JP6841385B1 - 金属複合酸化物およびその製造方法、ならびに固体酸化物形燃料電池用電極 - Google Patents
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Abstract
Description
A11−xA2xBO3−δ
(ただし、元素A1は、LaおよびSmよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素A2は、Ca、SrおよびBaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素Bは、Mn、Fe、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも一種であり、0<x<1、δは酸素欠損量である。)
で表され、ペロブスカイト型の結晶構造を有する金属複合酸化物であって、任意の10スポットを分析して得られる前記元素A1および前記元素A2の合計のモル濃度MAを前記元素Bのモル濃度MBで除した値の標準偏差は、0.1以下である金属複合酸化物に関する。
本発明に係る金属複合酸化物によれば、他層との密着性の高い電極が得られる。
スラリーの調製において、低粘度化および高濃度化の観点から分散剤の存在は欠かせない。しかし、分散剤を添加しても、金属化合物によっては沈降し、さらには沈殿物が生じる。本実施形態では、分散剤と特定の高分子有機化合物とを併用することで、分散剤による低粘度化および高濃度化を達成しつつ、金属化合物を含む沈殿物の生成を抑制する。これにより、複数種の金属化合物が、所望の比率で均一に分散したスラリーが得られる。その結果、このスラリーから、所望の組成を有する金属複合酸化物を得ることができる。さらに、沈殿物の生成が抑制されるため、製造ラインの閉塞等が防止され、生産性が向上する。
(1)スラリーの調製工程
複数種の金属化合物の粉体と、分散媒と、分散剤と、第1ポリアルキレンオキサイドと、を混合する。均一性をさらに高める観点から、上記各原料は、遊星ボールミル、ビーズミル、メディアレス粉砕機等により混合されてもよい。遊星ボールミル、ビーズミルに使用されるメディアとしては、例えばアルミナビーズ、ジルコニアビーズ、窒化珪素ビーズ等が挙げられる。使用するメディアの大きさは、0.1mm以上5mm以下であってよい。混合の順番は特に限定されない。例えば、分散媒に金属化合物以外を添加して溶解させた後、金属化合物を添加してよい。
第1ポリアルキレンオキサイドの粘度平均分子量は、150,000以上である。これにより、比重や粒子径の大きい金属化合物の沈降を抑制することができる。よって、複数種の金属化合物は均一に分散されて、凝集も抑制される。その結果、沈殿物の生成が抑制される。あるいは、沈殿物が生じても、沈殿物は再分散できる程度に柔らかくなる。一方、第1ポリアルキレンオキサイドの粘度平均分子量が150,000未満の場合、金属化合物の沈降抑制効果を得ることができず、分散性が低下する。
η=KMα
式中、Kは、Flory-Foxの定数であり、αは0.5〜1の定数である。固有粘度ηは、JIS K 7367に準拠して測定できる。
金属化合物の種類は特に限定されず、金属の水酸化物、酸化物、炭酸塩等が挙げられる。
A11−xA2xBO3−δ
で表されるペロブスカイト型の結晶構造を有する金属複合酸化物を製造する場合、金属化合物としては、元素A1を含む第1化合物、元素A2を含む第2化合物、および、元素Bを含む第3化合物の少なくとも三種が用いられる。
分散媒は特に限定されない。取り扱い性および不純物量を低減する観点から、分散媒の主成分(全質量の50%以上を占める成分)は、水(イオン交換水)であってよく、水(イオン交換水)のみが好ましい。
分散剤は特に限定されず、従来公知の分散剤であってよい。
分散媒がイオン交換水を主成分とする場合、分散剤としては、例えば、ポリカルボン酸塩、ポリアクリル酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、アルキルスルホン酸塩、ポリリン酸塩等のアニオン性の分散剤;第1ポリアルキレンオキサイド以外(粘度平均分子量が15,000未満)のポリアルキレンオキサイド、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル等の非イオン性の分散剤;四級アンモニウム塩等のカチオン性分散剤が挙げられる。
得られたスラリーを乾燥して分散媒を除去した後、金属化合物を焼成する。これにより、各金属化合物に含まれていた金属を含む金属複合酸化物が得られる。
まず、分散媒に、分散剤および第1ポリアルキレンオキサイドを添加して、溶解させる(S1)。次いで、上記溶液に、複数種の金属化合物を順次あるいは一度に添加して(S2)、湿式で混合する(S3)。これにより、金属化合物が分散媒中に均一に分散するスラリーが調製される。続いて、分散媒を除去した後(S4)、残った金属化合物を焼成することで(S5)、金属複合酸化物が得られる。
本実施形態に係る金属複合酸化物は、
下記一般式:
A11−xA2xBO3−δ
