JPH0412058A - 安定化ジルコニア固体電解質及びその製法 - Google Patents
安定化ジルコニア固体電解質及びその製法Info
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- JPH0412058A JPH0412058A JP2221260A JP22126090A JPH0412058A JP H0412058 A JPH0412058 A JP H0412058A JP 2221260 A JP2221260 A JP 2221260A JP 22126090 A JP22126090 A JP 22126090A JP H0412058 A JPH0412058 A JP H0412058A
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Fuel Cell (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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〕
本発明は固体電解質、より詳しくは酸素イオン伝導性を
損なわずに強度向上せしめた安定化ジルコニア固体電解
質、及びその製造方法に係る。
損なわずに強度向上せしめた安定化ジルコニア固体電解
質、及びその製造方法に係る。
〔従来の技術］
固体電解質燃料電池の電解質には、安定化ジルコニアが
用いられている。安定化ジルコニアは安定化剤の量が少
ない領域では正方晶ジルコニア相（部分安定化ジルコニ
ア、Ｐａｒｔｉａｌｌｙ ５ｔａｂｉｌｉｚｅｄＺｉｒ
ｃｏｎ ｉａ）が生成し、安定化剤のトープ量が多くな
ると立方晶ジルコニア相（完全安定化ジルコニア、Ｆｕ
ＪＩｙ ５ｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ、以
下単に安定化ジルコニアと略称）が生成する。安定化剤
としては、イツトリウム、セリウム、カルシウム、マグ
ネシウムなどの元素が用いられる。
用いられている。安定化ジルコニアは安定化剤の量が少
ない領域では正方晶ジルコニア相（部分安定化ジルコニ
ア、Ｐａｒｔｉａｌｌｙ ５ｔａｂｉｌｉｚｅｄＺｉｒ
ｃｏｎ ｉａ）が生成し、安定化剤のトープ量が多くな
ると立方晶ジルコニア相（完全安定化ジルコニア、Ｆｕ
ＪＩｙ ５ｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ、以
下単に安定化ジルコニアと略称）が生成する。安定化剤
としては、イツトリウム、セリウム、カルシウム、マグ
ネシウムなどの元素が用いられる。
安定化ジルコニアも部分安定化ジルコニアも共に酸素イ
オン導電性をもつが、導電率の点では安定化ジルコニア
の方が高性能で、また高温時の安定性の面でも安定化ジ
ルコニアの方が優れている。
オン導電性をもつが、導電率の点では安定化ジルコニア
の方が高性能で、また高温時の安定性の面でも安定化ジ
ルコニアの方が優れている。
一方部分安定化ジルコニアはセラミックス材料中で最高
強度を有するものの１つで、構造材料としては安定化ジ
ルコニアより圧倒的に有利である。
強度を有するものの１つで、構造材料としては安定化ジ
ルコニアより圧倒的に有利である。
従って産業的には酸素センサーのような小体積のものは
導電率の点から安定化ジルコニアが用いられ、粉砕用ポ
ールやジルコニア包丁等は強度的な面から部分安定化ジ
ルコニアが利用されている。
導電率の点から安定化ジルコニアが用いられ、粉砕用ポ
ールやジルコニア包丁等は強度的な面から部分安定化ジ
ルコニアが利用されている。
固体電解質燃料電池の電解質は、電池の内部抵抗低減の
ためには酸素イオン導電率の高いものが好ましいので、
−船釣には安定化ジルコニアが用いることが検討されて
いる。
ためには酸素イオン導電率の高いものが好ましいので、
