JP2012059476A - Anode support type half cell and method for manufacturing the same, and anode support type cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an anode support type half cell which can reduce occurrence of a thorough hole in a solid electrolyte membrane.SOLUTION: A method for manufacturing an anode support type half cell having an anode support substrate, an anode layer formed on the anode support substrate, and an electrolyte layer formed on the anode layer, comprises a paste preparation step, a pulverization step, and a layer forming step. In the pulverization step, aggregate is pulverized until the maximum particle diameter of the aggregate, which is measured by a grind meter, becomes 10 μm or less.

Description

本発明は、アノード支持型ハーフセルおよびその製造方法に関するものである。特に、アノード層をスクリーン印刷で形成した後、アノードグリーン層上にスクリーン印刷により電解質層を形成する場合における、電解質層の貫通孔を抑制する技術に関するものである。   The present invention relates to an anode-supported half cell and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a technique for suppressing through-holes in an electrolyte layer when an anode layer is formed by screen printing and then formed on the anode green layer by screen printing.

燃料電池はクリーンエネルギー源として注目されており、その用途は家庭用発電から業務用発電、さらには自動車用発電などを主体にして、急速に改良研究および実用化研究が進められている。   Fuel cells are attracting attention as a source of clean energy, and their use has been rapidly researched for improvement and practical application mainly from household power generation to commercial power generation, and further to power generation for automobiles.

固体酸化物形燃料電池の代表的な構造は、平板状固体電解質膜の片面側にアノード電極、他方面側にカソード電極を設けたセルを縦方向に多数積層したスタックが基本となっている。上記のように、燃料電池はアノード電極/固体電解質膜/カソード電極を有するセルと、燃料ガスと空気を分離、流通させるためのセパレータとを交互に多数積層した構造のもので、固体電解質膜には大きな積層荷重がかかるほか、作動温度は700〜1000℃程度で相当の熱ストレスを受けるので、高い強度と耐熱性が要求される。このような要求特性から、固体電解質膜の素材としては主としてジルコニア主体のセラミックシートが使用されており、該セラミックシートの両面にスクリーン印刷などによってアノード電極とカソード電極を形成した自立膜型セルが使用されている。   A typical structure of a solid oxide fuel cell is basically a stack in which a large number of cells each provided with an anode electrode on one side and a cathode electrode on the other side are stacked in the vertical direction. As described above, a fuel cell has a structure in which a cell having an anode electrode / solid electrolyte membrane / cathode electrode and separators for separating and circulating fuel gas and air are alternately stacked. In addition to applying a large laminating load, since the operating temperature is about 700 to 1000 ° C. and undergoes considerable thermal stress, high strength and heat resistance are required. Because of these required characteristics, a zirconia-based ceramic sheet is mainly used as a material for the solid electrolyte membrane, and a self-supporting membrane cell in which an anode electrode and a cathode electrode are formed by screen printing on both sides of the ceramic sheet is used. Has been.

燃料電池の発電性能を高めるには、固体電解質膜を緻密かつ薄肉化することが有効とされている。これは、固体電解質膜には発電源となる燃料ガスと空気の混合を確実に阻止する緻密性と、導電ロスを極力抑えることのできる優れたイオン導電性が求められ、そのためには極力薄肉でかつ緻密質であることが求められるからである。   In order to improve the power generation performance of the fuel cell, it is effective to make the solid electrolyte membrane dense and thin. This is because the solid electrolyte membrane is required to have high density that reliably prevents mixing of fuel gas and air that is a power generation source and excellent ionic conductivity that can suppress conduction loss as much as possible. This is because it is required to be dense.

しかしながら、自立膜型セルでは、固体電解質膜を薄肉化するほど、セルを多数積層した場合に積層荷重によって割れを生じやすくなる傾向がある。そこで、固体電解質膜をより薄肉化するために、固体電解質膜のアノード電極側に、アノードおよび固体電解質を支持するアノード支持基板を設けたアノード支持型セルが提案されている。このようなアノード支持型セルの製造方法としては、アノード支持基板上にアノード電極をスクリーン印刷により形成し、その上に固体電解質膜をスクリーン印刷により形成した後、さらにその上にカソード電極をスクリーン印刷により形成する方法を採用することにより、固体電解質膜を一段と薄肉化し、導電ロスをさらに低減させる方法が提案されている。   However, in a self-supporting membrane cell, the thinner the solid electrolyte membrane, the more likely it is that cracks are likely to occur due to the stacking load when many cells are stacked. Therefore, in order to make the solid electrolyte membrane thinner, an anode support type cell in which an anode support substrate for supporting the anode and the solid electrolyte is provided on the anode electrode side of the solid electrolyte membrane has been proposed. As a method for manufacturing such an anode-supported cell, an anode electrode is formed on an anode support substrate by screen printing, a solid electrolyte membrane is formed thereon by screen printing, and a cathode electrode is further screen-printed thereon. By adopting the method of forming by this, a method of further reducing the conductive loss by thinning the solid electrolyte membrane has been proposed.

ここで、固体電解質、アノード電極、カソード電極などを構成するセラミック層を形成する技術として、例えば、ペースト中のセラミックス粉末の平均粒径やセラミックス粉末とバインダーとの質量比を調節する技術(特許文献1(請求項1、請求項2)参照);ペーストの粘度を調節する技術(特許文献2(請求項1、段落0011)参照);が知られている。   Here, as a technique for forming a ceramic layer constituting a solid electrolyte, an anode electrode, a cathode electrode, etc., for example, a technique for adjusting an average particle diameter of ceramic powder in a paste and a mass ratio of the ceramic powder and a binder (Patent Literature) 1 (see claims 1 and 2)); a technique for adjusting the viscosity of a paste (see patent document 2 (claim 1, paragraph 0011)).

特開2001−332273号公報JP 2001-332273 A 特開2001−325973号公報JP 2001-325993 A

上述のように、アノード支持型セルを採用することにより、固体電解質膜をより薄肉化することができ、導電ロスをさらに低減することができる。しかしながら、固体電解質膜を薄肉化するためには、アノード電極上にスクリーン印刷する電解質用ペーストも、より薄く成膜する必要がある。このように、薄く成膜された電解質ペーストは、焼結する際に貫通孔が発生しやすいという問題がある。   As described above, by employing the anode-supported cell, the solid electrolyte membrane can be made thinner, and the conductive loss can be further reduced. However, in order to reduce the thickness of the solid electrolyte membrane, it is also necessary to form a thinner electrolyte paste for screen printing on the anode electrode. Thus, the electrolyte paste formed into a thin film has a problem that through-holes are likely to occur during sintering.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アノード支持型ハーフセルの製造方法において、固体電解質膜の貫通孔を低減することができる製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method which can reduce the through-hole of a solid electrolyte membrane in the manufacturing method of an anode support type | mold half cell.

本発明者らは、アノード支持型セルを製造する際に、固体電解質膜に生じる貫通孔についてさらに研究を進めた。その結果、スクリーン印刷に使用するアノード用ペースト中に原料由来の凝集物が存在すると、成膜後のペースト層にもこの凝集物が残存し、この凝集物がアノード層および電解質層の焼結時にひずみの原因となり、貫通孔が発生することを見出して本発明を完成した。   The present inventors have further studied the through-hole generated in the solid electrolyte membrane when manufacturing the anode-supported cell. As a result, if aggregates derived from the raw material are present in the anode paste used for screen printing, the aggregates also remain in the paste layer after film formation, and these aggregates are formed during sintering of the anode layer and the electrolyte layer. The present invention was completed by finding that a through hole was generated due to strain.

上記課題を解決することができた本発明の製造方法は、アノード支持基板と、前記アノード支持基板に積層されたアノード層と、前記アノード層上(前記アノード支持基板が接している面と反対の面)に積層された電解質層とを有するアノード支持型ハーフセルを製造する方法であり、少なくともセラミックス粉末、溶媒およびバインダーを混合してアノードペーストを調製するペースト調製工程;前記アノードペースト中の凝集物を解砕する解砕工程;および前記アノードペーストを用いて、スクリーン印刷により前記アノード支持基板上にアノードグリーン層を形成する成層工程;スクリーン印刷により前記アノードグリーン層上に電解質グリーン層を形成する成層工程;を有し、前記解砕工程において、グラインドメーターにより計測される凝集物の最大粒子径が10μm以下になるまで解砕することを特徴とする。   The manufacturing method of the present invention that has solved the above-described problems includes an anode support substrate, an anode layer laminated on the anode support substrate, and an anode layer (opposite to the surface on which the anode support substrate is in contact). A paste preparation step of preparing an anode paste by mixing at least ceramic powder, a solvent and a binder; and agglomerates in the anode paste; A crushing step of crushing; and a stratification step of forming an anode green layer on the anode support substrate by screen printing using the anode paste; a stratification step of forming an electrolyte green layer on the anode green layer by screen printing And measured by a grindometer in the crushing step Maximum particle size of agglomerates which are characterized by crushing until 10μm or less.

本発明の製造方法では、アノードグリーン層の形成に用いられるアノードペースト中の凝集物を10μm以下にまで解砕するため、アノード支持基板またはアノード支持基板グリーンシート上に印刷されたアノードペースト中に粒子径10μm超の凝集物が存在しなくなる。従って、アノードグリーン層と電解質グリーン層を共焼成する際に、凝集物に起因して生じる電解質層の貫通孔を抑制することができる。   In the production method of the present invention, particles in the anode paste printed on the anode support substrate or the anode support substrate green sheet are used to pulverize the aggregates in the anode paste used for forming the anode green layer to 10 μm or less. Aggregates with a diameter exceeding 10 μm do not exist. Therefore, when the anode green layer and the electrolyte green layer are co-fired, it is possible to suppress the through-holes in the electrolyte layer caused by the aggregates.

