[发明专利]高电导率β"-Al 2

权利要求书

1.一种高电导率β-Al₂O₃陶瓷电解质的制备方法，包括粉体制备步骤和样品烧结步骤，所述粉体制备步骤具体为：

将薄水铝石前驱体粉末按照预定温度煅烧预定时间后，获得Al₂O₃粉末；

将上述Al₂O₃粉末与纳米MgO和Na₂CO₃在去离子水中湿法混合，加入预定量的分散剂，磁力搅拌预定时间后，获得混合悬浮液；

将混合悬浮液倒入提前制备好的模具中，并将盛有混合悬浮液的模具置于液氮中迅速冷冻，以获得冷冻样品；

将冷冻样品置于冷冻干燥机内进行冻干，以获得冻干样品；

利用高温烧结炉对冻干样品进行煅烧，获得煅烧样品；

煅烧样品磨粉过筛后，获得混合粉末；

所述样品烧结步骤具体为：将混合粉末填充至石墨模具后，在SPS烧结炉中，以预设温度及预设时间进行烧结，自然冷却后获得SPS烧结样品；

将上述SPS烧结样品在高温烧结炉中埋粉烧结，自然冷却后获得均匀的β″-Al₂O₃陶瓷电解质，所述β″-Al₂O₃陶瓷电解质在350℃时的电导率达到0.234 S·cm^-1；

在“将薄水铝石前驱体粉末按照预定温度煅烧预定时间后，获得Al₂O₃粉末”步骤中，预定温度为1100℃，预定时间为2 h；

所述薄水铝石前驱体粉末按照以下步骤获得：

将1 mol/L的NaOH溶液逐滴添加至0.16 mol/L的AlCl₃溶液中，调节pH值至5；

将表面活性剂加入到上述溶液中，室温下磁力搅拌20 min后将混合液放入水热反应釜中，置于200℃的烘箱中恒定温度反应24 h；

将获得的产物自然冷却，离心并干燥后研磨得到薄水铝石前驱体粉末；

SPS烧结炉中的炉温为1100℃，烧结的时间长度为10min；

在“将上述SPS烧结样品在高温烧结炉中埋粉烧结，自然冷却后获得均匀的β″-Al₂O₃陶瓷电解质，所述β″-Al₂O₃陶瓷电解质在350℃时的电导率达到0.234 S·cm^-1”步骤中，埋粉烧结的具体方式为：先加热到1500℃，升温速率7.5℃/min，然后降低升温速率为2℃/min，缓慢升温到1600℃ ，保温3 h。

2.如权利要求1所述的高电导率β-Al₂O₃陶瓷电解质的制备方法，其特征在于，在“将上述Al₂O₃粉末与纳米MgO和Na₂CO₃在去离子水中湿法混合，加入预定量的分散剂，磁力搅拌预定时间后，获得混合悬浮液”步骤中，分散剂为丙二醇甲醚，搅拌预定时间为3 h。

3.如权利要求1所述的高电导率β-Al₂O₃陶瓷电解质的制备方法，其特征在于，在“利用高温烧结炉对冻干样品进行煅烧，获得煅烧样品”步骤中，高温烧结炉中空气氛围为1300℃，煅烧时间长度为3 h，升温速率为7.5℃/min；在“煅烧样品磨粉过筛后，获得混合粉末”步骤中，球磨时长 为5 h，筛的目数为200目。

4.如权利要求1所述的高电导率β-Al₂O₃陶瓷电解质的制备方法，其特征在于：在“将混合粉末填充至石墨模具后，在SPS烧结炉中，以预设温度及预设时间进行烧结，自然冷却后获得SPS烧结样品”步骤中，将混合粉末填充到直径25mm的圆柱形石墨模具中，石墨模具与混合粉末之间用石墨纸隔开。