專(zhuān)利名稱(chēng)：全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合電極材料領(lǐng)域，特別涉及一種Ag/LNO復(fù)合電極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電氣工程中各類(lèi)陶瓷元件的電極通常采用Ag、Pt或Au等金屬，通過(guò)濺射、燒滲、 噴涂等工藝，緊固地附著于陶瓷材料某一端面上用于導(dǎo)電。直接用金屬做電極層，其導(dǎo)電性好，有一定延展性。但金屬電極存在兩個(gè)顯著的缺點(diǎn)(1)晶體常數(shù)與陶瓷基片不匹配，導(dǎo)致界面缺陷聚集，容易造成電極分層脫落，致使器件失效；(2)高頻電場(chǎng)下，金屬電極與陶瓷相之間容易相互擴(kuò)散，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使介電性能劣化。La0.5Sr0.5Co03> YB2Cu3O7^5, SrRuO3等導(dǎo)電氧化物的出現(xiàn)為解決金屬電極的缺陷提供了新的途徑。在眾多導(dǎo)電氧化物中，LaNiO3(其縮寫(xiě)為“LN0”，本專(zhuān)利申請(qǐng)中，用LNO代表 LaNiO3)因其晶格常數(shù)為0.384歷，與鋯鈦酸鉛(其縮寫(xiě)為“PZT”，本專(zhuān)利申請(qǐng)中，用PZT代表鋯鈦酸鉛)、摻鑭鋯鈦酸鉛(其縮寫(xiě)為“PLZT”，本專(zhuān)利申請(qǐng)中，用PLZT代表?yè)借|鋯鈦酸鉛)等壓電陶瓷晶格常數(shù)非常接近，因而受到廣泛的關(guān)注。到目前為止，人們已經(jīng)利用脈沖激光沉積法(PLD)、射頻磁控濺射法(RF)、化學(xué)溶液沉積法(CSD)等方法制備出了電阻率為 ΙΟ"3 Ω · cm量級(jí)的LNO薄膜電極，但是相對(duì)于Ag等貴金屬良導(dǎo)體，其電阻率仍然是比較高的。綜合導(dǎo)電氧化物和金屬電極的優(yōu)點(diǎn)，Chen Mingsen和脅Taibor等人制備了 LNO/ Pt復(fù)合電極(參見(jiàn)=Appl Phys Lett，1996,68 :1430-1432)。此種復(fù)合電極雖然克服了僅用金屬作電極時(shí)，陶瓷與電極間的相互擴(kuò)散和僅用導(dǎo)電氧化物作電極時(shí)電阻率較高的缺陷， 但Pt是一種較Ag昂貴的金屬，使電極的制備成本大大提高；另外，該方法制備LNO/Pt復(fù)合電極的燒結(jié)溫度較高(約1000°C左右)，在該燒結(jié)溫度下LNO薄膜易分解，且易促使壓電陶瓷PZT、PLZT中PbO的揮發(fā)，從而導(dǎo)致復(fù)合電極及器件電學(xué)性能下降，并且產(chǎn)生環(huán)境污染；再者，由于該方法燒結(jié)溫度高，制備過(guò)程耗費(fèi)能源較多。除上述問(wèn)題外，Chen Mingsen等人所發(fā)表論文中公開(kāi)的LNO/Pt電極為部分電極(即電極的面積小于基底工作面面積)，這種電極結(jié)構(gòu)在電壓作用下有電極部分和無(wú)電極部分容易產(chǎn)生不同應(yīng)變，導(dǎo)致應(yīng)力在電極邊緣的聚集，從而造成元件的電極導(dǎo)電性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料及制備方法，以便使電極材料既具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，又能大幅度提高使用壽命。本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，包括陶瓷基底、LNO導(dǎo)電緩沖層和Ag電極層，所述LNO導(dǎo)電緩沖層端面的形狀和面積與陶瓷基底端面的形狀和面積相同，LNO導(dǎo)電緩沖層覆蓋在陶瓷基底的一端面上，且與陶瓷基底結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)，所述Ag電極層端面的形狀和面積與LNO導(dǎo)電緩沖層端面的形狀和面積相同，Ag電極層覆蓋在LNO導(dǎo)電緩沖層上，且與LNO導(dǎo)電緩沖層結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其LNO導(dǎo)電緩沖層的厚度優(yōu)選200納米 300納米。