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내부층에서 외부층으로 올라갈수록 열팽창계수가 커지는 복수의 층을 포함하는 고체산화물 연료전지 및 전해셀의 공기극으로서;제1공기극층;제1공기극층 외부에 형성되고, 제1공기극층과 제1공기극층보다 열팽창계수가 큰 재료를 혼합 사용하는 제2공기극층;제2공기극층 외부에 형성되고, 제2공기극층보다 열팽창계수가 큰 제3공기극층; 및제3공기극층 외부에 형성되고, 제3공기극층과 동일 재료를 사용하는 제4공기극층을 포함하며,제1공기극층은 열팽창계수가 11 내지 12×10-6/K인 재료, 제2공기극층은 열팽창계수가 12 내지 15×10-6/K인 재료, 제3공기극층과 제4공기극층은 열팽창계수가 각각 독립적으로 16 내지 22×10-6/K인 재료를 사용하고,제1공기극층의 두께는 1 내지 10 ㎛, 제2공기극층의 두께는 3 내지 100 ㎛, 제3공기극층의 두께는 100 ㎛ 이내, 제4공기극층의 두께는 5 내지 500 ㎛이며,제1공기극층은 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd) 중에서 선택되는 적어도 하나가 도핑된 산화세륨(CeO2)을 포함하고,제2공기극층은 사마륨(Sm) 및 가돌리늄(Gd) 중에서 선택되는 적어도 하나가 도핑된 산화세륨(CeO2); 및 알칼리토금속이 도핑된 희토류 금속을 포함하는 A 사이트와, 제1전이금속에 제2전이금속이 도핑된 산화물을 포함하는 B 사이트를 갖는 페로브스카이트 재료를 포함하며,제3공기극층 및 제4공기극층은 각각 독립적으로 알칼리토금속이 도핑된 희토류 금속을 포함하는 A 사이트와, 전이금속을 포함하는 B 사이트를 갖는 페로브스카이트 재료를 포함하고,제2공기극층, 제3공기극층 및 제4공기극층의 알칼리토금속은 각각 독립적으로 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 중에서 선택되며,제2공기극층, 제3공기극층 및 제4공기극층의 희토류 금속은 각각 독립적으로 란타넘(La), 이트륨(Y), 스칸듐(Sc), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd) 중에서 선택되고,제2공기극층의 제1전이금속과 제2전이금속 및 제3공기극층과 제4공기극층의 전이금속은 각각 독립적으로 코발트(Co), 망가니즈(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 공기극
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내부층에서 외부층으로 올라갈수록 열팽창계수가 커지는 복수의 층을 순차적으로 코팅 및 열처리하는 단계를 포함하는 제1항에 따른 공기극의 제조방법으로서;제1공기극층을 형성하는 단계;제1공기극층 외부에 제1공기극층과 제1공기극층보다 열팽창계수가 큰 재료의 혼합물을 코팅한 후 열처리하여 제2공기극층을 형성하는 단계;제2공기극층 외부에 제2공기극층보다 열팽창계수가 큰 재료를 코팅한 후 열처리하여 제3공기극층을 형성하는 단계; 및제3공기극층 외부에 제3공기극층과 열팽창계수가 같은 동일한 재료를 코팅한 후 별도의 열처리공정을 하지 않고 운전 및 전처리 모드에서 열처리하여 제4공기극층을 형성하는 단계를 포함하며,제1공기극층 형성단계에서 열팽창계수가 11 내지 12×10-6/K인 재료를 1 내지 10 ㎛의 두께로 코팅한 후, 1,000 내지 1,550℃에서 1 내지 2시간 동안 열처리하고,제2공기극층 형성단계에서 열팽창계수가 11 내지 12×10-6/K인 재료와 열팽창계수가 13 내지 15×10-6/K인 재료를 혼합 사용하여 3 내지 100 ㎛의 두께로 코팅한 후, 900 내지 1,250℃에서 1 내지 2시간 동안 열처리하며,제3공기극층 형성단계에서 열팽창계수가 16 내지 22×10-6/K인 재료를 100 ㎛ 이내의 두께로 코팅한 후, 600 내지 1,250℃에서 1 내지 2시간 동안 열처리하고,제4공기극층 형성단계에서 열팽창계수가 16 내지 22×10-6/K인 재료를 5 내지 500 ㎛의 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 공기극의 제조방법
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