本文關鍵詞：液態(tài)金屬高溫電池密封材料的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：液態(tài)金屬電池（Liquid Metal Battery）是近年來在MIT發(fā)展起來一類廉價高效大規(guī)模儲能裝置。它具有儲能價格低、電極結構簡單、易于放大和生產、電荷/離子傳輸阻力小、充放電倍率高功率密度高、電極無形變、無枝晶生長、運行壽命長、維護成本低等優(yōu)點，使其有應用于大規(guī)模儲能領域的潛力。但由于都是使用活潑金屬且是在高溫運行工作，必須使電池內部與外界空氣隔離，這就要求液態(tài)金屬電池密封材料具有良好的氣密性、絕緣性、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性等。因此，密封成為限制液態(tài)金屬電池發(fā)展的技術難點之一。本論文以液態(tài)金屬電池技術為背景，研究開發(fā)能滿足液態(tài)金屬電池密封要求的密封材料。 本文中設計優(yōu)化鉍酸鹽密封玻璃配方，討論各組分對玻璃熱穩(wěn)定性以及特征溫度的影響，篩選出滿足玻璃化溫度(Tg)㩳液態(tài)金屬電池工作溫度㩳液相溫度(Tm)這一要求的玻璃配比，再進一步根據密封材料可允許的熱膨脹系數（TEC）范圍（14.933-17.067×10-6K-1）挑選出滿足這一要求玻璃組成，結合這兩個條件，得出只有77wt%氧化鉍、2wt%氧化銅、2wt%氧化鋅、2wt%氧化鋁、16.1wt%氧化硼以及0.9wt%氧化硅（GA-5）這個配比滿足上述兩個要求，它的熱膨脹系數為15.22×10-6K-1，Tg為404℃，Tm為512℃，然后根據GA-5隨著熱處理時間延長的結晶情況，研究GA-5的熱穩(wěn)定性以及與待密封材料304不銹鋼的化學穩(wěn)定性和長期適應性，，最后，觀察GA-5與304不銹鋼的粘結界面，探討GA-5材料的致密性并且進一步研究材料的化學穩(wěn)定性。 本文還分別用固相合成法以及氣固合成法合成出CaAl2S4材料，用氧化鈣、氧化鎂、氧化硼、氮化硼和氮化鋁進行摻雜來對CaAl2S4材料的熱膨脹系數進行調節(jié)，并研究各個氧化物對CaAl2S4材料熱膨脹系數的影響，最后，探究這些摻雜后材料的致密性，挑選出符合要求的摻雜劑以及配比。
【關鍵詞】：液態(tài)金屬電池 密封材料 微晶玻璃 硫基陶瓷
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-26
• 1.1 引言9
• 1.2 液態(tài)金屬電池概述9-19
• 1.3 高溫儲能電池密封材料的研究進展19-24
• 1.4 研究目的和意義24-26
• 2 試驗方法以及儀器26-31
• 2.1 實驗藥品和試劑26
• 2.2 實驗儀器和設備26-27
• 2.3 材料分析與表征手段27-31
• 3 鉍酸鹽系微晶玻璃的研究31-35
• 3.1 引言31
• 3.2 實驗內容與工藝流程31-35
• 4 各組分對鉍系玻璃系統(tǒng)的影響35-42
• 4.1 氧化鋁對鉍酸鹽系玻璃系統(tǒng)的影響35-37
• 4.2 氧化銅對鉍酸鹽玻璃系統(tǒng)的影響37-39
• 4.3 硼硅比對鉍酸鹽玻璃系統(tǒng)的影響39-40
• 4.4 小結40-42
• 5 鉍酸鹽系微晶玻璃與基底材料的適應性42-50
• 5.1 封接材料的熱膨脹匹配性能分析42-45
• 5.2 玻璃與基底材料的長期適應性研究45-46
• 5.3 與 304 不銹鋼的界面分析46-48
• 5.4 小結48-50
• 6 硫基陶瓷作為密封材料的探索50-63
• 6.1 合成方法50-52
• 6.2 熱膨脹系數的調節(jié)52-57
• 6.3 復合材料致密性研究57-61
• 6.4 小結61-63
• 7 結論63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69

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本文編號：314355