JP2012138256A - Air electrode material powder for solid oxide type fuel battery, and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide novel LSCF microparticles (powder) with highly uniform composition suitable as an air electrode material for a solid oxide type fuel battery, and a manufacturing method for obtaining the LSCF microparticles with uniform composition.SOLUTION: There is provided air electrode material powder for a solid oxide type fuel battery expressed by (LaSr)CoFeO. When the average content of a lanthanum element calculated from areal ratios of characteristic X-ray peaks measured by an energy dispersive X-ray spectroscopic system which a scanning electron microscope is equipped with is compared with the average content of one element of cobalt and iron elements which shows a higher content, the variation coefficient (α) of the element higher in average content is 4.0% or less. Further, as a result of the comparison of the average content of the cobalt element calculated likewise with the average content of an iron element, the variation coefficient (β) of the element higher in average content is 2.0% or less.

Description

本発明は、ペロブスカイト構造を有し、ランタン元素、ストロンチウム元素、コバルト元素、鉄元素、及び酸素元素からなる複合酸化物である固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末及びその製造方法に関し、より詳しくは、当該複合酸化物粒子内で当該構成元素の均一性の高い空気極材料粉末及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell that has a perovskite structure and is a composite oxide composed of a lanthanum element, a strontium element, a cobalt element, an iron element, and an oxygen element, and a method for producing the same. Specifically, the present invention relates to an air electrode material powder in which the constituent elements are highly uniform in the composite oxide particles and a method for producing the same.

固体酸化物型燃料電池は、電解質として酸素イオン導電性を示す固体電解質を用いた燃料電池で、起電力を生じる電気化学反応が水素の酸化反応であり、炭酸ガスを発生させないため、クリーンエネルギーとして注目されている。固体酸化物型燃料電池は、一般に、酸化物である空気極と固体電解質と燃料極とからなる単セルをインターコネクターによって接続したスタック構造を採っており、その動作温度は、通常1000℃程度であり、種々の検討により、近年低温化、実用化されているものの最低温度は600℃以上と依然として高温である。   A solid oxide fuel cell is a fuel cell that uses a solid electrolyte that exhibits oxygen ion conductivity as an electrolyte. The electrochemical reaction that generates electromotive force is an oxidation reaction of hydrogen, and it does not generate carbon dioxide. Attention has been paid. A solid oxide fuel cell generally has a stack structure in which single cells composed of an oxide air electrode, a solid electrolyte, and a fuel electrode are connected by an interconnector, and the operating temperature is usually about 1000 ° C. There have been various studies, and the minimum temperature of those that have been put to practical use in recent years is still as high as 600 ° C. or higher.

このセル構造と高い動作温度のため、空気極を構成する空気極材料には、(1)酸素イオン導電性が高いこと、(2)電子伝導性が高いこと、(3)電解質と熱膨張が同等あるいは近似していること、(4)化学的な安定性が高く、他の構成材料との両立性が高いこと、(5)焼結体が多孔質であり、一定の強度を有すること等の特性が基本的に要求される。   Due to this cell structure and high operating temperature, the air electrode material constituting the air electrode has (1) high oxygen ion conductivity, (2) high electron conductivity, (3) electrolyte and thermal expansion. Equivalent or approximate, (4) high chemical stability, high compatibility with other constituent materials, (5) the sintered body is porous and has a certain strength, etc. These characteristics are basically required.

これらの特性を満足する材料として、ペロブスカイト構造を有する(La1-xSrxaCoyFe1-y3(以下、LSCFと略することがある。)で表される複合酸化物が、電極活性に優れた空気極材料として精力的に研究開発されている。 As a material satisfying these characteristics, there is a composite oxide represented by (La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 (hereinafter sometimes abbreviated as LSCF) having a perovskite structure. It has been energetically researched and developed as an air electrode material with excellent electrode activity.

例えば、特許文献1には、ランタンフェライト系ペロブスカイト酸化物を主成分とするセラミックス粉体が記載され、より詳しくは、組成式(L1-xAEx1-y(Fez1-z)O3+δで表され、Lはランタン等希土類元素、スカンジウム(Sc)、及びイットリウム(Y)からなる群より選ばれた一種または二種以上の元素であり、AEはストロンチウム(Sr)及びカルシウム(Ca)の群からなる一種または二種の元素であり、Mはコバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、スカンジウム(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、及びニッケル(Ni)からなる群より選ばれた一種または二種以上の元素であり、0<x<0.5、0<y≦0.04、0≦z<1であるセラミックス粉体が記載されている(特許請求の範囲を参照。)。 For example, Patent Document 1 describes a ceramic powder containing a lanthanum ferrite-based perovskite oxide as a main component, and more specifically, a composition formula (L 1-x AE x ) 1-y (Fe z M 1-z ) O 3 + δ , L is one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements such as lanthanum, scandium (Sc), and yttrium (Y), AE is strontium (Sr) and One or two elements of the group of calcium (Ca), where M is cobalt (Co), magnesium (Mg), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), and A ceramic powder is described which is one or more elements selected from the group consisting of nickel (Ni) and has 0 <x <0.5, 0 <y ≦ 0.04, and 0 ≦ z <1. (Special See the scope of the claims.).

そして、当該セラミックス粉体の調整法として具体的に実施されているものは、酸化ランタン、炭酸ストロンチウム、酸化コバルト、及び酸化鉄を、乳鉢等を用いて固体で混合、粉砕し(固相法)、仮焼するものである(段落〔0032〕、〔0092〕〜〔0094〕(実施例1))。
このような固相法では、4種類の原料元素含有粒子を、固相にて粉砕・混合する限り、ミクロのレベルで完全に均一組成のものを得るのは原理的に困難であるという問題がある。
As a method of preparing the ceramic powder, lanthanum oxide, strontium carbonate, cobalt oxide, and iron oxide are mixed and ground in a solid using a mortar or the like (solid phase method). And calcining (paragraphs [0032], [0092] to [0094] (Example 1)).
In such a solid phase method, as long as four kinds of raw material element-containing particles are pulverized and mixed in the solid phase, it is difficult in principle to obtain a completely uniform composition at the micro level. is there.

なお、特許文献1の実施例2〜3、6〜11には、この固相法の他に、「クエン酸塩法」により合成した比表面積が4m2/gの(La0.6Sr0.41-z(Co0.2Fe0.8)O3+δ(y=0、0.02、0.04)(セイミケミカル社製)LSCFを、エタノールを添加して湿式混合した後に加圧成形する例が記載されている。この「クエン酸塩法」LSCFは、本出願人が合成、提供したものである。(具体的には、後記する比較例1の方法により原料粉末をクエン酸等の溶液中で混合、調合したもので、原料の一部であるLa23やFe23は完全に溶解せずに、系はスラリー状態となり、やはり組成的に完全に均一組成のものは得られない。)(この意味で、「クエン酸塩法」を、「スラリー法」と称する。)。 In Examples 2-3 and 6-11 of Patent Document 1, in addition to this solid phase method, (La 0.6 Sr 0.4 ) 1 having a specific surface area of 4 m 2 / g synthesized by the “citrate method” is used. -z (Co 0.2 Fe 0.8 ) O 3 + δ (y = 0, 0.02, 0.04) (manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd.) An example is described in which LSCF is pressure-molded after ethanol is added and wet-mixed. Has been. This “citrate method” LSCF was synthesized and provided by the present applicant. (Specifically, raw material powder is mixed and prepared in a solution such as citric acid by the method of Comparative Example 1 described later, and La 2 O 3 and Fe 2 O 3 which are part of the raw material are completely dissolved. Otherwise, the system is in a slurry state, and a composition having a completely uniform composition cannot be obtained. (In this sense, the “citrate method” is referred to as the “slurry method”).

また、特許文献2には、一般式ABO3で表され、AサイトがLa及び希土類元素の群から選ばれる1つ以上の元素と、Sr,Ca及びBaの群から選ばれる1つ以上の元素からなり、BサイトがMn,Co,Fe,Ni及びCuの群から選ばれる1つ以上の元素からなるペロブスカイト複合酸化物粉体であって、平均粒子径が1μm以下と微細で、且つ粒度分布の幅が狭い固体電解質型燃料電池の空気極原料粉体が記載されている(特許請求の範囲を参照。)。 Patent Document 2 discloses one or more elements represented by the general formula ABO 3 , wherein the A site is selected from the group of La and rare earth elements, and one or more elements selected from the group of Sr, Ca, and Ba. And a B-site perovskite complex oxide powder composed of one or more elements selected from the group consisting of Mn, Co, Fe, Ni and Cu, having an average particle size of 1 μm or less and a particle size distribution The air electrode raw material powder of a solid oxide fuel cell having a narrow width is described (see claims).

特許文献2は、微細粒子径で粒径分布のバラツキが小さいLSCF粉末に関するものであるが、このための調整手段としては、原料元素であるLa、Sr、Co、及びFeの水溶性の硝酸塩を所定の割合で水に溶解し、これにNH4OHを添加してそれぞれの不溶性塩を共沈させ、沈殿を乾燥、焼成させるものである(共沈法)(段落〔0032〕)。
この共沈法は、均一溶液から沈殿されるので、一見、容易に均一組成のものが形成されるように思われるが、本出願人が検討したところによると、実際には、当該4種類の元素の硝酸塩において、各元素の不溶性塩が沈殿するpH及びその結晶成長速度がそれぞれ異なるので、均一組成の沈殿にはならない。(例えば、一つの元素の塩が先に沈殿し大粒子に成長したあとに次の元素の微小結晶が当該大粒子上に沈殿することになるので、原理的に充分に均一組成の沈殿を得ることは困難なのである。)
Patent Document 2 relates to an LSCF powder having a fine particle size and a small variation in particle size distribution. As an adjustment means for this purpose, water-soluble nitrates of La, Sr, Co, and Fe, which are raw material elements, are used. It is dissolved in water at a predetermined ratio, NH 4 OH is added thereto to coprecipitate each insoluble salt, and the precipitate is dried and calcined (coprecipitation method) (paragraph [0032]).
Since this coprecipitation method is precipitated from a uniform solution, it seems that a uniform composition can be easily formed at first glance. In the nitrate of an element, since the pH at which the insoluble salt of each element precipitates and the crystal growth rate thereof are different, precipitation with a uniform composition does not occur. (For example, since the salt of one element first precipitates and grows into large particles, and then the next element microcrystals precipitate on the large particles, so in principle a sufficiently uniform precipitate is obtained. That is difficult.)

特開2009−35447号公報JP 2009-35447 A 特開2006−32132号公報JP 2006-32132 A

本発明者らは、固相法や共沈法等、さらにはスラリー法により調整される従来のLSCF微粒子においては、原理的に当該4成分元素が完全に均一にはなりにくいという問題があることを認識した。そして、かかる観点から鋭意検討したところ、クエン酸やマレイン酸等の有機酸の水溶液を使用してLa、Sr、Co、及びFeを含む原料化合物を、液中で当該有機酸と反応させ、錯化合物として完全に溶解せしめ、これを微小液滴状態として噴霧乾燥することにより、従来存在しなかった程度のミクロのレベルにおいても均一組成を有する新規な微粒子が得られることを見いだし、本発明を完成した。   In the conventional LSCF fine particles prepared by a solid phase method, a coprecipitation method, or a slurry method, the present inventors have a problem in principle that the four component elements are not easily uniformed. Recognized. As a result of intensive studies from such a viewpoint, a raw material compound containing La, Sr, Co, and Fe is reacted with the organic acid in the liquid using an aqueous solution of an organic acid such as citric acid or maleic acid, and then complexed. It was found that by completely dissolving as a compound and spray drying in the form of fine droplets, new fine particles having a uniform composition were obtained even at a micro level that did not exist conventionally, and the present invention was completed. did.

すなわち、本発明の目的には、固体酸化物型燃料電池用空気極材料として好適な高度に均一組成の新規なLSCF微粒子(粉末)を提供すること、及びかかる均一組成のLSCF微粒子を得るための製造方法を提供することである。   That is, an object of the present invention is to provide novel LSCF fine particles (powder) having a highly uniform composition suitable as an air electrode material for a solid oxide fuel cell, and to obtain LSCF fine particles having such a uniform composition. It is to provide a manufacturing method.

本発明によれば、以下の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末が提供される。

〔1〕 ペロブスカイト構造を有し、ランタン元素、ストロンチウム元素、コバルト元素、鉄元素、及び酸素元素からなる複合酸化物である固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末において、
当該粉末の走査型電子顕微鏡像(SEM像)の複数の位置において当該走査型電子顕微鏡に付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により測定した特性X線のピーク面積比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、コバルト元素または鉄元素のうち含有量の多い元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、複数の位置における含有量から算出したランタン元素の平均含有量[wa]av(wt%)と、コバルト元素または鉄元素のうち含有量の多い元素の平均含有量[wb]av(wt%)とを比較した場合に、平均含有量の大きい元素の変動係数(α)が4.0%以下であり、かつ、同様にコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定し、複数の位置における含有量から算出したコバルト元素の平均含有量[wc]av(wt%)と鉄元素の平均含有量[wd]av(wt%)のうち平均含有量の大きい元素の変動係数(β)が2.0%以下であることを特徴とする固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
According to the present invention, the following air electrode material powder for a solid oxide fuel cell is provided.

[1] In an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell, which has a perovskite structure and is a complex oxide composed of a lanthanum element, a strontium element, a cobalt element, an iron element, and an oxygen element,
The lanthanum element calculated from the peak area ratio of characteristic X-rays measured by an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached to the scanning electron microscope at a plurality of positions of the scanning electron microscope image (SEM image) of the powder. The content (w a (wt%)) and the content (w b (wt%)) of the element having a large content among the cobalt element or the iron element are determined so as to satisfy the relationship of the formula (1). The average content [w a ] av (wt%) of the lanthanum element calculated from the contents at a plurality of positions, and the average content [w b ] av (elements having a high content of the cobalt element or the iron element) wt%), the coefficient of variation (α) of the element having a large average content is 4.0% or less, and similarly the content of cobalt element (w c (wt%)) and iron content of the element and (w d (wt%)) , the formula ( Relationship determined so as to satisfy the), the average content of cobalt element calculated from the content in a plurality of positions [w c] av (wt% ) and the average content of iron element [w d] av (wt% The air electrode material powder for a solid oxide fuel cell is characterized in that the coefficient of variation (β) of the element having a large average content is 2.0% or less.
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

〔2〕 前記αが1.3%以下であり、βが2.0%以下であることを特徴とする〔1〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末。
[2] The air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to [1], wherein α is 1.3% or less and β is 2.0% or less.

