JPH1045464A - Beta"alumina ceramic material for sodium-sulfur secondary cell and cell using that - Google Patents

Beta"alumina ceramic material for sodium-sulfur secondary cell and cell using that

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JPH1045464A
JPH1045464A JP8203417A JP20341796A JPH1045464A JP H1045464 A JPH1045464 A JP H1045464A JP 8203417 A JP8203417 A JP 8203417A JP 20341796 A JP20341796 A JP 20341796A JP H1045464 A JPH1045464 A JP H1045464A
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JP
Japan
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water
slurry
plasticizer
alumina ceramic
powder
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JP8203417A
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Katsumi Imagawa
克巳 今川
Shigeo Maeno
茂夫 前野
Tetsuo Nakazawa
哲夫 中澤
Shigeru Sakaguchi
繁 坂口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve flexibility and mechanical strength by adding and mixing a source powder, water-soluble binder and specified plasticizer in water to prepare a slurry and then drying and granulating the slurry. SOLUTION: A source material powder, water-soluble binder and plasticizer of an emulsion of oxidized microwax having 30 to 60 carbon atoms by 0.05 to 2.0wt.% (expressed in terms of a solid content) are added and mixed to water to obtain a slurry. The obtd. slurry is dried and granulated to obtain β"alumina ceramic granules. The obtd. granules are sintered to obtain a β"alumina ceramic solid electrolyte having η0.4% porosity. By this method, the granules are uniformly broken by the pressure during forming so that intergranular faces are hardly produced and the crystalline forms can be maintained. Thereby, the obtd. sintered body of the solid electrolyte has a uniform crystal phase and uniform grain size and excellent mechanical strength.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、β″アルミナセラ
ミックス焼結体製造用の造粒粉の製法に関するものであ
る。更に詳しくは電気化学装置たとえばナトリウム−硫
黄電池の固体電解質として適したβ″アルミナセラミッ
クス焼結体の原料粉となる造粒粉末の製造法と造粒粉、
その造粒粉で製作したβ″アルミナセラミックス、更に
そのβ″アルミナセラミックスを組込んだナトリウム−
硫黄二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing granulated powder for producing a β ″ alumina ceramic sintered body. More particularly, the present invention relates to a β ″ suitable as a solid electrolyte for an electrochemical device such as a sodium-sulfur battery. Production method of granulated powder to be raw material powder of alumina ceramics sintered body and granulated powder,
Β-alumina ceramics made with the granulated powder, and sodium incorporating the β-alumina ceramics
The present invention relates to a sulfur secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】β″アルミナセラミックス造粒粉の製造
には、日本工業技術協会編“造粒ハンドブック”(オー
ム社発行、平成3年)ページ742〜743に示されて
いるようにβ″アルミナの主要成分であるNaが水に溶
出あるいは吸湿劣化するため、有機溶剤系を使用するの
が通常である。しかし、原料粉に水及び有機バインダー
を添加して湿式混合し、乾燥造粒するという特開平6−2
83199 号公報で知られているプロセスと、特公昭58−58
44号公報で知られているようにβ″アルミナスラリーを
安定化させるためにポリカルボン酸分散剤を添加して原
料粉スラリーを混合・乾燥造粒する方法等も有機溶剤系
の場合に問題となる、爆発の危険性あるいはコスト低
減、有機溶剤による人体への影響を回避するために提案
されている。
2. Description of the Related Art As described in "Granulation Handbook" (published by Ohmsha, 1991), pages 742 to 743, the production of granulated powder of beta "alumina ceramics is carried out. In general, an organic solvent is used because Na, which is a main component of, is eluted in water or deteriorates by moisture absorption. However, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-2 discloses that water and an organic binder are added to raw material powder, wet-mixed, and dried and granulated.
No. 83199, Japanese Patent Publication No. 58-58
As known from Japanese Patent No. 44, a method of adding a polycarboxylic acid dispersant to stabilize a β ″ alumina slurry, mixing the raw material powder slurry, and drying and granulating is also a problem in the case of an organic solvent system. It has been proposed to reduce the risk of explosion or cost, and to avoid the effects of organic solvents on the human body.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術に記載した
前者のプロセスは、有機溶剤が火気あるいは静電気によ
って引火,燃焼する危険性があること、及び、吸引によ
る人体への影響があること等により、それらの問題を避
けるために、設備に十分な配慮が必要となる。そのため
に設備導入コストが膨大なものとなってしまう問題点が
ある。一方、後者のプロセスは、原料粉を混合粉砕機に
投入し、水及び有機バインダーを添加して混合粉砕する
ために、水と反応しやすいβ″アルミナ原料粉の劣化防
止が困難であり、更に、造粒粉の柔軟性,成形性及び流
動性にも問題があった。特公昭58−5844号公報のプロセ
スの場合は、水の他にポリカルボン酸分散剤を添加して
いるため、安定化スラリーを得ることはできるが、造粒
粉の柔軟性,成形性,焼結体強度の向上には効果は認め
られなかった。また、可塑剤の添加は特開昭63−40775
号公報等によって開示されているが、β″アルミナセラ
ミックス原料粉の特性から、従来より使用されている通
常の可塑剤、例えばエチレングリコール,グリセリン等
では十分な効果が得られなかった。本発明の目的は、
β″アルミナセラミックス原料粉の特性を詳細に検討
し、この粉末に合った造粒材料,造粒方法を見い出し、
その技術を提供することである。
