JPH01107460A - 燃料電池用電解質板の製造方法 - Google Patents
燃料電池用電解質板の製造方法Info
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- JPH01107460A JPH01107460A JP62263963A JP26396387A JPH01107460A JP H01107460 A JPH01107460 A JP H01107460A JP 62263963 A JP62263963 A JP 62263963A JP 26396387 A JP26396387 A JP 26396387A JP H01107460 A JPH01107460 A JP H01107460A
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- lithium aluminate
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- porosity
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- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims 2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0289—Means for holding the electrolyte
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-
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は燃料電池用電解質板の製造方法に係り、特に所
望の空隙率を有するテープ状の電解質板を成形すること
ができる燃料電池用電解質板の製造方法に関するもので
ある。
望の空隙率を有するテープ状の電解質板を成形すること
ができる燃料電池用電解質板の製造方法に関するもので
ある。
［従来の技術１
従来、燃料電池用電解質板の製造方法は第５図に示す如
くなされていた。図示するように、まずリチウムアルミ
ネート（ＬｉＡｆＯ２）粉末の原料粉１にエタノール等
の有機溶剤２と、界面活性剤からなる分散剤３とを混合
して上記リチウムアルミネートを一次粒子まで分散させ
る。次に、この−数粒子まで分散したリチウムアルミネ
ートに７タル酸等の可塑剤４と、ポリビニルブチラール
等の結合剤５とを混合してスラリ６化する。そして、こ
のスラリ６をテープ成形７してリチウムアルミネートの
電解質板を製造していた。
くなされていた。図示するように、まずリチウムアルミ
ネート（ＬｉＡｆＯ２）粉末の原料粉１にエタノール等
の有機溶剤２と、界面活性剤からなる分散剤３とを混合
して上記リチウムアルミネートを一次粒子まで分散させ
る。次に、この−数粒子まで分散したリチウムアルミネ
ートに７タル酸等の可塑剤４と、ポリビニルブチラール
等の結合剤５とを混合してスラリ６化する。そして、こ
のスラリ６をテープ成形７してリチウムアルミネートの
電解質板を製造していた。
また、原料粉１として炭酸塩粉末を使用し、上記と同様
の製造方法で炭酸塩の電解質板を製造していた。
の製造方法で炭酸塩の電解質板を製造していた。
これらリチウムアルミネートの電解質板と炭酸塩の電解
質板とは生テープのまま使用され、セル内に夫々を交互
に積層して６５０’Ｃの潤度条件で発電する燃料電池を
形成していた。
質板とは生テープのまま使用され、セル内に夫々を交互
に積層して６５０’Ｃの潤度条件で発電する燃料電池を
形成していた。
上記リチウムアルミネートの電解質板は絶縁体であり、
その内部には複数の微小な空孔が存在している。また、
炭酸塩の電解質板はイオンＮ導体である。発電時にはこ
の炭酸塩の電解質板と上記リチウムアルミネートの電解
質板とが積層されることにより、炭酸塩がリチウムアル
ミネートの電解質板の空孔内に含浸するものである。
その内部には複数の微小な空孔が存在している。また、
炭酸塩の電解質板はイオンＮ導体である。発電時にはこ
の炭酸塩の電解質板と上記リチウムアルミネートの電解
質板とが積層されることにより、炭酸塩がリチウムアル
