KR101796502B1 - Method of manufacturing interconnect coating layer and ceramic interconnects including the interconnect coating layer - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 구현예는 동시 소결에 의한 전극 지지체식 연결재 또는 분리판을 제조하는 방법으로서 지지체를 형성하는 단계; 전도성 세라믹 분말을 바인더 및 용제와 혼합하여 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트로 제조하고, 상기 지지체 상에 코팅하여 제1코팅막을 형성하는 단계; 상기 제1코팅막을 건조 또는 열처리 후 전도성 세라믹 분말을 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트를 제조하고, 상기 제1코팅막 상에 코팅하여 제2코팅막을 형성하는 단계; 상기 제1코팅막 및 제2코팅막이 형성된 지지체를 동시 소결(co-sintering)하는 단계; 를 포함하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법에 관한 것이다. One embodiment of the present invention is a method for manufacturing an electrode support type connecting member or a separator by simultaneous sintering, comprising: forming a support; Mixing the conductive ceramic powder with a binder and a solvent to prepare a slurry or a tape-cast green sheet, and coating the support on the support to form a first coating layer; Preparing a slurry or tape-cast green sheet of the conductive ceramic powder by drying or heat-treating the first coating layer, and coating the first slurry on the first coating layer to form a second coating layer; Co-sintering the support on which the first coating layer and the second coating layer are formed; To a process for producing a support type coupling material coating film.

Description

지지체식 연결재 코팅막의 제조 방법, 및 이로부터 제조된 지지체식 연결재 코팅막을 포함하는 지지체식 세라믹 연결재{METHOD OF MANUFACTURING INTERCONNECT COATING LAYER AND CERAMIC INTERCONNECTS INCLUDING THE INTERCONNECT COATING LAYER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a support-type connection material coating film, a method of manufacturing a support-type connection material coating film,

본 발명은 전해셀 또는 연료전지 등을 포함하는 전기화학셀에 적용되는 세라믹 연결재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic connecting material applied to an electrochemical cell including an electrolytic cell or a fuel cell, and a method of manufacturing the same.

고체산화물 전해셀(Solid Oxide Electrolysis Cells, SOEC)과 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs)는 셀을 구성하는 기본 요소인 전해질 및 전극이 모두 내열성이 우수한 세라믹으로 구성되어 있다. 이와 마찬가지로 고체산화물 연료전지는 다른 연료전지에 비해 상대적으로 넓은 온도범위에서 작동하는 연료전지로 알려졌으며, 대규모 분산용 발전뿐만 아니라 가정용 혹은 소규모 주거단지와 수송용을 위한 발전장치로 개발되고 있다. Solid Oxide Electrolysis Cells (SOEC) and Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) are composed of ceramics, which are excellent in heat resistance, as electrolytes and electrodes, which are basic components of the cell. Similarly, solid oxide fuel cells are known as fuel cells that operate over a relatively wide temperature range compared to other fuel cells and are being developed as generators for large scale distributed generation as well as for residential and small residential complexes and transportation.

또한, 이중 고체산화물 전해셀은 연료전지의 역반응 공정으로 증기로부터 수소를 생산하는 고온전기분해 장치로 사용할 수 있으며, 미국에서는 초고온가스로(Very High Temperature Reactor, VHTR)와 연계한 원자력이용 고온전기분해 수소생산기술을 개발 중에 있고, 국내에서도 스택규모의 고온전기분해 수소생산시스템을 개발하여 수소생산을 실증한바 있다. In addition, the dual solid oxide electrolytic cell can be used as a high temperature electrolytic apparatus for producing hydrogen from steam by a reverse reaction process of a fuel cell. In the United States, a high temperature electrolytic cell We are developing the production technology and have developed hydrogen production system of stacked scale high temperature electrolytic hydrogen production system in Korea.

최근에는 고체산화물 전해셀을 이용하여 지구온난화의 주범인 온실가스, 이산화탄소를 증기와 함께 전기분해하여 합성가스를 생산하고, 메탄올, 가솔린 등의 다양한 액체연료로 전환하는 에너지 저장 및 온실가스 재활용의 수단으로 주목을 받고 있다. In recent years, the use of solid oxide electrolytic cells to produce syngas by electrolyzing greenhouse gases and carbon dioxide, which are the main causes of global warming, together with steam, and to convert them into various liquid fuels such as methanol and gasoline. .

그러므로 고체산화물 전해셀로 구성된 고온전기분해기술을 이용하여, 신재생에너지와 연계한 수소생산 및 이산화탄소 전환에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 장치 및 운영방법 등 많은 부분에서 연료전지와 기술공유가 가능하므로 연료전지의 기술을 수소생산 및 이산화탄소 전환에 그대로 이용할 수가 있어 연료전지기술과의 동반 발전을 기대할 수 있다. Therefore, researches on hydrogen production and carbon dioxide conversion associated with renewable energy have been actively conducted using high temperature electrolysis technology composed of solid oxide electrolytic cells, and fuel cells and technology can be shared in many parts such as devices and operation methods Fuel cell technology can be used for hydrogen production and carbon dioxide conversion as it can be expected to develop in conjunction with fuel cell technology.

고체산화물 전해셀 및 연료전지는 셀의 형태에 따라 튜브형, 평관형, 평판형의 3가지로 구분할 수 있으며, 전해질을 중심으로 그 양면에 연료극과 공기극으로 구성되어 단위셀을 이루고 있고, 지지체 역할을 담당하는 구성요소에 따라 연료극 지지체식, 전해질 지지체식, 금속 지지체식으로 구분한다. The solid oxide electrolytic cell and the fuel cell can be classified into three types of tubular type, flat tubular type, and flat type, depending on the cell shape. The solid oxide electrolytic cell and the fuel cell can be classified into three types, that is, a fuel electrode and an air electrode, Depending on the constituent elements, it is divided into the anode support type, the electrolyte support type, and the metal support type.

이중 연료극 지지체식 구조를 가지는 평판형 고체산화물 전해셀 및 연료전지는 매우 얇은 두께(10~30μm)의 전해질 막을 연료극 지지체위에 입힌 형태로서 종전의 전해질 지지체식 구조보다 낮은 온도(700~800℃)에서 작동이 가능할 뿐만 아니라 값싼 금속 연결재(분리판)의 사용이 가능하다는 장점이 있다.A planar solid oxide electrolytic cell and a fuel cell having a double anode-supported structure have a very thin (10 to 30 μm) electrolyte membrane coated on an anode support and have a lower temperature (700 to 800 ° C.) than a conventional electrolyte- Not only is it operable, but it also has the advantage of being able to use cheap metal connectors (separator plates).

고체산화물 전해셀과 연료전지는 원하는 전기출력 및 전기분해능력을 얻기 위하여 여러 장의 단위셀을 적층하여 스택으로 운전된다. 평판형 고체산화물 전해셀 및 연료전지를 적층하여 스택으로 만들 때는 한 셀의 연료극과 이웃하는 다른 셀의 공기극을 연결하여 전기적인 접촉을 제공해주는 연결재(interconnect)인 분리판(separator)이 필요하다. The solid oxide electrolytic cell and the fuel cell are stacked and stacked so as to obtain a desired electric output and electrolytic capacity. When a planar solid oxide electrolytic cell and a fuel cell are stacked to form a stack, a separator is required, which is an interconnect that connects the anode of one cell and the cathode of neighboring cells to provide electrical contact.

또한, 분리판은 전기적인 접촉을 제공하는 기능 외에도 연료극과 공기극에 각각 공급되는 각 가스들을 셀 표면에 고르게 분산시키고, 연료극과 공기극의 각 기체들이 서로 섞이지 않도록 해주며, 각 기체들이 외부로 유출되는 것을 막는 밀봉부위를 제공하는 역할을 한다. 분리판은 금속과 세라믹 재료가 사용되는데, 고온 내구성을 가지고 있는 금속 분리판이 세라믹 분리판에 비하여 우수한 특성을 지닌다. 하지만 금속분리판(또는 연결재)의 공기(산소)와 접촉되는 표면은 전해조나 연료전지 스택이 작동되는 고온에서는 급히 산화부식 반응이 진행되면서 부도체인 산화막에 의해서 급격히 저항 손실이 증가하면서 장기적인 관점에서 수명저하가 매우 빨리 발생된다. In addition to the function of providing electrical contact, the separator also distributes the respective gases supplied to the fuel electrode and the air electrode to the cell surface uniformly so that the gases of the fuel electrode and the air electrode are not mixed with each other, And to provide a sealing portion for preventing the leakage of the gas. Metal and ceramic materials are used as the separator, and the metal separator having high temperature durability is superior to the ceramic separator. However, the surface of the metal separator (or the connecting material) that is in contact with the air (oxygen) rapidly increases resistance loss due to an oxide film as an oxidative corrosion reaction proceeds rapidly at a high temperature at which the electrolytic cell or the fuel cell stack operates, The degradation occurs very quickly.

