JPH0969367A - 円筒型燃料電池セルの製造方法 - Google Patents
円筒型燃料電池セルの製造方法Info
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- JPH0969367A JPH0969367A JP7223118A JP22311895A JPH0969367A JP H0969367 A JPH0969367 A JP H0969367A JP 7223118 A JP7223118 A JP 7223118A JP 22311895 A JP22311895 A JP 22311895A JP H0969367 A JPH0969367 A JP H0969367A
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- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】共焼結法において、空気極と電解質および集電
体の接着力が悪く、界面において分極抵抗あるいは接触
抵抗が増大して燃料電池セルそのものの発電性能を示さ
ないという問題があった。 【解決手段】空気極形成用粉末からなる円筒状成形体を
作製する工程と、該円筒状成形体を９００〜１４００℃
の温度で仮焼する工程と、該仮焼された円筒状成形体の
表面に、固体電解質形成粉末からなるシート状成形体
と、集電体形成粉末からなるシート状成形体とを巻き付
けて積層する工程と、該円筒状積層体を酸化性雰囲気中
で１３００〜１７００℃の温度で共焼成する工程を具備
することを特徴とする。
体の接着力が悪く、界面において分極抵抗あるいは接触
抵抗が増大して燃料電池セルそのものの発電性能を示さ
ないという問題があった。 【解決手段】空気極形成用粉末からなる円筒状成形体を
作製する工程と、該円筒状成形体を９００〜１４００℃
の温度で仮焼する工程と、該仮焼された円筒状成形体の
表面に、固体電解質形成粉末からなるシート状成形体
と、集電体形成粉末からなるシート状成形体とを巻き付
けて積層する工程と、該円筒状積層体を酸化性雰囲気中
で１３００〜１７００℃の温度で共焼成する工程を具備
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒型の固体電解
質型の燃料電池セルを製造するための方法の改良に関す
る。
質型の燃料電池セルを製造するための方法の改良に関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来より、固体電解質型燃料電池セルは、
その作動温度が１０００℃前後と高温であるため、発電
効率が高く、第３世代の燃料電池として期待されてお
り、一般に円筒型と平板型の２種類の燃料電池が知られ
ている。
その作動温度が１０００℃前後と高温であるため、発電
効率が高く、第３世代の燃料電池として期待されてお
り、一般に円筒型と平板型の２種類の燃料電池が知られ
ている。
【０００３】平板型燃料電池セルは、発電の単位体積当
り出力密度が高いという特長を有するが、実用化に際し
てはガスシ−ル不完全性やセル内の温度分布の不均一性
などの問題がある。それに対して、円筒型燃料電池セル
では、出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高
く、またセル内の温度の均一性が保てるという特長があ
る。両形状の固体電解質燃料電池セルとも、それぞれの
特長を生かして積極的に研究開発が進められている。
り出力密度が高いという特長を有するが、実用化に際し
てはガスシ−ル不完全性やセル内の温度分布の不均一性
などの問題がある。それに対して、円筒型燃料電池セル
では、出力密度は低いものの、セルの機械的強度が高
く、またセル内の温度の均一性が保てるという特長があ
る。両形状の固体電解質燃料電池セルとも、それぞれの
特長を生かして積極的に研究開発が進められている。
【０００４】円筒型燃料電池の単セルは、図１に示すよ
うにＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性の空気極層１の
表面に例えば、Ｙ2 Ｏ3 含有の安定化ＺｒＯ2 固体電解
質層２が形成され、さらに固体電解質層２の表面に多孔
性のＮｉ−ジルコニアなどからなる燃料極層３が略同心
円状に形成される。また、セル間を接続するためのＬａ
ＣｒＯ3 系材料などからなるインターコネクタ層４が空
気極層１と接続し、固体電解質層２を貫通し、燃料極層
３とは非接触の状態でセルの表面に露出している。燃料
