JP2000272954A - Storage of hygroscopic ceramic - Google Patents

Storage of hygroscopic ceramic

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JP2000272954A
JP2000272954A JP11012561A JP1256199A JP2000272954A JP 2000272954 A JP2000272954 A JP 2000272954A JP 11012561 A JP11012561 A JP 11012561A JP 1256199 A JP1256199 A JP 1256199A JP 2000272954 A JP2000272954 A JP 2000272954A
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Japan
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storage
relative humidity
ceramic
hygroscopic
days
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Uematsu
秀樹 上松
Hiroki Sugiura
宏紀 杉浦
Toru Shimamori
融 島森
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To store a hygroscopic ceramic having the increasing rate of weight of a specific % or higher than it after stored in an atmosphere with a relative humidity of a specified % or higher than it for prescribed days without deteriorating characteristics for a long period of time by keeping the ceramic in a container having a relative humidity of a specific % or lower than it. SOLUTION: The relative humidity of a container in which a hygroscopic ceramic having <=0.01% increasing rate of weight after stored at >=15% relative humidity for 60 days is stored is <=10%. This method is preferable as a storage method for a ceramic having a strength of <=90% initial strength after stored in an atmosphere having >=42% relative humidity for >=60 days, a ceramic having ionic conductivity with a specific resistance value of 1.1 times as much as that before the storage and a ceramic having >=4 μm thickness of deterioration layer caused by moisture absorption occurring on the surface after stored in an atmosphere with >=15% relative humidity for 30 days. This method is preferable as a storage method for β-alumina ceramic. A β-alumina tube has the same characteristics as those immediately after baking even after long-term preservation and exhibits high airtightness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、吸湿性セラミックスの
保管法に関するものである。さらに詳しくは、例えばベ
ータアルミナセラミックスやナトリウムイオン伝導性ガ
ラス(NASICON)といったナトリウムイオン伝導体のよう
に、水分と接触することにより、セラミックス焼結体内
に存在する親水性のイオンが表面へ移動して、組成分布
の不均一化及びイオンの移動による結晶構造の崩壊を引
き起こす、或いは表面に水との反応物が生成することに
より表面活性の低下及び表面構造の崩壊を引き起こすよ
うな吸湿性セラミックスを、長期間に渡り、その特性を
劣化させることなく安価に効果的に保管する方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for storing hygroscopic ceramics. More specifically, as in the case of sodium ion conductors such as beta-alumina ceramics and sodium ion conductive glass (NASICON), hydrophilic ions present in the ceramic sintered body move to the surface by contact with moisture. A hygroscopic ceramic that causes a crystal structure collapse due to non-uniform composition distribution and ion migration, or a reduction in surface activity and surface structure collapse due to the formation of a reactant with water on the surface, The present invention relates to a method for inexpensively and effectively storing the characteristics for a long period of time without deteriorating its characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】吸湿性セラミックスの中で、ベータアル
ミナセラミックスやナトリウムイオン伝導性ガラス(NAS
ICON)といったセラミックスは、アルカリイオン伝導性
を有するため、電池や各種センサーの固体電解質として
用いられている。しかし、アルカリイオンは水分との反
応性が高いため、イオン伝導体内部からアルカリイオン
が上記イオン伝導体の表面及び表面近傍へ移動し水と反
応する現象が発生する。
2. Description of the Related Art Among hygroscopic ceramics, beta alumina ceramics and sodium ion conductive glass (NAS)
Ceramics such as ICON) have alkali ion conductivity and are therefore used as solid electrolytes in batteries and various sensors. However, since alkali ions have high reactivity with water, a phenomenon occurs in which alkali ions move from the inside of the ion conductor to the surface of the ion conductor and near the surface, and react with water.

【0003】その結果、焼結体内部組成の不均一化や結
晶構造の崩壊、また水分とアルカリイオンとの反応物が
イオン伝導体の表面及び表面近傍に生成することに起因
する表面活性の低下や表面構造の崩壊等の問題が生じ
る。例えば、ベータアルミナセラミックスは、吸湿によ
り劣化し、機械的強度の低下やナトリウムイオン伝導性
の低下を引き起こすことが知られている。
[0003] As a result, the internal composition of the sintered body becomes non-uniform, the crystal structure is collapsed, and the surface activity of the ion conductor is reduced due to the formation of a reaction product of water and alkali ions on and near the surface of the ionic conductor. And problems such as collapse of the surface structure. For example, beta-alumina ceramics are known to deteriorate due to moisture absorption, causing a decrease in mechanical strength and a decrease in sodium ion conductivity.

