JP2014510014A5

JP2014510014A5 -

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Publication number: JP2014510014A5
Application number: JP2014500273A
Authority: JP
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2015-04-09

Description

前述の目的は、
−ベース材料及び遷移金属を含む組成物を提供する工程であって、該ベース材料は第１の層のためであり、ジルコン酸塩、ｃｅｒａｔｅ、チタン酸塩、ランタン酸塩、アルミン酸塩、ドープジルコニア及び／又はドープセリア（ここで、ドーパントは、Ｃａ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ及びランタニド元素からなる群から選択される）からなる群から選択される、該工程、
−前記組成物の第１の層を形成する工程であって、第１の層は電解質層である、該工程、−少なくとも１つの電極層又は電極前駆体層を、前記第１の層の片面又は両面上に形成する工程、及び
−多層構造体を低ｐＯ_２雰囲気中で焼結する工程、
を含む、低ｐＯ_２雰囲気中でセラミックデバイスを製造する方法であって、
−前記遷移金属の量が、前記第１の層の組成に基づいて、０．０１〜４モル％であること、
−前記酸素分圧ｐＯ_２が１０^−１４Ｐａ又はそれ以下であること、かつ、
−前記焼結の温度が、７００〜１，６００℃の範囲であることを特徴とする、上記の方法によって達成される。

電極層又は電極前駆体層の形成
本発明の方法では、上記の第１の層の片面又は両面上に、少なくとも１つの電極層又は電極前駆体層が形成される。企図される用途に応じて、所望の機能に合わせて材料を選択することができる。従来技術において公知の適切な方法のいずれか、例えば、テープ成形、スクリーン印刷又は噴霧塗装により、層を施用することができる。特に好ましい実施形態において、本発明の方法は、２つの層を第１の層に適用することを含み、２つの層の各層は、第１の層の両面上にそれぞれ１つずつ配される。そのような三層構造は、支持層と組み合わせてＳＯＣに好ましく用いられる。

ＳＯＣを対象とする三層構造の場合、後に電極層として機能する任意層に好ましい材料は、ＬＳＭ（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＭｎＯ_３−δ、（Ｌｎ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＭｎＯ_３−δ、（Ｌｎ_１−ｘＳｒ_ｘ）ＣｏＯ_３−δ、（Ｌｎ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ｆｅ_１−ｙＣｏ_ｙＯ_３−δ、（Ｙ_１−ｘＣａ_ｘ）Ｆｅ_１−ｙＣｏ_ｙＯ_３−δ、（Ｇｄ_１−ｘＳｒ_ｘ）Ｆｅ_１−ｙＣｏ_ｙＯ_３−δ、（Ｇｄ_１−ｘＣａ_ｘ）Ｆｅ_１−ｙＣｏ_ｙＯ_３−δ、（Ｙ，Ｃａ）Ｆｅ_１−ｙＣｏ_ｙＯ_３−δ、ドープセリア及びドープジルコニア、又はそれらの混合物である。Ｌｎ＝ランタニドである。どーパンとは、第１の層の形成の説明の欄で挙げたものと同じである。式中、ｘ及びｙは≦０＜１、好ましくは０．１〜０．９であり、特に好ましくは０．２〜０．８である。

実施例１：金属支持された固体酸化物型セルの製造
第１の工程は、４つの層（層１−金属支持層、層２−アノード層、層３−電解質層及び層４−カソード層）のテープ成形を含む。テープ成形のための懸濁物は、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）及びＥｔＯＨ＋ＭＥＫを添加剤として含む粉末のボールミルを使って製造する。粒度を制御した後、ドクターブレード設定を用いて懸濁物をテープ成形し、その後乾燥させる。

層２：懸濁物は、ＦｅＣｒ金属粉末を含むＹ−ドープＺｒＯ_２をベースとし、ポア形成材として炭を用いる。乾燥した薄片の厚さは約３０μｍである。焼結した層の密度は約３０％である。

第３の工程では、積層したテープを四角形の小片に切断する。これは、ナイフパンチング（ｋｎｉｆｅｐｕｎｃｈｉｎｇ）で行い、その結果、５×５〜３０×３０ｃｍ^２の範囲の焼結した面積が得られる。

第５の工程は、カソードの浸漬である。焼結したセルをアノード側上で密閉する。Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｏ及びＦｅの硝酸塩溶液を、多孔質体中へ真空浸透させる。浸透は、硝酸塩の分解のための中間加熱工程を間に伴って４回実行する。浸漬させたペロブスカイトカソードの最終的な組成：（Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４）（Ｃｏ_０．２Ｆｅ_０．８）Ｏ_３−δ。

Claims

−ベース材料及び遷移金属を含む組成物を提供する工程であって、該ベース材料は第１の層のためであり、ジルコン酸塩、ｃｅｒａｔｅ、チタン酸塩、ランタン酸塩、アルミン酸塩、ドープジルコニア及び／又はドープセリア（ここで、ドーパントは、Ｃａ、Ｇａ、Ｓｃ、Ｙ及びランタニド元素からなる群から選択される）からなる群から選択される、該工程、
−前記組成物の第１の層を形成する工程であって、第１の層は電解質層である、該工程、−少なくとも１つの電極層又は電極前駆体層を、前記第１の層の片面又は両面上に形成する工程、及び
−多層構造体を低ｐＯ_２雰囲気中で焼結する工程、
を含む、低ｐＯ_２雰囲気中でセラミックデバイスを製造する方法であって、
−前記遷移金属の量が、前記第１の層の組成に基づいて、０．０１〜４モル％であること、
−前記酸素分圧ｐＯ_２が１０^−１４Ｐａ以下であること、かつ、
−前記焼結の温度が、７００〜１，６００℃の範囲であること、
を特徴とする、上記の方法。