JPH07169470A - 電池用セパレータ - Google Patents
電池用セパレータInfo
- Publication number
- JPH07169470A JPH07169470A JP5313275A JP31327593A JPH07169470A JP H07169470 A JPH07169470 A JP H07169470A JP 5313275 A JP5313275 A JP 5313275A JP 31327593 A JP31327593 A JP 31327593A JP H07169470 A JPH07169470 A JP H07169470A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic layer
- stainless steel
- precursor ceramic
- precursor
- steel plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐溶融炭酸塩性を大幅に向上させた新規な電
池用セパレータを提供する。 【構成】 ステンレス鋼板表面に前駆体セラミックス層
を設けたことを特徴としている。
池用セパレータを提供する。 【構成】 ステンレス鋼板表面に前駆体セラミックス層
を設けたことを特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐蝕性に優れた電池用
セパレータ、特に耐溶融炭酸塩性に優れた電池用セパレ
ータに関するものである。
セパレータ、特に耐溶融炭酸塩性に優れた電池用セパレ
ータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、高いエネルギ変換効率と良
好な環境保全性を持つため、次期発電システムとして期
待され、この研究開発が強力に推進されている。特に６
５０℃前後の高温で運転される溶融炭酸塩型燃料電池
は、高効率複合発電システムとして、その実用化の期待
が大きい。
好な環境保全性を持つため、次期発電システムとして期
待され、この研究開発が強力に推進されている。特に６
５０℃前後の高温で運転される溶融炭酸塩型燃料電池
は、高効率複合発電システムとして、その実用化の期待
が大きい。
【０００３】溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質媒体をア
ノードとカソードで挟んだセルを、アノードガス流路と
カソードガス流路を形成するセパレータを介して多段に
積層してなり、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化
ガスを供給して発電するものである。
ノードとカソードで挟んだセルを、アノードガス流路と
カソードガス流路を形成するセパレータを介して多段に
積層してなり、アノードに燃料ガスを、カソードに酸化
ガスを供給して発電するものである。
【０００４】溶融炭酸塩型燃料電池は、電解質媒体とし
て腐蝕性の強いアルカリ炭酸塩を用いるため、電池構成
金属部材の腐蝕が問題となっている。特に、溶融炭酸塩
と接するセパレータは腐蝕が著しく、耐蝕材料あるいは
腐蝕抑制法の開発が必要となっている。
て腐蝕性の強いアルカリ炭酸塩を用いるため、電池構成
金属部材の腐蝕が問題となっている。特に、溶融炭酸塩
と接するセパレータは腐蝕が著しく、耐蝕材料あるいは
腐蝕抑制法の開発が必要となっている。
【０００５】従来、電池用セパレータ材料としては、高
温強度の高いステンレス鋼が用いられている。
温強度の高いステンレス鋼が用いられている。
【０００６】耐溶融塩酸性及び耐熱性に優れた金属材料
としては、純Ｎｉ、純Ｃｒなどが挙げられる。また耐溶
融塩酸性の点からは銅が有望である。
としては、純Ｎｉ、純Ｃｒなどが挙げられる。また耐溶
融塩酸性の点からは銅が有望である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一般ステンレス鋼では、耐蝕性が純Ｎｉ、純Ｃｒよりも
劣り、４年間の定期点検まで耐用することが困難であ
る。また耐蝕性に優れた純Ｎｉ、純Ｃｒは高価でしかも
希少金属であり、多量に使用される電池セパレータ材料
としては不向きである。さらに銅も耐蝕性に優れるもの
の６００〜７５０℃の温度における高温強度が低いた
め、実用化は難しい。
一般ステンレス鋼では、耐蝕性が純Ｎｉ、純Ｃｒよりも
劣り、４年間の定期点検まで耐用することが困難であ
る。また耐蝕性に優れた純Ｎｉ、純Ｃｒは高価でしかも
希少金属であり、多量に使用される電池セパレータ材料
としては不向きである。さらに銅も耐蝕性に優れるもの
の６００〜７５０℃の温度における高温強度が低いた
め、実用化は難しい。
【０００８】つまり、実用化できる適切な溶融炭酸塩型
燃料電池のセパレータがなく、その開発が必要となる。
燃料電池のセパレータがなく、その開発が必要となる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、耐溶融炭酸塩性を大幅に向上させた新規な電池用セ
