发 明 名 称：一种叠层温差电池的制备方法

专 利 号：ZL201610017361

1.技术领域

本发明涉及一种温差电池制备技术领域

2.背景技术

温差电池的制备通常采用区域熔炼法或粉末冶金法制成热电块体材料，经切片、电镀焊锡层及线切割加工成热电偶臂，再将其逐个置于陶瓷基片的铜电极上高温烧结，实现P、N型热电材料的串联连接并封装成型。然而，该方法存在工艺流程繁琐、损耗大、污染高、界面可靠性差等缺陷。均质材料（如Bi₂Te₃系）的峰值ZT值（400K时约1.0）仅适用于窄温区，在冷热端温差极大时（如航天器热端温差＞1000℃），单一材料无法全温区保持高性能（300K/500K时ZT降至0.75）。这些问题制约了温差电池在大温差场景下的效率与实用性。针对上述不足，本发明提供了一种叠层温差电池的制备方法，促使热电材料发挥出最佳性能。

3.专利技术优势

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明创新性地采用高导热氧化铝陶瓷为基片结合热电粉体叠层涂覆工艺替代传统块体加工，实现高效、低成本的温差电池制造。通过掩膜槽一次性填充P/N型热电粉体，涂覆工艺兼容任意粒径粉体，可自由调控填充厚度，显著提升发电效率；并且可根据温度梯度方向选用具有不同最佳工作温度的热电材料；粉体经研磨烧结形成微米/纳米晶界，增强声子散射，声子热导率降低，热电优值（ZT）显著提高。该技术为温差电池规模化应用提供新路径。

4.技术简介

本发明公开一种叠层温差电池的制备方法，包括：（1）制作第一、第二银电极及缓冲连接层；（2）制作第一、第二掩膜版；（3）制作P1、P2、P3……Pm层热电粉体材料，并将所有的第一掩膜版与第一银电极叠加，同时涂覆热电粉体材料，再去除第一掩膜版，得到第一热电基片；（4）制作N1、N2、N3……Nm层热电粉体材料，并将所有的第二掩膜版与第二银电极叠加，同时涂覆热电粉体材料，再去除第二掩膜版，得到第二热电基片；（5）叠加第一、第二热电基片，烧结，得到热电偶臂和焊锡连接层；（6）引出红、黑导线，并进行绝缘和封装固化，得到叠层温差电池。本发明解决了现有技术易使材料损耗和污染、且无法发挥材料最佳性能的问题。

图 1 本发明的流程示意图