固体电解质β"-Al2O3制备工艺的研究

为了探讨固体电解质β'-Al2O3的制备工艺,采用热分析技术研究β'-Al2O3的形成过程,并通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)等考察煅烧温度及稳定剂Li2O的添加方式对电解质的相组成和显微结构的影响。结果表明,在Na2O-Al2O3体系中,β'-Al2O3从1300℃开始发生相转变。在Li2O-Na2O-Al2O3体系中,Li2O·5Al2O3比Li2CO3更容易稳定β'-Al2O3相,且烧结体的显微结构更为均匀。而如将Li2O·5Al2O3和Li2CO3稳定Na2O5Al2O3,能制得性能更优的电解质陶瓷。     

Al~(3+)掺杂立方相Li_7La_3Zr_2O_(12)的制备及性能表征

采用一种柠檬酸辅助聚合的溶胶-凝胶法制备了掺杂2%(摩尔分数)Al3+的立方相结构的Li7La3Zr2O12固体电解质,同时,采用高温固相法尝试合成不掺杂Al3+的Li7La3Zr2O12作为对比。分析结果表明:热处理温度超过1 000℃时Li7La3Zr2O12易发生分解;而掺杂2%(摩尔分数)Al3+的Li7La3Zr2O12能在900℃时保持稳定立方相结构,在1 000℃下烧结6 h后得到高致密度的烧结体。该法制备的Li7La3Zr2O12样品表现出高离子电导率:298 K时为4.5×10-5 S/cm,523K时达到3.6×10-3 S/cm。Li+迁移活化能大约为25.1 k J/mol。上述结果表明,作为全固态电池电解质,Al3+掺杂的Li7La3Zr2O12有较好的应用前景。     

薄水铝石固相反应法制备Na-β"-Al2O3固体电解质

以薄水铝石为原料制备Al2O3前驱粉体,随后添加Na2CO3和稳定剂MgO,并通过固相反应法来制备Na-β"-Al2O3电解质.研究中通过改变前驱粉体制备时的预烧温度和保温时间,以及高温烧结制度优化烧结工艺.用X射线衍射(XFID)和综合热分析仪(TG-DSC)等手段对粉末的结构和热性能进行了表征;样品的电导率测试用交...     

YSZ-Al2O3电解质膜管制备及其应用

以吡啶为分散剂,采用真空注浆法制备出膜厚为0．2 mm、长度为35 mm的致密YSZ-Al2O3电解质膜管,研究了烧结温度对样品致密度和离子电导率的影响,确定了获得电解质膜管综合性能的最佳烧结温度范围。用1 650 ℃烧结2 h制备的致密YSZ-Al2O3电解质膜管组装成固体氧化物燃料电池,以氢气为燃料,研究了电池在600～850 ℃电池的电性能。实验结果表明,真空注浆法可制备出具有高密度和高电导率的YSZ-Al2O3电解质膜管,经1 600 ℃烧结2 h其相对密度已达理论密度的99．0％,接近理论密度。单电池的开路电压最大值为1．164 V,850 ℃时输出功率为0．42 W。     

Li2O·Al2O3·SiO2复相陶瓷的研制

以石英砂、氧化铝为主要原料,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂,掺杂Li2CO3制备了锂辉石陶瓷。通过TG-DSC、XRD、SEM研究了样品的烧结制度、物相组成和显微结构,并测定了样品的体积密度和力学性能。结果表明:Li2CO3含量为10%时,在1 150℃烧结温度下,锂辉石固溶体的晶相含量高,主晶相为Li2O.Al2O.34SiO2,体积密度为2.18 g/cm3,抗压强度为586 MPa,其结构均匀致密且力学性能最优。     