(ただし、元素A1は、LaおよびSmよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素A2は、Ca、SrおよびBaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素Bは、Mn、Fe、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも一種であり、0<x<1、δは酸素欠損量である。)
で表され、ペロブスカイト型の結晶構造を有する。
本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池用電極は、本実施形態に係る上記の金属複合酸化物を含む。電極は、特に空気極として用いられることが好ましい。本実施形態に係る金属複合酸化物は、高い電子伝導性を有するためである。
イオン交換水45gを100mL容量のポリプロピレン製ポットに秤量した。
上記ポリプロピレン製ポットに、粘度平均分子量150,000〜400,000の第1ポリアルキレンオキサイドA(ポリエチレンオキサイド、PEO−1、住友精化(株)製)を、イオン交換水に対して1.0質量%になるように添加し、撹拌して溶解させた。
その後、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム溶液(富士フイルム和光純薬(株)製、和光一級)を下記金属化合物の合計量に対して2質量%になるように添加した。
第1ポリアルキレンオキサイドAを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX2を調製した。
得られたスラリーX2に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
粘度平均分子量400,000〜600,000の第1ポリアルキレンオキサイドB(ポリエチレンオキサイド、PEO−2、住友精化(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーX3を調製した。
得られたスラリーX3に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドBを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX4を調製した。
得られたスラリーX4に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
粘度平均分子量600,000〜1,100,000の第1ポリアルキレンオキサイドC(ポリエチレンオキサイド、PEO−3、住友精化(株)製)を、イオン交換水に対して5.0質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX5を調製した。
得られたスラリーX5を110℃に加熱して蒸発乾燥させ、乾燥粉末を得た後、得られた乾燥粉末を実施例1と同様に焼成して、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して3.0質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX6を調製した。
得られたスラリーX6に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して1.4質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX7を調製した。
得られたスラリーX7に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して1.2質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX8を調製した。
得られたスラリーX8に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して1.0質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX9を調製した。
得られたスラリーX9に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して0.75質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX10を調製した。
得られたスラリーX10に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX11を調製した。
得られたスラリーX11に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して0.3質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX12を調製した。
得られたスラリーX12に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して0.1質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX13を調製した。
得られたスラリーX13に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