【0004】ここでナトリウム硫黄電池の一般的な構造
を図1に示す。ナトリウム硫黄電池の作動温度は300
℃程度で、正極の硫黄(多硫化ソーダ)1、陰極の金属ナ
トリウム4は液化し、金属ナトリウムに至っては一部蒸
気として電池内部に存在している。そのため、電池内部
の雰囲気は不活性ガスまたは真空に保たれる必要があ
り、また各電池部材の接合部には高い気密性が要求され
る。本発明者等は、従来ベ−タアルミナ質固体電解質管
2を相対湿度30%前後に保ったデシケータ中で保管し
ていた。この従来条件で保管したベ−タアルミナ質固体
電解質管は、保管6ヶ月間までは機械的強度、電気特性
の劣化は見られないことが確認されていた。しかし、ナ
トリウム硫黄電池に組み込んだ際に図1に示したガラス
接合部7で高い気密性が得られないという問題が生じ
た。
FIG. 1 shows a general structure of a sodium-sulfur battery. Operating temperature of sodium sulfur battery is 300
At about ° C., the sulfur (sodium polysulfide) 1 of the positive electrode and the metallic sodium 4 of the cathode are liquefied, and the metallic sodium is partially present as a vapor inside the battery. For this reason, the atmosphere inside the battery needs to be kept at an inert gas or vacuum, and a high airtightness is required at the joint of each battery member. The present inventors have conventionally stored the beta-alumina solid electrolyte tube 2 in a desiccator in which the relative humidity was maintained at about 30%. It has been confirmed that the beta-alumina solid electrolyte tube stored under the conventional conditions does not show any deterioration in mechanical strength and electrical characteristics until storage for 6 months. However, when assembled in a sodium-sulfur battery, there was a problem that high airtightness could not be obtained at the glass joint 7 shown in FIG.

【0005】気密性が得られない原因を調査した結果、
相対湿度30%前後の条件で保管したベ−タアルミナ質
固体電解質管の表面から厚み方向に向けて密度の低い劣
化層が生成しており、これが原因で高い気密性が得られ
ないことが明らかになった。また、この劣化層の厚みは
保管期間が長くなるにつれて厚くなっていくため、ある
厚み以上になると機械的強度を劣化させる原因になると
考えられる。この劣化層のSEM観察写真の一例を図2
(劣化層厚み:約35μm)に示す。
[0005] As a result of investigating the cause of the lack of airtightness,
A deteriorated layer having a low density is formed in the thickness direction from the surface of the solid alumina solid electrolyte tube stored at a relative humidity of about 30%, and it is apparent that high airtightness cannot be obtained due to this. became. Further, since the thickness of the deteriorated layer increases as the storage period becomes longer, it is considered that the mechanical strength is deteriorated when the thickness exceeds a certain thickness. An example of a SEM observation photograph of this deteriorated layer is shown in FIG.
(Thickness of the deteriorated layer: about 35 μm).

【0006】また、正極に多硫化ソーダ、陰極に金属ナ
トリウムを用いているため、電池内に持ち込まれる水分
は、正負極活物質と反応し活性を損なわせる。特に負極
活物質である金属ナトリウムとは反応活性が高く、酸化
ナトリウムや水酸化ナトリウムを生成し、ナトリウムの
イオン化や、ベ−タアルミナセラミックス/金属ナトリ
ウム界面での電子及びナトリウムの授受を阻害する。そ
のため、ベータアルミナセラミックス等の電池に用いら
れる部材に吸着して持ち込まれる水分は電池性能を著し
く低下させる。このため、ベータアルミナセラミックス
に吸着する水は極力少なくすることが望まれている。
In addition, since sodium polysulfide is used for the positive electrode and metallic sodium is used for the negative electrode, the moisture introduced into the battery reacts with the positive and negative electrode active materials and impairs the activity. In particular, it has a high reaction activity with metallic sodium which is a negative electrode active material, generates sodium oxide and sodium hydroxide, and inhibits ionization of sodium and exchange of electrons and sodium at the beta alumina ceramics / metallic sodium interface. Therefore, moisture adsorbed and brought into a member used for a battery such as beta alumina ceramics significantly lowers battery performance. For this reason, it is desired that the amount of water adsorbed on the beta alumina ceramics be reduced as much as possible.