前記解砕工程において、凝集物の解砕は3本ロールミルを用いて行うことが好ましい。3本ロールミルを用いることにより、短時間で効率よく凝集物を解砕することが可能となる。前記3本ロールミルの各ロールの隙間は、1μm以上、10μm以下に設定することが好ましい。   In the crushing step, it is preferable to crush the aggregate using a three-roll mill. By using a three-roll mill, the aggregate can be efficiently crushed in a short time. The gap between the rolls of the three-roll mill is preferably set to 1 μm or more and 10 μm or less.

本発明には、上記製造方法により得られるアノード支持型ハーフセルおよび、該アノード支持型ハーフセルにカソード層を形成したアノード支持型セルも含まれる。   The present invention also includes an anode-supported half cell obtained by the above production method and an anode-supported cell in which a cathode layer is formed on the anode-supported half cell.

本発明によれば、固体電解質膜の貫通孔を低減したアノード支持型ハーフセルが得られる。   According to the present invention, an anode-supported half cell with reduced through-holes in the solid electrolyte membrane can be obtained.

凝集物の最大粒子径とアノード支持型ハーフセルの合格率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the largest particle diameter of an aggregate, and the acceptance rate of an anode support type half cell.

本発明の製造方法は、アノード支持基板と、前記アノード支持基板に積層されたアノード層と、前記アノード層上(前記アノード支持基板が接している面と反対の面)に積層された電解質層とを有するアノード支持型ハーフセルを製造する方法であり、少なくともセラミックス粉末、溶媒およびバインダーを混合してアノードペーストを調製するペースト調製工程;前記アノードペースト中の凝集物を解砕する解砕工程;および前記アノードペーストを用いて、スクリーン印刷により前記アノード支持基板上にアノードグリーン層を形成した後、さらにスクリーン印刷により前記アノードグリーン層上に電解質グリーン層を形成する成層工程;を有するアノード支持型ハーフセルの製造方法であって、前記解砕工程において、グラインドメーターにより計測される凝集物の最大粒子径が10μm以下になるまで解砕することを特徴とする。
以下、本発明を工程ごとに説明する。
The production method of the present invention includes an anode support substrate, an anode layer stacked on the anode support substrate, and an electrolyte layer stacked on the anode layer (the surface opposite to the surface in contact with the anode support substrate). A paste preparation step of preparing an anode paste by mixing at least ceramic powder, a solvent and a binder; a crushing step of crushing agglomerates in the anode paste; and A process for forming an anode-supporting half-cell, comprising: forming an anode green layer on the anode support substrate by screen printing using an anode paste; and further forming an electrolyte green layer on the anode green layer by screen printing. A grinding process in the crushing step. Maximum particle size of aggregates as measured by chromatography, characterized in that the disintegrated until 10μm or less.
Hereinafter, this invention is demonstrated for every process.

1.アノードペースト調製工程 アノードペーストの調製工程では、少なくともセラミックス粉末、溶媒およびバインダーを混合してアノードペーストを調製する。   1. Anode paste preparation step In the anode paste preparation step, at least ceramic powder, a solvent and a binder are mixed to prepare an anode paste.

前記セラミックス粉末は、常法により製造してもよいし、あるいは市販のものを使用してもよい。前記セラミックス粉末は、還元雰囲気で導電性を示す導電性成分と、アノード層の耐積層荷重強度と耐レドックス性を確保する上で重要な成分である骨格成分との混合体であり、通常アノード層の導電性成分および骨格成分として用いられるものであればとくに限定されない。   The ceramic powder may be produced by a conventional method, or a commercially available product may be used. The ceramic powder is a mixture of a conductive component that exhibits conductivity in a reducing atmosphere, and a skeletal component that is an important component for ensuring the lamination load resistance strength and redox resistance of the anode layer. If it is used as a conductive component and a skeleton component, it is not particularly limited.

例えば、導電性成分としては、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルトのように燃料電池稼動時の還元性雰囲気で導電性金属に変化する金属の酸化物、あるいはこれらの酸化物を2種以上含有するニッケルフェライトやコバルトフェライトのような複合金属酸化物が挙げられる。一方、骨格成分としては、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウムなどで安定化されたジルコニア;酸化イットリウム、酸化サマリウム、酸化ガドリニウムなどでドープされたセリア;ランタンガレート、およびランタンガレートのランタンまたはガリウムの一部がストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル、銅などで置換されたランタンガレート型ペロブスカイト構造酸化物などを使用することができる。   For example, the conductive component contains two or more kinds of oxides of metals that change into conductive metals in a reducing atmosphere during fuel cell operation, such as iron oxide, nickel oxide, and cobalt oxide. Examples thereof include composite metal oxides such as nickel ferrite and cobalt ferrite. On the other hand, skeletal components include zirconia stabilized with yttrium oxide, cerium oxide, scandium oxide, ytterbium oxide, etc .; ceria doped with yttrium oxide, samarium oxide, gadolinium oxide, etc .; lanthanum gallate and lanthanum gallium lanthanum or A lanthanum gallate perovskite structure oxide in which a part of gallium is substituted with strontium, calcium, barium, magnesium, aluminum, indium, cobalt, iron, nickel, copper, or the like can be used.

特に、骨格成分粉末として、3モル%以上10モル%以下の酸化イットリウムで安定化されたジルコニア、4モル%以上12モル%以下の酸化スカンジウムで安定化されたジルコニア、8モル%以上12モル%以下の酸化スカンジウムと4モル%以上15モル%以下の酸化イッテルビウムで安定化されたジルコニア、あるいは8モル%以上12モル%以下の酸化スカンジウムと0.5モル%以上5モル%以下の酸化セリウムで安定化されたジルコニアを骨格成分として用いることが好ましい。また、これらの安定化ジルコニアに、アルミナ、シリカ、チタニアなどを焼結助剤や分散強化剤として添加した材料も好適に用いることができる。   In particular, as skeletal component powder, zirconia stabilized with 3 to 10 mol% yttrium oxide, 4 to 12 mol% zirconia stabilized with scandium oxide, 8 to 12 mol% With the following scandium oxide and zirconia stabilized with 4 mol% to 15 mol% ytterbium oxide, or 8 mol% to 12 mol% scandium oxide and 0.5 mol% to 5 mol% cerium oxide. It is preferable to use stabilized zirconia as the skeleton component. A material obtained by adding alumina, silica, titania or the like as a sintering aid or a dispersion strengthening agent to these stabilized zirconia can also be suitably used.

前記導電性成分粉末は、平均粒子径が0.5μm以上、3μm以下のものを用いることが好ましい。なお、本発明における平均粒子径とは、粒度分布から求められるメジアン径、すなわち50体積%径(D50)をいうものとする。具体的には、平均粒子径が0.5μm以上、3μm以下であり、かつ、90体積%径(D90)が5μm以下であるものが好ましく、より好ましくは平均粒子径が0.7μm以上、2.5μm以下であり、90体積%径が4μm以下である。これら平均粒子径と90体積%径は、堀場製作所製のLA−920などのレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、0.2質量%メタリン酸ナトリウム水溶液を分散媒として測定した粒度分布から求めることができる。   The conductive component powder preferably has an average particle size of 0.5 μm or more and 3 μm or less. In addition, the average particle diameter in this invention shall mean the median diameter calculated | required from a particle size distribution, ie, a 50 volume% diameter (D50). Specifically, those having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 3 μm or less and a 90 volume% diameter (D90) of 5 μm or less are preferable, and more preferably, the average particle diameter is 0.7 μm or more, 2 0.5 μm or less, and 90% by volume diameter is 4 μm or less. These average particle diameters and 90 volume% diameters are based on the particle size distribution measured using a 0.2 mass% sodium metaphosphate aqueous solution as a dispersion medium using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus such as LA-920 manufactured by HORIBA, Ltd. Can be sought.

前記骨格成分粉末は、平均粒子径が0.3μm以上、0.7μm以下と微細なものを用いることが好ましい。なお、本発明における平均粒子径とは、粒度分布から求められるメジアン径、すなわち50体積%径(D50)をいうものとする。また、骨格成分粉末としては、粒径分布の小さいものが好適である。具体的には、平均粒子径が0.3μm以上、0.7μm以下であり、かつ、90体積%径(D90)が1.2μm以下であるものが好ましく、より好ましくは平均粒子径が0.4μm以上、0.6μm以下であり、90体積%径が1.0μm以下である。   As the skeleton component powder, it is preferable to use a fine powder having an average particle size of 0.3 μm or more and 0.7 μm or less. In addition, the average particle diameter in this invention shall mean the median diameter calculated | required from a particle size distribution, ie, a 50 volume% diameter (D50). As the skeleton component powder, those having a small particle size distribution are suitable. Specifically, those having an average particle diameter of 0.3 μm or more and 0.7 μm or less and a 90 volume% diameter (D90) of 1.2 μm or less are preferable, and more preferably the average particle diameter is 0.00. 4 μm or more and 0.6 μm or less, and 90% by volume diameter is 1.0 μm or less.