The former process described in the prior art involves the danger that the organic solvent may be ignited or burned by fire or static electricity, and that the suction may affect the human body. In order to avoid these problems, sufficient attention must be paid to facilities. Therefore, there is a problem that the equipment introduction cost becomes enormous. On the other hand, in the latter process, since the raw material powder is put into a mixing and crushing machine, and water and an organic binder are added and mixed and crushed, it is difficult to prevent deterioration of the β ″ alumina raw material powder which easily reacts with water. In the case of the process disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-5844, a polycarboxylic acid dispersing agent is added in addition to water, so that the granulated powder is stable. However, no effect was observed in improving the flexibility, moldability, and strength of the sintered body of the granulated powder, and the addition of a plasticizer was disclosed in JP-A-63-40775.
However, due to the characteristics of the β ″ alumina ceramic raw material powder, the conventional plasticizers conventionally used, such as ethylene glycol and glycerin, did not provide a sufficient effect. My goal is,
After examining the characteristics of β ″ alumina ceramic raw material powder in detail, we found a granulation material and granulation method suitable for this powder,
It is to provide the technology.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、β″アルミナ
原料粉に水を加えて湿式混合してスラリーを調製し、そ
れを乾燥造粒するβ″アルミナセラミックス造粒粉の製
造方法において、溶媒として添加する水,水溶性バイン
ダー(結合剤)の他にワックスのエマルジョンから成る
可塑剤を必須成分として添加し、湿式混合することを特
徴とする。セラミックス原料である造粒粉の製造方法に
おいて、可塑剤を添加することは公知であるが、本発明
において、水スラリー中で不安定なβ″アルミナのスラ
リーを安定に保ち、且つ、製造した造粒粉の特性を満足
するのに、ワックスエマルジョンを可塑剤として使用す
ることによる顕著な効果を見い出した。本発明におい
て、バインダー量は成形体の強度が確保できる必要最少
限量にすることが望ましく、固形分に換算して5重量%
以下が望ましい。この場合、可塑剤は固形分に換算して
0.05〜2.0重量%であることが望ましい。可塑剤の
固形分量が0.05 以下であると可塑剤の効果が不十分
で、造粒粉を加圧して成形体を製作した場合、造粒粉が
硬いために成形体内に造粒粉粒子の間隙が残留する。こ
れは焼結した時に気孔となってしまう。一方、2.0 重
量%以上の添加は、造粒粉の間隙はなくなるが、可塑剤
が分解して除去された後は成形体に空隙が多く残存する
ことになる。従って、最終的には分解除去する可塑剤成
分の添加量は必要最少限に抑えることが重要で、その上
限となる。本発明の製造方法によって得られる造粒粉は
可塑剤がワックスのエマルジョンであるために、スラリ
ー調製あるいは乾燥造粒時においてワックスエマルジョ
ンが原料粉粒子に浸透,コーティングされ、粒子の柔軟
性が促進される。また、可塑剤は水分散性であること及
び独自の性質からスラリーの分散,沈降,粘度等安定化
を損なわない。可塑剤の機能は加圧時、粒子接合部付近
への圧力集中を緩和し、その分散により成形体の均質性
と緻密性を維持・向上させることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing granulated β ″ alumina ceramics, comprising adding water to β ″ alumina raw material powder, wet-mixing the slurry, preparing a slurry, and drying and granulating the slurry. In addition to water added as a solvent and a water-soluble binder (binder), a plasticizer composed of a wax emulsion is added as an essential component, and the mixture is wet-mixed. It is known that a plasticizer is added in a method for producing granulated powder as a ceramic raw material. However, in the present invention, an unstable β ″ alumina slurry in a water slurry is kept stable, and In order to satisfy the properties of the granular powder, a remarkable effect of using a wax emulsion as a plasticizer has been found.In the present invention, the amount of the binder is desirably the minimum necessary to ensure the strength of the molded product, 5% by weight in terms of solid content
The following is desirable. In this case, the plasticizer is desirably 0.05 to 2.0% by weight in terms of solid content. When the solid content of the plasticizer is 0.05 or less, the effect of the plasticizer is insufficient, and when the compact is manufactured by pressing the granulated powder, the granulated powder is hardened because the granulated powder is hard. Gap remains. This results in pores when sintered. On the other hand, when 2.0% by weight or more is added, gaps in the granulated powder are eliminated, but after the plasticizer is decomposed and removed, many voids remain in the molded body. Therefore, it is important to keep the amount of the plasticizer component to be finally decomposed and removed to the minimum necessary amount, which is the upper limit. Since the granulated powder obtained by the production method of the present invention is a wax emulsion of a plasticizer, the wax emulsion penetrates and coats the raw material powder particles during slurry preparation or dry granulation, thereby promoting the flexibility of the particles. You. In addition, the plasticizer is water-dispersible and does not impair stability such as dispersion, sedimentation and viscosity of the slurry due to its unique properties. The function of the plasticizer is to relieve pressure concentration in the vicinity of the particle joint when pressurized, and to maintain and improve the homogeneity and denseness of the molded product by the dispersion.