−船釣には安定化ジルコニアが用いることが検討されて
いる。
固定電解質型燃料電池の構造としては、円筒型と平板型
が提案されている。円筒型は多孔質セラミックス支持チ
ューブ上にセル（電解質及び電極）を形成する方法で、
セルは自己支持する必要がないためセル材料に要求され
る強度条件はさして厳しいものではない。しかし、支持
体の体積分は発電に全く寄与しないため、高集積化は困
難である。
が提案されている。円筒型は多孔質セラミックス支持チ
ューブ上にセル（電解質及び電極）を形成する方法で、
セルは自己支持する必要がないためセル材料に要求され
る強度条件はさして厳しいものではない。しかし、支持
体の体積分は発電に全く寄与しないため、高集積化は困
難である。
一方平版型はセルの支持体を持たないため高集積化が可
能である反面、セルを自己支持するためにセル、とりわ
け電解質に要求される強度条件はかなり厳しいものとな
る。
能である反面、セルを自己支持するためにセル、とりわ
け電解質に要求される強度条件はかなり厳しいものとな
る。
そこで、平板型固体電解質型燃料電池の電解質において
は、部分安定化ジルコニアの利用や、出発原料の安定化
ジルコニア粉末にアルミナ粉末を５〜３０重量％添加し
て強度向上を計ることが提案されている。
は、部分安定化ジルコニアの利用や、出発原料の安定化
ジルコニア粉末にアルミナ粉末を５〜３０重量％添加し
て強度向上を計ることが提案されている。
［発明が解決しようとする課題］
部分安定化ジルコニアを電解質に用いると、安定化ジル
コニアに比べて電池の内部抵抗が増大する点が問題であ
る。また、出発原料の安定化ジルコニア粉末にアルミナ
粉末を添加する方法では、固体電解質の強度は向上する
が、アルミナは絶縁物であるため、酸素イオン伝導性が
著しく低下するという問題があった。
コニアに比べて電池の内部抵抗が増大する点が問題であ
る。また、出発原料の安定化ジルコニア粉末にアルミナ
粉末を添加する方法では、固体電解質の強度は向上する
が、アルミナは絶縁物であるため、酸素イオン伝導性が
著しく低下するという問題があった。
そこで、本発明は、上記の如き事情に鑑み、安定化ジル
コニアの高いイオン伝導性を損なうことなく強度向上を
図った固体電解質及びその製造方法を提供することを目
的とする。
コニアの高いイオン伝導性を損なうことなく強度向上を
図った固体電解質及びその製造方法を提供することを目
的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、安定化ジルコニ
ア中に金属酸化物を含み、該金属酸化物が安定化ジルコ
ニア粒子の粒内に存在することを特徴とする固体電解質
を提供する。同様に、金属アルコキシド、金属塩、又は
サブミクロンの金属粉末もしくは金属酸化物粉末を添加
した安定化ジルコニア粉末スラリーを出発原料とし、こ
れを成形、焼成することを特徴とする固定電解質の製造
方法と、金属アルコキシド又は金属塩溶液に安定化ジル
コニア粉末を分散後前水分解及び／又は仮焼して安定化
ジルコニア粉末に金属水酸化物又は酸化物を担持させ、
この粉末を出発原料とし、成形、焼成することを特徴と
する固体電解質の製造方法とを提供する。
ア中に金属酸化物を含み、該金属酸化物が安定化ジルコ
ニア粒子の粒内に存在することを特徴とする固体電解質
を提供する。同様に、金属アルコキシド、金属塩、又は
サブミクロンの金属粉末もしくは金属酸化物粉末を添加
した安定化ジルコニア粉末スラリーを出発原料とし、こ
れを成形、焼成することを特徴とする固定電解質の製造
方法と、金属アルコキシド又は金属塩溶液に安定化ジル
コニア粉末を分散後前水分解及び／又は仮焼して安定化
ジルコニア粉末に金属水酸化物又は酸化物を担持させ、
この粉末を出発原料とし、成形、焼成することを特徴と
する固体電解質の製造方法とを提供する。
本発明によれば、溶液状の金属アルコキシドあるいは金