前記溶媒としては、特に限定されず、アルコール類、グリコールエーテル類、脂肪族炭化水素系、ケトン類、エステル類など多種の有機溶剤を使用することができる。前記有機溶剤としては、具体的には、α−テルピネオール、ジヒドロターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオールアセテート、ケロシン、1−ブタノール、1−ヘキサノール、2−ブタノン、イソプロピルアルコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、トルエン、シクロヘキサン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。溶媒の使用量は、特に限定されず、スクリーン印刷を行う際のアノードペーストの粘度を考慮して適宜調節すればよい。   The solvent is not particularly limited, and various organic solvents such as alcohols, glycol ethers, aliphatic hydrocarbons, ketones, and esters can be used. Specific examples of the organic solvent include α-terpineol, dihydroterpineol, terpineol acetate, dihydroterpineol acetate, kerosene, 1-butanol, 1-hexanol, 2-butanone, isopropyl alcohol, polyethylene glycol, glycerin, and butyl carbitol. Examples include acetate, butyl carbitol, toluene, cyclohexane, and methyl ethyl ketone. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent used is not particularly limited, and may be appropriately adjusted in consideration of the viscosity of the anode paste when screen printing is performed.

前記アノードペーストには、セラミックス粒子および溶媒に加えて、バインダー、分散剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤などを添加してもよい。また、必要に応じて気孔形成剤を添加しても良い。   In addition to the ceramic particles and the solvent, a binder, a dispersant, a plasticizer, a surfactant, an antifoaming agent, and the like may be added to the anode paste. Moreover, you may add a pore formation agent as needed.

前記バインダーは、特に限定されず、従来公知の有機質のバインダーを適宜選択して使用することができる。有機質バインダーとしては、例えば、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系およびメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルブチラール系樹脂、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ワックス類、エチルセルロースなどのセルロース類などが挙げられる。   The binder is not particularly limited, and a conventionally known organic binder can be appropriately selected and used. Examples of organic binders include ethylene copolymers, styrene copolymers, acrylate and methacrylate copolymers, vinyl acetate copolymers, maleic acid copolymers, vinyl butyral resins, and vinyl acetals. Examples thereof include resins, vinyl formal resins, vinyl alcohol resins, waxes, and celluloses such as ethyl cellulose.

前記分散剤はセラミックス粉末の解膠や分散を促進するものである。前記分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウムなどの高分子電解質;クエン酸、酒石酸などの有機酸;イソブチレンまたはスチレンと無水マレイン酸との共重合体およびそのアンモニウム塩あるいはアミン塩;ブタジエンと無水マレイン酸との共重合体およびそのアンモニウム塩などが挙げられる。   The dispersant promotes peptization and dispersion of the ceramic powder. Examples of the dispersant include polyelectrolytes such as polyacrylic acid and ammonium polyacrylate; organic acids such as citric acid and tartaric acid; copolymers of isobutylene or styrene and maleic anhydride and ammonium salts or amine salts thereof. A copolymer of butadiene and maleic anhydride, and an ammonium salt thereof;

前記可塑剤は、アノードグリーン層に柔軟性を付与するものである。前記可塑剤としては、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジトリデシルなどのフタル酸エステル類;プロピレングリコールなどのグリコール類やグリコールエーテル類;フタル酸系ポリエステル、アジピン酸系ポリエステル、セバチン酸系ポリエステルなどのポリエステル類が挙げられる。   The plasticizer imparts flexibility to the anode green layer. Examples of the plasticizer include phthalic acid esters such as dibutyl phthalate, dioctyl phthalate and ditridecyl phthalate; glycols and glycol ethers such as propylene glycol; phthalic acid polyester, adipic acid polyester, sebacic acid polyester, and the like. Polyesters.

前記可塑剤の量は、前記アノードペースト中のセラミック粉末を100重量部として、0.5部以上、30部以下の量を添加することが好ましい。より好ましくは、2部以上、15部以下の量である。   The amount of the plasticizer is preferably 0.5 parts or more and 30 parts or less based on 100 parts by weight of the ceramic powder in the anode paste. More preferably, the amount is 2 parts or more and 15 parts or less.

前記気孔形成剤は、焼成後のアノード層に、燃料ガスが拡散するのに必要な気孔を与える。前記気孔形成剤としては、アノードグリーン層の焼成時に焼失するものであればその種類は問わず、アクリル系樹脂などからなる架橋微粒子集合体;小麦粉、トウモロコシ澱粉(コーンスターチ)、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉などの天然有機質粉体;メラミンシアヌレートなどの熱分解性もしくは昇華性の樹脂粉体;カーボンブラックや活性炭などの炭素質粉体などが挙げられる。   The pore forming agent provides pores necessary for the fuel gas to diffuse into the fired anode layer. The pore-forming agent is not particularly limited as long as it is burned off when the anode green layer is fired; an aggregate of crosslinked fine particles made of an acrylic resin; wheat flour, corn starch (corn starch), sweet potato starch, potato starch, Natural organic powders such as tapioca starch; thermal decomposable or sublimable resin powders such as melamine cyanurate; carbonaceous powders such as carbon black and activated carbon.

前記気孔形成剤は、平均粒子径が1μm以上、10μm以下のものを用いることが好ましい。より好ましくは平均粒子径が 2μm以上、5μm以下である。なお、本発明における平均粒子径とは、粒度分布から求められるメジアン径、すなわち50体積%径(D50)をいうものとする。また、前記気孔形成剤の量は、前記アノードペースト中のセラミック粉末を100重量部として、1部以上、10部以下の量を添加することが好ましい。より好ましくは、2部以上、5部以下の量である。   The pore forming agent preferably has an average particle diameter of 1 μm or more and 10 μm or less. More preferably, the average particle size is 2 μm or more and 5 μm or less. In addition, the average particle diameter in this invention shall mean the median diameter calculated | required from a particle size distribution, ie, a 50 volume% diameter (D50). Moreover, it is preferable that the amount of the pore forming agent is 1 part or more and 10 parts or less based on 100 parts by weight of the ceramic powder in the anode paste. More preferably, the amount is 2 parts or more and 5 parts or less.

アノードペーストは、上記成分を適量混合することにより調製する。その際、各粒子を細かくしたり粒子径を均一化するために、ボールミルなどを用いて粉砕しつつ混合してもよい。また、各成分の添加の順番は特に制限されず、従来方法に従えばよい。   The anode paste is prepared by mixing appropriate amounts of the above components. At that time, in order to make each particle fine or to make the particle diameter uniform, the particles may be mixed while being pulverized using a ball mill or the like. Moreover, the order of addition of each component is not particularly limited, and may be according to a conventional method.

2.解砕工程 解砕工程では、前記アノードペースト中の凝集物を解砕する。特に、本発明の製造方法においては、前記解砕工程において、グラインドメーターにより計測されるアノードペースト中の凝集物の最大粒子径が10μm以下になるまで解砕することが重要となる。アノードペースト中の凝集物の最大粒子径を10μm以下とすることで、アノード支持基板上に形成したアノードグリーン層上に、さらに電解質グリーン層を形成し、アノードグリーン層と電解質グリーン層を同時に焼成する共焼成時において、凝集物が起因となる貫通孔の形成を抑制することができる。   2. Crushing step In the crushing step, aggregates in the anode paste are crushed. In particular, in the production method of the present invention, in the crushing step, it is important to crush until the maximum particle size of the aggregate in the anode paste measured by a grindometer is 10 μm or less. By setting the maximum particle size of the aggregates in the anode paste to 10 μm or less, an electrolyte green layer is further formed on the anode green layer formed on the anode support substrate, and the anode green layer and the electrolyte green layer are fired simultaneously. At the time of co-firing, it is possible to suppress the formation of through holes caused by aggregates.

アノードペーストを解砕する方法は、特に限定されず、3本ロールミル、遊星ボールミル、ボールミル、ビーズミルなどを用いることができる。これらの中でも、解砕に要する時間が短く、1バッチあたりに処理できるペースト量が多いことから、3本ロールミルが好ましい。   The method for crushing the anode paste is not particularly limited, and a three-roll mill, a planetary ball mill, a ball mill, a bead mill, or the like can be used. Among these, a three-roll mill is preferable because the time required for crushing is short and the amount of paste that can be processed per batch is large.

3本ロールミルとは、3本のロールをそれぞれの回転軸が水平または傾斜するように配された装置である。3本ロールミルは、隣り合うロールをそれぞれ異なる回転方向、回転速度にて回転させ、ロール間圧力を利用した圧縮作用と、速度の異なるロール間でのせん断作用により分散を行う。本発明において、3本ロールミルを用いる場合、3本ロールミルを構成するロールの材質は、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素などのセラミックス材料;鉄鋼などの金属材料;などが用いられるが、金属不純物の混入を防止するために、セラミックスロールを用いることが好ましい。   A three-roll mill is an apparatus in which three rolls are arranged so that their respective rotation axes are horizontal or inclined. The three-roll mill rotates adjacent rolls at different rotational directions and rotational speeds, and performs dispersion by a compressing action using pressure between rolls and a shearing action between rolls having different speeds. In the present invention, when a three-roll mill is used, the material of the roll constituting the three-roll mill is a ceramic material such as alumina, silicon nitride, or silicon carbide; a metal material such as steel; In order to prevent this, it is preferable to use a ceramic roll.

