JPS60501082A - ナトリウム硫黄電池用電気伝導性セラミック物質、集電体及び電池 - Google Patents

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】 ナトリウム硫黄電池に使用するための電子伝導性のリチアをドープした酸化物セ ラミック 技術分野 本発明は腐食性環境の存在で、高温の適用品に使用するのに適した電子伝導性の 耐食性セラミック物質に関するものである。更に詳細には、本発明はナトリウム 硫黄電池のようなエネルギー転換装置の容器及び集電器のためのコーティングと して適切なリチアでコーティングした酸化クロムに関するものである。

背景技術 硫黄電極を使用する二次電池は、硫黄、例えば容器／集電器、に接触する電池物 質の腐食を促進する比較高温で操作する。容器の腐食は種々の作用をもたらすこ とがあり、すなわち、物質に作用し、且つ活性反応体を「蚕食する」（これで容 量を減じる）ことは別髄して、これは、このような電池で通常使用する電極に対 して接触抵抗を増大する表面層を形成する。又、可溶性の腐食生成物は再析出し て、電極をふさぎ、活性物質の輸送を妨害し、且つ電流分布をむらにすることが ある。電極表面に析出する場合にはそれらはその構造及び湿潤性、並びに、それ と共に、それが部分的に、あるいは完全に、ふさぐことになる箇所の、この表面 で起こる反応の速度を変化させる。腐食生成物は又、固体電解質の表面に析出し て、電流密度の局部的な過剰を引き起こすことにより、あるいは直接の相互作用 又は浸透によって、それを部分的にふさぎ、損傷し、あるいは破壊することがあ る。

これらの腐食問題を克服しようとして、Ｎａ／ｓ電池の容器集電器用のコーティ ングとして、種々の電気伝導性物質が提案された。

米国特許第３，９５９．ＯＬ３号明細書では、モリブデン又はグラファイトの耐 食性であり、且つ電子伝導性のある層を使用して、このような電池に関連のある 腐食を減じる提案をしている。溶融している多硫化ナトリウム及び硫黄の反応体 を閉じ込めようとする金属容器の表面に耐食性コーティングを施す。

同様な方法で、米国特許第４．０４８．３９０号明細書では、多硫化物及び硫黄 の反応体を閉じ込めようとする電池容器の表面に、アルミニウムの保護コーティ ングを施すことを提案している。この特許明細書では、アルミニウムは、その露 出表面上に硫化アルミニウムの連続層を形成するので、アルミニウムの使用を提 案している。

米国特許第４，１１０．５１６号明細書では、多硫化ナトリウム及び硫黄の反応 体を閉じ込めておく耐腐食性容器の開発を試みて、更に別の方向を選んでいる。

この６ 特許明細書では、アルミニウムの閉じ込め容器を作り、次ニクロムの単一層、又 は亜鉛の層及びクロムの層ノどちらかをアルミニウムの上に配置し、クロムの表 面を内に閉じ込めようとする、腐食性反応体に直面する表面にさせることを提案 している。

米国特許第４，１３１，２．２６号明細書では、軟鋼容器如対する耐食性表面と して、内張り物質を使用しである、ナトリウム硫黄電池用の硫黄電夕容器を、も う一度開示している。この特許明細書では、中で特に発表しているように、張り 合わせ物質の別個の内張りをステンレス鋼、モリブデン又はニッケル／クロム合 金のような金属で作ることができることを教示している。

米国特許第４，１６０，０６９号明細書では、集電器は耐腐食性セラミック構成 要素及び緊密忙張り付けた金属被援から成る。使用するセラミックはドープした ルチル、Ｔｊ、０２、ドープしたチタン酸カルシウム、及び亜クロム酸ランタン ・ストロンチウムから成る。

米国特許第４．２１６．２７５号明細書では、最初にニッケル及びアルミニウム の主要コーティングでコーティングし、次に、この主要コーティングの上に、鉄 、コバルト又はニッケルの群のうちの少なくとも１種類の金属とクロムとの合金 のコーティングを施す、軽金属のセル壁体を設けることによって、Ｎａ、／Ｓ電 池の多硫化物融成物の腐食性性質の影響をなくすることを試みている。

特７４０ＨＧＯ−５０１０８２（３） 米国特許第４，２２６．９２２号明細書では、金属集電器の表面がホウ素化して あり、且つ集電器のホウ素化した表面に物理的に近接して追加のホウ素供給源が ある場合には、陰極集電器を長寿命にすることができることを提案している。

