JPH07106937B2 - β−アルミナ固体電解質 - Google Patents
β−アルミナ固体電解質Info
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- JPH07106937B2 JPH07106937B2 JP4058076A JP5807692A JPH07106937B2 JP H07106937 B2 JPH07106937 B2 JP H07106937B2 JP 4058076 A JP4058076 A JP 4058076A JP 5807692 A JP5807692 A JP 5807692A JP H07106937 B2 JPH07106937 B2 JP H07106937B2
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- Japan
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- alumina
- alumina solid
- raw material
- sulfuric acid
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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
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はナトリウム−硫黄電池に
用いられるβ−アルミナ固体電解質に関するものであ
る。
用いられるβ−アルミナ固体電解質に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム−硫黄電池に用いられるβ−
アルミナ固体電解質は、アルミナ原料、マグネシア原
料、ナトリウム原料を混合し、反応合成してβ−アルミ
ナとした後に粉砕造粒した原料を用いて製造されてい
る。このβ−アルミナ固体電解質には密度が高くかつ機
械的強度が大きいことが要求され、このために各原料は
不純物の少ない高純度のものが使用されている。特に低
コスト化した高純度原料を得る手段としては、通常、原
料を酸洗浄することにより、β−アルミナ固体電解質中
に残存した場合に機械的強度、イオン伝導度の低下原因
となるCaO 、SiO2、K2O 等を低減する工程が取られてい
る。
アルミナ固体電解質は、アルミナ原料、マグネシア原
料、ナトリウム原料を混合し、反応合成してβ−アルミ
ナとした後に粉砕造粒した原料を用いて製造されてい
る。このβ−アルミナ固体電解質には密度が高くかつ機
械的強度が大きいことが要求され、このために各原料は
不純物の少ない高純度のものが使用されている。特に低
コスト化した高純度原料を得る手段としては、通常、原
料を酸洗浄することにより、β−アルミナ固体電解質中
に残存した場合に機械的強度、イオン伝導度の低下原因
となるCaO 、SiO2、K2O 等を低減する工程が取られてい
る。
【０００３】ところが、このような高純度の原料を使用
しても、得られたβ−アルミナ固体電解質の理論密度に
対する相対密度が98％を越えるようにすることは容易で
はない。特に低コストの原料を使用した場合には製品密
度が低下し易く、これを補うために焼結温度を高めると
密度が上昇する反面、機械的強度が低下してしまうとい
う問題があった。
しても、得られたβ−アルミナ固体電解質の理論密度に
対する相対密度が98％を越えるようにすることは容易で
はない。特に低コストの原料を使用した場合には製品密
度が低下し易く、これを補うために焼結温度を高めると
密度が上昇する反面、機械的強度が低下してしまうとい
う問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、低コストの原料を使用した場合に
も密度が高く機械的強度の大きいβ−アルミナ固体電解
質を提供するためになされたものである。
の問題点を解決して、低コストの原料を使用した場合に
も密度が高く機械的強度の大きいβ−アルミナ固体電解
質を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者は同じような高純度原料を用いてもなぜ
β−アルミナ固体電解質の密度が低下する場合があるの
かを追求した。このためにβ−アルミナ固体電解質を構
成するのに必要な主原料としてアルミナ、スピネル等を
各種入手し、その不純物分析を実施するとともに、それ
らを原料としたβ−アルミナ固体電解質の特性を調査し
た。その結果、原料中の不純物を除去するために通常行
われている硫酸洗浄の工程の硫酸根が原料中に残存して
いる場合、この原料中の硫酸成分がβ−アルミナ固体電
解質の焼結に必要な最高温度付近まで残存し、結果とし
て焼結体中の微細気孔となることが分かった。β−アル
ミナ固体電解質の焼結は、その主成分であるソーダ成分
が焼結温度付近で揮発するため、十分な雰囲気保護のも
とに密閉状態で行う必要がある。この特殊なβ−アルミ
ナ固体電解質の焼成方法による特異な現象であると考え
られる。本発明は上記した知見に基づいてなされたもの
であり、β−アルミナ固体電解質を構成する焼結体中の
残留硫酸成分を500ppm以下としたことを特徴とするもの
である。
めに、本発明者は同じような高純度原料を用いてもなぜ
β−アルミナ固体電解質の密度が低下する場合があるの
かを追求した。このためにβ−アルミナ固体電解質を構
成するのに必要な主原料としてアルミナ、スピネル等を
各種入手し、その不純物分析を実施するとともに、それ
らを原料としたβ−アルミナ固体電解質の特性を調査し
た。その結果、原料中の不純物を除去するために通常行
われている硫酸洗浄の工程の硫酸根が原料中に残存して
いる場合、この原料中の硫酸成分がβ−アルミナ固体電
解質の焼結に必要な最高温度付近まで残存し、結果とし
て焼結体中の微細気孔となることが分かった。β−アル