3本ロールミルを用いてアノードペーストの解砕を行う場合、解砕作業回数(3本ロールミルを通す回数)は1回でもよいが、2回以上が好ましく、3回がより好ましい。解砕作業を2回以上行うことで、より確実にアノードペースト中の凝集物の最大粒子径を10μm以下にすることができる。なお、解砕作業を4回以上行っても、解砕作用は飽和となり経済的でない。   When the anode paste is crushed using a three-roll mill, the number of crushing operations (the number of passes through the three-roll mill) may be one, but preferably two or more, and more preferably three. By performing the crushing operation twice or more, the maximum particle diameter of the aggregate in the anode paste can be more reliably reduced to 10 μm or less. Even if the crushing operation is performed four times or more, the crushing action becomes saturated and is not economical.

3.成層工程 前記成層工程では、前記アノードペーストを用いて、スクリーン印刷によりアノード支持基板グリーンシート上にアノードグリーン層を形成した後、さらにアノードグリーン層上に電解質グリーン層をスクリーン印刷で形成する。   3. Layering Step In the layering step, an anode green layer is formed on the anode supporting substrate green sheet by screen printing using the anode paste, and an electrolyte green layer is further formed on the anode green layer by screen printing.

アノード支持基板グリーンシート上にアノード層および電解質層を形成する態様としては、アノード支持基板グリーンシート上にスクリーン印刷によりアノード層用ペーストを成膜、乾燥し、アノードグリーン層とアノード支持基板グリーンシートの積層体を作製する。その後、該積層体のアノードグリーン層上にスクリーン印刷により電解質ペーストを成膜、乾燥した後、電解質グリーン層、アノードグリーン層およびアノード支持基板グリーンシートを同時に焼成する態様(態様1);アノード支持基板グリーンシートを焼成し、得られたアノード支持基板上にアノードグリーン層をスクリーン印刷で形成した後、アノードグリーン層上に電解質ペーストをスクリーン印刷により成膜、乾燥し、電解質グリーン層を焼成する態様(態様2)などが挙げられる。これらの中でも、前記態様1は、電解質グリーン層、アノードグリーン層およびアノード支持基板グリーンシートを同時に焼成でき、作業を簡略化できるため最も好ましい。   As an aspect of forming the anode layer and the electrolyte layer on the anode support substrate green sheet, an anode layer paste is formed on the anode support substrate green sheet by screen printing and dried, and the anode green layer and the anode support substrate green sheet are formed. A laminate is produced. Thereafter, an electrolyte paste is formed on the anode green layer of the laminate by screen printing, dried, and then the electrolyte green layer, the anode green layer, and the anode support substrate green sheet are fired simultaneously (embodiment 1); anode support substrate A mode in which a green sheet is fired, an anode green layer is formed on the obtained anode support substrate by screen printing, and then an electrolyte paste is formed on the anode green layer by screen printing and dried to fire the electrolyte green layer ( Aspect 2) and the like can be mentioned. Among these, the aspect 1 is most preferable because the electrolyte green layer, the anode green layer, and the anode supporting substrate green sheet can be fired simultaneously, and the operation can be simplified.

以下、成層工程の一例として前記態様1を説明する。まず、前記アノードグリーン層およびアノード支持基板グリーンシートの積層体の製造方法について説明する。前記アノード支持基板グリーンシートは、導電成分、骨格成分および気孔形成剤を、バインダーと溶媒、および必要により分散剤や可塑剤などと共に均一に混合してスラリーを調製し、調製したスラリーを、ドクターブレード法、カレンダーロール法、押出し法など任意の方法で平滑なシート(例えばポリエステルシートなど)上に適当な厚みで敷き延べ、乾燥して溶剤を揮発除去することにより得られる。   Hereinafter, the said aspect 1 is demonstrated as an example of a stratification process. First, a method for producing a laminate of the anode green layer and the anode support substrate green sheet will be described. The anode support substrate green sheet is prepared by uniformly mixing a conductive component, a skeletal component, and a pore forming agent together with a binder, a solvent, and, if necessary, a dispersant, a plasticizer, etc. It can be obtained by spreading on a smooth sheet (for example, a polyester sheet) at an appropriate thickness by an arbitrary method such as a method, a calender roll method or an extrusion method, followed by drying to volatilize and remove the solvent.

前記導電成分は、アノード層およびアノード支持基板に導電性を与える上で必須の成分であり、その素材となる導電成分粉末とは、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルトのように燃料電池稼動時の還元性雰囲気で導電性金属に変化する金属酸化物、あるいはこれらの酸化物を2種以上含有するニッケルフェライトやコバルトフェライトのような複合金属酸化物が挙げられる。これらは単独で使用し得るほか、必要により2種以上を適宜組み合わせて使用できる。   The conductive component is an essential component for imparting conductivity to the anode layer and the anode support substrate, and the conductive component powder as a raw material thereof is such as iron oxide, nickel oxide, and cobalt oxide when the fuel cell is operated. Examples thereof include metal oxides that change to conductive metals in a reducing atmosphere, or composite metal oxides such as nickel ferrite and cobalt ferrite containing two or more of these oxides. These may be used alone or in combination of two or more as necessary.

前記骨格成分は、アノード層およびアノード支持基板の耐積層荷重強度と耐レドックス性を確保する上で重要な成分である。前記骨格成分は、アノード層およびアノード支持基板と電解質層との熱膨張を極力一致させるため、ジルコニア、アルミナ、チタニア、セリア、アルミニウムマグネシウムスピネル、アルミニウムニッケルスピネルなどが使用される。これらは単独であるいは2種以上を混合して使用される。   The skeletal component is an important component for ensuring the lamination load strength and redox resistance of the anode layer and the anode support substrate. As the skeletal component, zirconia, alumina, titania, ceria, aluminum magnesium spinel, aluminum nickel spinel, or the like is used in order to make the thermal expansion of the anode layer and the anode supporting substrate and the electrolyte layer as much as possible. These may be used alone or in admixture of two or more.

前記気孔形成剤としては、グリーンシート焼成時に焼失するものであればその種類は問わず、アクリル系樹脂などからなる架橋微粒子集合体;小麦粉、トウモロコシ澱粉(コーンスターチ)、甘藷澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉などの天然有機質粉体;メラミンシアヌレートなどの熱分解性もしくは昇華性の樹脂粉体;カーボンブラックや活性炭などの炭素質粉体などが挙げられる。   The pore-forming agent is not particularly limited as long as it burns down when the green sheet is fired, and is a cross-linked fine particle aggregate made of an acrylic resin; wheat flour, corn starch (corn starch), sweet potato starch, potato starch, tapioca starch Natural organic powders such as: heat decomposable or sublimable resin powders such as melamine cyanurate; carbonaceous powders such as carbon black and activated carbon.

前記バインダー、溶媒、分散剤や可塑剤は、塗工作製するグリーンシートの材料に合わせて、前記アノードペーストの材料として挙げたものから選択して使用することができる。また、特に溶媒については、アノードペーストと同様のものを使用してもよいが、塗工後の乾燥を早めるために、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、アセトン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどを用いてもよい。   The binder, solvent, dispersant, and plasticizer can be selected from those listed as materials for the anode paste in accordance with the material for the green sheet to be coated. Further, in particular, the solvent may be the same as the anode paste, but in order to speed up drying after coating, ethyl acetate, methyl acetate, butyl acetate, methanol, ethanol, acetone, xylene, pentane, Hexane, heptane or the like may be used.

なお、アノード支持基板用スラリーの各原料の配合量は、所望の物性に応じて適宜調製すればよい。またスラリーから得られたシートの乾燥条件は、溶媒を蒸発できる程度にすればよく、例えば70℃以上120℃以下程度で1時間以上10時間以下程度加熱すればよい。ここで、アノード支持基板グリーンシートの厚さは100μm以上500μm以下が好ましい。   In addition, what is necessary is just to prepare the compounding quantity of each raw material of the slurry for anode support substrates suitably according to a desired physical property. Moreover, the drying conditions of the sheet | seat obtained from the slurry should just be a grade which can evaporate a solvent, for example, what is necessary is just to heat about 70 to 120 degreeC for 1 hour or more and about 10 hours or less. Here, the thickness of the anode supporting substrate green sheet is preferably 100 μm or more and 500 μm or less.

所望の強度を確保するためアノード支持基板を厚くする必要がある場合には、複数枚のアノード支持基板グリーンシートを積層し、アノード支持基板グリーンシート積層体としてもよい。アノード支持基板グリーンシート積層体は、複数枚のアノード支持基板グリーンシートを、加熱プレスすることにより得られる。この時、加熱プレスの条件は、特に限定されず、例えば30℃以上100℃以下程度で、0.2MPa以上2MPa以下、10秒間以上5分間以下プレスすればよい。   When it is necessary to increase the thickness of the anode support substrate in order to secure a desired strength, a plurality of anode support substrate green sheets may be laminated to form an anode support substrate green sheet laminate. The anode support substrate green sheet laminate is obtained by hot pressing a plurality of anode support substrate green sheets. At this time, the conditions of the heat press are not particularly limited, and may be, for example, about 30 ° C. or higher and 100 ° C. or lower and 0.2 MPa or higher and 2 MPa or lower for 10 seconds or longer and 5 minutes or shorter.

得られたアノード支持基板グリーンシート上に前記アノードペーストをスクリーン印刷する。スクリーン印刷は、従来行われている方法と同様に行えばよい。   The anode paste is screen-printed on the obtained anode support substrate green sheet. Screen printing may be performed in the same manner as a conventional method.