属塩がジルコニア粒子を薄く均一にまんべんなく覆うた
め、これを加水分解あるいは加熱分解することにより従
来のジルコニア粉末と金属酸化物（アルミナ）粉末の混
合分散法に比べてより少ない金属酸化物分率ではるかに
均一な分散が達成できる。粒内に存在する金属酸化物粒
子はきわめて小さいため、ジルコニアの酸素イオン伝導
に与える影響は軽微なもので済む。
属塩がジルコニア粒子を薄く均一にまんべんなく覆うた
め、これを加水分解あるいは加熱分解することにより従
来のジルコニア粉末と金属酸化物（アルミナ）粉末の混
合分散法に比べてより少ない金属酸化物分率ではるかに
均一な分散が達成できる。粒内に存在する金属酸化物粒
子はきわめて小さいため、ジルコニアの酸素イオン伝導
に与える影響は軽微なもので済む。
本発明において安定化ジルコニアの強度を向上させるた
めに用いる金属酸化物は実質的にジルコニア粒子の粒内
に存在する（一部は粒界にも存在する）が、従来技術の
如（アルミナ等の金属酸化物がジルコニア粒子と同等の
粒子として存在しない。この構造はナノコンポジットと
呼ばれるもので、第１図にその組織を模式的に示すが、
同図中１がＹＳＺ結晶粒、２が粒内のＡｌ２Ｏ３である
。
めに用いる金属酸化物は実質的にジルコニア粒子の粒内
に存在する（一部は粒界にも存在する）が、従来技術の
如（アルミナ等の金属酸化物がジルコニア粒子と同等の
粒子として存在しない。この構造はナノコンポジットと
呼ばれるもので、第１図にその組織を模式的に示すが、
同図中１がＹＳＺ結晶粒、２が粒内のＡｌ２Ｏ３である
。
第２図に従来のＡｚ２ｏ３添加ＹＳＺの組織を示し、３
が７３７粒、４がＡｌｔ０３粒である。ナノコンポジッ
トにおいて、７３７粒１はマイクロメートルのオーダー
、一般に数廂以上、典型的には数１０〜数１００庫の大
きさであるのに対し、金属酸化物粒２はナノメートル（
サブミクロン）のオーダーである。このようなナノコン
ポジット構造を採用することにより、イオン伝導性を低
下させることなく、強度向上を図ることができる。その
理由は、添加する金属酸化物が小さいこと、さらには少
ない添加量でよいことにあると考えられる。
が７３７粒、４がＡｌｔ０３粒である。ナノコンポジッ
トにおいて、７３７粒１はマイクロメートルのオーダー
、一般に数廂以上、典型的には数１０〜数１００庫の大
きさであるのに対し、金属酸化物粒２はナノメートル（
サブミクロン）のオーダーである。このようなナノコン
ポジット構造を採用することにより、イオン伝導性を低
下させることなく、強度向上を図ることができる。その
理由は、添加する金属酸化物が小さいこと、さらには少
ない添加量でよいことにあると考えられる。
この目的に用いることができる金属酸化物には、安定化
ジルコニアと固溶体を形成しない物質、例えば、アルミ
ナ、クロミア、ムライトなどのほか、結晶学的には安定
化ジルコニアと固溶体を形成する物質、例えば、マグネ
シア、カルシアその他のアルカリ土類金属酸化物、希土
類元素の酸化物、チタニア、酸化ビスマス、トリア、ウ
ラニアなどを用いることもできる。結晶学的には固溶体
を形成し得る物質でも焼成条件、特に温度により、ナノ
コンポジット構造を形成するからである。また、その場
合、部分的に固溶体が形成されてもよいことは勿論であ
る。さらに、上記の各金属酸化物の混合物あるいは複合
物を用いてもよい。複合物としては、イツトリアドープ
セリアのようにそれ自体がイオン導電性を有するものが
あり、これの添加はイオン導電性の値下がより少ないの
で好ましい。
ジルコニアと固溶体を形成しない物質、例えば、アルミ
ナ、クロミア、ムライトなどのほか、結晶学的には安定
化ジルコニアと固溶体を形成する物質、例えば、マグネ
シア、カルシアその他のアルカリ土類金属酸化物、希土
類元素の酸化物、チタニア、酸化ビスマス、トリア、ウ
ラニアなどを用いることもできる。結晶学的には固溶体
を形成し得る物質でも焼成条件、特に温度により、ナノ