電池のモジュ−ルは、上記構成からなる複数の単セルが
インタ−コネクタと呼ばれる集電体層４を介して接続さ
れる。発電は、空気極層１の内部に空気（酸素）を、外
部に燃料（水素）を流し、１０００〜１０５０℃の温度
で行われる。
うにＬａＭｎＯ3 系材料からなる多孔性の空気極層１の
表面に例えば、Ｙ2 Ｏ3 含有の安定化ＺｒＯ2 固体電解
質層２が形成され、さらに固体電解質層２の表面に多孔
性のＮｉ−ジルコニアなどからなる燃料極層３が略同心
円状に形成される。また、セル間を接続するためのＬａ
ＣｒＯ3 系材料などからなるインターコネクタ層４が空
気極層１と接続し、固体電解質層２を貫通し、燃料極層
３とは非接触の状態でセルの表面に露出している。燃料
電池のモジュ−ルは、上記構成からなる複数の単セルが
インタ−コネクタと呼ばれる集電体層４を介して接続さ
れる。発電は、空気極層１の内部に空気（酸素）を、外
部に燃料（水素）を流し、１０００〜１０５０℃の温度
で行われる。
【０００５】このような円筒状燃料電池セルは、例え
ば、固体電解質粉末を押出成形などにより円筒状に成形
し、焼成することにより円筒状焼結体を作製し、その焼
結体の内周面や外周面にスラリーコート法などにより空
気極層あるいは燃料極層を形成して焼成する方法、また
はセラミックスの多孔質支持管あるいは空気極材料を焼
成してなる円筒状焼結体の表面に、スラリーコート法や
電気化学蒸着法（ＥＶＤ法）、プラズマ溶射法などによ
り空気極層、固体電解質層、燃料極層を順次形成する方
法などが知られている。
ば、固体電解質粉末を押出成形などにより円筒状に成形
し、焼成することにより円筒状焼結体を作製し、その焼
結体の内周面や外周面にスラリーコート法などにより空
気極層あるいは燃料極層を形成して焼成する方法、また
はセラミックスの多孔質支持管あるいは空気極材料を焼
成してなる円筒状焼結体の表面に、スラリーコート法や
電気化学蒸着法（ＥＶＤ法）、プラズマ溶射法などによ
り空気極層、固体電解質層、燃料極層を順次形成する方
法などが知られている。
【０００６】また、安価にセルを作製する方法として空
気極形成粉末からなる円筒状成形体を作製し、この表面
に前記固体電解質シート状成形体および集電体シ−ト状
成形体等を巻き付けて積層し、円筒状積層物を形成して
酸化性雰囲気中で同時に焼成する、いわゆる共焼結法に
よって燃料電池セルを作製する方法が提案されている。
気極形成粉末からなる円筒状成形体を作製し、この表面
に前記固体電解質シート状成形体および集電体シ−ト状
成形体等を巻き付けて積層し、円筒状積層物を形成して
酸化性雰囲気中で同時に焼成する、いわゆる共焼結法に
よって燃料電池セルを作製する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
共焼結法によるセル作製方法は、簡単で量産性に優れ製
造コストが低いという大きな利点があるが、空気極形成
粉末からなる円筒状成形体に固体電解質形成粉末および
集電体形成粉末からなるシ−ト状成形体を巻き付け積層
し焼成した場合、空気極と電解質および集電体の接着力
が悪く、界面において分極抵抗あるいは接触抵抗が増大
して燃料電池セルそのものの発電性能を示さないという
問題があった。
共焼結法によるセル作製方法は、簡単で量産性に優れ製
造コストが低いという大きな利点があるが、空気極形成
粉末からなる円筒状成形体に固体電解質形成粉末および
集電体形成粉末からなるシ−ト状成形体を巻き付け積層
し焼成した場合、空気極と電解質および集電体の接着力
が悪く、界面において分極抵抗あるいは接触抵抗が増大
して燃料電池セルそのものの発電性能を示さないという
問題があった。
【０００８】よって、本発明では、共焼結法において、
空気極と電解質、または電解質と集電体層との接着力を
高め、接合界面における分極抵抗あるいは接触抵抗の小
さい発電特性のするぐれた円筒型燃料電池セルを製造す
るための方法を提供することを目的とするものである。
空気極と電解質、または電解質と集電体層との接着力を
高め、接合界面における分極抵抗あるいは接触抵抗の小
さい発電特性のするぐれた円筒型燃料電池セルを製造す
るための方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
に対して検討を重ねた結果、空気極形成粉末から作製し
た円筒状成形体を一旦酸化雰囲気中において９００〜１
４００℃で仮焼した後、固体電解質形成粉末および集電
体形成粉末により作製したシ−ト状成形体を巻き付けて
共焼成することにより、それぞれの界面の接着力が大き
くなり高い出力密度のセルが得られることを見出だし本
発明に至った。
