[發明專利]一種多層氧化鋯固態電解質復合芯片及其制備

無效

• 申請號: 201110084857.2
• 申請日: 2011-04-06
• 公開（公告）號: CN102226782A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發明（設計）人: 李靜濤
• 申請（專利權）人: 上海遠登環保科技發展有限公司
• 主分類號: G01N27/403
• 分類號: G01N27/403;C04B35/48;C04B35/622
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明屬于芯片制備領域，具體涉及機動車控制系統中尾氣檢測用傳感器的多層氧化鋯固態電解質復合芯片及其制作方法。

背景技術

機動車尾氣檢測用傳感器是發動機控制系統中的關鍵部件，對于提高燃油的燃燒效率、降低污染排放量和三元催化起著重要的作用。所用傳感器的電解質型式逐漸由管式發展到了片式，為了滿足傳感器的高精密、廣域且小型、輕量、高性能的發展需求，固態電解質逐漸向的多層復合芯片的方向發展。

和以往的管式和簡單片式傳感器相比，多層固態電解質復合芯片組件的制作存在諸多的問題，即如何防止各層之間電流漏竄、如何實現各層材料的熱膨脹系數和收縮率的匹配，如何保障超薄膜組件的機械性能以及如何有效燒除多層薄膜中的有機物，以得到高密度的電解質等等，都是目前有待克服和解決的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種多層氧化鋯固態電解質復合芯片及其制備方法，該多層氧化鋯固態電解質復合芯片由一種穩定氧化鋯氧離子傳導膜和一種穩定氧化鋯粘結隔離膜交替疊合而成。穩定氧化鋯氧離子傳導膜采用8％左右的穩定氧化鋯，以保證氧離子的傳導；穩定氧化鋯粘結隔離膜采用3％左右的穩定氧化鋯，以提高整個復合芯片的機械性能；兩種均采用氧化鋯，以實現各層材料的熱膨脹系數和收縮率的匹配。兩種膜的粒徑大小和添加成分不一致，使燒結溫度不一致，導致結構酥密有別，利于有機物的燒除和薄膜之間的有機粘接。

本發明提供了一種穩定氧化鋯氧離子傳導膜，由穩定氧化鋯與有機添加劑按照質量比為(55～70)∶(30～45)球磨混合形成漿料后流延而成；所述穩定氧化鋯為(MO)_x·(ZrO₂)_1-x、(M₂O₃)_x·(ZrO₂)_1-x二元體系或(MO)_x·(M₂O₃)_y·(ZrO₂)_1-(x+y)、(M₂O₃)_x·(N₂O₃)_y(ZrO₂)_1-(x+y)三元體系；其中元素M和N均為Ca、Mg、Y、Cr、Al、Yb、Sc、Re、Ce中的任意一種；所述二元體系的x為0.03～0.20，三元體系的x取值為0.01～0.19，y取值為0.01～0.19；所述有機添加劑是按照質量比例松油醇∶聚乙二醇400∶鄰苯二甲酸二乙酯∶聚乙烯醇縮丁醛為(5.8-6.2)∶(4.8-5.2)∶(7.8-8.2)∶(5.8-6.2)的比例混合后加入適量乙醇混合而成，適量乙醇是以適合流延的稠度為標準。

其中元素M為Y，元素N為Al或Sc；二元體系的x為0.08，三元體系的x取值為0.02～0.11，y取值為0.02～0.11。穩定氧化鋯優選為(Y₂O₃)_0.08(ZrO2)_0.92或(Y₂O₃)_0.02(Sc₂O₃)_0.11(ZrO₂)_0.87。

本發明提供的一種穩定氧化鋯氧離子傳導膜厚度為150μm～300μm，優選為190μm～250μm。