文 献 综 述

1．钠硫电池现状

早期钠硫电池的研究是被用于电动汽车，但由于其尺寸形状制作以及安全性的角度考虑，其在电动汽车上没有太大优势，便被放弃。我国也曾于1968年开始研究钠硫电池，到上世纪末期，研究陷入困境。06年开始，上海市电力公司与上海硅酸盐研究所合作开发研究钠硫电池，建成了一系列拥有自主知识产权的研发成果。

钠硫电池作为一种比能量高，可大电流，高功率放电的二次储能电池。其环保，效率，安全，无副作用，低成本，寿命长的优点使得越来越多的人开始研究。

钠硫电池在研究中存在的问题还较多。其最大问题是β″-Al₂O₃电解质的制备和性能影响，还有其他一些问题如安装焊接，电池退化，稳定性等。β″-Al₂O₃电解质陶瓷是钠硫电池的核心材料，它是具有钠离子导电性的铝酸钠，具有组成复杂，层状结构，液相烧结等特征。利用双ZETA技术，能实现材料中化学成分，显微结构的高度均匀性，并在突破介质体系研究的基础上，实现陶瓷材料低成本，绿色，工程化制备。

2. β″-Al₂O₃电解质

作为钠硫电池的固体电解质和隔膜材料，beta-Al₂O₃既有电化学功能又有结构功能，其质量好坏在很大程度上影响电池的性能和寿命，因此它必须具备：(1)低电阻且不随时间变化；(2)高的烧结密度和高的机械性能；(3)成分均匀且表面没有裂纹；(4)形状、尺寸精确。

β″-Al₂O₃电解质的制备多种多样，通常制备飞方法有固相法，部分合成法，加压烧结法，溶胶凝胶法。固相反应烧结其工艺的优点是制作出的β″-Al₂O₃电解质性能相对突出，缺点是制备工艺复杂，时间长，容易引入杂质。部分合成法能够获得更均匀的显微结构。加压烧结法制得的电解质材料相对致密度高，强度高，β″的含量高，电导性好。溶胶凝胶法的优点是可以降低烧结温度，有好的烧结和成型性能。

β″-Al₂O₃电解质在实际工作中还会出现许许多多的问题，如β″-Al₂O₃电解质的强度和电解退化，应力腐蚀下的裂纹生长，快离子导体中的钠沉积以及β″-Al₂O₃电解质在钠硫电池中的不对称极化等，这些问题在很大程度上是决定钠硫电池好坏的关键。因此，关于β″-Al₂O₃电解质性能的研究还需要做很多工作。

钠硫电池是通过真空热压的方法将不锈钢材料与陶瓷相结合，不锈钢内侧与熔融态硫相接触。而硫具有腐蚀性，在一定程度上会腐蚀不锈钢基体，不锈钢中的Fe³ Cr³ Ni² 等金属离子会进入钠硫电池内部。据研究表明，杂质离子的加入对陶瓷材料的力学强度和电导性能有很大程度的影响，因此，本课题设计的目的是为了研究进入钠硫电池中的杂质离子对电解质性能的影响。下面我们讨论一些杂质离子对一些功能材料的影响机理，以Ca、Fe、Cr、Ni为例，为实验可能存在的现象做一些合理的准备。