に対して検討を重ねた結果、空気極形成粉末から作製し
た円筒状成形体を一旦酸化雰囲気中において９００〜１
４００℃で仮焼した後、固体電解質形成粉末および集電
体形成粉末により作製したシ−ト状成形体を巻き付けて
共焼成することにより、それぞれの界面の接着力が大き
くなり高い出力密度のセルが得られることを見出だし本
発明に至った。
【００１０】即ち、本発明の円筒型燃料電池セルの製造
方法は、空気極形成用粉末からなる円筒状成形体を作製
する工程と、該円筒状成形体を９００〜１４００℃の温
度で仮焼する工程と、該仮焼された円筒状成形体の表面
に、固体電解質形成粉末からなるシート状成形体と、集
電体形成粉末からなるシート状成形体とを巻き付けて積
層する工程と、該円筒状積層体を酸化性雰囲気中で１３
００〜１７００℃の温度で共焼成する工程を具備するこ
とを特徴とするものである。
方法は、空気極形成用粉末からなる円筒状成形体を作製
する工程と、該円筒状成形体を９００〜１４００℃の温
度で仮焼する工程と、該仮焼された円筒状成形体の表面
に、固体電解質形成粉末からなるシート状成形体と、集
電体形成粉末からなるシート状成形体とを巻き付けて積
層する工程と、該円筒状積層体を酸化性雰囲気中で１３
００〜１７００℃の温度で共焼成する工程を具備するこ
とを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の方法によれば、まず空気
極を形成する粉末を用いて円筒状成形体を作製する。こ
の円筒状成形体は、例えば、空気極形成粉末を押出成形
や、静水圧成形（ラバープレス）などにより成形する。
さらに他の方法としては、ドクターブレード法などによ
り空気極形成粉末をシート状に成形した後、そのシート
状成形体を所定の円柱状支持体の表面に巻き付けて端部
を合わせ接合することによっても円筒状成形体を作製す
ることができる。円筒状成形体の肉厚は１〜３ｍｍが適
当である。
極を形成する粉末を用いて円筒状成形体を作製する。こ
の円筒状成形体は、例えば、空気極形成粉末を押出成形
や、静水圧成形（ラバープレス）などにより成形する。
さらに他の方法としては、ドクターブレード法などによ
り空気極形成粉末をシート状に成形した後、そのシート
状成形体を所定の円柱状支持体の表面に巻き付けて端部
を合わせ接合することによっても円筒状成形体を作製す
ることができる。円筒状成形体の肉厚は１〜３ｍｍが適
当である。
【００１２】次に、この空気極形成粉末からなる円筒状
成形体を、９００〜１４００℃の温度範囲で１〜１０時
間酸化雰囲気中で仮焼する。仮焼温度を上記の範囲に限
定したのは、この仮焼温度が９００℃より低いと、円筒
状成形体の強度が低く取扱いが困難となり、１４００℃
より高いと強度の点は改善されるが、焼結が進行するた
め、固体電解質シート状成形体および集電体のシ−ト状
成形体との収縮率が大きく異なり、焼成後電解質および
集電体が剥離したり、クラックが発生するためである。
仮焼温度としては１２００〜１３００℃の範囲、仮焼時
間としては１〜５時間が特に好ましい。
成形体を、９００〜１４００℃の温度範囲で１〜１０時
間酸化雰囲気中で仮焼する。仮焼温度を上記の範囲に限
定したのは、この仮焼温度が９００℃より低いと、円筒
状成形体の強度が低く取扱いが困難となり、１４００℃
より高いと強度の点は改善されるが、焼結が進行するた
め、固体電解質シート状成形体および集電体のシ−ト状
成形体との収縮率が大きく異なり、焼成後電解質および
集電体が剥離したり、クラックが発生するためである。
仮焼温度としては１２００〜１３００℃の範囲、仮焼時
間としては１〜５時間が特に好ましい。
【００１３】空気極層を形成する粉末としては、ＬａＭ
ｎＯ3 系組成物からなり、具体的には、平均粒子径が３
〜２０μｍのＬａの１５〜２０原子％をＣａ、Ｓｒ、Ｂ
ａなどのアルカリ土類元素により置換したＬａＭｎＯ3
系組成物や特願平５−８７４０６号にて提案されるよう
な組成物などが挙げられ、これらは金属酸化物を所定の
割合で混合したものを仮焼してなるＬａＭｎＯ3 系化合
物粉末であることが望ましい。
ｎＯ3 系組成物からなり、具体的には、平均粒子径が３
〜２０μｍのＬａの１５〜２０原子％をＣａ、Ｓｒ、Ｂ
ａなどのアルカリ土類元素により置換したＬａＭｎＯ3
系組成物や特願平５−８７４０６号にて提案されるよう
な組成物などが挙げられ、これらは金属酸化物を所定の
割合で混合したものを仮焼してなるＬａＭｎＯ3 系化合
物粉末であることが望ましい。
【００１４】次に、上記の固体電解質層および集電体層
を形成する粉末により固体電解質および集電体のシート
