JPH04170363A - 多結晶焼結体固体電解質 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多結晶焼結体固体電解質、より詳しくは酸素イ
オン伝導性を損なわずに強度向上せしめた安定化ジルコ
ニア固体電解質に係る。

〔従来の技術〕

固体電解質燃料電池の電解質には、安定化ジルコニア多
結晶焼結体が用いられている。安定化ジルコニアは安定
化剤の量が少ない領域では正方晶ジルコニア相の多結晶
焼結体（部分安定化ジルコニア、Ｐａｒｔｉａｌｌｙ　
５ｔａｂｉｌｉｚｅｄ　Ｚｉｒｃｏｎｉａ）が生成し、
安定化剤のドープ量が多くなると立方晶ジルコニア相の
多結晶焼結体（完全安定化ジルコニア、Ｆｕｌｌｙ　５
ｔａｂｉｌｉｚｅｄ　Ｚｉｒｃｏｎｉａ　、以下単に安
定化ジルコニアと略称）が生成する。安定化剤としては
、イツトリウム、セリウム、カルシウム、マグネシウム
などの元素が用いられる。

安定化ジルコニアも部分安定化ジルコニアも共に酸素イ
オン導電性をもつが、導電率の点では安定化ジルコニア
の方が高性能で、また高温時の安定性の面でも安定化ジ
ルコニアの方が優れている。

一方部分安定化ジルコニアはセラミックス材料中で最高
強度を有するものの１つで、構造材料としては安定化ジ
ルコニアより圧倒的に有利である。

従って産業的には酸素センサーのような小体積のものは
導電率の点から安定化ジルコニアが用いられ、粉砕用ポ
ールやジルコニア包丁等は強度的な面から部分安定化ジ
ルコニアが利用されている。

固体電解質燃料電池の電解質は、電池の内部抵抗低減の
ためには酸素イオン導電率の高いものが好ましいので、
−船釣には安定化ジルコニアが用いることが検討されて
いる。

固体電解質型燃料電池の構造としては、円筒型と平板型
が提案されている。円筒型は多孔質セラミックス支持チ
ューブ上にセル（電解質及び電極）を形成する方法で、
セルは自己支持する必要がないためセル材料に要求され
る強度条件はさして厳しいものではない。しかし、支持
体の体積分は発電に全く寄与しないため、高集積化は困
難である。

一方平板型はセルの支持体を持たないため高集積化が可
能である反面、セルを自己支持するためにセル、とりわ
け電解質に要求される強度条件はかなり厳しいものとな
る。

そこで、平板型固体電解質型燃料電池の電解質において
は、部分安定化ジルコニアの利用や、出発原料の安定化
ジルコニア粉末にアルミナ粉末を５〜３０重量％添加し
て強度向上を計ることが提案されている。

部分安定化ジルコニアが安定化ジルコニアに比し高強度
化した理由は２つ考えられる。その一つは部分安定化ジ
ルコニア中の正方晶粒子は１−以下と小さい為、Ｏｒｏ
ｗａｎの相関として知られるとおり、強度ｏｃ（粒径）
−Ｉ／２の関係式にしたがって、機械強度が増加したと
いう考え方である。これは、理論的には、表面エネルギ
ーと相関させて解釈されている。もう一つの考え方は、
破壊時のき裂先端での正方晶粒子の単斜晶への相変態に
よる破壊応力の緩和によるものと説明され、一般には応
力誘起相変態と呼ばれる。

また、イオン伝導については、正方晶ジルコニアは、そ
れ自体が立方晶より低いばかりでなく、部分安定化ジル
コニア（多結晶体）では、粒径が小さい為に、粒界数が
多く、粒界抵抗が増加し、イオン伝導度を下げている。

〔発明が解決しようとする課題〕

部分安定化ジルコニアを電解質に用いると、安定化ジル
コニアに比べて電池の内部抵抗が増大する点が問題であ
る。また、出発原料の部分安定化ジルコニア粉末にアル
ミナ粉末を添加する方法では、アルミナは粒界に存在し
、固体電解質の強度は向上するが、アルミナは絶縁物で
あるため、酸素イオン伝導性が著しく低下するという問
題があった。

