固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种直接将燃料中的化学能高效、清洁的转化为电能的全固态能量转化系统，然而传统的SOFC操作温度却往往高达～1000℃。降低其操作温度到500-800℃的中温范围是目前SOFC主要的研究方向并已获得广泛的研究。较低的操作温度能够解决传统的高温所带来的一系列问题:例如较高的制备成本，限制了材料的选择范围以及各组成部分之间的相互反应等。然而，随着操作温度的降低，阴极材料的极化电阻和极化过电位会随之明显的增大，从而导致氧还原反应的电催化活性的降低。因此，提高阴极材料在中温范围内的电化学性能就变得至关重要。　　本论文采用组分设计和微结构优化的方式来提高阴极材料在中温范围内的电化学性能。第1章和第2章分别介绍了研究背景和实验内容。第一部分（第3至第5章）主要通过阴极材料的组分设计来降低煅烧温度并提高其在中温范围内的电化学性能。第二部分（第6章和第7章）通过微观结构优化的方法来提高阴极材料在中温范围内的性能。得出的主要结论如下:　　第3章通过传统的固相反应法合成了LaBaCo2O5+δ阴极粉末，再经过机械混合法制备了LaBaCo2O5+δ-x wt.％ Ag(LBCO-xAg，x=20，30，40，50)复合阴极粉末。实验结果表明在LBCO-xAg复合阴极中加入少量B2O3-Bi2O3-PbO(BBP)玻璃料能够有效地提高阴极薄膜的机械强度以及与电解质之间的附着力同时还不会对其多孔的微观结构产生影响。BBP玻璃料的加入能够将LBCO-xAg复合阴极的煅烧温度降低到900℃。电化学阻抗谱和阴极极化分析的结果表明:LBCO-30Ag显示出最佳的电化学性能，且其中BBP的最佳添加量为2.5％。以Sm0.2Ce0.8O1.9为电解质时，LBCO-30Ag-2.5BBP复合阴极在700℃，750℃和800℃时的面积比电阻与同样条件下的LBCO阴极相比分别降低了约57.6％，60.5％和75.9％。LBCO-30Ag-2.5BBP在700℃、电流密度为0.2 Acm-2时的极化过电位为10.7 mV，而同样条件下LBCO阴极的值为51.0 mV。LBCO阴极中Ag和BBP的添加不会对其热膨胀性产生明显的影响。　　第4章研究了BBP玻璃料对LBCO阴极的极化电阻、极化过电位以及电导率的影响。适量BBP玻璃料的加入不仅能够将LBCO阴极的煅烧温度降低约200℃，同时还提高了其在中温范围内的电化学性能。当LBCO阴极中BBP的含量约为5wt.％时具有最小的面积比电阻和极化过电位，表现出最佳的电化学性能。LBCO-5BBP复合阴极在700℃，750℃和800℃时的面积比电阻分别比LBCO阴极下降了约64.1％，66.1％和74.5％。在700℃、电流密度为0.2 Acm-2时的极化过电位也从LBCO阴极的51.0 mV降低到8.2 mV。LBCO-5BBP复合阴极在空气气氛中、600-800℃时的电导率约为320-330 Scm-1。　　第5章同样通过机械混合法制备了LaBaCo2O5+δ-x wt.％ Bi2O3(LBCO-xBi2O3，x=10，20，30，40)复合阴极粉末，并研究了Bi2O3的添加对LBCO阴极的极化电阻、极化过电位和稳定性的影响。实验表明:Bi2O3是LBCO阴极的一种有效烧结助剂，它不仅能够将LBCO的煅烧温度降低约200℃同时也能够显著地提高其在中温范围内的电化学性能。电化学阻抗谱测试结果表明:当LBCO中Bi2O3的添加量为20 wt.％时，具有最低的面积比电阻。在空气气氛中800℃时LBCO-20Bi2O3的面积比电阻约为0.020Ωcm2，只相当于同样条件下LBCO阴极面积比电阻的1/7。LBCO-20Bi2O3在空气气氛中700℃、电流密度为0.2 Acm-2时的极化过电位约为12.6 mV，而同样条件下LBCO阴极的值为51.0 mV。与前两章中所用到的BBP玻璃料相比，Bi2O3的添加能够更加显著地提高阴极材料的稳定性。LBCO-20Bi2O3复合阴极性能的提高主要归因于降低的烧结温度所导致优化了的微观结构和Bi2O3所具有的较高电导率。　　第6章通过丝网印刷法制备了双层和三层梯度的LaBaCo2O5+δ-Sm0.2Ce0.8O1.9(LBCO-SDC)复合阴极。X射线衍射结果说明LBCO阴极与SDC电解质粉末在测试温度范围内表现出良好的化学相容性。SDC电解质成分的添加有效地降低了阴极试样的热膨胀系数，随着SDC含量的提高，复合阴极表现出越来越低的热膨胀性。通过对阴极微结构的梯度式优化，阴极在中温范围内的电化学性能得到了明显地提高。而且，三层梯度复合阴极比双层梯度复合阴极表现出更低的极化电阻和极化过电位。对于三层梯度的LBCO-SDC复合阴极，在空气气氛中600℃，700℃和800℃时的面积比电阻为0.881Ωcm2，0.174Ωcm2和0.047Ωcm2，分别比同样条件下单层LBCO阴极的面积比电阻降低了约14.8％，41.0％和65.7％。在700℃、电流密度为0.2 Acm-2时的极化过电位也从单层LBCO阴极的51.0 mV下降到了33.6 mV。　　第7章通过丝网印刷法在致密SDC电解质和LBCO阴极功能层之间制备了一薄层多孔SDC电解质过渡层，并研究了此过渡层对LBCO阴极在中温范围内的电化学性能的影响。实验结果表明:LBCO阴极在经过具有多孔结构的SDC过渡层修饰后表现出更低的面积比电阻和极化过电位，具有更高的电化学性能。经过SDC过渡层修饰的LBCO阴极在800℃时的面积比电阻约为0.027Ωcm2，比同样条件下未经过SDC过渡层修饰的LBCO阴极的面积比电阻下降了约4/5，在700℃时电流密度为0.2 Acm-2时的极化过电位同样降低了约65.7％。在阴极和致密电解质之间经过一薄层多孔电解质的修饰能够显著地提高阴极材料在中温范围内的电化学性能。　　综上所述，无论是对组分进行合理优化，还是对微结构进行适当的设计，都是提高阴极材料在中温范围内性能的有效途径。