パレータを提供することにある。
し、耐溶融炭酸塩性を大幅に向上させた新規な電池用セ
パレータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ステンレス鋼板表面に前駆体セラミックス
層を設けたものであり、また前駆体セラミックス層が、
ポリカルボシラン、ポリシラザン、ポリチタノカルボシ
ラン、ポリシラスチレン、ポリボロシロキサン、ポリシ
ラン、ポリカルボランシロキサン、ポリアルミノキサ
ン、ボラジン、ポリ窒化アルミニウム、ラダー型シリコ
ーン、無機化シリコーンから選択される１種又は２種以
上の前駆体セラミックスポリマと無機質充填剤とを有機
溶媒に溶解又は分散させた塗料を塗布、焼付けしてなる
ものである。
に本発明は、ステンレス鋼板表面に前駆体セラミックス
層を設けたものであり、また前駆体セラミックス層が、
ポリカルボシラン、ポリシラザン、ポリチタノカルボシ
ラン、ポリシラスチレン、ポリボロシロキサン、ポリシ
ラン、ポリカルボランシロキサン、ポリアルミノキサ
ン、ボラジン、ポリ窒化アルミニウム、ラダー型シリコ
ーン、無機化シリコーンから選択される１種又は２種以
上の前駆体セラミックスポリマと無機質充填剤とを有機
溶媒に溶解又は分散させた塗料を塗布、焼付けしてなる
ものである。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、ステンレス鋼板の表面がセ
ラミックス層で形成されるため、耐溶融炭酸塩性を大幅
に向上させることができる。
ラミックス層で形成されるため、耐溶融炭酸塩性を大幅
に向上させることができる。
【００１２】本発明に用いるステンレス鋼板とは、オー
ステナイト系ステンレス鋼をいい、特に規定はしない
が、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０が望ましい。
ステナイト系ステンレス鋼をいい、特に規定はしない
が、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１０が望ましい。
【００１３】本発明に用いるポリカルボシラン、ポリシ
ラザン、ポリチタノカルボシラン、ポリシラスチレン、
ポリボロシロキサン、ポリシラン、ポリカルボランシロ
キサン、ポリアルミノキサン、ボラジン、ポリ窒化アル
ミニウム、ラダー型シリコーン、無機化シリコーンと
は、主鎖がＳｉ，Ｔｉ，Ｂ，Ａｌなどの金属元素及び
Ｃ，Ｏ，Ｎなどからなり、側鎖にメチル基、水素、フェ
ニル基などの有機基が結合したものでいずれも公知であ
る。
ラザン、ポリチタノカルボシラン、ポリシラスチレン、
ポリボロシロキサン、ポリシラン、ポリカルボランシロ
キサン、ポリアルミノキサン、ボラジン、ポリ窒化アル
ミニウム、ラダー型シリコーン、無機化シリコーンと
は、主鎖がＳｉ，Ｔｉ，Ｂ，Ａｌなどの金属元素及び
Ｃ，Ｏ，Ｎなどからなり、側鎖にメチル基、水素、フェ
ニル基などの有機基が結合したものでいずれも公知であ
る。
【００１４】本発明に用いる無機質充填剤としては、ア
ルミニウム、銅、銅合金、鉄、ステンレス鋼などの金
属、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、酸
化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化モリブデ
ン、酸化アンチモン、酸化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム
などの酸化物、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化チタ
ン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ケイ
化モリブデンなどの非酸化物などが挙げられる。これら
は単独又は混合で使用してもよい。
ルミニウム、銅、銅合金、鉄、ステンレス鋼などの金
属、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化銅、酸
化鉄、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化モリブデ
ン、酸化アンチモン、酸化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム
などの酸化物、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ジルコニ
ウム、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、窒化チタ
ン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ケイ
化モリブデンなどの非酸化物などが挙げられる。これら
は単独又は混合で使用してもよい。
【００１５】本発明に用いる前駆体セラミックスは、高
温焼成を行う熱分解方によって形成するのが望ましい
が、化学気相成長（ＣＶＤ）あるいはゾルゲル法によっ
てもよい。