【0007】上記諸問題に共通する対策法は、保管条件
の湿度を低くすることである。例えば、特開昭51−1
48710号公報には乾燥剤を用いたベ−タアルミナセ
ラミックスの保管方法が開示されている。具体的には、
ポリエチレン、ポリ塩化ビニル製の袋等の封止可能な容
器にシリカゲル、塩化カルシウム等の乾燥剤をベ−タ・
アルミナと共に収納、封止する方法が示されている。本
方法によれば、水分吸着による保管中の重量増加や、焼
結体の機械的強度の劣化を抑制できる旨が記載されてい
る。また、特開平2−14872号公報には真空封止或
いは不活性ガスを封入後封止するベ−タアルミナセラミ
ックスの保管方法が開示されている。
[0007] A countermeasure common to the above problems is to lower the humidity under storage conditions. For example, JP-A-51-1
No. 48710 discloses a method for storing beta-alumina ceramics using a desiccant. In particular,
A desiccant such as silica gel or calcium chloride is applied to a sealable container such as a polyethylene or polyvinyl chloride bag.
A method of containing and sealing with alumina is shown. According to this method, it is described that weight increase during storage due to moisture adsorption and deterioration of mechanical strength of a sintered body can be suppressed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-14872 discloses a method of storing beta-alumina ceramics which is sealed after vacuum sealing or sealing with an inert gas.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、乾燥剤を用い
た保管方法は、初期段階(およそ2〜3ヶ月)では重量
変化や機械的強度の劣化の抑制に効果があるが、年単位
の長期保管期間では、前述の高吸湿性セラミックス表面
及び表面近傍に発生するポーラスな劣化層の生成を十分
に抑制できない。また、真空封止或いは不活性ガスを封
入後封止する保管方法は、減圧処理に耐え得る特殊容器
や高価な不活性ガスを使用するため、保管に係るコスト
が高くなる問題があった。
However, the storage method using a desiccant is effective at the initial stage (approximately 2 to 3 months) to suppress weight change and deterioration of mechanical strength, During the storage period, the formation of the porous degraded layer generated on the surface of the highly hygroscopic ceramic and near the surface cannot be sufficiently suppressed. Further, the vacuum sealing or the storage method of sealing after sealing the inert gas uses a special container or an expensive inert gas that can withstand the decompression treatment, and thus has a problem that the storage cost is increased.

【0009】また、従来においては、吸湿性セラミック
スの保管雰囲気の湿度は詳細に調査、検討されていない
ため、具体的にどの程度にコントロールすれば吸湿性セ
ラミックスの劣化や変質を完全に抑制できるかが見出さ
れていなかった。本発明は、上記の諸問題を解決し、高
吸湿性セラミックスの長期保管を可能にする保管方法を
提供することを目的とする。
In the past, the humidity of the storage atmosphere of hygroscopic ceramics has not been investigated or studied in detail, so how much concrete control can be performed to completely suppress the deterioration and alteration of hygroscopic ceramics? Was not found. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a storage method that enables long-term storage of highly hygroscopic ceramics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、相対
湿度15%以上の雰囲気中に60日保管した後の重量増
加率が0.01%以上である吸湿性セラミックスを保管
する容器内の相対湿度を10%以下とすることを要旨と
する。当該吸湿性セラミックスを係る条件下で保管する
ことで、2年以上の長期保管後の重量増加率を0.02
%以下に抑えることができる。この重量増加分は、吸湿
水分及び/又は吸湿水分とセラミックスを構成するイオ
ン成分との反応物に起因するものと推察される。また、
保管容器内の相対湿度は5%以下とすると更に好ましい
結果が得られる。当該吸湿性セラミックスを係る条件下
で保管することで、2年以上の長期保管後の重量増加率
を実質的に0%に抑えることができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a container for storing a hygroscopic ceramic having a weight increase rate of 0.01% or more after being stored for 60 days in an atmosphere having a relative humidity of 15% or more. The point is to make the relative humidity 10% or less. By storing the hygroscopic ceramic under such conditions, the weight increase rate after a long-term storage of 2 years or more can be reduced by 0.02%.
% Or less. This increase in weight is presumed to be caused by moisture absorption and / or a reaction product of the moisture absorption and the ionic component constituting the ceramic. Also,
More preferable results are obtained when the relative humidity in the storage container is 5% or less. By storing the hygroscopic ceramic under such conditions, the rate of weight increase after long-term storage for two years or more can be suppressed to substantially 0%.

【0011】請求項2の発明は、相対湿度42%以上の
雰囲気中に60日保管した後の強度が、当該保管前にお
ける初期強度の90%以下である吸湿性セラミックスを
保管する容器内の相対湿度を10%以下とすることを要
旨とする。当該吸湿性セラミックスを係る条件下で保管
することで、2年以上の長期保管後の強度劣化を実質的
に0%に抑えることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a container for storing a hygroscopic ceramic having a strength after storage in an atmosphere having a relative humidity of 42% or more for 60 days or less of 90% or less of an initial strength before the storage. It is essential that the humidity be 10% or less. By storing the hygroscopic ceramic under such conditions, the deterioration in strength after long-term storage for two years or more can be suppressed to substantially 0%.