〔3〕 前記複合酸化物の組成式が一般式(I)
(La1-xSrxaCoyFe1-y3 (I)
(ただし、式において、0.2≦x≦0.5、0.1≦y≦0.6、0.9≦a≦1.0である。)
で表されるものであることを特徴とする〔1〕または〔2〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末。
[3] The composition formula of the composite oxide is represented by the general formula (I)
(La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 (I)
(However, in the formula, 0.2 ≦ x ≦ 0.5, 0.1 ≦ y ≦ 0.6, 0.9 ≦ a ≦ 1.0.)
The air electrode material powder for a solid oxide fuel cell as described in the item [1] or [2], characterized in that

また、本発明によれば、以下の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法が提供される。

〔4〕 前記〔1〕〜〔3〕項のいずれかに記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法において、前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液を用いて溶液化し、焼成することを特徴とする固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the air electrode material powder for following solid oxide fuel cells is provided.

[4] The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to any one of [1] to [3], wherein the compound containing the metal element constituting the composite oxide is an organic acid. A method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell, wherein the solution is made into a solution using an aqueous solution and calcined.

〔5〕 前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液を用いて溶液化し、その溶液をスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、その乾燥粉を焼成することを特徴とする前記〔4〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。 [5] The compound containing a metal element constituting the composite oxide is made into a solution using an aqueous solution of an organic acid, the solution is spray-dried using a spray dryer, and the dried powder is fired. The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell as described in the above item [4].

〔6〕 焼成温度が750℃から1250℃であることを特徴とする前記〔4〕項または〔5〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。 [6] The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell as described in [4] or [5] above, wherein the firing temperature is from 750 ° C. to 1250 ° C.

〔7〕 前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物が、当該金属元素の炭酸塩、酸化物、水酸化物及び有機酸塩からなる群より選択される少なくとも1種類であることを特徴とする前記〔4〕項または〔5〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。 [7] The compound containing a metal element constituting the composite oxide is at least one selected from the group consisting of carbonate, oxide, hydroxide and organic acid salt of the metal element. The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to [4] or [5].

〔8〕 前記有機酸が、マレイン酸または乳酸であることを特徴とする前記〔4〕項または〔5〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。 [8] The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to [4] or [5], wherein the organic acid is maleic acid or lactic acid.

〔9〕 前記有機酸がクエン酸であり、前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液を用いて溶液化するに際して、更に、アンモニウム化合物を同時に使用することを特徴とする前記〔4〕または〔5〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。 [9] The organic acid is citric acid, and when the compound containing the metal element constituting the composite oxide is made into a solution using an aqueous solution of an organic acid, an ammonium compound is used at the same time. The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to [4] or [5] above.

〔10〕 前記アンモニウム化合物が、アンモニア、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及びクエン酸アンモニウムよりなる群より選択される少なくとも1種類であることを特徴とする前記〔9〕項に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
[10] The solid oxide fuel according to [9], wherein the ammonium compound is at least one selected from the group consisting of ammonia, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, and ammonium citrate. Manufacturing method of air electrode material powder for battery.

以下に詳述するように、本発明によれば、従来の固相法、共沈法、スラリー法によるものと比較してより高度に均一組成の新規なLSCF微粒子が提供される。
また、本発明の製造方法によれば、このような高度の均一組成のLSCF微粒子を得ることが可能になる。
As will be described in detail below, according to the present invention, new LSCF fine particles having a highly uniform composition can be provided as compared with the conventional solid phase method, coprecipitation method, and slurry method.
Further, according to the production method of the present invention, it is possible to obtain such highly uniform LSCF fine particles.

実施例1におけるLSCF微粒子のSEM写真である。2 is a SEM photograph of LSCF fine particles in Example 1. 実施例1におけるLaのEDXマッピング図である。6 is an EDX mapping diagram of La in Example 1. FIG. 実施例1におけるSrのEDXマッピング図である。3 is an EDX mapping diagram of Sr in Example 1. FIG. 実施例1におけるCoのEDXマッピング図である。3 is an EDX mapping diagram of Co in Example 1. FIG. 実施例1におけるFeのEDXマッピング図である。3 is an EDX mapping diagram of Fe in Example 1. FIG. 比較例2におけるLSCF微粒子のSEM写真である。4 is a SEM photograph of LSCF fine particles in Comparative Example 2. 比較例2におけるLaのEDXマッピング図である。10 is an EDX mapping diagram of La in Comparative Example 2. FIG. 比較例2におけるSrのEDXマッピング図である。10 is an EDX mapping diagram of Sr in Comparative Example 2. FIG. 比較例2におけるCoのEDXマッピング図である。6 is an EDX mapping diagram of Co in Comparative Example 2. FIG. 比較例2におけるFeのEDXマッピング図である。6 is an EDX mapping diagram of Fe in Comparative Example 2. FIG.

本発明は、基本的に 一般式(I)で表される組成の複合酸化物であって、ペロブスカイト構造を有する固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末を対象とする。

(La1-xSrxaCoyFe1-y3 (I)
(ただし、式において、0.2≦x≦0.5、0.1≦y≦0.6、0.9≦a≦1.0である。)
なお、酸素の組成は化学量論的には3であるが、場合によっては一部欠損していても、過剰に存在していてもよく、本発明の複合酸化物は主成分としてペロブスカイト構造の(La1-xSrxaCoyFe1-y3を含んでいればよく、他に不純物相が存在していてもよい。
The present invention is basically directed to a solid oxide fuel cell air electrode material powder having a perovskite structure, which is a complex oxide having a composition represented by the general formula (I).

(La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 (I)
(However, in the formula, 0.2 ≦ x ≦ 0.5, 0.1 ≦ y ≦ 0.6, 0.9 ≦ a ≦ 1.0.)
The composition of oxygen is stoichiometrically 3. However, depending on the case, it may be partially absent or exist excessively. The composite oxide of the present invention has a perovskite structure as a main component. (La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 only needs to be included, and other impurity phases may exist.

ここで式中、x、y及びaの範囲が0.2≦x≦0.5、0.1≦y≦0.6、0.9≦a≦1.0であることは上記複合酸化物がペロブスカイト構造を保持するのに好ましい範囲である。   Here, in the formula, the ranges of x, y, and a are 0.2 ≦ x ≦ 0.5, 0.1 ≦ y ≦ 0.6, and 0.9 ≦ a ≦ 1.0. Is a preferred range for retaining the perovskite structure.

具体的には、式(I)式で表される複合化合物LSCFの一例としては、例えば以下のようなものがあげられるが、もちろんこれに限定されるものではない。
La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83
(LSCF:6428、x=0.4、y=0.2、a=1.0)

La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.83
(LSCF:8228、x=0.2、y=0.2、a=1.0)

La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.63
(LSCF:6446、x=0.4、y=0.4、a=1.0)

La0.64Sr0.36Co0.18Fe0.823
(LSCF:6428、x=0.36、y=0.18、a=1.0)

La0.54Sr0.36Co0.2Fe0.83
(LSCF:6428、x=0.4、y=0.2、a=0.9)
Specifically, examples of the composite compound LSCF represented by the formula (I) include the following, but are not limited thereto.
La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3
(LSCF: 6428, x = 0.4, y = 0.2, a = 1.0)

La 0.8 Sr 0.2 Co 0.2 Fe 0.8 O 3
(LSCF: 8228, x = 0.2, y = 0.2, a = 1.0)

La 0.6 Sr 0.4 Co 0.4 Fe 0.6 O 3
(LSCF: 6446, x = 0.4, y = 0.4, a = 1.0)

La 0.64 Sr 0.36 Co 0.18 Fe 0.82 O 3
(LSCF: 6428, x = 0.36, y = 0.18, a = 1.0)

La 0.54 Sr 0.36 Co 0.2 Fe 0.8 O 3
(LSCF: 6428, x = 0.4, y = 0.2, a = 0.9)

本発明においては、これらの複合酸化物であるLSCF粉末(微粒子とも表現する。)は、本発明で規定する方法(これを「完全溶解法」という。)によって得られるものであるが、当該微粒子は従来公知の方法によって得られた粒子に対して、当該粒子内における各成分(La、Sr、Co、Fe)組成が非常に均一性の高いものであることを特徴とする。
本発明においては、当該複合酸化物微粒子において、成分のバラツキを次のように相対的標準偏差(変動係数:C.V.)で評価し、規定する。
In the present invention, these composite oxides, LSCF powder (also referred to as fine particles), are obtained by the method defined in the present invention (this is referred to as “complete dissolution method”). Is characterized in that the composition of each component (La, Sr, Co, Fe) in the particles is very uniform with respect to the particles obtained by a conventionally known method.
In the present invention, in the composite oxide fine particles, the dispersion of components is evaluated and defined by relative standard deviation (variation coefficient: CV) as follows.

(i)すなわち、当該複合酸化物微粒子を走査型電子顕微鏡像(SEM像)の複数の位置において当該走査型電子顕微鏡に付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により測定した特性X線のピーク面積比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、コバルト元素または鉄元素のうち含有量の多い元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、それぞれの位置における含有量[wa1,[wa2,[wa3,・・・及び[wb1,[wb2,[wb3,・・・〔ただし、[wa1+[wb1=100(wt%),[wa2+[wb2=100(wt%),・・・〕から算出したランタン元素の平均含有量[wa]av(wt%)と、コバルト元素または鉄元素のうち含有量の多い元素の平均含有量[wb]av(wt%)とを比較した場合に、平均含有量の大きい元素の変動係数(α)が4.0%以下であること及び、 (I) That is, the characteristic X-ray peaks of the composite oxide fine particles measured by an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached to the scanning electron microscope at a plurality of positions of the scanning electron microscope image (SEM image). The content of the lanthanum element calculated from the area ratio (w a (wt%)) and the content of the element having a high content of the cobalt element or the iron element (w b (wt%)) are expressed by the formula (1). determined so as to satisfy the relationship, the content at each location [w a] 1, [w a] 2, [w a] 3, ··· and [w b] 1, [w b] 2, [W b ] 3 ,... [Where [w a ] 1 + [w b ] 1 = 100 (wt%), [w a ] 2 + [w b ] 2 = 100 (wt%),. average content of the calculated elemental lanthanum from -] and [w a] av (wt% ), of the cobalt element or iron element Average content of more elements of Yuryou when comparing the [w b] av (wt% ), variation coefficient of large elements of average content (alpha) is less than 4.0% and,

(ii)同様にコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定し、それぞれの位置における含有量[wc1,[wc2,[wc3,・・・及び[wd1,[wd2,[wd3,・・・〔ただし、[wc1+[wd1=100(wt%),[wc2+[wd2=100(wt%),・・・〕から算出したコバルト元素の平均含有量[wc]av(wt%)と鉄元素の平均含有量[wd]av(wt%)のうち平均含有量の大きい元素の変動係数(β)が2.0%以下であることを規定している。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
(Ii) Similarly, the content of cobalt element (w c (wt%)) and the content of iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of formula (2), [W c ] 1 , [w c ] 2 , [w c ] 3 ,... And [w d ] 1 , [w d ] 2 , [w d ] 3 ,. , [W c ] 1 + [w d ] 1 = 100 (wt%), [w c ] 2 + [w d ] 2 = 100 (wt%),...] It is specified that the coefficient of variation (β) of elements having a large average content among [w c ] av (wt%) and the average content of iron elements [w d ] av (wt%) is 2.0% or less. is doing.
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

なお、本発明においては、重量%(wt%)を質量%と同意義のものとして使用することとし、「元素の変動係数」とは、「元素の平均含有量の変動係数」をいうものとする。   In the present invention, weight% (wt%) is used as the same meaning as mass%, and the “element variation coefficient” refers to “the variation coefficient of the average content of elements”. To do.

この点について、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83
(LSCF:6428、x=0.4、y=0.2、a=1.0)
を例にとってさらに説明する。
上記LSCF(6428)は、
ABO3すなわち(La0.6Sr0.4)(Co0.2Fe0.8)O3と表示することができるが、
式(1)wa+wb=100(wt%)は、要するにAサイトにおけるLaと、Bサイトの含有量の多い元素の重量%で表わされた含有量の和を規定するものであり、ここではLaとFeの含有量の和が該当する。
また式(2)wc+wd=100(wt%)は、Bサイトにおける元素の、重量%で表わされた含有量の和を示すもので、CoとFeの含有量の和が該当する。
本発明では、まず、SEM-EDX測定により、SEM画像中の異なる複数の測定点におけるLa(Aサイト中の含有量の多い元素である。)の含有量[waiとFe(Bサイト中の含有量の多い元素である。)の含有量の和が100(wt%)となるようにLaとFeの含有量を特性X線のピーク面積比から求める。求めた[wa1,[wa2,[wa3,・・・[wan及び[wb1,[wb2,[wb3,・・・[wbnは[wa1+[wb1=100(wt%),[wa2+[wb2=100(wt%),・・・[wan+[wbn=100(wt%)(n≧20)を満足する。次に各測定点のLa、Feの含有量を統計処理することにより、LaとFeの平均含有量([wa]av、[wb]av)と標準偏差を計算する。
一方、同様にBサイト内の元素であるCoとFeについて、Coの含有量とFeの含有量の和が100(wt%)となるように、各測定点におけるCoとFeの含有量を求め平均含有量([wc]av、[wd]av)と標準偏差を計算する。
In this regard, La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3
(LSCF: 6428, x = 0.4, y = 0.2, a = 1.0)
Will be further described with reference to FIG.
The LSCF (6428) is
ABO 3, that is, (La 0.6 Sr 0.4 ) (Co 0.2 Fe 0.8 ) O 3 ,
The formula (1) w a + w b = 100 (wt%) stipulates the sum of the content of La at the A site and the content by weight% of the element having a large content of the B site, Here, the sum of the contents of La and Fe corresponds.
Further, the formula (2) w c + w d = 100 (wt%) represents the sum of the contents expressed by weight% of the elements at the B site, and corresponds to the sum of the contents of Co and Fe. .
In the present invention, first, by SEM-EDX measurement, the content [w a ] i of Fe (which is an element having a large content in the A site) and Fe (the B site) at a plurality of different measurement points in the SEM image. The content of La and Fe is determined from the peak area ratio of the characteristic X-ray so that the sum of the content of the element is a high content element. [W a ] 1 , [w a ] 2 , [w a ] 3 ,... [W a ] n and [w b ] 1 , [w b ] 2 , [w b ] 3 ,. [W b ] n is [w a ] 1 + [w b ] 1 = 100 (wt%), [w a ] 2 + [w b ] 2 = 100 (wt%),... [W a ] n + [W b ] n = 100 (wt%) (n ≧ 20) is satisfied. Next, the La and Fe contents at each measurement point are statistically processed to calculate the average contents of La and Fe ([w a ] av, [w b ] av) and the standard deviation.
On the other hand, for the Co and Fe elements in the B site, the Co and Fe contents at each measurement point are determined so that the sum of the Co content and the Fe content is 100 (wt%). The average content ([w c ] av, [w d ] av) and standard deviation are calculated.