ミナ固体電解質の焼結は、その主成分であるソーダ成分
が焼結温度付近で揮発するため、十分な雰囲気保護のも
とに密閉状態で行う必要がある。この特殊なβ−アルミ
ナ固体電解質の焼成方法による特異な現象であると考え
られる。本発明は上記した知見に基づいてなされたもの
であり、β−アルミナ固体電解質を構成する焼結体中の
残留硫酸成分を500ppm以下としたことを特徴とするもの
である。
【０００６】このように焼結体中の残留硫酸成分を500p
pm以下とするためには、硫酸根の含有量が少ない原料を
使用することが基本的に必要であり、原料の使用比率に
よっても許容限度が異なるものの、β−アルミナ固体電
解質を構成する主成分であるアルミナ、ソーダ源あるい
は安定化剤として添加しているマグネシア、リチア源に
使用する原料中の残留硫酸成分は1000ppm 以下の必要が
ある。またこれらの原料中の硫酸成分を低減する手段と
しては、原料製造工程で高純度化のために使用する酸を
硫酸から有機酸に変更すること、あるいは合成工程を用
いる原料についてはその合成温度を高める手段がある。
これらの手段により原料そのものの硫酸成分を減少させ
ることが効果的である。更には、β−アルミナ固体電解
質の製造工程においても、β−アルミナの均質性を向上
させるために予め原料を混合し、適当な温度で合成する
工程が一般的に採用されているが、この温度を高めるこ
とは硫酸成分の残留を低減するために効果的である。
pm以下とするためには、硫酸根の含有量が少ない原料を
使用することが基本的に必要であり、原料の使用比率に
よっても許容限度が異なるものの、β−アルミナ固体電
解質を構成する主成分であるアルミナ、ソーダ源あるい
は安定化剤として添加しているマグネシア、リチア源に
使用する原料中の残留硫酸成分は1000ppm 以下の必要が
ある。またこれらの原料中の硫酸成分を低減する手段と
しては、原料製造工程で高純度化のために使用する酸を
硫酸から有機酸に変更すること、あるいは合成工程を用
いる原料についてはその合成温度を高める手段がある。
これらの手段により原料そのものの硫酸成分を減少させ
ることが効果的である。更には、β−アルミナ固体電解
質の製造工程においても、β−アルミナの均質性を向上
させるために予め原料を混合し、適当な温度で合成する
工程が一般的に採用されているが、この温度を高めるこ
とは硫酸成分の残留を低減するために効果的である。
【０００７】このようにして焼結体中の残留硫酸成分を
500ppm以下としたβ−アルミナ固体電解質は、硫酸根に
よる悪影響を受けにくいので高温焼成しなくても残存す
る微細気孔を減少させることができ、高密度化が可能と
なる。また低温焼成によって高い機械的強度と低い電気
抵抗とを同時に達成できるので、ナトリウム−硫黄電池
の固体電解質として使用するに適したものとなる。以下
に本発明を実施例のデータにより更に詳細に説明する。
500ppm以下としたβ−アルミナ固体電解質は、硫酸根に
よる悪影響を受けにくいので高温焼成しなくても残存す
る微細気孔を減少させることができ、高密度化が可能と
なる。また低温焼成によって高い機械的強度と低い電気
抵抗とを同時に達成できるので、ナトリウム−硫黄電池
の固体電解質として使用するに適したものとなる。以下
に本発明を実施例のデータにより更に詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】まず表１に示すＡ〜Ｅの５種類のアルミナ
と、ａ〜ｆの６種類のスピネルとを準備し、表２に示す
各種の組合せによりβ−アルミナを合成するための調合
を行った。その調合物中の硫酸根量は表２に示す通りで
ある。次にこれらの調合物を表３中の合成温度により合
成してβ−アルミナを得、その合成物中の硫酸根の量を
表３中に示した。そして表３中の合成番号が12、９、2
4、２、19の５種類の合成原料を選択し、破砕造粒して
β−アルミナ固体電解質を成形したうえ、表４に示す焼
成温度で焼成してβ−アルミナ固体電解質を製造した。
そして表４中にその理論密度に対する相対密度、相対機
械的強度、相対抵抗率を記載した。
と、ａ〜ｆの６種類のスピネルとを準備し、表２に示す
各種の組合せによりβ−アルミナを合成するための調合
を行った。その調合物中の硫酸根量は表２に示す通りで
ある。次にこれらの調合物を表３中の合成温度により合
成してβ−アルミナを得、その合成物中の硫酸根の量を
表３中に示した。そして表３中の合成番号が12、９、2
4、２、19の５種類の合成原料を選択し、破砕造粒して
β−アルミナ固体電解質を成形したうえ、表４に示す焼
成温度で焼成してβ−アルミナ固体電解質を製造した。
そして表４中にその理論密度に対する相対密度、相対機
械的強度、相対抵抗率を記載した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【表３】
【００１２】
【表4 】
【００１３】
【発明の効果】以上の説明および表４のデータから明ら
かなように、焼結体中の残留硫酸成分を500ppm以下とし
た本発明のβ−アルミナ固体電解質は、理論密度に対す
る相対密度を98.5％以上とすることができ、また焼結体
中の残留硫酸成分が610ppm以上である比較例のβ−アル
ミナ固体電解質に比較して、機械的強度が高く、抵抗率
の低いものである。このように本発明は酸洗浄工程の硫
酸根がβ−アルミナの焼結工程において微細気孔を発生
させる原因となっているという新規な発見に基づいてな
されたもので、低コストの原料を用いて高品質のβ−ア
ルミナ固体電解質を製造するうえでその効果が大きいも
のである。
かなように、焼結体中の残留硫酸成分を500ppm以下とし
た本発明のβ−アルミナ固体電解質は、理論密度に対す
る相対密度を98.5％以上とすることができ、また焼結体
中の残留硫酸成分が610ppm以上である比較例のβ−アル
ミナ固体電解質に比較して、機械的強度が高く、抵抗率