V2O5掺杂对低温烧结MnZn功率铁氧体显微结构及性能的影响

采用氧化物陶瓷工艺制备低温烧结MnZn功率铁氧体材料,研究V2O5掺杂对材料显微结构、烧结温度、烧结密度、收缩率、磁导率、饱和磁感应强度及功耗特性的影响.结果表明,随V2O5掺杂量的增加,样品平均晶粒尺寸增大,材料烧结温度降低,收缩率增大,烧结密度、磁导率及饱和磁感应强度先增高后降低,功耗先降低后增高.配方采用MnCO3:38.85 mol％、ZnO:10.18 mol％、Fe2O3:50.97 mol％,基础添加Bi2O3:1 wt％并掺杂V2O5:0.5～0.7 wt％,可获得具有高饱和磁感应强度(Bs>380 mT,1.2 kA/m下测量)、低功耗(功率损耗Pcv<500 kW/m3(20℃,1 MHz,30 mT)、高磁导率(1000左右)的性能,显微结构致密,其烧结温度<950℃.     

制备工艺对(ZrO2)0.90-(Y2O3)0.04-(CaO)0.06电解质材料电性能的影响

目前ZrO2基三元系材料的研究是固体电解质材料领域的一个热点.在关于ZrO2-Y2O3-CaO系统电解质材料电性能研究的前期工作的基础上,探讨了不同的制备工艺对(ZrO2)0.90-(Y2O3)0.04-(CaO)0.06材料的电导率的影响问题,发现:对于常规烧结的试样,其电导率随相对密度的提高而增大;与常规烧结相比,微波烧结能使材料具有更均匀的微观结构,更小的晶粒平均尺寸.较小的晶粒尺寸导致的较为显著的晶界效应是微波烧结试样的电导率有所降低的主要原因.由于微波烧结可以改善材料的力学性能,因此认为微波烧结是制备ZrO2-Y2O3-CaO系统电解质材料的一条有效途径.     

SiO2和Al2O3添加对SrM型永磁铁氧体结构和磁性能的影响

采用常规陶瓷法制备SrM型永磁铁氧体,结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和B-H永磁材料测试仪研究了SiO2和Al2O3添加剂在一次预烧和二次烧结过程中对样品物相结构和磁性能的影响.结果表明,添加剂在表面均匀分布,且一次添加SiO2并不会导致样品中出现杂相,并可有效降低铁氧体对烧结温度的敏感性,拓宽二次烧结温区;二次添加Al2O3可以提高铁氧体的矫顽力.通过控制添加剂SiO2和Al2O3的添加量使铁氧体的磁性能在Br=422.4 mT、Hcj=249.1 kA/m至Br=394.2 mT、Hcj=293.1 kA/m范围内可调.     

全固态锂电池固态电解质烧结工艺研究

Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)系固态电解质具有离子电导率高、安全性好的优点,掺杂Ta元素得到的Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)性能更优。通过直接对已商用的Li_(6.4)La_3Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)粉末冷压,并在最佳条件下以不同温度烧结,比较不同温度对材料导电性能的影响。改善装炉方式,通过在刚玉坩埚与电解质间添加氧化锆保护隔离器皿,隔绝高温下氧化铝的渗入,保证电解质片烧结过程中的纯净。实验发现1 000℃烧结时得到的电解质片离子电导率最高,同时发现在烧结过程中不同温度下仍有不同程度的锂损失。同时通过补充外加锂源的实验发现,LiOH·H_2O作为补充锂源时具有增强烧结效果的作用。     

聚酰亚胺/氧化硅/氧化铝纳米杂化薄膜的制备及结构与性能研究

用溶胶-凝胶法制备了纳米氧化硅(SiO2)及纳米氧化铝(Al2O3)溶胶,并将二者掺入到聚酰胺酸基体中,亚胺化得到聚酰亚胺(PI)/SiO2/Al2O3杂化薄膜,采用红外光谱、原子力显微镜、热失重及阻抗分析仪对薄膜的结构及热性能、介电性能进行表征。结果表明,SiO2和Al2O3粒子呈纳米级均匀分散在薄膜基体中,并且与有机相存在键合;材料的热分解温度有所提高;介电常数随无机含量的增加而增加。     