米国特許第４，２３２．Ｏ’９８号明細書では、ナトリウム硫黄セル用の非腐食 性の電気伝導性構成要素を作る更に別の手法を教示している。構成要素は繊維− 炭素基体、及び基体に化学的拡散接合をさせた無孔性クロム−鉄−炭素複合合金 表面層から成る。

米国特許第４，２４８，９４３号明細書では、クロム／酸化クロムのコーティン グをＮａ／ｓ電池の電気伝導性構成要素の表面上に配置して、浴融した多硫化ナ トリウム及び硫黄の反応体による腐食を克服している。

わずかの伝導性物質しか、Ｎ、ｌ］、／Ｓセルの操作温度で・多硫化物融成物の 作用に耐えることができない。

金属は熱力学的に不安定である。これらは、はとんどの場合、融成物中での溶解 度が無視することのできない硫化物を生成する。クロム、モリブデン、タングス テン、及びアルミニウムのような若干の金属は保護層で覆われてくるが、しかし 、これらは一定の条件下で、その不動態化特性を失う。しかしながら、多硫化物 融成物中で良好な腐食安定性を示す酸化クロムのようなセラミック物質には、集 電器中で使用するのに十分な電子伝導性がない。時には、セラミックにドープ剤 を使用して、セラミックの伝導性を増大させる。しかしながら、若干のドープ剤 、例えばＮ１０、はＣｒ２Ｏ３の伝導度を増大させるけれども、その腐食抵抗力 を損なう。

Ｎ（ｖ／ｓセルの容器／集電器に使用する有効なコーティングには、多硫化物融 成物に対する良好な腐食安定性、十分な伝導度、及び硫黄よりも、むしろ多硫化 ナトリウムに対する優先的な湿潤性がなければならない。

この度、酸化リチウム、Ｌ１２０、でドープした酸化クロム（Ｃｒ２０３）物質 は、これらの必要条件を満足することを見い出した。これらの固有の物質特性の 外に１酸化クロムコーテイングは次の特性を示す：熱的循環の条件下での基体に 対する密着性、コストの対応性、及び基体への比較的簡単な析出方法。

化学的に類似した元素のナトリウム及びカリウムは酸化クロムに対して電気伝導 度を制限する好ましくない汚染物質であるから、リチウムが酸化クロムの伝導度 を増大させるという事実は全く意外である。

本発明の開示 本出願明細書の発明は、集電器が少なくとも腐食性環境と接触している領域では 、七ラミックコーティングを施しである金属又は金属合金から成り、セラミック コーティングは、酸化クロムのモルを基準にして、少なくとも約０．０２モモル 係好ましくは約０．０２５モル係と１モル係との間の酸化リチウムでドープした 酸化クロムから成り、且つリチアをドープした酸化クロムは、酸化ナトリウム及 び酸化カリウムから成る群から選定する、どんな不純物をも約０．５モル係より も少なく、なお更に好ましくは約０．１モル係よりも少なくしか含有しないこと を特徴とする、高温で、且つ腐食性環境の存在で使用するのに適切な、改良され た電気伝導性集電器から成る。セラミックコーティングは、厚さが約０．１μｍ と約２０μｍとの間であり、且つ集電器を、例えば電気化学セル、又はバッテリ ー中で、使用する時の環境温度での固有抵抗が約１００オーム−αよりも少ない のが好ましい。セラミック酸化物コーティングを施しである金属又は金属合金は クロムから成るのが好ましい。本発明の集電器の一部を変更した実施態様では、 クロム、好ましくはクロムから成る合金、の層は、ドープしたセラミック酸化物 層と、例えば鉄製の、他の電気伝導性構成要素との間の電流伝導性層として使用 する。ことができる。

本発明は又、上記のセラミックコーティング物質、及び集電器が集電器／容器と しての働きをすることのできる上記の集電器を使用する電気化学セル又はバッテ リーを目的とする。

本発明の集電器のセラミックコーティング物質は６か月に達する期間の間、３５ ０°Ｃで多硫化物融成物に露出した場合に、有利にも、硫黄又は多硫化物のよう な腐食性物質に対して腐食の徴候を全く示さなかった。