粘度平均分子量1,100,000〜1,500,000の第1ポリアルキレンオキサイドD(ポリエチレンオキサイド、PEO−4、住友精化(株)製)を、イオン交換水に対して3.2質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX14を調製した。
得られたスラリーX14を110℃に加熱して蒸発乾燥させ、得られた乾燥粉末を実施例1と同様に焼成して、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドDを、イオン交換水に対して3.0質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX15を調製した。
得られたスラリーX15を、110℃に加熱して蒸発乾燥させ、得られた乾燥粉末を実施例1と同様に焼成して、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドDを、イオン交換水に対して2.5質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX16を調製した。
得られたスラリーX16に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
粘度平均分子量1,700,000〜2,200,000の第1ポリアルキレンオキサイドE(ポリエチレンオキサイド、PEO−8、住友精化(株)製)を、イオン交換水に対して1.7質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX17を調製した。
得られたスラリーX17を110℃に加熱して蒸発乾燥させ、得られた乾燥粉末を実施例1と同様に焼成して、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドEを、イオン交換水に対して1.5質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX18を調製した。
得られたスラリーX18を、110℃に加熱して蒸発乾燥させ、得られた乾燥粉末を実施例1と同様に焼成して、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドEを、イオン交換水に対して1.0質量%になるように添加した以外は、実施例1と同様にしてスラリーX19を調製した。
得られたスラリーX19に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーY1を調製した。
得られたスラリーY1に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
イオン交換水45gを100mL容量のガラス製ポットに秤量した。
上記ガラス製ポットに、ゼラチン(APH−250、新田ゼラチン(株)製)を、イオン交換水に対して1.0質量%になるように添加し、室温で30分間撹拌した。撹拌しながら、イオン交換水が50℃程度になるまで加熱して、ゼラチンを溶解させた。その後、撹拌を止めて、室温に戻るまでガラス製ポットを静置放冷した。
得られたスラリーY2に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
ゼラチンを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、比較例2と同様にしてスラリーY3を調製した。
得られたスラリーY3に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドに替えてメチルセルロース(メトローズ、信越化学工業(株)製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーY4を調製した。
得られたスラリーY4に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
メチルセルロースを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、比較例4と同様にしてスラリーY5を調製した。
得られたスラリーY5に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドAに替えてポリビニルピロリドン(K−30、(株)日本触媒製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーY6を調製した。
得られたスラリーY6に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
ポリビニルピロリドンを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、比較例6と同様にしてスラリーY7を調製した。
得られたスラリーY7に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドAに替えてポリビニルアルコール(富士フイルム和光純薬(株)製、けん化度78〜82mol%、平均重合度1,500〜1,800)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーY8を調製した。
得られたスラリーY8に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