本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其Ag電極層的厚度控制在20微米 100微米。本發(fā)明所述的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其陶瓷基底優(yōu)選PLZT或PZT制作。本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法，其工藝步驟如下(1)陶瓷基底的表面處理首先將陶瓷基底進(jìn)行拋光，然后依次進(jìn)行手工清洗和超聲波清洗；(2) LNO導(dǎo)電緩沖層的制備以醋酸鎳和硝酸鑭為溶質(zhì)、以去離子水和冰醋酸為溶劑、以聚乙烯醇為螯合劑配制LNO前驅(qū)體溶液，醋酸鎳與硝酸鑭的摩爾比為1 1，去離子水與冰醋酸的體積比為 1 3 5;將醋酸鎳放入反應(yīng)容器并加入冰醋酸，在常壓、室溫下攪拌直至醋酸鎳完全溶解，然后加入硝酸鑭并在攪拌下升溫至60°C 70°C加入去離子水，當(dāng)硝酸鑭完全溶解后， 在攪拌下升溫至70°C 80°C加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量以醋酸鎳、硝酸鑭、去離子水、冰醋酸形成的溶液為基準(zhǔn)，每升所述溶液加入聚乙烯醇IOg 45g;當(dāng)聚乙烯醇完全溶解后，通過(guò)蒸發(fā)溶劑或添加溶劑的方式調(diào)節(jié)所述溶液的濃度，使所述溶液中LNO的含量為 0. lmol/L 0. 3mol/L,繼后經(jīng)過(guò)濾除雜，即獲LNO前軀體溶液；采用旋轉(zhuǎn)甩膠(Spin-Coating)法將LNO前軀體溶液涂敷在經(jīng)步驟(1)處理后的陶瓷基底的一端面上形成LNO濕膜并進(jìn)行熱處理，熱處理采用逐層處理的方法，即每涂敷一層LNO濕膜進(jìn)行一次熱處理，每層LNO濕膜的熱處理操作相同，旋轉(zhuǎn)甩膠與熱處理的次數(shù)以LNO膜的厚度達(dá)到200納米 300納米為限，當(dāng)最后一次熱處理完成后，在600°C 850°C 保溫20min 60min，然后隨爐冷卻至室溫；(3) Ag電極層的制備將銀漿漿料采用300目 350目絲網(wǎng)全面積印刷至步驟(2)所制備的LNO導(dǎo)電緩沖層上，每印刷一次、對(duì)該次印刷所獲濕片在80°C 100°C下干燥5min 15min，印刷的次數(shù)和對(duì)濕片的干燥次數(shù)以Ag電極層的厚度達(dá)到20微米 100微米為限；(4)燒結(jié)將步驟(3)制備的復(fù)合電極坯料在室溫下放入燒結(jié)爐，依次以2. 5°C /min 30C /min 從室溫升溫至 300°C 400°C，以 3°C /min 3. 5°C /min 從 300°C 400°C升溫至 500 °C 600 °C，以 3. 5 0C /min 4°C /min 從 500 °C 600 °C 升溫至 750°C 850°C，然后在 750°C 850°C下保溫30min 60min，保溫時(shí)間屆滿后隨爐冷卻至室溫，即獲全面積Ag/LNO 復(fù)合電極材料。本發(fā)明所述方法的LNO導(dǎo)電緩沖層制備步驟中，LNO濕膜的熱處理操作優(yōu)選依次在150°C 200°C下干燥IOmin 20min，300°C 400°C下分解有機(jī)物IOmin 20min， 500°C 600°C下預(yù)結(jié)晶處理Imin 5min。本發(fā)明所述方法中，銀漿漿料可以直接從市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，也可按下述配方和操作配制 銀粉的質(zhì)量份為100份，溶劑的質(zhì)量份為4份 6份，粘接劑的質(zhì)量份為10份 60份，將按上述質(zhì)量份計(jì)量的銀粉、溶劑和粘接劑進(jìn)行研磨，研磨的時(shí)間以銀漿漿料的細(xì)度<6 μ m、在25°C的粘度達(dá)到8X 104mPa-s 12X 104mPa-s為限；所述溶劑為氧化鉍，所述粘接劑由松油醇、松節(jié)油、硝化棉、環(huán)己酮和鄰苯二甲酸二丁酯組成，松油醇的質(zhì)量份為3. 8份 4. 5 份，松節(jié)油的質(zhì)量份為1. 7份 2. 6份，硝化棉的質(zhì)量份為1. 3份 1. 6份，環(huán)己酮的質(zhì)量份為14. 