コンポジット構造を形成するからである。また、その場
合、部分的に固溶体が形成されてもよいことは勿論であ
る。さらに、上記の各金属酸化物の混合物あるいは複合
物を用いてもよい。複合物としては、イツトリアドープ
セリアのようにそれ自体がイオン導電性を有するものが
あり、これの添加はイオン導電性の値下がより少ないの
で好ましい。
金属酸化物の量は安定化ジルコニア電解質中０．１重量
％でも強度向上の効果があり、その量の増加によって強
度向上も大きくなるが、金属酸化物量があまり多くなる
と安定化ジルコニアのイオン伝導性を損なうので３０重
量％以下が好ましい。
％でも強度向上の効果があり、その量の増加によって強
度向上も大きくなるが、金属酸化物量があまり多くなる
と安定化ジルコニアのイオン伝導性を損なうので３０重
量％以下が好ましい。
より好ましくは０．０１〜２０重量％、さらには０．１
〜５重量％の範囲内である。
〜５重量％の範囲内である。
安定化ジルコニアは、ジルコニアをイツトリア、カルシ
ア等の安定化剤を５〜１０ｍｏ１％、典型的には８ｆｆ
ｌｏ１％添加して安定化したものが有効である。
ア等の安定化剤を５〜１０ｍｏ１％、典型的には８ｆｆ
ｌｏ１％添加して安定化したものが有効である。
金属酸化物を安定化ジルコニアの粒内に存在させる第１
の方法は、安定化ジルコニアスラリー中に金属アルコキ
シド、金属塩、又はサブミクロンΦ金属粉末もしくは金
属酸化物粉末を添加する方法である。金属アルコキシド
はＭ（ＯＣ，）Ｉｚｎ４１）ｆｆｉＣ式中、Ｍは金属元
素、ｎは典型的には１〜４の整数、ｍは金属Ｍの原子価
を表わす。〕で表わされるものが好ましい。溶媒として
はＣｆ１Ｆ［２ｎ。、０Ｈ（ｎ＝１〜４）の低級アルコ
ールや、ヘンゼン、トルエンなどの芳香族系有機溶媒な
どを用いることができる。また、スラリーにはバインダ
ー、分散剤、消泡剤、可塑剤など慣用の添加剤を添加す
ることができる。
の方法は、安定化ジルコニアスラリー中に金属アルコキ
シド、金属塩、又はサブミクロンΦ金属粉末もしくは金
属酸化物粉末を添加する方法である。金属アルコキシド
はＭ（ＯＣ，）Ｉｚｎ４１）ｆｆｉＣ式中、Ｍは金属元
素、ｎは典型的には１〜４の整数、ｍは金属Ｍの原子価
を表わす。〕で表わされるものが好ましい。溶媒として
はＣｆ１Ｆ［２ｎ。、０Ｈ（ｎ＝１〜４）の低級アルコ
ールや、ヘンゼン、トルエンなどの芳香族系有機溶媒な
どを用いることができる。また、スラリーにはバインダ
ー、分散剤、消泡剤、可塑剤など慣用の添加剤を添加す
ることができる。
安定化ジルコニアスラリーの成形、焼成は慣用手法に従
うことができる。
うことができる。
金属酸化物を安定化ジルコニアの粒内に存在させる第２
の方法は、金属アルコキシド又は金属塩溶液に安定化ジ
ルコニア粒子を分散させた後、加水分解を行ない、これ
を濾過、洗浄、乾燥して水酸化物の形で金属成分を安定
化ジルコニア粒子に担持させ、又必要に応じて仮焼して
熱分解により金属酸化物の形に変換して担持させ、この
安定化ジルコニア粒子を用いて成形、焼成する方法であ
る。この場合も、金属アルコキシドの溶媒としては上記
同様の溶媒を用いることができる。金属塩としては硝酸
塩、塩化物、炭酸塩、酢酸塩などを用いることができる
。この場合には、溶媒は水、あるいは低級アルコール、
グリコールなどが用いられる。加水分解は水酸化アルカ
リ、アンモニア、塩基性アミン等を前記溶媒に溶かした
ものを慣用の手法を用いて滴下・混合することにより行
われる。
の方法は、金属アルコキシド又は金属塩溶液に安定化ジ
ルコニア粒子を分散させた後、加水分解を行ない、これ
を濾過、洗浄、乾燥して水酸化物の形で金属成分を安定
化ジルコニア粒子に担持させ、又必要に応じて仮焼して
熱分解により金属酸化物の形に変換して担持させ、この
安定化ジルコニア粒子を用いて成形、焼成する方法であ
る。この場合も、金属アルコキシドの溶媒としては上記