スクリーン印刷時のアノードペースト粘度は、ブルックフィールド型粘度計を用いて、スピンドル14番、回転速度10rpm、測定温度24℃の条件で測定した値が、20Pa・s以上が好ましく、より好ましくは40Pa・s以上、さらに好ましくは60Pa・s以上であり、180Pa・s以下が好ましく、より好ましくは160Pa・s以下、さらに好ましくは100Pa・s以下である。アノードペーストの粘度が上記範囲内であれは、ペーストの成形性がよく、アノードグリーン層を容易に形成することができる。   The anode paste viscosity at the time of screen printing is preferably 20 Pa · s or more, more preferably 40 Pa · s, measured using a Brookfield viscometer under the conditions of spindle No. 14, rotation speed 10 rpm, measurement temperature 24 ° C. s or more, more preferably 60 Pa · s or more, preferably 180 Pa · s or less, more preferably 160 Pa · s or less, and still more preferably 100 Pa · s or less. When the viscosity of the anode paste is within the above range, the moldability of the paste is good and the anode green layer can be easily formed.

アノード支持基板グリーンシート上に成膜されるアノードペーストの厚さは5μm以上が好ましく、より好ましくは7μm以上、さらに好ましくは10μm以上であり、30μm以下が好ましく、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは22μm以下である。   The thickness of the anode paste formed on the anode support substrate green sheet is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, further preferably 10 μm or more, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, and still more preferably. 22 μm or less.

アノード支持基板グリーンシート上に印刷されたアノードペーストは、乾燥して溶剤を揮発除去する。アノードペーストの乾燥条件は、溶媒を蒸発できる程度にすればよく、例えば70℃以上120℃以下程度で15分間以上10時間以下程度加熱すればよい。乾燥後のアノードグリーン層の厚さは5μm以上25μm以下程度が好ましい。   The anode paste printed on the anode support substrate green sheet is dried to volatilize and remove the solvent. The drying condition of the anode paste may be such that the solvent can be evaporated, and for example, it may be heated at 70 ° C. or higher and 120 ° C. or lower for 15 minutes or longer and 10 hours or shorter. The thickness of the anode green layer after drying is preferably about 5 μm to 25 μm.

次に、得られたアノード層上に前記電解質ペーストをスクリーン印刷する。スクリーン印刷は、従来行われている方法と同様に行えばよい。
電解質ペーストは、少なくともセラミックス粉末、溶媒およびバインダーを混合して調製される。
Next, the electrolyte paste is screen-printed on the obtained anode layer. Screen printing may be performed in the same manner as a conventional method.
The electrolyte paste is prepared by mixing at least ceramic powder, a solvent, and a binder.

前記セラミックス粉末は、常法により製造してもよいし、あるいは市販のものを使用してもよい。前記セラミックス粉末は、通常電解質層の材料として用いられるものであればとくに限定されず、例えば、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウムなどで安定化されたジルコニア;酸化イットリウム、酸化サマリウム、酸化ガドリニウムなどでドープされたセリア;ランタンガレート、およびランタンガレートのランタンまたはガリウムの一部がストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル、銅などで置換されたランタンガレート型ペロブスカイト構造酸化物などを使用することができる。   The ceramic powder may be produced by a conventional method, or a commercially available product may be used. The ceramic powder is not particularly limited as long as it is normally used as a material for the electrolyte layer. For example, zirconia stabilized with yttrium oxide, cerium oxide, scandium oxide, ytterbium oxide, etc .; yttrium oxide, samarium oxide, oxide Ceria doped with gadolinium and the like; lanthanum gallate and lanthanum gallate perovskite in which lanthanum or part of lanthanum gallate is substituted with strontium, calcium, barium, magnesium, aluminum, indium, cobalt, iron, nickel, copper, etc. Structural oxides and the like can be used.

特に、セラミックス粉末として、3モル%以上10モル%以下の酸化イットリウムで安定化されたジルコニア、4モル%以上12モル%以下の酸化スカンジウムで安定化されたジルコニア、8モル%以上12モル%以下の酸化スカンジウムと4モル%以上15モル%以下の酸化イッテルビウムで安定化されたジルコニア、あるいは8モル%以上12モル%以下の酸化スカンジウムと0.5モル%以上5モル%以下の酸化セリウムで安定化されたジルコニアを骨格成分として用いることが好ましい。また、これらの安定化ジルコニアに、アルミナ、シリカ、チタニアなどを焼結助剤や分散強化剤として添加した材料も好適に用いることができる。   In particular, as a ceramic powder, zirconia stabilized with 3 to 10 mol% yttrium oxide, 4 to 12 mol% zirconia stabilized with scandium oxide, 8 to 12 mol% Of zirconia stabilized with 4 to 15 mol% of ytterbium oxide, or 8 to 12 mol% of scandium oxide and 0.5 to 5 mol% of cerium oxide. It is preferable to use converted zirconia as a skeleton component. A material obtained by adding alumina, silica, titania or the like as a sintering aid or a dispersion strengthening agent to these stabilized zirconia can also be suitably used.

前記セラミックス粉末は、平均粒子径が0.3μm以上、0.7μm以下と微細なものを用いることが好ましい。なお、本発明における平均粒子径とは、粒度分布から求められるメジアン径、すなわち50体積%径(D50)をいうものとする。また、セラミックス粉末としては、粒径分布の小さいものが好適である。具体的には、平均粒子径が0.3μm以上、0.7μm以下であり、かつ、90体積%径(D90)が1.2μm以下であるものが好ましく、より好ましくは平均粒子径が0.4μm以上、0.6μm以下であり、90体積%径が1.0μm以下である。これら平均粒子径と90体積%径は、堀場製作所製のLA−920などのレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、0.2質量%メタリン酸ナトリウム水溶液を分散媒として測定した粒度分布から求めることができる。   The ceramic powder preferably has a fine average particle diameter of 0.3 μm or more and 0.7 μm or less. In addition, the average particle diameter in this invention shall mean the median diameter calculated | required from a particle size distribution, ie, a 50 volume% diameter (D50). Further, as the ceramic powder, those having a small particle size distribution are suitable. Specifically, those having an average particle diameter of 0.3 μm or more and 0.7 μm or less and a 90 volume% diameter (D90) of 1.2 μm or less are preferable, and more preferably the average particle diameter is 0.00. 4 μm or more and 0.6 μm or less, and 90% by volume diameter is 1.0 μm or less. These average particle diameters and 90 volume% diameters are based on the particle size distribution measured using a 0.2 mass% sodium metaphosphate aqueous solution as a dispersion medium using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus such as LA-920 manufactured by HORIBA, Ltd. Can be sought.

前記溶媒としては、特に限定されず、アルコール類、グリコールエーテル類、脂肪族炭化水素系、ケトン類、エステル類など多種の有機溶剤を使用することができる。前記有機溶剤としては、具体的には、α−テルピネオール、ジヒドロターピネオール、ターピネオールアセテート、ジヒドロターピネオールアセテート、ケロシン、1−ブタノール、1−ヘキサノール、2−ブタノン、イソプロピルアルコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、トルエン、シクロヘキサン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。溶媒の使用量は、特に限定されず、スクリーン印刷を行う際の電解質ペーストの粘度を考慮して適宜調節すればよい。   The solvent is not particularly limited, and various organic solvents such as alcohols, glycol ethers, aliphatic hydrocarbons, ketones, and esters can be used. Specific examples of the organic solvent include α-terpineol, dihydroterpineol, terpineol acetate, dihydroterpineol acetate, kerosene, 1-butanol, 1-hexanol, 2-butanone, isopropyl alcohol, polyethylene glycol, glycerin, and butyl carbitol. Examples include acetate, butyl carbitol, toluene, cyclohexane, and methyl ethyl ketone. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent used is not particularly limited, and may be appropriately adjusted in consideration of the viscosity of the electrolyte paste during screen printing.

前記電解質ペーストには、セラミックス粒子および溶媒に加えて、バインダー、分散剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤などを添加してもよい。   In addition to the ceramic particles and the solvent, a binder, a dispersant, a plasticizer, a surfactant, an antifoaming agent, and the like may be added to the electrolyte paste.

前記バインダーは、特に限定されず、従来公知の有機質のバインダーを適宜選択して使用することができる。有機質バインダーとしては、例えば、エチレン系共重合体、スチレン系共重合体、アクリレート系およびメタクリレート系共重合体、酢酸ビニル系共重合体、マレイン酸系共重合体、ビニルブチラール系樹脂、ビニルアセタール系樹脂、ビニルホルマール系樹脂、ビニルアルコール系樹脂、ワックス類、エチルセルロースなどのセルロース類などが挙げられる。   The binder is not particularly limited, and a conventionally known organic binder can be appropriately selected and used. Examples of organic binders include ethylene copolymers, styrene copolymers, acrylate and methacrylate copolymers, vinyl acetate copolymers, maleic acid copolymers, vinyl butyral resins, and vinyl acetals. Examples thereof include resins, vinyl formal resins, vinyl alcohol resins, waxes, and celluloses such as ethyl cellulose.