の低いものである。このように本発明は酸洗浄工程の硫
酸根がβ−アルミナの焼結工程において微細気孔を発生
させる原因となっているという新規な発見に基づいてな
されたもので、低コストの原料を用いて高品質のβ−ア
ルミナ固体電解質を製造するうえでその効果が大きいも
のである。
Claims (1)
- 【請求項１】 β−アルミナ固体電解質を構成する焼結
体中の残留硫酸成分を500ppm以下としたことを特徴とす
るβ−アルミナ固体電解質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4058076A JPH07106937B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | β−アルミナ固体電解質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4058076A JPH07106937B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | β−アルミナ固体電解質 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254921A JPH05254921A (ja) | 1993-10-05 |
| JPH07106937B2 true JPH07106937B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=13073831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4058076A Expired - Lifetime JPH07106937B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | β−アルミナ固体電解質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106937B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8954902B2 (en) | 2005-07-11 | 2015-02-10 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge |
| US9024700B2 (en) | 2008-02-28 | 2015-05-05 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus for use in digitally tuning a capacitor in an integrated circuit device |
| US9087899B2 (en) | 2005-07-11 | 2015-07-21 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction |
| US9130564B2 (en) | 2005-07-11 | 2015-09-08 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink |
| US9177737B2 (en) | 2007-04-26 | 2015-11-03 | Peregrine Semiconductor Corporation | Tuning capacitance to enhance FET stack voltage withstand |
| US9225378B2 (en) | 2001-10-10 | 2015-12-29 | Peregrine Semiconductor Corpopration | Switch circuit and method of switching radio frequency signals |
| US9369087B2 (en) | 2004-06-23 | 2016-06-14 | Peregrine Semiconductor Corporation | Integrated RF front end with stacked transistor switch |
| US9406695B2 (en) | 2013-11-20 | 2016-08-02 | Peregrine Semiconductor Corporation | Circuit and method for improving ESD tolerance and switching speed |
| US9419565B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-08-16 | Peregrine Semiconductor Corporation | Hot carrier injection compensation |
| US9590674B2 (en) | 2012-12-14 | 2017-03-07 | Peregrine Semiconductor Corporation | Semiconductor devices with switchable ground-body connection |
| USRE48965E1 (en) | 2005-07-11 | 2022-03-08 | Psemi Corporation | Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3706054B2 (ja) * | 2000-12-11 | 2005-10-12 | 日本碍子株式会社 | ベータアルミナ固体電解質の製造方法 |
