添加Li_2O对YSZ电解质性能影响

• 作者: 焦成冉 熊洁 韩敏芳
• 来源期刊: 硅酸盐学报
• 学科: 工学
• 关键词: 固体氧化物燃料电池 氧化钇稳定的氧化锆电解质 氧化锂添加剂 电导率
• 年，卷（期）: 2012,（10）
• 所属期刊栏目: 无机新能源材料专题
• 页码范围: 1507-1514
• 分类号: TM911|TQ174
• 语种: 中文

摘要

8%（摩尔分数,下同）Y2O3稳定的ZrO2（8YSZ）是固体氧化物燃料电池（SOFC）中最常用的电解质材料,本文研究了在8YSZ基体中加入n%Li2O（n=0,0.25,0.50,1.00,1.50,1.70,2.00,2.50,3.00）后（记为n%Li2OYSZ）对其晶相结构、晶格常数、烧结性能、微观形貌、电导率及其作为SOFC电解质性能的影响。结果表明,Li2O中的Li＋可以固溶到YSZ的晶格内使其晶格常数减小;Li2O的加入量n〈1.70时,瓷体在烧结过程中不会发生相变。加入少量的Li2O（n=0.25,0.50）可以提高YSZ的致密度和电导率,0.25%Li2OYSZ和0.50%Li2OYSZ样品800℃的电导率分别高达0.030 2 S/cm和0.027 6 S/cm,分别是纯YSZ的1.35和1.24倍;当Li2O含量n≥1.00时,相同条件下烧结体致密度随Li2O加入量的增大而逐渐减小;当n≥1.70时,样品在烧结过程中虽然出现相变,但在高于1400℃可以烧结致密,并得到纯立方相YSZ。将1250℃烧结制得的0.25%Li2OYSZ和0.50%Li2OYSZ作为SOFC电解质的单电池,800℃时的开路电压高于1.0V,说明YSZ中没有出现电子电导,具有比纯YSZ为电解质的单电池更高的性能输出,表现出了良好的应用前景。