一種電解質(zhì)材料的制備方法技術(shù)

技術(shù)編號(hào)：15679170 閱讀：317 留言：0更新日期：2017-06-23 07:47

本發(fā)明專利技術(shù)微量堿土金屬元素?fù)诫s改性8YSZ電解質(zhì)材料的制備方法：先稱取一定量的8YSZ粉體，然后按8YSZ粉體總質(zhì)量的0～2.0％稱取改性劑(MgO、SrO、BaO中的任意一種或者兩種)粉體作為摻雜改性劑；再將上述粉體與無(wú)水乙醇和混料球球磨，三者質(zhì)量比＝1:1:1～1:2:1，所得漿料烘烤至無(wú)水乙醇揮發(fā)完畢，然后研磨過(guò)篩獲得混合粉體；該混合粉體加入有機(jī)溶劑、粘結(jié)劑和增塑劑球磨配置成流延漿料，流延成型后，采用無(wú)壓燒結(jié)的方式將素坯在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫速率為0.5～5℃/min，燒結(jié)溫度1200～1400℃，保溫時(shí)間1～8h即可。本發(fā)明專利技術(shù)獲得的改性8YSZ電解質(zhì)材料具有摻雜量少，致密度高，高溫電導(dǎo)率比傳統(tǒng)8YSZ的電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)。

Preparation method of electrolyte material

The preparation method of 8YSZ electrolyte material modified by alkaline earth metal trace element doped 8YSZ powder: first take a certain amount of 8YSZ, and then according to the total quality of powder 0 ~ 2% weigh modifier (MgO, SrO, BaO in any one or two) powder as doping agent the powder; and the mixture of ethanol and ball milling, three mass ratio = 1:1:1 ~ 1:2:1, the slurry is baked to ethanol volatile, and sieving to obtain mixed powder; the mixed powder adding organic solvent, binder and plasticizer milling slurry configured to casting, casting after using pressureless sintering the blank sintered in air atmosphere, heating rate is 0.5 to 5 DEG /min, the sintering temperature of 1200 to 1400 DEG C, holding time of 1 ~ 8h. The modified 8YSZ electrolyte material obtained by the invention has the advantages of small amount of doping, high density, high conductivity of the temperature and higher conductivity than the traditional 8YSZ.

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種電解質(zhì)材料的制備方法
本專利技術(shù)屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種微量堿土金屬元素?fù)诫s改性8YSZ電解質(zhì)材料及其制備方法和應(yīng)用，特別適用于固體氧化物燃料電池(SOFC)的電解質(zhì)材料。
技術(shù)介紹
固體氧化物燃料電池(SOFCs)是一種將燃料氣體的化學(xué)能以高效的方式直接轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)裝置，其具有燃料選擇性高、可熱電聯(lián)供、環(huán)境友好、安全可靠等特點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于大型電站，分布式電站，汽車輔助電源，家庭熱電聯(lián)供系統(tǒng)等民用領(lǐng)域，同時(shí)也可以應(yīng)用于軍工電源等。因此，SOFCs的發(fā)展對(duì)于能源的高效利用和多元化發(fā)展具有重大的意義。目前，SOFCs的主要的研發(fā)方向是降低工作溫度(600-800℃)。但是由于受到電解質(zhì)材料的限制，大多數(shù)的研發(fā)工作僅限于用傳統(tǒng)的釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)材料制備微米級(jí)的薄膜來(lái)減低電池的歐姆電阻，已達(dá)到降低燃料電池工作溫度的目的。但是微米級(jí)薄膜電解質(zhì)難以保證電池的性能和穩(wěn)定性，同時(shí)傳統(tǒng)的YSZ電解質(zhì)材料仍需要700℃以上的工作溫度才能保證所需的電導(dǎo)率。因此，提高電解質(zhì)材料的電導(dǎo)率是實(shí)現(xiàn)SOFC低溫操作與性能提高的重要途徑。多晶YSZ的電導(dǎo)由體相電導(dǎo)和晶界電導(dǎo)構(gòu)成。在中低溫下，晶界電導(dǎo)的影響較大。晶界電導(dǎo)的產(chǎn)生于原料中或者制備過(guò)程中引入的雜相或者第二相有關(guān)。通過(guò)摻雜其他元素如Al、Ce等元素不僅可以改變晶界中雜質(zhì)相的濃度，而且還能影響燒結(jié)過(guò)程，從而改變材料的電導(dǎo)率。至今為止還沒(méi)有將堿土金屬元素應(yīng)用于YSZ的摻雜改性，也沒(méi)有堿土金屬元素對(duì)YSZ電導(dǎo)率影響的相關(guān)研究報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是采用堿土金屬元素(Sr、Ba等)摻雜改性YSZ，以達(dá)到提...
一種電解質(zhì)材料的制備方法

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電解質(zhì)材料的制備方法：先稱取8mol％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷粉體(8YSZ粉體)，然后按8YSZ粉體和堿土金屬硝酸鹽總質(zhì)量的0.01～2.0％稱取堿土金屬硝酸鹽中的一種或二種以上粉體作為摻雜改性劑；再將上述粉體與有機(jī)溶劑球磨，二者質(zhì)量比＝1:1～1:2，所得漿料烘烤至有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢，然后研磨過(guò)篩獲得通過(guò)篩子的混合粉體；該混合粉體加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑球磨配置成流延漿料，流延成型后成素坯；采用無(wú)壓燒結(jié)的方式將素坯在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫速率為0.5～5℃/min，從室溫升溫至燒結(jié)溫度1200～1400℃，保溫時(shí)間1～8h即可得到改性的8YSZ電解質(zhì)材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電解質(zhì)材料的制備方法：先稱取8mol％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷粉體(8YSZ粉體)，然后按8YSZ粉體和堿土金屬硝酸鹽總質(zhì)量的0.01～2.0％稱取堿土金屬硝酸鹽中的一種或二種以上粉體作為摻雜改性劑；再將上述粉體與有機(jī)溶劑球磨，二者質(zhì)量比＝1:1～1:2，所得漿料烘烤至有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢，然后研磨過(guò)篩獲得通過(guò)篩子的混合粉體；該混合粉體加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑球磨配置成流延漿料，流延成型后成素坯；采用無(wú)壓燒結(jié)的方式將素坯在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫速率為0.5～5℃/min，從室溫升溫至燒結(jié)溫度1200～1400℃，保溫時(shí)間1～8h即可得到改性的8YSZ電解質(zhì)材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)材料的制備方法，其特征是，所述的堿土金屬硝酸鹽為硝酸鍶、硝酸鎂、硝酸鋇中的一種或二種以上粉體，粉體純度≥99％，粒徑為0.1～1μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解質(zhì)材料的制備方法，其特征是，所述的溶劑為無(wú)水乙醇與甲苯的混合溶劑，兩者質(zhì)量比為2:3，添加量為混合粉體質(zhì)量的70％；分散劑為魚油，添加量為混合粉體質(zhì)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程謨杰，黃志東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21

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