氧化锆基固体电解质的研究进展

综合介绍了氧化锆基固体电解质的粉体制备、成型与烧结、稳定剂及共掺杂的影响,氧化锆基电解质的电性能的老化,力学性能,与电极材料的兼容性、电解质薄膜制备的研究进展以及未来的发展趋势.由于氧化锆基固体电解质的操作温度较高,因此,电解质薄膜的制备工艺及其对电池性能的影响将是氧化锆基固体电解质未来的主要研究内容.此外,氧化锆基固体电解质的烧结性能、力学性能和高温抗老化性能也有待于进一步改善和提高.     

粉煤灰用作固体电解质潜在可能性的研究

本文利用交流阻抗的方法研究了室温下粉煤灰用作固体电解质的电导率，研究表明：粉煤灰试块的离子电导的栽流子为氧离子，不同工厂出品的粉煤友之间室温电导率相差很大，电导率的差异归因于其晶体结构的不同，某些粉煤灰可能适用于能源或固体电子器件。     

氧化锆基固体电解质研究

电解质是固体氧化物燃料电池（SOFC）的核心部件,其性能的优良直接决定燃料电池的应用前景。氧化锆基陶瓷具有较高的离子电导率、良好的结构和化学稳定性,是理想的固体电解质材料。本文综合介绍了各种掺杂元素对氧化锆基固体电解质性能的影响,电解质薄膜制备方法和研究现状。并对氧化锆基固体电解质的研究方向进行了展望。     

固体氧化物燃料电池氧化锆基电解质薄膜制备技术研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、环境友好性等特征,是全球能源环境问题的重要解决方案。电解质作为SOFC的关键组件,决定了电池的工作温度与输出性能。首先,以典型的氧化锆基电解质材料为例,介绍了其导电机理和导电性能的影响因素。为促进SOFC的商业化,电解质材料需在较低的工作温度下有较低的欧姆阻抗,电解质薄膜化是降低电池工作温度的有效方法。而后,从固相粉体成型、液相成型、气相成型3个方面综述了氧化锆基电解质薄膜的常见制备方法,并分析各种方法的优劣势。最后,对电解质薄膜的制备方法做简要展望。     

晶体结构对LaGaO3基固体电解质电性能的影响

用Raman光谱和直流四电极法分别研究了La0.9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O2.9(LSGM1010),LaGa0.8Mg0.2O2.9(LMG20)和La0.8Sr0.2Gao2.9(LSG20)的晶体结构和离子电导率。Raman分析显示LSGM1010和LGM20具有对称性较高的菱方钙钛矿结构,而LSG20具有低对称性的斜方钙钛矿结构.电性能测试发现LSGM1010和LGM20有相近的离子电导率,而且都比LSG20在相同的温度下高近一个量级。结构分析发现在掺杂LaGaO3中高对称性的晶体结构有利于获得高的离子电导率。在光电子能谱(XPS)分析的基础上对产生这种现象的物理原因进行了解释。     

锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质材料研究进展

锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质具有合成简单,电化学稳定性高等优点,已经对其进行了大量的研究工作。结合近几年的研究,分别综述了三元、四元和五元3种不同系统的锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质所具有的最大电导率。并描述了Nasicon结构的快离子导体和交流阻抗谱在计算电导率上的应用。锂磷酸盐微晶玻璃固体电解质在全固态锂离子电池中将会有更广泛的应用。     

正极材料钴酸锂表面固体电解质相界面膜的研究

通过循环伏安和交流阻抗（EIS）分析,对锂离子电池正极材料钴酸锂（LiCoO₂）表面的固体电解质相界面膜（SEI膜）的形成进行了研究。循环伏安测试结果表明,钴酸锂表面的SEI膜主要是在第1次循环过程中形成。EIS测试结果表明,在低倍率条件下和常温条件下充放电循环形成的SEI膜更加致密,阻抗值更小;储存时间的长短对电池的阻抗也有影响,储存7 d的阻抗值要小于储存1 d的阻抗值。     

固体电解质La1—xCaxF3—x的阻抗谱研究

在４２３－７７３Ｋ温度范围内利用阻抗谱测定了多晶固体电解质Ｌａ１－ｘＣａｘＦ３－Ｘ（ｘ＝０．０１，０．０３，０．０５，０．０７，０．０９）的电导率随ＣａＦ２含量的变化及其在不同温度区间的表观电导激活能。结果表明，掺入１－９％（ｍｏｌ）ＣａＦ２的ＬａＦ３，其电导率比ＬａＦ３单晶有很大提高（１０倍左右），其电导率数量级在１０＾－４－１０＾－２Ｓ．ｃｍ＾－１之间，其中Ｌａ０．９５Ｃａ０．０５Ｆ２．９５具     

固体氧化物燃料电池氧化钇稳定氧化锆电解质的等离子喷涂制备及性能

金属支撑型固体氧化物燃料电池极具应用前景,但缺少高性价比制备技术。采用高效率、低成本大气等离子喷涂（APS）在金属基体上制备了氧化钇稳定氧化锆（YSZ）电解质,研究加热基体条件下沉积粒子形貌与涂层结构间的联系,并评估电解质的力学性能和电池性能。结果表明：加热后的基体上,YSZ沉积粒子铺展充分,片层内存在微裂纹,导致结构中除未结合区域外还存在垂直裂纹,涂层孔隙率为7.16%,YSZ纳米压痕硬度和弹性模量分别为（13.0±1.0） GPa和（188.5±2.6） GPa。受电解质不致密的影响,APS沉积的YSZ单电池最高开路电压为0.97 V,致密度还需进一步提高,但电池输出性能可观,900℃峰功率密度为850 mW/cm²。随着设备迭代优化或结合后处理工艺,APS有望实现致密YSZ电解质的大规模低成本制备。     

