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固体氧化物燃料电池是一类以使用固体氧化物作为电解质为特征的燃料电池,相比于其它类型的燃料电池,它们的工作温度较高（600℃到800℃）,因此不需要昂贵的铂金属作为催化剂材料,不易受到催化剂一氧化碳中毒的影响,然而较高的工作温度使其在成本和安全方面阻碍了商业化进程。为了进一步降低固体氧化物燃料电池的工作温度,就需要研发出新型的在中低温下拥有高氧离子电导率的电解质材料,同时由于工作温度降低导致极化电阻增加,开发新型离子电子混合导体的阴极材料也至关重要。最近,原本作为众所周知的无铅压电材料的NBT(Na0.5Bi0.5Ti O3)因其扭曲的钙钛矿晶格内的快速氧离子传输而被看作是有潜力的电解质材料候选。同时,钙钛矿型氧化物中也存在一些离子电子混合导体如LCF(La0.65Ca0.35Fe O3-δ)因其不含Sr和Co等元素而有良好的化学和热兼容性,被看作可以取代传统LSCF的阴极材料。本文分别研究了基于NBT的电解质材料和基于LCF的阴极材料的电化学性能。（1）以NBT氧离子导体为研究对象,采用固相反应法制备了A位Sr2+掺杂替代Bi3+,B位Cu2+或Zn2+掺杂替代Ti4+,组分中Bi缺失的一系列样品。结果表明:A、B位掺杂和Bi缺失都扩大了晶格体积,降低了烧结温度,极大地提高了离子电导率,其中A位掺杂对晶粒电导率的影响更大,B位掺杂对晶界电导率的影响更大;Cu2+和Zn2+在NBT基材料中的固溶极限均在2mol%左右,样品NB49STC2和NB49STZ2在600℃下表现出最高的晶粒电导率,分别为6.31×10-3S/cm和6.24×10-3S/cm,活化能分别为0.45 e V和0.47 e V,其电导率均超过了商用电解质YSZ在600℃的2×10-3 S/cm;金属离子Cu2+或Zn2+的掺杂没有导致材料产生电子电导;两种样品都与阳极材料Ni O有着良好的化学兼容性,NB49STC2与阴极材料LSCF有轻微的反应现象,而NB49STZ2与其化学兼容性较差,另外两种材料都在还原性气氛中存在Bi3+和Ti4+被还原的现象。以上研究表明,NB49STC2可被视为潜在的中温固体氧化物燃料电池电解质材料。（2）以NBT基材料B位掺杂为主要研究对象,使用固相反应法首先制备了B位Zr4+单掺杂的样品,随后根据具体情况制备了B位Zr4+和Mg2+双掺杂的样品,对其性能进行了研究。结果表明:Zr4+的掺杂使得NBT体系的晶格体积变大,在NBTZr10体系的基础上成功将Mg2+的掺杂量从3mol%提升到5mol%;在化学性质较为稳定的样品组中,NBTZr10M5在600°C表现出最高的晶粒电导率为4.23×10-3S/cm,活化能为0.46 e V,其电导率超过了商用电解质YSZ在600℃的2×10-3 S/cm,在化学性质较不稳定的样品组中NBTZr20M20和NBTZr40M40在650°C下表现出最高的晶粒和晶界总电导率分别为1.98×10-2S/cm和4.4×10-2S/cm,高温段（650℃及以上）的活化能分别为0.44e V和0.36e V,其中后者超过了商用电解质GDC在650℃时的总电导率3.15×10-2 S/cm;Zr4+和Mg2+的掺杂没有导致材料产生电子电导;各样品与阳极材料Ni O有良好的化学兼容性,NBTZr10M5和NBTZr20M20与阴极材料LSCF都有轻微的反应现象。NBTZr10M5在还原性气氛中存在Bi3+和Ti4+被还原,说明通过Zr4+的掺杂并没有改善其容易被还原的化学性质,而NBTZr20M20被完全还原而分解,其抗还原性比NBT本体更差。以上研究表明,NBTZr10M5可被视为潜在的中温固体氧化物材料电池电解质材料,而更高掺杂量的材料因抗还原性极差可考虑其他用途。（3）以新型阴极材料为研究对象,使用固相反应法搭配球磨机（10mm和1mm的球）制备了LCF6535(La0.65Ca0.35Fe O3-δ),LCF73(La0.7Ca0.3Fe O3-δ),BCF73(Bi0.7Ca0.3Fe O3-δ),BCF82(Bi0.8Ca0.2Fe O3-δ)等母体材料和以LCF6535为基础进行Bi元素掺杂的材料,并研究其电化学性能。结果表明:使用手工研磨、10mm和1mm球磨对比了制备方法对材料的晶粒尺寸和性能的影响,晶粒尺寸越小电化学性能越好;通过丝网印刷和降低烧结温度成功制备了多孔结构阴极材料,在高温测试后的对称电池中电解质层、阴极层和金电极层之间都没有发生剥离和脱落现象,保持良好的分层关系和微观结构;细化研究了阴极印刷层数、烧结温度、烧结时间以及金电极的烧结温度等对阴极材料对称电池性能的影响;LBCF系列材料综合了LCF和BCF两种材料的电化学性能,在Bi的掺杂量为0.3时对称电池的面积比电阻ASR在750℃时达到了0.04Ωcm~2,是商用LSCF阴极材料0.12Ωcm~2的1/3;LBCF3样品展现出了最低的热膨胀系数12.97ppm/K,与常用的电解质具有良好的热匹配性;LCF6535样品在600℃时的电导率达到了157 S/cm,而LBCF3在600℃的电导率为21S/cm。Bi3+在A位的掺杂增加了材料的离子电导率,但却在一定程度上抑制了其电子电导率;LBCF3与商用电解质GDC有良好的化学兼容性,但在空气中的稳定性一般,在600℃保温100个小时后其性能下降了17.5%左右。综上所述,LBCF3依然有望成为下一代新型中温固体氧化物燃料电池阴极材料。