【0012】請求項3の発明は、相対湿度42%以上の
雰囲気中に60日保管した後の比抵抗値が、当該保管前
における比抵抗値の1.1倍以上であるイオン伝導性を
有する吸湿性セラミックスを保管する容器内の相対湿度
を10%以下とすることを要旨とする。当該吸湿性セラ
ミックスを係る条件下で保管することで、2年以上の長
期保管後の比抵抗値の変化率を実質的に0%に抑えるこ
とができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ionic conductivity in which the specific resistance after storage for 60 days in an atmosphere having a relative humidity of 42% or more is 1.1 times or more the specific resistance before storage. The gist is that the relative humidity in the container storing the hygroscopic ceramics is set to 10% or less. By storing the hygroscopic ceramic under such conditions, the rate of change of the specific resistance value after long-term storage for two years or more can be suppressed to substantially 0%.

【0013】請求項4の発明は、相対湿度15%以上の
雰囲気中に30日保管した後に、表面に発生する吸湿に
起因する劣化層の厚みが4μm以上である吸湿性セラミ
ックスを保管する容器内の相対湿度を10%以下とする
ことを要旨とする。当該吸湿性セラミックスを係る条件
下で保管することで、2年以上の長期保管後に表面に発
生する劣化層の厚みを実質的に0μmに抑えることがで
きる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a container for storing a hygroscopic ceramic in which the thickness of a deteriorated layer caused by moisture absorption generated on the surface is 4 μm or more after storage in an atmosphere having a relative humidity of 15% or more for 30 days. The point is to make the relative humidity 10% or less. By storing the hygroscopic ceramic under such conditions, the thickness of the deteriorated layer generated on the surface after long-term storage of two years or more can be suppressed to substantially 0 μm.

【0014】請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4
のいずれかに記載の吸湿性セラミックスがベータアルミ
ナセラミックスであることを要旨とする。吸湿性が高
く、また、吸湿に伴う機械的強度や電気的特性の劣化が
顕著なベータアルミナセラミックスの保管方法として好
適である。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4.
The gist is that the hygroscopic ceramic described in any of the above is beta alumina ceramic. It is suitable as a storage method for beta-alumina ceramics which has high hygroscopicity and in which the mechanical strength and electrical characteristics are significantly deteriorated due to the moisture absorption.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の評価材料には、吸湿性セラミックス
として最もよく知られているベ−タアルミナセラミック
スを長さ400mm×外径45mm×肉厚2.5mmの有底円
筒状にしたもの(以下、ベータアルミナ管と称する。)
を用いた。試験に用いたベータアルミナ管の保管前の初
期特性値は、相対密度が99.0%以上であり、焼成直
後の圧環強度が350MPa、比抵抗値は3.2Ω-cm
であった。
EXAMPLES The evaluation material of the present invention was made of beta-alumina ceramic, which is best known as a hygroscopic ceramic, in the form of a bottomed cylinder having a length of 400 mm, an outer diameter of 45 mm and a wall thickness of 2.5 mm ( Hereinafter, it is referred to as a beta alumina tube.)
Was used. The initial characteristic values before storage of the beta alumina tube used in the test were as follows: relative density is 99.0% or more, radial crushing strength immediately after firing was 350 MPa, and specific resistance value was 3.2 Ω-cm.
Met.

【0016】試験は、ベータアルミナ管の保管容器内の
相対湿度を変化させて行った。具体的には、相対湿度を
4±1%、9±1%、15±1%、20±1%、42±
1%、86±1%の6条件とした。保管時の温度は20
±2℃とした。湿度の調整方法は、実施例である相対湿
度4±1%(実施例1)と9±1%(実施例2)の場合
においては、脱湿装置付きのデシケータを用いることに
より調整した。また、比較例である相対湿度15±1%
(比較例1)、20±1%(比較例2)、42±1%
(比較例3)、86±1%(比較例4)の場合において
は、"InternationalCritical Tables",Vol.1,p.67,Mc
Graw-Hill(1926)に記載の一定の湿度を与える溶液を用
いて調整した。具体的には、比較例1では塩化リチウム
1水和物を、比較例2では酢酸カリウム飽和水溶液を、
比較例3では硝酸亜鉛6水和物飽和水溶液を、比較例4
では硫酸水素カリウムの飽和水溶液を用いた。評価期間
は、7日、14日、28日、56日、120日、210
日、390日、480日、570日、750日の10段
階で行った。これらの試料については、以下に示した
〜の項目について評価を行った。
The test was performed by changing the relative humidity in the storage container of the beta alumina tube. Specifically, the relative humidity was set to 4 ± 1%, 9 ± 1%, 15 ± 1%, 20 ± 1%, 42 ± 1%.
The conditions were 1% and 86 ± 1%. Storage temperature is 20
± 2 ° C. The humidity was adjusted by using a desiccator with a dehumidifier in the case of the relative humidities of 4 ± 1% (Example 1) and 9 ± 1% (Example 2). Further, a relative humidity of 15 ± 1% which is a comparative example.
(Comparative Example 1), 20 ± 1% (Comparative Example 2), 42 ± 1%
(Comparative Example 3), 86 ± 1% (Comparative Example 4), “International Critical Tables”, Vol. 1, p. 67, Mc
Adjustment was performed using a solution that gave a constant humidity as described in Graw-Hill (1926). Specifically, in Comparative Example 1, lithium chloride monohydrate was used, and in Comparative Example 2, potassium acetate saturated aqueous solution was used.
In Comparative Example 3, a saturated aqueous solution of zinc nitrate hexahydrate was used.
Used a saturated aqueous solution of potassium hydrogen sulfate. The evaluation period is 7, 14, 28, 56, 120, 210
390 days, 480 days, 570 days and 750 days. For these samples, the following items (1) to (5) were evaluated.