７ この期間中に硫黄とＮａ２Ｓ５との間の融成物組成物の幅全体に、局部的に露出 させることのできる容器（集電器）の部分のセラミック表面を露出するのに十分 な電流密度で負極分極、正極分極、及び（又は）この繰り返しをさせた。なお更 に、ドープしたセラミック酸化物の固有抵抗は硫黄／多硫化物融成物の環境に露 出した直後に多少増大することがあるけれども、固有抵抗は、有利にも、許容で きる値で安定化することを見い出した。

本発明を実施する最良の方法 上記で簡単に検討したように、本発明の集電器は、高温で集電器を露出させるこ とになる物質に対して、腐食抵抗性のある、電子伝導性のドープしたセラミック 酸化物と、セラミックー金属界面に緊密に取り付けである金属伝導体との組み合 わせから成る。

本発明のドープしたセラミック酸化物は、上記したように、リチアドープ剤のモ ル係が酸化クロムのモルを基準にして、少なくとも約０．０２モモル係好ましく は約０．０２５モル係から１モル係までの間、最も好ましくは約０．５モル係の 酸化リチウム、Ｌ１□、ドープした酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）から成る。本発明 で使用する酸化クロムは、酸化クロムのモルを基準にして、約０．５モル係より も少ない酸化ナトリウム又は酸化カリウムの不純物を含有する。

本発明の好ましい実施態様では、団−プした酸化り特表昭ＧＯ−５０１０８２（ ４） ロムはＣｒ２０３０モルを基準にして、Ｎδ２０不純物を約０．１モル係よりも 少な（、又に２０不純物を約０．１モル係よりも少なくしか含有しない。この好 ましい実施態様のセラミック酸化物を作るのに、適切に使用することのできる、 市販品を入手できる酸化クロムは、一般に約０．０２モモル係りも少ない酸化す トリウム、及び約０．０３モモル係りも少ない酸化カリウムしか含有していない 高純度（ＨＰ）　［化クロムを包含する。Ｃｒ２Ｏ３中の、これらの不純物を、 このように限定すれば、リチアをドープした酸化クロムの固有抵抗を著しく低下 させる効果があることを見い出した。

本発明のドープしたセラミック酸化物を製造する一方法は、酸化クロム及びドー プ剤、又は、もつと一般的には、ドープ剤を生成することのできる物質、をアセ トンに添加し、且つ混合物を混練りすることから成る。粉末は乾燥してから、焼 成し、次に製粉する。酸化リチウムドープ剤を製造するのに使用することのでき る物質は、限定するものではないが、硝酸リチウム、水酸化リチウム、又は炭酸 リチウムを包含し、硝酸リチウムが最も好ましい。ドープしたセラミック酸化物 を製造する一方法を上記に記載したけれども、本発明のドープしたセラミック酸 化物を製造するために普通使用する他の方法は、当業者にとっては周知であろ％ ドープしたセラミックは又酸化又は全気中での焼きなまし及び焼結のよりな熱処 理を更に施してもよい。本発明によるドープしたセラミック酸化物を使用して、 コーティング、又は密度が理論密度の、一般に９０％よりも大きい、一般姥約９ ５％よりも大きい、高温圧縮物体を作ることができる。例えば、基体がクロム合 金である、ドープしたセラミック酸化物でコーティングした集電器に、酸化処理 を施すことによって、コーティングの微小孔に接続している基体のコーティング を施してない側を腐食抵抗性酸化クロムに転化させることＫなる。酸化クロム自 体は伝導性ではないけれども、このような酸化処理がドープした；−ティングの 固有抵抗に不利な作用を及ぼすことはない。