3份 16. 2份，鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量份為3. 1份 4. 2份。上述各種原料均為分析純。本發(fā)明所述方法中，陶瓷基底優(yōu)選PLZT或PZT制作。本發(fā)明具有以下有益效果1、用本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料制作的電極具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，其技術(shù)指標(biāo)如下(1)電極電阻率< Ιι Ω · cm;(2)工作電壓-300 +300V ；(3)頻率> IO4Hz,連續(xù)脈沖反轉(zhuǎn)次數(shù)> IO8 (無(wú)損傷)。2、用本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料制作的電極，使用壽命大幅度提高， 其使用壽命是現(xiàn)有金屬電極使用壽命的3 10倍。3、本發(fā)明所述方法，使Ag電極層與LNO導(dǎo)電緩沖層、LNO導(dǎo)電緩沖層與陶瓷基底的結(jié)合面形成結(jié)構(gòu)相似的固溶體，因而Ag電極層與LNO導(dǎo)電緩沖層、LNO導(dǎo)電緩沖層與陶瓷基底結(jié)合緊密，極其不易開(kāi)裂和剝離。4、本發(fā)明所述方法的LNO導(dǎo)電緩沖層制備步驟，由于每涂敷一層LNO濕膜進(jìn)行一次熱處理，且熱處理操作的最后一道工序是500°C 600°C下預(yù)結(jié)晶處理Imin 5min，在該工藝條件下，一方面可以繼續(xù)除去殘留的有機(jī)物質(zhì)，更重要的是能夠使薄膜結(jié)構(gòu)處于非晶狀態(tài)，有利于多層涂敷薄膜之間的緊密粘接；當(dāng)達(dá)到總體厚度后，在600°C 850°C保溫 20min 60min，可以使多層薄膜共同結(jié)晶，因而LNO導(dǎo)電緩沖層晶粒分布均勻，消除了層間晶界，促進(jìn)了電場(chǎng)均勻分布，減小了載流子運(yùn)動(dòng)的阻力，提高了氧化物薄膜導(dǎo)電性能，進(jìn)而提高復(fù)合電極的整體性能。5、本發(fā)明所述方法采用的是常規(guī)設(shè)備，便于現(xiàn)有電極生產(chǎn)企業(yè)在不增加設(shè)備投資的基礎(chǔ)上實(shí)施。


圖1是本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法中，所述復(fù)合電極坯料的燒結(jié)曲線；圖4是本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的Ag電極層的掃描電鏡照片；圖5是本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料剖面的掃描電鏡照片。圖中，1-陶瓷基底、2-LN0導(dǎo)電緩沖層、3-Ag電極層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料及制備方法做進(jìn)一步說(shuō)明。
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實(shí)施例1本實(shí)施例的工藝步驟如下(1)陶瓷基底的表面處理陶瓷基底為0. 5毫米的PLZT片，其表面處理依次為表面拋光與清洗；表面拋光采用精密研磨拋光機(jī)，將陶瓷基底通過(guò)石蠟固定在拋光機(jī)上，對(duì)其正面和反面均按以下操作進(jìn)行拋光使用1500#金剛砂紙，在轉(zhuǎn)速45rpm下拋光池，然后換用拋光織物，在轉(zhuǎn)速45rpm 下拋光16h ；清洗包括手工清洗和超聲波清洗，首先通過(guò)手工清洗去掉陶瓷基底表面的石蠟，然后采用超聲波清洗①將陶瓷基底放入盛有丙酮的容器中，將所述容器放入超聲波清洗器重振清洗5min，然后取出陶瓷基底，用去離子水清洗3次；②將去離子水清洗后的陶瓷基底放入盛有無(wú)水乙醇的容器中，超聲清洗5min，然后取出陶瓷基底，用去離子水清洗3 次；③將去離子水清洗后的陶瓷基底放入盛有去離子水的容器中超聲清洗5min，然后取出陶瓷基底將其放入干燥箱中在60°C下干燥15min ；(2) LNO導(dǎo)電緩沖層的制備以醋酸鎳和水合硝酸鑭為溶質(zhì)、以去離子水和冰醋酸為溶劑、以聚乙烯醇為螯合劑配制LNO前驅(qū)體溶液，醋酸鎳與水合硝酸鑭的摩爾比為1 