JPS58131662A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPS58131662A
JPS58131662A JP57014014A JP1401482A JPS58131662A JP S58131662 A JPS58131662 A JP S58131662A JP 57014014 A JP57014014 A JP 57014014A JP 1401482 A JP1401482 A JP 1401482A JP S58131662 A JPS58131662 A JP S58131662A
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Hideo Okada
秀夫 岡田
Shigeru Okabe
岡部　重
Hiroshi Hida
飛田　紘
Munehiko Tonami
戸波　宗彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料電池に係９、特にＳ＊炭鐵塩を電解質とす
る燃料電池に関する。
燃料電池の電解質体には、多孔質セラミックス焼結体か
らなる電解質保持材に電解質を保持してなる電解質体（
以下、マトリックス城電解買体というＪ及び非導電性粒
子と電解質との混合成形体（以下、ペースト盤電解質体
という）の両方式がある。
従来技術の電解質体は下記の点で十分に満足し得るもの
とは言えない。
１）製造過１１における電解質体のそり、亀裂の発生。
２）　電池運転中の熱ナイクルによる亀裂の発生。
３）電池運転中の熱的変形。
４）　電解質の保持能力が低−１ ５）　電解質保持材の結晶形態と粒子径の変化。
従来から知られている電解質保持材の代表面な潟として
リチウムアル電ネートがるる。リチウムアルミネートと
してはａａＬｒｍの３形態が知られておｎ、＊ｇａｍリ
テクムアルミネー）１−電解質保持材として用いた場合
、電池運転の時間経過に伴’Ａ％／又はｒ鳳すテクムア
ルミネートに結晶形態が叢遺し、その粒子密度が大巾に
変わるという問題点がある。
本ｊｉｌｔ元明省らは上記の問題点を解決すべく、新規
な電解質保持材として、チタン酸カリウム、籍に稙ｌａ
状チメン酸カリクムを見いだし九、かかる電解質保持材
倉有する燃料電池は、電解質体の機械的強度が強く、ヒ
ートサイクルに対しても頑強で、電解質保持材力も高く
、かつ初期の電池性能が優れる。
本発明の目的は、前記チタン酸カリウムを有する電池よ
りも、安定で高性能の電池性能を発揮し得る燃料電池を
提供するにるる。
本発明はチータン鍍リチウムを電解質保持材として言む
燃料電池でめる。チタン酸リチウムは、腐食性アルカリ
炭酸塩電解質との長時間の接触においても安定でめシ、
かつ機械的強度もすぐれる。
本発明の燃料電池は、頻繁な熱サイクルを経験しても電
装ｒ発生することなく、長期間安定に電池性餌を縦神し
得る。
チタン酸リチウムを電解質保持材として言む電解質体に
おいて、チタン酸リチウムはチタニアとリチウム塩を反
応させて作る仁とができる。リチウム塩としてｒｉ炭戚
リチウム、水酸化リチウム酸いはそれらの１つの水、ｖ
ｌｌＩ物、硝酸リチウムなど各ｍｏｋｘを用いる仁とが
できゐ。
ｌた、チタン化合−の他の出発原料としてはオルトチタ
ン酸、ンメチタン鐵、四塩化チメｙ、ｍ酸テメニルなど
各種の塩を用いることもできる。
チタンアルコキシドのごとき有機の塩も利用できる。
ｙ−ｐ　ｙ酸力’Ｊ　’ｌム、籍に繊維状のチタン酸カ
リウム（ＫｍＯ・ｎ’Ｉ’ｌＯｍ　ａ　　ｎ　＝　２〜
８　）　ｆリチウム塩で熱処理することにより、カリウ
ム塩をリチウム塩に転換することもできる。
リチウム塩としては単独で用いることもできるが、他の
方法としてはカリウム塩、ナトリウム塩などを共存させ
て実施することもできる。
＃ｔｓ′ｉＬ保持材としてチタン酸リチウムを含んでな
る電解質体ｔ−得る方法としては種々の方法が考えられ
る。
その一つは繊維状チタン酸カリウムを電解質保持材とし
て含んでなる多孔質焼結体を作シ、これに電解質として
ＲｔｌＲリチウムを含む＃１炭酸塩をざ浸し、約５００
ｃ以上の温度で熱処理して安定化させる方法でるる。ｌ
た、単に上記多孔質焼結体ｔＶチウム塩単独で熱処理し
て安定化させたのちに−ｗＬｓ′Ｊ［を保持させる方法
もめる。
二酸化チタンもしくはメタチタン酸、オルトチタン酸と
炭酸カリウムを所定割合、好ましくはＫｍＯ／Ｔ量Ｏｓ
　のモル比でｌ／２５〜１／６に配合し、槙々の方法で
所定の大きさの電解質体形状に成形したのち、高温Ｃ＞
９００Ｃ）で熱処理し、好１しくは！ｌＩ緒し、これを