| JP4807679B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2011-11-02 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット焼結用粉末 |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP4058076A patent/JPH07106937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9225378B2 (en) | 2001-10-10 | 2015-12-29 | Peregrine Semiconductor Corpopration | Switch circuit and method of switching radio frequency signals |
| US9369087B2 (en) | 2004-06-23 | 2016-06-14 | Peregrine Semiconductor Corporation | Integrated RF front end with stacked transistor switch |
| USRE48965E1 (en) | 2005-07-11 | 2022-03-08 | Psemi Corporation | Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge |
| US9087899B2 (en) | 2005-07-11 | 2015-07-21 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink-harmonic wrinkle reduction |
| US8954902B2 (en) | 2005-07-11 | 2015-02-10 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus improving gate oxide reliability by controlling accumulated charge |
| US9130564B2 (en) | 2005-07-11 | 2015-09-08 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus for use in improving linearity of MOSFETs using an accumulated charge sink |
| US9177737B2 (en) | 2007-04-26 | 2015-11-03 | Peregrine Semiconductor Corporation | Tuning capacitance to enhance FET stack voltage withstand |
| US9106227B2 (en) | 2008-02-28 | 2015-08-11 | Peregrine Semiconductor Corporation | Devices and methods for improving voltage handling and/or bi-directionality of stacks of elements when connected between terminals |
| US9293262B2 (en) | 2008-02-28 | 2016-03-22 | Peregrine Semiconductor Corporation | Digitally tuned capacitors with tapered and reconfigurable quality factors |
| US9197194B2 (en) | 2008-02-28 | 2015-11-24 | Peregrine Semiconductor Corporation | Methods and apparatuses for use in tuning reactance in a circuit device |
| US9024700B2 (en) | 2008-02-28 | 2015-05-05 | Peregrine Semiconductor Corporation | Method and apparatus for use in digitally tuning a capacitor in an integrated circuit device |
| US9590674B2 (en) | 2012-12-14 | 2017-03-07 | Peregrine Semiconductor Corporation | Semiconductor devices with switchable ground-body connection |
| US9419565B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-08-16 | Peregrine Semiconductor Corporation | Hot carrier injection compensation |
| US9406695B2 (en) | 2013-11-20 | 2016-08-02 | Peregrine Semiconductor Corporation | Circuit and method for improving ESD tolerance and switching speed |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05254921A (ja) | 1993-10-05 |
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Legal Events
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