[發明專利]帶電極的固體電解質的制備方法

無效

• 申請號: 201010285426.8
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN101969134A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 王浩靜;王紅飛;劉歡;劉福杰;范立東;程璐
• 申請（專利權）人: 西安航科等離子體科技有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發明涉及一種電極/固體電解質材料，尤其涉及一種帶電極的固體電解質的制備方法。

背景技術

電池輸出電壓與固體電解質的厚度、固體電解質/電極的接觸狀況有很大關系。固體電解質厚度決定了其電阻的大小，電阻越大，電池輸出電壓越小。因此要盡量減小固體電解質的厚度。現有工藝一般采用等靜壓成型直接制備固體電解質，制備的固體電解質壁厚最小僅能達到1mm，且難以保證機械強度。而且內側電極一般通過把漿料涂敷于固體電解質內壁燒結制得，電極與固體電解質之間的接觸電阻較高。雖然存在熔融合金電極，雖然熔融合金電極也改善了電極/固體電解質的界面接觸狀況，但這種結構需要特別設置蒸餾室將遷移到液態熔融合金中的工質分離出來，才便于穩定運行。

發明內容

為了解決現有的固體電解質厚度大、機械強度不好的技術問題，本發明提供了一種帶電極的固體電解質制備的方法，不僅可以制備出結合力很強的電極/固體電解質材料，還可以使固體電解質做到足夠薄且有較高的機械強度。

本發明的技術解決方案是：

一種帶電極的固體電解質的制備方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】將碳纖維紙2裹在光潔度小于0.8的模具1上，并將碳纖維紙2固定在模具1的軸向兩端；

2】在步驟1】中所述的碳纖維紙2上采用等離子噴涂工藝噴涂耐高溫、耐堿金屬腐蝕的電極材料，得到電極3；

3】在步驟2】制備好的電極3上再次采用等離子噴涂工藝噴涂固體電解質材料，得到固體電解質4；

4】抽走模具1與碳纖維紙2，即可得到帶電極的固體電解質。

上述固體電解質4的材料是Na-β″-Al₂O₃、K-β″-Al₂O₃或Cs-β″-Al₂O₃。

上述固體電解質4的材料是由以下重量百分比的原料組成：

Li₂O∶0.69％～0.85％，Na₂O∶8.80％～9.40％，其余為α-Al₂O₃。

上述電極3的材料是Mo、TiN、RhW、TiC、NbN或NbC。

上述模具為棒狀，其直徑為3～8mm。

上述電極的厚度為4～10μm；所述電解質的厚度為0.15～0.5mm。

上述模具1的材料是石墨、陶瓷或難熔金屬及其合金。

本發明所具有的優點：

本發明通過在模具上依次等離子噴涂一定厚度的電極和固體電解質來實現。該材料中不僅電極與固體電解質的結合力很強，而且固體電解質的膜層可以做到很薄且有較高機械強度。基于述性能，可將該材料廣泛應用于各種電化學器件，如鈉硫電池、電解制堿、提純堿金屬的固體電解質隔膜、堿金屬熱電轉換器和鈉傳感器。還可用于測定熱力學和動力學參數的固體電解質電池等。

附圖說明

圖1是本發明的制備過程示意圖，其中：1-模具，2-碳纖維紙，3-電極，4-固體電解質。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明：

帶電極的固體電解質的制備方法，包括以下步驟：

1】將碳纖維紙裹在光潔度小于0.8的模具上，并在模具的兩端固定；模具為石墨、陶瓷或難熔金屬及其合金

2】在步驟1】中所述的碳纖維紙上采用等離子噴涂手段噴涂耐高溫、耐堿金屬腐蝕的電極材料，即可得到具有一定厚度以及合適孔隙率的多孔薄膜電極；

3】在步驟2】制備好的電極上再次采用等離子噴涂手段噴涂固體電解質材料，即可得到具有一定厚度、致密的固體電解質4；

4】抽走模具與碳纖維紙，即可得到一體化電極/固體電解質。

模具的材料是石墨、陶瓷或難熔金屬及其合金。

電極材料是Mo、TiN、RhW、TiC、NbN或NbC。

固體電解質可以是Na-β″-Al₂O₃、K-β″-Al₂O₃或Cs-β″-Al₂O₃或者復合材料電解質。

模具為棒狀。

實施例1：