따라서, 전도성 세라믹스를 이용한 분리판(또는 연결재)의 개발이 절실히 요구되는 실정이다. 하지만, 이러한 세라믹 연결재의 경우 상대적으로 전체전기전도도가 두께가 1mm이상의 경우 상대적으로 전압강하가 발생하여 연결재나 분리판에서의 손실이 매우 커져 이는 곧 전기효율이 작아지는 것으로 나타난다. 따라서 효율의 향상과 유량의 증가를 위해서는 필연적으로 고전도성 지지체식 박막형 전도체 개발이 매우 중요한 핵심기술인 것이다. 하지만, 현재까지 동시(공) 소결을 이용한 박막형 세라믹 연결재의 경우 박막화가 어려워 주로 벌크(bulk) 형태인 소결체로만 제작되어 활용되어 왔다. 벌크형 연결재의 경우 연결재 소재의 분말을 프레스 성형하거나 압출성형하고 이를 소결하여 제조되는데 그럴 경우 분리판의 두께는 약 0.5 mm 이상으로 제작될 수밖에 없는데 이럴 경우 전체적인 연결재에 해당하는 면적비저항도 커져서 셀의 내부저항이 커지고 그에 따른 전압강하로 성능이 작아지기 때문에 상용화에 어려움이 있었다. Therefore, development of a separator (or a connection material) using conductive ceramics is desperately required. However, in the case of such a ceramic connection material, when the total electrical conductivity is 1 mm or more in thickness, a voltage drop occurs relatively and the loss in the connection material or the separator becomes very large, which means that the electric efficiency becomes small. Therefore, in order to improve the efficiency and increase the flow rate, development of a high-conductivity supporter thin film type conductor is a very important technology. However, in the case of a thin film ceramic connection material using simultaneous (co) sintering, it is difficult to form a thin film, so that it has been mainly used as a bulk sintered body. In case of the bulk type connecting material, the powder of the connecting material is press-molded or extruded and then sintered. In this case, the thickness of the separating plate must be more than about 0.5 mm. In this case, the area specific resistance corresponding to the entire connecting material is increased, It has been difficult to commercialize it because the resistance is increased and the performance is lowered due to the voltage drop.

이에 따라 연결재를 박막화함으로써 이러한 막은 지지체식 박막형으로서 세라믹스 연결재 또는 분리판으로서도 활용될 수 있다. Accordingly, by thinning the connecting material, such a membrane can be utilized as a ceramics connecting material or a separating plate as a supporting thin film type.

한편, 이러한 기능을 갖는 박막제조에는 박막제조 방법에 관한 것이다. 지지체를 이용하여 그 표면에 직접 치밀한 코팅막(수 내지 수십 ㎛)을 제조하는 방법으로는 기상법과 액상법이 있다. 기상법으로는 전기화학증착법(EVD, Electrochemical Vapor Deposition)을 포함하여 화학증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering)법, 이온빔(Ion Beam)법, EB(Electron Beam)법 등 다양한 방법이 있으나, 고가의 제조장비와 출발원료의 제한성, 느린 박막성장속도에 의한 두꺼운 시편제작의 어려움 및 기판과의 부착성 미흡, 잔류응력에 따른 박리, 시편크기의 제한성 등 각각의 경우 최소 한 가지 이상의 단점을 갖고 있다. 따라서 상대적으로 용이한 액상법은 특별히 고안된 장치나 고가의 장비가 필요하지 않아서, 실제로 많이 이용될 수 있는 방법으로 제안되고 있다. 특히 액상법에는 졸-겔(Sol-Gel)법, 슬립 캐스팅(Slip Casting)법, 테이프 캐스팅(Tape Casting 또는 Doctor Blade)법, 슬러리 코팅(Slurry Coating)법, 스핀 코팅(Spin Coating)법, 디핑(Dipping)법, 전기화학법(Electrochemical Method), 전기영동법(Electrophoretic Method), 수열합성법(Hydrothermal Decomposition) 등 다수의 방법이 이용되고 있다. 이중에서 졸 혹은 슬러리를 이용하는 방법으로서, 디핑법과 스핀코팅법, 스프레이 코팅법을 포함한 슬러리 코팅법 및 졸-겔법 등의 방법에서는, 초기에 코팅층의 낮은 성형밀도(green density)로 인하여 건조 혹은 겔화가 진행되면서 큰 수축이 발생한다. 이러한 큰 수축은 특히 복합체형으로서 두가지이상의 분말이 혼합되어 코팅될 경우 지지체와 코팅층 간에 응력을 발생시키고, 또한 이후의 소결공정에서 이러한 경향은 더욱 진행되어서, 결국에는 쉽게 코팅층에 균열(crack) 내지는 지지체와의 박리(spoiling)를 유발한다. On the other hand, a thin film manufacturing method is involved in the manufacture of thin films having such functions. As a method for producing a dense coating film (several to several tens of 탆) directly on the surface of a support using a support, there are a vapor phase method and a liquid phase method. Various methods such as CVD (Chemical Vapor Deposition), sputtering, ion beam, EB (Electron Beam) and the like are available as the vapor deposition method, including electrochemical vapor deposition (EVD) , At least one of the disadvantages of expensive manufacturing equipment and limitations of starting materials, difficulty in producing thick specimens due to slow growth rate of thin films, insufficient adhesion to substrate, peeling due to residual stress, and limitation of sample size I have. Therefore, the relatively easy liquid method does not require a specially designed device or expensive equipment, and is proposed as a method that can be used in practice. Particularly, the liquid phase method includes a method such as a sol-gel method, a slip casting method, a tape casting or doctor blade method, a slurry coating method, a spin coating method, Dipping method, electrochemical method, electrophoretic method, hydrothermal decomposition method and the like are used. Among them, as a method of using a sol or a slurry, a slurry coating method including a dipping method, a spin coating method, a spray coating method, a sol-gel method and the like may cause drying or gelation at an early stage due to low green density of the coating layer. As the process progresses, large shrinkage occurs. Such a large shrinkage is particularly a composite type, and when two or more powders are mixed and coated, stress is generated between the support and the coating layer, and the tendency further proceeds in a subsequent sintering process, so that cracks or scales And the like.

한편, 종래까지 치밀막의 제조에서 일반적인 CVD 및 EVD 등과 같은 반도체 공정을 이용하는 방법은 제조 장비도 고가이면서 작업시간도 많이 소요되어 전체적인 비용이 상승하므로, 대면적의 지지체형 막의 제조에는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다. Until heretofore, it has been known that the conventional method of using a semiconductor process such as CVD and EVD in manufacturing a dense film is not suitable for manufacturing a large-area support-type film because the manufacturing equipment is expensive, have.

따라서, 본 발명에서는 미리 가소결형태로 제작된 연료극 지지체 또는 일반 세라믹스 지지체를 기판으로 이용하고 여기에 전도체 세라믹스나를 단층또는 다층으로 적층하여 동시에 열처리하여도 굴곡(undulation)이나 박리(delamination)가 없는 균일한 미세구조의 박막형 연결재(분리판과 같은 의미)를 제작하는 기술과 관련한다. 특히 세라믹스 분말로 별도 스크린프린팅 또는 테이프캐스팅하여 제작된 이들 성분의 그린 쉬트로 지지체의 한쪽면에 부착함으로써 건조하고 이를 최종 공소결하여 치밀막을 제조함으로써 세라믹스 연결재(또는 분리판)을 제작하고자 한다. Therefore, in the present invention, the anode support or the general ceramics support fabricated in advance in the plasticized form is used as the substrate, and even if the conductor ceramics are laminated in a single layer or multilayer and heat treatment is performed at the same time, uniformity without undulation or delamination This is related to the technique of making a microstructure thin-film connector (the same meaning as a separator). Particularly, a ceramics connecting material (or a separator) is to be manufactured by drying a green sheet of these components prepared by separately screen printing or tape casting ceramics powder, and drying the resultant by sintering the same to form a dense film.

특히, 동시소결형 소재의 경우는 지지체와 코팅층간의 소결시 수축의 차이가 있으면 균일코팅을 이를 수 없는데 이러면 박막형 코팅층으로서 연결재의 성능을 구현할 수 없다. 또한, 동시소결로 분리판을 제조할 경우 단전지(셀)과 연결재(분리판)가 일체형으로 제조할 수 있어 중간에 금속사용을 완전히 배제하고 셀 및 스택 전체가 세라믹스로 구성되면서 연료극측의 수소가 일산화탄소, 메탄 등의 연료가 새지 않게하는 밀봉도가 높은 단전지 또는 스택모듈을 제작할 수 있다. In particular, in the case of the co-sintered material, if there is a difference in shrinkage between sintering between the support and the coating layer, uniform coating can not be achieved, and the performance of the joint material can not be realized as a thin film coating layer. In addition, when the co-sintered separator is manufactured, the single cell (cell) and the connecting material (separator) can be integrally manufactured. Therefore, the use of metal in the middle can be completely eliminated and the cell and the entire stack are composed of ceramics, A single cell or a stacked module having a high degree of sealing that prevents fuel such as carbon monoxide and methane from leaking can be manufactured.

따라서 이러한 기술은 단전지 및 스택모듈의 제작비용과 성능(효율) 그리고 내구성을 모두 향상시켜 고체산화물 연료전지(SOFC) 및 고체산화물 전해셀(SOEC)를 개발할 수 있기에 상업적으로 큰 의미를 갖는다.Therefore, this technology has commercial significance because it can develop a solid oxide fuel cell (SOFC) and a solid oxide electrolytic cell (SOEC) by improving the manufacturing cost, performance (efficiency) and durability of a unit cell and a stack module.

본 발명의 하나의 목적은 전기화학장치나 전해셀 또는 연료전지와 같은 막구조를 포함하는 다기능성의 막을 제조를 이용한 연결재(interconnects)를 제조하고, 이를 분리판(separator)으로 사용하기 위해 구조가 치밀한 막구조를 포함하는 다층구조의 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법 및 지지체식 연결재의 제조방법 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing interconnects using a multifunctional membrane including a membrane structure such as an electrochemical device, an electrolytic cell, or a fuel cell, A method of manufacturing a support type coupling material coating film having a multilayer structure including a dense film structure, and a method of manufacturing a supporting type coupling material.