ポリビニルアルコールを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、比較例8と同様にしてスラリーY9を調製した。
得られたスラリーY9に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
第1ポリアルキレンオキサイドAに替えて粘度平均分子量が150,000未満のポリアルキレンオキサイド(ポリエチレングリコール、富士フイルム和光純薬(株)製、平均分子量20,000)を用い、イオン交換水に対して2.0質量%になるように添加したこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーY10を調製した。
得られたスラリーY10に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
ポリエチレングリコールを、イオン交換水に対して1.0質量%になるように添加した以外は、比較例10と同様にしてスラリーY11を調製した。
得られたスラリーY11に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
ポリエチレングリコールを、イオン交換水に対して0.5質量%になるように添加した以外は、比較例10と同様にしてスラリーY12を調製した。
得られたスラリーY12に対して、実施例1と同様に噴霧乾燥および焼成を行い、金属複合酸化物粒子を得た。
スラリーX1〜X19、Y1〜Y12を、以下のようにして評価した。結果を表1および表2に示す。なお、表中の添加量は、分散媒100質量部に対する高分子有機化合物の質量を示す。
各スラリーの粘度を、温度23〜27℃、回転数60rpmで、B型粘度計(BM型、東京計器(株)製)を用いて測定した。スラリーX5、X14〜X18の粘度測定では、No.3ローターを使用し、それ以外のスラリーの粘度測定では、No.2ローターを使用した。
各スラリー30mlを、30ml容量の試験管にそれぞれ投入し、1日静置した。その後、沈殿の高さを測定した。さらに、沈殿物をガラス棒で押して、以下の指標に従って評価した。
良:沈殿の高さは3mm以上であるが、沈殿物は柔らかく、ガラス棒によって容易に解れる
不良*1:沈殿の高さは3mm未満であるが、スラリー中において、金属化合物が不均一に分散している
不良*2:沈殿の高さは3mm以上、10mm未満であり、沈殿物はガラス棒によって解れない程度に硬い
不適:沈殿の高さは10mm以上であり、沈殿物はガラス棒によって解れない程度に硬い
実施例6と同様にしてスラリーX20を得た。
得られたスラリーX20をスプレードライヤー(出口温度105℃)にて噴霧乾燥し、乾燥粉末を得た。次いで、得られた乾燥粉末を電気炉にて1400℃で2時間加熱し、焼成物を得た。その後、得られた焼成物をメノウ乳鉢で解砕し、次いで、目開き500μmの篩に通して、金属複合酸化物粒子(LSCF、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0 .8O3−δ)を得た。
イオン交換水45gを100mL容量のポリプロピレン製ポットに秤量した。
上記ポリプロピレン製ポットに、第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して1.5質量%になるように添加し、撹拌して溶解させた。
その後、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム溶液(富士フイルム和光純薬(株)製、和光一級)を下記金属化合物の合計量に対して2質量%になるように添加した。
イオン交換水45gを100mL容量のポリプロピレン製ポットに秤量した。
上記ポリプロピレン製ポットに、第1ポリアルキレンオキサイドBを、イオン交換水に対して2質量%になるように添加し、撹拌して溶解させた。
その後、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム溶液(富士フイルム和光純薬(株)製、和光一級)を下記金属化合物の合計量に対して2質量%になるように添加した。
イオン交換水45gを100mL容量のポリプロピレン製ポットに秤量した。
上記ポリプロピレン製ポットに、第1ポリアルキレンオキサイドCを、イオン交換水に対して2.0質量%になるように添加し、撹拌して溶解させた。
その後、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム溶液(富士フイルム和光純薬(株)製、和光一級)を下記金属化合物の合計量に対して2質量%になるように添加した。
イオン交換水45gを100mL容量のポリプロピレン製ポットに秤量した。
上記ポリプロピレン製ポットに、第1ポリアルキレンオキサイドBを、イオン交換水に対して2質量%になるように添加し、撹拌して溶解させた。
その後、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム溶液(富士フイルム和光純薬(株)製、和光一級)を下記金属化合物の合計量に対して2質量%になるように添加した。
第1ポリアルキレンオキサイドを添加しなかったこと以外は、実施例20と同様にしてスラリーY13を調製した。