次に、上記のように求めた平均含有量と標準偏差を用いて(i)Aサイト内の元素であるLaと、Bサイト内の元素であるFeのうち平均含有量の大きい元素であるLaについて平均含有量の標準偏差(バラツキ)を含有量の平均値で除して変動係数を求める。
また、(ii)Bサイト内の元素であるCoとFeのうち平均含有量の大きいFeの平均含有量のバラツキについても同様に変動係数を求める。
なお、EDX測定は統計処理する都合上、好ましくは20点以上について測定するものとし、SEM画像中に均一に分散した測定点について測定するものとする。例えば、SEM画像中に万遍なく格子状に分散した異なる20点(n=20)について測定する。
Next, using the average content and the standard deviation obtained as described above, (i) La, which is an element in the A site, and La, which is an element having a large average content, among Fe, which is an element in the B site. The variation coefficient is obtained by dividing the standard deviation (variation) of the average content by the average value of the content.
Further, (ii) the coefficient of variation is similarly obtained for the variation in the average content of Fe having a large average content among Co and Fe as elements in the B site.
Note that, for the convenience of statistical processing, the EDX measurement is preferably performed at 20 points or more, and is performed at measurement points uniformly dispersed in the SEM image. For example, measurement is performed on 20 different points (n = 20) that are uniformly distributed in a lattice shape in the SEM image.

本発明においては、このようにして着目した含有量の高い元素につき、その組成をバラツキの尺度である変動係数(C.V.)で評価した場合、当該変動係数が極めて小さいことを特徴とする。具体的に、上記例では、
La及びFeの平均含有量の大きい方の元素であるLaのC.V.(α)≦4.0%
Co及びFeの平均含有量の大きい方の元素であるFeのC.V.(β)≦2.0%であり、
さらに好ましくは、
La及びFeの平均含有量の大きい方の元素であるLaのC.V.(α)≦1.3%
Co及びFeの平均含有量の大きい方の元素であるFeのC.V.(β)≦2.0%である。
(後記する比較例において示されているように、従来法により調整されたLSCF粉末は、組成的に大きくばらついており、その変動係数C.V.(α、β)は、本発明で規定する範囲を超えてずっと大きくなることが示される。)
In the present invention, the element having a high content focused in this way is characterized by a very small coefficient of variation when the composition is evaluated by a coefficient of variation (CV) which is a measure of variation. . Specifically, in the above example,
C. of La which is an element having a larger average content of La and Fe. V. (Α) ≦ 4.0%
C. of Fe which is an element having a larger average content of Co and Fe. V. (Β) ≦ 2.0%,
More preferably,
C. of La which is an element having a larger average content of La and Fe. V. (Α) ≦ 1.3%
C. of Fe which is an element having a larger average content of Co and Fe. V. (Β) ≦ 2.0%.
(As shown in the comparative examples described later, the LSCF powder prepared by the conventional method varies greatly in composition, and its coefficient of variation CV (α, β) is defined by the present invention. It is shown to be much larger beyond the range.)

以下、本発明に係る一般式(I)
(La1-xSrxaCoyFe1-y3 (I)
で表される組成を有する固体酸化物型燃料電池用空気極材料の製造方法について説明する。
Hereafter, the general formula (I) according to the present invention
(La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 (I)
The manufacturing method of the air electrode material for solid oxide fuel cells which has a composition represented by these is demonstrated.

(原料粉末の調整)
本発明に係る一般式(I)(La1-xSrxaCoyFe1-y3で表される組成を有する固体酸化物型燃料電池用空気極材料の原料となる粉末は、通常使用されるものを好適に使用することができ、例えばLa、Sr、Co、Feを含む酸化物、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩、硝酸塩、有機酸塩などである。
(Adjustment of raw material powder)
The powder as a raw material of the air electrode material for a solid oxide fuel cell having the composition represented by the general formula (I) (La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 according to the present invention is: Those usually used can be suitably used, and examples thereof include oxides, hydroxides, nitrates, carbonates, nitrates, and organic acid salts containing La, Sr, Co, and Fe.

特に環境的な側面、入手し易さの理由から、炭酸塩、水酸化物または酸化物が好ましく、原料の反応性が高いことからクエン酸塩などの有機酸塩も好ましい。
また、原料は1つの元素につき炭酸塩、酸化物、水酸化物、硝酸塩などから選ばれた任意の2種類以上の化合物を元素源として選択することもできる。
In particular, carbonates, hydroxides or oxides are preferable from the viewpoint of environmental aspects and availability, and organic acid salts such as citrates are also preferable because of the high reactivity of the raw materials.
In addition, as the raw material, any two or more kinds of compounds selected from carbonates, oxides, hydroxides, nitrates, and the like per element can be selected as the element source.

上記の原料粉末をLa、Sr、Co、Fe各元素が一般式(I)で表わされる目的の組成になるように秤量する。
なお、秤量した各原料粉末は、予め粉砕・微細化しておくことが、溶解反応を迅速に進行させるため好ましい。またその一部または全部を予め、均一に混合しておいてもよい。混合は、乾式混合によってもよいが、比較的短時間で均質な原料粉末を得られることから、湿式混合法により混合を実施することが好ましく、特に混合と同時に粉砕処理を行ってもよい。
The raw material powder is weighed so that each element of La, Sr, Co, and Fe has a target composition represented by the general formula (I).
In addition, it is preferable that each weighed raw material powder is pulverized and refined in advance so that the dissolution reaction can proceed rapidly. A part or all of them may be mixed uniformly in advance. Mixing may be performed by dry mixing. However, since a homogeneous raw material powder can be obtained in a relatively short time, it is preferable to perform mixing by a wet mixing method, and pulverization may be performed at the same time as mixing.

湿式混合法を実施するための装置としては特に限定するものではないが、同時に粉砕を実施するものが好ましい。例えば、ボールミル、ビーズミル、アトリションミル、コロイドミル等が好ましい。そのうち特に、ジルコニアボールのような、粉砕媒体を使用する形式のもの、例えばボールミル、ビーズミルなどが、より好ましく使用される。例えば原料粉末に上記の粉砕媒体を加え、ボールミルを用いて12〜24時間粉砕混合してもよい。ボールミル等の粉砕媒体による粉砕混合を行うと、より強い剪断力を付与でき、より均質な原料混合粉末が得られるので好ましい。   An apparatus for carrying out the wet mixing method is not particularly limited, but an apparatus for carrying out pulverization at the same time is preferable. For example, a ball mill, a bead mill, an attrition mill, a colloid mill and the like are preferable. Of these, a type using a grinding medium such as zirconia balls, such as a ball mill and a bead mill, is more preferably used. For example, the above pulverization medium may be added to the raw material powder and pulverized and mixed for 12 to 24 hours using a ball mill. It is preferable to perform pulverization and mixing with a pulverizing medium such as a ball mill because a stronger shearing force can be applied and a more homogeneous raw material mixed powder can be obtained.

(有機酸水溶液)
一方、有機酸の水溶液を予め調整する。有機酸としては、上記した金属元素を含む化合物と反応してその錯体を形成し、溶解せしめうるものであれば特に限定するものではないが、例えばマレイン酸、クエン酸、リンゴ酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、及び乳酸からなる群より選択される一種以上のものが好ましい。特にマレイン酸、乳酸またはクエン酸が好ましいものとして選択される。
(Organic acid aqueous solution)
On the other hand, an aqueous solution of an organic acid is prepared in advance. The organic acid is not particularly limited as long as it can react with a compound containing the above metal element to form a complex thereof, and can be dissolved. For example, maleic acid, citric acid, malic acid, formic acid, acetic acid One or more selected from the group consisting of oxalic acid and lactic acid are preferred. Maleic acid, lactic acid or citric acid is particularly preferred.

ここで、有機酸としてクエン酸を用いて、複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液で溶液化する場合は、更に、アンモニウム化合物を同時に使用することにより、溶解反応(錯体生成)をより容易に進行させることができるため好ましい。このようなアンモニウム化合物としては、アンモニア、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及びクエン酸アンモニウムよりなる群より選択される少なくとも1種類であることが好ましい。アンモニウム化合物は、原料粉末を溶解することのできる量であれば特に限定されず、原料粉末が容易に溶解するので、ランタン化合物に対して1〜10当量を使用することが好ましい。   Here, when citric acid is used as the organic acid, and the compound containing the metal element constituting the composite oxide is made into a solution with an aqueous solution of the organic acid, the dissolution reaction ( Complex formation) is preferred because it can proceed more easily. Such an ammonium compound is preferably at least one selected from the group consisting of ammonia, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, and ammonium citrate. The ammonium compound is not particularly limited as long as it can dissolve the raw material powder. Since the raw material powder easily dissolves, it is preferable to use 1 to 10 equivalents with respect to the lanthanum compound.

当該有機酸の使用量は、当該金属元素と錯体を形成し、これを完全に溶解することができる当量以上であることが好ましい。有機酸の水溶液の濃度は、特に限定するものではないが、操作の容易性及び反応速度を十分高くする要請から10〜70重量%、好ましくは20〜60重量%、さらに好ましくは30〜50重量%である。   The amount of the organic acid used is preferably equal to or more than an equivalent amount capable of forming a complex with the metal element and completely dissolving it. The concentration of the aqueous solution of the organic acid is not particularly limited, but is 10 to 70% by weight, preferably 20 to 60% by weight, and more preferably 30 to 50% by weight because of ease of operation and a requirement to sufficiently increase the reaction rate. %.

(溶解反応)
以上のごとくして、調整した複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物の粉体を、上記した有機酸の水溶液を用いて溶液化する。
この溶解反応を行うための装置としては、特に限定するものではないが、例えば撹拌手段、加熱手段、原料粉末の供給手段、有機酸水溶液の供給手段を備え、供給した原料粉末を沈殿させることなく浮遊させ、浮遊状態で有機酸と反応させることができる槽型反応容器が好ましい。撹拌手段としては通常の撹拌機、例えば櫂型撹拌機、プロペラ型撹拌機、タービン型撹拌機等のいずれもが好適に使用される。なお、小規模の反応の場合はフラスコ型容器に撹拌機を設置して実施してもよい。
(Dissolution reaction)
As described above, the powder of the compound containing the metal element constituting the adjusted composite oxide is made into a solution using the above-described aqueous solution of organic acid.
The apparatus for carrying out this dissolution reaction is not particularly limited. For example, the apparatus comprises a stirring means, a heating means, a raw material powder supply means, and an organic acid aqueous solution supply means, without causing the supplied raw material powder to precipitate. A tank-type reaction vessel that can be suspended and reacted with an organic acid in a suspended state is preferred. As the stirring means, any of ordinary stirrers such as a vertical stirrer, a propeller stirrer, a turbine stirrer and the like is preferably used. In the case of a small scale reaction, a flask type container may be provided with a stirrer.

金属元素含有化合物の粉末と有機酸水溶液の接触方式は、特に限定するものではないが、反応が化学工学的に固−液異相系反応として把握されるので、当該反応が効率的に実施され、最終的に均一溶液が得られるものであれば特に限定するものではない。通常は、まず反応容器に有機酸水溶液を仕込んでおき、これに撹拌下に原料粉末を添加して反応、溶解させる方式が好ましい。
添加する原料粉末は、各粉末ごとに順次添加してもよいし、また、予め原料粉末を混合しておき、同時に当該混合粉末を供給して反応させてもよい。さらにこれらの供給方法を組み合わせてもよい。
The contact method of the metal element-containing compound powder and the organic acid aqueous solution is not particularly limited, but the reaction is grasped as a solid-liquid heterophasic reaction in chemical engineering, so that the reaction is carried out efficiently, There is no particular limitation as long as a uniform solution is finally obtained. Usually, it is preferable to first prepare an organic acid aqueous solution in a reaction vessel and add a raw material powder to the reaction vessel with stirring to react and dissolve.
The raw material powder to be added may be added sequentially for each powder, or the raw material powders may be mixed in advance, and the mixed powder may be supplied and reacted at the same time. Further, these supply methods may be combined.

なお、原料粉末を逐次添加する場合は、まず、一つの金属元素を含む原料化合物、例えば酸化ランタン粉末を有機酸水溶液に供給して加熱下に反応溶解させ、引き続き残りの元素化合物(例えば炭酸ストロンチウム、炭酸コバルト、クエン酸鉄等)を同時に添加反応させるようにしてもよい。   In addition, when adding raw material powder sequentially, first, a raw material compound containing one metal element, for example, lanthanum oxide powder, is supplied to an organic acid aqueous solution and dissolved under heating, and then the remaining elemental compound (for example, strontium carbonate) , Cobalt carbonate, iron citrate, etc.) may be added and reacted at the same time.