ドープしたセラミック酸化物粉末を使用し、スパッターリング及びプラズマ噴霧 な包含する種々の方法で、金属又は金属合金の伝導体をコーティングすることが できる。本発明で、セラミック酸化物のコーティングを基体に施すのに使用する ことのできるスパッターリング技法は尚業界では周知である。この技法の記述の 一つは書籍、「薄膜処理（Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　）　Ｊ、ジエ ー・エル・ボッセン（Ｊ、Ｌ、Ｖ○５ｓｅｎ　）　、及ヒタフルユー・ケルン（ Ｗ、Ｋｅｒｎ　）　、編集発行所、アカデミツク・プレス（Ａｃａｃｌｅｍｉｃ 　Ｐｒｅｓｓ　）、ニュー・ヨーク、１９７８年にある。同様に、士ラミック酸 化物のプラズマ吹霧を例示する参考文献は、ピー・ピンセンチニ（ｐ、　’ｙｉ ｎＣｅｎＺｉｎｉ　）編集発行、セラミック処理の進歩（Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉ ｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　）（第三　シー００ アイ・エム・ティー・イー・シー、リミニ、イタシー（３ｒｄ’　Ｃ工ＭＴＥＣ ，Ｒ１ｍ１ｎｉ、　Ｉｔａｌｙ　）、１９７６年〕、全国学術研究会議（Ｎａｔ ’１．　Ｒｅｓ、　Ｃｏｕｎｃｉｌ　）、ノアエンサ（Ｆａｅｎｚａ）、イタシ ー、１９７７年の第２０８ページから第２１１ページまでにある「クロム酸化物 によるプラズマ噴霧（Ｐｌａｓｍａ　Ｓｐｒａｙｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｃｈｒｏｍ ｉｕｍＯｘｉｄｅｓ　）、ビ〜・ボシュ（Ｐ、　Ｂｏｃｈ　）、ピー・フォーチ ェス（Ｐ、　Ｆａｕｃｈａｉｓ　）及びエイ・ボリエ（Ａ。

ＢＯｒｌｅ　）である。

セラミツ“りを施して本発明の集電器を作ることのできる適切な金属又は金属合 金は、限定するものではないが、アルミニウム、ニッケル、クロム、鉄、ケイ素 、モリブデン、及びこれらの合金、金、白金、並びに、これらの併合物を包含す る。クロム及び更に好ましくは、クロムを含有する合金が好ましく、クロムを含 有するフェライト合金が最も好ましい。一般に金属又は金属合金にセラミックコ ーティングを施して、厚さを約０．１μｍと約２０μｍとの間にするが、これで セラミック酸化物コーティングは固有抵抗が約１００オーム−αよりも少なくな る。不純物Ｎａ２Ｏ及びに２ｏが、それぞれ約０．１モル係よりも少ない、リチ アをドープした酸化クロムで得ることができるように、ドープしたセラミックの 固有抵抗を約１０オーム・αヨリモ少すくするのが最も好ましい。

本発明の一実施態様では、集電器は、電気セル又はバッテリーの集電器容器とし ての働きをすることカーできる。この実施態様の典型的な例、容器、例えばステ ンレス鋼容器は、本明細書で教示のドープした酸化クロムで内部をコーティング することができる。本出願の発明の別の実施態様では、セラミック酸化物と電気 伝導性構成要素との間に、金属又は金属合金の層を使用するのが好ましいことが ある。この第二の実施態様では、中間層は上に記載したように、金属又は金属合 金から成るが、しかし、この中間層はクロムを含有する合金から成るのが好まし い。例えば、クロムを含有する合金（フェライトステンレス鋼）の層はドープし たセラミック酸化物コーティングと鉄（例え＆−１’軟鋼）を含有する構成要素 との間に使用することができる。

このように、電気化学セル又はバッテリーの容器カー軟鋼である場合には、容器 の内側に、クロムを含有する合金層、次に七ラミックコーティングを層にすれ（ ず、腐食抵抗性のある電気伝導性の容器／集電器拠することができる。この中間 層は、スノぐツタ−リング、水溶液電気メッキ、プラズマ噴霧などを包含する種 々の方法で施すことができる。

