JPH07240206A - 燃料電池用の陰極の製造方法 - Google Patents

燃料電池用の陰極の製造方法

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JPH07240206A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融炭酸塩型燃料電池用のリチウムコバルタ
イトを含む陰極を安価に製造することができる方法を提
供する。 【構成】 溶融炭酸塩型燃料電池用のリチウコバルタイ
トを含む陰極の製造方法であって、粉末コバルトと炭酸
リチウムを含む組成物をテープキャスティングする過程
を含む方法である。好ましくは、組成物が少なくとも１
種のバインダー、消泡剤、溶媒を含み、組成物中の粉末
コバルトは０．００１ｍｍ〜０．００５ｍｍの範囲の寸
法を有するグラニュールで構成され、組成物はコバルト
粉末１００部、炭酸リチウム７０〜１００部、バインダ
ー２０〜４０部、消泡剤２〜８部、溶媒４００〜１００
０部を含む。また、組成物を８５０〜１０５０℃の温度
に加熱する以降の工程を含み、好ましくは、バインダー
はメチルセルロース、消泡剤がシメチコーン、溶媒は脱
イオン水である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池用の陰極の製
造方法に関する。より詳しくは、当該技術分野ではＭＣ
ＦＣのイニシャルで一般に知られる溶融炭酸塩型燃料電
池用のリチウムコバルタイト(lithium cobaltite) を基
礎にした陰極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】最も一
般的に使用される陰極は、ニッケルリチエート(nickel
lithiate) の酸化物を基礎にしている。これらは一般に
多孔質ニッケル板のリチウム化と酸化によって得られ
る。しかしながら、このタイプの陰極は、大気圧におい
て２５０００時間、７００ｋＰａの圧力において３５０
０時間と見積もられる有効寿命のため、有用性の限界を
有する。
【０００３】この予想寿命は、陰極を浸した溶融炭酸塩
中でその陰極を構成するニッケル酸化物の徐々の溶解に
よって決まる。また、ニッケル酸化物の溶解度は、溶融
炭酸塩型燃料電池の運転圧力にほぼ直線的に依存するこ
とを認識することができる。この欠点を克服するため、
ニッケルリチエートの酸化物の代わりにリチウムコバル
タイトを使用することが提案されている。
【０００４】この化合物を基礎にした陰極は、使用にお
いてほぼ同じ性能を提供するが、溶融炭酸塩型燃料電池
の運転圧力との関係が少なく、相当に長い有効寿命を有
する。この有効寿命は大気圧において１５００００時
間、７００ｋＰａの圧力において９００００時間と見積
もられている。このタイプの陰極に好都合なように、こ
のような陰極の製造のための適切な方法を発明する要求
が存在している。
【０００５】欧州特許出願明細書ＥＰ−Ａ−０４７３２
３６号（Ｓｉｔｔｅｒｓら）において、ストレートリチ
ウムコバルタイトを含む、通常はグリーンと称される圧
縮した組成物の調製を含む方法を開示している。このグ
リーンをテープキャスティング法によって平らな表面上
に広げ、次いで切断し、焼結して、必要な寸法と特性の
陰極を得る。
【０００６】ここで、グリーンに直接使用するリチウム
コバルタイトの作成に必要なプロセスは非常に複雑であ
る。さらに、このプロセスは、出発物質として非常に高
価なコバルト塩を使用する。本発明の技術課題は、従来
技術について記載した欠点を克服することを目的とし、
リチウムコバルタイトを含む溶融炭酸塩型燃料電池の製
造のための陰極の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】この問題
は、粉末コバルトと炭酸リチウムを含む組成物のテープ
キャスティング法を含む過程を含んでなることを特徴と
する方法によって解決される。本発明の主な長所は、出
発とする化合物の調製が簡単で経済的なことである。よ
り具体的には、粉末コバルトはコバルト塩より安価なこ
とである。
【０００８】好ましくは、この組成物はバインダー、消
泡剤、溶媒を含むことができる。種々のタイプのバイン
ダーが知られており、通常は特定の溶媒と共に使用され
る。例えば、溶媒が脱イオン水の場合、バインダーとし
てメチルセルロース、ポリアクリルポリマー、ＰＶＡが
最も一般に使用される。溶媒がエタノール、メタノー
ル、トリクロロエチレンのような非水系の場合、バイン
ダーとしてポリビニルブチラール、ポリエチレン、エチ
ルセルロース、アクリル樹脂が最も一般に使用される。
【０００９】本発明の方法の好ましい態様において、バ
インダーはメチルセルロースで、使用する溶媒は脱イオ
ン水である。シリコーン中にシリカ粒子を含む分散系の
製品は、消泡剤としてよく知られている。好ましくは、
本発明の方法において、通常シメチコーン(simeticone)
と称されるシリカとポリジメチルシロキサンの混合物を
使用する。
【００１０】さらに、本発明の方法は、粉末コバルトを
構成するグラニュールの寸法が０．００１ｍｍ〜０．０