表面粗糙度对Li_(1.4)Al_(0.4)Ge_(1.6)(PO_4)_3玻璃陶瓷交流阻抗的影响

采用玻璃晶化法制备了Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3玻璃陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等现代测试手段,研究了表面粗糙度对样品的电学性能的影响。结果表明:玻璃晶化后其主晶相为Li Ge2(PO4)3,并含有少量的Al PO4以及其它未知相。Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3玻璃晶化后离子电导率显著增加,同时随着样品粗糙度增加,交流阻抗图半圆逐渐被"压扁"甚至消失。     

氧化钇掺杂四方氧化锆电性能的研究

研究了添加1％A12O3(摩尔分数)和前驱体“清除”晶界杂质两种改善晶界导电性能的方法，对四方氯化话(3％Y2O3-doped tetragonal zirconia，3YTZ)陶瓷烧结体的导电性能的影响。运用XRD，SEM分析了它们的相组成及其微观结构。在200～750℃下进行交流阻抗谱测试，结果表明：2种方法均对晶界导电性能有明显改善。A12O3自ZrO2晶界进入晶粒，参与替代话原子，与氯离子空位形成缔合物，降低了氯离子空位浓度，引起晶粒电阻有所增大，但前驱体“清除”对晶粒电阻没有影响。有效氯离子空位浓度的变化，引起了1550℃烧成的3YTZ 1％A12O3和3YTZ陶瓷样品的晶界电导活化能在高低温度区的差异。     

沉积表面粗糙度对热解炭组织结构的影响

详细分析了等温ＣＶＤ法在不同粗糙度的表面沉积的热解炭的组织。主要对组织类型及微观形貌特征作了详细描述。并且分析了组织形成的机理，首次指出热解炭的反复成核和生长机理，用偏光显微照片中的热解炭组织与断口ＳＥＭ形貌作对比，证明了反复成核生长机理的实际存在。     

微波加热对活性炭表面性质的影响

采用了微波加热技术，在不同功率和加热时间下对BN-09颗粒炭进行改性，研究了改性前后活性炭的表面基团变化。结果表明，经微波加热处理后，活性炭表面酸性基团分解，同时碱性特征增强。微波功率越大，加热时间越长，氧含量减少越多，活性炭的碱性特征也越强。     

相分离对SiO2薄膜粗糙度的影响

用氨水做催化剂配制碱溶胶,用盐酸做催化剂配制酸溶胶,在酸、碱混合溶胶中添加聚丙稀酸(PAA)引发相分离,通过添加不同含量的PAA,制备出具有不同粗糙度的透明薄膜,随后经过三甲基氯硅烷(TMCS)修饰,具有疏水性能和不同的疏水效果。     

外加剂对陶瓷釉面表面性质的影响研究

研究了不同外加剂对陶瓷釉面表面性质的影响。研究表明 ,外加剂的加入可改变陶瓷釉面的表面张力 ,即影响液体对陶瓷釉面的润湿性能。在所选择的外加剂中 ,降低陶瓷釉面表面张力最强的为PbO ,其合适的加入量为 1.5 %。     

Fe2O3在ZnO压敏陶瓷中的作用

研究了Fe_2O_3对ZnO压敏陶瓷电性能的影响。试验表明,Fe_2O_3添加的摩尔含量小于0.1％能提高ZnO压敏陶瓷的非线性和压敏电压;但当其添加量大于0.1℃时,非线性急剧下降;Fe_2O_3添加量大于1％时,压敏电压下降。通过X射线衍射等微观分析,认为过量Fe_2O_3使ZnO压敏陶瓷非线性下降的原因主要是由于Fe_2O_3与ZnO在晶界处形成了具有低电阻率(ρ=10~2Ω·cm)的尖晶石相ZnFe_2O_4     

纳滤膜的电解质截留率及其带电特性

根据浓差极化模型和非平衡热力学模型，对４种纳滤膜（ＮＦ４０膜、ＮＴＲ７４５０膜、Ｄｅｓａｌ５膜和Ｇ２０膜）在不同浓度（１０～５００ｍｏｌ／ｍ３）的电解质（ＮａＣｌ）溶液体系的透过实验数据进行回归计算，求得膜的反射系数和溶质透过系数。根据ＴｅｏｒｅｌＭｅｙｅｒＳｉｅｖｅｒｓ模型从膜的反射系数估算这些纳滤膜的有效电荷密度并对其进行了电解质浓度的经验关联。结果讨论同时证明了ＴｅｏｒｅｌＭｅｙｅｒＳｉｅｖｅｒｓ模型适用于纳滤膜的带电特性评价     

上浆剂种类及含量对碳纤维表观性能的影响

研究了不同含量下一种单组分上浆剂及三种复合型上浆剂对碳纤维表观性能的影响,通过对碳纤维宽度、硬度、摩擦系数、毛丝量、开纤性、复合材料界面结合形貌等的分析比较,得出碳纤维表观性能与上浆剂种类及含量的关联性变化规律,并结合TOARYT700SC-12K测试值给出适合于工业生产的参考值,生产中上浆剂含量一般控制在1.0±0.3%,碳纤维(T300/700-12K)的表观性能一般控制在:宽度为7±1mm,硬度为10±2cm,摩擦系数为0.16±0.05,开纤性为2.0±0.3,毛丝量不高于3mg;结果进一步表明多组分复合型上浆剂在碳纤维获得可控的表观性能上优于单一组分上浆剂,为碳纤维表观性能的可控方法提供借鉴。