【0005】従って、本発明の製造方法によって得られ
る造粒粉を用いて製造する焼結体は、成形時の加圧によ
り造粒粉が均一に破壊、粒界の発生が極めて少なく、従
来の製造方法で作成した焼結体と比較して焼結体中の気
孔が少なく、結晶粒及び結晶粒の大きさが均一であり、
イオン伝導抵抗率が低く機械的強度が高くなるので、ナ
トリウム−硫黄電池あるいはナトリウム熱電気変換電池
等の固体電解質として適する。
Therefore, in a sintered body manufactured using the granulated powder obtained by the manufacturing method of the present invention, the granulated powder is uniformly broken by pressurization during molding, and the generation of grain boundaries is extremely small. The number of pores in the sintered body is smaller than that of the sintered body created by the manufacturing method, the crystal grains and the size of the crystal grains are uniform,
Since the ionic conductivity is low and the mechanical strength is high, it is suitable as a solid electrolyte such as a sodium-sulfur battery or a sodium thermoelectric conversion battery.

【0006】本発明において、可塑剤を検討した結果、
可塑剤の添加は必須であることが明らかになり、β″ア
ルミナセラミックス原料粉に対して、特に、炭素原子が
30〜60個の酸化マイクロワックスのエマルジョンが
顕著に効果があることを見い出した。酸化マイクロワッ
クスエマルジョンの炭素原子数は30未満では十分な可
塑効果が得られない。60以上だとエマルジョン化が困
難である。
In the present invention, as a result of studying a plasticizer,
It became clear that the addition of a plasticizer was indispensable, and it was found that an emulsion of oxidized microwax having 30 to 60 carbon atoms was particularly effective for β ″ alumina ceramic raw material powder. If the number of carbon atoms in the oxidized microwax emulsion is less than 30, a sufficient plasticizing effect cannot be obtained, and if it is more than 60, it is difficult to emulsify.