본 발명의 일 구현예는 동시 소결에 의한 전극 지지체식 연결재 또는 분리판을 제조하는 방법으로서 지지체를 형성하는 단계; 전도성 세라믹 분말을 바인더 및 용제와 혼합하여 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트로 제조하고, 상기 지지체 상에 코팅하여 제1코팅막을 형성하는 단계; 상기 제1코팅막을 건조 또는 열처리 후 전도성 세라믹 분말을 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트를 제조하고, 상기 제1코팅막 상에 코팅하여 제2코팅막을 형성하는 단계; 상기 제1코팅막 및 제2코팅막이 형성된 지지체를 동시 소결(co-sintering)하는 단계; 를 포함하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is a method for manufacturing an electrode support type connecting member or a separator by simultaneous sintering, comprising: forming a support; Mixing the conductive ceramic powder with a binder and a solvent to prepare a slurry or a tape-cast green sheet, and coating the support on the support to form a first coating layer; Preparing a slurry or tape-cast green sheet of the conductive ceramic powder by drying or heat-treating the first coating layer, and coating the first slurry on the first coating layer to form a second coating layer; Co-sintering the support on which the first coating layer and the second coating layer are formed; To a process for producing a support type coupling material coating film.

상기 지지체를 형성하는 단계는 유기 바인더를 포함하는 지지체 조성물을 성형한 후 열처리하여 가소결체를 제조하는 것을 포함할 수 있다.The step of forming the support may include forming a support composition comprising an organic binder and then heat-treating the support composition to produce a plasticizer.

상기 지지체를 형성하는 단계는 니켈 금속 또는 그 산화물(NiO); 및 이트리아 안정화 지르코니아계 산화물(SZ)을 혼합하고, 유기 바인더, 용매 및 기공형성제를 첨가한 지지체 조성물을 성형하고 열처리하여 가소결된 지지체를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of forming the support may comprise: a step of forming a support comprising nickel metal or its oxide (NiO); And a yttria-stabilized zirconia-based oxide (SZ) are mixed, a support composition containing an organic binder, a solvent and a pore-forming agent is added, and the support composition is heat-treated to form a calcined support.

상기 지지체는 NiO 분말과 CoO, CuO, Fe2O3 및 Cr2O3 중 1종 이상의 분말을 포함하는 연료극 재료; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상; 및 기공형성제;를 혼합한 후, 볼밀, 건조 및 성형한 다음, 600℃ 내지 1,500℃에서 열처리함으로써, 가소결된 다공성 연료극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The support powder NiO and CoO, CuO, Fe 2 O 3 And Cr 2 O 3 A fuel electrode material containing at least one of powders; Zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; And a pore-forming agent are mixed and then ball-milled, dried and formed, and then heat-treated at 600 ° C to 1,500 ° C to form a porous porous anode support.

상기 지지체는 A 자리(site)가 La, Sr, Ca 및 Ba 중 1종 이상이고, B 자리(site)가 Mn, Co, Fe 및 Cr 중 1종 이상인 ABO3 페로브스카이트 구조화합물 또는 비란탄계 고전도성 세라믹스재료를 포함하는 공기극 재료; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상; 및 기공형성제; 를 혼합한 후, 볼밀, 건조 및 성형한 다음, 600℃ 내지 1,500℃에서 열처리함으로써, 가소결된 다공성 공기극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.Wherein the support is at least one of La, Sr, Ca, and Ba at site A and ABO 3 (at least one site of B, Mn, Co, Fe, A cathode material comprising a perovskite structure compound or a non-organosilicate high conductivity ceramics material; Zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; And pore-forming agents; , Followed by ball milling, drying and molding, and then heat treatment at 600 ° C to 1,500 ° C to form a porous porous cathode support.

상기 지지체는 세라믹스 분말, 유기 바인더, 용매 및 기공형성제를 혼합포함하는 지지체 조성물을 제조하고, 상기 지지체 조성물을 평판형, 튜브형 또는 이의 혼합형으로 성형하여 건조한 후, 1,000℃ 이상에서 열처리하여 가소결된 연료극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The support may be prepared by preparing a support composition comprising a ceramic powder, an organic binder, a solvent and a pore-forming agent, forming the support composition into a flat plate, a tube or a mixture thereof, And a fuel electrode support.

제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 전도성 세라믹스 또는 그 복합체 슬러리를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may include coating the conductive ceramics or the composite slurry with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, can do.

상기 전도성 세라믹 분말은 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The conductive ceramic powder may include lanthanum-based perovskite.

상기 전도성 세라믹 분말은 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 또는 SrCo0.8Fe0.2O3-δ, Sm0 . 6Sr0 . 4CoO3 , Y0. 1Ba0 . 9CoO3 , BaBi0 . 4Co0 . 2Fe0 . 4O3 , (Sr0.85Y0.1)(Ti0.95Co0.05)O3 중 1종 이상을 포함하고, 상기 전도성 세라믹 분말; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 전해질 재료; 유기바인더; 및 용매;를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The conductive ceramic powder may be at least one selected from the group consisting of lanthanum perovskite or SrCo 0.8 Fe 0.2 O 3 -δ, Sm 0 . 6 Sr 0 . 4 CoO 3 -δ, Y 0. 1 Ba 0. 9 CoO 3 -δ, BaBi 0. 4 Co 0 . 2 Fe 0 . 4 O 3 - ?, (Sr 0.85 Y 0.1 ) (Ti 0.95 Co 0.05 ) O 3 , and the conductive ceramic powder; At least one electrolyte material selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; Organic binders; And a solvent are coated with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, and heat treatment is performed.

상기 전도성 세라믹 분말은 비 란탄늄계 전도성세라믹스를 포함하고, 상기 전도성 세라믹 분말; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 전해질 재료; 유기바인더; 및 용매;를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.Wherein the conductive ceramic powder comprises non-lanthanum-based conductive ceramics, the conductive ceramic powder; At least one electrolyte material selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; Organic binders; And a solvent are coated with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, and heat treatment is performed.

상기 제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 코팅막의 치밀성을 높이기 위하여 소결조제로서 TiO2, MnO2, Sr2CO3, SiO2, Cr2O3, Bi2O3 및 Y2O3 중 1종 이상 더 첨가하여 제조되는 슬러리 또는 페이스트로 코팅막을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of forming the first coating layer or the forming of the second coating layer may be performed by using TiO 2 , MnO 2 , Sr 2 CO 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , Bi 2 O 3 And Y 2 O 3 , to prepare a coating film using a slurry or a paste.

상기 지지체식 연결재 코팅막은 환원 분위기 안정 전도성 세라믹스막 및 산화 분위기 안정 전도성 세라믹스막을 포함하는 다중막으로서, 제1코팅막 및 제2코팅막을 다중으로 겹쳐서 코팅한 후 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The support type coupling material coating film is a multi-layer film including a reducing atmosphere stable conductive ceramic film and an oxidative atmosphere stable conductive ceramics film, wherein the first and second coating layers are overlaid and coated with a heat treatment.

상기 제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 각각 전도성 세라믹 분말로부터 슬러리를 제조하고, 이를 테이프캐스팅을 이용하여 쉬트상으로 제조하고, 이를 건조한 후 지지체 상에 부착하고 테이프필름을 제거하여 세라믹스 층을 형성하고 이를 열처리하여 코팅막을 제조하는 것을 포함할 수 있다.The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may be performed by preparing a slurry from the conductive ceramic powder, forming the slurry into a sheet using tape casting, attaching the slurry on the support, To form a ceramic layer, and then heat-treating the ceramic layer to produce a coating film.

상기 지지체식 연결재 코팅막의 최종 두께는 0.1 내지 900 ㎛인 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.Wherein the final thickness of the support type coupling material coating film is 0.1 to 900 탆.

상기 지지체식 연결재 코팅막의 소결밀도는 30% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.The sintered density of the support type coupling material coating layer may be 30% or more.

상기 지지체식 연결재 코팅막의 두께는 제1코팅막 또는 제2코팅막의 형성을반복 수행하는 횟수로 조절하거나, 또는 그린 쉬트의 부착을 반복 수행하는 횟수로 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.The thickness of the support linking material coating layer may be controlled by the number of times that the formation of the first coating layer or the second coating layer is repetitively performed or by the number of times the adhesion of the green sheet is repeatedly performed.

본 발명의 다른 구현예는 전술한 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법으로 제조된 지지체식 세라믹 연결재에 관한 것이다.Another embodiment of the present invention relates to a support-type ceramic connector made by the above-described method for producing a supportive connector coating film.

상기 지지체는 NiO-YSZ의 혼합체인 연료극 지지체이고,상기 제1코팅막은 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite)로서 LST 화합물 ((LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고, 상기 제2코팅막은 산화성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC((LaxCa1-x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며, 상기 제1코팅막 또는 제2코팅막은 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물; 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다.The support is a fuel electrode support which is a mixture of NiO and YSZ, and the first coating layer is a lanthanum perovskite which is a high conductivity ceramics in a reducing atmosphere with a conductive ceramics or a composite thereof, as an LST compound ((La x Sr 1 - x) TiO 3 (Where 0? X? 1 ) or an LSF compound ((La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0? X? 1)), and the second coating film is a high-conductivity ceramics LCCC ((La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 x < = 1, 0 < = y < = 1)), and the first coating layer or the second coating layer is composed of at least one compound selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound, and lanthanum strontium gallium- ; An organic binder and a solvent, and applying the slurry or paste to a tape by casting or by coating one or more of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating and screen printing, and then heat-treating the slurry or paste. .

상기 지지체는 란탄계 페로브스카이트의 혼합체인 공기극 지지체이고, 상기 제1코팅막은 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 산화성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC ((LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며, 상기 제2코팅막은 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 LST 화합물 ((LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고, 상기 제1코팅막 또는 제2코팅막은 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물; 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다. The support is an air electrode support which is a mixture of lanthanum-based perovskite, and the first coating film is a conductive ceramic or a composite thereof, which is LCCC (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0? x? 1, 0? y? 1)) and the second coating film is a lanthanum-based perovskite which is a highly conductive ceramic in a reducing atmosphere, x Sr 1 -x ) TiO 3 (Where 0? X? 1 ) or an LSF compound ((La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0? X? 1)), and the first coating film or the second coating film is at least one compound selected from the group consisting of zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; An organic binder and a solvent, and applying the slurry or paste to a tape by casting or by coating one or more of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating and screen printing, and then heat-treating the slurry or paste. .

