JP2966604B2 - β″−アルミナ固体電解質膜 - Google Patents
β″−アルミナ固体電解質膜Info
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- JP2966604B2 JP2966604B2 JP3288582A JP28858291A JP2966604B2 JP 2966604 B2 JP2966604 B2 JP 2966604B2 JP 3288582 A JP3288582 A JP 3288582A JP 28858291 A JP28858291 A JP 28858291A JP 2966604 B2 JP2966604 B2 JP 2966604B2
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- solid electrolyte
- electrolyte membrane
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電
解質膜に関し、特にＮａ／溶融塩及びＮａ／硫黄型の二
次電池またはアルカリ金属熱電変換素子（ＡＭＴＥＣ）
に適用が期待されるβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質に関す
る。
解質膜に関し、特にＮａ／溶融塩及びＮａ／硫黄型の二
次電池またはアルカリ金属熱電変換素子（ＡＭＴＥＣ）
に適用が期待されるβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、β″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質には
単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 が用いられていたが、単相の
β″−Ａｌ2 Ｏ3 は環境中の特に水との反応で劣化し破
壊するという耐環境割れ性上の問題があった。これを防
止するために現在ではβ″−Ａｌ 2 Ｏ3 に部分安定化ジ
ルコニア（ＰＳＺ）を添加することで耐環境割れ性を向
上させている。しかし、ＰＳＺをある程度以上添加する
と導電率が低下するという欠点があった。
単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 が用いられていたが、単相の
β″−Ａｌ2 Ｏ3 は環境中の特に水との反応で劣化し破
壊するという耐環境割れ性上の問題があった。これを防
止するために現在ではβ″−Ａｌ 2 Ｏ3 に部分安定化ジ
ルコニア（ＰＳＺ）を添加することで耐環境割れ性を向
上させている。しかし、ＰＳＺをある程度以上添加する
と導電率が低下するという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 は環境中の水分の影響による
環境割れ感受性が高く、これはβ″−Ａｌ2 Ｏ3 組織中
に存在するβ″−Ａｌ2Ｏ3 粗大粒が大きな要因となっ
ていることが明らかとなっている。一方、単相のβ″−
Ａｌ2 Ｏ3 に部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）を添加す
れば粗大粒の発生を抑制することができ、耐環境割れ性
が向上することが知られている。しかし、ＰＳＺの添加
はβ″−Ａｌ2 Ｏ3 のイオン導電性を低下させるという
欠点があった。このためイオン導電性を損わず、しかも
耐環境割れ性の高いβ″−Ａｌ2 Ｏ 3 固体電解質を提供
することが切望されている。
の単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 は環境中の水分の影響による
環境割れ感受性が高く、これはβ″−Ａｌ2 Ｏ3 組織中
に存在するβ″−Ａｌ2Ｏ3 粗大粒が大きな要因となっ
ていることが明らかとなっている。一方、単相のβ″−
Ａｌ2 Ｏ3 に部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）を添加す
れば粗大粒の発生を抑制することができ、耐環境割れ性
が向上することが知られている。しかし、ＰＳＺの添加
はβ″−Ａｌ2 Ｏ3 のイオン導電性を低下させるという
欠点があった。このためイオン導電性を損わず、しかも
耐環境割れ性の高いβ″−Ａｌ2 Ｏ 3 固体電解質を提供
することが切望されている。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、上記要望に
応じうるβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質膜を提供しようと
するものである。
応じうるβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質膜を提供しようと
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はβ″−Ａｌ2 Ｏ
3 単層膜の表面に、厚さ０．１〜０．５μｍの部分安定
化ジルコニアを添加したβ″−Ａｌ2 Ｏ3 層を有してな
ることを特徴とするβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質膜であ
る。
3 単層膜の表面に、厚さ０．１〜０．５μｍの部分安定
化ジルコニアを添加したβ″−Ａｌ2 Ｏ3 層を有してな
ることを特徴とするβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質膜であ
る。
【０００６】すなわち、本発明はβ″−Ａｌ2 Ｏ3 が環
境中の水との反応で表面層より劣化が進行するため、基
材としてイオン導電性のよい単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 と
し、環境と作用する表面層のみ耐環境割れ性の高い部分
安定化ジルコニア（ＰＳＺ）を添加したβ″−Ａｌ2 Ｏ
3 とするものである。
境中の水との反応で表面層より劣化が進行するため、基
材としてイオン導電性のよい単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 と
し、環境と作用する表面層のみ耐環境割れ性の高い部分
安定化ジルコニア（ＰＳＺ）を添加したβ″−Ａｌ2 Ｏ
3 とするものである。
【０００７】
【作用】ＰＳＺ添加β″−Ａｌ2 Ｏ3 は単相のβ″−Ａ
ｌ2 Ｏ3 に比べ、耐環境割れ性が良好である。これを単
相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 材の表面層のみに形成させること
により環境割れ性が高く実機使用の際も十分なイオン導
電性を有するβ″−Ａｌ 2 Ｏ3 固体電解質を提供でき
る。
ｌ2 Ｏ3 に比べ、耐環境割れ性が良好である。これを単
相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 材の表面層のみに形成させること
により環境割れ性が高く実機使用の際も十分なイオン導
電性を有するβ″−Ａｌ 2 Ｏ3 固体電解質を提供でき
る。
【０００８】本発明において、基材の内外面に形成させ
る部分安定化ジルコニアを添加したβ″−Ａｌ2 Ｏ3 の
厚さを０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下制限したのは次の
