本发明专利技术涉及一种包含层状结构的热电装置100A，该层状结构包含第一层106、第一电接插件102、第二电接插件104和不同于该第一层106的第二层108，这里该第一层包含具有化学计量式Zn4Sb3(锑化锌)的材料，和第二层108包含Zn(锌)。该第一层106置于第一和第二电接插件102，104之间，和第二层108置于第一层106和第一电接插件102之间。通过具有含Zn的第二层108，可以克服Zn电迁移的不利效应，因为Zn可以来源于箔，并且重新填充第一层中的Zn贫化区。在一种具体的实施方案中，该第二层是箔。在另一种具体的实施方案中，该第一层是用元素例如镁掺杂的。
Stable thermoelectric device
The present invention relates to a thermoelectric device 100A includes a layered structure, the layered structure includes a first layer 106, the first electric connector 102, second electric connectors and 104 different from the first 106 layer second layer 108, where the first layer contains a stoichiometry Zn4Sb3 (zinc antimonide) material, and second layer 108 contains the Zn (zinc). The first layer 106 is arranged between the first and the second electric connector 102104, and the first layer of the second layer is arranged between the first layer of the first layer and the first electric connector (102), and the first layer is between the first and the 108 electric connector. By using a second layer of containing Zn, the adverse effects of electromigration of Zn can be overcome, since the Zn can be derived from the foil and refill the Zn depleted zone in the first layer. In a specific embodiment, the second layer is a foil. In another embodiment, the first layer is doped with elements such as magnesium.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热电装置，具体的，本专利技术涉及稳定的热电装置，稳定的热电装置的用途和制造稳定的热电装置的方法。
技术介绍
Zn4Sb3多年前已经被报道为是非常有前途的P型材料，用于在工艺上重要的中温范围(200-400°C)内的热电应用。已经成功的进行了几个尝试，通过使用目标是防止Zn4Sb3降解的手段，来获得它本身高达400°C的温度稳定的Zn4Sb3材料。Zn4Sb3的降解可以分为多个过程:l)Zn4Sb3- > 3ZnSb+Zn2) Zn4Sb3- > 4Zn+3Sb然后3) 4Zn+202- > 4ZnO上述过程的程度可以通过加入Zn、区域精炼和抗环境材料的密封来避免由于氧化引起的Zn损失，而显著降低。W02006/128467A2描述了一种化学计量式Zn4Sb3的p型热电材料，其中部分的Zn原子任选的被相对于Zn原子为20mol%或者更小总量的选自下面的一种或多种元素所取代:Sn、Mg、Pb和过渡金属，该部分的Zn原子是通过这样的方法来提供的，该方法涉及到包含在具有期望组成的“化学计量”材料和具有背离于该期望组成的组成的“非化学计量”材料之间的界面的排列的区域熔化。所获得的热电材料表现出优异的优值。但是，即使采用上述手段并且获得了优异的优值，Zn4Sb3材料仍然会遭受到缺乏稳定性的问题，这会导致没有实现最佳性能。因此，改进的热电装置将是有利的，特别是更稳定的、有效的和/或可靠的热电装置将是有利的。
技术实现思路