1，去離子水與冰醋酸的體積比為1 3 ；將醋酸鎳放入反應(yīng)容器并加入冰醋酸，在常壓、室溫(25°C )下攪拌直至醋酸鎳完全溶解，然后加入水合硝酸鑭并在攪拌下升溫至60°C加入去離子水，當(dāng)水合硝酸鑭完全溶解后，在攪拌下升溫至70°C加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量以醋酸鎳、水合硝酸鑭、 去離子水、冰醋酸形成的溶液為基準(zhǔn)，每升所述溶液加入聚乙烯醇30g ；當(dāng)聚乙烯醇完全溶解后，通過(guò)蒸發(fā)溶劑或添加溶劑的方式調(diào)節(jié)所述溶液的濃度，使所述溶液中LNO的含量為 0. 2mol/L,繼后經(jīng)0. 2微米的過(guò)濾器濾除雜質(zhì)，即獲綠色透明的LNO前軀體溶液；采用旋轉(zhuǎn)甩膠法將LNO前軀體溶液涂敷在經(jīng)步驟(1)處理后的陶瓷基底的一端面上形成LNO濕膜，勻膠速度3500rpm，勻膠時(shí)間20s，熱處理采用逐層處理的方法，即每涂敷一層LNO濕膜進(jìn)行一次熱處理，每層LNO濕膜的熱處理操作相同，均為依次在180°C下干燥15min，35(TC下分解有機(jī)物lOmin，550°C下預(yù)結(jié)晶處理^iiin ；旋轉(zhuǎn)甩膠與熱處理的次數(shù)以LNO膜的厚度達(dá)到300納米為限，當(dāng)最后一次熱處理完成后，在750°C保溫30min，然后隨爐冷卻至室溫；(3) Ag電極層的制備由銀粉、溶劑和粘接劑配制銀漿漿料，銀粉的質(zhì)量份為100份，溶劑的質(zhì)量份為5 份，粘接劑的質(zhì)量份為30份，所述溶劑為氧化鉍，所述粘接劑由松油醇、松節(jié)油、硝化棉、環(huán)己酮和鄰苯二甲酸二丁酯組成，松油醇的質(zhì)量份為4. 0，松節(jié)油的質(zhì)量份為2. O份，硝化棉的質(zhì)量份為1. 5份，環(huán)己酮的質(zhì)量份為15. O份，鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量份為3. 5份；將按上述質(zhì)量份計(jì)量的銀粉、溶劑和粘接劑用三輥研磨機(jī)研磨至漿料的細(xì)度<6 μ m、在25°C的粘度粘度為10X104mPa · s ；以上原料均采用分析純。將所配制的銀漿漿料采用350目絲網(wǎng)全面積印刷至步驟( 所制備的LNO導(dǎo)電緩沖層上，每印刷一次、對(duì)該次印刷所獲濕片在80°C下干燥lOmin，印刷的次數(shù)和對(duì)濕片的干燥次數(shù)以Ag電極層的厚度達(dá)到50微米為限；陶瓷基底周邊溢出的多余Ag/LNO材料通過(guò)打磨拋光處理；(4)燒結(jié)
將步驟(3)制備的復(fù)合電極坯料在室溫(25°C )下放入燒結(jié)爐，燒結(jié)曲線見(jiàn)圖3 依次以2. 70C /min從室溫升溫至350°C，以3. 3°C /min從350°C升溫至550°C，以3. 8°C / min從550°C升溫至850°C，然后在850°C保溫35min，保溫時(shí)間屆滿后隨爐冷卻至室溫，即獲全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料。本實(shí)施例所制備的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的形狀和構(gòu)造如圖1、圖2所示，整體形狀為圓臺(tái)，由PLZT陶瓷基底1、LNO導(dǎo)電緩沖層2和Ag電極層3構(gòu)成，所述LNO導(dǎo)電緩沖層2端面的形狀和面積與陶瓷基底1端面的形狀和面積相同，LNO導(dǎo)電緩沖層2覆蓋在陶瓷基底1的一端面上，且與陶瓷基底1結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)，所述Ag電極層3端面的形狀和面積與LNO導(dǎo)電緩沖層2端面的形狀和面積相同，Ag電極層3覆蓋在LNO導(dǎo)電緩沖層2 上，且與LNO導(dǎo)電緩沖層2結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)。PLZT陶瓷基底1的厚度為0. 5毫米，LNO導(dǎo)電緩沖層2的厚度為300納米，Ag電極層3的厚度為50微米。