そこで、本発明は、上記の如き事情に鑑み、安定化ジル
コニアの高いイオン伝導性を損なうことなく強度向上を
図った固体電解質及びその製造方法を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、安定化ジルコニ
アと金属酸化物からなり、金属酸化物が主として安定化
ジルコニアの粒内に存在することを特徴とする固体電解
質を提供する。

具体的には、安定化ジルコニアと金属酸化物とからなる
多結晶焼結体であり、安定化ジルコニア粉は２μ以上の
平均粒径を有しかつ９０％以上が立方晶であり、金属酸
化物は主として該安定化ジルコニアの粒内に存在し、か
つ密度が理論密度の９５％以上であることを特徴とする
多結晶焼結体固体電解質が提供される。

本発明において安定化ジルコニアの強度を向上させるた
めに用いる金属酸化物は実質的にジルコニアの粒内に存
在する（一部は粒界にも存在する）が、従来技術の′如
くアルミナ等の金属酸化物がジルコニア粒子と同等の粒
子として存在しない。この構造はナノコンポジットと呼
ばれるもので、第１図にその組織を模式的に示すが、同
図中１がＹＳＺ結晶粒、２が粒内のＡｌ１２０３である
。第２図に従来の＾１２０３添加ＹＳＺの組織を示し、
３が７８７粒、４がＡｆｚ（ｈ粒である。ナノコンポジ
ットにおいて、７５２粒１はマイクロメートルのオーダ
ー、一般に数−以上、典型的には十数〜数十−の大きさ
であるのに対し、金属酸化物粒２はサブミクロンのオー
ダーである。このようなナノコンポジット構造を採用す
ることにより、粒径が充分大きいのでイオン伝導性を低
下させることなく、小粒子でアルミナが高分散する為表
面エネルギーが増加し、強度向上を図ることができる。

その理由は、添加する金属酸化物が小さいこと、さらに
は少ない添加量でよいことにあると考えられる。

すなわち、本発明は、高イオン伝導性を保持しつつ機械
的強度の高いジルコニア多結晶焼結体を得るために、次
のような手法を採用するものである。

高イオン伝導性を保持させる為に、安定化ジルコニア（
多結晶焼結体）の粒径を大きく保つ。機械的強度を下げ
ないために、焼結時に多孔度の低い（密度の高い）材料
を用いる。焼結体の空孔数が多いほど焼結体の強度が低
下するからである。

さらに、Ｏｒｏｗａｎの相関が意図するように、系内の
表面エネルギーを大きくする工夫をする。

より具体的に述べると、ジルコニア粉末として、このジ
ルコニアのみを焼結した場合に焼結体密度が９５％以上
、特に９９％以上になり得る材料を選択して使用する。

この粉末には、アモルファス状−結晶状など結晶構造に
関する因子、針状・球状など形状に関する因子、粉末寸
法に関する因子などが影響し、−概にどのような粉末か
を特定することは難しい。しかし、９５％以上の焼結密
度が得られる原料の一つの大きな特徴は、平均粒径ｌ−
以下のジルコニア粉末である。さらに、０．６μ以下が
好ましく、０．３ｉｍ以下が特に好ましい。ここで、平
均粒径とは、−次粒子の大きさをさす。原料によっては
、この−次粒子が凝集し、ＳＥＭ（ＳＣＡＮＮＩＮＧＥ
ＬＥＣＴＲＯＮ　ＭＩＣＲＯ３ＣＯＰＹ）観察すると、
１１１８以上に見えることがある。また、ジルコニア粉
末の純度も高いことが必要で、＾ｌ　ｚＯｘ、　５ｉＯ
ｚ、Ｆ　ｊ！　！０３＋　ＮａｚＯ等の不純物はいずれ
も０．１ｗｔ％未満であることが必要である。