反応温度は、ある程度の加熱下において実施することにより、溶解反応が促進されるので好ましい。通常、30〜100℃、好ましくは50〜90℃、さらに好ましくは60〜80℃である。また、反応時間、すなわち均一溶液が形成されるまでの時間は、反応温度、有機酸濃度、有機酸や原料金属元素含有化合物の種類、その粒径等によって変わりうるが、通常10分〜10時間、好ましくは30分〜5時間、さらに好ましくは1〜3時間程度である。   The reaction temperature is preferable because the dissolution reaction is promoted by carrying out the reaction under a certain degree of heating. Usually, it is 30-100 degreeC, Preferably it is 50-90 degreeC, More preferably, it is 60-80 degreeC. The reaction time, that is, the time until a uniform solution is formed may vary depending on the reaction temperature, the organic acid concentration, the type of organic acid or the starting metal element-containing compound, its particle size, etc., but usually 10 minutes to 10 hours , Preferably 30 minutes to 5 hours, more preferably about 1 to 3 hours.

(噴霧乾燥等)
本発明においては、かくして溶液化した溶液を棚段乾燥機などの箱型乾燥機またはスプレードライヤーなどの噴霧乾燥機を用いて乾燥する。特に、スプレードライヤーを用いた噴霧乾燥が好ましい。
(Spray drying, etc.)
In the present invention, the solution thus obtained is dried using a box-type dryer such as a shelf dryer or a spray dryer such as a spray dryer. In particular, spray drying using a spray dryer is preferred.

噴霧乾燥では、有機酸水溶液で各原料金属元素が完全に溶解された溶液を、気流乾燥機もしくは噴霧乾燥機のごとき乾燥装置に供給し乾燥を行う。当該乾燥装置に供給された溶液は、装置内で、微小液滴となり、これが乾燥用の熱風により流動層を形成し、熱風により搬送されながら極めて短時間で乾燥され、短時間でその乾燥粉末が得られ、乾燥粉中のLa、Sr、Co、Feの各金属元素の均質性が高いので好ましい。   In spray drying, a solution in which each raw metal element is completely dissolved in an organic acid aqueous solution is supplied to a drying apparatus such as an air dryer or a spray dryer to perform drying. The solution supplied to the drying device becomes fine droplets in the device, which forms a fluidized bed with hot air for drying, and is dried in a very short time while being transported by the hot air. It is preferable because the obtained metal powder has high homogeneity of La, Sr, Co, and Fe metal elements.

噴霧乾燥機を使用する場合の噴霧機としては、回転円板、二流体ノズル、加圧ノズル等が適宜採用でき、また乾燥用熱風温度は、入口で150〜300℃、出口で100〜150℃程度にすることが好ましい。   As a sprayer when using a spray dryer, a rotating disk, a two-fluid nozzle, a pressure nozzle, or the like can be appropriately employed. The hot air temperature for drying is 150 to 300 ° C. at the inlet and 100 to 150 ° C. at the outlet. It is preferable to make it about.

かかる噴霧乾燥によれば、均一相を形成して原料金属元素がすべて溶解した溶液は、微小液滴状態を形成し、各液滴が瞬間的、またはごく短時間に、水分が蒸発除去することにより、原理的にミクロなレベルまで完全に均一組成の固相が析出した乾燥粉末(混合粉末)が得られる。   According to such spray drying, a solution in which a homogeneous phase is formed and all the raw metal elements are dissolved forms a microdroplet state, and each droplet is evaporated or removed instantaneously or in a very short time. As a result, a dry powder (mixed powder) in which a solid phase having a completely uniform composition is deposited to a micro level in principle can be obtained.

(焼成)
次に、好ましくは噴霧乾燥させた混合粉末を焼成容器に移し、焼成炉にて焼成する。焼成は基本的には粗焼成、仮焼成、本焼成の焼成温度の異なる3工程からなるのが好ましいが、粗焼成と本焼成の2工程でもよく、仮焼成と本焼成の2工程でもよく、また順次温度を上げてゆく本焼成のみからなる工程でもよい。焼成容器の材質は、特に限定されず、例えばムライト、コージェライトなどが挙げられる。
(Baking)
Next, preferably, the spray-dried mixed powder is transferred to a firing container and fired in a firing furnace. Firing is preferably basically composed of three steps with different firing temperatures for rough firing, preliminary firing, and main firing, but may be two steps of rough firing and main firing, or two steps of preliminary firing and main firing, Moreover, the process which consists only of this baking which raises temperature one by one may be sufficient. The material of the firing container is not particularly limited, and examples thereof include mullite and cordierite.

焼成炉は、熱源として、電気式またはガス式のシャトルキルンでも、場合によってはローラーハースキルンでもロータリーキルンでもよく、特に限定されない。   The firing furnace may be an electric or gas type shuttle kiln as a heat source, or may be a roller hearth kiln or a rotary kiln, and is not particularly limited.

(粗焼成)
粗焼成工程においては、焼成炉の温度を20〜800℃/時の昇温速度で目的の焼成温度(300〜500℃)まで上げる操作を行う。昇温速度を20℃/時以上にすることにより、目的の焼成温度まで達する時間が短くなり、生産性が向上するので好ましい。また、昇温速度を800℃/時以下にすることにより、各温度での反応物質の化学変化が十分に進行するので好ましい。
(Coarse firing)
In the rough firing step, the temperature of the firing furnace is increased to a target firing temperature (300 to 500 ° C.) at a temperature rising rate of 20 to 800 ° C./hour. It is preferable to set the heating rate to 20 ° C./hour or more because the time to reach the target firing temperature is shortened and the productivity is improved. In addition, it is preferable to set the rate of temperature rise to 800 ° C./hour or less because the chemical change of the reactants at each temperature sufficiently proceeds.

粗焼成時の焼成温度は、300〜500℃が好ましく、350〜450℃がより好ましい。300℃以上にすることにより炭素成分が残留しにくくなるので好ましい。また、500℃以下にすることにより構成元素が偏析しにくくなるので好ましい。   300-500 degreeC is preferable and the firing temperature at the time of rough baking has more preferable 350-450 degreeC. Setting the temperature to 300 ° C. or higher is preferable because the carbon component hardly remains. Moreover, since it becomes difficult to segregate a constituent element by making it 500 degrees C or less, it is preferable.

粗焼成の焼成時間は、4〜24時間が好ましく、8〜20時間がより好ましい。4時間以上にすることにより、炭素成分が残留しにくくなるので好ましい。また、24時間を超えても、生成物に変化はないが、生産性が低下するので24時間以下にすることが好ましい。この粗焼成は一定温度、例えば400℃で8時間保持してもよいし、例えば300℃から460℃にかけて20℃/時で少しずつ昇温してもよい。   The firing time for the rough firing is preferably 4 to 24 hours, and more preferably 8 to 20 hours. By setting it as 4 hours or more, since a carbon component becomes difficult to remain, it is preferable. Moreover, even if it exceeds 24 hours, there is no change in the product, but the productivity decreases, so it is preferable to make it 24 hours or less. This rough calcination may be held at a constant temperature, for example, 400 ° C. for 8 hours, or may be gradually increased from 300 ° C. to 460 ° C. at 20 ° C./hour.

粗焼成を行う際の焼成炉の雰囲気は、酸素含有雰囲気であり、空気中(大気中)または酸素濃度が21体積%以下の雰囲気中であることが好ましい。酸素濃度が21体積%を超えると原料混合粉中の炭素成分が燃焼し、部分的に酸化反応が進む結果、生成物の構成元素が局在化する場合があるので、21体積%以下の雰囲気にすることが好ましい。酸素濃度は15体積%以下であるのが好ましい。   The atmosphere of the firing furnace at the time of rough firing is an oxygen-containing atmosphere, and is preferably in the air (in the air) or in an atmosphere having an oxygen concentration of 21% by volume or less. When the oxygen concentration exceeds 21% by volume, the carbon component in the raw material mixed powder burns, and as a result of partial oxidation reaction, the constituent elements of the product may be localized. It is preferable to make it. The oxygen concentration is preferably 15% by volume or less.

粗焼成を所定時間行った後、室温まで降温する。降温速度は、100〜800℃/時が好ましく、100〜400℃/時がより好ましい。降温速度を100℃/時以上にすることにより生産性が向上するので好ましい。また、これを800℃/時以下にすることにより用いる焼成容器が熱衝撃のために割れてしまう可能性が低下するので好ましい。なお、焼成容器を変更せず、かつ解砕しない場合には粗焼成工程から降温せずに次の仮焼成工程に移行してもよい。   After roughly firing for a predetermined time, the temperature is lowered to room temperature. The cooling rate is preferably 100 to 800 ° C./hour, more preferably 100 to 400 ° C./hour. The productivity is improved by setting the temperature lowering rate to 100 ° C./hour or more, which is preferable. Moreover, since the possibility that the baking container used by making this 800 degrees C / hr or less will be cracked by a thermal shock falls, it is preferable. In addition, when not changing a baking container and not crushing, you may transfer to the next temporary baking process, without lowering temperature from a rough baking process.

次いで、粗焼成工程で得られた酸化物を必要に応じて解砕する。解砕にはカッターミル、ジェットミル、アトマイザーなどの粉砕機を用い、一般に乾式で行う。解砕後の体積平均粒径としては1〜50μmが好ましい。より好ましくは10〜20μmである。   Next, the oxide obtained in the rough firing step is crushed as necessary. For crushing, a crusher such as a cutter mill, a jet mill, or an atomizer is generally used and is dry. The volume average particle size after crushing is preferably 1 to 50 μm. More preferably, it is 10-20 micrometers.

(仮焼成)
引き続き、上記の必要に応じて解砕された粗焼成粉を仮焼成温度(500〜800℃)で仮焼成する。
仮焼成工程においては、焼成炉の温度を100〜800℃/時、好ましくは100〜400℃/時の昇温速度で目的の焼成温度まで上げる。昇温速度を100℃/時以上にすることにより、目的の焼成温度まで達する時間が短くなり、生産性が向上するので好ましい。また、昇温速度が800℃/時以下であると、各温度での反応物質の化学変化が十分に進行するので好ましい。
(Temporary firing)
Subsequently, the coarsely fired powder pulverized as necessary is temporarily fired at a temporary firing temperature (500 to 800 ° C.).
In the preliminary firing step, the temperature of the firing furnace is raised to the target firing temperature at a temperature increase rate of 100 to 800 ° C./hour, preferably 100 to 400 ° C./hour. It is preferable to set the heating rate to 100 ° C./hour or more because the time to reach the target firing temperature is shortened and the productivity is improved. Further, it is preferable that the rate of temperature increase is 800 ° C./hour or less because the chemical change of the reactant at each temperature is sufficiently advanced.

仮焼成の温度は、500〜800℃が好ましく、500〜700℃がより好ましい。500℃以上にすると炭素成分が残留することがないので好ましい。また、800℃以下であると焼成粉が過度に焼結しにくくなるので好ましい。   500-800 degreeC is preferable and the temperature of temporary baking is more preferable 500-700 degreeC. A temperature of 500 ° C. or higher is preferable because no carbon component remains. Moreover, since it becomes difficult to sinter a sintered powder excessively when it is 800 degrees C or less, it is preferable.

焼成時間は、4〜24時間が好ましく、8〜20時間がより好ましい。4時間以上であると、炭素成分が残留しにくくなるので好ましい。また、24時間以下であると、生成物に変化はなく、生産性が向上するので好ましい。   The firing time is preferably 4 to 24 hours, and more preferably 8 to 20 hours. If it is 4 hours or longer, the carbon component hardly remains, which is preferable. Moreover, it is preferable that it is 24 hours or less because the product is not changed and the productivity is improved.

仮焼成を行う際の焼成炉の雰囲気は、粗焼成時と同様の酸素含有雰囲気が好ましい。
仮焼成を所定時間行った後、室温まで降温する。降温速度は、100〜800℃/時が好ましく、100〜400℃/時がより好ましい。100℃/時以上であると生産性が落ちることがないので好ましい。また、800℃/時以下であると目的とする物質が生成するので好ましい。
The atmosphere of the firing furnace at the time of temporary firing is preferably an oxygen-containing atmosphere similar to that during rough firing.
After pre-baking for a predetermined time, the temperature is lowered to room temperature. The cooling rate is preferably 100 to 800 ° C./hour, more preferably 100 to 400 ° C./hour. It is preferable that the temperature is 100 ° C./hour or more because productivity does not decrease. Moreover, since the target substance produces | generates that it is 800 degrees C / hr or less, it is preferable.

次いで、仮焼成で得られた酸化物を粗焼成の後に行ったのと同様に必要に応じて解砕する。解砕にはカッターミル、ジェットミル、アトマイザーなどの粉砕機を用い、一般に乾式で行なう。解砕後の体積平均粒径としては1〜50μmが好ましい。より好ましくは10〜20μmである。   Next, the oxide obtained by the preliminary calcination is crushed as necessary in the same manner as performed after the rough calcination. Crushing is generally performed by a dry method using a pulverizer such as a cutter mill, a jet mill, or an atomizer. The volume average particle size after crushing is preferably 1 to 50 μm. More preferably, it is 10-20 micrometers.

(本焼成)
さらに、この必要に応じて解砕された仮焼成粉を、本焼成温度(700〜1400℃)で本焼成する。
本焼成工程においては、焼成炉の温度を50〜800℃/時、好ましくは100〜400℃/時の昇温速度で目的の焼成温度まで上げる。昇温速度が50℃/時以上であると、目的の焼成温度まで達する時間が短くなり、生産性が向上するので好ましい。また、昇温速度が800℃/時以下であると、各温度での反応物質の化学変化が十分に進行せずに、反応物質が不均一な状態で目的の焼成温度に到達することがないため、焼成物中に副生成物を生じないので好ましい。
(Main firing)
Further, the calcined temporary pulverized powder is calcined at a main calcining temperature (700 to 1400 ° C.) as necessary.
In the main firing step, the temperature of the firing furnace is raised to the target firing temperature at a temperature rising rate of 50 to 800 ° C./hour, preferably 100 to 400 ° C./hour. A temperature increase rate of 50 ° C./hour or more is preferable because the time to reach the target firing temperature is shortened and productivity is improved. Further, when the rate of temperature increase is 800 ° C./hour or less, the chemical change of the reactant at each temperature does not proceed sufficiently, and the reactant does not reach the target firing temperature in a non-uniform state. Therefore, it is preferable because no by-product is generated in the fired product.