理由による。すなわち、表面層が０．１ｍｍ未満では、
耐環境割れ性は改善できない。また０．５ｍｍを越える
とイオン導電率が２９×１０-4Ｓｃｍ-1を越えてしまう
からである。
る部分安定化ジルコニアを添加したβ″−Ａｌ2 Ｏ3 の
厚さを０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下制限したのは次の
理由による。すなわち、表面層が０．１ｍｍ未満では、
耐環境割れ性は改善できない。また０．５ｍｍを越える
とイオン導電率が２９×１０-4Ｓｃｍ-1を越えてしまう
からである。
【０００９】なお、β″−Ａｌ2 Ｏ3 に対する部分安定
化ジルコニアの添加量は５〜１５％程度が通常使用され
る。
化ジルコニアの添加量は５〜１５％程度が通常使用され
る。
【００１０】さらに本発明は板状の固体電解質にも適用
できる。
できる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２によ
って説明する。図１は本発明の一実施例のβ″−Ａｌ2
Ｏ3 固体電解質膜管の横断面図、図２はその縦断面図を
示す。
って説明する。図１は本発明の一実施例のβ″−Ａｌ2
Ｏ3 固体電解質膜管の横断面図、図２はその縦断面図を
示す。
【００１２】基材となるβ″−Ａｌ2 Ｏ3 管２は中心に
棒状の金型を備えたゴム型に粉体を充填しＣＩＰ（冷間
静水圧加圧）にて成形後、焼成炉にて大気中１６００℃
で１０分間焼成したもので厚さ１．５ｍｍ、外径２０ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍの一端封止の管状のものである。本
発明では、この際成形した単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 管２
の内外表面にスラリー状のＰＳＺ（ＺｒＯ2 −３ｍｏｌ
％Ｙ2 Ｏ3 ）添加β″−Ａｌ2 Ｏ3 層１を塗布し、乾燥
ＣＩＰ後焼成することによりＰＳＺ添加β″−Ａｌ2 Ｏ
3 の厚さが０、０．０５、０．１、０．５及び０．７ｍ
ｍの試験片を製造し、イオン導電率を測定するとともに
４０℃、湿度９５％の恒温恒湿槽中で応力を負荷して環
境割れ試験を実施した。表面のＰＳＺ層の肉厚を変えた
場合のイオン導電率と耐環境割れ試験結果を表１に示
す。
棒状の金型を備えたゴム型に粉体を充填しＣＩＰ（冷間
静水圧加圧）にて成形後、焼成炉にて大気中１６００℃
で１０分間焼成したもので厚さ１．５ｍｍ、外径２０ｍ
ｍ、長さ２５０ｍｍの一端封止の管状のものである。本
発明では、この際成形した単相のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 管２
の内外表面にスラリー状のＰＳＺ（ＺｒＯ2 −３ｍｏｌ
％Ｙ2 Ｏ3 ）添加β″−Ａｌ2 Ｏ3 層１を塗布し、乾燥
ＣＩＰ後焼成することによりＰＳＺ添加β″−Ａｌ2 Ｏ
3 の厚さが０、０．０５、０．１、０．５及び０．７ｍ
ｍの試験片を製造し、イオン導電率を測定するとともに
４０℃、湿度９５％の恒温恒湿槽中で応力を負荷して環
境割れ試験を実施した。表面のＰＳＺ層の肉厚を変えた
場合のイオン導電率と耐環境割れ試験結果を表１に示
す。
【表１】
【００１３】表１に示すようにβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電
解質を使用する上で十分なイオン導電性及び耐環境割れ
性を有するＰＳＺ添加β″−Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さは、
０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下にすればよいことが明
らかとなった。
解質を使用する上で十分なイオン導電性及び耐環境割れ
性を有するＰＳＺ添加β″−Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さは、
０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下にすればよいことが明
らかとなった。
【００１４】
【発明の効果】本発明により、イオン電導性を損わずに
耐環境割れ性の高いβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質膜を提
供できるようになった。
耐環境割れ性の高いβ″−Ａｌ2 Ｏ3 固体電解質膜を提
供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 管の横断
面
面
【図２】図１のβ″−Ａｌ2 Ｏ3 管の縦断面図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/39 C01G 25/00 H01B 1/06
Claims (1)
- 【請求項１】 β″−Ａｌ2 Ｏ3 単層膜の表面に、厚さ
０．１〜０．５μｍの部分安定化ジルコニアを添加した
β″−Ａｌ2 Ｏ3 層を有してなることを特徴とするβ″
−Ａｌ2 Ｏ3固体電解質膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288582A JP2966604B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | β″−アルミナ固体電解質膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3288582A JP2966604B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | β″−アルミナ固体電解質膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129037A JPH05129037A (ja) | 1993-05-25 |
| JP2966604B2 true JP2966604B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=17732137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3288582A Expired - Lifetime JP2966604B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | β″−アルミナ固体電解質膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2966604B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101982656B (zh) * | 2010-09-17 | 2012-03-21 | 西安航科等离子体科技有限公司 | 一体化β″氧化铝组件的制备方法 |
-
1991
- 1991-11-05 JP JP3288582A patent/JP2966604B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05129037A (ja) | 1993-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990713 |