次に表面エネルギーを増加させつつ、ジルコニア多結晶
焼結体中での粒径を大きく保つ方法としては、ジルコニ
アと添加する酸化物をなるべく均一混合すると共に酸化
物原料は、なるべく小さい粒径となるものを選ぶ。その
ためには、金属酸化物原料で平均粒径ｌ−以下、好まし
くは０．６８以下の粉末をジルコニアと混合する方法、
アルコキシドまたは硝酸塩などの塩類を用いジルコニア
表面に担持、アルコキシドまたは硝酸塩などの塩類をジ
ルコニアと混合するときの溶媒に添加するなどの方法が
考えられる。つまり、１趨以下の酸化物あるいは焼結過
程で酸化物となるものがジルコニアと均一分散する手法
を意味する。

さらに、酸化物同士の粒成長を妨げるため酸化物の添加
量を０．０１から１０重量％に抑えることである。

このことにより焼結時ジルコニアのみが粒成長し、分散
された酸化物は、ジルコニア粒内に取り込まれる。出来
た焼結体のジルコニアは２ｐｍ以上と大きく維持される
。一方、酸化物は、粒径の小さいままジルコニア粒内に
多く存在するため系の表面エネルギーは、増加し、強度
化することができる。

焼結温度としては、ジルコニアの粒成長を促し、なおか
つ酸化物の凝集・粒成長があまり速くない温度が好まし
い。焼成温度としては、１３００°Ｃ以上１７００°Ｃ
以下の範囲がよい。より好ましくは、１４００°Ｃから
１６００°Ｃである。

このようにしてできた固体電解質には、添加した金属酸
化物の全量のうち６０％以上が安定化ジルコニア粒内に
存在している。

これに対し、従来法によりジルコニアにアルミナ（金属
酸化物）を添加すると、次の様な欠点がある。（１）原
料安定化ジルコニア粉末とアルミナ粒子としてサブミク
ロン材料を用いないため、それぞれ単味の焼結体の焼結
度が９５％以下と低い場合、混合物の焼結体密度も９５
％以下となり空孔による強度低下がある。（２）アルミ
ナ量が多かったりアルミナの分散性が悪くアルミナも粒
成長し、粒界に多くのアルミナ粒子が存在する場合、安
定化ジルコニア粒子は、安定化ジルコニア単独で同じ条
件（特に温度）でえられた安定化ジルコニア粒子の半分
以下の粒径となり、イオン伝導度が低下する。

また、本発明の多結晶焼結体固体電解質は、さらに次の
如き特徴を有することが望ましい。第１に、ジルコニア
粉の平均粒径は２ｉｍ以上であることが望ましい。この
ジルコニア粒径が小さいと、前記の如く、粒界が増加し
、電気伝導度を低下させる。また、金属酸化物のジルコ
ニア粒内への取り込み割合も少なくなり、著しい強度の
増加が見られなくなる。

第２に、ジルコニアは９０％以上、さらには９５％以上
が立方晶であることが望ましい。立方晶が多く残ること
によって高導電率、高温安定性を保つことができる。そ
して、立方晶が持つ相対的な機械的強度の低さは、本発
明では、金属酸化物が主として粒内にナノコンポジット
構造で含まれること、及び高い密度が達成されることに
より、改良されている。

この立方晶の存在は、Ｘ線回折により調べることができ
、ジルコニアのピーク強度が、Ｉイ（ＩＩＮ）　　　：
単斜晶（ＩＩＴ）のＸ線ピーク強度Ｉイ（１１１）　　
　：単斜晶（１１１）のＸ線ピーク強度Ｉ　ｖ、　ＴＩ
（１１１）　　：立方晶又は正方晶ジルコニアの（１１
１）　Ｘ線ピーク強度 １　、（４００）　　　：立方晶シルコニアノ（４００
）Ｘ線ピーク強度 ■Ｔ・（４００）　　　：正方晶ジルコニアの（４００
）　Ｘ線ピーク強度 Ｉｒ（００４）　　　：正方晶ジルコニアの（００４）
　Ｘ線ピーク強度 を満元すべきである。上記第１の式を満たさないときは
単斜晶が増えて強度が不足する。また上記第２の式を満
たさないと立方晶が少ないのでやはり強度が低下する。