本焼成の温度は、700〜1300℃が好ましく、750〜1250℃がより好ましい。700℃以上または1300℃以下であると、目的とする結晶相が生成するので好ましい。   700-1300 degreeC is preferable and the temperature of this baking is more preferable 750-1250 degreeC. It is preferable that the temperature is 700 ° C. or higher or 1300 ° C. or lower because a target crystal phase is generated.

焼成時間は、4〜24時間が好ましく、5〜20時間がより好ましい。4時間以上であると、未反応物質が目的とする酸化物中に混在することなく、また、単一の結晶相の生成物が得られるので好ましい。また、24時間以下であると、生成物に変化はなく、生産性が低下することもないので好ましい。   The firing time is preferably 4 to 24 hours, and more preferably 5 to 20 hours. It is preferable that the reaction time is 4 hours or longer because a product having a single crystal phase can be obtained without mixing unreacted substances in the target oxide. Moreover, when it is 24 hours or less, there is no change in the product and productivity is not lowered, which is preferable.

本焼成を行う際の焼成炉の雰囲気は、粗焼成または仮焼成時と同様の酸素含有雰囲気中であることが好ましい。
本焼成を所定時間行った後、室温まで降温する。降温速度は、100〜800℃/時が好ましい。100℃/時以上であると生産性が落ちることがないので好ましい。また、800℃/時以下であると目的とする物質が生成するので好ましい。
The firing furnace atmosphere during the main firing is preferably an oxygen-containing atmosphere similar to that during rough firing or temporary firing.
After performing the main baking for a predetermined time, the temperature is lowered to room temperature. The temperature lowering rate is preferably 100 to 800 ° C./hour. It is preferable that the temperature is 100 ° C./hour or more because productivity does not decrease. Moreover, since the target substance produces | generates that it is 800 degrees C / hr or less, it is preferable.

次いで、本焼成で得られた酸化物を粗焼成の後に行ったのと同様に解砕する。解砕にはカッターミル、ジェットミル、アトマイザーなどの粉砕機を用い、一般に乾式で行う。解砕後の粉体の体積平均粒径は1〜50μmが好ましい。より好ましくは10〜20μmである。その後、必要に応じて粒度調整のために湿式で粉砕してもよい。
なお、上記の粗焼成、仮焼成、本焼成は、各工程の終了後に室温まで降温せずに、また焼成後の解砕を行なわずに、続けて行なってもよい。すなわち、粗焼成後に連続して仮焼成を行ってもよく、仮焼成後に連続して本焼成を行ってもよく、粗焼成、仮焼成、本焼成の3工程を連続して行ってもよい。
Next, the oxide obtained by the main firing is crushed in the same manner as performed after the rough firing. For crushing, a crusher such as a cutter mill, a jet mill, or an atomizer is generally used and is dry. The volume average particle size of the powder after pulverization is preferably 1 to 50 μm. More preferably, it is 10-20 micrometers. Thereafter, it may be pulverized in a wet manner to adjust the particle size as necessary.
Note that the above-described rough firing, temporary firing, and main firing may be performed continuously without lowering the temperature to room temperature after the completion of each step and without crushing after firing. That is, temporary baking may be performed continuously after rough baking, main baking may be performed continuously after temporary baking, or three steps of rough baking, temporary baking, and main baking may be performed continuously.

(成型体、焼結体)
以上のように本焼成して得られた粉末(微粒子)は、それぞれの微粒子がミクロのレベルにおいても、完全に均一な組成の(La1-xSrxaCoyFe1-y3(LSCF)であり、これを成型体として焼結することにより、その成型焼結体は、固体酸化物型燃料電池用空気極として好適に使用することができる。すなわち、当該成型焼結体は、高度に均一組成の微粒子組成をそのまま支承するので、原理的に極めて均一組成のLSCF焼結体を形成することが理解される。
(Molded body, sintered body)
The powder (fine particles) obtained by the main firing as described above has a completely uniform composition (La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 even when each fine particle is at a micro level. (LSCF), and by sintering this as a molded body, the molded sintered body can be suitably used as an air electrode for a solid oxide fuel cell. That is, it is understood that the molded sintered body supports a highly uniform fine particle composition as it is, and thus forms an extremely uniform LSCF sintered body in principle.

当該形成体、焼結体を形成する手段としてはそれ自体公知の手段が適用される。例えば、まず、(La1-xSrxaCoyFe1-y3の粉末をバインダーと混合し、一定の体積を有する金型に充填し、上から圧力をかけることにより、当該粉末の成型体を作成する。
圧力をかける方法は、機械的一軸プレス、冷間等方圧(CIP)プレスなど特に限定されない。
As a means for forming the formed body and the sintered body, a means known per se is applied. For example, first, powder of (La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 is mixed with a binder, filled in a mold having a certain volume, and pressure is applied from above. Create a molded body.
The method of applying the pressure is not particularly limited, such as a mechanical uniaxial press, a cold isostatic press (CIP) press and the like.

次に、この成型体を熱処理し焼結体を得る。熱処理温度は、1000〜1450℃が好ましい。熱処理温度が1000℃以上では成型体の機械的強度が十分に保たれ、また1450℃以下であると生成したLSCFの一部が分解して、不純物を形成し、組成が不均一となるおそれがないので好ましい。
熱処理時間は、2〜24時間が好ましい。
Next, this molded body is heat-treated to obtain a sintered body. The heat treatment temperature is preferably 1000 to 1450 ° C. When the heat treatment temperature is 1000 ° C. or higher, the mechanical strength of the molded body is sufficiently maintained, and when it is 1450 ° C. or lower, a part of the generated LSCF is decomposed to form impurities and the composition may be nonuniform. It is preferable because it is not.
The heat treatment time is preferably 2 to 24 hours.

以下に、本発明の具体的な実施例(実施例1〜5)を、比較例(比較例1〜2)と対比して説明する。しかしながら、これら実施例は、本発明の実施の態様の一例であり、本発明がこれらの実施例に特に限定されるものではなく、また、これにより限定的に解釈されたりするものではない。なお、以下%とあるものは、とくに断りなき限り、質量(または重量)%である。   Hereinafter, specific examples (Examples 1 to 5) of the present invention will be described in comparison with comparative examples (Comparative Examples 1 and 2). However, these examples are examples of embodiments of the present invention, and the present invention is not particularly limited to these examples, and is not construed as being limited thereto. In the following, “%” means mass (or weight) unless otherwise specified.

〔実施例1〕
(1)(原料粉末及び有機酸の準備)
La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83を形成するように各原料の秤量を行った。
すなわち、表1に示すようにLa源として酸化ランタン(La23)356.8g、Sr源として炭酸ストロンチウム(SrCO3)215.7g、Co源としてCo含有量が46.58%の日本化学産業社製炭酸コバルト(CoCO3)92.16g、及びFe源としてFe含有量が18.56%のクエン酸鉄(FeC657・nH2O)876.7g(原子比で、La:Sr:Co:Feが0.6:0.4:0.2:0.8とする。)を秤量した。
[Example 1]
(1) (Preparation of raw material powder and organic acid)
Each raw material was weighed so as to form La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 .
That is, as shown in Table 1, 356.8 g of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) as the La source, 215.7 g of strontium carbonate (SrCO 3 ) as the Sr source, and Nihon Kagaku having a Co content of 46.58% as the Co source. 92.16 g of cobalt carbonate (CoCO 3 ) manufactured by Sangyo Co., Ltd. and 876.7 g of iron citrate (FeC 6 H 5 O 7 .nH 2 O) having an Fe content of 18.56% as an Fe source (in terms of atomic ratio, La : Sr: Co: Fe is 0.6: 0.4: 0.2: 0.8)).

一方で、20LセパラブルフラスコにLaイオンのモル数に対して3当量、Srイオン、Coイオンのモル数に対してそれぞれ2当量、Feイオンのモル数に対しては、既にクエン酸鉄中に1モルのクエン酸が存在するので当量のクエン酸2908gを55℃の純水4.0L(リットル)に加えてクエン酸溶液を調製した。これに重炭酸アンモニウム1037g(Laイオンのモル数に対して6当量)を加えて撹拌槽型反応容器中で、28℃で溶解させた。   On the other hand, in a 20 L separable flask, 3 equivalents to the number of moles of La ions, 2 equivalents to the number of moles of Sr ions and Co ions, respectively, and the number of moles of Fe ions are already in iron citrate. Since 1 mol of citric acid is present, an equivalent amount of 2908 g of citric acid was added to 4.0 L (liter) of pure water at 55 ° C. to prepare a citric acid solution. To this, 1037 g of ammonium bicarbonate (6 equivalents relative to the number of moles of La ions) was added and dissolved at 28 ° C. in a stirred tank reaction vessel.

(2)(中間生成物及び乾燥)
上記のクエン酸溶液に酸化ランタンを投入し、70℃まで加熱し、その温度で2時間反応させた。酸化ランタンは完全に溶解し、無色透明溶液が得られた。
これに、炭酸ストロンチウム、炭酸コバルト、クエン酸鉄を添加して同温度でさらに2時間反応させた。各金属塩は完全に溶解し、黒褐色透明溶液が得られた。
(2) (Intermediate product and drying)
Lanthanum oxide was added to the citric acid solution, heated to 70 ° C., and reacted at that temperature for 2 hours. Lanthanum oxide was completely dissolved, and a colorless transparent solution was obtained.
To this, strontium carbonate, cobalt carbonate and iron citrate were added and reacted at the same temperature for another 2 hours. Each metal salt was completely dissolved, and a blackish brown transparent solution was obtained.

反応終了後、得られた溶液をスプレードライヤーで乾燥させ、中間生成物である複合クエン酸塩の乾燥粉末を得た。なお、スプレードライヤーとしては、BDP−10型スプレーバッグドライヤー(大川原化工機社製)を使用し、入口温度:200℃、出口温度:125℃、アトマイザー回転数:15000rpmの条件で乾燥を行った。   After completion of the reaction, the resulting solution was dried with a spray dryer to obtain a composite citrate dry powder as an intermediate product. As a spray dryer, a BDP-10 type spray bag dryer (manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd.) was used, and drying was performed under conditions of an inlet temperature: 200 ° C., an outlet temperature: 125 ° C., and an atomizer rotational speed: 15000 rpm.

(3)(粗焼成、仮焼成、本焼成)
得られた乾燥粉末をムライト質の30cmの角サヤ4枚に充填し、大気中において、電気炉で、400℃で10時間焼成し、有機物を分解させた(粗焼成)。室温から400℃までの昇温速度は400℃/3時間とし、400℃から室温までの降温速度は400℃/4時間とした。
(3) (Rough firing, provisional firing, main firing)
The obtained dry powder was filled into 4 mullite 30 cm square sheaths and baked in the electric furnace at 400 ° C. for 10 hours in the atmosphere to decompose the organic matter (coarse calcination). The rate of temperature increase from room temperature to 400 ° C. was 400 ° C./3 hours, and the rate of temperature decrease from 400 ° C. to room temperature was 400 ° C./4 hours.

得られた粗焼成粉をムライト質の30cmの角サヤ1枚に充填し、大気中において、電気炉で、600℃で10時間焼成し、残存炭素を分解させた(仮焼成)。室温から500℃までの昇温速度は500℃/3時間、さらに600℃までの昇温時間は100℃/2時間とし、600℃から室温までの降温速度は600℃/6時間とし、仮焼成粉を得た。   The obtained coarsely baked powder was filled in a mullite 30 cm square sheath and baked in the electric furnace at 600 ° C. for 10 hours in the atmosphere to decompose the remaining carbon (temporary calcination). The temperature increase rate from room temperature to 500 ° C. is 500 ° C./3 hours, the temperature increase time from 600 ° C. is 100 ° C./2 hours, and the temperature decrease rate from 600 ° C. to room temperature is 600 ° C./6 hours. I got a powder.

当該仮焼成粉をムライト質の30cmの角サヤ1枚に充填し、大気中において、電気炉で、800℃で6時間焼成し、目的のLSCF最終粉末(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83)を得た。(本焼成)室温から700℃までの昇温速度は700℃/4時間、さらに800℃までの昇温時間は100℃/1時間とし、800℃から室温までの降温速度は100℃/1時間とした。本焼成後、焼成粉を解砕しLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83粉を得た。 The calcined powder is packed in a mullite 30 cm square sheath and fired in an electric furnace at 800 ° C. for 6 hours in the air to obtain the final LSCF final powder (La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 ) (Main firing) The temperature rising rate from room temperature to 700 ° C. is 700 ° C./4 hours, the temperature rising time from 800 ° C. is 100 ° C./1 hour, and the temperature decreasing rate from 800 ° C. to room temperature is 100 ° C./1 hour. It was. After the main firing, the fired powder was crushed to obtain La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 powder.

(4)(成分分析)
(i)XRD分析
少量のLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の最終粉末を分取し、その結晶相を同定するためCuKαをX線源とする粉末X線回折測定を行った。X線回折測定にはリガク社製のRINT2200Vを用いた。その結果、菱面体晶(113相)を有するペロブスカイト構造であることが確認された。
(4) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 final powder was collected, and powder X-ray diffraction measurement using CuKα as an X-ray source was performed in order to identify the crystal phase. For the X-ray diffraction measurement, RINT2200V manufactured by Rigaku Corporation was used. As a result, a perovskite structure having rhombohedral crystals (113 phase) was confirmed.

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。使用したSEMは日立社製のFE−SEM S−4300であり、EDX検出器は、堀場製作所製のEDX EMAX6853−H、分解能:137eVである。また、測定条件は、管電圧40kV、管電流40mA、倍率3000倍、WD15mm、プロセスタイム4、計数400万カウント以上とした。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto. The SEM used was FE-SEM S-4300 manufactured by Hitachi, and the EDX detector was EDX EMAX6853-H manufactured by Horiba, Ltd., with a resolution of 137 eV. Measurement conditions were tube voltage 40 kV, tube current 40 mA, magnification 3000 times, WD 15 mm, process time 4, and 4 million counts or more.

