氧 化 物 电极 的导 电性 增加 , 且 与掺杂浓 度砂之 间符合 正 比关 系 , 当 iL : F e 值 在 1 . 0一 1 . 05 的 范 围 内时 , 导 电 性 变化 最 为 显著 : 当在 1 . 05 一 1 . 10 的 范 围内时 , 导 电性变 化 的 幅度 较 小 . 同一 比值 下 , 铿 铁 氧 化物 电极 的 导 电性 随着 温 度 的升 高 而按 指数规 律增 加 . 电极 表 面 的扫描 电镜分 析表 明 , iL : F e 比值 不 同 , 电极表 面形 貌不 同 . 在相 同 电极制 备条件下 , 随 iL :F e 比值增大 , 组成 电极的粒子粒径 增加 . 参 考 文 献 1 何 长青 , 衣 宝廉 . 熔融 碳酸 盐燃 料 电池 阴极 的研 究 进展 [J . 电源 技术 , 20 01 , 25 (4 ) : 29 9 2 o at K e n 一 ihc ir o , 毛止 e lhs i 、 ’a s hu ior , Sh ib a l a s o i e in , e t al . 5 0 1曲il iyt o f c o b a it o 幼 de i n m o it en e abr o n aet [ J] . J E l e e - otr e h e m S oc , 19 95 , 14 2 ( 1 0 ) : 3 32 2 3 F t lk u i 毛止e hi s a , Ok a w a H aj im e , sT un o o ak sT u t o m u . S o - lub i l iyt an d d e P o s i ti o n o f L IC O : i n a m o l et n e abr o n at e [J ] . J P ow e r s o u rc e s , 199 8 , 7 1( 2 ) : 2 39 4 L a g e gr er n C iar n a , L u n d b lad A 叻esr , B e雌尹l an B i ll . S y s - ht e s i s an d P e r fo n 力 an e e o f L IC o仇 c aht o d e s fo r ht e m o let n e ar b o n at e fue l e e ll 【J l . J E l e e otr e he m s o e , 19 9 4 , 14 1 ( 11) : 29 5 9 5 H s u H S , D eV台n J H , H o w e l l M . S o l ub i lit e s o f L IF e 0 2 a n d 压i , )K 刃or ; in m o let n al akl i e肚 b o n a t e s at 6 50 ,C [ J ] . J E l e e otr e he m s o e , 1 9 8 7 , 1 3 4 (9 ) : 2 1 4 6 6 G i o 侣i L , C 瞬ws k a M , P a tr i acr a M , et a l . D ve e l o P m en t an d hc a r a c t e ir az ti on o f n vo e l e a ht o d e m a t e r ial s fo r m o 】t e n c a r b o n at e fu e l e e ll I J ] . J P o w e r S o u r c e s , 1 9 9 4 , 4 9 ( 2 ) : 2 2 7 7 关振铎 , 张 中太 , 焦 金 生 . 无 机材料 物理 性能 【M I . 北 京 : 清华 大学 出版 社 , 1 9 92 C o n du c t i v i yt o f M C F C C a th o d e M at e ir a l 一 L i ht i um F e币et O x id e LI iaJ inl 衅 , O阴万 D aw ie ” , Z子L4N G hS ic ha o)z , 环月刀G Xi n do n)t l ) M e t a ll u 斗粼 S c h o o l , U n i v ers ity o f s c i cen e an d eT c hn o 】o gy B e ij i吃 , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , C h in a 2) M a t e ir al S o i e n c e an d E n g ine er ign S e ho o l , B e ij in g U n i v e rs ity o f A oer n a u t i e s an d A s tr o n aut i e s , B e ij in g l 0 0o 83 , C h i n a A B S T R A C T T五e e o n d u c t i v ity Pe ir 沁n n acn e o f liht i um fe 示ot o x ide of r m o lte n e arb o n a te fue l e e ll s aws ivn e s t i - g at e d . hT e re s u lt s s ho we d th a t hte e o n d u c it v ity o f liht i um fe 币te o x id e e an b e im Por v e d 勿 m a k i n g L i Z C q e x e e s s i v e s li g h t ly i n hte P r C e ss o f Pre Pa n n g lit h i u m fe ir ot o x i d e . iA ht e s am e t e m P e r a n 犷e , ht e e o n d u e t 1 V i yt o f lith i um fe irt e o x i d e i n cer as e iw ht ht e in c r e as ign o f L i : F e v al ue s . H o w e v e r, at het s am e iL : F e v alu e , ht e e o n du c it v iyt o f liht l切 m fe 州 et o ix de in e er as e s e xP o ne in i a lly w ith ht e icn r e as ign o f t e m P e r a t 叮e . S EM an aly s i s s h o w e d e l e ctr o d e s ur af c e m ic r o gr aP h i e s of llht i切m fe irt e o x ide w it h v iar o us iL :F e v al ue s aer id fe er .nt K E Y W O R D S m o let n e ar b o n at e fu e l e e ll; lit h i um fe 币t e o x i d e ; e o n du c iVt i yt