第３に、焼結体は理論密度の９５％以上、特に９９％以
上の密度を有することが望まれる。これにより空孔の存
在による強度低下を防ぎ、高分散されたアルミナ（金属
酸化物）による高強度化の効果が期待できる。理論密度
は、安定化ジルコニアと添加した金属酸化物のそれぞれ
の理論強度をそれぞれの添加量に応じて＃＃４針％して
平均化して求めたものである。

本発明の多結晶焼結体を製造するために用いる出発安定
化ジルコニアとしては、上記の如く、それ自体が９５％
以上、特に９９％以上の密度に焼結し得る材料を用いる
。この焼結体密度を調べるときの焼成条件は、安定化ジ
ルコニア粉末を１ｔｏｎｆ／ｄ程度の圧力で加圧成型し
、大気中１３００〜１５００℃で１時間であり、これに
より高活性な粉末か否かを判定することができる。高活
性安定化ジルコニア粉末は容易に粒成長を起こし、粒内
に金属酸化物粒子を取り込むため、これによりナノコン
ポジット構造が有効なものとなる。

安定化ジルコニアは、ジルコニアをイツトリア、カルシ
ア等の安定化剤を５〜１０　ｍｏ１％、好ましくは６〜
９　ｍｏ１％、典型的には８　ｓ＋ｏ１％添加して安定
化したものが有効である。

本発明の目的に用いることができる金属酸化物としては
、例えば、アルミナ、クロミア、ムライトなどを例示す
ることができる。

金属酸化物の量は安定化ジルコニア電解質中０．１重量
％でも強度向上の効果があり、その量の増加によって強
度向上も大きくなるが、金属酸化物量があまり多くなる
と安定化ジルコニアの結晶粒径が小さくなったり安定化
ジルコニアのイオン伝導性を損なうので１０重景％未満
が好ましい。より好ましくは０．０１〜１０重量％、さ
らには０．１〜５重量％の範囲内である。

次に、本発明の固体電解質の製造について説明する。要
約して述べると、第１の方法として、金属アルコキシド
、金属塩、又はサブミクロンの金属粉末もしくは金属酸
化物粉末を添加したサブミクロン安定化ジルコニア粉末
スラリーを出発原料とし、これを成形、焼成することを
特徴とする方−法と、第２の方法として、金属アルコキ
シド又は金属塩溶液に安定化ジルコニア粉末を分散後前
水分解及び／又は仮焼して安定化ジルコニア粉末に金属
水酸化物又は酸化物を担持させ、この粉末を出発原料と
し、成形、焼成する方法とを挙げることができる。

第１の方法によれば、溶液状の金属アルコキシドあるい
は金属塩がジルコニア粒子を薄く均一にまんべんなく覆
うため、これを加熱分解することにより均一な分散が達
成できる。焼結後の安定化ジルコニア粒内に存在する金
属酸化物粒子はきわめて小さいため、ジルコニアの酸素
イオン伝導に与える影響は軽微なもので済む。

金属アルコキシドはＭ（ＯＣｌＩＨｚ−＋）−（式中、
Ｍは金属元素、ｎは典型的には１〜４の整数、ｍは金属
Ｍの原子価を表わす。〕で表わさねるものが好ましい。

溶媒としてはＣ＋Ｈｚａ−＋０Ｈ（ｎ　＝　１〜４　）
の低級アルコールや、ヘンゼン、トルエンなどの芳香族
系有機溶媒などを用いることができる。また、スラリー
にはバインダー、分散剤、消泡剤、可塑剤など慣用の添
加剤を添加することができる。

