JPH0725540B2 - ベータアルミナ質原料粉末の製造方法 - Google Patents

ベータアルミナ質原料粉末の製造方法

Info

Publication number
JPH0725540B2
JPH0725540B2 JP3317915A JP31791591A JPH0725540B2 JP H0725540 B2 JPH0725540 B2 JP H0725540B2 JP 3317915 A JP3317915 A JP 3317915A JP 31791591 A JP31791591 A JP 31791591A JP H0725540 B2 JPH0725540 B2 JP H0725540B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beta
alumina
raw material
sodium
material powder
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3317915A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05147929A (ja
Inventor
周一 市川
知典 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP3317915A priority Critical patent/JPH0725540B2/ja
Publication of JPH05147929A publication Critical patent/JPH05147929A/ja
Publication of JPH0725540B2 publication Critical patent/JPH0725540B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/39Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
    • H01M10/3909Sodium-sulfur cells
    • H01M10/3918Sodium-sulfur cells characterised by the electrolyte
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体電解質であるベー
タアルミナ質焼結体の原料粉末の製造方法に関するもの
で、特にナトリウムー硫黄二次電池に用いるベータアル
ミナ質焼結体の原料粉末の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ベータアルミナ質焼結体は高いナトリウ
ムイオン伝導性を有するため、例えばナトリウムー硫黄
二次電池において、陽極物質である溶融硫黄と陰極物質
である溶融ナトリウムとを隔離するための固体電解質と
して利用できる。そして、このナトリウムー硫黄二次電
池では内部抵抗の大部分を固体電解質が占めている。従
って、電池の出力低下および充電時の電力損失を小さく
抑えるためには、固体電解質であるベータアルミナ質焼
結体の比抵抗を低くすることが望ましい。
【0003】図1は典型的なナトリウムー硫黄二次電池
の一例の構造を示す図である。図1において、1はナト
リウムイオン伝導性のあるベータアルミナ質焼結体、2
は陽極となる金属製容器、3は硫黄または多硫化ナトリ
ウム、4は陰極となる金属製容器、5はナトリウム、6
はαアルミナ等の絶縁体、7は金属製の蓋、8は溶接部
である。上述した構造のナトリウムー硫黄二次電池で
は、ベータアルミナ質焼結体1は図1に示すように管状
の形状で、陽極2と陰極4とを間を隔てている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、このようなベー
タアルミナ焼結体の製造方法としては、Na2O、Al2O3
の酸化物の粉末を混合し、成形、焼成する固相法が用い
られている。この方法で得られるベータアルミナ質原料
粉末の一次粒子は、図2に示すような典型的な板状粒子
になる。すなわち、ベータアルミナ質粒子は平衡形が板
状の形態をしており、粒子の中でNa+ イオンが伝導する
方向はC軸に垂直な面、すなわち伝導面に沿う方向であ
り、異方性がある。
【0005】そのため、図1に示した管状のベータアル
ミナ質焼結体1を得るために、この板状粒子を管状に例
えばプレス成形すると、図3(a) 〜(d) に示すようにプ
レス方向に対して粒子が垂直に配向する現象が生じ、両
極物質間のイオン伝導が困難になり、ベータアルミナ質
焼結体1の径方向のイオン伝導抵抗が軸方向に比べて非
常に高くなる問題があった。
【0006】本発明の目的は上述した課題を解消して、
粒子配向が起こりにくいベータアルミナ質原料粉末を得
ることができるベータアルミナ質原料粉末の製造方法を
提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のベータアルミナ
質原料の製造方法は、ナトリウム、アルミニウム、マグ
ネシウムおよび/またはリチウムの無機塩を300℃以
下の温度で加熱混合して融液または水を加えて水溶液の
液相とした後、1300℃以下の温度で熱処理すること
によりベータアルミナ質原料粉末を得ることを特徴とす
るものである。
【0008】本発明でいうベータアルミナ質の原料粉末
は、酸化ナトリウム、酸化リチウムおよび/または酸化
マグネシウムと、酸化アルミニウムとからなっており、
各成分量としては、酸化ナトリウム8〜10重量%、酸
化マグネシウム3〜6重量%および/または酸化リチウ
ム0.1〜2重量%の範囲にあることが望ましい。結晶
相としては、β”アルミナおよび/またはβアルミナか
らなり、アルミン酸ナトリウムを含むこともある。
【0009】
【作用】上述した構成において、本発明は、ナトリウ
ム、アルミニウム、マグネシウムおよび/またはリチウ
ムの無機塩を、目的組成となるように秤量し、加熱混合
して融液または水を加えて一度液相とした後、本混合物
を熱処理することにより、ベータアルミナの粒子形状を
板状でなく球状に近いもの、いいかえるとアスペクト比
の小さい球状に近いものとすることをできることを見い
だしたことによる。そのため、本発明のベータアルミナ
質原料を使用して管状製品に成形すれば、成形の際の配
向度が小さいベータアルミナ質焼結体を得ることがで
き、これを利用してナトリウムー硫黄電池を構成すれ
ば、高効率のナトリウムー硫黄電池を得ることができ