【0017】.重量増加率の測定 所定期間経過毎のベータアルミナ管の重量増加率ΔW
(%)は、以下の数式1に従って計算した。但し、W0
初期重量(保管前の重量)、W1は所定の日数保管後の重
量である。試料数は各条件毎に4本測定し、その平均値
を算出した。結果を表1及び図3に示した。
[0017] Measurement of weight increase rate Weight increase rate ΔW of beta-alumina tube every elapse of predetermined period
(%) Was calculated according to the following formula 1. However, W 0 is the initial weight (weight before storage), W 1 is the weight after storage a predetermined number of days. Four samples were measured for each condition, and the average value was calculated. The results are shown in Table 1 and FIG.

【0018】[0018]

【数1】ΔW=100×(W1−W0)/W0 1W = 100 × (W 1 −W 0 ) / W 0

【0019】.圧環強度率の測定 所定期間経過毎のベータアルミナ管の強度劣化は、切り
出しで得られるリング形状の試験片を径方向に圧縮した
ときの破壊強度である圧環強度(σr)を用いて評価し
た。ここで「圧環強度σr」とは、以下の数式2によっ
て算出される。但し、Pは破断時の最大荷重(MP
a)、Dは試験片の外径(mm)、dは試験片の肉厚
(mm)、Lは試験辺の幅である。測定方法はJIS
Z 2507に準じて測定した。試験片はベータアルミ
ナ管から幅3mmのリングを10本切り出して作製し
た。ここで「圧環強度率」とは、初期圧環強度に対する
所定期間保管後の圧環強度の割合(単位:%)をいう。
結果を表2及び図4に示した。
[0019] Measurement of radial crushing strength ratio The strength deterioration of the beta-alumina tube every predetermined period was evaluated using radial crushing strength (σ r ), which is the breaking strength when a ring-shaped test piece obtained by cutting was compressed in the radial direction. . Here, the “ring radius σ r ” is calculated by the following Equation 2. However, P is the maximum load at break (MP
a) and D are the outer diameter (mm) of the test piece, d is the thickness (mm) of the test piece, and L is the width of the test side. Measurement method is JIS
It was measured according to Z2507. The test piece was produced by cutting out 10 rings of 3 mm width from a beta alumina tube. Here, the “ring compression strength ratio” refers to the ratio (unit:%) of the crushing intensity after storage for a predetermined period to the initial crushing intensity.
The results are shown in Table 2 and FIG.

【0020】[0020]

【数2】σr=P×(D−d)/(L×d2Σ r = P × (D−d) / (L × d 2 )

【0021】.比抵抗値の変化率の測定 所定期間経過毎のベータアルミナ管の比抵抗値は、アル
ゴン雰囲気下350℃のグロ−ブボックス中で、ベ−タ
アルミナ管の円筒内側と円筒外側に金属ナトリウムを接
触させ、該焼結体部の抵抗値を4端子法で測定した。各
条件につき3本のベータアルミナ管を測定し、「比抵抗
値の変化率(ΔR)」を、以下の数式3を用いて算出し
た。但し、R1は所定期間保管後の比抵抗値、R0は当該
保管前の比抵抗値である。従って、ここにいう「比抵抗
値の変化率」とは、ベータアルミナ管の抵抗値を「連続
的に」測定した際の抵抗値の経時変化を示すものではな
い。また「比抵抗値の変化率(ΔR)」が正である場
合、比抵抗値が高くなったことを示す。結果を表3及び
図5に示した。
[0021] Measurement of change rate of specific resistance value The specific resistance value of the beta-alumina tube at every elapse of a predetermined period is determined by contacting metallic sodium inside and outside the cylinder of the beta-alumina tube in a glove box at 350 ° C under an argon atmosphere. Then, the resistance value of the sintered body was measured by a four-terminal method. Three beta-alumina tubes were measured for each condition, and the “rate of change in specific resistance value (ΔR)” was calculated using the following equation (3). However, R 1 is the specific resistance value after a predetermined period storage, R 0 is a specific resistance value before the storage. Therefore, the “rate of change in specific resistance value” here does not indicate a change with time in the resistance value when the resistance value of the beta alumina tube is measured “continuously”. When the “rate of change in specific resistance value (ΔR)” is positive, it indicates that the specific resistance value has increased. The results are shown in Table 3 and FIG.