【0007】この場合、ノニオンポリマー型水溶性バイ
ンダー、特に、ポリビニールアルコール(PVA)との
組み合わせにおいて顕著な効果が認められた。ノニオン
ポリマー型のバインダーが特に良いのは、β″アルミナ
中のアルカリ成分の溶出に伴うバインダーの増粘,ゲル
化がないためである。本発明の技術により、焼結体に残
留する気孔が減少して、機械的強度を高くすることがで
きるためにセラミックス焼結体を薄肉化することがで
き、前記装置の小型化,軽量化を可能とする効果も期待
できる。
In this case, a remarkable effect was observed in combination with a nonionic polymer type water-soluble binder, particularly, polyvinyl alcohol (PVA). The nonionic polymer type binder is particularly good because there is no thickening or gelling of the binder due to the elution of the alkali component in β ″ alumina. The technology of the present invention reduces pores remaining in the sintered body. In addition, since the mechanical strength can be increased, the thickness of the ceramic sintered body can be reduced, and the effect that the device can be reduced in size and weight can be expected.

【0008】有機溶剤を用いた場合には、引火性が非常
に高いために爆発や有機溶剤中毒等の問題があった。し
かし、水を用いる場合には、引火や中毒に対する危険性
はないものの、スラリー調製,湿式混合等においてβ″
アルミナが分解・劣化あるいはゲル化する問題があっ
た。
When an organic solvent is used, there are problems such as explosion and organic solvent poisoning due to its extremely high flammability. However, when water is used, there is no danger of ignition or poisoning, but β ″
There was a problem that alumina decomposed, deteriorated or gelled.

【0009】また、乾燥造粒処理により、有機物である
バインダーの持つ硬質性と、処理方法の両者の性質か
ら、造粒粉の粒子表面はバインダーの皮膜に覆われてお
り、造粒粉は硬質な粒子になるため、軟質処理が必要で
ある。それに対して、本発明に係わるβ″アルミナセラ
ミックス焼結体の製造用造粒粉では、スラリー調製にワ
ックス、特に酸化マイクロワックスエマルジョンから成
る可塑剤を添加しており、この可塑剤がバインダーの高
分子鎖及び原料粉粒子を覆うため、得られる造粒粉には
柔軟性を持たせられ、成形時に均一破壊が可能で且つ粒
界の発生が極めて少ない。それによって、最終的な焼結
体にはボイドが少なく、結晶粒及び結晶粒の大きさが均
一になり、イオン伝導性,機械的強度が高くなる。ま
た、焼結体の微構造が均一であるために、変形及びクラ
ックの発生を大幅に抑制し、セラミックスの半球底袋管
のように歪や残留応力が発生し易い構造のβ″アルミナ
セラミックス焼結体を容易に得られる。
[0009] Further, due to both the rigidity of the organic binder and the properties of the treatment method, the particle surface of the granulated powder is covered with the binder film, and the granulated powder is hardened. Soft processing is required to obtain fine particles. On the other hand, in the granulated powder for producing a β ″ alumina ceramic sintered body according to the present invention, a wax, particularly a plasticizer composed of an oxidized microwax emulsion, is added to the slurry preparation, and this plasticizer is used to increase the binder content. The resulting granulated powder has flexibility to cover the molecular chains and the raw material powder particles, can be uniformly broken at the time of molding, and has very few grain boundaries. Has a small number of voids, the crystal grains and the size of the crystal grains are uniform, the ionic conductivity and the mechanical strength are high, and the uniform microstructure of the sintered body prevents deformation and cracks. A β ″ alumina ceramic sintered body having a structure in which distortion and residual stress are easily generated like a ceramic hemispherical bottom tube can be easily obtained.