図1は、当該粉末のSEM写真(倍率×3000)である。また、図2〜5はEDXによるLa、Sr、Co、Feのマッピング図である。これより、各成分の偏析は確認されず均一に分布していることが確認された。図1に示されたような粉末のSEM画像上において、一辺が約8μmの格子状に分割し、20個の格子点をポイント分析箇所として、各格子点におけるランタン元素、ストロンチウム元素、コバルト元素、鉄元素の特性X線を測定した。そのピーク面積から、各測定点におけるランタン元素の含有量(wa)と鉄元素の含有量(wb)が式(1)の関係を満足するようにランタン元素の含有量と鉄元素の含有量を算出し、20点の平均をとったところランタン及び鉄の平均含有量は表2に示したように、それぞれ65.4wt%、34.6wt%であり、標準偏差は0.57w%であった。したがって、ランタン元素と鉄元素の変動係数は、それぞれ0.87%、1.6%となり、平均含有量の大きなランタン元素の変動係数C.V.(α)は、0.87%(≦4.0%)であった。 FIG. 1 is an SEM photograph (magnification × 3000) of the powder. 2 to 5 are mapping diagrams of La, Sr, Co, and Fe by EDX. From this, the segregation of each component was not confirmed but it was confirmed that it was distributed uniformly. On the SEM image of the powder as shown in FIG. 1, each side is divided into a lattice shape of about 8 μm, and 20 lattice points are used as point analysis points. Lanthanum element, strontium element, cobalt element at each lattice point, The characteristic X-ray of the iron element was measured. From the peak area, the content of the content and iron lanthanum element such that the content (w a) and the content of iron element of lanthanum element in each measurement point (w b) satisfies the relationship of formula (1) When the amount was calculated and the average of 20 points was taken, the average content of lanthanum and iron was 65.4 wt% and 34.6 wt%, respectively, as shown in Table 2, and the standard deviation was 0.57 w%. there were. Therefore, the variation coefficients of the lanthanum element and the iron element are 0.87% and 1.6%, respectively. V. (Α) was 0.87% (≦ 4.0%).

また各測定点20点でのコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量は、それぞれ21.5wt%、78.5wt%であり、標準偏差は0.74wt%であった。よって、平均含有量の大きい方(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が0.94%(≦2.0%)であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, the content of cobalt element (w c (wt%)) and the content of iron element (w d (wt%)) at 20 measurement points are determined so as to satisfy the relationship of formula (2). The average content of cobalt element and the average content of iron element were 21.5 wt% and 78.5 wt%, respectively, and the standard deviation was 0.74 wt%. Therefore, the coefficient of variation C.C. V. (Β) was 0.94% (≦ 2.0%).
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
少量のLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83を以下のようにイオン交換水に分散させて試料を調製した。分散剤として和光純薬社製の二リン酸ナトリウム十水和物を使用した濃度0.24重量%の水溶液を用い、約0.1gのLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83と分散液とから全体が10mlとなるように分散液を調製し、3分間超音波を照射したものを試料とした。その試料からLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の粒度分布をHORIBA社製のレーザー回折/散乱式粒度分布装置LA−920を用いて測定した。測定の直前に180秒間出力30Wの超音波処理を施した。その結果、体積平均粒径D50は15.1μmであった。
(Iii) Particle size distribution measurement A sample was prepared by dispersing a small amount of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 in ion-exchanged water as follows. Using an aqueous solution having a concentration of 0.24% by weight using sodium diphosphate decahydrate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. as a dispersant, about 0.1 g of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 and a dispersion A dispersion was prepared so that the total volume was 10 ml, and a sample irradiated with ultrasonic waves for 3 minutes was used as a sample. The particle size distribution of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was measured from the sample using a laser diffraction / scattering particle size distribution device LA-920 manufactured by HORIBA. Immediately before the measurement, ultrasonic treatment with an output of 30 W was performed for 180 seconds. As a result, the volume average particle diameter D 50 was 15.1 μm.

〔実施例2〕
(1)実施例1において、クエン酸溶液に、重炭酸アンモニウムの代わりに炭酸アンモニウム797gを添加し、また本焼成温度を1200℃とするほかは、実施例1と同様の実験を行い、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83で表される最終粉末を得た。(表1参照)
[Example 2]
(1) Example 1, the citric acid solution was added ammonium carbonate 797g in place of ammonium bicarbonate, also addition to the main baking temperature and 1200 ° C. is performed the same experiment as in Example 1, La 0.6 A final powder represented by Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was obtained. (See Table 1)

なお、本焼成の温度プログラムは、室温から700℃までの昇温速度は700℃/4時間、さらに1000℃までの昇温速度は100℃/1時間、1200℃までの昇温速度は200℃/3時間とした。また1200℃から室温までの降温速度は100℃/1時間とした。本焼成後、焼成粉を解砕しLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83粉を得た。 In addition, the temperature program of the main firing is as follows: the temperature increase rate from room temperature to 700 ° C. is 700 ° C./4 hours; the temperature increase rate up to 1000 ° C. is 100 ° C./1 hour; the temperature increase rate up to 1200 ° C. is 200 ° C. / 3 hours. The rate of temperature decrease from 1200 ° C. to room temperature was 100 ° C./1 hour. After the main firing, the fired powder was crushed to obtain La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 powder.

(2)(成分分析)
(i)XRD分析
少量のLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の最終粉末を分取し、実施例1と同様にして粉末X線回折測定を行った。その結果、当該粉末は、菱面体晶(113相)を有するペロブスカイト構造であることが確認された。
(2) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of the final powder of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was collected and subjected to powder X-ray diffraction measurement in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the powder had a perovskite structure having rhombohedral crystals (113 phase).

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を実施例1と同様にして走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。
当該粉末のSEM写真による表面状態、EDXによる、La、Sr、Co、Feのマッピング図は、実施例1と同様であったが、Coについては僅かの偏析が認められたが、全体的には、ほぼ均一に分布していることが確認された。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto in the same manner as in Example 1.
The surface state of the powder by SEM photograph and the mapping diagram of La, Sr, Co, and Fe by EDX were the same as in Example 1, but slight segregation was observed for Co, but overall It was confirmed that the distribution was almost uniform.

実施例1と同様にして測定したEDXの特性X線のピーク強度比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、鉄元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、ランタン元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量を算出したところ、表2に示したように、それぞれ、66.4wt%、33.6wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、La)の変動係数C.V.(α)が2.1%(≦4.0%)であった。 The content of the calculated elemental lanthanum from the peak intensity ratio of EDX characteristic X-ray measured in the same manner as in Example 1 and (w a (wt%)) , the content of iron element (w b (wt%)) and Was determined so as to satisfy the relationship of the formula (1), and the average content of the lanthanum element and the average content of the iron element were calculated. As shown in Table 2, 66.4 wt%, 33 The coefficient of variation of the element with the larger average content (ie, La) is 6 wt%. V. (Α) was 2.1% (≦ 4.0%).

またコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素と鉄元素の平均含有量は、それぞれ21.6wt%、78.4wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が1.5%(≦2.0%)以下であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, when the content of cobalt element (w c (wt%)) and the content of iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of formula (2), The average contents of the iron element are 21.6 wt% and 78.4 wt%, respectively, and the coefficient of variation C. of the element having the higher average content (ie, Fe) is obtained. V. (Β) was 1.5% (≦ 2.0%) or less.
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
実施例1と同様にして粒度分布測定を行なった。その結果、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の体積平均粒径D50は15.7μmであった。
(Iii) Particle size distribution measurement The particle size distribution measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the volume average particle diameter D 50 of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was 15.7 μm.

〔比較例1〕
(1)(原料粉末及び有機酸を添加してなる中間生成物)
実施例1と同様にLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83を形成するように各原料の秤量を行った。(表1参照)
一方で、20Lセパラブルフラスコに純水2L(リットル)を加え、酸化ランタンを添加して液温50℃に保持し、2時間水和反応(La23+3H2O→2La(OH)3)させた。これに炭酸ストロンチウム、炭酸コバルト、クエン酸鉄を加えて1時間分散させた。さらにクエン酸816gを加えて2時間反応させ、褐色のスラリーを得た。
なお、必要クエン酸量は、Laイオン、Coイオン、及びFeイオンのモル数に対してそれぞれ当量、Srイオンのモル数に対して2/3当量である。
[Comparative Example 1]
(1) (Intermediate product formed by adding raw material powder and organic acid)
Each raw material was weighed so as to form La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 in the same manner as in Example 1. (See Table 1)
On the other hand, 2 L (liter) of pure water is added to a 20 L separable flask, lanthanum oxide is added and the liquid temperature is kept at 50 ° C., and the hydration reaction is performed for 2 hours (La 2 O 3 + 3H 2 O → 2La (OH) 3 ) Strontium carbonate, cobalt carbonate, and iron citrate were added thereto and dispersed for 1 hour. Further, 816 g of citric acid was added and reacted for 2 hours to obtain a brown slurry.
The amount of citric acid required is equivalent to the number of moles of La ions, Co ions, and Fe ions, and 2/3 equivalent to the number of moles of Sr ions.

(2)(中間生成物の乾燥)
クエン酸を添加して得られた調合スラリーをステンレスバットに移し、110℃に設定した棚段乾燥機で1日乾燥させた。
(2) (Drying of intermediate product)
The prepared slurry obtained by adding citric acid was transferred to a stainless steel vat and dried for 1 day in a shelf dryer set at 110 ° C.

(3)(粗焼成、仮焼成、本焼成)
得られた乾燥粉末をムライト質の30cmの角サヤ4枚に充填し、大気中において、電気炉で、実施例1と同様にして粗焼成し、さらに仮焼成、本焼成を行なった。本焼成後、焼成粉を解砕しLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83粉を得た。
(3) (Rough firing, provisional firing, main firing)
The obtained dry powder was filled in four mullite 30 cm square sheaths, roughly baked in the same manner as Example 1 in an electric furnace in the atmosphere, and further pre-fired and main-fired. After the main firing, the fired powder was crushed to obtain La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 powder.

(4)(成分分析)
(i)XRD分析
少量のLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の最終粉末を分取し、実施例1と同様にして粉末X線回折測定を行った。その結果、当該粉末は、菱面体晶(113相):84.0wt%、214相:13.8wt%、La23:0.2wt%、SrCO3:2.0wt%と、不純物相が多数含まれていた。
(4) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of the final powder of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was collected and subjected to powder X-ray diffraction measurement in the same manner as in Example 1. As a result, the powder is rhombohedral (113 phase): 84.0wt%, 214 Phase: 13.8wt%, La 2 O 3 : 0.2wt%, SrCO 3: and 2.0 wt%, impurity phase Many were included.

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を実施例1と同様にして走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。
当該粉末のSEM写真による表面状態、EDXによるLa、Sr、Co、Feのマッピング図は、La、Feについてはかなりの偏析が認められた。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto in the same manner as in Example 1.
In the surface state of the powder by SEM photograph and the mapping diagram of La, Sr, Co, and Fe by EDX, considerable segregation was observed for La and Fe.

実施例1と同様にして測定したEDXの特性X線のピーク強度比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、鉄元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、ランタン元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量を算出したところ、表2に示したように、それぞれ、66.6wt%、33.4wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、La)の変動係数C.V.(α)が6.4%(>4.0%)であった。 The content of the calculated elemental lanthanum from the peak intensity ratio of EDX characteristic X-ray measured in the same manner as in Example 1 and (w a (wt%)) , the content of iron element (w b (wt%)) and Was determined so as to satisfy the relationship of the formula (1), and the average content of the lanthanum element and the average content of the iron element were calculated. As shown in Table 2, 66.6 wt%, 33 The coefficient of variation of the element with the higher average content (ie, La) is 4 wt%. V. (Α) was 6.4% (> 4.0%).

またコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素と鉄元素の平均含有量は、それぞれ21.6wt%、78.4wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が1.4%(≦2.0%)以下であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, when the content of cobalt element (w c (wt%)) and the content of iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of formula (2), The average contents of the iron element are 21.6 wt% and 78.4 wt%, respectively, and the coefficient of variation C. of the element having the higher average content (ie, Fe) is obtained. V. (Β) was 1.4% (≦ 2.0%) or less.
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
実施例1と同様にして粒度分布測定を行なった。その結果、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の体積平均粒径D50は15.3μmであった。
(Iii) Particle size distribution measurement The particle size distribution measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the volume average particle diameter D 50 of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was 15.3 μm.

〔比較例2〕
(1)比較例1において、Fe源としてのクエン酸鉄の代わりに酸化鉄(Fe23)162.7gを使用し、添加するクエン酸の量を1429gとするほかは、同様の実験を行い、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83で表される最終粉末を得た。(表1参照)
[Comparative Example 2]
(1) In Comparative Example 1, the same experiment was conducted except that 162.7 g of iron oxide (Fe 2 O 3 ) was used instead of iron citrate as the Fe source, and the amount of citric acid to be added was 1429 g. The final powder represented by La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was obtained. (See Table 1)

(2)(成分分析)
(i)XRD分析
少量のLa0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の最終粉末を分取し、実施例1と同様にして粉末X線回折測定を行った。その結果、当該粉末は、菱面体晶(113相):40.6wt%、214相:24.5wt%、La23:16.1wt%、SrCO3:6.9wt%、α−Fe23:9.3wt%、SrFe1219:2.6wt%と、多数の不純物相からなるものであった。
(2) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of the final powder of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was collected and subjected to powder X-ray diffraction measurement in the same manner as in Example 1. As a result, the powder was rhombohedral (113 phase): 40.6 wt%, 214 phase: 24.5 wt%, La 2 O 3 : 16.1 wt%, SrCO 3 : 6.9 wt%, α-Fe 2. O 3 : 9.3 wt% and SrFe 12 O 19 : 2.6 wt% consisted of a large number of impurity phases.

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を実施例1と同様にして走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。
当該粉末のSEM写真(倍率×3000)を図6に示す。また、EDXによるLa、Sr、Co、Feのマッピング図を図7〜10に示す。La、Sr、Feについてはかなりの偏析が認められた。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto in the same manner as in Example 1.
FIG. 6 shows an SEM photograph (magnification × 3000) of the powder. In addition, mapping diagrams of La, Sr, Co, and Fe by EDX are shown in FIGS. Considerable segregation was observed for La, Sr, and Fe.