上記した本発明の集電器は、集電器として、ある℃゛は電気化学セル又は電池、 例えば、溶融炭酸塩燃料セル又はＮａ、／Ｓ電池でのような、高慕で働く耐食性 の電子伝導性機成要素が好ましい種々の適用で、集電器／容器として有効なもの である。セラミックコーティングは固有抵抗が約１００オーム−儒よりも少なく 、約１０オーム−ぼよりも少ないのが好ましい本発明の集電器は、このような適 用では最も有効である。Ｎａ／Ｓ電潰で使用するのに好ましく適切な集電器に施 しであるセラミック酸化物コーティングは、Ｎａ２Ｏ不純物の含有量が０．１モ ル優よりも少なく、且つ０．０２モモル優りも多量の、好ましくは約０．０２５ モルモル優１モル優までの間の、最も好ましくは約０．５モル優の酸化リチウム でドープした酸化クロムから成る。Ｎａ、／Ｓ電池は、（１）外部回路と電気的 に接触している溶融アルカリ金属反応体−負極を含む負極反応帯域、（２）負極 反応体と電気化学的に反応する溶融液体電解質、及び表面の少なくとも一面が正 極反応体に露出している集電器から成る正極反応体を含む正極反応帯域、及び（ ３）負極及び正極の反応帯域の間に挾まれ、且つ接触していて、主要部の液体移 動に対する陽イオン透過性障壁から成り、集電器が陽イオン透過性障壁及び該外 部回路の両方と電気的に接触しているタイプの電気転換装置である。ＮＶ／Ｅ３ 電池では、負極反応体はナトリウムであり、且つ正極反応体は溶融多硫化物塩、 又は硫黄と硫黄飽和溶融多硫化物塩との混合物から成る。このようなナトリウム ／硫黄蓄電池、は当業者には周知であり、且つ次の米国特許の第３，４０４，０ ３５号明細書、第３，４０４．０３６号明細書、第３．４１３．１５０号明細書 、第３，４４６．６７７号明細書、第３．４５８，３５６号明細書、第３．４６ ８，７０９号明細書、第３，４６８，７１９号明細書、第３，４７５．２２’　 ［］号明細１゛、第３，４７５．２２３号明細書、第３，４７５，２２５号明細 書、第３，５３５，１６３号明細書、及び第３．７１９．５３１号明細書に開示 しである。

下記の実施例は本発明の詳細な説明するために示すものであり、且つ本発明で企 図する最良、の方法を示すものではあるが、制限するものと解釈するべきではな い。

実施例１ 本実施例では、酸化リチウムでドープした高純度酸化クロムの処理及び性能を説 明する。

高純度の酸化クロムを硝酸リチウムと配合して使用した。組成はＣｒ２Ｏ３中の 酸化リチウムが固溶体の０．５モル優に成るように選定した。酸化物中の主要不 純物を質量分析法で測定して、Ｎａ及びＶ　（５０ｐｐｍ重量）、Ｋ　（１００ ｐｐｍ重量）、及びＡＪ、　Ｃａ、　Ｆｅ、　Ｓ及びＳｉ　（２０ｐｐｍ重量） であった。原料粉末中に存在する塩素（１０００ｐｐｍ　）は次の処理で揮発す るものと予想した。硝酸リチウムを２２０℃で乾燥し、且つ粉砕して微粉末にし た。

酸化物（７５ｇ）及び硝酸塩（０，３４ｇ）を試薬品位のアセトン（１０５ｍＪ ）に加えて、混練りした。生じたスラリーを超音波分散させ、次に低加熱で、か き混ぜて乾燥した。乾燥粉末を空気中で１１００°Ｃで１４ 時間焼成し、且つ素早く製粉した。

シリコーンを噴霧して滑らかにしである鋼のダイスの中で、７５ｙ量の粉末を結 合剤を加えないで予備圧縮した。得られた予備成形品を、エタノール中でスラリ ーにした滑剤品位の窒水ホウ素でコーティングした。

ビレットを予備加熱しであるグラファイトダイスの中で、次の条件で加熱圧縮し た＝２８メガパスカル、１６００℃、１時間。達成した密度は理論最高密度（こ れは５．２１　ｇ／ｃｍ３である）の９６．１チであった。

ビレットを空気中で、１５００℃で６時間焼きなましだ。ビレットの中央切断面 からの長方形の棒をダイヤモンド研摩した。

物質の特性は次の通りであった：粒度は約１８μｍであった。３５０°Ｃでの固 有電気抵抗は４．４オーム・鑞と４．０オーム・儂との間であった。固有抵抗の 温度依存性は０．３２　ｅＶから０．３７　ｅＶまでの値に相当した。

棒を６５０℃で多硫化ナトリウムから成る腐食性環境の下に直いた。

標準過程に従って、試薬の一硫化ナトリウム及び再昇華硫黄から多硫化ナトリウ ムを製造した。詳細には、成分を密封アンプル中で２４時間溶融し、且つ冷却し てから粉末にした。試験試料を、ばち形にし、且つダイロン（Ｄｙ１ｏｎ　）セ メントで高純度のグラファイト棒に固定した。電流に１８３日間、露出している 期間中、電圧電流測定及び抵抗測定を行った。この期間中、容器（集電器）の一 部を局部的に露出させることのできる硫黄と三硫化ナトリウムとの間の融成組成 物のスパン全体に試料表面を露出させるのに十分な電流密度の負極、正極に、循 環させながら試料を露出させた。