温焼成を行う熱分解方によって形成するのが望ましい
が、化学気相成長（ＣＶＤ）あるいはゾルゲル法によっ
てもよい。
【００１６】本発明に用いる塗料は、キシレン、トルエ
ンなどの有機溶媒の添加、希釈により粘度調製が可能で
あり、その塗布は、スプレイ法、浸漬法、ハケ塗り法が
望ましい。
ンなどの有機溶媒の添加、希釈により粘度調製が可能で
あり、その塗布は、スプレイ法、浸漬法、ハケ塗り法が
望ましい。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と併せて詳述
する。
する。
【００１８】実施例１ 表１の通り、ポリカルボシラン１００重量部、アルミニ
ウム１００重量部、キシレン１００重量部を所定の容器
に入れ、ボールミルで分散し、均一塗料とした。次にＳ
ＵＳ３１０板を厚さ４ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍ
に加工後、アセトンにより脱脂洗浄した。この加工した
板を塗料に浸漬塗布、乾燥後、７００℃／１ｈ，空気中
で熱処理し、３０μｍ厚のセラミックスコーティング層
を有するステンレス鋼板の試験片を作製した。
ウム１００重量部、キシレン１００重量部を所定の容器
に入れ、ボールミルで分散し、均一塗料とした。次にＳ
ＵＳ３１０板を厚さ４ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍ
に加工後、アセトンにより脱脂洗浄した。この加工した
板を塗料に浸漬塗布、乾燥後、７００℃／１ｈ，空気中
で熱処理し、３０μｍ厚のセラミックスコーティング層
を有するステンレス鋼板の試験片を作製した。
【００１９】実施例２ 実施例１のアルミニウム１００重量部を酸化アルミニウ
ム１００重量部に変え、３２μｍ厚のセラミック層を有
する試験片を作製した。
ム１００重量部に変え、３２μｍ厚のセラミック層を有
する試験片を作製した。
【００２０】実施例３ 実施例１のポリカルボシラン１００重量部をポリチタノ
カルボシラン１００重量部に変え、３２μｍ厚のセラミ
ック層を有する試験片を作製した。
カルボシラン１００重量部に変え、３２μｍ厚のセラミ
ック層を有する試験片を作製した。
【００２１】実施例４ 表１の通り、ポリカルボシラン５０重量部、ポリチタノ
カルボシラン５０重量部、アルミニウム５０重量部、酸
化アルミニウム５０重量部、キシレン１００重量部を所
定の容器に入れ、ボールミル分散し均一塗料とし、実施
例１と同様、３３μｍ厚のセラミックス層を有する試験
片を作製した。
カルボシラン５０重量部、アルミニウム５０重量部、酸
化アルミニウム５０重量部、キシレン１００重量部を所
定の容器に入れ、ボールミル分散し均一塗料とし、実施
例１と同様、３３μｍ厚のセラミックス層を有する試験
片を作製した。
【００２２】比較例１ ＳＵＳ３１０板を厚さ４ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍ
ｍに加工後、アセトンにより脱脂洗浄し、試験片を作製
した。
ｍに加工後、アセトンにより脱脂洗浄し、試験片を作製
した。
【００２３】比較例２ 比較例１のＳＵＳ３１０をＳＵＳ３１６に変え、試験片
を作製した。
を作製した。
【００２４】この実施例１〜４と比較例１，２の配合量
と耐蝕性の結果を表１に示す。
と耐蝕性の結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】次に、準備した各試験片の耐溶融炭酸塩性
を調べるため、混合塩（モル比で、Ｌｉ2 ＣＯ3 ：Ｋ2
ＣＯ3 ＝６２：３８）をるつぼに入れ、空気：二酸化炭
素＝７０：３０の組成ガス雰囲気で、６５０℃に加熱
し、溶融状態とする。その溶融炭酸塩中に試験片を浸漬
し、６５０℃／１００ｈ浸漬試験した。
を調べるため、混合塩（モル比で、Ｌｉ2 ＣＯ3 ：Ｋ2
ＣＯ3 ＝６２：３８）をるつぼに入れ、空気：二酸化炭
素＝７０：３０の組成ガス雰囲気で、６５０℃に加熱
し、溶融状態とする。その溶融炭酸塩中に試験片を浸漬
し、６５０℃／１００ｈ浸漬試験した。
【００２７】なお評価は次の通りである。
【００２８】１．外観観察： 光学顕微鏡を用い、クラ
ック、はくりの有無について観察。
ック、はくりの有無について観察。
【００２９】２．腐蝕量 ： 試験前後の板厚の差の半
分いわゆる減肉厚さにより評価した。試験後の板厚と
は、退職試験片断面の腐蝕層を除いた部分の厚さをい
い、マノメータ（１０-3mmまで測定可能）付き光学顕微
鏡を用い測定。
分いわゆる減肉厚さにより評価した。試験後の板厚と
は、退職試験片断面の腐蝕層を除いた部分の厚さをい
い、マノメータ（１０-3mmまで測定可能）付き光学顕微
鏡を用い測定。
【００３０】表１より明らかな通り、本発明の前駆体セ
ラミックス層を設けたステンレス鋼板（電池用セパレー
タ）は、６５０℃／１００ｈの溶融炭酸塩中の浸漬試験
においても、クラック、はくりは起こらず、しかも腐蝕
量が０．７〜０．８μｍと極めて少なく、耐蝕性に優れ
ていることがわかる。一方従来の表面コートをしないＳ
ＵＳ３１０板及び３１６板の比較例１，２では腐蝕量が