本實(shí)施例所制備的全面積 Ag/LNO復(fù)合電極材料，其Ag電極層的掃描電鏡照片見(jiàn)圖4，其剖面的掃描電鏡照片見(jiàn)圖5。將本實(shí)施例所制備的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試設(shè)備采用了四探針儀ΚΜ00電壓/電流源表(美國(guó)Keithley公司)，極化參數(shù)測(cè)試儀=Precision LC(美國(guó) Radient 公司)，脈沖發(fā)生器Precision High Voltage hterface士4000V(美國(guó) Radient公司)，以及高壓放大器Model 609E-6 (美國(guó)1Terk公司)。測(cè)試結(jié)果如下(1)電極電阻率 0. 8& Ω · cm ；(2)工作電壓-300 +300V ；(3)頻率1. 8X IO4Hz,連續(xù)工作6小時(shí)電極無(wú)損傷。實(shí)施例2本實(shí)施例的工藝步驟如下(1)陶瓷基底的表面處理陶瓷基底為1毫米的PZT片，其表面處理依次為表面拋光與清洗；表面拋光與清洗的操作與實(shí)施例1相同。(2) LNO導(dǎo)電緩沖層的制備以醋酸鎳和硝酸鑭溶質(zhì)、以去離子水和冰醋酸為溶劑、以聚乙烯醇為螯合劑配制 LNO前驅(qū)體溶液，醋酸鎳與硝酸鑭的摩爾比為1 1，去離子水與冰醋酸的體積比為1 5; 將醋酸鎳放入反應(yīng)容器并加入冰醋酸，在常壓、室溫(^rc )下攪拌直至醋酸鎳完全溶解， 然后加入硝酸鑭并在攪拌下升溫至70°c加入去離子水，當(dāng)硝酸鑭完全溶解后，在攪拌下升溫至80°C加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量以醋酸鎳、硝酸鑭、去離子水、冰醋酸形成的溶液為基準(zhǔn)，每升所述溶液加入聚乙烯醇15g ；當(dāng)聚乙烯醇完全溶解后，通過(guò)蒸發(fā)溶劑或添加溶劑的方式調(diào)節(jié)所述溶液的濃度，使所述溶液中LNO的含量為0. lmol/L，繼后經(jīng)0. 2微米的過(guò)濾器濾除雜質(zhì)，即獲綠色透明的LNO前軀體溶液；采用旋轉(zhuǎn)甩膠法將LNO前軀體溶液涂敷在經(jīng)步驟(1)處理后的陶瓷基底的一端面上形成LNO濕膜，勻膠速度3500rpm，勻膠時(shí)間20s，熱處理采用逐層處理的方法，即每涂敷一層LNO濕膜進(jìn)行一次熱處理，每層LNO濕膜的熱處理操作相同，均為依次在150°C下干燥20min，300°C下分解有機(jī)物20min，500°C下預(yù)處理5min ；旋轉(zhuǎn)甩膠與熱處理的次數(shù)以LNO 膜的厚度達(dá)到200納米為限，當(dāng)最后一次熱處理完成后，在600°C保溫60min，然后隨爐冷卻至室溫；
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(3) Ag電極層的制備由銀粉、溶劑和粘接劑配制銀漿漿料，銀粉的質(zhì)量份為100份，溶劑的質(zhì)量份為5 份，粘接劑的質(zhì)量份為60份，所述溶劑為氧化鉍，所述粘接劑由松油醇、松節(jié)油、硝化棉、環(huán)己酮和鄰苯二甲酸二丁酯組成，松油醇的質(zhì)量份為4. 5，松節(jié)油的質(zhì)量份為2. 6份，硝化棉的質(zhì)量份為1. 3份，環(huán)己酮的質(zhì)量份為16. 0份，鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量份為4. 2份；將按上述質(zhì)量份計(jì)量的銀粉、溶劑和粘接劑用三輥研磨機(jī)研磨至漿料的細(xì)度< 6 μ m、在25°C的粘度粘度為12X104mPa.s；將所配制的銀漿漿料采用300目絲網(wǎng)全面積印刷至步驟( 所制備的LNO導(dǎo)電緩沖層上，每印刷一次、對(duì)該次印刷所獲濕片在100°C下干燥5min，印刷的次數(shù)和對(duì)濕片的干燥次數(shù)以Ag電極層的厚度達(dá)到80微米為限；陶瓷基底周邊溢出的多余Ag/LNO材料通過(guò)打磨拋光處理；(4)燒結(jié)將步驟(3)制備的復(fù)合電極坯料在室溫)下放入燒結(jié)爐，依次以3°C /min 從室溫升溫至380°C，以3. 5°C /min從380°C升溫至600°C，以4. 