[发明专利]一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，包括以下步骤：S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO₂、MgO与Y₂O₃；S2)将所述混料成型，得到坯体；S3)将所述坯体进行排胶，得到排胶后的坯体；S4)将所述排胶后的坯体进行烧结，然后在低于烧结温度50℃～100℃时保温1～2h，冷却后，得到氧电池传感器用固体电解质。与现有技术相比，本发明通过调节粉体的配方使其混合更加均匀，同时在烧结后在低于烧结温度50℃～100℃保温1～2h有助于细化晶粒，保持四方相的稳定性，提高锆管的抗热震性、离子电导率，从而可通过此固体电解质制备出高性能的氧电池材料，精确测量低氧。

技术领域

本发明属于电池传感器技术领域，尤其涉及一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法。

背景技术

氧化锆固体电解质定氧传感器(氧电池传感器)直接定氧技术被列为70年代世界上钢铁冶金领域三项重大科研成果之一。目前常用的氧电池传感器为管式传感器，其核心技术在于氧电池中固体电解质。

镁部分稳定氧化锆陶瓷由于其具有良好的高温离子电导率，同时满足高温抗热震要求，因此用其制作成氧浓差电池，广泛的应用于冶金行业中金属熔液的测定，可现实冶炼过程中精确的在线检测。要实现氧电池测量的精确度，必须要求固体电解质具有较高的致密度、较高的机械强度、非常好的抗热震性和较高的高温离子电导率。

但目前市场上常用的固体电解质为镁部分稳定的氧化锆陶瓷由于不能较好的兼顾“高的离子电导”和“优异的抗热震性”两个关键指标，所以市场上氧电池在低氧测量时还存在着不足，主要体现在测量偏差大。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种氧电池传感器用固体电解质及其制备方法，该方法制备的氧电池传感器用固体电解质可精确测量低氧。

本发明提供了一种氧电池传感器用固体电解质的制备方法，包括以下步骤：

S1)将粉体与粘结剂混合，得到混料；所述粉体包括ZrO₂、MgO与Y₂O₃；所述ZrO₂、MgO与Y₂O₃的摩尔比为(90～99.96)：(5～12)：(0.1～1)；

S2)将所述混料成型，得到坯体；

S3)将所述坯体进行排胶，得到排胶后的坯体；

S4)将所述排胶后的坯体进行烧结，然后在低于烧结温度50℃～100℃时保温1～2h，冷却后，得到氧电池传感器用固体电解质。

优选的，所述粘结剂选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡中的一种或多种。

优选的，所述粘结剂为体积比为(12～22)：(6～11)：(6～12)：(2～5)：(50～70)的乙烯-醋酸乙烯共聚物、高密度聚乙烯或高密度聚丙烯、硬脂酸、油酸与石蜡的混合物。

优选的，所述粉体与粘结剂的体积比为(35～60)：(40～65)。

优选的，所述步骤S2)具体为：

将所述混料进行造粒，得到造粒料；所述造粒料的粒径为1～3mm；

将所述造粒料成型，得到坯体。

优选的，所述步骤S3)具体为：

将所述坯体先进行第一次排胶，然后进行第二次排胶，得到排胶后的坯体。

优选的，所述第一次排胶的温度为200℃～350℃；所述第一次排胶的时间为48～72h；所述第二次排胶的温度为300℃～900℃；所述第二次排胶的时间为36～54h。