同様の溶媒を用いることができる。金属塩としては硝酸
塩、塩化物、炭酸塩、酢酸塩などを用いることができる
。この場合には、溶媒は水、あるいは低級アルコール、
グリコールなどが用いられる。加水分解は水酸化アルカ
リ、アンモニア、塩基性アミン等を前記溶媒に溶かした
ものを慣用の手法を用いて滴下・混合することにより行
われる。
こうして得られた安定化ジルコニア粒子は表面に微細な
水酸化物又は酸化物の形で金属成分を担持する。この安
定化ジルコニア粒子を用いた成形、焼成は慣用の手法に
従うことができる。
水酸化物又は酸化物の形で金属成分を担持する。この安
定化ジルコニア粒子を用いた成形、焼成は慣用の手法に
従うことができる。
［実施例］
夫隻開土
トルエン５０ｃｃに、アルミニウムイソプロポキシド（
Ｍｗ＝２０４．２５）４．０８５ｇを加え、よく攪拌し
て完全に溶解させた。安定化剤としてＹ２Ｏ２（イツト
リア）を８ｍｏ１％含んだ完全安定化ジルコニア（８Ｙ
ＳＺ）粉末（東ソー製、ＴＺ−８Ｙ 、平均粒径０．３
ＩＩＴｎ）を１００ｇ秤量し、イソプロパツール５０ｃ
ｃを加えて、ボールミルにてよく混合・分散を行なった
。
Ｍｗ＝２０４．２５）４．０８５ｇを加え、よく攪拌し
て完全に溶解させた。安定化剤としてＹ２Ｏ２（イツト
リア）を８ｍｏ１％含んだ完全安定化ジルコニア（８Ｙ
ＳＺ）粉末（東ソー製、ＴＺ−８Ｙ 、平均粒径０．３
ＩＩＴｎ）を１００ｇ秤量し、イソプロパツール５０ｃ
ｃを加えて、ボールミルにてよく混合・分散を行なった
。
これに、先のアルミニウムイソプロポキシドのトルエン
溶液と、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）粉末１０ｇ、
及び少量の分散剤、脱泡剤、可塑剤を添加し、ボールミ
ルにて更に混合・分散を行った。出東上がったスラリー
を真空脱泡後、ドクターブレード装置にてグリーンシー
トを作製し、打ち抜き、焼成を経てセラミックス焼成体
シートを得た。焼成体は厚さ約２００−で、曲げ強度、
抵抗、燃料電池セル性能を下記表に示すが、そのいずれ
においても著しく良好な性能を示した。
溶液と、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）粉末１０ｇ、
及び少量の分散剤、脱泡剤、可塑剤を添加し、ボールミ
ルにて更に混合・分散を行った。出東上がったスラリー
を真空脱泡後、ドクターブレード装置にてグリーンシー
トを作製し、打ち抜き、焼成を経てセラミックス焼成体
シートを得た。焼成体は厚さ約２００−で、曲げ強度、
抵抗、燃料電池セル性能を下記表に示すが、そのいずれ
においても著しく良好な性能を示した。
焼成体を透過電子顕微鏡で観察したが、安定化ジルコニ
ア粒子内にアルミナ粒子の存在が認められた。また、ア
ルミナ粒子の１部はジルコニア粒子の粒界にも存在する
。
ア粒子内にアルミナ粒子の存在が認められた。また、ア
ルミナ粒子の１部はジルコニア粒子の粒界にも存在する
。
実施貫呈
トルエン１００ｃｃに実施例１と同様にアルミニウムイ
ソプロポキシド８．１７ｇを溶解させたものに、インド
リウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ） 粉末を１００ｇを
よ（分散させてスラリー化した後、純水５ｇと微量のア
ンモニア水にイソプロパツールを加えて１００ｃｃとし
たものをゆっくりと滴下し、加水分解を行なった。これ
を濾過・乾燥した粉末を６００°Ｃにて仮焼し、アルミ
ナ担持ＹＳＺ粉末を得た。
ソプロポキシド８．１７ｇを溶解させたものに、インド
リウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ） 粉末を１００ｇを
よ（分散させてスラリー化した後、純水５ｇと微量のア
ンモニア水にイソプロパツールを加えて１００ｃｃとし
たものをゆっくりと滴下し、加水分解を行なった。これ