具体的，被看做本专利技术的一个目标的是提供一种热电装置，其通过更稳定、有效和/或可靠而解决了上述问题。本专利技术的另一目标是提供一种对于现有技术的选项。因此，上述目标和几个其他目标是打算在本专利技术的第一方面，通过提供一种热电装置来获得，该装置包含层状结构，该结构包含:-第一层，该第一层包含具有化学计量式Zn4Sb3的材料，-第一电接插件，-第二电接插件，和-不同于该第一层的第二层，该第二层包含Zn，该第一层置于第一和第二电接插件之间，和该第二层置于该第一层和该第一电接插件之间，其中该第二层是在压制步骤中结合到该第一层的。本专利技术特别而非排它的有利于获得这样的热电装置，其通过更稳定、有效和/或可靠而解决了上述问题。另外，本专利技术的热电装置可以是更机械稳定的，和/或在使用过程中保持了机械稳定的，和/或在使用过程中提高了机械稳定性。另一优点是本专利技术的热电装置会是相当廉价的，例如制造上廉价，这是因为Zn4Sb3材料成本相对低于其他热电活性材料。另一优点可以是本专利技术的热电装置具有改进的接触电阻和导电率。本专利技术基于这样的认识，即，稳定性(例如制备过程中的稳定性，例如使用过程中的长期稳定性)是由于锌(Zn)(例如锌离子如Zn2+离子)在Zn4Sb3材料内的电迁移而被破坏的。本专利技术提供一种手段，来抵抗这种电迁移的不利效应。稳定性被理解为是第一参数，例如Seebeck系数，例如导电率，保持恒定性例如基本恒定，其是相对于第二参数例如温度，例如时间而言的。应当理解第一参数不必是精确恒定的，如果它虽然在相对小的范围内(例如在0.1%内、例如在1%内、例如在10%内、例如在测量误差内)变化，但是它是基本恒定的，则它也可以称作是稳定的。另一形成本专利技术的基础的认识涉及到赋予热电活性材料可通电(electricallyaccessible)性的问题。为了获得可运行的热电装置，该热电活性材料必须是电接触的，并且在实现电连接的方法过程中，该热电活性材料可能会由于有害的热或者机械影响而降解，这样的方法因此具有这样的风险，即，热电材料具有较差的机械或者热电性能。例如如果需要高温方法例如焊接或者铜焊来实现所述的连接，即可能是这种情况。此外，这样的方法可能会需要相当大的劳动力、机器、时间、能量和/或成本方面的资源。本专利技术可以通过提供一种热电装置来解决一种或多种的这些问题，该热电装置包含热电活性材料，其是依靠压制方法电连接到电接插件上的。应当理解该第一和第二层是粘着结构，即，该第一层和第二层是物理结合的。在一种具体的实施方案中，该第二层还没有熔融，例如在将第二层结合到第一层的方法过程中，熔融它的整个本体结构。在另一具体实施方案中，第一层已经在烧结步骤中结合到第二层上。应当注意的是在本申请和附加的权利要求中，术语“具有化学计量式Zn4Sb3的材料”被解释为具有一定化学计量的材料，其传统上和常规的被称作Zn4Sb3，并且具有Zn4Sb3晶体结构。但是，最近已经发现这些具有Zn4Sb3晶体结构的材料包含空隙锌原子，其造成精确化学计量Znl2.82SblO,等价于化学计量Zn3.846Sb3 (参见Disorderedzinc in Zn4Sb3 with Phonon Glas, Electron Crystal Thermoelectric Properties,Snyder, G.J.；Christensen, M.；Nishibori, E.；Rabiller, P.；Caillat, T.；Iversen,B.B., Nature Materials 2004,3,458-463 ；和 Interstitial Zn atoms do the trickin Thermoelectric Zinc Antimonide, Zn4Sb3.A combined Maximum Entropy MethodX-Ray Electron Density and an Ab Initio Electronic Structure Study, Caglioni,F.；Nishibori,20E.；Rabiller, P.；Bertini, L ；Christensen, M.；Snyder, G.J.；Gatti, C ；Iversen, B.B.，Chem.Eur.J.2004，10,3861-3870)。在本申请和在附加的权利要求中，相对于Zn原子为20mol%或者更小总量的选自Sn、Mg、Pb和过渡金属的一种或多种元素的任选的取代是基于精确化学计量Zn4Sb3的Zn原子的量。因此，具有最大的金属X取代度的材料的化学计量比是Zn3.2X0.8Sb3。下文中，“Zn4Sb3”是与“具有化学计量式Zn4Sb3的材料”交替使用的。Zn4Sb3可以相对于温度变化而变得稳定，但是对于热电应用来说，它还必须是抗Zn4Sb3材料内的Zn电迁移稳定的，这里Zn离子在热电装置中强制的电流的情况下向阴极移动。电迁移会破坏平衡，并且导致背景部分所述的过程I)和2)。Zn离子在热电材料Zn4Sb3内的电迁移会导致Zn贫化区和Zn富集区。电迁移的不利效应因此包括热电活性材料Zn4Sb3的降解。该电迁移的不利效应可能不能通过加入Zn、区域精炼或者抗环境的密封材料而避免，并且电迁移因此在制造和使用(例如长期使用)过程中，如果不采取措施来防止它，则它仍然会是一个问题。热电装置被理解为一种装置，当在该装置的每个面上存在不同的温度时，其能够产生电压。在实际的热电装置中，典型的插入至少两个热电引线，该引线是不同类型的。热电引线被理解为是热电活性材料。对于在热电装置中的应用来说，该热电引线必须被赋予可通电性。热电活性材料被理解为是这样的材料，其中当存在着相应的温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪特尔·普拉策克，布·布鲁默斯泰特·伊韦尔森，莫恩斯·克里斯滕森，
申请(专利权)人：奥胡斯大学，潘科股份有限公司，
类型：
国别省市：
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