安定化ジルコニアスラリーの成形、焼成は慣用手法に従
うことができる。ただし、ジルコニアは９５％以上、特
に９９％以上の密度に焼結させる。焼成温度は安定化ジ
ルコニアの粒成長を促進させるため１３００°Ｃ以上１
７００°Ｃ以下、好ましくは１４００〜１６００℃であ
る。

金属酸化物を安定化ジルコニアの粒内に存在させる第２
の方法は、金属アルコキシド又は金属塩溶液に安定化ジ
ルコニア粒子を分散させた後、加水分解を行ない、これ
を濾過、洗浄、乾燥して水酸化物の形で金属成分を安定
化ジルコニア粒子に担持させ、又必要に応じて仮焼して
熱分解により金属酸化物の形に変換して担持させ、この
安定化ジルコニア粒子を用いて成形、焼成する方法であ
る。この場合も、金属アルコキシドの溶媒としては上記
同様の溶媒を用いることができる。金属塩としては硝酸
塩、塩化物、炭酸塩、酢酸塩などを用いることができる
。この場合には、溶媒は水、あるいは低級アルコール、
グリコールなどが用いられる。加水分解は水酸化アルカ
リ、アンモニア、塩基性アミン等を前記溶媒に溶かした
ものを慣用の手法を用いて滴下・混合することにより行
われる。

こうして得られた安定化ジルコニア粒子は表面に微細な
水酸化物又は酸化物の形で金属成分を担持する。この安
定化ジルコニア粒子を用いた成形、焼成は、前記の如き
出発材料を用いて高密度に焼結させる以外、基本的に、
慣用の手法に従うことができる。この原料を焼結させた
安定化ジルコニアは、粒径数−以上のＹＳＺ粒子から構
成されるうえ、酸化物は、粒径の小さいままジルコニア
粒内に多く存在する為系の表面エネルギーは増加し、高
強度化できる。

〔実施例〕

実施炎上 トルエン５０ｃｃに、アルミニウムイソプロポキシド（
ＭＷ＝２０４．２５）４．０８５ｇを加え、よく攪拌し
て完全に溶解させた。安定化剤としてＹｚＯｓ　（イツ
トリア）を８ＩｗｏＩ％含んだ完全安定化ジルコニア（
８ＹＳＺ）粉末（東ソー製、ＴＺ　−８Ｙ、平均粒径０
．３−）を１００ｇ秤量し、イソプロパツール５０ｃｃ
を加えて、ボールミルにてよく混合・分散を行なった。

これに、先のアルミニウムイソプロポキシドのトルエン
溶液と、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）粉末Ｌｏｇ、
及び少量の分散剤、脱泡剤、可塑剤を添加し、ボールミ
ルにて更に混合・分散を行った。出来上がったスラリー
を真空脱泡後、ドクターブレード装置にてグリーンシー
トを作製し、打ち抜き、０．１〜１°Ｃ／分で昇温し、
１５００°Ｃで１時間放置して焼成を経てセラミックス
焼成体シートを得た。

焼成体は厚さ約２００−で、曲げ強度、抵抗、燃料電池
セル性能を下記表に示すが、そのいずれにおいても著し
く良好な性能を示した。焼結体の密度は９９．９％であ
った。

焼成体を透過電子顕微鏡で観察したが、安定化ジルコニ
ア粒子内にアルミナ粒子の存在が認められた。また、ア
ルミナ粒子の１部はジルコニア粒子の粒界にも存在する
（表１）。

なお、表１において、強度は、３１ｍ　Ｘ　４０ｍ　Ｘ
ｏ、２１Ｗ＋で寸法誤差１０％以内の試験片を１０片用
意し、スパン３０ｍｍにて３点曲げ試験を行なった平均
値である。抵抗値は、厚さ２１ＩＩ１１の試験片の両面
に面積０．５１の電極をＰｔペーストの塗布により形成
し、Ｐｔ綱にて集電したものの複素インピーダンスプロ
ットによる、１０００°Ｃ１大気中の値である。セル出
力は、試験片の両面に面積０．５ｄのアノード（Ｎｉペ
ースト）およびカソード（Ｌａｏ、　、ｓｒｏ、　Ｊｎ
０１ペースト）を形成し、ｐｔＨにて集電したもので、
１０００℃にて燃料として純水素を、また酸化剤として
純酸素を、それぞれ流量１００ｃｃ　／　ａｋｉｎ、に
て流したときのＩＡ定定電待時出力である。

