[发明专利]电化学半电池及传感器、固体电解质和电化学半电池的制造方法、以及固体电解质的用途

说明书

本发明涉及电化学半电池及传感器、固体电解质和电化学半电池的制造方法、以及固体电解质的用途。具体地，一种电化学半电池(10、20、30)，包含：‑电端子引线(13、23、33)，‑与所述电端子引线(13、23、33)接触的固体电解质(14)，其中所述固体电解质(14)包含掺杂的高熵氧化物。

技术领域

本发明涉及电化学半电池、电化学传感器、固体电解质和电化学半电池的制造方法、以及固体电解质在电化学半电池中的用途。

背景技术

在分析测量技术中，特别是在水管理、环境分析、工业领域中，例如在食品技术、生物技术和制药中，以及在最多样化的实验室应用中，被测变量例如pH值、电导率、甚至分析物的浓度(所述分析物例如气体或液体测量介质中的离子或溶解气体)非常重要。例如，可通过电化学传感器(例如电位传感器或安培传感器)捕获和/或监测这些被测变量。

电位传感器的一种变体是具有离子选择电极的所谓离子选择传感器，例如pH传感器、钠传感器、钾传感器、铵传感器或碳酸根传感器。在其内部，该电极通常具有离子传导所需的液体或凝胶电解质。

然而，液体或凝胶电解质的一个缺点是，在特定情况下，它们可能浸出，将传感器中的排出线毒化，甚至堵塞液体转移，从而导致快速老化，由此缩短传感器的使用寿命。这样的传感器的测量结果在高流速下也具有流量依赖性。

使用液体或凝胶电解质的常规离子选择传感器的另一缺点是，由于所述电解质导致传感器的形状系数(form factor)相对大，使得这些传感器只能以复杂的方式引入例如一次性使用的袋内。

此外，此类传感器需要复杂且因此成本密集的制造方法。此类传感器通常还包含易碎的玻璃轴。此外，此类传感器通常延伸入待测量的测量介质中，这可能会在传感器上产生强的机械负载。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种精确、耐用且紧凑的离子敏感传感器。

根据本发明，通过根据项1所述的电化学半电池实现该目的。

根据本发明的该电化学半电池包含电端子引线和与所述电端子引线接触的固体电解质。所述固体电解质包含掺杂的高熵氧化物。

根据本发明的电化学半电池使得配备有根据本发明的半电池的电化学传感器具有极长的工作寿命。这是由于使用了掺杂有高熵氧化物的固体电解质，该固体电解质即使在较长的使用期内也具有优异的电导率，从而获得最佳的测量结果。所述固体电解质还能够实现电化学半电池的极为紧凑的设计，从而使电化学传感器的形状系数最小化。由于该传感器体积小，因此可以最大限度地减少传感器在测量介质中的凸出(projection)。

根据本发明的一个实施方式，所述掺杂的高熵氧化物掺杂有锂离子和/或钠离子。

根据本发明的一个实施方式，所述掺杂的高熵氧化物包含以下组中的材料：

(MgCoNiCuZn)_1-x-yGa_yA_xO、

(MgCoNiCuZn)_1-xLi_xO、

(MgCoNiCuZn)_1-xNa_xO、

(MgCoNiCuZn)_1-2xLi_xGa_xO、

Na⁺或Li⁺掺杂的(Co_0.2Cu_0.2Mg_0.2Ni_0.2Zn_0.2)O(岩盐型R-HEO)、