前記分散剤はセラミックス粉末の解膠や分散を促進するものである。前記分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸アンモニウムなどの高分子電解質;クエン酸、酒石酸などの有機酸;イソブチレンまたはスチレンと無水マレイン酸との共重合体およびそのアンモニウム塩あるいはアミン塩;ブタジエンと無水マレイン酸との共重合体およびそのアンモニウム塩などが挙げられる。   The dispersant promotes peptization and dispersion of the ceramic powder. Examples of the dispersant include polyelectrolytes such as polyacrylic acid and ammonium polyacrylate; organic acids such as citric acid and tartaric acid; copolymers of isobutylene or styrene and maleic anhydride and ammonium salts or amine salts thereof. A copolymer of butadiene and maleic anhydride, and an ammonium salt thereof;

前記可塑剤は、電解質層に柔軟性を付与するものである。前記可塑剤としては、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジトリデシルなどのフタル酸エステル類;プロピレングリコールなどのグリコール類やグリコールエーテル類;フタル酸系ポリエステル、アジピン酸系ポリエステル、セバチン酸系ポリエステルなどのポリエステル類が挙げられる。   The plasticizer imparts flexibility to the electrolyte layer. Examples of the plasticizer include phthalic acid esters such as dibutyl phthalate, dioctyl phthalate and ditridecyl phthalate; glycols and glycol ethers such as propylene glycol; phthalic acid polyester, adipic acid polyester, sebacic acid polyester, and the like. Polyesters.

電解質ペーストは、上記成分を適量混合することにより調製する。その際、各粒子を細かくしたり粒子径を均一化するために、ボールミルなどを用いて粉砕しつつ混合してもよい。また、各成分の添加の順番は特に制限されず、従来方法に従えばよい。   The electrolyte paste is prepared by mixing an appropriate amount of the above components. At that time, in order to make each particle fine or to make the particle diameter uniform, the particles may be mixed while being pulverized using a ball mill or the like. Moreover, the order of addition of each component is not particularly limited, and may be according to a conventional method.

次に、前記電解質ペースト中の凝集物を解砕する。特に、本発明の製造方法においては、電解質層中の凝集物に起因する焼成時の貫通孔の発生を防ぐため、解砕工程において、グラインドメーターにより計測される電解質ペースト中の凝集物の最大粒子径が10μm以下になるまで解砕することが重要となる。電解質ペースト中の凝集物の最大粒子径を10μm以下とすることで、アノードグリーン層と電解質グリーン層との共焼成時において、電解質層中の凝集物が起因となる貫通孔の形成を抑制することができる。   Next, the aggregate in the electrolyte paste is crushed. In particular, in the production method of the present invention, in order to prevent the formation of through-holes during firing due to aggregates in the electrolyte layer, the largest particles of aggregates in the electrolyte paste measured by a grindometer in the crushing step It is important to crush until the diameter becomes 10 μm or less. By controlling the maximum particle size of the aggregates in the electrolyte paste to 10 μm or less, the formation of through-holes caused by the aggregates in the electrolyte layer can be suppressed during co-firing of the anode green layer and the electrolyte green layer. Can do.

電解質ペーストを解砕する方法は、特に限定されず、3本ロールミル、遊星ボールミル、ボールミル、ビーズミルなどを用いることができる。これらの中でも、解砕に要する時間が短く、1バッチあたりに処理できるペースト量が多いことから、3本ロールミルが好ましい。   The method for crushing the electrolyte paste is not particularly limited, and a three-roll mill, a planetary ball mill, a ball mill, a bead mill, or the like can be used. Among these, a three-roll mill is preferable because the time required for crushing is short and the amount of paste that can be processed per batch is large.

3本ロールミルを用いる場合、3本ロールミルを構成するロールの材質は、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素などのセラミックス材料;鉄鋼などの金属材料;などが用いられるが、金属不純物の混入を防止するために、セラミックスロールを用いることが好ましい。   When a three-roll mill is used, the material of the roll constituting the three-roll mill is a ceramic material such as alumina, silicon nitride, or silicon carbide; a metal material such as steel; In addition, it is preferable to use a ceramic roll.

3本ロールミルを用いて電解質ペーストの解砕を行う場合、3本ロールミルの隣り合うロール間の隙間は10μm以下が好ましく、より好ましくは8μm以下、さらに好ましくは6μm以下である。3本ロールミルのロール間の隙間が10μm以下であれば、電解質ペースト中の凝集物の最大粒子径をより容易に10μm以下にできる。なお、3本ロールミルの隣り合うロール間の隙間を狭くしすぎると、作業効率が低下するため、ロール間の隙間は1μm以上が好ましい。   When crushing the electrolyte paste using a three-roll mill, the gap between adjacent rolls of the three-roll mill is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, and even more preferably 6 μm or less. When the gap between the rolls of the three-roll mill is 10 μm or less, the maximum particle diameter of the aggregate in the electrolyte paste can be easily reduced to 10 μm or less. In addition, since work efficiency will fall when the clearance gap between the adjacent rolls of a 3 roll mill is made too narrow, the clearance gap between rolls has preferable 1 micrometer or more.

3本ロールミルを用いて電解質ペーストの解砕を行う場合、解砕作業回数(3本ロールミルを通す回数)は1回でもよいが、2回以上が好ましく、3回がより好ましい。解砕作業を2回以上行うことで、より確実に電解質ペースト中の凝集物の最大粒子径を10μm以下にすることができる。なお、解砕作業を4回以上行っても、解砕作用は飽和となり経済的でない。   When crushing the electrolyte paste using a three-roll mill, the number of crushing operations (the number of passes through the three-roll mill) may be one, but is preferably two or more, and more preferably three. By performing the crushing operation twice or more, the maximum particle size of the aggregates in the electrolyte paste can be more reliably reduced to 10 μm or less. Even if the crushing operation is performed four times or more, the crushing action becomes saturated and is not economical.

スクリーン印刷時の電解質ペースト粘度は、ブルックフィールド型粘度計を用いて、スピンドル14番、回転速度10rpm、測定温度24℃の条件で測定した値が、20Pa・s以上が好ましく、より好ましくは40Pa・s以上、さらに好ましくは60Pa・s以上であり、180Pa・s以下が好ましく、より好ましくは160Pa・s以下、さらに好ましくは100Pa・s以下である。電解質ペーストの粘度が上記範囲内であれは、ペーストの成形性がよく、電解質グリーン層を容易に形成することができる。アノードグリーン層上に印刷される電解質ペーストの厚さは5μm以上が好ましく、より好ましくは7μm以上、さらに好ましくは10μm以上であり、30μm以下が好ましく、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。アノードグリーン層上に印刷された電解質ペーストは、乾燥して溶剤を揮発除去する。電解質ペーストの乾燥条件は、溶媒を蒸発できる程度にすればよく、例えば70℃以上120℃以下程度で15分間以上10時間以下程度加熱すればよい。乾燥後の電解質層の厚さは5μm以上25μm以下程度が好ましい。   The electrolyte paste viscosity at the time of screen printing is preferably 20 Pa · s or more, more preferably 40 Pa · s, measured using a Brookfield viscometer under the conditions of spindle No. 14, rotation speed 10 rpm, measurement temperature 24 ° C. s or more, more preferably 60 Pa · s or more, preferably 180 Pa · s or less, more preferably 160 Pa · s or less, and still more preferably 100 Pa · s or less. If the viscosity of the electrolyte paste is within the above range, the paste has good moldability and the electrolyte green layer can be easily formed. The thickness of the electrolyte paste printed on the anode green layer is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, further preferably 10 μm or more, preferably 30 μm or less, more preferably 25 μm or less, and further preferably 20 μm or less. is there. The electrolyte paste printed on the anode green layer is dried to volatilize and remove the solvent. The drying condition of the electrolyte paste may be such that the solvent can be evaporated, and for example, it may be heated at 70 ° C. or higher and 120 ° C. or lower for 15 minutes or longer and 10 hours or shorter. The thickness of the electrolyte layer after drying is preferably about 5 μm to 25 μm.

そして、電解質グリーン層、アノードグリーン層およびアノード支持基板グリーンシートを同時に焼成する。これらを焼成する際の焼成条件は、その原料および厚さに応じて適宜調節すればよいが、例えば、900℃以上1500℃以下程度で2時間以上10時間以下程度焼成すればよい。なお、前記態様2により成層工程を行う場合、アノード支持基板グリーンシートおよびアノードグリーン層の焼成は、上記焼成条件と同様に行えばよい。   Then, the electrolyte green layer, the anode green layer, and the anode support substrate green sheet are fired simultaneously. The firing conditions for firing these may be appropriately adjusted according to the raw materials and thickness thereof, and may be, for example, about 900 ° C. to 1500 ° C. for about 2 hours to 10 hours. In addition, when performing a stratification process by the said aspect 2, what is necessary is just to perform baking of an anode support substrate green sheet and an anode green layer similarly to the said baking conditions.

4.アノード支持型ハーフセル 本発明のアノード支持型ハーフセルは、アノード支持基板と、前記アノード支持基板に積層されたアノード層と、前記アノード層上(前記アノード支持基板が接している面と反対の面)に積層された電解質層とを有し、前記電解質層が上述の製造方法により形成されたものである。本発明の製造方法により得られたアノード支持型ハーフセルは、電解質層がより薄肉化されているにもかかわれず、貫通孔の形成が抑制されているため、カソードを形成してフルセルとした場合、出力や耐久性などの発電性能に優れたフルセルが得られる。   4). Anode-supporting half-cell The anode-supporting half-cell of the present invention comprises an anode-supporting substrate, an anode layer laminated on the anode-supporting substrate, and the anode layer (the surface opposite to the surface in contact with the anode-supporting substrate). The electrolyte layer is formed by the above-described manufacturing method. The anode-supported half cell obtained by the production method of the present invention has a through-hole formation suppressed despite the fact that the electrolyte layer is made thinner. A full cell with excellent power generation performance such as output and durability can be obtained.