【0010】以下に実施例により本発明を説明する。な
お、以下に示す実施例は本発明を適用した代表的な例を
示したものであり、ここに示した実施例に限定されるも
のではない。また、β″アルミナセラミックスの組成も
実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. The embodiments described below show typical examples to which the present invention is applied, and the present invention is not limited to the embodiments shown here. The composition of β ″ alumina ceramics is not limited to the examples.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)スラリー調製時に添加する可塑剤量が及ぼ
す焼結体に残留する平均直径5μm以上の気孔量につい
て検討した。原料粉の配合組成はNa2Oが約8.6重量
%,Li2Oが約0.7重量%,残りがAl23である。
比較例としては、スラリー調製時に溶媒としてアルコー
ル,バインダーとしてポリビニールブチラール(PVB)を
添加したものと、溶媒としては水であるものの、可塑剤
を添加しないで調製した物を用いた。その結果を図1に
示す。なお、バインダーは固形分に換算した3重量%一
定とした。スラリー調製時に可塑剤を添加,乾燥造粒し
た造粒粉を用いた場合、焼結体に残留する5μm以上の
気孔は可塑剤添加量が0.05〜2.0重量%の範囲で約
0.2% と、最少となる。顕微鏡による観察を行ったと
ころ、気孔の残留が少なく、本実施例の焼結体中の結晶
粒子の大きさは10μmを越えるものが存在せず、且
つ、形状が揃っていることがわかった。
Example 1 The amount of pores having an average diameter of 5 μm or more remaining in a sintered body and influenced by the amount of a plasticizer added during slurry preparation was examined. The composition of the raw material powder is about 8.6% by weight of Na 2 O, about 0.7% by weight of Li 2 O, and the remainder is Al 2 O 3 .
As a comparative example, a slurry prepared by adding an alcohol as a solvent and polyvinyl butyral (PVB) as a binder at the time of preparing a slurry and a slurry prepared by adding water but using no plasticizer as a solvent were used. The result is shown in FIG. The binder was constant at 3% by weight in terms of solid content. When a granulated powder obtained by adding a plasticizer at the time of preparing the slurry and drying and granulating is used, pores of 5 μm or more remaining in the sintered body are reduced to about 0% by adding the plasticizer in the range of 0.05 to 2.0% by weight. .2%, the lowest. Observation with a microscope revealed that there were few residual pores, that the size of the crystal grains in the sintered body of this example did not exceed 10 μm, and that the shapes were uniform.

【0012】(実施例2)スラリー調製時に添加するバ
インダー量が及ぼす焼結体に残留する平均直径5μm以
上の気孔量について検討した。バインダーはポリビニー
ルアルコール(PVA)である。可塑剤は炭素原子数約
40の酸化マイクロワックスエマルジョンを固形分に換
算して1.0 重量%一定とした。酸化マイクロワックス
エマルジョンの炭素原子数は30未満では可塑剤として
の効果が不十分であり、60以上ではエマルジョンとな
らず、約40とした。なお、原料粉の配合組成はNa2
が約8.6重量%,Li2Oが約0.7 重量%,残りがA
23である。比較例としては、溶媒としては水を用い
ポリカルボン酸分散剤を添加したものの、可塑剤を添加
しないで調製した物を用いた。その結果を図2に示す。
スラリー調製時に可塑剤を添加,乾燥造粒した造粒粉を
用いた場合、焼結体に残留する平均直径5μm以上の気
孔量は従来法で調製した焼結体と比較して、約50%低
減する。また、可塑剤はバインダーの機能も備えている
ため、バインダーの添加量を低減しても機械的強度を確
保することができる。可塑剤の効果により、バインダー
の持つ硬質性を緩和することがわかった。
Example 2 The amount of the pores having an average diameter of 5 μm or more remaining in the sintered body and influenced by the amount of the binder added during the preparation of the slurry was examined. The binder is polyvinyl alcohol (PVA). As the plasticizer, an oxidized microwax emulsion having about 40 carbon atoms was converted to a solid content and kept constant at 1.0% by weight. If the number of carbon atoms in the oxidized microwax emulsion is less than 30, the effect as a plasticizer is insufficient. The composition of the raw material powder is Na 2 O
Is about 8.6% by weight, Li 2 O is about 0.7% by weight, and the balance is A
l 2 O 3 . As a comparative example, a product prepared using water as a solvent and adding a polycarboxylic acid dispersant but not adding a plasticizer was used. The result is shown in FIG.
In the case of using a granulated powder obtained by adding a plasticizer at the time of slurry preparation and drying and granulating, the amount of pores having an average diameter of 5 μm or more remaining in the sintered body is about 50% as compared with the sintered body prepared by the conventional method. Reduce. Further, since the plasticizer also has a binder function, mechanical strength can be ensured even when the amount of the binder added is reduced. It was found that the rigidity of the binder was reduced by the effect of the plasticizer.

