非水基流延法制備鎵酸鑭電解質(zhì)陶瓷基片及性能研究.pdf

1、鎵酸鑭(LSGM)基固體電解質(zhì)對(duì)中溫型固體氧化物燃料(SOFC)電池來(lái)說(shuō)是一種有前景的電解質(zhì)材料，這種電解質(zhì)粉體的制備雖然已經(jīng)有研究，但是大面積電解質(zhì)基片成型工藝還不成熟，有待進(jìn)一步研究。流延法具有成本低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于制備大面積的平板型固體電解質(zhì)薄膜。本課題通過(guò)傳統(tǒng)的非水基流延法制備鎵酸鑭電解質(zhì)薄膜，并討論工藝參數(shù)對(duì)陶瓷基片性能的影響。
　　首先對(duì)固相反應(yīng)法合成LSGM粉體的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定

2、了LSGM粉體的的最佳煅燒制度為：900℃預(yù)燒24h，1300℃煅燒36h，得到粉體平均粒徑為3.04μm，接近國(guó)際上固相反應(yīng)法合成LSGM粉體的先進(jìn)水平。隨后通過(guò)沉降試驗(yàn)和粘度測(cè)試，確定了LSGM的流延漿料配方：粉料-LSGM80g，溶劑-丁酮/乙醇(60/40)60mL，分散劑-三乙醇胺2mL，粘結(jié)劑-聚乙烯醇縮丁醛6.4g，塑性劑-聚乙二醇/鄰苯二甲酸二乙酯3.2g/4mL。用此漿料流延出的素坯經(jīng)過(guò)1500℃燒結(jié)6h后，采用非水基

3、流延方式制備出宏觀平整均勻、大小為5×5cm2的大面積LSGM電解質(zhì)，相對(duì)密度和顯氣孔率分別可以達(dá)到96.0％和0.38%，與玻璃陶瓷密封膠BCAS551的熱膨脹匹配性良好，保證了工作溫度范圍內(nèi)電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)其電化學(xué)阻抗譜的分析，確定了LSGM電解質(zhì)低溫區(qū)電導(dǎo)率主要取決于晶界電導(dǎo)，而在高溫區(qū)電導(dǎo)率主要取決于晶粒電導(dǎo)的導(dǎo)電機(jī)制。低溫下由于缺陷締合的存在，電導(dǎo)率激活能較高，達(dá)0.91eV，溫度升高到873K解締合之后，在高溫下的激