상기 지지체식 전도성 세라믹스막과 지지체 사이에 기능층을 삽입하여 제 1 연결재 코팅막의 치밀화를 촉진하는 구조를 갖는 것일 수 있다.And a structure for promoting the densification of the first connecting material coating layer by inserting a functional layer between the supporting conductive ceramic film and the supporting body.

본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 지지체식 세라믹 연결재를 연결재 또는 분리판으로 사용한 단전지에 관한 것이다.Another embodiment of the present invention relates to a single cell using the above-described support-type ceramic connecting material as a connecting material or separator.

상기 단전지는 지지체식 연결재 코팅막을 연료극 또는 공기극에 상에 형성한 전해셀 또는 연료전지의 단전지와 결합한 것일 수 있다.The unit cell may be a combination of a support-type connecting material coating film with a unit cell of an electrolytic cell or a fuel cell formed on a fuel electrode or an air electrode.

본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 지지체식 세라믹 연결재를 연결재 또는 분리판으로 사용한 스택장치에 관한 것이다. Another embodiment of the present invention relates to a stacking apparatus using the aforementioned supportive ceramic connecting material as a connecting material or a separating plate.

상기 스택장치는 지지체식 연결재 코팅막을 연료극 또는 공기극에 상에 형성한 전해셀 또는 연료전지의 단전지와 결합한 것일 수 있다.The stack device may be a combination of a supporting type connecting material coating film with a unit cell of an electrolytic cell or a fuel cell formed on a fuel electrode or an air electrode.

본 발명은 전기화학장치나 전해셀 또는 연료전지와 같은 막구조를 포함하는 다기능성의 막을 제조를 이용한 연결재(interconnects)를 제조하여 분리판(separator)으로 사용하기 위해 구조가 치밀한 막구조의 다층구조의 세라믹 분리판 또는 연결재를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a multi-layered structure having a dense film structure for use as a separator for manufacturing interconnects using an electrochemical device, a multi-functional film including a membrane structure such as an electrolytic cell or a fuel cell, Of the ceramic separator or the connecting material.

도 1은 본 발명에 따른 연료극 지지체식 세라믹 연결재(분리판)의 제조 공정 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료극 지지세식 세라믹 연결재(분리판)의 제조 공정 단계 흐도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기극 지지체식 세라믹 연결재(분리판)의 제조 공정 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기극 지지세식 세라믹 연결재(분리판)의 제조 공정 단계 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 연료극 지지체식 세라믹 연결재의 단면 현미경 미세사진(저배율)이다.
도 6는 종래의 방법으로 Ni-YSZ 지지체에 박막으로 코팅된 LST/Ni-YSZ계 박막을 포함하는 연료극 지지체식 세라믹 연결재의 단면 현미경 미세사진(고배율)이다.
도 7은 종래의 방법으로 Ni-YSZ 지지체에 박막으로 코팅된 LSF/Ni-YSZ계 박막을 포함하는 연료극 지지체식 세라믹 연결재의 단면 현미경 미세사진(고배율)이다.
도 8은 본 발명에 따라 제조되고 Ni-YSZ 연료극 지지체에 박막으로 코팅된 LCCC/LST/Ni-YSZ의 다층구조로 제작된 연결재 단면 사진이다.
도 9는 본 발명에 따라 제조되고 Ni-YSZ 연료극 지지체에 박막으로 코팅된 LCCC/LST/Ni-YSZ의 다층구조로 제작된 연결재의 약 1,200시간 운전하는 동안의 개회로 전압(OCV)측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따라 제조되고 Ni-YSZ 연료극 지지체에 박막으로 코팅된 LCCC/LST/Ni-YSZ의 다층구조로 제작된 연결재의 약 1,200시간 운전하는 동안의 임피던스 저항변화 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view showing a manufacturing process of a fuel electrode support ceramic connecting member (separator plate) according to the present invention.
FIG. 2 is a flow chart of a manufacturing process of a fuel electrode-supported ceramic connecting member (separator plate) according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view illustrating a manufacturing process of an air electrode support ceramic connecting member (separator) according to the present invention.
FIG. 4 is a flow chart showing a manufacturing process of an air electrode-supported ceramic connector (separator) according to the present invention.
Fig. 5 is a cross-sectional microscopic microphotograph (low magnification) of the anode-supported ceramic connecting material produced according to the present invention.
6 is a cross-sectional microscopic micrograph (high magnification) of an anode-supported ceramic connecting material including an LST / Ni-YSZ thin film coated with a thin film on a Ni-YSZ support by a conventional method.
7 is a cross-sectional microscopic micrograph (high magnification) of an anode-supported ceramic connecting material including an LSF / Ni-YSZ thin film coated with a thin film on a Ni-YSZ support by a conventional method.
8 is a cross-sectional photograph of a multi-layered structure of LCCC / LST / Ni-YSZ prepared according to the present invention and coated with a thin film on a Ni-YSZ anode support.
9 is a graph showing the results of measurement of OCV during operation for about 1,200 hours of a multi-layer structure of LCCC / LST / Ni-YSZ coated with a thin film on a Ni-YSZ anode support prepared according to the present invention Fig.
10 is a graph showing the measurement results of the impedance resistance change during operation for about 1,200 hours of a multi-layered structure of LCCC / LST / Ni-YSZ coated with a thin film on a Ni-YSZ anode support prepared according to the present invention .

본 발명에서는 균일하고 치밀한 박막형 연결재층을 제조하기 위해서 이중 또는 다중층으로 스크린 프린팅법 또는 테이프캐스팅을 이용 세라믹 층을 형성하고 이를 공소결(동시소결)함으로써 치밀막을 제조하였다. 이럴 경우 첨가물을 첨가하여 소결성을 향상시켜 치밀한 형태의 박막형 연결재를 제조하고 그 바깥측에 전자전도성의 세라믹스 연결재를 다시 코팅하여 스택으로 연결시 셀과의 접촉저항을 감소시키는 구조로 제안하였다. 한편, 이러한 다층구조의 세라믹 연결재는 치밀층을 만들 수 있을 뿐만아니라 높은 전기전도도와 전자 전도성을 세라믹 분리판 또는 연결재로 사용할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 치밀한 박막으로 제조되는 박막형태의 세라믹 분리판 또는 연결재로 구성된다. In the present invention, a dense film is produced by forming a ceramic layer by screen printing or tape casting in double or multiple layers to form a uniform and dense thin film type connecting material layer, and sintering (simultaneous sintering) the same. In this case, it is proposed that a thin film type connection material having a dense form is prepared by adding an additive to improve the sinterability, and an electronic conductive ceramic material is coated again on the outside thereof, thereby reducing the contact resistance with the cell. On the other hand, such a multilayered ceramic connection material can not only make a dense layer but also use a high electrical conductivity and an electronic conductivity as a ceramic separator or a connecting material. Therefore, in the present invention, it is composed of a ceramic separator or a connecting material in the form of a thin film made of such a dense thin film.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 복합체식 연결재를 이용한 분리판을 제조하는 방법으로서, 다공성의 지지체를 형성하는 단계; 제조된 기능층을 형성하는 단계; 연결재로서의 치밀한 세라믹 연결재 코팅막을 제조하는 단계; 소결수축율과 전도성 향상을 위한 다층구조의 코팅막을 형성 및 제조하는 단계; 다공성의 연결재를 제조하는 단계를 포함하는 다중 박막형 연결재 및 분리판의 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a separator using a composite connector, comprising: forming a porous support; Forming a manufactured functional layer; Preparing a dense ceramic connecting material coating film as a connecting material; Forming and manufacturing a multi-layered coating film for improving sintering shrinkage and conductivity; A method for manufacturing a multi-layered connector and a separator including the steps of manufacturing a porous connecting material is provided.

본 발명은 일반적인 전기화학장치나 전해셀 또는 연료전지와 같은 막구조를 포함하는 다기능성의 막을 제조를 이용한 연결재(interconnects)를 제조하여 분리판(separator)으로 사용하기 위해 구조가 치밀한 막구조의 다층구조의 세라믹 분리판 또는 연결재를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-layer structure having a dense film structure for use as a separator to fabricate a multi-functional film including a membrane structure such as a general electrochemical device, an electrolytic cell or a fuel cell, To a method of manufacturing a ceramic separator or connector of the structure.

실제로 치밀한 전자전도성 또는 연결재 코팅막을 제조하기 위해서 공소결시 코팅막과 지지체와의 수축률 차이가 없도록, 지지체를 가소결 상태로 열처리하여 통기성이 있는 다공성 소결체로 제조하는 단계와 이후, 기능층 혹은 양극(또는 음극)층을 부착하여 열처리하는 단계, 그리고 연결재 또는 원하는 성분의 세라믹스 치밀막을 코팅하여 이들 전체를 공소결하는 단계, 마지막으로 연결재 또는 음극(또는 양극)을 복합물 형태의 치밀막 위에 부착하여 열처리함으로써 상대적으로 얇은 코팅 층을 갖는 지지체식의 코팅 연결재 또는 분리막 등을 제조한다. In order to actually produce a dense electronic conductive or linking material coating film, the support is heat treated in a plastic state so as not to have a difference in shrinkage ratio between the sparsely fired coating film and the support so as to obtain a breathable porous sintered body, ), And then heat-treating the assembly or the ceramic component of the desired component to form a sintered body. Lastly, the connector or cathode (or anode) is attached to the compacted membrane of the composite type and heat treated to form a relatively thin A support type coating connecting material having a coating layer or a separating film or the like is prepared.