改进埋烧法制备La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3电解质及其性能

采用改进埋烧法制备出高致密度和优异中温离子导电性能的La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3(LSGM)固体电解质。用X射线衍射、扫描电镜分析样品的物相和表面形貌,采用阿基米德排水法进行试样的密度测试,用交流阻抗技术研究样品的电性能。研究结果表明:在1 400 ℃以上烧结形成单一稳定的钙钛矿结构。随着烧结温度的提高和保温时间的延长,样品致密度增大,导电性能提高,在1 470 ℃烧结18 h的样品均达到最佳值,其相对密度为98%,在800 ℃时电导率达到0.11 S·cm-1。该体系电导率与温度的关系分区符合Arrhenius定律。     

纳米Al2O3填充PVDF-HFP电解质的Li+离子输运特性

采用纳米Al2O3填充PVDF-HFP共聚物的方法,通过液-液萃取法制备了聚合物多孔膜。运用电化学方法测试了Al2O3含量对PVDF-HFP电解质膜的离子电导率、Li 离子迁移数、Li 离子输运活化能的影响。并通过分析填充纳米Al2O3的PVDF-HFP膜的FT-IR光谱图,从微观上说明了Al2O3与聚合物电解质膜中的PVDF-HFP基体存在相互作用。     

Al2O3对Nb掺杂PTCR陶瓷材料的影响

研究了添加不同质量分数Al2O3的掺杂Nb的BaTiO3陶瓷材料。测量了烧结条件为1 300~1 350℃的陶瓷材料试样的室温电阻、R_T曲线、电阻温度系数及开关温度。在实验的基础上,分析讨论了不同含量的非晶态Al2O3与α_Al2O3对PTCR陶瓷电特性的影响。结果表明,随着Al2O3添加量的增加,材料的烧结温度降低,晶粒均匀,但材料的电特性变弱。     

CeO2基中低温固体电解质材料研究进展

用稀土或碱土氧化物掺杂的CeO2在较低的温度下具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)最合适的电解质材料.综述了近年来对以掺杂的CeO2作电解质的SOFC的性能的研究情况,这些电解质材料主要是Ce0.8Sm0.2O1.9,Ce0.8Gd0.2O1.9,Ce0.8Y0.2O1.9等,目前已达到的最好性能是在500 ℃下,以Ce0.8Sm0.2O1.9作电解质的单电池输出功率为403 mW/cm2.CeO2基电解质材料不易烧结,其烧结温度一般在1 300 ℃以上.还对CeO2基电解质材料的一些制作工艺进行了介绍,包括固相反应法,溶胶-凝胶法,热液合成法.     

镁含量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3-x)Mg_xO_2正极材料物理性能的影响

采用共沉淀法和固相烧结法制得锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3-xMgxO2(x为0、0.05和0.1)。用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)研究了镁离子对材料结构和形貌的影响。SEM结果显示最终产物形貌随镁含量增加,晶粒尺寸变大,粒径分布变化小,类球形;研究发现LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的XRD图中在30°~40°有微量第二相,镁掺杂第二相消失,当掺杂5%(摩尔分数)镁离子时,有序性最好。随着Mg离子替代Mn离子量的增加,晶胞参数发生变化:a先减小后增大,c逐渐增大,c/a和I003/I104先增大后减小。     

硅钨酸锂在聚合物电解质中的应用

采用萃取法制备了具有微孔结构的偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]膜,其中掺杂不同质量分数的硅钨酸锂(Li4SiW12O40),吸附碳酸丙烯酯(PC)后,具有10-4 S·cm-1的离子电导率。DSC分析结果显示,聚合物电解质的结晶度随Li4SiW12O40掺杂量的增加而降低。利用电化学阻抗法测试了聚合物电解质的离子电导率,发现当聚合物膜中掺杂8.5%(质量百分数)的Li4SiW12O40时,聚合物电解质具有较高的离子电导率(3.56×10-4 S·cm-1)。采用交流阻抗与直流极化相结合的方法测试了聚合物电解质的离子迁移数,随Li4SiW12O40的掺杂质量分数的增加,Li 离子迁移数逐渐降低。通过分析聚合物膜掺杂Li4SiW12O40前后的FTIR光谱图,发现Li4SiW12O40与P(VDF-HFP)共聚物分子链之间存在氢键和配位作用。     