状成形体をそれぞれ作製する。このシート状成形体は、
ドクターブレード法や押出成形法により周知の方法で作
製される。このシート状成形体の厚みは１０〜５００μ
ｍ，特に５０〜２００μｍが好ましい。このシ−ト状成
形体は薄いシ−ト状成形体を２層以上重ね合わせたもの
を用いても良い。
を形成する粉末により固体電解質および集電体のシート
状成形体をそれぞれ作製する。このシート状成形体は、
ドクターブレード法や押出成形法により周知の方法で作
製される。このシート状成形体の厚みは１０〜５００μ
ｍ，特に５０〜２００μｍが好ましい。このシ−ト状成
形体は薄いシ−ト状成形体を２層以上重ね合わせたもの
を用いても良い。
【００１５】上記のようにして得られた空気極円筒状成
形体の表面に上記の固体電解質および集電体のシート状
成形体を巻き付けて積層圧着する。各シ−ト状成形体の
間にはアクリル樹脂や有機溶媒などを接着材して介在さ
せると接着性を向上させることができる。
形体の表面に上記の固体電解質および集電体のシート状
成形体を巻き付けて積層圧着する。各シ−ト状成形体の
間にはアクリル樹脂や有機溶媒などを接着材して介在さ
せると接着性を向上させることができる。
【００１６】なお、固体電解質粉末としては、平均粒子
径が０．１〜３μｍのＺｒＯ2 に対してＹ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 などの安定化材を３〜１５モル％の割合で固溶さ
せた部分安定化ＺｒＯ2 や安定化ＺｒＯ2 、あるいはＹ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｇｄ2Ｏ3 等を１０〜３０モル％
含有するＣｅＯ2 が用いられる。また、集電体層を形成
する粉末としては、平均粒子径が０．１〜３μｍのＣ
ａ、Ｍｇ、Ｓｒを固溶したＬａＣｒＯ3 が用いられる。
径が０．１〜３μｍのＺｒＯ2 に対してＹ2 Ｏ3 、Ｙｂ
2 Ｏ3 などの安定化材を３〜１５モル％の割合で固溶さ
せた部分安定化ＺｒＯ2 や安定化ＺｒＯ2 、あるいはＹ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 、Ｇｄ2Ｏ3 等を１０〜３０モル％
含有するＣｅＯ2 が用いられる。また、集電体層を形成
する粉末としては、平均粒子径が０．１〜３μｍのＣ
ａ、Ｍｇ、Ｓｒを固溶したＬａＣｒＯ3 が用いられる。
【００１７】次に、上記のようにして得られたシート状
成形体が積層された円筒状成形体を酸化性雰囲気中で共
焼成する。具体的には大気中で１３００〜１７００℃で
３〜１５時間程度焼成することにより固体電解質および
集電体については少なくとも相対密度９６％以上の緻密
質になるように焼成する。空気極は相対密度が６０〜７
５％程度であれば充分である。この際、焼成温度が１３
００℃より低いと、固体電解質が相対密度が９６％より
小さくなりガスリ−クを起こしセルが作動しない。ま
た、焼成温度が１７００℃より高いと空気極と電解質が
反応してセル特性が悪くなる。特に好ましい温度範囲は
１４００〜１６００℃である。
成形体が積層された円筒状成形体を酸化性雰囲気中で共
焼成する。具体的には大気中で１３００〜１７００℃で
３〜１５時間程度焼成することにより固体電解質および
集電体については少なくとも相対密度９６％以上の緻密
質になるように焼成する。空気極は相対密度が６０〜７
５％程度であれば充分である。この際、焼成温度が１３
００℃より低いと、固体電解質が相対密度が９６％より
小さくなりガスリ−クを起こしセルが作動しない。ま
た、焼成温度が１７００℃より高いと空気極と電解質が
反応してセル特性が悪くなる。特に好ましい温度範囲は
１４００〜１６００℃である。
【００１８】なお、燃料極層は、上記のようにして得ら
れた空気極層と固体電解質層、集電体層からなる円筒型
の一体焼結体における固体電解質層の表面に燃料極を形
成する粉末からなるスラリーをスクリーン印刷などによ
り塗布するか、または燃料極粉末からなるシ−ト状成形
体を上記の一体焼成体に積層圧着した後、１０００〜１
５００℃の温度で焼き付けても形成すればよい。他の方
法としては、前述の共焼成前に円筒状成形体に積層圧着
された固体電解質シ−ト状成形体の表面に積層圧着した
後、円筒状成形体、電解質シ−ト状成形体および集電体
のシ−ト状成形体と同時に酸化性雰囲気中で焼成して燃
料極層を形成してもよい。なお、燃料極を形成する粉末
としては、ＣｅＯ2 またはＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 を含有）
とＮｉＯ粉末との混合物をが好適に使用できる。