본 발명에 따른 복합물 형태의 지지체식 막을 제조하는 방법은 저온에서 작동하기 위한 고성능 고체산화물 전해셀(Solid Oxide Electrolysis Cell), 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), 직접탄소 연료전지(DCFC, Direct Carbon Fuel Cell)에서는 전자전도성의 세라믹 연결재(interconnects)로서 분리판(separator)으로 이용될 수 있다. The method of producing a composite membrane in accordance with the present invention comprises the steps of: preparing a solid oxide electrolyte cell (Solid Oxide Electrolysis Cell), a solid oxide fuel cell (SOFC), a direct carbon fuel cell , Direct Carbon Fuel Cell) can be used as separators for electronic conductive ceramic interconnects.

본 발명에 따라 음극(또는 양극) 지지체를 형성하는 단계에서는, 바인더가 포함된 음극(또는 양극)의 지지체용 분말을 성형하고 열처리하여 가소결된 지지체를 형성하는 것이 바람직하다. In the step of forming the negative electrode (or positive electrode) support according to the present invention, it is preferable to form the support for the support of the negative electrode (or the positive electrode) containing the binder and heat treatment to form the plated support.

본 발명에 따라 음극(또는 양극)의 기능층을 형성하는 단계에서는, 바인더와 용매가 포함된 음극(또는 양극)의 세라믹스 슬러리를 프린팅하여 후막을 제조하고 열처리하여 가소결한다. 본 발명에 따라 전도성 세라믹스와 소결조제로서 첨가물을 첨가하여 바인더와 용매를 혼합하여 슬러리를 제조하고 이를 부착하여 코팅하는 제1코팅막을 제조하는 단계와 이를 보호하거나 수축률 또는 산화및환원분위기 제어를 위한 제2코팅막 층을 제조후 최종 공소결함으로써 지지체와 치밀층을 갖는 소결체를 제조한다.In the step of forming the functional layer of the cathode (or the anode) according to the present invention, a thick film is prepared by printing a ceramic slurry of a cathode (or an anode) containing a binder and a solvent, followed by heat treatment to plasticize. According to the present invention, there is provided a method for producing a slurry, comprising the steps of preparing a slurry by adding an additive as a conductive ceramic and a sintering aid, mixing the binder and a solvent, 2 coating layer was prepared, and finally a sintered body having a support and a dense layer was prepared as a final defective defect.

본 발명에 따라 마지막 단계에서는 치밀층인 고전도성 제1코팅막 층과 제2코팅막층으로 구성되는 다중구조의 전도성 세라믹막을 갖는 박막형 연결재(분리판)을 제조한다. According to the present invention, a thin film type connection member (separator) having a multi-structure conductive ceramic film composed of a high-conductivity first coating layer and a second coating film layer, which is a dense layer, is manufactured.

본 발명에서 복합체식 혼합전도체 코팅막의 최종 두께는 0.1 내지 900 ㎛이고, 코팅막의 소결밀도는 50% 이상인 것이 바람직하다.In the present invention, the final mixed conductive coating film preferably has a final thickness of 0.1 to 900 탆, and the coating film has a sintered density of 50% or more.

본 발명에서 코팅막의 제조에는 스크린 프린팅, 슬러리 코팅, 테이프개스팅 쉬트의 부착 등으로 반복 횟수와 농도 조절로 두께 및 조성(기공율)을 조절할 수 있다. In the present invention, the thickness and composition (porosity) of the coating film can be controlled by repeating the number of times and adjusting the concentration by screen printing, slurry coating, or adhesion of a tape gelling sheet.

본 발명에서 지지체는 양극 또는 음극 그리고 부도체의 일 수 있고, 또한 지지체는 평판형, 튜브형 또는 이들의 혼합형일 수 있다.In the present invention, the support may be an anode or a cathode and an insulator, and the support may be a flat plate, a tube, or a mixture thereof.

본 발명에서 따라서 코팅막은 연결재로서 각각의 분위기에 적합한 제1코팅막과 제2코팅막으로 구성된다. According to the present invention, the coating film is composed of a first coating film and a second coating film which are suitable as the connecting material for the respective atmosphere.

또한, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조되는 동시소결에 의한 지지체식 세라믹 연결재 및 분리판 소재 코팅막을 제공한다.The present invention also provides a support-type ceramic connecting material and a separator plate coating film by simultaneous sintering which are produced according to the above-described method.

또한, 본 발명은 상기 지지체식 코팅막을 포함하는 연결재 및 분리판을 제공한다.The present invention also provides a connecting member and a separator including the support-type coating film.

박막형 세라믹 연결재를 개발하기 위해서, 본 발명에서는 전도성 세라믹스 분말로부터 슬러리의 조건에 따라 스크린 프린팅 또는 테이프 캐스팅되는 조건의 슬러리를 만들고 이를 스크린 프린팅하거나, 또는 이를 테이프 캐스팅하여 쉬트 상으로 제조하고 건조한 후, 이 쉬트를 지지체에 직접 부착하여 코팅하는 방법을 제안한다. In order to develop a thin film ceramic connection material, in the present invention, a slurry is prepared by screen printing or tape casting under the conditions of a slurry from a conductive ceramic powder and then screen-printed or screened to produce a sheet, dried, A method of directly coating a sheet on a support is proposed.

이를 위해서 동시소결시 지지체와의 수축률 차이가 없도록, 지지체를 가소결 상태로 열처리하여 통기성이 있는 다공성 소결체로 제조하는 단계와 이후, 열처리 수축율을 조절하기 위한 기능충 또는 보호(촉매)층을 부착하는 단계 또는 이를 열처리하는 단계, 그리고 연결재 또는 전도막으로서 원하는 성분의 세라믹스 치밀막을 코팅하거나 부착하는 단계 또는 이를 열처리하는 단계(제1 연결재 코팅막층), 마지막으로 연결재 또는 전도성 막위에 다시 열처리 수축율을 조절하기 위한 기능층 또는 보호(촉매)층을 부착하는 단계 또는 이를 열처리하여 부착하고 이후 전체를 공소결하여 열처리하는 단계(제2 연결재 코팅막층)를 거침으로써 상대적으로 전도성이 높은 세라믹스로 얇은 코팅 층을 갖는 지지체식의 박막형 연결재(분라판)를 제조한다. For this purpose, the porous sintered body is manufactured by heat treating the support body in a plastic state so that there is no difference in shrinkage ratio between the support body and the support body during the simultaneous sintering, and then attaching a functional layer or a protective (catalyst) layer for controlling the heat treatment shrinkage ratio A step of coating or adhering a ceramics dense film of a desired component as a connecting material or a conductive film or a step of heat-treating the same (first connecting material coating layer) as a connecting material or a conductive film, and finally regulating a heat shrinkage ratio on a connecting material or a conductive film (2) a step of adhering a functional layer or a protective (catalyst) layer for heat treatment or a heat treatment to the entire surface of the substrate, (Thin film) of a support type.

한편 연료전지 또는 전해셀 등의 전기화학장치에서는 연결재(분리판과 같은 의미, 이하 연결재)이 양단에 서로 다른 특성가스 즉 연료가스와 산화가스가 흐르므로 각각의 분위기에 적합한 물질로 다중구조의 막구조 연결재를 코팅함으로써 우수한 성능을 나타낼 수 있다. 따라서 지지체식 세라믹 연결재(분리판)를 제조하기 위해서는 본 발명에 따라 연료극과 공기극에 양쪽에 적합한 물질을 택하여 다중구조의 박막형 연결재를 적용하여야 한다. On the other hand, in electrochemical devices such as a fuel cell or an electrolytic cell, since characteristic gases (fuel gas and oxidizing gas) that are different from each other flow at both ends of a connecting material (meaning a separator) By coating the structural connecting material, excellent performance can be obtained. Therefore, in order to manufacture a support-type ceramic connecting member (separator plate), a multi-layered thin-plate-shaped connecting member should be applied by selecting a material suitable for both the fuel electrode and the air electrode according to the present invention.

일반적으로 고온에서 전기전도도가 높아 세라믹 연결재로 사용되는 물질의 예로 대표적으로 (LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3(이하 LCCC, 단 0≤x≤1, 0≤y≤y)의 화합물이 있다. 이는 산화분위기에서의 전기전도도가 양호한 것으로 알려져 있으며 (LaxSr1-x)TiO3(이하 LST, 단 0≤x≤1) 혹은 (LaxSr1-x)FeO3(이하 LSF, 단 0≤x≤1) 등의 후보물질 들이 산소분위기 또는 수소분리위에서의 상안정성과 전자전도도 등이 가장 가능성이 높은 물질임을 알 수 있었다. 하지만 LST는 환원분위기(H2 rich)에서는 안정하나 산화분위기(O2 rich)에서는 오히려 불안정한 물질로 오히려 전기전도도가 감소하는 경향이 있다. 반면에 LCCC는 산화분위기에서는 안정한 반면에 오히려 환원분위기에 불안정하여 전기전도도가 감소하는 경향이 있다. Typically, (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (hereinafter referred to as LCCC, where 0? X? 1, 0? Y? y). < / RTI > (La x Sr 1-x ) TiO 3 (hereinafter referred to as LST, where 0? X? 1) or (La x Sr 1-x ) FeO 3 ≤ x ≤ 1) are the most likely candidates for phase stability and electron conductivity in oxygen atmosphere or hydrogen separation. However, LST is stable in the reducing atmosphere (H 2 rich) but is rather unstable in the oxidizing atmosphere (O 2 rich), and the electric conductivity tends to decrease. On the other hand, LCCC is stable in the oxidizing atmosphere, but is rather unstable in the reducing atmosphere and the electric conductivity tends to decrease.