リチウム塩率諷もしくはそれを含む塩で熱処理して安定
させる方法もめる。
もちろん、前記の方法で製造もしくは安定化されたチタ
ン酸リチウムを含んでなる電解質保持材を出発原料とし
、ペースト歴もしくはマトリックス蓋電解質体を得るこ
とができるのは当然でるる。
電解質保持材の電解質体に占める割合は３０〜６０重量
％、電解質の割合ｔ１７０〜４０１１１１％で存在する
のが好鷹しい。
電解質保持材としてはチタン酸リチウムを単独で用いる
こともできるが、他の非導電性、耐アルカリ性材料を混
合して用いることも可能でるる。
以Ｆ％冥施ｆＩｔ挙げて本発明の内容を具体的に説明す
る。
冥施ｆ１１ 繊維状６チメン虚カリウム無水物（Ｋｍｏ・６Ｔｉ（ｈ
）１１５ｇＫ炭酸リチウム８９ｇｔ−添加して乾式混合
し、こｎ’ｔ７５０ｃで５時間空気雰囲気中で加熱処理
した。これを粉砕機で１００メツシユパスに粉伜、整粒
した。この原料を用いてコールドプレス成形法で厚さ２
■、１１００５ａ角の成形体を得たのち、１３００Ｃで
２時間熱処理して焼結し九。
この多孔質焼結体の気孔率は５５容量％でめった。これ
に、炭酸リチウムと無水炭酸カリウム（Ｋ＊Ｃ０５）の
混合電解質（６２：３Ｂ、モル比）ｔ−５２（ｌに加熱
、ｍ−した状態で言浸、冷却して電解質体を得た。
実態？１１２ 繊維状６チタン酸カリウム無水物を母原料とじて厚さ１
５ｍ、２００■角の多孔質焼結体を得次のち、こＡＫＩ
ＩＯｇの炭酸リチウムｔ−Ｓ融含浸して７５０Ｃで約１
０時間処理した。
続いてこれに実施例１と同一組成の混合電解質’ｊ−５
２０１：’のｍＪｉ下で含浸したのち、これを冷却して
電解質体ｔ−得た。
央り偶３ 平均粒径ＩＪＩｍの二酸化テタ７（ＴムＯｘ　）　１２
０ｇと無水炭酸リチウム１１０ｇを混合したのち、湿式
で約２時間墨線し、１４０Ｃで５時間ＩＩＬ床後、粉砕
機で１００メツシユパスに粉砕、整粒したのち、この原
料を用いて厚さ２■、２００■角の形状にプレス成形し
た。これを１１０Ｏｒで５時Ｉ司焼成したのち、さらに
１２５０１：’で３時間焼成して多孔質焼結体を得た。
これに実施ｆｌｌと同一組成の混合電解質を５２０ｃｏ
温度下で含浸したのち、これを冷却して≦解質体を得九
。
実施例番 実施９９１ないし実施例３で得た電解質体及び実施１’
ｌ１２の方法で得られ九繊維状チタン績カリウム焼結体
に電解質ｔ−＃ｌｌｌ１ｌ含浸して得られた電解質体（
比較例１）を用い、アノード及びカソードには多孔質ニ
ッケル焼結板及びリチウム化した酸化ニッケル焼結板を
用いて単セルを構成し、電池性能を測定した。
アノードには燃料としてａｌｓｏ％、Ｎ、５０％混酋ガ
スを、カソードには酸化剤として０ｓ１５％、Ｃ（ｈ３
０％、Ｎ、５５％混合ガスを供給し、６５０Ｃの温度で
電池を作動させ友、電流’ｆＨｔｉ　１００　ｍＡ／を
一放電時のセル電圧を測定した結果、初期には実施例ｌ
から実施例３及び比較例１の電解質体を用い九燃料電池
において、それ−ｔＴＬｏ、８０Ｖ、　０．７８Ｖ、　
０．８１　Ｖ、　０．７６ＶＯセル電圧でめったが、比
較例１の電解質体を用いた電池においては、１００時間
後に同条件でセル電圧が０．５８　Ｖと低下した。実施
例１から実施例３の電解質体を用いた電池においてはそ
れぞれ０．８２Ｖ、０．７７Ｖ、α８０■で電池性能は
低下していなかった。
なお、シャットダウン（６５０Ｃ→３００Ｃ）のくりか
えしによるガスクロス現象やウェットシール廊からのガ
ス洩れはいずれの場合にも認めら３７

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、多孔性の電解質保持材と前記電解質保持材を閣に挾
    んで配置された一対の電極及び前記電解質保持材内に保
    持された電解質とを有する電池において、前記電解質保
    持材がチタン酸リチウムを含むことを特徴とする燃料電
    池。 ２、特許請求の範囲ｉｓ１項において、前記電解質保持
    材が実質的にテタ／ｉｌｌリチウム刀為らなることｔ特
    徴とする燃料電池。 ３、特許請求の範ｇｊ１１項又は第２項において、前記
    電解質保持材が焼結体からなることを特徴とする燃料電
    池。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記電解質保持材
    がチタン戚すチクム繊維の１ｉＬｍ体からなることｔ−
    Ｓ徴とする燃料電池。
JP57014014A 1982-01-29 1982-01-29 燃料電池 Granted JPS58131662A (ja)

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