る。
【0010】なお、無機塩の種類としては、硝酸塩、硫
酸塩、塩化物のほか、加熱混合して融液または水を加え
て水溶液の液相になるものであれば、他の塩を使用して
も良い。また、加熱混合温度を300℃以下としたの
は、300℃を越える温度では、水分蒸発が激しく加熱
中に固化して組成分離を起こす可能性があるからであ
る。さらに、熱処理温度を1300℃以下としたのは、
1300℃を越えるとベータアルミナが焼結し始めるか
らである。
【0011】
【実施例】以下、実際の例について説明する。Na、Al、
Mg、Liの硝酸塩、硫酸塩を、それぞれ酸化物組成に換算
して表1記載の組成になるように秤量し、その秤量物を
テフロン製のビーカーに入れ、250℃の温度で加熱し
た。加熱しながら連続的にガラス棒で攪拌したところ、
溶融して透明な液相に変化した。なお、組成によって
は、溶融が容易に行われないものがあったが、水を加え
て加熱混合することにより、全ての組成で透明な液相に
変化した。その後、温度を室温に戻したところ、液相で
あった本混合物は次第に固化し、固化した物質を粉砕し
た後1200℃で2時間仮焼して、ベータアルミナ質原
料粉末を合成した。得られた粉末の形状は、板状ではな
く球状に近い形状であった。
【0012】このようにして得たベータアルミナ質原料
粉末を用いて、ベータアルミナ管を、2.5ton/cm2で静水
圧成形し、MgO からなるサヤをかぶせて1620℃で1
時間保持する条件で焼成して作製した。得られたベータ
アルミナ管は、図4に示すように、内径d1=17.6mm 、外
径d2=20.0mm 、長さL=140mm 、表面積S=165cm2の形状を
有し、密度は3.23g/cm3 以上を有していた。
【0013】得られたベータアルミナ管について、その
粒子配向度と径方向のイオン伝導抵抗を測定した。粒子
配向度は、ベータアルミナ管の表面をX線回折測定し、
回折チャート上のC軸に対して0゜の面回折線(00
6)とC軸に対して90゜の面回折線(110)とのピ
ーク強度の比から求めた。すなわち、配向度の式D=I
(006) / I(110) から配向度Dを求めて比較した。その
ため、配向度Dが大きければ成形による粒子配向の度合
いが強いことになる。
【0014】また、径方向のイオン伝導抵抗は、図5に
示すNa/Na 通電試験装置を作製して350℃における値
として求めた。図5において、Na/Na 通電試験装置は、
測定すべきベータアルミナ管15と、αアルミナからな
る絶縁支持体16、17と、ステンレス製の電極19
と、電極取り出し口20、21とから構成され、容器1
8およびベータアルミナ管15中に350℃の溶融ナト
リウム22を供給して、電極取り出し口20、21間に
一定の電流を通電することにより、測定すべきベータア
ルミナ管のイオン伝導抵抗率を比抵抗として求めた。結
果を表1に示す。
【0015】上述した本発明例の他に、Na、Al、Mg、Li
の各酸化物の粉末(Naについては炭酸塩)を、秤量、湿
式混合、乾燥後、粉砕して仮焼する従来の固相法でベー
タアルミナ質原料を作製した。粒子形状は板状の形態で
あった。さらに、このベータアルミナ質原料から上述し
た方法と同一の方法で同一形状のベータアルミナ管を作
製して、同様に配向性、比抵抗を測定し、その結果を比
較例としてあわせて表1に示した。
【0016】
【表1】
【0017】表1の結果から明らかなように、本発明の
ベータアルミナ質原料粉末から作製したベータアルミナ
管である本発明試料No1〜8は、比較例試料No9〜12
と比較して、粒子配向度が約40%低減し、イオン伝導
抵抗についても約40%低下していることがわかる。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウムお
よび/またはリチウムの無機塩を、目的組成となるよう
に秤量し、加熱混合して融液または水を加えて一度液相
とした後、本混合物を熱処理することにより、粒子形状
が従来のように板状でなく粒子配向しにくいベータアル
ミナ質原料粉末を得ることができる。そのため、本発明
の原料粉末を用いて例えばナトリウムー硫黄電池を作製
すれば、高効率のナトリウムー硫黄電池を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】典型的なナトリウムー硫黄電池の一例の構成を
示す図である。
【図2】従来のベータアルミナ粒子の形状を模式的に示
す図である。
【図3】従来のベータアルミナ粒子を成形したときの状
態を示す図である。
【図4】本発明の原料から作製したベータアルミナ管の
形状を示す図である。
【図5】Na-Na 通電試験装置の一例の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 ベータアルミナ焼結体 2 金属製容器 3 硫黄・多硫化ナトリウム 4 金属製容器 5 ナトリウム 6 絶縁体 7 蓋 8 溶接部 15 ベータアルミナ管 16,17 絶縁支持体 18 容器 19 電極 20,21 電極取り出し口 22 溶融ナトリウム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナトリウム、アルミニウム、マグネシウ
    ムおよび/またはリチウムの無機塩を300℃以下の温
    度で加熱混合して融液または水を加えて水溶液の液相と
    した後、1300℃以下の温度で熱処理することにより
    ベータアルミナ質原料粉末を得ることを特徴とするベー
    タアルミナ質原料粉末の製造方法。
JP3317915A 1991-12-02 1991-12-02 ベータアルミナ質原料粉末の製造方法 Expired - Lifetime JPH0725540B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3317915A JPH0725540B2 (ja) 1991-12-02 1991-12-02 ベータアルミナ質原料粉末の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3317915A JPH0725540B2 (ja) 1991-12-02 1991-12-02 ベータアルミナ質原料粉末の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05147929A JPH05147929A (ja) 1993-06-15
JPH0725540B2 true JPH0725540B2 (ja) 1995-03-22