れた空気極層と固体電解質層、集電体層からなる円筒型
の一体焼結体における固体電解質層の表面に燃料極を形
成する粉末からなるスラリーをスクリーン印刷などによ
り塗布するか、または燃料極粉末からなるシ−ト状成形
体を上記の一体焼成体に積層圧着した後、１０００〜１
５００℃の温度で焼き付けても形成すればよい。他の方
法としては、前述の共焼成前に円筒状成形体に積層圧着
された固体電解質シ−ト状成形体の表面に積層圧着した
後、円筒状成形体、電解質シ−ト状成形体および集電体
のシ−ト状成形体と同時に酸化性雰囲気中で焼成して燃
料極層を形成してもよい。なお、燃料極を形成する粉末
としては、ＣｅＯ2 またはＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 を含有）
とＮｉＯ粉末との混合物をが好適に使用できる。
【００１９】
【作用】本発明によれば、空気極材料を用いて押出成形
法などにより円筒状成形体を、また固体電解質および集
電体をドクターブレード法などによりシート状成形体を
作製する。これらのシ−トを上記の円筒状成形体表面に
積層して円筒状の積層成形体を作製して、これを共焼成
することにより、各層を個別に焼成する必要がなく、燃
料電池セルの製造工程を大幅に削減することができる。
法などにより円筒状成形体を、また固体電解質および集
電体をドクターブレード法などによりシート状成形体を
作製する。これらのシ−トを上記の円筒状成形体表面に
積層して円筒状の積層成形体を作製して、これを共焼成
することにより、各層を個別に焼成する必要がなく、燃
料電池セルの製造工程を大幅に削減することができる。
【００２０】本発明においては、空気極を押出成形法な
どによる円筒状成形体を作製した後、これを９００〜１
４００℃の温度で仮焼することが重要である。この仮焼
を行わないと、電解質および集電体との界面の接合が悪
く接触面積が小さくなり、燃料電池セルの出力密度が悪
くなる。空気極層は、ガス透過性を付与するために焼結
体密度を７０％前後と電解質層および集電体層よりも小
さくする必要がある。
どによる円筒状成形体を作製した後、これを９００〜１
４００℃の温度で仮焼することが重要である。この仮焼
を行わないと、電解質および集電体との界面の接合が悪
く接触面積が小さくなり、燃料電池セルの出力密度が悪
くなる。空気極層は、ガス透過性を付与するために焼結
体密度を７０％前後と電解質層および集電体層よりも小
さくする必要がある。
【００２１】そのため、空気極円筒状成形体を形成する
空気極形成用粉末として比較的大きな粒子径を有する粉
末を使用する。このため、焼成時の脱バイイダ−の工程
において電解質および集電体より大きな収縮を伴い、そ
の時電解質または集電体が空気極から剥離し、その結果
電解質／空気極あるいは集電体／空気極および接触面積
が小さくなってしまう。これにより、電解質／空気極界
面においては分極抵抗、集電体／空気極界面においては
接触抵抗が増大して、上述のように出力密度が低下する
と考えられる。
空気極形成用粉末として比較的大きな粒子径を有する粉
末を使用する。このため、焼成時の脱バイイダ−の工程
において電解質および集電体より大きな収縮を伴い、そ
の時電解質または集電体が空気極から剥離し、その結果
電解質／空気極あるいは集電体／空気極および接触面積
が小さくなってしまう。これにより、電解質／空気極界
面においては分極抵抗、集電体／空気極界面においては
接触抵抗が増大して、上述のように出力密度が低下する
と考えられる。
【００２２】そこで、本発明によれば、空気極円筒状成
形体のみを予め仮焼して焼成収縮をある程度進行させた
後に、電解質や集電体のシート状成形体を積層圧着後、
共焼成することにより、両者の焼成収縮挙動を近似させ
ることができる結果、電解質または集電体の空気極層か
らの剥離を防止することができるのである。
形体のみを予め仮焼して焼成収縮をある程度進行させた
後に、電解質や集電体のシート状成形体を積層圧着後、
共焼成することにより、両者の焼成収縮挙動を近似させ
ることができる結果、電解質または集電体の空気極層か
らの剥離を防止することができるのである。
【００２３】かかる方法によればドクターブレード法や
押出成形法などの周知の方法により、格別に複雑な成形
装置などを使用することなく円筒状成形体およびシ−ト
状成形体を容易に作製することができ、従来に比較して
本発明の燃料電池セルの製造において各層間の剥離等を
防止することができるために歩留まりを向上させ量産性
を高めることができることから、燃料電池の製造コスト
をさらに低減することができ、製品のローコスト化を図
