固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种通过电化学反应将化学能直接转化为电能的电化学装置,因为电池是全固态的,可以缓解液态电解质泄露和电极腐蚀等问题,因此对固体氧化物燃料电池的开发很有意义。然而,固体氧化物燃料电池在高温运行下会产生一些问题,例如:材料匹配性差,寿命短,成本高等。所以,降低电池的工作温度至500⁸00°C,会有效的降低电池的成本,加快其商业化进程。近年来,一些钴基阴极材料引起研究者们的广泛关注,但是由于其较高的热膨胀系数,造成与电解质的热匹配性差,电池在热循环过程中就会发生碎裂。正是基于这些原因,本论文围绕开发高性能、低热膨胀系数的阴极材料开展研究工作。利用溶胶-凝胶法合成出了新型阴极材料YBaCo_1.4Cu_0.6O_5+δ(YBCC)样品,用甘氨酸燃烧法制备了Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)和La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O₃-δ(LSGM)电解质材料。研究此阴极的晶体结构,与电解质之间的化学兼容性,热膨胀系数,电化学性能和微观结构。通过XRD分析得到YBCC样品在1000℃下烧结10h以后已经成单相,为四方晶体结构,并且与SDC和LSGM电解质存在着良好的化学兼容性。随后,我们制备了YBaCo_1.4Cu_0.6O_5+δ–xSDC(x=20,30,40,50wt%)复合阴极。随着SDC含量的增加,YBCC-xSDC的平均热膨胀系数(TEC)逐渐减小,从15.22×10-6 K-1降到12.45×10-6 K-1。利用交流阻抗谱来研究不同比例的复合阴极YBCC–xSDC在LSGM电解质上的电化学性能,结合SEM给出的微观结构结果发现,在掺杂比例为x=30%的时候阴极与电解质层结合的最好,并具有最好的电化学性能。950°C烧结2小时,对称电池YBCC-30SDC/LSGM/YBCC-30SDC的极化电阻在850℃、800℃、750℃时分别是0.027Ωcm2,、0.043Ωcm2和0.074Ωcm2。对单电池YBCC–30SDC/LSGM/SDC/NiO-SDC进行性能测试,850°C时,它的功率密度达到662 mW/cm2。同样,用溶胶-凝胶法制备了Pr_0.5Sr_0.5Co_0.8Cu_0.2O_3-δ(PSCC)阴极材料,用甘氨酸燃烧法制备了Ce0.85Gd0.15O1.925(SDC)电解质材料,由于PSCC的热膨胀系数较高,比Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)电解质的TEC(12.39×10-6 K-1,我们实验室所测)大得多,不利于固体氧化物燃料电池的制备,所以我们选择将PSCC和SDC按比例混合均匀,合成复合阴极PSCC–xSDC(x=20,30,40,50,60,wt%),并且用SDC作为电解质材料,以此来制备燃料电池,考察其作为中温固体氧化物燃料电池阴极材料的性能。通过XRD观察发现PSCC与SDC具有很好的化学兼容性。PSCC阴极具有高的电导率,在电池的工作温度区间内电导率均在900 S cm-1以上。加入SDC后,PSCC–xSDC复合阴极的热膨胀系数有显著的下降,电化学实验结果表明,当x=50wt%时,该阴极制备的对称电池和单电池的阻抗值和功率密度都达到最好。例如,PSCC–50SDC/SDC/PSCC–50SDC对称电池在80 0 oC的时候阻抗值是0.029Ωcm2,PSCC–50SDC/SDC/NiO–SDC单电池的功率密度428.18 m W/cm2。以上结果表明,钙钛矿阴极YBCC-SDC和PSCC-SDC具有良好的热力学和电化学性能,非常有希望成为中温SOFC阴极的候选材料。