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Na+导电陶瓷与金属钠界面兼容性研究

作　者: 倪蕾蕾
导　师: 杨座国；曾乐才
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: β〃-Al2O3 固体电解质导电机理交流阻抗谱法
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

钠硫电池(NAS)是一种高效的、环保的能量转换装置,可用于电网的储能电源。储能对于协调新能源并网,快速发展智能电网具有积极作用。而作为大容量储能之一的钠硫电池,因其独有特性可作为大容量储能的中坚力量,承担更多的储能目标。β"-Al2O3导电陶瓷是一种Na+离子导电陶瓷,也是一种快离子导体,主要用作NaS电池的离子导电隔膜。p-Al203导电陶瓷作为关键部件,其性能好坏直接关系到钠硫电池的运行安全性和寿命问题。本论文以提高钠硫电池固体电解质β"-Al2O3导电陶瓷电性能为目的,以β"-Al2O3固体电解质为研究对象,设计并搭建测试平台,采用交流阻抗谱法进行β"-Al2O3导电陶瓷与金属Na+界面兼容性和界面机理研究。主要研究金属Na+在β"-Al2O3固体电解质内的离子传导机理和β"-Al2O3导电陶瓷的电导测试结果的影响因素。首先采用固相烧结法制备β"-Al2O3固体电解质,设计和制备了吸附混合熔盐碳毡电极,对比导电银浆电极,选用银导线作为电极引线,通过交流阻抗谱法对半电池体系进行阻抗测试,分析结果得到β"-Al2O3与金属Na+的界面离子传导机理。交流阻抗谱法研究β"-Al2O3导电陶瓷的离子电导性能结果表明：电极与电解质界面间的接触电阻对于测试结果有较大影响,要尽可能地减小由于界面接触性阻抗问题带来的测量误差。同时,体系的电极引线阻抗和空壳阻抗对于测量结果也有较大影响,如导线的长度、横截面积、电阻率等。界面极化电阻涉及钠离子迁移速率问题。在测试温度范围内,所有的β"-Al203固体电解质样品离子电导率均随温度的升高而增加。本研究从电学性能测试结果出发,从晶界效应角度研究了晶粒、晶界电导与总电导之间的关系,讨论了导电陶瓷微结构的离子传输机制和晶界效应的影响因素,揭示了不同的离子传输机制。测量的电导与文献结果相近,获得了一个相对稳定的在线检测β"-Al2O3固体电解质电导率的方法。

Na+导电陶瓷与金属钠界面兼容性研究

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