0°C /min從600°C升溫至 8000C，然后在800°C保溫50min，保溫時(shí)間屆滿后隨爐冷卻至室溫，即獲全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料。本實(shí)施例所制備的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的形狀和構(gòu)造如圖1、圖2所示，整體形狀為圓臺(tái)，由PZT陶瓷基底1、LNO導(dǎo)電緩沖層2和Ag電極層3構(gòu)成，所述LNO導(dǎo)電緩沖層2端面的形狀和面積與陶瓷基底1端面的形狀和面積相同，LNO導(dǎo)電緩沖層2覆蓋在陶瓷基底1的一端面上，且與陶瓷基底1結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)，所述Ag電極層3端面的形狀和面積與LNO導(dǎo)電緩沖層2端面的形狀和面積相同，Ag電極層3覆蓋在LNO導(dǎo)電緩沖層2 上，且與LNO導(dǎo)電緩沖層2結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)。PZT陶瓷基底1的厚度為1毫米，LNO導(dǎo)電緩沖層2的厚度為200納米，Ag電極層3的厚度為80微米。將本實(shí)施例所制備的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試設(shè)備與實(shí)施例1相同，測(cè)試結(jié)果如下(1)電極電阻率 0. 9:3m Ω · cm ；
(2)工作電壓-300 +300V ； (3)頻率1. 5X IO4Hz,連續(xù)工作6小時(shí)電極無(wú)損傷。
權(quán)利要求
1.一種全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，包括陶瓷基底(1)、LNO導(dǎo)電緩沖層0)，其特征在于還包括Ag電極層(3)，所述LNO導(dǎo)電緩沖層( 端面的形狀和面積與陶瓷基底(1)端面的形狀和面積相同， LNO導(dǎo)電緩沖層( 覆蓋在陶瓷基底(1)的一端面上，且與陶瓷基底(1)結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)，所述Ag電極層(3)端面的形狀和面積與LNO導(dǎo)電緩沖層(2)端面的形狀和面積相同， Ag電極層(3)覆蓋在LNO導(dǎo)電緩沖層(2)上，且與LNO導(dǎo)電緩沖層(2)結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其特征在于LNO導(dǎo)電緩沖層 (2)的厚度為200納米 300納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其特征在于Ag電極層(3) 的厚度為20微米 100微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其特征在于陶瓷基底(1) 由摻鑭鋯鈦酸鉛或鋯鈦酸鉛制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，其特征在于陶瓷基底(1)由摻鑭鋯鈦酸鉛或鋯鈦酸鉛制作。
6.一種全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于工藝步驟如下(1)陶瓷基底的表面處理首先將陶瓷基底進(jìn)行拋光，然后依次進(jìn)行手工清洗和超聲波清洗；(2)LNO導(dǎo)電緩沖層的制備以醋酸鎳和硝酸鑭為溶質(zhì)、以去離子水和冰醋酸為溶劑、以聚乙烯醇為螯合劑配制LNO 前驅(qū)體溶液，醋酸鎳與硝酸鑭的摩爾比為1 1，去離子水與冰醋酸的體積比為1 3 5 ；將醋酸鎳放入反應(yīng)容器并加入冰醋酸，在常壓、室溫下攪拌直至醋酸鎳完全溶解，然后加入硝酸鑭并在攪拌下升溫至60°C 70°C加入去離子水，當(dāng)硝酸鑭完全溶解后，在攪拌下升溫至70V 80°C加入聚乙烯醇，聚乙烯醇的加入量以醋酸鎳、硝酸鑭、去離子水、冰醋酸形成的溶液為基準(zhǔn)，每升所述溶液加入聚乙烯醇IOg 45g;當(dāng)聚乙烯醇完全溶解后，通過(guò)蒸發(fā)溶劑或添加溶劑的方式調(diào)節(jié)所述溶液的濃度，使所述溶液中LNO的含量為0. lmol/L 0. 