따라서 본 발명에서는 습식법을 이용한 다공성지지체(연료극)/ 환원성 치밀전도막/산화성 전도막의 박막 Bilayer 전도막 제조함으로써 연료극 지지체식 세라믹 연결재(분리판) 제조방법을 제안한다. 이와함께 대응되는 구조로서 다공성지지체(공기극)/ 산화성 치밀전도막/환원성 전도막의 박막 Bilayer 전도막 제조함으로써 공기극 지지체식 세라믹 연결재(분리판) 제조방법을 동시에 제안한다. Accordingly, the present invention proposes a method of manufacturing a fuel electrode support ceramic connection member (separator plate) by manufacturing a thin film bilayer conductive film of a porous support (fuel electrode) / reducing dense conductive film / oxidative conductive film using a wet process. In addition, a thin film bilayer conductive membrane of a porous support (air electrode) / oxidative dense conductive membrane / reducing conductive membrane is manufactured as a corresponding structure to propose a method of manufacturing an air electrode support ceramic connecting member (separator plate).

예를 들어, 본 발명에서와 같이 지지체식 박막형 연결재를 전기화학장치용 전해셀 또는 연료전지에 응용하는 경우에는, 연료극(또는 공기극 성분의 전극) 지지체(NiO-YSZ)를 먼저 형성하되 가소결 상태로 열처리하여 형성한 후, 전해질과 같이 코팅하고자 하는 성분의 재료 분말 소재에 유기바인더 등을 첨가하여 슬러리를 제조하고 이를 스크린 프린팅하거나 또 다른 테이프 캐스팅 공정을 통하여 그린 쉬트(green sheet) 쉬트를 형성한 다음, 이 쉬트를 가소결된 연료극(또는 공기극) 지지체의 표면에 직접 부착하여 밀착한 후, 전해질 그린 쉬트가 부착된 연료극(또는 공기극) 지지체의 복합체를 동시에 소결(공소결)함으로써 치밀한 구조의 전해질 막을 갖는 연료극(또는 공기극) 지지체를 형성한 다음, 마지막으로 전도성 치밀막의 표면에 공기극(또는 연료극) 소재의 페이스트를 프린팅하고 건조 및 열처리 함으로써 연료극 또는 공기극 지지체 연결재 또는 분리막을 제조할 수 있다.For example, when the support thin film type connector is applied to an electrolytic cell or a fuel cell for an electrochemical device as in the present invention, a support (NiO-YSZ) A slurry is prepared by adding an organic binder or the like to a powder material of a material to be coated, such as an electrolyte, and then screen printing or another green sheet sheet is formed through another tape casting process Next, the sheet is directly attached to the surface of the plasticized anode (or air electrode) support and closely bonded, and then the composite of the anode (or air electrode) support having the electrolyte green sheet is simultaneously sintered (Or air electrode) support having a membrane is formed on the surface of the conductive dense membrane, and finally, ) By printing a paste of the material, it dried and heat-treated can be manufactured according to a fuel electrode or an air electrode support consolidated or membrane.

이와 같이 유기 바인더와 재료(산화물 또는 비산화물) 분체가 포함된 슬러리로부터 스크린 프린팅 또는 테이프 캐스팅 장치를 이용하여 치밀막의 전구체를 제조하고, 이를 다공성 지지체에 부착한 후 건조 또는 에이징 처리(안정화 처리)하고 최종적으로 동시 소성함으로써, 지지체와 코팅층 막간의 결함이 없는 균일한 두께의 코팅층 막을 형성시킬 수 있다.As described above, a precursor of a dense film is prepared from a slurry containing an organic binder and a powder of a material (oxide or non-oxide) using a screen printing or a tape casting apparatus, attached to a porous support and dried or aged By finally co-firing, it is possible to form a coating layer film having a uniform thickness without defects between the support and the coating layer film.

이러한 지지체식 복합전해질 전해질 막은 다기능성의 고체산화물 전해셀이나 이산화탄소 전해용 셀 및 연료전지로서 고성능의 고체산화물 연료전지(SOFC)나 직접메탄올 연료전지(DCFC)와 같은 고효율 고성능 연료전지에 이용될 수 있다. 또한 알루미나 또는 뮬라이트질의 세라믹스 등을 지지체로 하여 전도성이 세라믹 연결재를 일부에 균일하게 코팅할 수 있다. Such support type composite electrolyte electrolyte membranes can be used for high performance high performance fuel cells such as multi-functional solid oxide electrolytic cells, carbon dioxide electrolytic cells and fuel cells, such as high performance solid oxide fuel cells (SOFC) and direct methanol fuel cells (DCFC) have. In addition, ceramics or the like made of alumina or mullite can be used as a support to uniformly coat the conductive ceramic connecting material on a part thereof.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 지지체식 박막형 연결재의 제조방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 1) 유기 바인더가 포함된 지지체(연료극 또는 공기극) 분말을 성형하고 열처리하여 가소결 지지체(pre-sintered supportor) 기판을 형성하는 단계, 2) 유기바인더가 포함된 세라믹스 전도성 슬러리를 제조하여 스크린 프린팅하거나 혹은 테이프 캐스팅하여 세라믹스 그린 쉬트를 1차적으로 세라믹스 연결재 코팅하여 열처리 또는 건조하는 단계, 3) 유기바인더가 포함된 복합체 형태의 세라믹스 전도성 슬러리를 제조하여 스크린 프린팅하거나 혹은 테이프 캐스팅하여 연결재 그린 쉬트를 2차적으로 코팅하여 열처리중 소결수축율을 조절하면서 전기적 전도성을 향상시키는 열처리 또는 건조하는 단계, 4) 다음으로 동시에 소결 열처리함으로써 지지체식 연결재(분리판)을 제조하여 코팅 소결체를 형성하는 단계로 구성된다. 4) 최종적으로 접촉성을 좋게하거나 산화환원 촉매층으로서 다시 세라믹스 전도성 슬러리를 제조하여 스크린 프린팅하거나 혹은 테이프 캐스팅하여 세라믹스 그린 쉬트를 3차적으로 코팅하고 최종 열처리 로 분류할 수 있다.  As shown in FIG. 7, a method of manufacturing a support-type thin film type connector according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of: 1) forming a pre-sintered support by forming and heating a support (anode or cathode) 2) forming a ceramic conductive slurry containing an organic binder and screen-printing or tape-casting the ceramic green sheet so that the ceramic green sheet is first coated with a ceramics binder and then heat-treating or drying the ceramic slurry; 3) A step of heat-treating or drying the conductive slurry to prepare a conductive ceramic slurry containing the complex type and screen-printing or tape casting to secondarily coat the connecting green sheet to adjust the sintering shrinkage during the heat treatment to improve electrical conductivity, Supported connection by sintering heat treatment To prepare a (bipolar plate) it is composed of a sintered body to form a coating. 4) Ceramic green sheets may be coated by screen printing or tape casting to improve the contactability of the final product or to produce a ceramic conductive slurry again as an oxidation-reduction catalyst layer, and then classified into final heat treatment.

따라서 본 발명에서는 습식법을 이용한 다공성지지체/치밀질박막 Bilayer 멤브레인 제조하여 성공적으로 연결재 치밀막을 제조하였다. 도 5와 도 6에 LCCC와 LST의 경우이다.Therefore, in this invention, a porous support / dense thin film bilayer membrane using a wet process has been successfully manufactured to produce a dense membrane of a connecting material. 5 and 6 show the case of LCCC and LST.

본 발명에서는 복합체식의 혼합전도체의 코팅막을 제조하여 낮은 온도에서 작동이 가능한 치밀막을 제조하는 것으로 전자전도성이 높은 경우는 박막형 연결재로 사용할 수 있다.In the present invention, a composite membrane of a composite type composite conductor is prepared to produce a dense membrane which can be operated at a low temperature. When the electronic conductivity is high, the membrane can be used as a thin film type connector.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 다중막구조 연결재를 이용한 분리판을 제조하는 방법으로서, 다공성의 지지체를 형성하는 단계; 제조된 기능층을 형성하는 단계; 내측분위기(환원성 또는 산화성)에 적합한 연결재로서의 치밀한 제 1 연결재 코팅막을 제조하는 단계; 외측분위기(산화성 또는 환원성)에 적합한 치밀성 또는 다공성의 연결재 제 2 연결재 코팅막으로 제조하는 단계를 포함하는 다중형태의 박막형 연결재 및 분리판의 제조방법을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing a separator using a multi-membrane structure connecting material, comprising: forming a porous support; Forming a manufactured functional layer; Producing a dense first linking coating film as a connecting material suitable for an inner atmosphere (reducing or oxidizing); The present invention also provides a method of manufacturing a multifunctional thin film connector and a separator comprising the steps of producing a dense or porous connecting material second connecting material coating film suitable for an outer atmosphere (oxidizing or reducing).

본 발명에 따라 음극(또는 양극) 지지체를 형성하는 단계에서는, 바인더가 포함된 음극(또는 양극)의 지지체용 분말을 성형하고 열처리하여 가소결된 지지체를 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 산소투과 및 수소투과 분리막으로 제조시에는 지지체의 성분은 부도체인 세라믹스 지지체를 사용하여도 무방하다. In the step of forming the negative electrode (or positive electrode) support according to the present invention, it is preferable to form the support for the support of the negative electrode (or the positive electrode) containing the binder and heat treatment to form the plated support. On the other hand, a ceramics support in which the components of the support are nonconductive may be used at the time of manufacturing the oxygen permeation and hydrogen permeation separation membranes.

본 발명에 따라 음극(또는 양극)의 기능층을 형성하는 단계에서는, 바인더와 용매가 포함된 음극(또는 양극)의 세라믹스 슬러리를 프린팅하여 후막을 제조하고 열처리하여 가소결한다. In the step of forming the functional layer of the cathode (or the anode) according to the present invention, a thick film is prepared by printing a ceramic slurry of a cathode (or an anode) containing a binder and a solvent, followed by heat treatment to plasticize.