を濾過・乾燥した粉末を６００°Ｃにて仮焼し、アルミ
ナ担持ＹＳＺ粉末を得た。
この粉末にトルエン５０ｃｃ、イソプロパツール５０ｃ
ｃ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ） １０ｇ、および
少量の分散剤、脱泡剤、可塑剤を加えてボールミルにて
混合・分散を行い、ドクターブレード装置にてシート引
きを行なった。焼成体の強度、セル性能共に下記表１に
示すが実施例１とほぼ同様の性能を得た。
ｃ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ） １０ｇ、および
少量の分散剤、脱泡剤、可塑剤を加えてボールミルにて
混合・分散を行い、ドクターブレード装置にてシート引
きを行なった。焼成体の強度、セル性能共に下記表１に
示すが実施例１とほぼ同様の性能を得た。
焼成体を透過電子顕微鏡で観察したが、安定化ジルコニ
ア粒子内にアルミナ粒子の存在が確認された。また、ア
ルミナ粒子は１部ジルコニア粒子の粒界にも存在する。
ア粒子内にアルミナ粒子の存在が確認された。また、ア
ルミナ粒子は１部ジルコニア粒子の粒界にも存在する。
ル較炭上工Ｉ
実施例２のアルミナ担持ＹＳＺ粉末に代えて、安定化剤
としてイツトリアを３ｍｏ１％及び８ｍｏ１％含んだ部
分安定化及び完全安定化ジルコニア（３ｙｓｚ及び８Ｙ
ＳＺ、平均粒径０．３声）を用い、実施例２と同様の方
法でスラリーを作成し、成形及び焼成した。
としてイツトリアを３ｍｏ１％及び８ｍｏ１％含んだ部
分安定化及び完全安定化ジルコニア（３ｙｓｚ及び８Ｙ
ＳＺ、平均粒径０．３声）を用い、実施例２と同様の方
法でスラリーを作成し、成形及び焼成した。
焼成体の特性を下記表に示す。
ル較狙主二工
比較例２の完全安定化ジルコニア（８ＹＳＺ）粉末にア
ルミナ粉末（大関化学製ＴＭ−ＤＲ、平均粒径０、２
ａｍ ）を１０重量％、２０重量％、及び３０重量％添
加し、以下実施例２と同様にして焼成体を作成した。
ルミナ粉末（大関化学製ＴＭ−ＤＲ、平均粒径０、２
ａｍ ）を１０重量％、２０重量％、及び３０重量％添
加し、以下実施例２と同様にして焼成体を作成した。
焼成体の特性を下記表１に示す。
ス１１」ｌ
トルエン５０ｃｃに、安定化剤としてＹ２Ｏ２（イント
リア）を３ｍｏ１％含んだ完全安定化ジルコニア（８Ｙ
ＳＺ）粉末（東ソー製、ＴＺ−８Ｙ 、平均粒径０．３
１！ｍ）と、表２に示した添加物質（粒径０．３〜０，
５μ）とを表２に示した割合で合計１００ｇ秤量し、イ
ソプロパツール５０ｃｃを加えて、ボールミルにてよく
混合・分散を行なった。これに、ポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）粉末１０ｇ１及び少量の分散剤、脱泡剤、可
塑剤を添加し、ボールミルにて更に混合・分散を行った
。出来上がったスラリーを真空脱泡後、ドクターブレー
ド装置にてグリーンシートを作製し、打ち抜き、１４０
０°Ｃ１８時間焼成を経てセラミックス焼成体シートを
得た。焼成体は厚さ約２００趨で、曲げ強度、抵抗、燃
料電池セル性能を下記表２に示すが、そのいずれにおい
ても著しく良好な性能を示した。
リア）を３ｍｏ１％含んだ完全安定化ジルコニア（８Ｙ
ＳＺ）粉末（東ソー製、ＴＺ−８Ｙ 、平均粒径０．３
１！ｍ）と、表２に示した添加物質（粒径０．３〜０，
５μ）とを表２に示した割合で合計１００ｇ秤量し、イ
ソプロパツール５０ｃｃを加えて、ボールミルにてよく
混合・分散を行なった。これに、ポリビニルブチラール
（ＰＶＢ）粉末１０ｇ１及び少量の分散剤、脱泡剤、可
塑剤を添加し、ボールミルにて更に混合・分散を行った
。出来上がったスラリーを真空脱泡後、ドクターブレー
ド装置にてグリーンシートを作製し、打ち抜き、１４０
０°Ｃ１８時間焼成を経てセラミックス焼成体シートを
得た。焼成体は厚さ約２００趨で、曲げ強度、抵抗、燃
料電池セル性能を下記表２に示すが、そのいずれにおい