９〜１０μｍと多く、耐蝕性に劣ることがわかる。
ラミックス層を設けたステンレス鋼板（電池用セパレー
タ）は、６５０℃／１００ｈの溶融炭酸塩中の浸漬試験
においても、クラック、はくりは起こらず、しかも腐蝕
量が０．７〜０．８μｍと極めて少なく、耐蝕性に優れ
ていることがわかる。一方従来の表面コートをしないＳ
ＵＳ３１０板及び３１６板の比較例１，２では腐蝕量が
９〜１０μｍと多く、耐蝕性に劣ることがわかる。
【００３１】前述の如く、本発明のステンレス鋼板表面
に設けた前駆体セラミックス層は、腐蝕の抑制に極めて
効果があることがわかる。
に設けた前駆体セラミックス層は、腐蝕の抑制に極めて
効果があることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ステンレ
ス鋼板の表面がセラミックス層で形成されるため、耐溶
融炭酸塩性を大幅に向上させることができる。
ス鋼板の表面がセラミックス層で形成されるため、耐溶
融炭酸塩性を大幅に向上させることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 ステンレス鋼板表面に前駆体セラミック
ス層を設けたことを特徴とする電池用セパレータ。 - 【請求項２】 前駆体セラミックス層が、ポリカルボシ
ラン、ポリシラザン、ポリチタノカルボシラン、ポリシ
ラスチレン、ポリボロシロキサン、ポリシラン、ポリカ
ルボランシロキサン、ポリアルミノキサン、ボラジン、
ポリ窒化アルミニウム、ラダー型シリコーン、無機化シ
リコーンから選択される１種又は２種以上の前駆体セラ
ミックスポリマと無機質充填剤とを有機溶媒に溶解又は
分散させた塗料を塗布、焼付けたものである請求項１記
載の電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313275A JPH07169470A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313275A JPH07169470A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169470A true JPH07169470A (ja) | 1995-07-04 |
Family
ID=18039254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313275A Pending JPH07169470A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07169470A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0813259A1 (en) * | 1996-06-11 | 1997-12-17 | Dow Corning Corporation | Electrodes for lithium ion batteries using polysilazanes |
| JPH11260383A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Nisshin Steel Co Ltd | 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| WO2003067682A3 (en) * | 2002-02-05 | 2005-06-16 | Gencell Corp | Silane coated metallic fuel cell components and methods of manufacture |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313275A patent/JPH07169470A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0813259A1 (en) * | 1996-06-11 | 1997-12-17 | Dow Corning Corporation | Electrodes for lithium ion batteries using polysilazanes |
| JPH11260383A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Nisshin Steel Co Ltd | 低温型燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| WO2003067682A3 (en) * | 2002-02-05 | 2005-06-16 | Gencell Corp | Silane coated metallic fuel cell components and methods of manufacture |
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