得られたスラリーY13に対して、実施例20と同様に噴霧乾燥、焼成および粉砕処理を行って、乾燥粉末B1を得た。乾燥粉末B1のレーザー回折式粒度分布装置(マイクロトラック・ベル(株)製、MT-3300EX II)により測定された粒径D50は、3.9μmであった。
第1ポリアルキレンオキサイドを添加しなかったこと以外は、実施例21と同様にしてスラリーY14を調製した。
得られたスラリーY14に対して、実施例21と同様に噴霧乾燥、焼成および粉砕処理を行って、乾燥粉末B2を得た。乾燥粉末B2のレーザー回折式粒度分布装置(マイクロトラック・ベル(株)製、MT-3300EX II)により測定された粒径D50は、2.3μmであった。
第1ポリアルキレンオキサイドを添加しなかったこと以外は、実施例22と同様にしてスラリーY15を調製した。
得られたスラリーY15に対して、実施例22と同様に噴霧乾燥、焼成および粉砕処理を行って、乾燥粉末B3を得た。乾燥粉末B3のレーザー回折式粒度分布装置(マイクロトラック・ベル(株)製、MT-3300EX II)により測定された粒径D50は、1.0μmであった。
第1ポリアルキレンオキサイドを添加しなかったこと以外は、実施例23と同様にしてスラリーY16を調製した。
得られたスラリーY16に対して、実施例23と同様に噴霧乾燥、焼成および粉砕処理を行って、乾燥粉末B4を得た。乾燥粉末B4のレーザー回折式粒度分布装置(マイクロトラック・ベル(株)製、MT-3300EX II)により測定された粒径D50は、1.3μmであった。
第1ポリアルキレンオキサイドを添加しなかったこと以外は、実施例24と同様にしてスラリーY17を調製した。
得られたスラリーY17に対して、実施例24と同様に噴霧乾燥、焼成および粉砕処理を行って、乾燥粉末B5を得た。乾燥粉末B5のレーザー回折式粒度分布装置(マイクロトラック・ベル(株)製、MT-3300EX II)により測定された粒径D50は、3.5μmであった。
(1)スラリーの粘度測定
スラリーX20〜X24、Y13〜Y17について、上記と同様にして、No.3ローターを用いて各スラリーの粘度を測定した。結果を表3に示す。
スラリーX20〜X24、Y13〜Y17について、上記と同様にして沈殿の高さを測定し、評価した。結果を表3に示す。
乾燥粉末A1〜A5、B1〜B5について、以下のようにして10スポットにおけるA/B比の標準偏差を求めた。結果を表4に示す。
乾燥粉末A1〜A5、B1〜B5を用いて、以下のようにして密着性を評価した。結果を表4に示す。
プラスチック製軟膏容器(馬野化学容器(株)製、UG軟膏容器、容量24mL)に、乾燥粉末2.5g、エチルセルロース(キシダ化学、商品名「エチルセルロース 45mPa・s」)2.25g、および、ターピネオール(関東化学(株)製、α−テルピネオール)0.25gを秤量した。上記軟膏容器を自転・公転ミキサー((株)シンキー製、あわとり練太郎、ARE−250)に設置し、回転数2000rpmで3分間混練して、空気極用ペーストを得た。
プラスチック製軟膏容器(馬野化学容器(株)製UG軟膏容器、容量24mL)に、ガドリニウムドープセリア(シグマアルドリッチ製、Gd0.1Ce0.9O1.95)2.5g、エチルセルロース(キシダ化学、商品名「エチルセルロース 45mPa・s」)2.25g、および、ターピネオール(関東化学(株)製、α−テルピネオール)0.25gを秤量した。上記軟膏容器を自転・公転ミキサー((株)シンキー製、あわとり練太郎、ARE−250)に設置し、回転数2000rpmで3分間混練して、中間層用ペーストを得た。
イットリア安定化ジルコニウム(東ソー(株)製、TZ−8Y)2gを直径20mmの丸形ダイスに秤量した。上記丸形ダイスを両軸加圧成形機に設置し、圧力100MPaで1分間成形して、円柱状の成形体を得た。得られた成形体を、大気雰囲気および1400℃の条件下、電気炉内で5時間焼成して、電解質基板を得た。
スクリーンマスク(SUS、300メッシュ、直径9mm)を用いて、作製された電解質基板上に中間層用ペーストを塗布し、室温で10分間静置した。その後、中間層用ペーストが塗布された電解質基板を、110℃の条件下、乾燥機内で10分間乾燥した。続いて、上記基板を、大気雰囲気および1200℃の条件下、電気炉内で2時間焼成した。中間層用ペーストは電解質基板の表面に層状に焼き付けられて、中間層と電解質基板との第1積層体が得られた。
スクリーンマスク(SUS、300メッシュ、直径9mm)を用いて、作製された第1積層体に空気極用ペーストを塗布し、室温で10分間静置した。その後、空気極用ペーストが塗布された第1積層体を、110℃の条件下、乾燥機内で10分間乾燥した。続いて、上記第1積層体を、大気雰囲気および下記温度の条件下、電気炉内で2時間焼成した。空気極用ペーストは中間層の表面に層状に焼き付けられて、空気極と中間層と電解質基板とを備える第2積層体が得られた。乾燥粉体A1およびB1(LSCF)を用いた場合の焼成温度は、900℃とした。乾燥粉体A2およびB2(LSC)を用いた場合、乾燥粉体A3およびB3(LSM)を用いた場合、および、乾燥粉体A4およびB4(LNF)を用いた場合の焼成温度は、1000℃とした。乾燥粉体A5およびB5(LSCM)を用いた場合の焼成温度は、950℃とした。