実施例1と同様にして測定したEDXの特性X線のピーク強度比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、鉄元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、ランタン元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量を算出したところ、表2に示したように、それぞれ67.3wt%、32.7wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、La)の変動係数C.V.(α)が37%(>4.0%)であった。 The content of the calculated elemental lanthanum from the peak intensity ratio of EDX characteristic X-ray measured in the same manner as in Example 1 and (w a (wt%)) , the content of iron element (w b (wt%)) and Was determined so as to satisfy the relationship of the formula (1), and the average content of the lanthanum element and the average content of the iron element were calculated. As shown in Table 2, 67.3 wt% and 32.32 respectively. The coefficient of variation of the element having a higher average content (ie, La) of 7 wt% C.I. V. (Α) was 37% (> 4.0%).

また、コバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素と鉄元素の平均含有量は、それぞれ33.9wt%、66.1wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が43%(>2.0%)であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, the cobalt element when the content of the cobalt element (w c (wt%)) and the content of the iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of the formula (2) The average contents of iron and iron elements are 33.9 wt% and 66.1 wt%, respectively. V. (Β) was 43% (> 2.0%).
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
実施例1と同様にして粒度分布測定を行なった。その結果、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.83の体積平均粒径D50は15.5μmであった。
(Iii) Particle size distribution measurement The particle size distribution measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the volume average particle diameter D 50 of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was 15.5 μm.

〔実施例3〕
(1)(原料粉末及び有機酸の準備)
La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.83を形成するように各原料の秤量を行った。すなわち、表1に示すようにLa源としての炭酸ランタン(La2(CO33・8H2O)847.1g、Sr源としての炭酸ストロンチウム(SrCO3)102.3g、Co源としての水酸化コバルト(Co(OH)2)65.17g、及びFe源としてFe含有量が45.58%の含水水酸化鉄(Fe(OH)3)338.7g(原子比で、La:Sr:Co:Feが0.8:0.2:0.2:0.8とする。)を秤量した。一方で、20Lセパラブルフラスコ中にマレイン酸2078gと55℃の純水4.0L(リットル)とを加えてマレイン酸溶液を調製し、これに重炭酸アンモニウム等のアンモニウム源を添加することなく撹拌して28℃で溶解させた。
Example 3
(1) (Preparation of raw material powder and organic acid)
Each raw material was weighed so as to form La 0.8 Sr 0.2 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 . That is, as shown in Table 1, 847.1 g of lanthanum carbonate (La 2 (CO 3 ) 3 .8H 2 O) as La source, 102.3 g of strontium carbonate (SrCO 3 ) as Sr source, water as Co source 65.17 g of cobalt oxide (Co (OH) 2 ) and 338.7 g of hydrous iron hydroxide (Fe (OH) 3 ) having an Fe content of 45.58% as an Fe source (at an atomic ratio, La: Sr: Co : Fe is 0.8: 0.2: 0.2: 0.8)). On the other hand, 2078 g maleic acid and 4.0 L (55 liters) of pure water at 55 ° C. are added to a 20 L separable flask to prepare a maleic acid solution, which is stirred without adding an ammonium source such as ammonium bicarbonate. And dissolved at 28 ° C.

(2)(中間生成物及び乾燥)
上記のマレイン酸溶液に炭酸ランタンを投入し、70℃まで加熱し、その温度で2時間反応させた。炭酸ランタンは完全に溶解し、無色透明溶液が得られた。
これに、炭酸ストロンチウム、水酸化コバルト、水酸化鉄を添加して同温度でさらに2時間反応させた。各金属塩は完全に溶解し、黒褐色透明溶液が得られた。
(2) (Intermediate product and drying)
Lanthanum carbonate was added to the above maleic acid solution, heated to 70 ° C., and reacted at that temperature for 2 hours. Lanthanum carbonate was completely dissolved, and a colorless transparent solution was obtained.
To this, strontium carbonate, cobalt hydroxide, and iron hydroxide were added and reacted at the same temperature for another 2 hours. Each metal salt was completely dissolved, and a blackish brown transparent solution was obtained.

反応終了後、得られた溶液をスプレードライヤーで乾燥させ、中間生成物である複合マレイン酸塩の乾燥粉末を得た。なお、スプレードライヤーとしては、実施例1と同じBDP−10型スプレーバッグドライヤー(大川原化工機社製)を使用し、実施例1と同様の条件で乾燥を行った。   After completion of the reaction, the obtained solution was dried with a spray dryer to obtain a dry powder of complex maleate as an intermediate product. In addition, as a spray dryer, the same BDP-10 type spray bag dryer (made by Okawara Kako Co., Ltd.) as Example 1 was used, and it dried on the conditions similar to Example 1. FIG.

(3)(粗焼成、仮焼成、本焼成)
得られた乾燥粉末を実施例1と同じ条件で粗焼成及び仮焼成した。
(3) (Rough firing, provisional firing, main firing)
The obtained dry powder was roughly fired and temporarily fired under the same conditions as in Example 1.

当該仮焼成粉をムライト質の30cmの角サヤ1枚に充填し、大気中において、電気炉で、750℃で6時間焼成し、解砕後LSCF最終粉末(La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.83)を得た。(本焼成)
室温から750℃までの昇温速度は750℃/4時間、750℃から室温までの降温速度は750℃/6時間とした。
The calcined powder is packed in a mullite 30 cm square sheath, fired in the air in an electric furnace at 750 ° C. for 6 hours, and after pulverization, the LSCF final powder (La 0.8 Sr 0.2 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 ) got. (Main firing)
The temperature increase rate from room temperature to 750 ° C. was 750 ° C./4 hours, and the temperature decrease rate from 750 ° C. to room temperature was 750 ° C./6 hours.

(4)(成分分析)
(i)XRD分析
少量のLa0.8Sr0.2Co0.2Fe0.83の最終粉末を分取し、その結晶相を同定するためCuKαをX線源とする粉末X線回折測定を行った。X線回折測定には実施例1と同様のリガク社製のRINT2200Vを用いた。その結果、菱面体晶(113相)を有するペロブスカイト構造であることが確認された。
(4) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of La 0.8 Sr 0.2 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 final powder was collected, and powder X-ray diffraction measurement using CuKα as an X-ray source was performed in order to identify the crystal phase. For the X-ray diffraction measurement, RINT2200V manufactured by Rigaku Corporation similar to Example 1 was used. As a result, a perovskite structure having rhombohedral crystals (113 phase) was confirmed.

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を実施例1で用いた走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。
当該粉末のSEM写真による表面状態、EDXによるLa、Sr、Co、Feのマッピング図は、実施例1と同様であり、偏析は認められなかった。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) used in Example 1 and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto.
The surface state of the powder by SEM photograph and the mapping diagram of La, Sr, Co, and Fe by EDX were the same as in Example 1, and no segregation was observed.

実施例1と同様にして測定したEDXの特性X線のピーク強度比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、鉄元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、ランタン元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量を算出したところ、表2に示したように、それぞれ85.2wt%、14.8wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、La)の変動係数C.V.(α)が0.90%(≦4.0%)であった。 The content of the calculated elemental lanthanum from the peak intensity ratio of EDX characteristic X-ray measured in the same manner as in Example 1 and (w a (wt%)) , the content of iron element (w b (wt%)) and Was determined so as to satisfy the relationship of the formula (1), and the average content of the lanthanum element and the average content of the iron element were calculated. As shown in Table 2, 85.2 wt% and 14.5 respectively. The coefficient of variation of the element having a higher average content (ie, La) of 8 wt% C.I. V. (Α) was 0.90% (≦ 4.0%).

またコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素と鉄元素の平均含有量は、それぞれ21.4wt%、78.6wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が1.0%(≦2.0%)以下であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, when the content of cobalt element (w c (wt%)) and the content of iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of formula (2), The average content of the iron element is 21.4 wt% and 78.6 wt%, respectively, and the coefficient of variation C. of the element with the higher average content (ie, Fe) is as follows. V. (Β) was 1.0% (≦ 2.0%) or less.
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
実施例1と同様にして粒度分布測定を行なった。その結果、La0.8Sr0.2Co0.2Fe0.83の体積平均粒径D50は15.9μmであった。
(Iii) Particle size distribution measurement The particle size distribution measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the volume average particle diameter D 50 of La 0.8 Sr 0.2 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was 15.9 μm.

〔実施例4〕
(1)(原料粉末及び有機酸の準備)
La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.63を形成するように各原料の秤量を行った。
すなわち、表1に示すようにLa源としての水酸化ランタン(La(OH)3)414.4g、Sr源としての水酸化ストロンチウム(Sr(OH)2)178.9g、Co源としてのCo含有量が46.58%の日本化学産業社製炭酸コバルト(CoCO3)183.8g、及びFe源としてFe含有量が45.58%の含水水酸化鉄(Fe(OH)3)267.0g(原子比で、La:Sr:Co:Feが0.6:0.4:0.4:0.6とする。)を秤量した。一方で、20Lセパラブルフラスコ中に乳酸2082gと55℃の純水4.0L(リットル)とを加えて乳酸溶液を調製し、これに重炭酸アンモニウム等のアンモニウム源を添加することなく撹拌して28℃で溶解させた。
Example 4
(1) (Preparation of raw material powder and organic acid)
Each raw material was weighed so as to form La 0.6 Sr 0.4 Co 0.4 Fe 0.6 O 3 .
That is, as shown in Table 1, 414.4 g of lanthanum hydroxide (La (OH) 3 ) as a La source, 178.9 g of strontium hydroxide (Sr (OH) 2 ) as a Sr source, and Co content as a Co source Cobalt carbonate (CoCO 3 ) 183.8 g made by Nippon Chemical Industry Co., Ltd. with an amount of 46.58%, and 267.0 g hydrous iron hydroxide (Fe (OH) 3 ) with an Fe content of 45.58% as an Fe source ( In terms of atomic ratio, La: Sr: Co: Fe is set to 0.6: 0.4: 0.4: 0.6). On the other hand, 2082 g of lactic acid and 4.0 L (liter) of 55 ° C. pure water were prepared in a 20 L separable flask to prepare a lactic acid solution, which was stirred without adding an ammonium source such as ammonium bicarbonate. It was dissolved at 28 ° C.

(2)(中間生成物及び乾燥)
上記の乳酸溶液に水酸化ランタンを投入し、70℃まで加熱し、その温度で2時間反応させた。水酸化ランタンは完全に溶解し、無色透明溶液が得られた。
(2) (Intermediate product and drying)
Lanthanum hydroxide was added to the lactic acid solution, heated to 70 ° C., and reacted at that temperature for 2 hours. Lanthanum hydroxide was completely dissolved, and a colorless transparent solution was obtained.

これに、水酸化ストロンチウム、炭酸コバルト、含水水酸化鉄を添加して同温度でさらに2時間反応させた。各金属塩は完全に溶解し、黒褐色透明溶液が得られた。   To this, strontium hydroxide, cobalt carbonate and hydrous iron hydroxide were added and reacted at the same temperature for another 2 hours. Each metal salt was completely dissolved, and a blackish brown transparent solution was obtained.

反応終了後、得られた溶液をスプレードライヤーで乾燥させ、中間生成物である複合乳酸塩の乾燥粉末を得た。なお、スプレードライヤーとしては、実施例1と同じBDP−10型スプレーバッグドライヤー(大川原化工機社製)を使用し、実施例1と同様の条件で乾燥を行った。   After completion of the reaction, the obtained solution was dried with a spray dryer to obtain a dry powder of complex lactate as an intermediate product. In addition, as a spray dryer, the same BDP-10 type spray bag dryer (made by Okawara Kako Co., Ltd.) as Example 1 was used, and it dried on the conditions similar to Example 1. FIG.

(3)(粗焼成、仮焼成、本焼成)
得られた乾燥粉末を実施例1と同じ条件で粗焼成及び仮焼成した。
(3) (Rough firing, provisional firing, main firing)
The obtained dry powder was roughly fired and temporarily fired under the same conditions as in Example 1.

当該仮焼成粉をムライト質の30cmの角サヤ1枚に充填し、大気中において、電気炉で、1000℃で6時間焼成し、目的のLSCF最終粉末(La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.63)を得た。(本焼成)
なお、室温から700℃までの昇温速度は700℃/4時間、さらに1000℃までの昇温速度は100℃/1時間とした。また1000℃から室温までの降温速度は100℃/1時間とした。
The pre-fired powder is filled in a mullite 30 cm square sheath and fired in an electric furnace at 1000 ° C. for 6 hours in the atmosphere to obtain the final LSCF final powder (La 0.6 Sr 0.4 Co 0.4 Fe 0.6 O 3 ) (Main firing)
The rate of temperature increase from room temperature to 700 ° C. was 700 ° C./4 hours, and the rate of temperature increase to 1000 ° C. was 100 ° C./1 hour. The rate of temperature decrease from 1000 ° C. to room temperature was 100 ° C./1 hour.

(4)(成分分析)
(i)XRD分析
少量のLa0.6Sr0.4Co0.4Fe0.63の最終粉末を分取し、その結晶相を同定するためCuKαをX線源とする粉末X線回折測定を行った。X線回折測定には実施例1と同様のリガク社製のRINT2200Vを用いた。その結果、菱面体晶(113相)を有するペロブスカイト構造であることが確認された。
(4) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of the final powder of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.4 Fe 0.6 O 3 was collected, and powder X-ray diffraction measurement using CuKα as an X-ray source was performed in order to identify the crystal phase. For the X-ray diffraction measurement, RINT2200V manufactured by Rigaku Corporation similar to Example 1 was used. As a result, a perovskite structure having rhombohedral crystals (113 phase) was confirmed.

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を実施例1で用いた走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。
当該粉末のSEM写真による表面状態、EDXによるLa、Sr、Co、Feのマッピング図は、実施例1と同様であり、偏析は認められなかった。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) used in Example 1 and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto.
The surface state of the powder by SEM photograph and the mapping diagram of La, Sr, Co, and Fe by EDX were the same as in Example 1, and no segregation was observed.

