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
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Description
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。
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。
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。
タアルミナ焼結体の製造方法としては、Na2O、Al2O3 等
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
示す図である。
す図である。
態を示す図である。
形状を示す図である。
る。
Claims (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。
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)
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 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP3317915A patent/JPH0725540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05147929A (ja) | 1993-06-15 |
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