得られた第2積層体の空気極に市販のセロハン粘着テープを貼り付けた。上記粘着テープを空気極の表面に対して垂直に引っ張って、空気極の表面から剥離した。剥離されたテープに、空気極が付着しているか否かを目視により評価した。テープへの空気極の付着が、空気極のテープが張り付けられている面積の5%以下である場合、密着性が良好であると評価した。テープへの空気極の付着が、空気極のテープが張り付けられている面積の5%を超える場合、密着性が不良であると評価した。結果を表4に示す。
表3から明らかなように、第1ポリアルキレンオキサイドを適量添加したスラリーX20〜X24では、沈殿物の高さがいずれも3mm以下であるか、柔らかい沈殿物が生成されていた。特に、X21〜X24では、スラリーの粘度も低く抑えられており、作業性にも優れていた。
本発明に係る金属複合酸化物は所望の組成を有する。金属複合酸化物を含む電極は、他層との密着性に優れるため、固体酸化物形燃料電池の電極用の材料として好適である。
Claims (11)
- 粉体状の複数種の金属化合物と、分散媒と、分散剤と、粘度平均分子量が150,000以上であるポリアルキレンオキサイドと、を混合し、スラリーを調製する工程と、
前記スラリー中の前記分散媒を除去した後、前記ポリアルキレンオキサイドが残存している状態の前記複数種の金属化合物を1000℃以上で焼成する工程と、を備え、
前記ポリアルキレンオキサイドの添加量は、前記分散媒100質量部に対して0.1質量部以上、5質量部以下であり、
前記複数種の金属化合物の平均粒子径は、それぞれ0.5μm以上、50μm以下であり、
前記複数種の金属化合物は、ランタンおよびサマリウムの少なくとも一種を含む金属化合物と、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムよりなる群から選択される少なくとも一種を含む金属化合物と、マンガン、鉄、コバルトおよびニッケルよりなる群から選択される少なくとも一種を含む金属化合物とを、少なくとも含む、金属複合酸化物の製造方法。 - B型粘度計を用いて、温度23℃〜27℃、回転数60rpmの条件で測定される前記スラリーの粘度は、10mPa・s以上、2000mPa・s以下である、請求項1に記載の金属複合酸化物の製造方法。
- 前記ポリアルキレンオキサイドの粘度平均分子量は、2,200,000以下である、請求項1または2に記載の金属複合酸化物の製造方法。
- 前記ポリアルキレンオキサイドは、ポリエチレンオキサイドである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属複合酸化物の製造方法。
- 前記分散剤はアニオン性である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の金属複合酸化物の製造方法。
- 前記分散剤の添加量は、前記複数種の金属化合物の合計100質量部に対して0.5質量部以上、4質量部以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の金属複合酸化物の製造方法。
- 前記複数種の金属化合物の合計量は、前記分散媒100質量部に対して100質量部以上、170質量部以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の金属複合酸化物の製造方法。
- 前記金属複合酸化物は、粉体であり、かつ下記一般式:
A11−xA2xBO3−δ
(ただし、元素A1は、LaおよびSmよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素A2は、Ca、SrおよびBaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素Bは、Mn、Fe、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも一種であり、0<x<1、δは酸素欠損量である。)
で表され、ペロブスカイト型の結晶構造を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属複合酸化物の製造方法。 - 下記一般式:
A11−xA2xBO3−δ
(ただし、元素A1は、LaおよびSmよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素A2は、Ca、SrおよびBaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、元素Bは、Mn、Fe、CoおよびNiよりなる群から選択される少なくとも一種であり、0<x<1、δは酸素欠損量である。)
で表され、ペロブスカイト型の結晶構造を有する金属複合酸化物の粉体であって、
複数の前記金属複合酸化物の粒子を含む前記粉体に対し、任意の10スポットをエネルギー分散型X線検出器で分析して得られる前記元素A1および前記元素A2の合計のモル濃度MAを前記元素Bのモル濃度MBで除した値の標準偏差は、0.1以下である、金属複合酸化物の粉体。 - 前記モル濃度MAを前記モル濃度MBで除した値の最大値と最小値の差は、0.3以下である、請求項9に記載の金属複合酸化物の粉体。
- 請求項9または10に記載の金属複合酸化物を含む、固体酸化物形燃料電池用電極。
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