【0013】(実施例3)スラリー調製時に添加する水
溶性バインダーが及ぼすスラリー粘度,沈降性等の安定
性について検討した。ノニオンポリマー型バインダーと
して、分子量約30万のポリエチレンオキサイドあるい
は分子量約25,000のポリビニールアルコール(PVA)
を用いてスラリーを調製した。一方、アニオンポリマー
型バインダーとして、分子量約25万のポリアクリル酸
アンモンを用いてスラリーを調製した。バインダーと炭
素原子数約40の酸化マイクロワックスエマルジョンか
ら成る可塑剤の添加総量は固形分に換算して2.15 重
量%一定とした。なお、原料粉の配合組成はNa2Oが
約8.6重量%,Li2Oが約0.7重量%,残りがAl2
3である。ノニオンポリマー型バインダーであるポリ
エチレンオキサイドあるいはポリビニールアルコールを
用いた場合は、安定したスラリーが得られ、乾燥造粒工
程に供給できる。特に、ポリビニールアルコールを用い
た場合が安定性に優れる。一方、アニオンポリマー型バ
インダーであるポリアクリル酸アンモンを用いた場合
は、スラリーがゲル状になり、安定したスラリーは得ら
れなかった。従って、アニオンポリマー型バインダーと
の併用は不可であることがわかった。
(Example 3) The stability of the slurry viscosity, sedimentation, etc. exerted by the water-soluble binder added during the preparation of the slurry was examined. As a nonionic polymer type binder, polyethylene oxide having a molecular weight of about 300,000 or polyvinyl alcohol (PVA) having a molecular weight of about 25,000
Was used to prepare a slurry. On the other hand, a slurry was prepared using polyacrylic acid ammonium having a molecular weight of about 250,000 as an anionic polymer type binder. The total amount of the plasticizer comprising the binder and the oxidized microwax emulsion having about 40 carbon atoms was constant at 2.15% by weight in terms of solids. Incidentally, the composition of the raw material powder is Na 2 O of about 8.6 wt%, Li 2 O of about 0.7 wt%, the rest is Al 2
O 3 . When polyethylene oxide or polyvinyl alcohol, which is a nonionic polymer type binder, is used, a stable slurry is obtained and can be supplied to the dry granulation step. In particular, when polyvinyl alcohol is used, the stability is excellent. On the other hand, when ammonium polyacrylate, which is an anionic polymer type binder, was used, the slurry became a gel, and a stable slurry was not obtained. Therefore, it was found that the combined use with the anionic polymer type binder was impossible.

【0014】(実施例4)スラリー調製時に添加する可
塑剤が及ぼす造粒粉の成形性について検討した。バイン
ダーはポリビニールアルコール(PVA)であり、可塑
剤は炭素原子数約40の酸化マイクロワックスエマルジ
ョン,ポリエチレングリコール,炭素原子数約30のパ
ラフィンワックスエマルジョン,グリセリンの4種と
し、バインダーと可塑剤の添加総量は固形分に換算して
2.15 重量%一定とした。なお、原料粉の配合組成は
Na2Oが約8.6重量%,Li2Oが約0.7重量%,残
りがAl23である。成形体の表面を顕微鏡により観察
を行ったところ、ポリエチレングリコールあるいはグリ
セリンを添加した成形体の表面には造粒粉粒子の間隙が
多く観察されるのに対し、パラフィンワックスエマルジ
ョンを添加した成形体の表面には間隙が減少している。
更に、酸化マイクロワックスエマルジョンを添加した成
形体の表面は、より顕著な傾向を示し、造粒粉粒子の間
隙はほとんど観察されなかった。酸化マイクロワックス
エマルジョンを添加すると柔軟な造粒粉末が製造できる
ことがわかった。
Example 4 The formability of granulated powder exerted by a plasticizer added during slurry preparation was examined. The binder is polyvinyl alcohol (PVA) and the plasticizer is oxidized microwax emulsion with about 40 carbon atoms, polyethylene glycol, paraffin wax emulsion with about 30 carbon atoms, and glycerin. The total amount was constant at 2.15% by weight in terms of solid content. The composition of the raw material powder is about 8.6% by weight of Na 2 O, about 0.7% by weight of Li 2 O, and the remainder is Al 2 O 3 . When the surface of the molded body was observed with a microscope, many gaps of granulated powder particles were observed on the surface of the molded body to which polyethylene glycol or glycerin was added, whereas the surface of the molded body to which paraffin wax emulsion was added was observed. The surface has reduced gaps.
Furthermore, the surface of the molded body to which the oxidized microwax emulsion was added showed a more prominent tendency, and almost no gaps between the granulated powder particles were observed. It was found that a soft granulated powder can be produced by adding the oxidized microwax emulsion.