3mol/L,繼后經(jīng)過(guò)濾除雜，即獲LNO前軀體溶液；采用旋轉(zhuǎn)甩膠法將LNO前軀體溶液涂敷在經(jīng)步驟(1)處理后的陶瓷基底的一端面上形成LNO濕膜并進(jìn)行熱處理，熱處理采用逐層處理的方法，即每涂敷一層LNO濕膜進(jìn)行一次熱處理，每層LNO濕膜的熱處理操作相同，旋轉(zhuǎn)甩膠與熱處理的次數(shù)以LNO膜的厚度達(dá)到200 納米 300納米為限，當(dāng)最后一次熱處理完成后，在600°C 850°C保溫20min 60min，然后隨爐冷卻至室溫；(3)Ag電極層的制備將銀漿漿料采用300目 350目絲網(wǎng)全面積印刷至步驟( 所制備的LNO導(dǎo)電緩沖層上，每印刷一次、對(duì)該次印刷所獲濕片在80°C 100°C下干燥5min 15min，印刷的次數(shù)和對(duì)濕片的干燥次數(shù)以Ag電極層的厚度達(dá)到20微米 100微米為限；(4)燒結(jié)將步驟(3)制備的復(fù)合電極坯料在室溫下放入燒結(jié)爐，依次以2. 5°C /min 3°C /min 從室溫升溫至300°C 400°C，以3°C /min 3. 5°C /min從300°C 400°C升溫至500°C ·600 °C，以 3. 5 0C /min 4°C /min 從 500 °C 600 °C 升溫至 750 °C 850 °C，然后在 750 °C 850°C下保溫30min 60min，保溫時(shí)間屆滿后隨爐冷卻至室溫，即獲全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于LNO導(dǎo)電緩沖層制備步驟中，LNO濕膜的熱處理操作為依次在150°C 200°C下干燥IOmin 20min，300°C 400°C下分解有機(jī)物IOmin 20min，500°C 600°C下預(yù)結(jié)晶處理Imin 5min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于銀漿漿料由銀粉、溶劑和粘接劑配制而成，銀粉的質(zhì)量份為100份，溶劑的質(zhì)量份為4份 6份， 粘接劑的質(zhì)量份為10份 60份，將按上述質(zhì)量份計(jì)量的銀粉、溶劑和粘接劑進(jìn)行研磨，研磨的時(shí)間以銀漿漿料的細(xì)度彡6 μ m、在25°C的粘度達(dá)到8 X IO4HiPa · s 12 X IO4HiPa · s為限；所述溶劑為氧化鉍，所述粘接劑由松油醇、松節(jié)油、硝化棉、環(huán)己酮和鄰苯二甲酸二丁酯組成，松油醇的質(zhì)量份為3. 8份 4. 5份，松節(jié)油的質(zhì)量份為1. 7份 2. 6份，硝化棉的質(zhì)量份為1. 3份 1. 6份，環(huán)己酮的質(zhì)量份為14. 3份 16. 2份，鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量份為3. 1份 4. 2份。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于陶瓷基底由摻鑭鋯鈦酸鉛或鋯鈦酸鉛制作。
10.根據(jù)權(quán)利要求所述8所述全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于陶瓷基底由摻鑭鋯鈦酸鉛或鋯鈦酸鉛制作。
全文摘要
一種全面積Ag/LNO復(fù)合電極材料，包括陶瓷基底、LNO導(dǎo)電緩沖層和Ag電極層，所述LNO導(dǎo)電緩沖層端面的形狀和面積與陶瓷基底端面的形狀和面積相同，LNO導(dǎo)電緩沖層覆蓋在陶瓷基底的一端面上，且與陶瓷基底結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)，所述Ag電極層端面的形狀和面積與LNO導(dǎo)電緩沖層端面的形狀和面積相同，Ag電極層覆蓋在LNO導(dǎo)電緩沖層上，且與LNO導(dǎo)電緩沖層結(jié)合為一體化結(jié)構(gòu)。制備上述復(fù)合電極材料的工藝步驟(1)陶瓷基底的表面處理，(2)LNO導(dǎo)電緩沖層的制備，(3)Ag電極層的制備，(4)燒結(jié)。
文檔編號(hào)H01B5/14GK102184753SQ20111006722
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者余毅, 余江, 徐成剛, 楊春, 賃敦敏, 趙治國(guó), 高道江 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)