본 발명에 따라 전자전도성 세라믹스에 소결조제로서 첨가물을 첨가하여 바인더와 용매를 혼합하여 슬러리를 제조하고 이를 부착하여 코팅하는 단계와 건조후 최종 공소결함으로써 지지체와 치밀층을 갖는 소결체를 제조한다. According to the present invention, an additive is added to an electronic conductive ceramics as a sintering auxiliary agent to prepare a slurry by mixing a binder and a solvent, followed by coating and attaching the slurry, and finally a sintered body having a support and a dense layer.

본 발명에 따라 마지막 단계에서는 치밀층인 전도성 코팅막을 다층구조로 제조하는 단계로서 바인더와 용매가 포함된 양극(또는 음극)의 세라믹스 슬러리를 프린팅하여 후막을 제조하고 동시에 열처리하여 최종 박막형 연료전지의 분리판(연결재)를 구성한다. According to the present invention, in the final step, a multilayer structure of a conductive coating film as a dense layer is formed, and a thick film is manufactured by printing a ceramic slurry of a cathode (or a cathode) containing a binder and a solvent, To form a plate (connection member).

본 발명에서 복합체식 혼합전도체 코팅막의 최종 두께는 0.1 내지 900 ㎛이고, 코팅막의 소결밀도는 50% 이상인 것이 바람직하다.In the present invention, the final mixed conductive coating film preferably has a final thickness of 0.1 to 900 탆, and the coating film has a sintered density of 50% or more.

본 발명에서 코팅막의 제조에는 스크린 프린팅, 슬러리 코팅, 테이프개스팅 쉬트의 부착 등으로 반복 횟수와 농도 조절로 두께 및 조성(기공율)을 조절할 수 있다. In the present invention, the thickness and composition (porosity) of the coating film can be controlled by repeating the number of times and adjusting the concentration by screen printing, slurry coating, or adhesion of a tape gelling sheet.

본 발명에서 지지체는 양극 또는 음극 그리고 부도체의 일 수 있고, 또한 지지체는 평판형, 튜브형 또는 이들의 혼합형일 수 있다.In the present invention, the support may be an anode or a cathode and an insulator, and the support may be a flat plate, a tube, or a mixture thereof.

본 발명에서 따라서 코팅막은 연결재 또는 분리막일 수 있다.According to the present invention, the coating film may be a connecting material or a separating film.

또한, 본 발명은 상술한 방법에 따라 제조되는 다중 또는 다층구조 지지체식 코팅막을 제공한다.The present invention also provides a multi-layered or multi-layered support-type coating film prepared according to the above-described method.

또한, 본 발명은 상기 지지체식 코팅막을 포함하는 연결재 및 분리판을 갖는 단전지 모듈 유닛을 제공한다.The present invention also provides a unit cell module unit having a connecting member including the support-type coating film and a separator plate.

모듈 유닛을 제작할 시에는 평판형인 경우에는 그린 쉬트상의 집전체를, 튜브형인 경우에는 페이스트상의 집전체를 사용하는 것이 편리하다.When the module unit is manufactured, it is convenient to use a green sheet-like current collector in the case of a flat plate type and a paste-like current collector in the case of a tube type.

본 발명의 일 구현예는 동시 소결에 의한 전극 지지체식 연결재 또는 분리판을 제조하는 방법으로서 지지체를 형성하는 단계; 전도성 세라믹 분말을 바인더 및 용제와 혼합하여 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트로 제조하고, 상기 지지체 상에 코팅하여 제1코팅막을 형성하는 단계; 상기 제1코팅막을 건조 또는 열처리 후 전도성 세라믹 분말을 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트를 제조하고, 상기 제1코팅막 상에 코팅하여 제2코팅막을 형성하는 단계; 상기 제1코팅막 및 제2코팅막이 형성된 지지체를 동시 소결(co-sintering)하는 단계; 를 포함하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is a method for manufacturing an electrode support type connecting member or a separator by simultaneous sintering, comprising: forming a support; Mixing the conductive ceramic powder with a binder and a solvent to prepare a slurry or a tape-cast green sheet, and coating the support on the support to form a first coating layer; Preparing a slurry or tape-cast green sheet of the conductive ceramic powder by drying or heat-treating the first coating layer, and coating the first slurry on the first coating layer to form a second coating layer; Co-sintering the support on which the first coating layer and the second coating layer are formed; To a process for producing a support type coupling material coating film.

상기 지지체를 형성하는 단계는 유기 바인더를 포함하는 지지체 조성물을 성형한 후 열처리하여 가소결체를 제조하는 것을 포함할 수 있다.The step of forming the support may include forming a support composition comprising an organic binder and then heat-treating the support composition to produce a plasticizer.

상기 지지체를 형성하는 단계는 니켈 금속 또는 그 산화물(NiO); 및 이트리아 안정화 지르코니아계 산화물(SZ)을 혼합하고, 유기 바인더, 용매 및 기공형성제를 첨가한 지지체 조성물을 성형하고 열처리하여 가소결된 지지체를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of forming the support may comprise: a step of forming a support comprising nickel metal or its oxide (NiO); And a yttria-stabilized zirconia-based oxide (SZ) are mixed, a support composition containing an organic binder, a solvent and a pore-forming agent is added, and the support composition is heat-treated to form a calcined support.

상기 지지체는 NiO 분말과 CoO, CuO, Fe2O3 및 Cr2O3 중 1종 이상의 분말을 포함하는 연료극 재료; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상; 및 기공형성제;를 혼합한 후, 볼밀, 건조 및 성형한 다음, 600℃ 내지 1,500℃에서 열처리함으로써, 가소결된 다공성 연료극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The support powder NiO and CoO, CuO, Fe 2 O 3 And Cr 2 O 3 A fuel electrode material containing at least one of powders; Zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; And a pore-forming agent are mixed and then ball-milled, dried and formed, and then heat-treated at 600 ° C to 1,500 ° C to form a porous porous anode support.

상기 지지체는 A 자리(site)가 La, Sr, Ca 및 Ba 중 1종 이상이고, B 자리(site)가 Mn, Co, Fe 및 Cr 중 1종 이상인 ABO3 페로브스카이트 구조화합물 또는 비란탄계 고전도성 세라믹스재료를 포함하는 공기극 재료; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상; 및 기공형성제; 를 혼합한 후, 볼밀, 건조 및 성형한 다음, 600℃ 내지 1,500℃에서 열처리함으로써, 가소결된 다공성 공기극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.Wherein the support is at least one of La, Sr, Ca, and Ba at site A and ABO 3 (at least one site of B, Mn, Co, Fe, A cathode material comprising a perovskite structure compound or a non-organosilicate high conductivity ceramics material; Zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; And pore-forming agents; , Followed by ball milling, drying and molding, and then heat treatment at 600 ° C to 1,500 ° C to form a porous porous cathode support.

상기 지지체는 세라믹스 분말, 유기 바인더, 용매 및 기공형성제를 혼합포함하는 지지체 조성물을 제조하고, 상기 지지체 조성물을 평판형, 튜브형 또는 이의 혼합형으로 성형하여 건조한 후, 1,000℃ 이상에서 열처리하여 가소결된 연료극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.The support may be prepared by preparing a support composition comprising a ceramic powder, an organic binder, a solvent and a pore-forming agent, forming the support composition into a flat plate, a tube or a mixture thereof, And a fuel electrode support.

제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 전도성 세라믹스 또는 그 복합체 슬러리를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may include coating the conductive ceramics or the composite slurry with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, can do.

상기 전도성 세라믹 분말은 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The conductive ceramic powder may include lanthanum-based perovskite.

상기 전도성 세라믹 분말은 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 또는 SrCo0.8Fe0.2O3-δ, Sm0 . 6Sr0 . 4CoO3 , Y0. 1Ba0 . 9CoO3 , BaBi0 . 4Co0 . 2Fe0 . 4O3 , (Sr0.85Y0.1)(Ti0.95Co0.05)O3 중 1종 이상을 포함하고, 상기 전도성 세라믹 분말; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 전해질 재료; 유기바인더; 및 용매;를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The conductive ceramic powder may be at least one selected from the group consisting of lanthanum perovskite or SrCo 0.8 Fe 0.2 O 3 -δ, Sm 0 . 6 Sr 0 . 4 CoO 3 -δ, Y 0. 1 Ba 0. 9 CoO 3 -δ, BaBi 0. 4 Co 0 . 2 Fe 0 . 4 O 3 - ?, (Sr 0.85 Y 0.1 ) (Ti 0.95 Co 0.05 ) O 3 , and the conductive ceramic powder; At least one electrolyte material selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; Organic binders; And a solvent are coated with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, and heat treatment is performed.

상기 전도성 세라믹 분말은 비 란탄늄계 전도성세라믹스를 포함하고, 상기 전도성 세라믹 분말; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 전해질 재료; 유기바인더; 및 용매;를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.Wherein the conductive ceramic powder comprises non-lanthanum-based conductive ceramics, the conductive ceramic powder; At least one electrolyte material selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; Organic binders; And a solvent are coated with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, and heat treatment is performed.

상기 제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 코팅막의 치밀성을 높이기 위하여 소결조제로서 TiO2, MnO2, Sr2CO3, SiO2, Cr2O3, Bi2O3 및 Y2O3 중 1종 이상 더 첨가하여 제조되는 슬러리 또는 페이스트로 코팅막을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.The step of forming the first coating layer or the forming of the second coating layer may be performed by using TiO 2 , MnO 2 , Sr 2 CO 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , Bi 2 O 3 And Y 2 O 3 , to prepare a coating film using a slurry or a paste.