前記電解質層の厚さは3μm以上が好ましく、より好ましくは5μm以上であり、20μm以下が好ましく、より好ましくは10μm以下である。前記アノード層の厚さは5μm以上が好ましく、より好ましくは7μm以上であり、25μm以下が好ましく、より好ましくは20μm以下である。前記アノード支持基板の厚さは100μm以上が好ましく、より好ましくは150μm以上であり、1500μm以下が好ましく、より好ましくは1000μm以下である。   The thickness of the electrolyte layer is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less. The thickness of the anode layer is preferably 5 μm or more, more preferably 7 μm or more, preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less. The thickness of the anode support substrate is preferably 100 μm or more, more preferably 150 μm or more, preferably 1500 μm or less, more preferably 1000 μm or less.

5.アノード支持型セル 本発明のアノード支持型セルは、前記アノード支持型ハーフセルにおいて、前記電解質上(前記アノード層が接している面と反対の面)に、カソード層が形成されている。 前記カソード層は、カソード層材料を、バインダーと溶媒、および必要により分散剤や可塑剤などと共に均一に混合してペーストを調製し、調製したペーストを電解質層上にスクリーン印刷などにより成膜し、乾燥、焼成することで形成できる。   5. Anode-supported cell In the anode-supported cell of the present invention, in the anode-supported half cell, a cathode layer is formed on the electrolyte (a surface opposite to the surface in contact with the anode layer). The cathode layer is prepared by uniformly mixing a cathode layer material with a binder, a solvent, and, if necessary, a dispersing agent or a plasticizer to prepare a paste, and depositing the prepared paste on the electrolyte layer by screen printing or the like, It can be formed by drying and baking.

前記カソード層材料としては、電子導電性に優れ、酸化雰囲気下でも安定なペロブスカイト形酸化物からなるものが一般的に用いられる。具体的には、La0.8Sr0.2MnO3、La0.6Sr0.4CoO3、La0.6Sr0.4FeO3、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3など、ランタンの一部をストロンチウムで置換したランタンマンガナイト、ランタンフェライトやランタンコバルタイトなどがカソード層材料として好ましい。また、カソード層に酸素イオン導電性を付与するために、希土類元素などをドープしたセリアやジルコニアを適宜混合してもよい。   As the cathode layer material, a material made of a perovskite oxide which is excellent in electronic conductivity and stable even in an oxidizing atmosphere is generally used. Specifically, La0.8Sr0.2MnO3, La0.6Sr0.4CoO3, La0.6Sr0.4FeO3, La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3, etc., lanthanum manganite, lanthanum ferrite, etc., in which part of lanthanum is replaced with strontium Lanthanum cobaltite and the like are preferable as the cathode layer material. Further, in order to impart oxygen ion conductivity to the cathode layer, ceria or zirconia doped with a rare earth element or the like may be appropriately mixed.

カソード層用のペーストに用いられるバインダー、溶媒、分散剤、可塑剤などは、電解質ペーストと同様のものを使用すればよい。なお、各原料の配合量は、所望の物性に応じて適宜調製すればよい。得られたペーストを電解質層上に成膜する方法は、特に限定されないが、スクリーン印刷が好適である。スクリーン印刷は、従来行われている方法と同様に行えばよい。   The binder, solvent, dispersant, plasticizer and the like used for the cathode layer paste may be the same as those used for the electrolyte paste. In addition, what is necessary is just to prepare the compounding quantity of each raw material suitably according to a desired physical property. A method for forming the obtained paste on the electrolyte layer is not particularly limited, but screen printing is preferable. Screen printing may be performed in the same manner as a conventional method.

電解質層上に成膜されたカソード層用ペーストを、乾燥、焼成してカソード層を形成する。カソード用ペーストの乾燥条件は、溶媒を蒸発できる程度にすればよく、例えば70℃以上120℃以下程度で15分間以上10時間以下程度加熱すればよい。またカソードグリーン層の焼成条件は、その原料および厚さに応じて適宜調節すればよいが、例えば、700℃以上1300℃以下程度で2時間以上10時間以下程度焼成すればよい。電解質上に形成されるカソード層の厚さは10μm以上80μm以下が好ましい。   The cathode layer paste formed on the electrolyte layer is dried and fired to form the cathode layer. The drying condition of the cathode paste may be such that the solvent can be evaporated, and for example, it may be heated at about 70 ° C. to 120 ° C. for about 15 minutes to about 10 hours. The firing conditions of the cathode green layer may be appropriately adjusted according to the raw material and thickness thereof, and may be, for example, fired at about 700 ° C. to 1300 ° C. for about 2 hours to 10 hours. The thickness of the cathode layer formed on the electrolyte is preferably 10 μm or more and 80 μm or less.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and implemented within a range that can meet the purpose described above and below. All of which are within the scope of the present invention.

評価方法1.
凝集物の最大粒子径 JIS K5400(1900) 4.7.2線条法に従い、グラインドメーターを用いて測定した。すなわち、グラインドメーター(BYK社製)の溝にアノードペーストを垂らし、スクレーバーを用いてしごき溝の中に厚さが連続して変化したアノードペースト層を作る。この時、アノードペースト中の凝集物による線条が、3本以上現れ始めた箇所の層の厚さを読み取り、凝集物の最大粒子径とした。なお、測定は3回行い、3回の平均値を求めた。
Evaluation method 1.
Maximum particle diameter of aggregates Measured using a grindometer according to JIS K5400 (1900) 4.7.2 filament method. That is, the anode paste is dropped in a groove of a grindometer (by BYK), and an anode paste layer having a continuously varying thickness is formed in the iron groove using a scraper. At this time, the thickness of the layer where three or more filaments in the anode paste began to appear was read and used as the maximum particle size of the aggregate. In addition, the measurement was performed 3 times and the average value of 3 times was calculated | required.

2.貫通孔検出試験
12%アンモニア水(和光純薬工業社製)50mlを直径約10cmの開口部を持ったガラス瓶に入れた。そのガラス瓶の開口部を塞ぐように、製造例で作製したハーフセルを電解質面が上になるように載せて、周囲をOリングでシールして固定した。続いて、1.0w/v%フェノールフタレインエタノール溶液(和光純薬工業社製)を電解質面上に滴下し全体に薄くのばした後、アスピレータを用いて電解質面側を減圧状態にした。そして、ガラス瓶中のアンモニアが電解質層を通過し、電解質面上のフェノールフタレインが呈色反応を起こし赤色に変化した場合、電解質層に貫通孔が存在すると評価した。
2. Through-hole detection test 50 ml of 12% aqueous ammonia (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a glass bottle having an opening with a diameter of about 10 cm. The half cell produced in the production example was placed so that the electrolyte surface was up so as to close the opening of the glass bottle, and the periphery was sealed and fixed with an O-ring. Subsequently, a 1.0 w / v% phenolphthalein ethanol solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dropped on the electrolyte surface and thinned over the entire surface, and then the electrolyte surface side was reduced in pressure using an aspirator. When the ammonia in the glass bottle passed through the electrolyte layer and the phenolphthalein on the electrolyte surface caused a color reaction and turned red, it was evaluated that a through hole was present in the electrolyte layer.

製造例1 1−1.
アノード支持基板グリーンシートの作製 導電成分としての酸化ニッケル(正同化学社製)60質量部、骨格成分としての8モル%イットリウム安定化ジルコニア粉末(第一稀元素社製、商品名「HSY−8.0」)40質量部、空孔形成剤としてのカーボンブラック(SECカーボン社製、SGP−3)10質量部、溶媒としてのトルエン60質量部とエタノール40質量部の混合溶剤、バインダーとしてのブチラール樹脂(積水化学社製、品名「BM−S」)10質量部、可塑剤としてのジブチルフタレート(和光純薬工業社製)3質量部、分散剤としてのソルビタン脂肪酸エステル系界面活性剤2質量部を、ボールミルにより混合し、スラリーを調製した。 得られたスラリーを使用し、ドクターブレード法によりシート成形し、70℃で5時間乾燥させて、厚さ300μmのアノード支持基板グリーンシートを作製した。
Production Example 1-1 1-1.
Preparation of Anode Support Substrate Green Sheet 60 parts by mass of nickel oxide (made by Shodo Chemical Co., Ltd.) as a conductive component, 8 mol% yttrium-stabilized zirconia powder (made by Daiichi Rare Element Co., Ltd., trade name “HSY-8” 0.0 ") 40 parts by mass, carbon black as a pore-forming agent (SEC Carbon Co., SGP-3) 10 parts by mass, mixed solvent of 60 parts by mass of toluene and 40 parts by mass of ethanol, butyral as a binder 10 parts by mass of resin (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., product name “BM-S”), 3 parts by mass of dibutyl phthalate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a plasticizer, 2 parts by mass of a sorbitan fatty acid ester surfactant as a dispersant Were mixed by a ball mill to prepare a slurry. Using the obtained slurry, a sheet was formed by a doctor blade method and dried at 70 ° C. for 5 hours to prepare a 300 μm thick anode supporting substrate green sheet.

