政策资讯

一种Sr/Mg共掺杂LaAlO3电解质材料电池的制备方法

专利类型:
发明
申请号/专利号:
CN202410622325.7
申请人(专利权人):
内蒙古科学技术研究院、内蒙古大学
行业类别:
H01M8/1246 H01M4/88 H01M4/86 C01F7/02
技术成熟度:
成熟
公布时间:
2024-08-06
证书状态:
有效
交易价格:
面议
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交易流程

委托经理人

本发明提供了一种Sr/Mg共掺杂LaAlO3电解质材料电池的制备方法,包括以下步骤:利用Al(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O、Sr(NO3)2、Mg(NO3)2为原料,柠檬酸和EDTA作为络合剂,采用溶胶凝胶法制备LSAM电解质材料;利用Ba(NO3)2、Zr(NO3)4·5H2O、Ce(NO3)3·6H2O、YN3O9·6H2O以及柠檬酸和EDTA,采用溶胶凝胶法制备BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3(BCZY)质子导体;制备电极材料,将Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2‑δ(NCAL)浆料涂抹在泡沫Ni上,制备固体氧化物燃料电池电极材料;以Ni‑NCAL为对称电极,La1‑xSrxAl0.95Mg0.05O3‑δ作为电解质,制作出电池Ni‑NCAL/LSAM/NCAL‑Ni或电池Ni‑NCAL/BZCY/LSAM/BZCY/NCAL‑Ni。本发明通过采用Sr、Mg共掺杂LaAlO3得到La1‑xSrxAl0.95Mg0.05O3‑δ氧化物,x=0.05,0.1,0.15,0.2,从而达到通过适当的元素掺杂,将宽带隙半导体应用在先进燃料电池的离子导体中的目的。

1.一种Sr/Mg共掺杂LaAlO3电解质材料电池的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: S1、制备电解质材料LSAM,利用Al(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O 、Sr(NO3)2、Mg(NO3)2为原料,柠檬酸和EDTA作为络合剂,采用溶胶凝胶法制备LSAM电解质材料; 电解质材料的制备包括以下步骤: S101、按照不同元素的化学计量比La:Sr:Al:Mg=La1-xSrxAl0.95Mg0.05O3-δ称取Al(NO3)3·9H2O、La(NO3)3·6H2O 、Sr(NO3)2、Mg(NO3)2原料,并将原料放入烧杯中制成溶液,再加入柠檬酸和EDTA作为络合剂,加热至80℃制成凝胶; S102、将制成的凝胶放入210 ℃干燥箱中干燥3h直到完全干燥后在研钵中碾磨45min,之后装入陶瓷坩埚中,置于马弗炉内在600℃下预烧5h; S103、预烧后在研钵中再次研磨45min,之后分别在1300℃下烧5h,烧后再次在研钵中再次研磨45min,得到LSAM粉体,完成电解质材料LSAM的制备; S2、制备质子导体BZCY,利用Ba(NO3)2、Zr(NO3)4·5H2O、Ce(NO3)3·6H2O、YN3O9·6H2O以及柠檬酸和EDTA,采用溶胶凝胶法制备BaCe0.7Zr0.1Y0.2O3 (BCZY)质子导体; S3、制备电极材料,将Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2-δ,即NCAL浆料涂抹在泡沫Ni上制备出固体氧化物燃料电池电极材料; S4、制备电池,以Ni-NCAL为电极,La1-xSrxAl0.95Mg0.05O3-δ作为电解质,制作出电池Ni-NCAL/BZCY /LSAM/BZCY /NCAL-Ni。

2.根据权利要求1所述的一种Sr/Mg共掺杂LaAlO3电解质材料电池的制备方法,其特征在于,S2中制备质子导体BZCY包括以下步骤: S201、按照化学不同元素的化学计量比Ba:Zr:Ce:Y=1:0.1:0.7:0.2称取Ba(NO3)2、Zr(NO3)4·5H2O、Ce(NO3)3·6H2O、YN3O9·6H2O药品依次放入大烧杯中,加入300ml去离子水充分溶解,再加入EDTA,加入氨水调节PH值到7; S202、将烧杯放置在水浴锅中恒温80℃,转速为10r/min,溶液成胶状后将烧杯放入210℃干燥箱中干燥3h直到完全干燥; S203、将干燥后的材料在研钵中碾磨45min,之后装入陶瓷坩埚中,置于马弗炉内在600℃下预烧5h; S204、预烧后在研钵中再次研磨45min,之后在1100℃下烧10h,烧后再次在研钵中再次研磨45min,得到BZCY粉体。

3.根据权利要求1所述的一种Sr/Mg共掺杂LaAlO3电解质材料电池的制备方法,其特征在于,S3中制备电极材料具体包括以下步骤: S301、称取适量的NCAL、松油醇、酒精、PVB后放入研钵中进行充分研磨使其均匀混合,制成NCAL浆料; S302、用打孔器将泡沫镍按压出均匀的圆形泡沫; S303、将NCAL浆料均匀涂抹在泡沫镍上,完全覆盖住泡沫镍直到无孔隙出现; S304、利用锡纸将涂抹好的泡沫镍包裹住,并放入烤箱烤干; S305、重复S303和S304进行三遍,使NCAL电极材料充分均匀的覆盖住泡沫镍,放入烤箱彻底烘干即可。

4.根据权利要求1所述的一种Sr/Mg共掺杂LaAlO3电解质材料电池的制备方法,其特征在于,S4中制备电池Ni-NCAL/BZCY/LSAM/BZCY /NCAL-Ni包括以下步骤: S501、将涂好NCAL的泡沫镍电极放入压片模具底部,称取适量的质子导体BZCY覆盖在涂好NCAL的泡沫镍电极,然后将电解质材料LSAM倒入模具之中,并将其压平,压平后在电解质材料LSAM上再覆盖一层质子导体BZCY; S502、将另一片涂抹好的NCAL的泡沫镍放入模具之中,完成电池的初步组装并压实; S503、使用压片机对电池加压,在450MPa 条件下加压90秒,得到三层结构的电池; S504、取出压好的电池,并将电池夹在夹具之中,电池上下需要固定在没有涂抹NCAL浆料的泡沫镍作为支撑层,用于收集电子。


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