２０日の時点で、そのままの方法で固有抵抗は１０．８オーム−儒を示した。１ ８６日後では、それ以外の方法で固有抵抗は４７オームー篩を示した。内面試験 （ＳＥＭ、ＥＤＸＸＡＥＳ）＊によっても、又は融成物の分析によっても腐食の 徴候は認められながった。

”Ｃ２ＦＭ　：走査電子顕微鏡法、ＥＤＸ：エネルギ゛−分散Ｘ−線分析法、Ａ ＥＳ　ニオージｘ　（Ａｕｇｅｒ　）電子分光法〕。

物質の固有抵抗は露出の２０日後には安定化し、月つ６か月間、同じ値のままで あったが、この値は容器のコルティング物質として使用するのに適切な低さであ った。

実施例２ 本実施例では、酸化リチウムでドープした純度が中程度の酸化クロムの処理及び 性能を説明する。

純度が中程度の酸化クロムを硝酸リチウム（実施例１のようにして乾燥した）と 配合して使用した。組成はＣｒ２Ｏ３中の酸化リチウムが固溶体の０．５モル優 に成るように選定した。酸化物中の主要不純物は質量分析法及び湿式化学分析で 測定して、Ｎａ（１５００１）１）ｍ重量）、Ｃａ　（２００ｐｐｍ　重量）、 Ｐ及びＳｉ（１００ｐｐｍ重量）、及びＫ　（５ｐｐｍ重量）であった。原材粉 末中に存在する硫黄（硫酸塩として５０００　ｐｐｍ重量）は次の処理中に揮発 するものと予想していた。

酸化物（１５０ｇ）及び□硝酸塩（０，７８、ｒ　）を試薬品位のアセトン（１ ８ｏｍｌ）に加えて、混練りした。

得られたスラリーを超音波分散させ、次に低加熱でかき混ぜて乾燥した。乾燥粉 末を空気中で１１００°Ｃで１時間焼成して、且つ素早く製粉した。

１５０、！９量の粉末を予備圧縮してビレットにし、次に、これを実施例１に記 載したようにして、加熱圧縮ｌ−だ。達成した密度は理論最高密度（これｉ−１ −１５−２ｌ　７ｃｍ”である）の９９．５係であった。

ビレットを空気中で１５００°Ｃで６時間焼きなましした。ビレットの中央切断 面からの長方形の棒をダイヤモンド研削した。

物質の特性は次の通りであった、二粒度は約３μｍ゛であった。３５０℃での固 有電気抵抗は６６オームーαであった。固有抵抗の温度依存性は３００℃と６５ ０°Ｃとの間の温度範囲で０−５０　ｅＶなる値に相当した。

本実施例のドープしたセラミック酸化物の腐食抵抗力は良好であるけれども、そ の固有抵抗が実施例１の物質に比較して高いために、集電器用のコーティングと して使用するには比較的好ましくなかった。

実施例６ 本実施例では、リチウム−酸化物をドープした酸化クロムを無線周波数スパッタ リングしたコーチインクの用途を説明する。

焼成工程を経て行う実施例１の方法で製造した粉末をプラズマ噴霧して、スパッ タリング　ターケゝットを製造する。６インチＣ７５ｍｍ）の円盤形態をしてい るステンレス鋼の、熱的に冷却してあろターケゞット　ベースにプラズマ噴霧コ ーティングを施す。約２００μｍの厚さのコーティングを施して、多数回のスパ ッタリング操作に対して十分な物質を準備する。

アルコゞンガス、及び砂吹き付は及びエツチングをしである、Ｅ−シライト（Ｅ 　−Ｂｒ１ｔｅ　）のステンレス鋼の銃弾形棒のための回転保持具を使用して、 スパッタリングを行う。（Ｅ−シライトは、クロム２６重量褒及びモリブデン１ 重量％を含有するフェライト合金である。〕この場合のスパッタリング析出物に ついて、コーティングの厚さの推算値は２μｍである。

