非水基流延法制備鎵酸鑭電解質陶瓷基片及性能研究.pdf

1、鎵酸鑭(LSGM)基固體電解質對中溫型固體氧化物燃料(SOFC)電池來說是一種有前景的電解質材料，這種電解質粉體的制備雖然已經(jīng)有研究，但是大面積電解質基片成型工藝還不成熟，有待進一步研究。流延法具有成本低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，非常適合于制備大面積的平板型固體電解質薄膜。本課題通過傳統(tǒng)的非水基流延法制備鎵酸鑭電解質薄膜，并討論工藝參數(shù)對陶瓷基片性能的影響。
　　首先對固相反應法合成LSGM粉體的制備工藝進行優(yōu)化，確定

2、了LSGM粉體的的最佳煅燒制度為：900℃預燒24h，1300℃煅燒36h，得到粉體平均粒徑為3.04μm，接近國際上固相反應法合成LSGM粉體的先進水平。隨后通過沉降試驗和粘度測試，確定了LSGM的流延漿料配方：粉料-LSGM80g，溶劑-丁酮/乙醇(60/40)60mL，分散劑-三乙醇胺2mL，粘結劑-聚乙烯醇縮丁醛6.4g，塑性劑-聚乙二醇/鄰苯二甲酸二乙酯3.2g/4mL。用此漿料流延出的素坯經(jīng)過1500℃燒結6h后，采用非水基

3、流延方式制備出宏觀平整均勻、大小為5×5cm2的大面積LSGM電解質，相對密度和顯氣孔率分別可以達到96.0％和0.38%，與玻璃陶瓷密封膠BCAS551的熱膨脹匹配性良好，保證了工作溫度范圍內電池結構的穩(wěn)定性。通過對其電化學阻抗譜的分析，確定了LSGM電解質低溫區(qū)電導率主要取決于晶界電導，而在高溫區(qū)電導率主要取決于晶粒電導的導電機制。低溫下由于缺陷締合的存在，電導率激活能較高，達0.91eV，溫度升高到873K解締合之后，在高溫下的激