ミネートの電解質板の空孔内に含浸するものである。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、この種の燃料電池用電解質板の製造方法にあ
っては次のような問題点があった。
っては次のような問題点があった。
燃Ｆｌ電池の電導性はリチウムアルミネートの電解質板
の空孔内に炭酸塩が含浸することにより生じるものであ
る。この電池の性能を高めるためにはＥ記すチウムアル
ミネートの電解質板内の空孔の空隙率を調整することが
重要である。それは、この空隙率が大きいと使用温度が
６５０’Ｃと高温であり積層による圧縮力が掛るのでク
リープ現象により電解質板が変形し、空孔内に含浸した
炭酸塩が流出してしまい電池の電導性が劣化してしまう
からである。従って、この空隙率を小さくして平均空孔
径の小さな空孔を電解質板内に多く分散させることが望
ましい。
の空孔内に炭酸塩が含浸することにより生じるものであ
る。この電池の性能を高めるためにはＥ記すチウムアル
ミネートの電解質板内の空孔の空隙率を調整することが
重要である。それは、この空隙率が大きいと使用温度が
６５０’Ｃと高温であり積層による圧縮力が掛るのでク
リープ現象により電解質板が変形し、空孔内に含浸した
炭酸塩が流出してしまい電池の電導性が劣化してしまう
からである。従って、この空隙率を小さくして平均空孔
径の小さな空孔を電解質板内に多く分散させることが望
ましい。
黙しながら、原料粉１としてのリチウムアルミネート粉
末には同粒径の粉末を採用しているので、大きな粒径の
粉末を使用すると空隙率は小さくなるが平均空孔径は大
きくなり、小さな粒径の粉末を使用すると逆に平均空孔
径は小さくなるが空隙率は大きくなるという問題があっ
た。すなわち、大ぎな粒径の粉末によって製造した電解
質板は空隙率が小さいのでクリープ現象によっても変形
しないが、平均空孔径が大きいため空孔が分散されず電
導性が悪くなる。また、小さな粒径の粉末によって製造
した電解質板は平均空孔径が小さく空孔が分散され電導
性が良いが、多孔質であるため空隙率が大きくなりクリ
ープ現象によって変形し、空孔内の炭酸塩が流出してし
まう。
末には同粒径の粉末を採用しているので、大きな粒径の
粉末を使用すると空隙率は小さくなるが平均空孔径は大
きくなり、小さな粒径の粉末を使用すると逆に平均空孔
径は小さくなるが空隙率は大きくなるという問題があっ
た。すなわち、大ぎな粒径の粉末によって製造した電解
質板は空隙率が小さいのでクリープ現象によっても変形
しないが、平均空孔径が大きいため空孔が分散されず電
導性が悪くなる。また、小さな粒径の粉末によって製造
した電解質板は平均空孔径が小さく空孔が分散され電導
性が良いが、多孔質であるため空隙率が大きくなりクリ
ープ現象によって変形し、空孔内の炭酸塩が流出してし
まう。
このように、空隙率と平均空孔径とには相反する関係が
あった。それで、電池の性能が自ずと制限されるという
問題があった。
あった。それで、電池の性能が自ずと制限されるという
問題があった。
上述の如き問題点に鑑みて本発明は電解質板の空孔を所
望の空隙率及び平均空孔径に調整することができ、ひい
ては燃料電池を高性能化することのできる燃料電池の電
解質板の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
望の空隙率及び平均空孔径に調整することができ、ひい
ては燃料電池を高性能化することのできる燃料電池の電
解質板の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
［問題点を解決するための手段］
従来技術における問題点を解決すべく本発明は、原料粉
として粗粒径のリチウムアルミネート粉末と、微粒径の
リチウムアルミネート粉末との混合粉末を使用し、その
混合比を調整してこれを一次粒子まで分散させ、この−
次粒子化した粗粒と微粒との原料粉に可塑剤と結合剤と
を混合してスラリ化した後、テープ成形して所望の空隙
率及び空孔径を有するテープを成形するようにしたもの
である。
として粗粒径のリチウムアルミネート粉末と、微粒径の
リチウムアルミネート粉末との混合粉末を使用し、その
混合比を調整してこれを一次粒子まで分散させ、この−
次粒子化した粗粒と微粒との原料粉に可塑剤と結合剤と
を混合してスラリ化した後、テープ成形して所望の空隙
率及び空孔径を有するテープを成形するようにしたもの