このようにして作った試験試料をＭｏ棒にねじで連結し、転倒させ、且つ実施例 １の時と大体同じ方法で、６５０℃の多硫化ナトリウム融成物に浸漬する。

実施例４ 本実施例では、酸化リチウムをドープした高純度酸化クロムの処理及び性能を説 明する。

実施例１のような高純度の酸化クロムを硝酸リチウムと配合して使用した。組成 はＣｒ　２０３中の酸化リチウムが固溶体の１．０モル優に成るように選定する 。酸化物中の主要不純物を質量分析で抑ｊ定して、Ｎａ及びＶ８ （５０ｐｐｍ重量）、Ｋ　（１００ｐｐｍ　）、及びＡノ、Ｃａ。

Ｆｅ１　Ｓ及びＳｉ　（２０１’）Ｉ）ｍ重加）である。原料粉末中に存在する 塩素（１０００ｐｐｍ重量）は次の処理で揮発するものと予想していた。硝酸リ チウムを２２０°Ｃで乾燥し、且つ粉砕して微粉末にした。

酸化物（７５ｇ）及び硝酸塩（０，６９ｇ）を試薬品位のアセトン（１０５ｍｌ ）に加え、且つ混練りする。

生じるスラリ〜を超音波分散させ、次に低加熱で、かき混せて乾燥する。乾燥粉 末を空気中で１１００℃で１時間焼成し、且つ素早く製粉する。

実施例１のように、７５ｇ量の粉末を予備圧縮し、且つ窒化ホウ素でコーティン グする。ビレットを加熱圧線し、空気中で１５００°Ｃで６時間焼きなましする 。

ビレットの中央切断部分からの長方形の棒をダイヤモンド研摩する。

物質の特性は次の通りであった：粒度は約１８μＭである。６５０°での固有電 気抵抗は２．１オーム−儂と５．２オ〜ムーσとの間であると推定する。棒を６ ５０°Ｃで多硫化ナトリウムから成る腐食性環境に置く。

実施例５ 本実施例では、リチウム−酸化物をドープした酸化クロムの反応的スパッタリン グをしたコーティングの用途を説明する。

焼成工程を経て行う、実施例１の方法で製造した粉末をプラズマ噴霧して、スパ ッタリング　ターゲットを製造する。６インチ（７５ｍｍ）円盤の形態をしてい ルステンレス鋼の熱的に冷却したターゲットベースにプラズマ噴霧してコーティ ングを施す。厚さ約２００μｍのコーティングを施して、多数回のスパッタリン グ操作に対して十分な物質を準備する。ターケゞット上にリチウム金属で線を引 いて、リチウム含有量を１．０モルチに増す。

アルゴンガス、酸素がス、及び抄成き付は及びエツチングしであるＥ−ブライド のステンレス鋼の銃弾形棒のための回転保持具、を使用してスパッタリングを行 う。この場合のスパッタリング析出物について、コーティングの厚さの推定値は ２μｍである。