ても著しく良好な性能を示した。
なお、表２において、強度は、３ ｍ Ｘ ４０ｍｍ
ＸＯ，２ｌ！ｍで寸法誤差１０％以内の試験片を１０片
用意し、スパン３０ｍｍにて３点曲げ試験を行なった平
均値である。導電率は、試験片の両面に面積０．５ ｃ
ｉの電極をＰｔペーストの塗布により形成し、Ｐｔ網に
て集電したもので、１０００°Ｃ１大気中の値である。
ＸＯ，２ｌ！ｍで寸法誤差１０％以内の試験片を１０片
用意し、スパン３０ｍｍにて３点曲げ試験を行なった平
均値である。導電率は、試験片の両面に面積０．５ ｃ
ｉの電極をＰｔペーストの塗布により形成し、Ｐｔ網に
て集電したもので、１０００°Ｃ１大気中の値である。
セル性能は、試験片の両面に面積０．５ ｃｕｔのアノ
ード（Ｎｉ 二８ＹＳＺ ＝９ ： １の重量比で混
合したペースト〕およびカソード（Ｌ ａｏ、 ９ Ｓ
ｒｏ、 Ｉ Ｍ１０３ペースト）を形成し、Ｐｔ網に
て集電したもので、１０００°Ｃにて燃料として純水素
を、また酸化側として純酸素を、それぞれ流量１００ｃ
ｃ／ｍｉｎ、にて流したときのＩＡ定電流時の出力であ
る。
ード（Ｎｉ 二８ＹＳＺ ＝９ ： １の重量比で混
合したペースト〕およびカソード（Ｌ ａｏ、 ９ Ｓ
ｒｏ、 Ｉ Ｍ１０３ペースト）を形成し、Ｐｔ網に
て集電したもので、１０００°Ｃにて燃料として純水素
を、また酸化側として純酸素を、それぞれ流量１００ｃ
ｃ／ｍｉｎ、にて流したときのＩＡ定電流時の出力であ
る。
表
〔発明の効果〕
本発明による完全安定化ジルコニア固定電解質は少量の
金属酸化物が粒内に存在して焼成体強度を高めるので、
完全安定化ジルコニアの優れたイオン伝導性を損なうこ
となく強度向上を図ることができる。
金属酸化物が粒内に存在して焼成体強度を高めるので、
完全安定化ジルコニアの優れたイオン伝導性を損なうこ
となく強度向上を図ることができる。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明及び従来法の安定化
ジルコニア固体電解質の模式組織図である。 １・・・７３２粒、 ２・・・Ａｆｆｉｚ０３．
３・・・７３２粒、 ４・・・へ！２０３粒。
ジルコニア固体電解質の模式組織図である。 １・・・７３２粒、 ２・・・Ａｆｆｉｚ０３．
３・・・７３２粒、 ４・・・へ！２０３粒。
Claims (3)
- １．安定化ジルコニア中に金属酸化物を含み、該金属酸
化物が安定化ジルコニア粒子の粒内に存在することを特
徴とする固体電解質。 - ２．金属アルコキシド、金属塩、又はサブミクロンの金
属粉末もしくは金属酸化物粉末を添加した安定化ジルコ
ニア粉末スラリーを出発原料とし、これを成形、焼成す
ることを特徴とする固体電解質の製造方法。 - ３．金属アルコキシド又は金属塩溶液に安定化ジルコニ
ア粉末を分散後加水分解及び／又は仮焼して安定化ジル
コニア粉末に金属水酸化物又は酸化物を担持させ、この
粉末を出発原料とし、成形、焼成することを特徴とする
固体電解質の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2221260A JPH0412058A (ja) | 1989-08-25 | 1990-08-24 | 安定化ジルコニア固体電解質及びその製法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-217539 | 1989-08-25 | ||
| JP21753989 | 1989-08-25 | ||
| JP1-253760 | 1989-09-30 | ||