【0015】(実施例5)本発明の造粒粉を用いて作成
した固体電解質管を、図3の模式断面図に示すようなナ
トリウム−硫黄電池に組込み、充放電試験を行った。各
電池とも100Ah/cm2 の通電を行ったが、固体電解
質管の破損あるいは電池特性の低下は認められず、本発
明の造粒粉を用いて作成した固体電解質管が優れた性能
を有していることがわかった。
Example 5 A solid electrolyte tube prepared by using the granulated powder of the present invention was incorporated in a sodium-sulfur battery as shown in a schematic sectional view of FIG. 3, and a charge / discharge test was performed. Although a current of 100 Ah / cm 2 was applied to each battery, no breakage of the solid electrolyte tube or a decrease in battery characteristics was observed, and the solid electrolyte tube prepared using the granulated powder of the present invention had excellent performance. I understood that.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明は、β″アルミナ原料粉に水,バ
インダー,分散剤等を添加して乾燥造粒粉を製造する方
法において、前記原料粉と、水,ノニオンポリマー型水
溶性バインダー,分散剤,消泡剤の他に必須成分とし
て、ワックスエマルジョンを可塑剤として添加し、乾燥
造粒することを特徴とする。本発明の製造方法によって
得られる造粒粉は可塑剤がワックスエマルジョンである
ために、乾燥造粒時において原料粉粒子にコーティング
され、β″アルミナ造粒粉は柔軟性を持つ粒子となる。
そしてその造粒粉を用いて製造する焼結体は、成形時の
加圧により造粒粉が均一に破壊し粒界の発生が極めて少
なく結晶形が保たれているために、従来の製造方法で作
成した焼結体と比較して焼結体中の結晶相及び結晶粒子
の大きさが均一であり、機械的強度が高くなるため工業
的に有用である。
According to the present invention, there is provided a method for producing a dry granulated powder by adding water, a binder, a dispersant and the like to β ″ alumina raw material powder, wherein the raw material powder is mixed with water, a nonionic polymer type water-soluble binder, A wax emulsion is added as a plasticizer as an essential component in addition to a dispersant and an antifoaming agent, and the granulated powder is dried and granulated. For this reason, raw material powder particles are coated during dry granulation, and β ″ alumina granulated powder becomes flexible particles.
The sintered body produced by using the granulated powder has a conventional manufacturing method because the granulated powder is uniformly broken by the pressure during molding, and the generation of grain boundaries is extremely small and the crystal form is maintained. As compared with the sintered body prepared in the above, the size of the crystal phase and the crystal grains in the sintered body are uniform, and the mechanical strength is increased, so that it is industrially useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の可塑剤の効果を示す図である。FIG. 1 is a view showing the effect of the plasticizer of the present invention.

【図2】本発明の可塑剤によるバインダーの低減効果を
示す図である。
FIG. 2 is a view showing the effect of reducing the binder by the plasticizer of the present invention.

