一种简便制备LaGaO3基电解质薄片的方法

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种简便制备LaGaO

背景技术

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种清洁、高效的能量转换装置，具有燃料适用面广、成本低、易于模块化设计、应用领域较广泛、全固态装置等优点，已成为社会关注的焦点。电解质是SOFC的关键材料之一，其作用是在阴极和阳极之间传导氧离子，并分离燃料与氧化剂。目前常用的电解质材料为氧化钇稳定的氧化锆（YSZ），但其氧离子电导率相对较低，需在较高温度下运行。为了降低电池的运行温度，一般减薄电解质厚度或使用高电导率的材料。

锶、镁掺杂的LaGaO

流延法是一种能够高效并大规模制备具有一定形状、尺寸和性能（密度、强度、显微结构等）的薄电解质的方法，在La

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便制备LaGaO

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种简便制备LaGaO

（1）根据La

（2）将准备好的原料粉末与有机添加剂球磨混匀，得到浆料；

（3）将所得浆料使用流延法制成La

（4）将裁剪好的生坯经排胶、高温烧结，得到具有纯相结构的致密La

进一步地，步骤（2）所述有机添加剂中各组分及其占所用物料总质量的百分比为溶剂40-60 %、分散剂1-3 %、增塑剂4-8 %、黏结剂3-10 %。

更进一步地，所述溶剂由无水乙醇和丁酮按质量比3:2混合而成。

更进一步地，所述分散剂为三乙醇胺。

更进一步地，所述增塑剂由聚乙二醇和邻苯二甲酸二乙酯按质量比1:1混合而成。

更进一步地，所述黏结剂为聚乙烯醇缩丁醛。

进一步地，步骤（2）中所述球磨的时间为4-20 h，转速为100-400 r·min

进一步地，步骤（3）中流延的速度为20-50 mm·s

进一步地，步骤（3）中所述室温干燥的时间为4-30 h。

进一步地，步骤（4）中所述排胶的温度为400-600 ℃，时间为1-5 h。

进一步地，步骤（4）中所述高温烧结的温度为1400-1550 ℃，时间为3-20 h。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将原料粉末与有机添加剂直接混合球磨得到浆料，再经流延、干燥得到生坯，最后经排胶、一步高温烧结获得致密的La

附图说明

图1为本发明制备La

图2为实施例1制备的La

图3为实施例1制备的La

图4为实施例1制备的La

图5为实施例1制备的La

图6为实施例1制备的La

具体实施方式

一种简便制备LaGaO

（1）根据La

（2）将准备好的原料粉末与溶剂（无水乙醇和丁酮按质量比3:2混合）、分散剂三乙醇胺、增塑剂（聚乙二醇和邻苯二甲酸二乙酯按质量比1:1混合）、黏结剂聚乙烯醇缩丁醛混合，经100-400 r·min

（3）设置流延的速度为20-50 mm·s

（4）将裁剪好的生坯于400-600 ℃排胶1-5 h后，于1400-1550 ℃高温烧结3-20h，得到具有纯相结构的致密La

其中，步骤（2）所述各组分占物料总质量的百分比为溶剂40-60 %、分散剂1-3 %、增塑剂4-8 %、黏结剂3-10 %，余量为原料粉末。

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1：

（1）称取25.58 g La

（2）将电解质浆料置于真空脱泡机中，0.9 MPa条件下真空脱泡35 min；真空脱泡结束后，设置刮刀高度为1200 μm，流延速度为35 mm·s

（3）将得到的生坯进行裁剪，使用φ20的圆形刀模取样；接着将样品置于烧结炉中，于500 ℃排胶5 h；而后将排胶后的样品于1450 ℃高温固相烧结15 h，即可得到La

实施例2：

（1）称取22.74 g La

（2）将电解质浆料置于真空脱泡机中，0.9 MPa条件下真空脱泡35 min；真空脱泡结束后，设置刮刀高度为1200 μm，流延速度为35 mm·s

（3）将得到的生坯进行裁剪，使用φ20的圆形刀模取样；接着将样品置于烧结炉中，于500 ℃排胶5 h；而后将排胶后的样品于1450 ℃高温固相烧结15 h，即可得到La

对比例：

（1）称取22.74 g La

（2）称取41.4 g LSGM粉末、1 g三乙醇胺、2.5g聚乙二醇、2.5 g邻苯二甲酸二乙酯、8 g聚乙烯醇缩丁醛和30 g无水乙醇、20 g丁酮，于300 r·min

（3）将电解质浆料置于真空脱泡机中，0.9 MPa条件下真空脱泡35 min；真空脱泡结束后，设置刮刀高度为1200 μm，流延速度为35 mm·s

（4）将得到的生坯进行裁剪，使用φ20的圆形刀模取样；接着将样品置于烧结炉中，于500 ℃排胶5 h；而后将排胶后的样品于1450 ℃高温固相烧结15 h，即可得到LSGM电解质薄片。

性能表征：

图2为实施例1制备的LSGM电解质片的XRD图。由图可见，该LSGM的晶体结构为立方钙钛矿相，基本无杂相生成，说明此种方法可以获得纯相的LSGM电解质。

图3为实施例1制备的LSGM电解质的弯曲强度测试曲线。经拟合计算，LSGM电解质的弯曲强度为132 MPa。

图4为实施例1制备的LSGM电解质的表面（a）、截面（b）形貌图。由图中可见，得到的电解质厚度约为140 μm，电解质表面和截面是致密的，基本没有孔洞，表明本发明能够制备充分致密的电解质薄片。

图5为实施例1制备的LSGM电解质的元素分布图。由图中可见，LSGM电解质的组成元素分布均匀，表明固相反应进行十分彻底。

图6为实施例1与对比例制备的电解质片在800 ℃下的交流阻抗谱图。从图中可以看出实施例1和对比例制备的电解质片在800 ℃下的欧姆电阻分别为0.18 Ω·cm

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。