| JP2221260A JPH0412058A (ja) | 1989-08-25 | 1990-08-24 | 安定化ジルコニア固体電解質及びその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412058A true JPH0412058A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=26522073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2221260A Pending JPH0412058A (ja) | 1989-08-25 | 1990-08-24 | 安定化ジルコニア固体電解質及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0412058A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006077355A1 (fr) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Areva T & D Sa | Procede de preparation de ceramiques semi-conductrices constituees d'oxydes de metaux tel que l'etain en particulier pour les varistances |
| JP2012512521A (ja) * | 2008-12-17 | 2012-05-31 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | 固体酸化物型燃料電池スタック用の共ドープｙｓｚ電解質 |
| JPWO2019187840A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2020-04-30 | 旭化成株式会社 | 触媒、触媒の製造方法、アクリロニトリルの製造方法 |
| JP2025022983A (ja) * | 2019-10-03 | 2025-02-14 | 東ソー株式会社 | ジルコニア粉末及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2221260A patent/JPH0412058A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006077355A1 (fr) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Areva T & D Sa | Procede de preparation de ceramiques semi-conductrices constituees d'oxydes de metaux tel que l'etain en particulier pour les varistances |
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| JPWO2019187840A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2020-04-30 | 旭化成株式会社 | 触媒、触媒の製造方法、アクリロニトリルの製造方法 |
| US10940463B2 (en) | 2018-03-30 | 2021-03-09 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Catalyst, method for producing catalyst, and method for producing acrylonitrile |
| JP2025022983A (ja) * | 2019-10-03 | 2025-02-14 | 東ソー株式会社 | ジルコニア粉末及びその製造方法 |
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