[發明專利]一種導電陶瓷和制備該陶瓷的方法及該陶瓷的應用

有效

• 申請號: 201110424875.0
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102515728A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 曹國防
• 申請（專利權）人: 北京鴻源能信科技有限責任公司
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;H01B1/04
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明涉及陶瓷領域，特別涉及一種導電陶瓷和制備該陶瓷的方法及該陶瓷的應用。

背景技術

任何電力推進系統裝置都希望所選用的電池容量大、重量輕、尺寸小、功率密度高、壽命長、費/效比低、充電時間短、耐充放電性能好、維護方便、使用安全，但當前在電動車已經使用或試用的各種蓄電池的性能都還達不到發展中的能量儲備和電力推進系統對蓄電池的要求。各種電池的性能附表如下：

以上數據引自2009年機械出版社出版的由桂長清等編著的《動力電池》一書。

綜合以上數據，相對而言，鉛基密封電池雖比能量不高，只有35～50w.h/kg，比功率為200～500w/kg，但是它的體積比能量和安全性及生產技術都是最好的，比能量與比功率之間的平衡關系也是位居各蓄電池之上。例如：它的荷電態從100％降到50％時，其輸出功率仍能可達到200～250w/kg，這優于鎘鎳和鎳氫電池。然而，鉛基電池的價格僅為鎳氫電池的1/3。

鉛基活性物質的理論比能量為170w.h/Kg，實際僅為理論比能量的1/5。已上市的密封免維護、閥控、管式、卷繞雙極式蓄電池的綜合性能可以說已經被挖掘到了極限，而比能量低的主要原因一是活性物質反應效率低于50％且質量僅40％，另HSO₄^-離子受極板厚度與材質的制約，板柵和其它非承流物質占近40％，活性物質、板柵質量、電解質密度之間的關系極不合理，如不從新材料、新工藝和新型結構設計的源頭解決比質量、比體積、α、γ系數比，鉛基蓄電池是很難有所突破的。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種強度高、耐腐蝕、電導率大、抗熱震性好的導電陶瓷，兩種制造該陶瓷的方法，以及該陶瓷的應用。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種導電陶瓷，導電陶瓷包括導電劑、陶瓷復合材料，以及介質材料；導電陶瓷按重量份計含有導電劑5～20份，陶瓷復合材料55～70份，介質材料5～15份。

作為本發明的一個優選實施例，導電劑是一種碳硅鈦導電陶瓷，其萬孔篩殘余小于0.3％。

作為本發明的一個優選實施例，碳硅鈦導電陶瓷按重量份計含有鈦8～15份，碳35～55份，硅25～40份。

作為本發明的一個優選實施例，碳硅鈦導電陶瓷是以Ti、Si、C粉為初始原料，按2.8∶1.2∶1的摩爾比球磨混合，以Al粉、Ni粉為反應助劑，在1250～1280攝氏度溫度下燒制而成的。

作為本發明的一個優選實施例，陶瓷復合材料為介孔復合陶瓷，其萬孔篩殘余小于0.3％。

作為本發明的一個優選實施例，陶瓷復合材料按重量份計含有二氧化硅46～62份，三氧化二鋁9～18份，氧化鎂3～9份，氧化鈣12～18份。

作為本發明的一個優選實施例，所述陶瓷復合材料是通過將具有酸性位的石質材料按重量份計30～45份、高定向熱解石墨按重量份計45～50份、超細碳化硅粉按重量份計10～20份球磨混合，得到混合物，然后將混合物在1300攝氏度溫度下燒制而成的。

作為本發明的一個優選實施例，介質材料為羧甲基纖維素鈉(CMC)與聚乙烯醇(C₂H₄O)_n的水溶液。

作為本發明的一個優選實施例，介質材料是將重量比為50∶1～2.5∶400～500的聚乙烯醇(C₂H₄O)_n、羧甲基纖維素鈉(CMC)、水混合攪拌加熱至50～80攝氏度后冷卻得到的。

本發明的導電陶瓷用于制備鉛酸蓄電池板柵的用途。

一種本發明的導電陶瓷的制備方法，包括如下步驟：將具有酸性位的堇青石質材料、高定向熱解石墨、超細碳化硅粉球磨混合，得到混合物；將混合物模壓制坯；將制坯后的混合物高溫燒結，得到介孔陶瓷材料；以Ti、Si、C粉為初始原料，球磨混合后，以適量Al粉、Ni粉為反應助劑，燒制成單相碳硅鈦晶體；將所得碳硅鈦晶體經超細雷蒙物化粉碎，得到單相碳硅鈦晶體粉末；將單相碳硅鈦晶體粉末加粘接劑混合涂覆于介孔陶瓷材料，再高溫燒結。

作為本發明的一個優選實施例，在本步驟將混合物模壓制坯中，模壓時所用的壓強為100T/cm²。

作為本發明的一個優選實施例，在本步驟將制坯后的混合物高溫燒結，得到介孔陶瓷材料中，將制坯后的混合物進行高溫燒結的溫度為1300℃。