[发明专利]一种钙钛矿结构涂层材料及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀性好且电导率高的钙钛矿结构涂层材料及其制备方法与应用，属 于耐腐蚀涂层领域。

背景技术

钠硫电池是一种以钠离子导体β”-Al₂O₃为固体电解质、钠和硫分别为负极和正极的新 型高能蓄电池。由于在电池工作温度300～350℃，硫极的活性物质硫与多硫化钠处于熔融 态，具有很强的腐蚀性，因此电池壳体材料必须具备良好的抗熔融硫和多硫化钠腐蚀的性 能。由于电池壳体同时也充当硫极集流体，故电池壳体材料还必须具备良好的电子电导性。 另外，壳体材料还要求易加工，密度小，价格低廉等。

美国专利US4189531报道了通过喷涂技术在金属铝表面涂覆导电酚醛树脂，涂层厚度 在1到2毫米之间。通过这层导电树脂来提供一定的电导性以及抗腐蚀性。

美国专利US4048390报道了通过固体渗铝对铁基或镍基合金进行表面铝化，生成金属铝化 物涂层，涂层厚度在50埃米到1毫米之间。金属铝化物涂层通过与硫或者多硫化钠反应生 成致密硫化铝层，从而起到保护基底金属的作用。

美国专利US4248943通过化学气相沉积/水溶液电镀/火焰喷涂等方法在低碳钢表面形成 Cr/Cr₂O₃涂层，涂层厚度在0.1到2毫米间。该复合涂层中，金属Cr主要用于提高涂层电 导率，因为耐腐蚀性良好的Cr₂O₃电导率很低。

美国专利US4232098通过固体渗铬在不锈钢上形成双铬涂层，外层铬含量达(质量百分数) 80％左右，厚度几个微米；内层铬含量低于50％，厚度60微米左右。

以上方法各有优点，但也各有缺陷：在350℃熔融硫和多硫化钠环境中，酚醛树脂不够 稳定；金属铝化物会与硫和多硫化钠反应生成绝缘的硫化铝，导致电池内阻升高；Cr₂O₃的 电子导电率很低。它们各自的缺陷限制了它们的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好导电性以及优异抗腐蚀性能的钙钛矿结构涂层材 料，通过大气等离子喷涂工艺在金属基材上形成涂层，可作为电池壳体应用于钠硫电池中， 亦可应用于其他熔盐腐蚀的环境。

本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题：

一方面，本发明提供了一种钙钛矿结构涂层材料，其特征在于，该材料的化学式为：La_1-xSr_xCo_1-yCr_yO₃，0.1≤x≤1，0.1≤y≤1。

上述化学式La_1-xSr_xCo_1-yCr_yO₃中，右下标数字及字母均表示各种化学元素的化学计量 摩尔比。

优选的，0.1≤x≤0.9，0.1≤y≤0.8；最优选的，0.2≤x≤0.4，0.6≤y≤0.8。

本发明还提供了一种上述钙钛矿结构涂层粉体材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)配料：以相关金属元素的氧化物或者碳酸盐为原料，按化学式La_1-xSr_xCo_1-yCr_yO₃中的化学计量比配料，然后将原料进行球磨混合、烘干；

(2)合成：将步骤(1)中所得粉料于1000～1300℃保温5～12小时，随炉冷却；

(3)造粒：将步骤(2)中所得粉料研磨，加入粘结剂，造粒；

步骤(1)中，所述球磨混合可以采用本领域内常规的球磨工艺，如可以在无水乙醇介 质中球磨混料2～5小时；烘干的温度可以是50～100℃。

较佳的，步骤(3)中，所述粘结剂及其加入量可以采用本领域内的常规方法，如添加 步骤(2)中所得粉料重量的0.5～5wt％的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)；所述造粒可采用本领 域内常规的过筛造粒或喷雾造粒方法，控制粉末粒度为120～300目。

较佳的，步骤(2)中的升温速度为1～4℃/min。