固体电解质La_2Mo_(2-x)Al_xO_(9-δ)的制备及性能

采用固相法制备电解质材料La_2Mo_(2-x)Al_xO_(9-δ)(x=0、0.2、0.4和0.6),通过SEM、XRD、电化学阻抗谱(EIS)等方法对样品进行分析。制备的电解质样品均已抑制了相变;在950℃烧结,能得到孔隙率低于5%的陶瓷烧结体;随着铝掺杂量x的增加,氧离子电导率σ呈现逐渐变小的趋势;当温度为800℃、x=0.2时,σ为22.47 mS/cm,活化能Ea为1.053 eV。     

铁基载氧体化学链制氢特性实验研究

化学链制氢(chemical looping hydrogen generation,CLHG)是一种可以内在实现CO2分离的新型制氢技术.它由燃料、水蒸气和空气反应器组成.该文选取CO为燃料,研究气体燃料的制氢性能及影响因素.并选用Fe2O3作载氧体,Al2O3和TiO2作载体,采用机械混合法,制备了Fe2O3(90％)+Al2O3(10％)、Fe2O3(60％)+Al2O3(40％),Fe2O3(60％)+TiO2(40％)3种载氧体.在900℃下,进行了还原、水蒸气氧化和空气氧化十次循环实验.实验发现,3种载氧体在循环中活性保持稳定,没有出现失活和烧结现象;增加载氧体中惰性载体的质量分数可以提高载氧体的活性;由于TiO2与Fe2O3结合生成惰性的FeTiO3,导致基于TiO2的载氧体活性低于同等质量分数下基于Al2O3的载氧体;惰性载体自身的吸湿性和水蒸气制氢氛围会导致颗粒的团聚.温度升高有利于还原反应,增加了载氧体的还原深度并提高了水蒸气氧化时氢气的产量;同时高温抑制了还原过程中的析碳.还原时气体燃料在单级燃料反应器内由于热力学平衡无法实现完全转化,可考虑设计新型的燃料反应器.     

预烧对锰锌铁氧体预烧相及烧结显微结构的影响

采用传统的陶瓷工艺制备了Mn-Zn铁氧体.用X射线衍射(XRD)仪和扫描电子显微镜(SEM)研究了预烧温度对铁氧体预烧相及烧结显微结构的影响.结果表明,在840～1000℃预烧相以(-Fe2O3为主.随着预烧温度的升高,(-Fe2O3的含量逐渐增加,而ZnFe2O4和Mn2O3的含量逐渐减少,Mn3O4固溶于ZnFe2O4形成铁锰锌固溶体,且其含量随着预烧温度的升高呈增大趋势.预烧温度对Mn-Zn铁氧体烧结显微结构和功率损耗有较大的影响.适宜的预烧温度可以获得分布均匀、细小的晶粒及低的功耗,低于或高于此预烧温度,都将造成烧结Mn-Zn铁氧体显微结构的恶化和功率损耗的升高.实验结果表明,对于1340℃的烧结温度,最佳预烧温度为960℃.     

Al^3+取代对低饱和磁化强度钇铁石榴石铁氧体烧结特性的影响

采用传统氧化物陶瓷工艺制备低饱和磁化强度(4πMs)钇铁石榴石铁氧体,研究不同烧结温度时Al3+取代对材料气孔率(P)和收缩率(η)等烧结性能的影响。根据不同烧结温度样品收缩率的拟合直线计算Al3+取代样品的烧结活化能,并结合热重-差热(TG-DSC)联合分析研究Al^3+取代量对活化能的影响机制。结果表明,Y3Al5O12铁氧体的成相温度高于Y3Fe5O12铁氧体的成相温度;1420℃烧结时,随着Al3+取代量x由0.6增大至1.4,烧结活化能从191 kJ/mol增大到257 kJ/mol,烧结更加困难,烧结样品的P从1.63%增大到3.60%,η从16.62%减小到14.38%。