である。
［作用］
上述の如くなされ、上記原料粉として粗粒径のリチウム
アルミネート粉末と、微粒径のリチウムアルミネート粉
末との混合粉末を使用するので、これらの混合比を調整
することにより、粉末間に形成される空孔の大きさ及び
数が変化するので、その混合比を経験的に求めることに
より、以侵所定の混合比を設定すれば所望の空隙率及び
平均空孔径を有するテープが成形されるものである。
アルミネート粉末と、微粒径のリチウムアルミネート粉
末との混合粉末を使用するので、これらの混合比を調整
することにより、粉末間に形成される空孔の大きさ及び
数が変化するので、その混合比を経験的に求めることに
より、以侵所定の混合比を設定すれば所望の空隙率及び
平均空孔径を有するテープが成形されるものである。
［実施例］
以下に本発明の燃料電池用電解質板の製造方法の一実施
例を添付図面に従って詳述する。
例を添付図面に従って詳述する。
第１図に示す如く、原料粉１１として粗粒径のリチウム
アルミネート粉末１２と微粒径のリチウムアルミネート
粉末１３を採用する。粗粒径のリチウムアルミネート粉
末１２には５〜１０μｍ程度の粒径のものを使用し、微
粒径のリチウムアルミネート粉末１３には０．１〜１μ
ｍ程度の粒径のものを使用する。そして、これら粗粒径
のリチウムアルミネート粉末１２と微粒径のリチウムア
ルミネート粉末゛１３との混合粉末に、エタノール、メ
タノール及びアセトン等の有機溶剤４と、界面活性剤か
らなる分散剤１５とを混合し、上記粗粒及び微粒の原料
粉１１を一次粒子まで分散させる。
アルミネート粉末１２と微粒径のリチウムアルミネート
粉末１３を採用する。粗粒径のリチウムアルミネート粉
末１２には５〜１０μｍ程度の粒径のものを使用し、微
粒径のリチウムアルミネート粉末１３には０．１〜１μ
ｍ程度の粒径のものを使用する。そして、これら粗粒径
のリチウムアルミネート粉末１２と微粒径のリチウムア
ルミネート粉末゛１３との混合粉末に、エタノール、メ
タノール及びアセトン等の有機溶剤４と、界面活性剤か
らなる分散剤１５とを混合し、上記粗粒及び微粒の原料
粉１１を一次粒子まで分散させる。
そして、−次粒子化した粗粒及び微粒の原料粉１１にフ
タル酸の可塑剤１６と、ポリビニルブチラール及びアク
リル樹脂等の結合剤１７とを混合してスラリ１８化する
。次に、このスラリ１８をテープ成形１９して電解質板
（テープ）を製造するものである。
タル酸の可塑剤１６と、ポリビニルブチラール及びアク
リル樹脂等の結合剤１７とを混合してスラリ１８化する
。次に、このスラリ１８をテープ成形１９して電解質板
（テープ）を製造するものである。
ここで、上記粗粒径のリチウムアルミネート１２と微粒
径のリチウムアルミネート１３との混合比が問題となる
。そこで、まずリチウムアルミネート（Ｌｉ Ａβ０２
）のテープに内在する空孔の空隙率がどの稈痕であると
クリープ現象による変形を起すかを実験により求めた。
径のリチウムアルミネート１３との混合比が問題となる
。そこで、まずリチウムアルミネート（Ｌｉ Ａβ０２
）のテープに内在する空孔の空隙率がどの稈痕であると
クリープ現象による変形を起すかを実験により求めた。
第２図はＬｉＡｆｆｉＯｚテープの空隙率（％）と圧縮
クリープ変形量との関係を示すグラフである。実験条件
は、圧縮応力３．５ｋＭｙ、温度６５０℃、時間５０ｈ
ｒ及び大気雰囲気である。図示するように、１−ｉＡ１
０ｚテープの空隙率が５６％を越えると圧縮クリープ変
形が生じることが判った。
クリープ変形量との関係を示すグラフである。実験条件
は、圧縮応力３．５ｋＭｙ、温度６５０℃、時間５０ｈ
ｒ及び大気雰囲気である。図示するように、１−ｉＡ１
０ｚテープの空隙率が５６％を越えると圧縮クリープ変
形が生じることが判った。
次に、第３図に示す如く粗粒径のリチウムアルミネート
１２と微粒径のリチウムアルミネート１３とを適宜混合
して、それらに対する空隙率（％）と平均空孔径（μｍ
）との関係を調べた。
１２と微粒径のリチウムアルミネート１３とを適宜混合
して、それらに対する空隙率（％）と平均空孔径（μｍ
）との関係を調べた。
第３図においてテープが圧縮クリープ変形を生じない空
隙率５６％以下の混合比は粗粒径のリチウムアルミネー
ト１２が５０重憬％弱以下で、微粒径のリチウムアルミ
ネート１３が５０重量％強以上であることが判る。また