０５ｍｍの範囲であればより効果的な結果を与える。ま
た、本発明の方法の好ましい態様において、上記の組成
物中に、成分は次の重量割合で存在する。 ・コバルト粉末 １００部 ・炭酸リチウム ７０〜１００部 ・バインダー ２０〜４０部 ・消泡剤 ２〜８部 ・溶媒 ４００〜１０００部 本発明の上記の過程の実施から得られる組成物は、以降
の過程において加熱することができ、リチウムコバルタ
イトの生成、及び組成物の部分的な焼結を生じる。
【００１１】このようにして得られる陰極は、溶融炭酸
塩型燃料電池に使用するに必要な多孔性と機械的強度を
有する。熱処理の代わりに、組成物を陰極の形態で燃料
電池に直接組み込むこともできる。その後に燃料電池に
おいて到達する温度は、燃料電池の正しい運転に必要な
量でリチウムコバルタイトの生成を生じさせる。
【００１２】次に本発明の１つの態様を記載するが、限
定されるものではない。
【００１３】
【実施例】アルミナボールを入れた回転ボールミルに次
の成分を充填した。 ・１００ｇ コバルト粉末 ・７２ｇ 炭酸リチウム ・１４ｇ メチルセルロース（バインダー） ・４ｇ シメチコーン（消泡剤） ・５００ｇ 脱イオン水 前記成分をボールミルによって粉砕し、粉砕物を適当な
装置で２４時間混合した。
【００１４】次いで得られた組成物を、混合中に捕獲し
た空気を除去するために減圧下で脱ガスした。次いで組
成物を、次の剥離を容易にするために蜜蝋で処理したガ
ラスによって構成した平らな基材の上に拡げた。この拡
げは、５ｃｍ／分の注ぎ速度のテープキャスティング法
によって行った。ドクターブレードの厚さは１ｍｍ〜５
ｍｍの範囲であった。
【００１５】その後、組成物を乾燥し、８５０℃〜１０
５０℃の範囲の温度で行う熱処理に供するために、陰極
に適する寸法形状に切り出した。加熱は２℃／分の昇温
速度で所定の温度まで徐々に行い、降温は３℃／分の速
度で行った。上記の熱処理の間にリチウムコバルタイト
が生成し、Ｘ線回折解析で示された。また、電子顕微鏡
で撮影した写真から、部分的な焼結が確認された。
【００１６】水銀法による多孔性の測定を行い、本発明
の方法によって製造した陰極に関して次のデータが得ら
れた。 ・全気孔率 ７０％ ・平均気孔寸法 ０．００８ｍｍ これらの値は、溶融炭酸塩型燃料電池をうまく運転する
ために陰極に要求される値に一致する。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶融炭酸塩型燃料電池用のリチウコバル
    タイトを含む陰極の製造方法であって、粉末コバルトと
    炭酸リチウムを含む組成物をテープキャスティングする
    過程を含む方法。
  2. 【請求項２】 組成物が少なくとも１種のバインダーを
    含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 組成物が少なくとも１種の消泡剤を含む
    請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 組成物が少なくとも１種の溶媒を含む請
    求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 組成物中の粉末コバルトが、０．００１
    ｍｍ〜０．００５ｍｍの範囲の寸法を有するグラニュー
    ルで構成された請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 組成物が次の成分を次の重量部で含む請
    求項１〜５のいずれか１項に記載の方法： ・コバルト粉末 １００部 ・炭酸リチウム ７０〜１００部 ・バインダー ２０〜４０部 ・消泡剤 ２〜８部 ・溶媒 ４００〜１０００部。
  7. 【請求項７】 組成物を８５０〜１０５０℃の温度に加
    熱する以降の工程を含む請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 少なくとも１種のバインダーがメチルセ
    ルロースである請求項２に記載の方法。
  9. 【請求項９】 少なくとも１種の消泡剤がシメチコーン
    である請求項３に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１種の溶媒が脱イオン水で
    ある請求項４に記載の方法。
JP6311831A 1994-01-04 1994-12-15 燃料電池用の陰極の製造方法 Pending JPH07240206A (ja)

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IT94A000004 1994-01-04

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ITMI940004A1 (it) 1995-07-04
DK0661767T3 (da) 1998-10-19
DE69409348T2 (de) 1998-07-23
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