[发明专利]一种带导线和电极的固体电解质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体电解质材料的制备方法，尤其涉及一种带导线和电极的固体电解质的制备方法。

背景技术

电池输出电压与固体电解质的厚度、固体电解质与电极的接触状况有很大关系。固体电解质厚度决定了其电阻的大小，电阻越大，电池输出电压越小。因此要尽量减小固体电解质的厚度。现有工艺一般采用等静压成型直接制备固体电解质，制备的固体电解质壁厚最小仅能达到1mm，且难以保证机械强度。而且内侧电极一般通过把浆料涂敷于固体电解质内壁烧结制得，电极与固体电解质之间的接触电阻较高。虽然存在熔融合金电极，虽然熔融合金电极也改善了电极/固体电解质的界面接触状况，但这种结构需要特别设置蒸馏室将迁移到液态熔融合金中的工质分离出来，才便于稳定运行。

发明内容

为了解决现有的固体电解质厚度大、机械强度不好的技术问题，本发明提供了一种带导线和电极的固体电解质的制备方法，不仅可以制备出结合力很强的固体电解质材料，还可以使固体电解质做到足够薄且有较高的机械强度。

本发明的技术解决方案：

一种带导线和电极的固体电解质的制备方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】将碳纤维纸2裹在光洁度小于0.8的模具1上，并将碳纤维纸2固定在模具1的两端；

2】在步骤1】的碳纤维纸2上固定一根导线5；

3】在步骤2】所述碳纤维纸2上采用磁控溅射工艺溅射耐高温、耐碱金属腐蚀的电极材料，得到多孔薄膜电极3；

4】在步骤3】制备好的电极3上采用等离子喷涂工艺喷涂固体电解质材料，得到固体电解质4；

5】抽走模具1与碳纤维纸2，得到带有导线和电极的固体电解质。

上述固体电解质的材料是Na-β″-Al₂O₃、K-β″-Al₂O₃或Cs-β″-Al₂O₃。

上述固体电解质的材料是由以下重量百分比的原料组成：

Li₂O∶0.69％～0.85％，Na₂O∶8.80％～9.40％，其余为α-Al₂O₃

上述电极的材料是Mo、TiN、RhW、TiC、NbN或NbC。

上述导线为耐高温金属及其合金；所述金属为Mo、Zr、Nb、Hf、Ti、V、Cr、W、Ta、Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt或Au。

上述模具1的材料是石墨、陶瓷或难熔金属及其合金。

上述模具1为棒状，其直径为3～8mm。

本发明所具有的优点：

本发明通过在模具上制作导线，采用磁控溅射工艺轰击导线形成一定厚度的电极，之后采用等离子喷涂一定厚度的固体电解质来实现，直接得到一种带导线和电极的固体电解质，本发明方法的材料中不仅电极与固体电解质的结合力很强，而且固体电解质的膜层可以做到很薄且有较高机械强度。基于上述性能，可将该材料广泛应用于各种电化学器件，如钠硫电池、电解制碱、提纯碱金属的固体电解质隔膜、碱金属热电转换器和钠传感器。还可用于测定热力学和动力学参数的固体电解质电池等。

附图说明

图1是本发明的制备过程示意图，其中：1-模具，2-碳纤维纸，3-电极，4-固体电解质，5-导线。

具体实施方式

本发明带导线和电极的固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

1】将碳纤维纸2裹在光洁度小于0.8的模具1上，并将碳纤维纸2固定在模具1的两端；

2】在步骤1】的碳纤维纸2上固定一根导线5；

3】在步骤2】所述碳纤维纸2上采用磁控溅射工艺溅射耐高温、耐碱金属腐蚀的电极材料，得到多孔薄膜电极3；

4】在步骤3】制备好的电极3上采用等离子喷涂工艺喷涂固体电解质材料，得到固体电解质4；

5】抽走模具1与碳纤维纸2，得到带有导线和电极的固体电解质。

模具的材料是石墨、陶瓷或难熔金属及其合金。模具为棒状。

电极材料是Mo、TiN、RhW、TiC、NbN或NbC。

固体电解质可以是Na-β″-Al₂O₃、K-β″-Al₂O₃或Cs-β″-Al₂O₃。

导线可以是各种难熔金属，如Mo、Zr、Nb、Hf、Ti、V、Cr、W、Ta、Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt、Au或其合金。