[發明專利]YSZ電解質制備材料、流延片、制備方法及氣體傳感器

在審

• 申請號: 202010544090.6
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111761686A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 郭海;張寧寧;賈廣平;李可;陳可;王俊;鄭智
• 申請（專利權）人: 深圳順絡電子股份有限公司
• 主分類號: B28B1/29
• 分類號: B28B1/29;B28B17/02;B28B11/24;G01N27/407;G01N27/409;C04B35/48;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/632;C04B35/634
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

一種YSZ電解質制備材料、流延片、制備方法及氣體傳感器，該YSZ電解質制備材料按照質量百分比計，包括以下組分：氧化鋯粉體31％～70％；氧化釔粉體1％～6％；無機添加劑0.5％～4％；有機溶劑24％～45％；有機載體2.5％～6％；有機助劑2％～8％；所述有機載體選自聚丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、已二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯中的至少一種。由該材料制備可制備得到較好的強度、密度，收縮匹配合適，較好高溫電導性的YSZ電解質，提高使用YSZ電解質的氣體傳感器如氧傳感器、氮氧傳感器的性能。

技術領域

本發明涉及氧化釔穩定氧化鋯(YSZ)電解質制備材料、制備方法及氣體傳感器。

背景技術

氧化釔穩定氧化鋯(YSZ)是一種在高溫下具有較高氧離子導電性的固態電解質，廣泛應用于氧傳感器、氮氧傳感器、SOFC等領域。其中，氮氧傳感器芯片內部具有加熱絲，在外加加熱電壓的情況下實現自發熱，將芯片加熱到工作溫度，高溫下YSZ內部存在大量氧離子空位，此時YSZ具有高溫電導性。當汽車尾氣(含有O₂、NO_X等)進入內部空腔后，在金屬電極以及金屬電極兩端施加的電壓作用下，在三相界面處檢測氣體得到電子分解出氧離子，由于YSZ內部具有大量氧離子空位，使得氧離子能傳導到公共電極，在公共電極三相界面處失去電子生成氧氣釋放至外界。在此過程中，氧離子的傳導形成了電流，電流的大小取決于氧離子傳導的數量，因此通過檢測電流的大小，即可間接檢測汽車尾氣NO_X含量，為SCR催化劑的噴射量提供依據，從而實現對汽車尾氣氮氧化合物排放量控制。而氧傳感器的工作機理與氮氧傳感器類似，利用YSZ固態電解質的高溫氧離子傳導性的特點，對汽車尾氣中O₂含量進行檢測，進而轉化為電信號反饋給ECU，為燃油的噴射量提供依據。

由此可知，在氧傳感器和氮氧傳感器中，YSZ固態電解質起到了非常重要的作用，而YSZ流延片的性能很大程度影響氧傳感器和氮氧傳感器的性能。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種YSZ電解質制備材料以及YSZ電解質的制備方法，以制備收縮率匹配、密度、強度較好的YSZ電解質，提高具有該YSZ電解質的氣體傳感器的抗彎強度、抗熱震性等性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種YSZ電解質制備材料，按照質量百分比計，包括以下組分：

其中，所述有機載體包括聚丙烯酸樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、已二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯中的至少一種。

進一步地：

所述無機添加劑包括ZnO、Al₂O₃、CaO、MgO、SiO₂、CeO₂、Sc₂O₃中的至少一種；所述有機溶劑包括異丙醇、醋酸丙酯、乙醇、異丁醇、乙酸乙酯、乙二醇丁醚、二甲基乙酰胺、環己酮、三氯乙烯中的至少一種。

所述氧化鋯粉體的粒徑分布D50為0.1μm～0.8μm。

所述氧化釔粉體的粒徑分布D50為0.1μm～0.5μm。

所述有機助劑包括分散劑、增塑劑、消泡劑、脫膜劑、流平劑中的至少一種。

所述分散劑為聚酯共聚物，在所述YSZ電解質制備材料中的質量百分比為0.4％～1.5％。