Family

ID=18093469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3317915A Expired - Lifetime JPH0725540B2 (ja) 1991-12-02 1991-12-02 ベータアルミナ質原料粉末の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0725540B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2763487B2 (ja) * 1993-12-24 1998-06-11 日本碍子株式会社 ベータアルミナ質焼結体の製造方法
JP2763486B2 (ja) * 1993-12-24 1998-06-11 日本碍子株式会社 ベータアルミナ質焼結体の原料粉体およびそれを使用した焼結体の製造法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05147929A (ja) 1993-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4052538A (en) Method of making sodium beta-alumina powder and sintered articles
JPS60501731A (ja) ガラス質固体リチウムカチオン導電性電解質
US4151235A (en) Production of beta-alumina
Folly et al. Study of a Beta‐Alumina Electrolyte for Sodium‐Sulfur Battery
US11139504B2 (en) Lithium ion conductive crystal body and all-solid state lithium ion secondary battery
JPH0725540B2 (ja) ベータアルミナ質原料粉末の製造方法
JP3706054B2 (ja) ベータアルミナ固体電解質の製造方法
US3881661A (en) Method of preparing an electrophoretic suspension of beta-alumina particles
JPH07108808B2 (ja) ベータアルミナ質焼結体の製造方法
JPH04240155A (ja) ベータアルミナ質焼結体およびその製造方法
JP2763487B2 (ja) ベータアルミナ質焼結体の製造方法
JPH04275974A (ja) イオン伝導性セラミック材料の製造方法
JP2022131524A (ja) 負極層およびフッ化物イオン二次電池
JP2763486B2 (ja) ベータアルミナ質焼結体の原料粉体およびそれを使用した焼結体の製造法
JPH0680462A (ja) 固体電解質
JP2878973B2 (ja) ベータアルミナ固体電解質の製造方法
JP2984208B2 (ja) セラミックス焼結体用成形体及びその製造方法ならびにその成形体を使用したセラミックス焼結体及びその製法
US3671324A (en) Solid electrolyte
JP3586556B2 (ja) ベータアルミナ電解質の製造方法
JP3756715B2 (ja) ベータアルミナ固体電解質の製造方法
JP3533000B2 (ja) ベータアルミナ質焼結体用原料、それを用いたベータアルミナ質焼結体の製造方法およびベータアルミナ質焼結体
JPH1112028A (ja) β″−アルミナ焼結固体電解質及びその製造方法
JPH0215576A (ja) ナトリウム−硫黄電池用の固体電解質管の製造方法
JPH0345554A (ja) β”アルミナ焼結体の製造方法
JPH07277836A (ja) β”アルミナセラミックス原料粉の製法とその焼結体の製法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090322

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090322

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100322

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100322

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110322

Year of fee payment: 16

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120322

Year of fee payment: 17

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120322

Year of fee payment: 17