【0022】[0022]

【数3】ΔR=100×(R1−R0)/R0 ΔR = 100 × (R 1 −R 0 ) / R 0

【0023】.劣化層の厚みの測定 所定期間経過毎のベータアルミナ管の表面に生じた劣化
層の厚みは、以下のように測定した。すなわち、ベータ
アルミナ管からリング形状の試験片を切り出し、断面を
鏡面研磨により平滑にした後、SEMにより観察し、表
面に生成した劣化層の厚みを測定して求めた。劣化層の
厚みは、各試料及び各部位によって多少のバラツキがあ
るため、各条件につき、4本のベータアルミナ管から各
々5点の試験片を採取して計20点の測定結果を平均し
て求めた。結果を表4及び図6に示した。
[0023] Measurement of Degraded Layer Thickness The thickness of the degraded layer formed on the surface of the beta-alumina tube every predetermined period was measured as follows. That is, a ring-shaped test piece was cut out from a beta-alumina tube, the cross section was smoothed by mirror polishing, observed by SEM, and the thickness of the deteriorated layer formed on the surface was measured and determined. Since the thickness of the deteriorated layer varies slightly depending on each sample and each part, for each condition, five test pieces are taken from four beta alumina tubes, and the measurement results of a total of 20 points are averaged. I asked. The results are shown in Table 4 and FIG.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【表3】 [Table 3]

【0027】[0027]

【表4】 [Table 4]

【0028】表1及び図3は、各相対湿度における重量
増加率を示す結果である。本結果より、本発明に従って
保管を行っていたベ−タアルミナ管は750日経過後も
重量の変化は実質的に無く、水分の吸湿が起こっていな
いことを示している。特に実施例1で示される相対湿度
5±1%の雰囲気下で保管した試料は、全く重量変化を
生じていない。一方、各比較例では、相対湿度が高くな
るにつれて重量増加率も大きくなる傾向にあることがわ
かる。特に比較例3及び比較例4では、著しい劣化によ
る表層剥離が発生し、大量の水分を吸湿したことがわか
る。
Table 1 and FIG. 3 show the results of the rate of weight increase at each relative humidity. These results show that the beta alumina tube stored in accordance with the present invention had substantially no change in weight even after 750 days had elapsed, indicating that moisture absorption had not occurred. In particular, the sample stored in the atmosphere of the relative humidity of 5 ± 1% shown in Example 1 did not change in weight at all. On the other hand, in each comparative example, it can be seen that the rate of weight increase tends to increase as the relative humidity increases. In particular, in Comparative Examples 3 and 4, it can be seen that surface layer peeling due to remarkable deterioration occurred and a large amount of moisture was absorbed.

【0029】表2及び図4は、各相対湿度における圧環
強度率を示す結果である。本結果より、本発明に従い保
管したベ−タアルミナ管は750日保管後も全く強度の
劣化を引き起こしておらず、保管開始時の強度を維持し
ていることが分かる。一方、比較例3及び比較例4で
は、急激に強度の劣化が進行していることが分かる。特
に比較例3及び比較例4では、著しい劣化による表層剥
離が発生した。比較例1及び比較例2については、比較
例3及び比較例4のように表面剥離は認められなかった
が、強度は徐々に低下し、約750日後には比較例1で
70%、比較例2で60%程度まで劣化した。
Table 2 and FIG. 4 show the results of the radial crushing strength ratio at each relative humidity. From these results, it can be understood that the beta alumina tube stored according to the present invention did not cause any deterioration in strength even after storage for 750 days, and maintained the strength at the start of storage. On the other hand, in Comparative Example 3 and Comparative Example 4, it can be seen that the deterioration of the strength is rapidly progressing. In particular, in Comparative Examples 3 and 4, surface layer peeling due to remarkable deterioration occurred. In Comparative Examples 1 and 2, no surface peeling was observed as in Comparative Examples 3 and 4, but the strength gradually decreased, and after about 750 days, 70% in Comparative Example 1 and Comparative Example 1 In No. 2, it deteriorated to about 60%.