【図3】本発明の対象とするナトリウム−硫黄電池の全
体構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the overall structure of a sodium-sulfur battery to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…固体電解質管、2…正極容器、3…負極容器、4…
セラミックス製絶縁リング、5…硫黄、6…ナトリウ
ム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid electrolyte tube, 2 ... Positive electrode container, 3 ... Negative electrode container, 4 ...
Ceramic insulating ring, 5 ... sulfur, 6 ... sodium.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 繁 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigeru Sakaguchi 3-1-1, Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Plant

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】β″アルミナセラミックス焼結体製造用の
造粒粉の製造法において、原料粉に水を加えてスラリー
を調製する際、水溶性バインダー及び可塑剤としてワッ
クスエマルジョンを必須成分として添加混合し、得られ
たスラリーを乾燥造粒することを特徴とするβ″アルミ
ナセラミックス造粒粉の製造方法。
1. A method for producing a granulated powder for producing a β ″ alumina ceramic sintered body, wherein when water is added to a raw material powder to prepare a slurry, a wax emulsion is added as an essential component as a water-soluble binder and a plasticizer. A method for producing granulated β ″ alumina ceramics, comprising mixing and drying and granulating the obtained slurry.
【請求項2】前記水溶性バインダーがノニオンポリマー
型バインダーであることを特徴とする請求項1記載の
β″アルミナセラミックス造粒粉の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the water-soluble binder is a nonionic polymer type binder.
【請求項3】前記水溶性バインダーがポリビニールアル
コールであることを特徴とする請求項1記載のβ″アル
ミナセラミックス造粒粉の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the water-soluble binder is polyvinyl alcohol.
【請求項4】請求項1,2または3において添加するワ
ックスエマルジョンが30〜60個の炭素原子を有する
酸化マイクロワックスエマルジョンであることを特徴と
する請求項1記載のβ″アルミナセラミックス造粒粉の
製造方法。
4. The granulated powder of β ″ alumina ceramics according to claim 1, wherein the wax emulsion added in claim 1, 2 or 3 is an oxidized microwax emulsion having 30 to 60 carbon atoms. Manufacturing method.
【請求項5】請求項1,2,3または4において添加す
る可塑剤の固形分量が、0.05 〜2.0 重量%である
ことを特徴とする請求項1記載のβ″アルミナセラミッ
クス造粒粉の製造方法。
5. The β ″ alumina ceramic material according to claim 1, wherein the amount of the solid content of the plasticizer added in claim 1, 2, 3, or 4 is 0.05 to 2.0% by weight. A method for producing granular powder.
【請求項6】請求項1,2,3,4または5に記載した
方法により作成したβ″アルミナセラミックス造粒粉。
6. Granulated β ″ alumina ceramics powder prepared by the method according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
【請求項7】請求項1,2,3,4,5または6に記載
した方法により作成した造粒粉を用い焼結し、焼結体の
気孔率が0.4% 以下であることを特徴とするβ″アル
ミナセラミックス固体電解質。
7. Sintering using the granulated powder prepared by the method described in claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein the porosity of the sintered body is 0.4% or less. Characteristic β ″ alumina ceramic solid electrolyte.
【請求項8】請求項7に記載したβ″アルミナセラミッ
クスからなる固体電解質を用いたナトリウム−硫黄二次
電池。
8. A sodium-sulfur secondary battery using the solid electrolyte comprising the β ″ alumina ceramic according to claim 7.
JP8203417A 1996-08-01 1996-08-01 Beta"alumina ceramic material for sodium-sulfur secondary cell and cell using that Pending JPH1045464A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020023736A (en) * 2001-12-13 2002-03-29 서영석 Granular Ceramic Manufacturing Method
JP2006027914A (en) * 2004-07-12 2006-02-02 Toray Ind Inc Ceramic granule for press molding
KR101337407B1 (en) * 2012-03-15 2013-12-06 건국대학교 산학협력단 Fabrication of beta-alumina solid electrolyte with addition of beta-alumina seeds in spray-drying process and the secondary battery using it

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020023736A (en) * 2001-12-13 2002-03-29 서영석 Granular Ceramic Manufacturing Method
JP2006027914A (en) * 2004-07-12 2006-02-02 Toray Ind Inc Ceramic granule for press molding
KR101337407B1 (en) * 2012-03-15 2013-12-06 건국대학교 산학협력단 Fabrication of beta-alumina solid electrolyte with addition of beta-alumina seeds in spray-drying process and the secondary battery using it

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