ることができる。
押出成形法などの周知の方法により、格別に複雑な成形
装置などを使用することなく円筒状成形体およびシ−ト
状成形体を容易に作製することができ、従来に比較して
本発明の燃料電池セルの製造において各層間の剥離等を
防止することができるために歩留まりを向上させ量産性
を高めることができることから、燃料電池の製造コスト
をさらに低減することができ、製品のローコスト化を図
ることができる。
【００２４】
実施例１ 空気極を形成する粉末としてＬａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｃ
ａＣＯ3 の粉末をＬａ0.85Ｃａ0.15ＭｎＯ3 となるよう
に秤量混合した後に１５００℃で仮焼して（Ｌａ、Ｃ
ａ）ＭｎＯ3 粉末を得た。この後、これを粉砕して平均
粒子径が６μｍの粉末をそれぞれ作製した。また、固体
電解質を形成する粉末として平均粒子径０．５μｍのＹ
2 Ｏ3 を１０モル％の割合で含有する共沈法ＺｒＯ2 粉
末を準備した。さらに、燃料極を形成する粉末としてＮ
ｉＯ粉末とＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 含有）粉末を重量比で８
０：２０の割合で混合したものを、集電体を形成する粉
末として平均粒子径１μｍのＬａ0.8 Ｃａ0.21ＣｒＯ3
からなる化合物粉末を準備した。
ａＣＯ3 の粉末をＬａ0.85Ｃａ0.15ＭｎＯ3 となるよう
に秤量混合した後に１５００℃で仮焼して（Ｌａ、Ｃ
ａ）ＭｎＯ3 粉末を得た。この後、これを粉砕して平均
粒子径が６μｍの粉末をそれぞれ作製した。また、固体
電解質を形成する粉末として平均粒子径０．５μｍのＹ
2 Ｏ3 を１０モル％の割合で含有する共沈法ＺｒＯ2 粉
末を準備した。さらに、燃料極を形成する粉末としてＮ
ｉＯ粉末とＺｒＯ2 （Ｙ2 Ｏ3 含有）粉末を重量比で８
０：２０の割合で混合したものを、集電体を形成する粉
末として平均粒子径１μｍのＬａ0.8 Ｃａ0.21ＣｒＯ3
からなる化合物粉末を準備した。
【００２５】まず、上記のＬａＣａＭｎＯ3 粉末を水を
溶媒としてスラリーを作製し、このスラリーを用いて押
出成形装置により内径１３ｍｍ、外径１６ｍｍの円筒状
成形体を得た後、一部は表１に示すように８００〜１５
００℃の温度範囲で４時間仮焼した。一方、上記電解質
形成粉末および集電体形成粉末をそれぞれトルエンを溶
媒としてスラリーを作製し、これをドクターブレード法
によりそれぞれ厚み２００μｍのシート状成形体を作製
した。
溶媒としてスラリーを作製し、このスラリーを用いて押
出成形装置により内径１３ｍｍ、外径１６ｍｍの円筒状
成形体を得た後、一部は表１に示すように８００〜１５
００℃の温度範囲で４時間仮焼した。一方、上記電解質
形成粉末および集電体形成粉末をそれぞれトルエンを溶
媒としてスラリーを作製し、これをドクターブレード法
によりそれぞれ厚み２００μｍのシート状成形体を作製
した。
【００２６】この後、円筒状成形体の表面にアクリル樹
脂からなる接着材を介して、上記電解質のシート状成形
体および集電体のシ−ト状成形体を巻き付け円筒状積層
体とした。そして、この円筒状積層体を大気中で１５５
０℃で４時間焼成した。さらに、この円筒状焼結体の表
面に燃料極形成粉末を含有するスラリーを約１００μｍ
の厚みで塗布し燃料極を形成した後、乾燥し１４００℃
で３時間焼き付け燃料電池セルを作製した。発電はセル
の内側に酸素ガス、外側に水素ガスを流しながら１００
０℃で１０００時間行いて出力密度を測定し結果を表１
に示した。
脂からなる接着材を介して、上記電解質のシート状成形
体および集電体のシ−ト状成形体を巻き付け円筒状積層
体とした。そして、この円筒状積層体を大気中で１５５
０℃で４時間焼成した。さらに、この円筒状焼結体の表
面に燃料極形成粉末を含有するスラリーを約１００μｍ
の厚みで塗布し燃料極を形成した後、乾燥し１４００℃
で３時間焼き付け燃料電池セルを作製した。発電はセル
の内側に酸素ガス、外側に水素ガスを流しながら１００
０℃で１０００時間行いて出力密度を測定し結果を表１
に示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１の結果から明らかなように、空気極円
筒状成形体に対して、仮焼を施さない試料Ｎo.１に比較
して、９００〜１４００℃で仮焼を施した試料Ｎo.３〜
８は、いずれも大きな出力密度を示した。仮焼温度が８
００℃と低い試料Ｎo.２は仮焼体の強度が低くセル作製
の際の取扱いにて破損した。また、仮焼温度が１５００