実施例1と同様にして測定したEDXの特性X線のピーク強度比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、鉄元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、ランタン元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量を算出したところ、表2に示したように、それぞれ66.2wt%、33.8wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、La)の変動係数C.V.(α)が1.6%(≦4.0%)であった。 The content of the calculated elemental lanthanum from the peak intensity ratio of EDX characteristic X-ray measured in the same manner as in Example 1 and (w a (wt%)) , the content of iron element (w b (wt%)) and Was determined so as to satisfy the relationship of the formula (1), and the average content of the lanthanum element and the average content of the iron element were calculated. As shown in Table 2, 66.2 wt% and 33.3%, respectively. The coefficient of variation of the element having a higher average content (ie, La) of 8 wt% C.I. V. (Α) was 1.6% (≦ 4.0%).

またコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素と鉄元素の平均含有量は、それぞれ41.3wt%、58.7wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が1.2%(≦2.0%)であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, when the content of cobalt element (w c (wt%)) and the content of iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of formula (2), The average content of iron element is 41.3 wt% and 58.7 wt%, respectively, and the coefficient of variation C. of the element with the higher average content (ie, Fe) is shown. V. (Β) was 1.2% (≦ 2.0%).
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
実施例1と同様にして粒度分布測定を行なった。その結果、La0.6Sr0.4Co0.4Fe0.63の体積平均粒径D50は16.1μmであった。
(Iii) Particle size distribution measurement The particle size distribution measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the volume average particle diameter D 50 of La 0.6 Sr 0.4 Co 0.4 Fe 0.6 O 3 was 16.1 μm.

〔実施例5〕
(1)(最終粉末調製)
(La0.6Sr0.40.9Co0.2Fe0.83を形成するように各原料の秤量を行った。すなわち、表1に示すようにLa源としての酸化ランタン(La23)342.8g、Sr源としての炭酸ストロンチウム(SrCO3)207.3g、Co源としてCo含有量が46.58%の日本化学産業社製炭酸コバルト(CoCO3)98.40g、及びFe源としてのFe含有量が18.56%のクエン酸鉄(FeC657・nH2O)936.0g(原子比で、La:Sr:Co:Feが0.54:0.36:0.2:0.8とする。)を秤量した。一方で、20LセパラブルフラスコにLaイオンのモル数に対して3当量、Srイオン、Coイオンのモル数に対してそれぞれ2当量、Feイオンのモル数に対して当量のクエン酸2893gを55℃の純水4.0L(リットル)に加えてクエン酸溶液を調製した。これに重炭酸アンモニウム996g(La金属に対して6当量)を加えて28℃で溶解させた。
以下、実施例1と同様に処理して(La0.6Sr0.40.9Co0.2Fe0.83粉を得た。
Example 5
(1) (Final powder preparation)
Each raw material was weighed so as to form (La 0.6 Sr 0.4 ) 0.9 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 . That is, as shown in Table 1, 342.8 g of lanthanum oxide (La 2 O 3 ) as a La source, 207.3 g of strontium carbonate (SrCO 3 ) as a Sr source, and Co content of 46.58% as a Co source 98.40 g of cobalt carbonate (CoCO 3 ) manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd. and 936.0 g of iron citrate (FeC 6 H 5 O 7 .nH 2 O) having an Fe content of 18.56% as an Fe source (atomic ratio) Then, La: Sr: Co: Fe is 0.54: 0.36: 0.2: 0.8)). On the other hand, 2893 g of citric acid equivalent to the number of moles of La ions, 2 equivalents of moles of Sr ions and Co ions, and 2 moles of moles of Fe ions were added to a 20 L separable flask at 55 ° C. In addition to 4.0 L (liter) of pure water, a citric acid solution was prepared. To this was added 996 g of ammonium bicarbonate (6 equivalents to La metal) and dissolved at 28 ° C.
Thereafter, the same treatment as in Example 1 was carried out to obtain (La 0.6 Sr 0.4 ) 0.9 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 powder.

(2)(成分分析)
(i)XRD分析
少量の(La0.6Sr0.40.9Co0.2Fe0.83の最終粉末を分取し、その結晶相を同定するためCuKαをX線源とする粉末X線回折測定を行った。X線回折測定には実施例1と同様のリガク社製のRINT2200Vを用いた。その結果、菱面体晶(113相)を有するペロブスカイト構造の相の他に不純物相としてCo34相が観察された。しかし、後述するように、EDX分析ではCoの偏析は観察されなく、不純物としてのCo34は、非常に細かい結晶が均一にペロブスカイト結晶の粒子の間に分散しているためと思われる。
(2) (Component analysis)
(I) XRD analysis A small amount of (La 0.6 Sr 0.4 ) 0.9 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 final powder was fractionated, and powder X-ray diffraction measurement using CuKα as an X-ray source was performed to identify the crystal phase. . For the X-ray diffraction measurement, RINT2200V manufactured by Rigaku Corporation similar to Example 1 was used. As a result, a Co 3 O 4 phase was observed as an impurity phase in addition to a phase having a perovskite structure having rhombohedral crystals (113 phase). However, as will be described later, no segregation of Co is observed in the EDX analysis, and it is considered that Co 3 O 4 as an impurity is because very fine crystals are uniformly dispersed among particles of perovskite crystals.

(ii)SEM及びEDX分析
また、当該粉末を実施例1で用いた走査型電子顕微鏡(SEM)及びこれに付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により分析した。
当該粉末のSEM写真による表面状態、EDXによるLa、Sr、Co、Feのマッピング図は、実施例1と同様であり、偏析は認められなかった。
(Ii) SEM and EDX analysis The powder was analyzed with a scanning electron microscope (SEM) used in Example 1 and an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached thereto.
The surface state of the powder by SEM photograph and the mapping diagram of La, Sr, Co, and Fe by EDX were the same as in Example 1, and no segregation was observed.

実施例1と同様にして測定したEDXの特性X線のピーク強度比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、鉄元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、ランタン元素の平均含有量と鉄元素の平均含有量を算出したところ、表2に示したように、それぞれ60.5wt%、39.5wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、La)の変動係数C.V.(α)が1.1%(≦4.0%)であった。 The content of the calculated elemental lanthanum from the peak intensity ratio of EDX characteristic X-ray measured in the same manner as in Example 1 and (w a (wt%)) , the content of iron element (w b (wt%)) and Was determined so as to satisfy the relationship of the formula (1), and the average content of the lanthanum element and the average content of the iron element were calculated. As shown in Table 2, 60.5 wt% and 39. The coefficient of variation of the element having a higher average content (ie, La) of 5 wt% C.I. V. (Α) was 1.1% (≦ 4.0%).

また、コバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定したときの、コバルト元素と鉄元素の平均含有量は、それぞれ21.3wt%、78.7wt%であり、平均含有量の大きい方の元素(すなわち、Fe)の変動係数C.V.(β)が1.1%(≦2.0%)であった。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
Further, the cobalt element when the content of the cobalt element (w c (wt%)) and the content of the iron element (w d (wt%)) are determined so as to satisfy the relationship of the formula (2) The average contents of iron and iron elements are 21.3 wt% and 78.7 wt%, respectively, and the coefficient of variation C. of the element with the larger average content (ie, Fe) is obtained. V. (Β) was 1.1% (≦ 2.0%).
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)

(iii)粒度分布測定
実施例1と同様にして粒度分布測定を行なった。その結果、(La0.6Sr0.40.9Co0.2Fe0.83の体積平均粒径D50は15.1μmであった。
以上の結果を表1〜2にまとめて示す。
(Iii) Particle size distribution measurement The particle size distribution measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the volume average particle size D 50 of (La 0.6 Sr 0.4 ) 0.9 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 was 15.1 μm.
The above results are summarized in Tables 1 and 2.

Figure 2012138256
Figure 2012138256

Figure 2012138256
Figure 2012138256

上記詳述したように、本発明によれば、ペロブスカイト構造を有し、ランタン元素、ストロンチウム元素、コバルト元素、鉄元素、及び酸素元素からなる複合酸化物である固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末において、従来の固相法、共沈法、スラリー法によるものと比較してより高度に均一組成の新規のLSCF微粒子が提供される。この高度に均一組成のLSCF微粒子を成形体として焼結した場合、当該焼結体はこの均一組成を支承するので原理的に極めて均一組成のLSCF焼結体が得られると合理的に期待することができる。
また、本発明の製造方法によれば、このような高度に均一組成のLSCF微粒子を得ることが可能になるのでその産業上の利用可能性は大きい。
As described in detail above, according to the present invention, the air electrode for a solid oxide fuel cell having a perovskite structure and being a complex oxide composed of a lanthanum element, a strontium element, a cobalt element, an iron element, and an oxygen element In the material powder, new LSCF fine particles having a more highly uniform composition than those obtained by the conventional solid phase method, coprecipitation method, and slurry method are provided. When this highly uniform LSCF fine particle is sintered as a molded body, the sintered body supports this uniform composition, so that it is reasonably expected that an LSCF sintered body of extremely uniform composition can be obtained in principle. Can do.
Further, according to the production method of the present invention, it is possible to obtain such highly uniform LSCF fine particles, so that the industrial applicability is great.

Claims (10)

ペロブスカイト構造を有し、ランタン元素、ストロンチウム元素、コバルト元素、鉄元素、及び酸素元素からなる複合酸化物である固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末において、
当該粉末の走査型電子顕微鏡像(SEM像)の複数の位置において当該走査型電子顕微鏡に付随したエネルギー分散X線分光装置(EDX)により測定した特性X線のピーク面積比より算出したランタン元素の含有量(wa(wt%))と、コバルト元素または鉄元素のうち含有量の多い元素の含有量(wb(wt%))とを、式(1)の関係を満足するように決定し、複数の位置における含有量から算出したランタン元素の平均含有量[wa]av(wt%)と、コバルト元素または鉄元素のうち含有量の多い元素の平均含有量[wb]av(wt%)とを比較した場合に、平均含有量の大きい元素の変動係数(α)が4.0%以下であり、かつ、同様にコバルト元素の含有量(wc(wt%))と鉄元素の含有量(wd(wt%))とを、式(2)の関係を満足するように決定し、複数の位置における含有量から算出したコバルト元素の平均含有量[wc]av(wt%)と鉄元素の平均含有量[wd]av(wt%)のうち平均含有量の大きい元素の変動係数(β)が2.0%以下であることを特徴とする固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末。
a+wb=100(wt%) (1)
c+wd=100(wt%) (2)
In the air electrode material powder for a solid oxide fuel cell, which has a perovskite structure and is a complex oxide composed of a lanthanum element, a strontium element, a cobalt element, an iron element, and an oxygen element,
The lanthanum element calculated from the peak area ratio of characteristic X-rays measured by an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attached to the scanning electron microscope at a plurality of positions of the scanning electron microscope image (SEM image) of the powder. The content (w a (wt%)) and the content (w b (wt%)) of the element having a large content among the cobalt element or the iron element are determined so as to satisfy the relationship of the formula (1). The average content [w a ] av (wt%) of the lanthanum element calculated from the contents at a plurality of positions, and the average content [w b ] av (elements having a high content of the cobalt element or the iron element) wt%), the coefficient of variation (α) of the element having a large average content is 4.0% or less, and similarly the content of cobalt element (w c (wt%)) and iron content of the element and (w d (wt%)) , the formula ( Relationship determined so as to satisfy the), the average content of cobalt element calculated from the content in a plurality of positions [w c] av (wt% ) and the average content of iron element [w d] av (wt% The air electrode material powder for a solid oxide fuel cell is characterized in that the coefficient of variation (β) of the element having a large average content is 2.0% or less.
w a + w b = 100 (wt%) (1)
w c + w d = 100 (wt%) (2)
前記αが1.3%以下であり、βが2.0%以下であることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末。
2. The air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the α is 1.3% or less and β is 2.0% or less.
前記複合酸化物の組成式が一般式(I)
(La1-xSrxaCoyFe1-y3 (I)
(ただし、式において、0.2≦x≦0.5、0.1≦y≦0.6、0.9≦a≦1.0である。)
で表されるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末。
The composite oxide has a general formula (I)
(La 1-x Sr x ) a Co y Fe 1-y O 3 (I)
(However, in the formula, 0.2 ≦ x ≦ 0.5, 0.1 ≦ y ≦ 0.6, 0.9 ≦ a ≦ 1.0.)
The air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the air electrode material powder is represented by:
請求項1〜3のいずれかに記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法において、前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液を用いて溶液化し、焼成することを特徴とする固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound containing the metal element constituting the composite oxide is dissolved using an aqueous solution of an organic acid. And a method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell, characterized by firing.
前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液を用いて溶液化し、その溶液をスプレードライヤーを用いて噴霧乾燥し、その乾燥粉を焼成することを特徴とする請求項4に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
5. The compound containing a metal element constituting the composite oxide is made into a solution using an aqueous solution of an organic acid, the solution is spray-dried using a spray dryer, and the dried powder is fired. The manufacturing method of the air electrode material powder for solid oxide fuel cells as described in any 1 item | term.
焼成温度が750℃から1250℃であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
6. The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to claim 4, wherein the firing temperature is from 750 ° C. to 1250 ° C.
前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物が、当該金属元素の炭酸塩、酸化物、水酸化物及び有機酸塩からなる群より選択される少なくとも1種類であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
The compound containing a metal element constituting the composite oxide is at least one selected from the group consisting of carbonate, oxide, hydroxide and organic acid salt of the metal element. The manufacturing method of the air electrode material powder for solid oxide fuel cells of Claim 4 or Claim 5.
前記有機酸が、マレイン酸または乳酸であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
The method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to claim 4 or 5, wherein the organic acid is maleic acid or lactic acid.
前記有機酸がクエン酸であり、前記複合酸化物を構成する金属元素を含有する化合物を有機酸の水溶液を用いて溶液化するに際して、更に、アンモニウム化合物を同時に使用することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。
The organic acid is citric acid, and when the compound containing the metal element constituting the composite oxide is made into a solution using an aqueous solution of an organic acid, an ammonium compound is used at the same time. A method for producing an air electrode material powder for a solid oxide fuel cell according to claim 4 or 5.
前記アンモニウム化合物が、アンモニア、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及びクエン酸アンモニウムよりなる群より選択される少なくとも1種類であることを特徴とする請求項9に記載の固体酸化物型燃料電池用空気極材料粉末の製造方法。 The air electrode material for a solid oxide fuel cell according to claim 9, wherein the ammonium compound is at least one selected from the group consisting of ammonia, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate, and ammonium citrate. Powder manufacturing method.
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