1−2.
アノードペーストの作製 導電成分としての酸化ニッケル(キシダ化学社製)36質量部、骨格成分としての8モル%イットリウム安定化ジルコニア粉末(第一稀元素社製、商品名「HSY−8.0」)24質量部、気孔形成剤としてのカーボンブラック(SECカーボン社製、SGP−3)2質量部、溶媒としてのα−テルピネオール(和光純薬工業社製)36質量部と、バインダーとしてのエチルセルロース(和光純薬工業製)4質量部、可塑剤としてのジブチルフタレート(和光純薬工業社製)6質量部、分散剤としてのソルビタン脂肪酸エステル系界面活性剤4質量部を、乳鉢を用いて混合した後、3本ロールミル(EXAKT technologies社製、型式「M−80S」、ロール材質;アルミナ)を用いて解砕した。ここで、3本ロールミルの隣り合うロール間の隙間は20μmに調節し、3本ロールミルによる解砕は3回行った。解砕後のアノードペーストについて、凝集物の最大粒子径を測定し、表1に示した。
1-2.
Production of anode paste 36 parts by mass of nickel oxide (made by Kishida Chemical Co., Ltd.) as a conductive component, 8 mol% yttrium-stabilized zirconia powder (made by Daiichi Rare Element Co., Ltd., trade name “HSY-8.0”) as a skeleton component 24 parts by mass, 2 parts by mass of carbon black as a pore-forming agent (SEC Carbon Co., SGP-3), 36 parts by mass of α-terpineol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a solvent, and ethyl cellulose (Japanese After mixing 4 parts by mass of Kojun Pharmaceutical Co., Ltd.), 4 parts by mass of dibutyl phthalate (made by Wako Pure Chemical Industries) as a plasticizer, and 4 parts by mass of a sorbitan fatty acid ester surfactant as a dispersant using a mortar. Crushing was performed using a three-roll mill (manufactured by EXAKT technologies, model “M-80S”, roll material: alumina). Here, the gap between adjacent rolls of the three-roll mill was adjusted to 20 μm, and crushing by the three-roll mill was performed three times. With respect to the pulverized anode paste, the maximum particle size of the aggregate was measured and shown in Table 1.

1−3.
アノードグリーン層の形成 解砕後のアノードペーストをスクリーン印刷により、上記で得たアノード支持基板グリーンシートに、厚さ20μmとなるように印刷し、100℃で30分間乾燥させ、アノード層を形成した。
1-3.
Formation of Anode Green Layer The pulverized anode paste was printed on the anode supporting substrate green sheet obtained above by screen printing so as to have a thickness of 20 μm and dried at 100 ° C. for 30 minutes to form an anode layer. .

1−4.
電解質膜の形成 セラミックス粉末として8モル%イットリウム安定化ジルコニア粉末(第一稀元素社製、商品名「HSY−8.0」、平均粒子径(D50)0.5μm、90体積%径(D90)0.9μm)60質量部、バインダーとしてエチルセルロース(和光純薬工業社製)を5質量部、溶媒としてα−テルピネオール(和光純薬工業社製)を40質量部、可塑剤としてジブチルフタレート(和光純薬工業社製)を6質量部、分散剤としてソルビタン酸エステル系界面活性剤(三洋化成社製、商品名「イオネットS−80」)5質量部を乳鉢を用いて混合した後、3本ロールミル(EXAKT technologies社製、型式「M−80S」、ロール材質;アルミナ)を用いて解砕した。ここで、3本ロールミルの隣り合うロール間の隙間は2μmに調節し、3本ロールミルによる解砕は3回行った。
1-4.
Formation of electrolyte membrane 8 mol% yttrium-stabilized zirconia powder (made by Daiichi Rare Element Co., Ltd., trade name “HSY-8.0”, average particle diameter (D50) 0.5 μm, 90 volume% diameter (D90) 0.9 μm) 60 parts by mass, 5 parts by mass of ethyl cellulose (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a binder, 40 parts by mass of α-terpineol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a solvent, and dibutyl phthalate (Wako Pure) After mixing 6 parts by mass of Yaku Kogyo Co., Ltd. and 5 parts by mass of a sorbitan acid ester surfactant (trade name “IONET S-80”, manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.) as a dispersant using a mortar, a 3-roll mill (Made by EXAKT technologies, model “M-80S”, roll material: alumina). Here, the gap between adjacent rolls of the three-roll mill was adjusted to 2 μm, and crushing by the three-roll mill was performed three times.

解砕後の電解質ペーストをスクリーン印刷により、上記で得たアノードグリーン層上に、厚さ15μmとなるように印刷し、100℃で30分間乾燥させた。乾燥後、直径100mmの円形状に打抜き、1300℃で2時間焼成してアノード支持型ハーフセルを20枚作製した。得られたアノード支持型ハーフセルについて電解質の貫通孔の有無を確認した。結果を表1に示した。   The pulverized electrolyte paste was printed on the anode green layer obtained above by screen printing so as to have a thickness of 15 μm, and dried at 100 ° C. for 30 minutes. After drying, it was punched into a circular shape with a diameter of 100 mm and fired at 1300 ° C. for 2 hours to produce 20 anode-supporting half cells. The obtained anode-supported half cell was checked for the presence or absence of electrolyte through-holes. The results are shown in Table 1.

製造例2〜7
アノードペーストを解砕する際において、3本ロールミルの隣り合うロール間の隙間を15μm、12μm、10μm、7μm、5μmまたは2μmに変更したこと以外は、製造例1と同様にして、アノード支持型ハーフセルを各20枚作製した。解砕後のアノードペースト中の凝集物の最大粒子径、および電解質の貫通孔を確認し、結果を表1に示した。
Production Examples 2-7
Anode-supported half-cell as in Production Example 1, except that the gap between adjacent rolls of the three-roll mill was changed to 15 μm, 12 μm, 10 μm, 7 μm, 5 μm, or 2 μm when crushing the anode paste. 20 pieces of each were produced. The maximum particle size of the aggregates in the anode paste after pulverization and the through holes of the electrolyte were confirmed, and the results are shown in Table 1.

Figure 2012059476
Figure 2012059476

表1および図1に示すように、アノードペースト中の凝集物最大粒子径が13μm以上の場合、作製されたアノード支持型ハーフセルは、半分以上の確率で電解質層に貫通孔が生じている。そのため、作製されたアノード支持型ハーフセルの合格率も30%以下と非常に低い値となり、生産性が非常に悪い。   As shown in Table 1 and FIG. 1, when the maximum aggregate particle size in the anode paste is 13 μm or more, the produced anode-supporting half cell has a through hole in the electrolyte layer with a probability of more than half. For this reason, the acceptance rate of the produced anode-supported half-cell is also a very low value of 30% or less, and the productivity is very poor.

これに対して、アノードペースト中の凝集物最大粒子径が10μm以下の場合、作製されたアノード支持型ハーフセルは、電解質層に貫通孔が生じる割合が15%以下となっており、合格率も85%以上と飛躍的に向上していることがわかる。特に、アノードペースト中の凝集物最大粒子径が5μm以下の場合には、合格率が95%とさらに向上している。   On the other hand, when the maximum particle size of the aggregate in the anode paste is 10 μm or less, the produced anode-supported half cell has a rate of through-holes in the electrolyte layer of 15% or less, and an acceptance rate of 85 It can be seen that it is dramatically improved by more than%. In particular, when the maximum aggregate particle size in the anode paste is 5 μm or less, the pass rate is further improved to 95%.

Claims (5)

アノード支持基板と、前記アノード支持基板上に形成されたアノード層と、前記アノード層上に形成された電解質層とを有するアノード支持型ハーフセルを製造する方法であり、
少なくともセラミックス粉末、溶媒およびバインダーを混合してアノードペーストを調製するアノードペースト調製工程; 前記アノードペースト中の凝集物を解砕する解砕工程; 前記アノードペーストを用いて、スクリーン印刷により前記アノード支持基板上にアノードグリーン層を形成する成層工程; および、形成されたアノードグリーン層をアノード層に焼結する焼成工程;を有するアノード支持型ハーフセルの製造方法であって、
前記解砕工程において、グラインドメーターにより計測される凝集物の最大粒子径が10μm以下になるまで解砕することを特徴とする製造方法。
A method of manufacturing an anode-supporting half-cell having an anode support substrate, an anode layer formed on the anode support substrate, and an electrolyte layer formed on the anode layer;
An anode paste preparation step of preparing an anode paste by mixing at least ceramic powder, a solvent and a binder; a crushing step of crushing agglomerates in the anode paste; and the anode support substrate by screen printing using the anode paste A method for producing an anode-supporting half-cell comprising: a stratification step of forming an anode green layer thereon; and a firing step of sintering the formed anode green layer into an anode layer,
In the said crushing process, it crushes until the maximum particle diameter of the aggregate measured with a grindometer becomes 10 micrometers or less, The manufacturing method characterized by the above-mentioned.
前記解砕工程において、凝集物の解砕を、3本ロールミルを用いて行う請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein in the crushing step, the aggregate is crushed using a three-roll mill. 前記3本ロールミルの各ロールの隙間を、1μm以上、10μm以下に設定する請求項2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 2 which sets the clearance gap between each roll of the said 3 roll mill to 1 micrometer or more and 10 micrometers or less. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法により得られることを特徴とするアノード支持型ハーフセル。   An anode-supported half cell obtained by the manufacturing method according to claim 1. 請求項4に記載のアノード支持型ハーフセルにカソード層を形成したことを特徴とするアノード支持型セル。   An anode-supported cell, wherein a cathode layer is formed on the anode-supported half cell according to claim 4.
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