、平均空孔径（μｌ１１）は一般に０．２〜０．４μ−
程度が望ましいと言われていることから、この範囲にあ
る混合比は粗粒径のリチウムアルミネート１２が３０１
１！ｆｉｔ％弱以上で、微粒径のリチウムアルミネート
１３が７０重量％強以下であることが判る。すなわち、
空隙率が５６％以上で、平均空孔径が０．２〜０．４μ
ｍ程度である最適混合比は粗粒径のリチウムアルミネー
ト粉末１２が３０重量％弱〜５０重量％弱で微粒径のリ
チウムアルミネート１３粉末が５０重量％強〜７０重量
％強であると推定される。尚、混合にはボールミルを使
用し２０時後火度混合した。
隙率５６％以下の混合比は粗粒径のリチウムアルミネー
ト１２が５０重憬％弱以下で、微粒径のリチウムアルミ
ネート１３が５０重量％強以上であることが判る。また
、平均空孔径（μｌ１１）は一般に０．２〜０．４μ−
程度が望ましいと言われていることから、この範囲にあ
る混合比は粗粒径のリチウムアルミネート１２が３０１
１！ｆｉｔ％弱以上で、微粒径のリチウムアルミネート
１３が７０重量％強以下であることが判る。すなわち、
空隙率が５６％以上で、平均空孔径が０．２〜０．４μ
ｍ程度である最適混合比は粗粒径のリチウムアルミネー
ト粉末１２が３０重量％弱〜５０重量％弱で微粒径のリ
チウムアルミネート１３粉末が５０重量％強〜７０重量
％強であると推定される。尚、混合にはボールミルを使
用し２０時後火度混合した。
また、第４図は微粒径のリチウムアルミネート粉末１３
をＬとし、粗粒径のリチウムアルミネート粉末１２をＨ
として、１ ； Ｌ／Ｈ−１００１０゜２ ： Ｌ
／Ｈ−７５／２５．３ ： Ｌ／Ｈ３Ｏ１５０゜４
： Ｌ／Ｈ２５／７５の混合比でこれらを混合した原
料粉１１で製造したテープの平均空孔径（μｍ）と空隙
率（％）との関係を示したグラフであり、横軸は対数表
示したものである。図示するように、混合比を変化させ
ても空隙率（％）と平均空孔径（μｍ）との間には略同
様の関係があることが判った。
をＬとし、粗粒径のリチウムアルミネート粉末１２をＨ
として、１ ； Ｌ／Ｈ−１００１０゜２ ： Ｌ
／Ｈ−７５／２５．３ ： Ｌ／Ｈ３Ｏ１５０゜４
： Ｌ／Ｈ２５／７５の混合比でこれらを混合した原
料粉１１で製造したテープの平均空孔径（μｍ）と空隙
率（％）との関係を示したグラフであり、横軸は対数表
示したものである。図示するように、混合比を変化させ
ても空隙率（％）と平均空孔径（μｍ）との間には略同
様の関係があることが判った。
このように本発明にあっては、粗粒径のリチウムアルミ
ネート粉末１２と微粒径のリチウムアルミネート１３と
の混合比を調整することにより、所望の空隙率（％）及
び平均空孔径（μｌ１１）を有するテープが成形される
ものである。
ネート粉末１２と微粒径のリチウムアルミネート１３と
の混合比を調整することにより、所望の空隙率（％）及
び平均空孔径（μｌ１１）を有するテープが成形される
ものである。
［発明の効果］
以上型するに本発明によれば次の如き優れた効果を発揮
する。
する。
（１） 原料粉として粗粒径のリチウムアルミネート
粉末と、微粒径のリチウムアルミネート粉末との混合粉
末を使用し、その混合比を調整することにより、電解質
板の空孔を所望の空隙率及び平均空孔径に調整すること
ができる。
粉末と、微粒径のリチウムアルミネート粉末との混合粉
末を使用し、その混合比を調整することにより、電解質
板の空孔を所望の空隙率及び平均空孔径に調整すること
ができる。
（υ 従って、空隙率を小さくして、且つ平均空孔径を
小さくすることができ、圧縮クリープ変形に強く電導性
の良い燃料電池用電解質板を得ることができる。
小さくすることができ、圧縮クリープ変形に強く電導性
の良い燃料電池用電解質板を得ることができる。
（り 圧縮クリープ変形に強いので、炭酸塩の保持能力
が上り燃料電池の初期状態を維持することができる。
が上り燃料電池の初期状態を維持することができる。
第１図は本発明の燃料電池用型Ｗ？質板の製造方法を示
す製造工程図、第２図は本発明の１−ｉＡβ０２テープ
の空隙率と圧縮クリープ変形量とを示すグラフ、第３図
は本発明の微粒と粗粒とのし１ΔＲＯｚの混合比と空隙
率或いは平均空孔径との関係を示すグラフ、第４図は平
均空孔径と空隙率との関係を示すグラフ、第５図は従来
の燃料電池用電解質板の製造方法を示す製造工程図であ