【0030】表3及び図5は、各相対湿度における比抵
抗値の変化率を示す結果である。本結果より、本発明に
従い保管したベ−タアルミナ管では、比抵抗値の劣化
(高抵抗化)は全く生じていないことが分かる。一方、
比較例3及び比較例4では、比抵抗値が急激に高くなっ
ており、水分を吸着したことでベ−タアルミナ管の表面
が変質し、ナトリウムイオン伝導性を著しく損なったも
のと考えられる。特に比較例3及び比較例4では、著し
い劣化による表層剥離が発生した。比較例2については
120日経過後までは、比抵抗値の変化はないが、その
後徐々に高抵抗化した。また比較例1については一年程
度までは、経時変化は認められないが、その後、徐々に
高抵抗化した。
Table 3 and FIG. 5 are results showing the rate of change of the specific resistance value at each relative humidity. From these results, it can be seen that in the beta-alumina tube stored according to the present invention, the specific resistance value did not deteriorate (increase in resistance) at all. on the other hand,
In Comparative Examples 3 and 4, the specific resistance was sharply increased, and it is considered that the surface of the beta-alumina tube was altered due to the adsorption of moisture, and the sodium ion conductivity was significantly impaired. In particular, in Comparative Examples 3 and 4, surface layer peeling due to remarkable deterioration occurred. In Comparative Example 2, the resistivity did not change until after 120 days, but the resistance gradually increased thereafter. In Comparative Example 1, no change over time was observed until about one year, but thereafter, the resistance gradually increased.

【0031】表4及び図6は、各相対湿度における劣化
層の厚みを示す結果である。本結果より、本発明に従い
保管を行ったベ−タアルミナ管では、劣化層が全く生成
していないことが分かる。一方、比較例1乃至比較例4
では、保管初期から劣化層が生成している。また、比較
例2の結果から分かるように、圧環強度率及び比抵抗値
の変化率に影響が無い120日程度の保管期間でも、劣
化層は生成している。このようなベータアルミナ管を用
いてナトリウム硫黄電池セルを作製しても、気密性は保
たれないことが確認されている。さらに、比較例3及び
比較例4の結果から、劣化層の厚みが約200μm以上
になると表面が剥離してしまうものと考えられる。
Table 4 and FIG. 6 show the results showing the thickness of the deteriorated layer at each relative humidity. From these results, it can be seen that no deteriorated layer was formed in the beta alumina tube stored according to the present invention. On the other hand, Comparative Examples 1 to 4
In, a deteriorated layer is generated from the early stage of storage. Further, as can be seen from the results of Comparative Example 2, the deteriorated layer is formed even during the storage period of about 120 days, which does not affect the change rate of the radial crushing strength rate and the specific resistance value. It has been confirmed that even when a sodium-sulfur battery cell is manufactured using such a beta-alumina tube, airtightness is not maintained. Further, from the results of Comparative Examples 3 and 4, it is considered that the surface is peeled off when the thickness of the deteriorated layer is about 200 μm or more.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の保管方法を用いれば、吸湿性セ
ラミックスを長期間に渡り、その特性を劣化させること
なく保管することができる。具体的には、長期保管中に
発生する吸湿性セラミックスの組成分布の不均一化、イ
オンの移動による結晶構造の崩壊、或いは表面に水との
反応物が生成することによる表面活性の低下や表面構造
の崩壊を防止することができる。特に、本発明の保管方
法を用いて保管したベ−タアルミナ管は、水分の吸湿に
よる機械的強度の劣化及び電気的特性の劣化がなく、か
つ劣化の初期より表面に生成する劣化層を有しないた
め、長期間保管後も焼成直後と同等の特性を有するだけ
でなく、高い気密性を発揮することができる。
According to the storage method of the present invention, a hygroscopic ceramic can be stored for a long period of time without deteriorating its characteristics. Specifically, the composition distribution of the hygroscopic ceramic generated during long-term storage becomes non-uniform, the crystal structure collapses due to the movement of ions, or the surface activity decreases due to the formation of a reactant with water on the surface, The collapse of the structure can be prevented. In particular, beta alumina tubes stored using the storage method of the present invention have no deterioration in mechanical strength and electrical characteristics due to moisture absorption, and do not have a deteriorated layer formed on the surface from the initial stage of deterioration. Therefore, even after storage for a long period of time, it is possible to exhibit not only the same properties as immediately after firing but also high airtightness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ナトリウム硫黄電池の一般的な構造を示す説明
図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a general structure of a sodium-sulfur battery.