１旌桝ｌ トルエン１００ｃｃに実施例１と同様にアルミニウムイ
ソプロポキシド８．１７ｇを溶解させたものに、イツト
リウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）粉末１００ｇをよく
分散させてスラリー化した後、純水５ｇと微量のアンモ
ニア水にイソプロパツールを加えて１００ｃｃとしたも
のをゆっくりと滴下し、加水分解を行なった。これを濾
過・乾燥した粉末を６００°Ｃにて仮焼し、アルミナ担
持ＹＳＺ粉末を得た。

この粉末にトルエン５０ｃｃ、イソプロパツール５゜Ｃ
Ｃ、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）　Ｌｏｇ、および
少量の分散剤、脱泡剤、可塑剤を加えてボールミルにて
混合・分散を行い、ドクターブレード装置にてシート引
きを行ない、実施例１と同様の焼成条件で焼成した。焼
成体の強度、セル性能共に下記表１に示すが実施例１と
ほぼ同様の性能を得た。

焼結体の密度は９９．０％であった。

焼成体を透過電子顕微鏡で観察したが、安定化ジルコニ
ア粒子内にアルミナ粒子の存在が確認さレタ。また、ア
ルミナ粒子は１部ジルコニア粒子の粒界にも存在する。

表１には、任意に選択したジルコニア断面のＳＥＭ写真
をとり、その写真中の全アルミナ量のうちのジルコニア
粒内にあるアルミナの面積割合を示した。

工較尉ニーｌ 実施例２のアルミナ担持ＹＳＺ粉末に代えて、安定化剤
としてイツトリアを３−０１％及び８■ｏ１％含んだ部
分安定化及び完全安定化ジルコニア（３ＹＳＺ及び８Ｙ
ＳＺ、平均粒径０．３　ｕｒｎ　）を用い、実施例２と
同様の方法でスラリーを作成し、成形及び焼成した。焼
結体の密度は、それぞれ９９．９％。

９９．８％であった。

焼成体の特性を下記表１に示す。

几較１ニエ 比較例２の完全安定化ジルコニア（８ＹＳＺ）粉末にア
ルミナ粉末（平均粒径２ｍ）を１０重量％、２０重量％
、及び３０重量％添加し、以下実施例２と同様にして焼
成体を作成した。

焼成体の特性を下記表１に示す。

また、実施例２のサンプルのＸ線回折測を行なった。そ
の結果次の事が確認された。

ス膚ｌ汁よ イソプロパツール５０ｃｃに硝酸アルミニウム（ＭＷ＝
３７５．１３）　７゜３５ｇを加え、よく撹拌して完全
に溶解させた。安定化剤としてＹ２Ｏ３（イントリア）
を８ｍｏ１％含んだ完全安定化ジルコニア（８ＹＳＺ）
粉末（東ソー製、ＴＺ−８Ｙ、平均粒径０．３．１１１
１１　）を１００　ｇ秤量し、トルエン４０ｃｃとイソ
プロパツール２０ｃｃを加えてボール、ミルにてよく混
合・分散を行なった。

これに先の硝酸アルミニウムのイソプロパツール溶液と
ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）粉末１０ｇ、及び少量
の分散剤、脱泡剤、可塑剤を添加し、ボールミルにて更
に混合・分散を行ないドクターブレード装置にてシート
引きを行なった。