このようにして作った試験試料をＭｏ棒にねじでつなぎ、転倒させ、且つ実施例 １のときと大体同じ方法で、３５０°Ｃの多硫化ナトリウム融、我物に浸漬する 。

開示に関しては、当業者にとっては、本発明の多くの変更は明白であろう。本発 明の真の範囲内に収まる、このような変更はすべて、請求の範囲の項に包含され ることを意味するものである。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　酸化クロムのモル数を基準忙して、少なくとも０．０２２モル％酸化リチウ ムでドープした酸化クロム（Ｃｒ２０３）から成り、該酸化クロムは、該酸化ク ロムのモル数を基準にして、酸化ナトリウム及び酸化カリウムから成る群から選 定するどの不純物をも約０．５モル％よりも少なく含有することを％徽とする、 高温で、且つ腐食性環境の存在で、使用するのに適切な電気伝導性セラミック物 質。 ２、酸化リチウムドープ剤が約０．０２５モルチと約１モル％との間の範囲内に あることを特徴とする、上記色１項に記載の電気伝導性セラミック物質。 ６、酸化リチウムでドープした酸化クロムが、酸化クロムのモル数を基準にして 、酸化ナトリウム及び酸化カリウムから成る群から選定するどの不純物をも約０ ．１モルチよりも少なく含有することを％像とする、上記第２項に記載の電気伝 導性セラミック物質。 ４　セラミック物質の密度が理論密度の約９０％よりも大きいことを特徴とする 、前記第１項に記載の電気伝導性セラミック物質。 ５、少なくとも腐食性環境と接触している領域で、セラミックコーティングを施 しである金属又は金属合金から成り、該セラミックコーティングは酸化クロムの モル数を基準にして、少なくとも０．０２モルチの醒１ 化リチウムでドープした酸化クロムから成り、該酸化クロムは、酸化クロムのモ ル数を基準にして、酸化ナトリウム及び酸化カリウムから成る群から選定する、 どの不純物をも約０．５モルチよりも少なく含有することを特徴とする、高温で 、腐食性環境の存在で、使用するのに適切な、改良された電気伝導性集電器。 ６、セラミックコーティングは厚さが約０．１μｍと約２０μｍとの間であり、 且つ固有抵抗が集電器を使用する環境の温度で約１００オーム−αよりも少いこ とを特徴とする、上記第５項に記載の改良された電気伝導性集電器。 ７、　クロムの合金から成る層を、金属又は金属合金とセラミックコーティング との間に設置することを特徴とする、前記第５項忙記載の改良された電気伝導性 集電器。 ８、酸化リチウムドープ剤が約０．０２５モルチと約１モル％との範囲内で存在 することを特徴とする、前記第５項に記載の改良された電気伝導性集電器。 ９、酸化リチウムドープ剤が約０．５モル％の量で存在することを特徴とする、 上記第８項に記載の改良された電気伝導性集電器。 １０、ｅ化リチウムでドープした酸化クロムは、該酸化クロムのモル数を基準忙 して、酸化ナトリウム及び酸化カリウムから成る群から選定するどの不純物をも 約０．１モルチよりも少なく含有することを特徴とする前記第６項に記載の改良 された電気伝導性集電器。 １１．金属又は金属合金をアルミニウム、ニッケル、クロム、ケイ素、鉄、モリ ブデン、及びこれらの合金、金、白金、並びにこれらの配合物から成る群から選 定することを特徴とする、前記第５項に記載の改良された電気伝導性集電器。 １２、金属又は金属合金がクロムから成ることを特徴とする、上記第１１項に記 載の改良された電気伝導補集電器。 １３、　（１）外部回路と電気的に接触している溶融アルカリ金属反応体負極を 含む負極反応帯域、（２）負極反応体と電気化学的反応性のある溶融成体電解質 、及び表面の少なくとも一面が正極反応体に露出している集電器から成る、正極 反応体を含む正極反応帯域、及び（３）負極及び正極の反応帯域の間に差し込ん であって、両帯域と接触している、大部分の液体移動に対する陽イオン透過性障 壁から成り、該集電器は、陽イオン透過性障壁及び該外部回路の両方と電気的に 接触している電気化学セル又はバッテリーにおいて、 少な（とも該正極反応体と接触している領域では、　Ｄセラミックコーティング を施しである金属又は金属合金から成る集電器を、装置の集電器として使用し、 該セラミックコーティングは酸化クロムのモルを基準にして、少なくとも０．０ ２モル係の酸化リチウムでドープした酸化クロムから成り、該酸化クロムは、酸 化クロムのモルを基準（（シて、酸化ナトリウム及び醇化カリウムから成る群か ら選定する、どの不純物をも約０．５モル係よりも少なく含有し、該溶融正極反 応体に、該セラミックコーティングを露出させろが、該金属又は金属合金を露出 させないように、該集電、器を該正極反に帯域内に配置することから成る、 ことを特徴とする、電気化学セル又はバッテリー。 １４、集電器も又正極反応体のための容器としての働きをすることを特徴とする 、上記第１３項に記載の電気転換装置。 １５、負極反応体はナトリウムであり、且つ正極反応体は溶融多硫化物塩、又は 硫黄と硫黄の飽和した溶融多硫化物塩との混合物から成ることを特徴とする、前 記第１６項に記載の電気転換装置。 １６、セラミックコーティングは、醇化リチウムでドープした酸化クロムから成 り、酸化クロムのモル数を基準にして、酸化ナトリウム及び酸化カリウムから成 る群から選定する、どの不純物をも約０，１モル係よりも少なく含有することを 特徴とする、前記第１６項に記載の電気転換装置。 １７、酸化リチウムドープ剤は約０．０２５モル係と約１モル％との間の量で存 在することを特徴とする、上記第１６項に記載の電気転換装置。