【図2】ベータアルミナ管表面に発生した劣化層の断面
のSEM像。
FIG. 2 is an SEM image of a cross section of a deteriorated layer generated on the surface of a beta alumina tube.

【図3】保管日数に対する重量増加率を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing a weight increase rate with respect to storage days.

【図4】保管日数に対する圧環強度率を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a radial crushing strength ratio with respect to storage days.

【図5】保管日数に対する比抵抗値の変化率を示すグラ
フ。
FIG. 5 is a graph showing a change rate of a specific resistance value with respect to storage days.

【図6】保管日数に対する劣化層の厚みの変化を示すグ
ラフ。
FIG. 6 is a graph showing a change in thickness of a deteriorated layer with respect to the number of storage days.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 硫黄または多硫化ソーダ 2 ベータアルミナ質固体電解質管 3 αアルミナ製絶縁リング 4 金属ナトリウム 5 陰極集電体 6 陽極容器 7 ガラス接合部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sulfur or sodium polysulfide 2 Beta-alumina solid electrolyte tube 3 Alpha-alumina insulating ring 4 Metal sodium 5 Cathode current collector 6 Anode container 7 Glass joint

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3E067 AA11 AB99 BA01A CA07 EE25 4G030 AA03 AA36 BA03 CA07 GA22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3E067 AA11 AB99 BA01A CA07 EE25 4G030 AA03 AA36 BA03 CA07 GA22

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相対湿度15%以上の雰囲気中に60日
保管した後の重量増加率が0.01%以上である吸湿性
セラミックスの保管方法であって、 当該吸湿性セラミックスを保管する容器内の相対湿度を
10%以下とすることを特徴とする吸湿性セラミックス
の保管方法。
1. A method for storing hygroscopic ceramics, wherein the weight gain after storage for 60 days in an atmosphere having a relative humidity of 15% or more is 0.01% or more, wherein a container for storing the hygroscopic ceramics is provided. A method for storing hygroscopic ceramics, wherein the relative humidity of the ceramic is 10% or less.
【請求項2】 相対湿度42%以上の雰囲気中に60日
保管した後の強度が、当該保管前における初期強度の9
0%以下である吸湿性セラミックスの保管方法であっ
て、 当該吸湿性セラミックスを保管する容器内の相対湿度を
10%以下とすることを特徴とする吸湿性セラミックス
の保管方法。
2. The strength after storage for 60 days in an atmosphere having a relative humidity of 42% or more is 9% of the initial strength before the storage.
A method for storing hygroscopic ceramics, which is 0% or less, wherein the relative humidity in a container for storing the hygroscopic ceramics is 10% or less.
【請求項3】 相対湿度42%以上の雰囲気中に60日
保管した後の比抵抗値が、当該保管前における比抵抗値
の1.1倍以上であるイオン伝導性を有する吸湿性セラ
ミックスの保管方法であって、 当該吸湿性セラミックスを保管する容器内の相対湿度を
10%以下とすることを特徴とする吸湿性セラミックス
の保管方法。
3. Storage of hygroscopic ceramics having ionic conductivity whose specific resistance after storage for 60 days in an atmosphere having a relative humidity of 42% or more is 1.1 times or more the specific resistance before storage. A method for storing hygroscopic ceramics, wherein the relative humidity in a container for storing the hygroscopic ceramics is 10% or less.
【請求項4】 相対湿度15%以上の雰囲気中に30日
保管した後に、表面に発生する吸湿に起因する劣化層の
厚みが4μm以上である吸湿性セラミックスの保管方法
であって、 当該吸湿性セラミックスを保管する容器内の相対湿度を
10%以下とすることを特徴とする吸湿性セラミックス
の保管方法。
4. A method for storing hygroscopic ceramics, wherein after storage in an atmosphere having a relative humidity of 15% or more for 30 days, the thickness of a degraded layer due to moisture absorption generated on the surface is 4 μm or more. A method for storing hygroscopic ceramics, wherein the relative humidity in the container for storing ceramics is 10% or less.
【請求項5】 前記吸湿性セラミックスがベータアルミ
ナセラミックスであることを特徴とする請求項1乃至請
求項4のいずれかに記載の吸湿性セラミックスの保管方
法。
5. The storage method for a hygroscopic ceramic according to claim 1, wherein said hygroscopic ceramic is beta-alumina ceramic.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005272009A (en) * 2004-02-23 2005-10-06 Toppan Printing Co Ltd Multilayer package
CN106586283A (en) * 2016-12-14 2017-04-26 上海电气钠硫储能技术有限公司 Beta"-alumina powder, ceramic green body and ceramic preservation method

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