℃と高い試料Ｎo.９は焼成後電解質にクラックが発生し
た。これより、仮焼温度としては、９００〜１４００℃
の範囲が好ましいことが分かる。
筒状成形体に対して、仮焼を施さない試料Ｎo.１に比較
して、９００〜１４００℃で仮焼を施した試料Ｎo.３〜
８は、いずれも大きな出力密度を示した。仮焼温度が８
００℃と低い試料Ｎo.２は仮焼体の強度が低くセル作製
の際の取扱いにて破損した。また、仮焼温度が１５００
℃と高い試料Ｎo.９は焼成後電解質にクラックが発生し
た。これより、仮焼温度としては、９００〜１４００℃
の範囲が好ましいことが分かる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば高
性能の燃料電池セルを提供できると共に燃料電池セルの
製造において各層間の剥離等を防止することができるた
めに歩留まりを向上させ量産性を高めることができるこ
とから、燃料電池の製造コストを大幅に低減することが
できる。
性能の燃料電池セルを提供できると共に燃料電池セルの
製造において各層間の剥離等を防止することができるた
めに歩留まりを向上させ量産性を高めることができるこ
とから、燃料電池の製造コストを大幅に低減することが
できる。
【図１】円筒型燃料電池セルの構造を説明するための図
である。
である。
１ 空気極層 ２ 固体電解質層 ３ 燃料極層 ４ 集電体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 祥二 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】空気極形成用粉末からなる円筒状成形体を
作製する工程と、該円筒状成形体を９００〜１４００℃
の温度で仮焼する工程と、該仮焼された円筒状成形体の
表面に、固体電解質形成粉末からなるシート状成形体
と、集電体形成粉末からなるシート状成形体とを巻き付
けて積層する工程と、該円筒状積層体を酸化性雰囲気中
で１３００〜１７００℃の温度で共焼成する工程を具備
することを特徴とする円筒型燃料電池セルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7223118A JPH0969367A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 円筒型燃料電池セルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7223118A JPH0969367A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 円筒型燃料電池セルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969367A true JPH0969367A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16793108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7223118A Pending JPH0969367A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 円筒型燃料電池セルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7604670B2 (en) | 2003-11-05 | 2009-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Electrolyte-electrode joined assembly and method for producing the same |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP7223118A patent/JPH0969367A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7604670B2 (en) | 2003-11-05 | 2009-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Electrolyte-electrode joined assembly and method for producing the same |
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