る。 図中、１１は原料粉、１２は粗粒径のリチウムアルミネ
ート粉末、１３は微粒径のリチウムアルミネート粉末で
ある。 特許出願人 石川島播＠重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄 ＩＪＡＩＣｋテープの曽幣学（′／Ｊ 第２図 別！！１７←２ 梶ｉ！！；岑ｔ
す製造工程図、第２図は本発明の１−ｉＡβ０２テープ
の空隙率と圧縮クリープ変形量とを示すグラフ、第３図
は本発明の微粒と粗粒とのし１ΔＲＯｚの混合比と空隙
率或いは平均空孔径との関係を示すグラフ、第４図は平
均空孔径と空隙率との関係を示すグラフ、第５図は従来
の燃料電池用電解質板の製造方法を示す製造工程図であ
る。 図中、１１は原料粉、１２は粗粒径のリチウムアルミネ
ート粉末、１３は微粒径のリチウムアルミネート粉末で
ある。 特許出願人 石川島播＠重工業株式会社代理人弁理士
絹 谷 信 雄 ＩＪＡＩＣｋテープの曽幣学（′／Ｊ 第２図 別！！１７←２ 梶ｉ！！；岑ｔ
Claims (1)
- 原料粉に有機溶剤と分散剤とを混合してこれを一次粒子
まで分散させ、該一次粒子化した原料粉に可塑剤と結合
剤とを混合してスラリ化した後、テープ成形する燃料電
池用電解質板の製造方法において、上記原料粉として粗
粒径のリチウムアルミネート粉末と、微粒径のリチウム
アルミネート粉末との混合粉末を使用し、その混合比を
調整することにより所望の空隙率及び平均空孔径を有す
るテープを成形するようにしたことを特徴とする燃料電
池用電解質板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263963A JPH01107460A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 燃料電池用電解質板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263963A JPH01107460A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 燃料電池用電解質板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107460A true JPH01107460A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17396666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263963A Pending JPH01107460A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 燃料電池用電解質板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107460A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871564A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-28 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | 溶融炭酸塩燃料電池用マトリツクス材料 |
| JPS58129781A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62263963A patent/JPH01107460A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5871564A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-28 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | 溶融炭酸塩燃料電池用マトリツクス材料 |
| JPS58129781A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-02 | Hitachi Ltd | 溶融塩型燃料電池 |
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