焼結体を透過電子顕微鏡で観察したが、安定化ジルコニ
ア粒子内にアルミナ粒子の存在がＲ認された。またアル
ミナ粒子は一部、ジルコニア粒子の粒界にも存在した。

スＪＬｆＬ支 実施例１と同様にグリーンシートの焼成工程を次の様に
した。脱脂→昇温→温度保持→降温。脱脂後の昇温速度
を、１℃／ｍ　ｉ　ｎに設定し、保持温度まで昇温した
。保持温度１４００°Ｃ、１５００″Ｃ，１６００℃の
３点、保持時間２時間、８時間の２点、合計６サンプル
作製した。これらサンプルのＳＥＭ写真からジルコニア
粒径を求めた。また曲げ強度も測定し、第３図にまとめ
た。ＳＥＭ写真から、アルミナ粒は、ジルコニア粒子内
に存在し、また−部は粒界にも存在することが認められ
た。

止較拠■ 比較例３と同じにグリーンシートを作製し脱脂−→昇温
→温度保持→降温の工程をとった。脱脂後の昇温速度を
１°Ｃ／ｓｉｎに設定し、保持温度まで昇温した。アル
ミナ量３０−ｔ％のサンプルは、保持時間２時間で、保
持温度１６００’Ｃとした。

ＳＥＭ写真から、アルミナ粒は粒界に存在することが認
められた。この写真からジルコニア粒径も求めた。また
曲げ強度も求めた（第３図）。

〔発明の効果］ 本発明による多結晶焼結体固体電解質は少量の金属酸化
物が粒内に存在して完全安定化ジルコニア質焼成体の強
度を高めるので、完全安定化ジルコニアの優れたイオン
伝導性を損なうことなく強度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明及び従来法の安定化
ジルコニア固体電解質の模式組織図、第３図は実施例の
安定化ジルコニア固体電解質シートにおけるジルコニア
粒径及び強度を示すグラフである。 １・・・立方晶ジルコニア、　　２・・・＾ｌア０３．
３・・・立方晶ジルコニア、　　４・・・Ａｊ２ｚＯｉ
粒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．安定化ジルコニアと金属酸化物からなり、金属酸化
   物が主として安定化ジルコニアの粒内に存在することを
   特徴とする多結晶焼結体固体電解質。 ２．安定化ジルコニアと金属酸化物とからなる多結晶焼
   結体であり、安定化ジルコニア粒は２μｍ以上の平均粒
   径を有しかつ９０％以上が立方晶であり、金属酸化物は
   主として該安定化ジルコニアの粒内に存在し、かつ密度
   が理論密度の９５％以上であることを特徴とする多結晶
   焼結体固体電解質。 ３．請求項２記載の固体電解質であって、なおかつＸ線
   回折から求めたジルコニアのピーク強度が ０．８２（Ｉ＿Ｍ（１１■）＋Ｉ＿Ｍ（１１１））／Ｉ
   ＿Ｆ＿３＿Ｔ＿′（１１１）＜０．０２９．０＜９．０
   ＜０．８８（Ｉ＿Ｆ（４００）／Ｉ＿Ｔ＿′（４００）
   ＋Ｉ＿Ｔ＿′（００４）Ｉ＿Ｍ（１１■）：単斜晶（１
   １■）のＸ線ピーク強度Ｉ＿Ｍ（１１１）：単斜晶（１
   １１）のＸ線ピーク強度Ｉ＿Ｆ＿３＿Ｔ＿′（１１１）
   ：立方晶又は正方晶ジルコニアの（１１１）Ｘ線ピーク
   強度 Ｉ＿Ｆ（４００）：立方晶ジルコニアの（４００）Ｘ線
   ピーク強度 Ｉ＿Ｔ＿′（４００）：正方晶ジルコニアの（４００）
   Ｘ線ピーク強度 Ｉ＿ｒ＿′（００４）：正方晶ジルコニアの（００４）
   Ｘ線ピーク強度 を満す固体電解質。 ４．前記金属酸化物は安定化ジルコニア粒内に全体の６
   ０％以上が存在する請求項２記載の固体電解質。 ５．固体電解質中に金属酸化物が１０モル％以下存在す
   る請求項２〜４のいずれか１項に記載の面体電解質。