xx工业大学毕业论文 题目 电泳沉积制备复合-Al2O3学生姓名 学号 专业 金属材料与工程 班级 金属 指导老师 教授 2013年6月摘要电泳沉积制备复合-Al2O3摘要电泳沉积是指在胶体溶液中对电极施加电压时，胶体粒子移向电极表面放电而形成沉积层的过程。-的钠离子电导率远高于-，相的纯度越高，电性能越好，这使得它在能源领域中有重要应用。本研究将-固体电解质结构改为复合式，由致密层和多孔基体层组成，多孔基体允许钠离子自由通过，实际电阻取决于致密-层。本实验以-Al2O3粉料和掺杂1%TiO2的-Al2O3粉料为主要原料，正戊醇为溶剂，三乙醇胺为分散剂，硬脂酸铝为多孔层的造孔剂，用电泳沉积法制备-Al2O3复合电解质。复合电解质由致密层与多孔层构成，通过本实验得知：在沉积电压为200V和沉积时间为300S、三乙醇胺的加入量为-Al2O3粉料质量的10%时，致密层结晶完善，粒径均匀，致密度高；在复合层中加入-Al2O3粉料质量1%的硬脂酸铝，进行共沉积，烧结过程中硬脂酸铝分解，可以使晶粒细化，并形成均匀的空隙。由于钠离子可以在多孔层空隙中穿过，由致密层与多孔层形成的复合电解质相对于单一的致密层有着较高的电导率，且-Al2O3复合电解质的电导率随着加热温度的升高而提高，材料的活化能为0.5eV。关键词：电泳沉积 - 固体电解质Fabrication of electrophoretic deposition composite -AbstractElectrophoretic deposition（EPD） refers to the colloidal solution in the voltage applied to the electrodes, the electrode toward the surface of the colloidal particles deposited layer formed by the discharge process. - the sodium ion conductivity higher than -, phase, the higher the purity, the better electrical properties, which makes it in the energy sector has important applications. In this study, -solid electrolyte structure to a compound by a dense layer and a porous substrate layer, a porous substrate to allow free passage of sodium ions, the actual resistance depends dense - layers. This experiment to -Al2O3 powder and 1% TiO2 doped of -Al2O3 powder as a raw material, n-amyl alcohol as the solvent as dispersant triethanolamine stearate, aluminum pore porous layer, EPD method -Al2O3 composite electrolyte. Composite electrolyte layer and a porous layer of dense structure, by this experiment that: the deposition voltage of 200V and a deposition time of 300S, TEA is added in an amount -Al2O3 powder, 10% by mass, the crystallization and the dense layer, uniform particle size, high density;, the composite layer was added -Al2O3 powder mass of 1% aluminum stearate added in an amount of -Al2O3 powder mass to 1% polyacrylic acid is not added for co-deposition, aluminum stearate decomposition during sintering, the grain refinement can and form a uniform gap due to the porous layer of sodium ions passing through the gap, the dense layer and the porous layer with respect to a single composite electrolyte , the dense layer can be prepared with a high electrical conductivity is good and a relatively high -Al2O3 composite electrolyte. Through this experiment can be learned, and: -Al2O3 composite conductivity of the electrolyte is heated with the increase of the temperature increase, the activation energy of the material 0.5eV.Key Words: EPD; -; solid electrolyte29xx工业大学本科生毕业设计（论文）目录摘要IAbstractII第一章 文献综述11.1 引言11.2 固体电解质11.2.1 固体电解质的定义11.2.2 固体电解质的特点11.3 -电解质21.3.1 -电解质的特点21.3.2 -电解质的制备工艺31.3.3 -电解质在钠硫电池中的应用41.4 电泳沉积的机理41.4.1 电泳沉积的定义41.4.2 电泳沉积的过程41.4.3 电泳沉积的实验装置41.4.4 电泳沉积在制备固体电解质工艺的特点51.5 电泳沉积的应用61.5.1 电泳沉积在制备固体氧化物电池(SOFC)电解质膜中的应用61.5.2 电泳沉积在复合材料表面的应用71.5.3 电泳沉积多孔羟基磷灰石涂层的应用81.5.4 电泳沉积在复合陶瓷中的应用81.5.5 电泳沉积在功能陶瓷中的应用81.5.6 电泳沉积多层及复合结构的应用81.6 电泳沉积过程中影响因素91.6.1 助磨剂91.6.2 分散介质91.6.3 悬浮液陈化时间对涂层影响101.6.4 电压10第二章 实验部分112.1 原料与试剂112.2 仪器设备112.3 样品的制备及主要步骤122.3.1 制备方法122.3.2 -Al2O3粉料（1#粉料）的制备122.3.3掺杂1%TiO2的-Al2O3粉料的制备（2#粉料）132.3.4 -Al2O3固体电解质样品的制备132.3.5 参数选择142.4 表征方法172.4.1 用Zeta电位分析悬浮液的稳定性172.4.2 用扫描电镜(SEM)分析产物的表观形貌172.4.3 用四探针法测试产物的电导率18第三章 实验结果与讨论193.1 三乙醇胺含量对致密层悬浮液的影响193.2 三乙醇胺含量对多孔层悬浮液的影响203.3 多孔层电泳动力学213.4 聚丙烯酸含量对致密层致密性的影响223.5 硬脂酸铝含量多孔层的影响243.6 -Al2O3复合电解质253.6.1 -Al2O3复合电解质的结构分析253.6.2用四电极法测试复合电解质的电导率25第四章 结论27参考文献28致谢30第一章 文献综述1.1 引言由于电池的供电性能与电池的电阻有关，电池的电阻与电池的结构息息相关。电池的基本构成部分包括阴极，阳极，电池溶液，电池溶液含有电解质，所以电池的电阻与电池的电解质有关。电解质的电阻又与电解质的种类和结构息息相关。由于多孔型复合结构的固体电解质电阻小，特别是钠氯化镍电池及钠硫电池中的钠离子容易通过多孔型复合结构的固体电解质中的小孔，导致电解质的电阻就很小，所以现在需要制备这种多孔型复合结构的固体电解质，-固体电解质就是其中的一种多孔型复合结构固体电解质。制备这种多孔型复合结构电解质的方法有很多，其中电泳沉积法就是其中的一种。现在基本上都是采取电泳沉积的方法制备这种固体电解质。光制备好-固体电解质是不够的，必须要经过严格的实际测试后才能把这种电解质应用到电池中，特别是钠氯化镍电池及钠硫电池中。测试-固体电解质的方法有很多，比如用X射线衍射(XRD)分析-复合电解质的物相结构；用扫描电镜(SEM)或TM300观察-复合电解质的表面形貌。用四探针法分析-复合电解质电导率。 1.2 固体电解质1.2.1 固体电解质的定义固体电解质是在一定温度以上具有离子导电性质的一类固体物质1。固体电解质又称快离子导体或超离子导体，我们倾向于采用快离子导体2。1.2.2 固体电解质的特点固体电解质的主要特征是离子具有类似于液体的快速迁移性3。固体电解质有一下几点特点：（1）良好的固体电解质材料应具有非常低的电子电导率；（2）固体电解质既保持固态特点，又具有与熔融强电解质或强电解质水溶液相比拟的离子电导率。（3）结构特点不同于正常态离子固体，介于正常态与熔融态的中间相-固体的离子导电相。（4）导电相在一定的温度范围内保持稳定的性能，为区分正常离子固体，将具有这种性能的材料称为快离子导体。（5）在使用条件下热力学稳定。1.3 -电解质1.3.1 -电解质的特点-的钠离子电导率远高于-，在300时电导率可达0.2-0.3Scm- 1，并且相的纯度越高，电性能越好，这使得它在能源领域中有重要应用，如高能蓄电池、钠热机等。单相低阻值的-电解质将会增加电池的功率密度。同时，高致密度、均一细颗粒结构有利于提高电池可靠性和寿命。但在高温烧结时，-于1550时会不可逆转的转变为-，这样在高温形成-时，总是会出现-，降低产物的钠离子电导率，因此需掺杂一定量MgO或Li2O，稳定-。在钠氯化镍电池体系中，近乎50%的电阻来源于-固体电解质4。目前所用-固体电解质电导率已接近单相纯物质的电导率，提升空间有限。如何进一步减小固体电解质电阻成为束缚钠氯化镍电池性能的瓶颈。固体电解质电阻主要包括晶粒电阻和晶界电阻。一般来说，