文档介绍：第卷第期粉末冶金技术...
年月.
的掺杂浓度对...电解质
的性能影响研究
徐红梅,一严红革陈振华
湖南科技大学先进材料制备与应用技术研究所,湖南湘潭,
湖南大学材料科学与工程学院,长沙,
摘要: 利用低温燃烧合成法制备了掺杂浓度为.%~%摩尔分数,以下同的/.
固体电解质复合材料。研究了掺杂浓度对..固体电解质烧结及电性能的影响。试验结
果表明,添加少量的可以改善..固体电解质的烧结性能,当的添加量为.%时,电
解质粉体具有最佳的烧结性能,℃时的相对密度达到% 以上。当的掺杂浓度超过其在.
中的溶解极限时,随掺杂量的继续增加,烧结体的相对密度开始下降。阻抗谱结果表明,在溶
解极限范围内,使. 的电导率减小,电导活化能增加。的掺杂浓度超过溶解极限时,
的晶粒电阻不变,由于对晶界的“清洁”作用,晶界电阻减小;当的掺杂浓度超过%
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时,由于。颗粒对晶界的“阻塞”作用,晶界电阻增加。
关键词:固体电解质;掺杂二氧化铈;烧结;离子电导率;氧化铝;低温燃烧
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湖南科技大学博士基金项目
徐红梅一,女,博士,讲师。—:.
收稿日期:——
粉末冶金技术年月
基电解质由于在中温范围~℃直径、厚度~ 的圆片。成形后的生坯
具有高的离子电导率、与电极材料很好的化学相容分别在~℃温度下进行烧结,升温速率
性而得到广泛的研究。降低燃料电池的操作温度可为℃/,保温,然后随炉冷却。
避免燃料电池高温操作所带来的一系列问题,如电用排水法测量烧结体相对密度。
池组成部件间的界面反应、电极烧结、组成部件间由用射线衍射仪对烧结体进行
于热膨胀系数不同所造成的不匹配等,因而可延长物相分析。用扫描电子显微镜,对
电池工作寿命,降低成本。基电解质,用通常烧结体表面及微区成分进行分析。将用于电导率测
的固态反应法需在℃以上烧结才能满足使用试的圆片先用金相砂纸磨平,两面均匀涂上浆
要求,妨碍了电池组件的共烧,增加了制造成本。料,在℃烘干,然后慢速升温到℃除去浆料
降低基电解质材料的烧结温度,主要有两种中的有机物,随后快速升温到℃保温烧成电
方法:一是制备粒度为纳米级的超微粉体【,另极,再将铂丝用浆焊接在铂电极上做电极引线。
一种是加入烧结助剂,如、、和利用德国公司的电化学工作站测量
等过渡金属氧化物【】。加入过渡金属氧化电解质的交流阻抗谱,测试温度为~℃,电
.
压频率范围为.~,振幅为。
物是降低基电解质烧结温度简单有效的方
法,但有研究表明,过渡金属氧化物会引入电子电导
或促进二氧化硅杂质在晶界的分布,对电池性能产结果与讨论
生不利影响一。许多研究表明,掺杂少量图为...卜,
可有效改善的烧结及电性能【,而对.,.,.坯在℃保温的。
从图中可以看出,只有与立方萤石结构相对
基电解质的烧结及电性能影响的研究较少。