상기 지지체식 연결재 코팅막은 환원 분위기 안정 전도성 세라믹스막 및 산화 분위기 안정 전도성 세라믹스막을 포함하는 다중막으로서, 제1코팅막 및 제2코팅막을 다중으로 겹쳐서 코팅한 후 열처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.The support type coupling material coating film is a multi-layer film including a reducing atmosphere stable conductive ceramic film and an oxidative atmosphere stable conductive ceramics film, wherein the first and second coating layers are overlaid and coated with a heat treatment.

상기 제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 각각 전도성 세라믹 분말로부터 슬러리를 제조하고, 이를 테이프캐스팅을 이용하여 쉬트상으로 제조하고, 이를 건조한 후 지지체 상에 부착하고 테이프필름을 제거하여 세라믹스 층을 형성하고 이를 열처리하여 코팅막을 제조하는 것을 포함할 수 있다.The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may be performed by preparing a slurry from the conductive ceramic powder, forming the slurry into a sheet using tape casting, attaching the slurry on the support, To form a ceramic layer, and then heat-treating the ceramic layer to produce a coating film.

상기 지지체식 연결재 코팅막의 최종 두께는 0.1 내지 900 ㎛인 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.Wherein the final thickness of the support type coupling material coating film is 0.1 to 900 탆.

상기 지지체식 연결재 코팅막의 소결밀도는 30% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.The sintered density of the support type coupling material coating layer may be 30% or more.

상기 지지체식 연결재 코팅막의 두께는 제1코팅막 또는 제2코팅막의 형성을반복 수행하는 횟수로 조절하거나, 또는 그린 쉬트의 부착을 반복 수행하는 횟수로 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.The thickness of the support linking material coating layer may be controlled by the number of times that the formation of the first coating layer or the second coating layer is repetitively performed or by the number of times the adhesion of the green sheet is repeatedly performed.

본 발명의 다른 구현예는 전술한 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법으로 제조된 지지체식 세라믹 연결재에 관한 것이다.Another embodiment of the present invention relates to a support-type ceramic connector made by the above-described method for producing a supportive connector coating film.

상기 지지체는 NiO-YSZ의 혼합체인 연료극 지지체이고,상기 제1코팅막은 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite)로서 LST 화합물 ((LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고, 상기 제2코팅막은 산화성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC((LaxCa1-x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며, 상기 제1코팅막 또는 제2코팅막은 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물; 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다.The support is a fuel electrode support which is a mixture of NiO and YSZ, and the first coating layer is a lanthanum perovskite which is a high conductivity ceramics in a reducing atmosphere with a conductive ceramics or a composite thereof, as an LST compound ((La x Sr 1 - x) TiO 3 (Where 0? X? 1 ) or an LSF compound ((La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0? X? 1)), and the second coating film is a high-conductivity ceramics LCCC ((La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 x < = 1, 0 < = y < = 1)), and the first coating layer or the second coating layer is composed of at least one compound selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound, and lanthanum strontium gallium- ; An organic binder and a solvent, and applying the slurry or paste to a tape by casting or by coating one or more of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating and screen printing, and then heat-treating the slurry or paste. .

상기 지지체는 란탄계 페로브스카이트의 혼합체인 공기극 지지체이고, 상기 제1코팅막은 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 산화성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC ((LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며, 상기 제2코팅막은 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 LST 화합물 ((LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고, 상기 제1코팅막 또는 제2코팅막은 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물; 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하여 제조된 것을 특징으로 할 수 있다. The support is an air electrode support which is a mixture of lanthanum-based perovskite, and the first coating film is a conductive ceramic or a composite thereof, which is LCCC (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0? x? 1, 0? y? 1)) and the second coating film is a lanthanum-based perovskite which is a highly conductive ceramic in a reducing atmosphere, x Sr 1 -x ) TiO 3 (Where 0? X? 1 ) or an LSF compound ((La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0? X? 1)), and the first coating film or the second coating film is at least one compound selected from the group consisting of zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; An organic binder and a solvent, and applying the slurry or paste to a tape by casting or by coating one or more of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating and screen printing, and then heat-treating the slurry or paste. .

상기 지지체식 전도성 세라믹스막과 지지체 사이에 기능층을 삽입하여 제 1 연결재 코팅막의 치밀화를 촉진하는 구조를 갖는 것일 수 있다.And a structure for promoting the densification of the first connecting material coating layer by inserting a functional layer between the supporting conductive ceramic film and the supporting body.

본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 지지체식 세라믹 연결재를 연결재 또는 분리판으로 사용한 단전지에 관한 것이다.Another embodiment of the present invention relates to a single cell using the above-described support-type ceramic connecting material as a connecting material or separator.

상기 단전지는 지지체식 연결재 코팅막을 연료극 또는 공기극에 상에 형성한 전해셀 또는 연료전지의 단전지와 결합한 것일 수 있다.The unit cell may be a combination of a support-type connecting material coating film with a unit cell of an electrolytic cell or a fuel cell formed on a fuel electrode or an air electrode.

본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 지지체식 세라믹 연결재를 연결재 또는 분리판으로 사용한 스택장치에 관한 것이다. Another embodiment of the present invention relates to a stacking apparatus using the aforementioned supportive ceramic connecting material as a connecting material or a separating plate.

상기 스택장치는 지지체식 연결재 코팅막을 연료극 또는 공기극에 상에 형성한 전해셀 또는 연료전지의 단전지와 결합한 것일 수 있다.The stack device may be a combination of a supporting type connecting material coating film with a unit cell of an electrolytic cell or a fuel cell formed on a fuel electrode or an air electrode.

실시예Example

이하에서는, 본 발명의 실시예 및 비교예를 대비하여 나타낸다. 그러나 이들은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로 제공되는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. It should be understood, however, that these examples are provided for illustration only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1> 연료극 지지체식 연결재(분리판) 제조 : 테이프캐스팅법을 이용한 LST( 또는 LSF) 제 1 연결재 코팅막과 LCCC의 제 2 연결재 코팅막의 제조 방법 Example 1 Preparation of Anode Support Component (Separate Plate): A method for producing a second linking coating film of LST (or LSF) first linking coating film and LCCC using tape casting method

전해셀 또는 연료전지에 사용할 연결재(분리판)의 제조에 연료극 지지체 방식을 택하였으며, 이를 위해 먼저 지지체를 제조하였다. 연료극 지지체를 제조하기 위해서는 산화니켈(NiO) 분말(Alfa사, 99.9%)과 8몰% YSZ(Tosho사, 또는 1몰%~20몰%내외 이트리아 안정화 지르코니움산화물)를 사용하였다. 먼저, NiO 분말을 미리 유성밀(Planetary mill)에서 2시간 볼밀한 다음 오븐에서 건조시켰으며, 8YSZ 분말은 1,400℃에서 미리 하소한 후 막자사발로 미리 분쇄하고 사용하였다. 이러한 NiO와 YSZ를 5:5의 무게비로 혼합한 후 24시간 동안 습식 볼밀 하였는데, 이때 기공형성을 위한 그라파이트(graphite), 유기 바인더(binder)와 에틸알콜(ethyl alcohol)을 혼합물에 첨가한 후 오븐에서 건조시켰다. 기공형성을 위해 첨가하는 그라파이트의 경우 입자크기와 혼합 비율을 적절히 조절해야 한다. 이들을 평판형, 튜브형 또는 혼합형으로 성형한 후 소결하였는데, 제조된 분말로 단전지를 제조하기 위해 원하는 크기의 사각 금형으로 일축 성형하여 평판형 지지체를 성형였으며, 튜브형의 지지체를 제조하기 위해서는 압출기를 이용하여 길이 약 1 m의 튜브형 또는 평판형 지지체를 성형하였다. 이들을 상온에서 건조후 약 1,200~1,450℃에서 열처리하여 연료극 성분의 예비소결체를 얻었다. 경우에 따라서는 이러한 연료극 지지체위에 연료극 기능층을 코팅하고 약 1,250℃에서 재열처리하였다. A fuel electrode support system was used for manufacturing a connection material (separator) for use in an electrolytic cell or a fuel cell, and a support was first prepared for this purpose. NiO powder (Alfa Co., 99.9%) and 8 mol% YSZ (Tosho Co., or 1 mol% to 20 mol% yttria-stabilized zirconium oxide) were used to prepare the anode support. First, the NiO powder was ball milled in a planetary mill for 2 hours and then dried in an oven. The 8YSZ powder was pre-calcined at 1,400 ° C and then crushed into a mortar. The NiO and YSZ were mixed at a weight ratio of 5: 5, and wet ball milling was performed for 24 hours. At this time, graphite, an organic binder and ethyl alcohol for pore formation were added to the mixture, Lt; / RTI &gt; In the case of graphite added for pore formation, the particle size and mixing ratio should be appropriately controlled. In order to manufacture a unit cell, a flat plate-shaped support was formed by uniaxial molding with a square mold having a desired size. In order to manufacture a tubular support, an extruder was used to form a plate- A tubular or planar support having a length of about 1 m was formed. After drying at room temperature, they were heat treated at about 1,200 ~ 1,450 ℃ to obtain a pre - sintered body of fuel electrode component. In some cases, the fuel electrode functional layer was coated on the anode support and reheated at about 1,250 ° C.

도 1과 도 2에서와 같이 이러한 지지체 위해 환원분위기 고전도성 세라미스 막을 제조하기 위해서 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 LST 또는 LSF의 화합물(즉, (LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1) 또는 (LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))를 사용하여 제1코팅막(치밀막)을 형성하였다. 마찬가지로 도 1과 도 2에서와 같이 반대측 분위기로 산환성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC (즉, (LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))을 사용하여 제 2코팅막을 형성하였다. 특히 각각의 층에서 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합, 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물과 0~100%의 비율로 혼합하여 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅, 스크린 프린팅 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징하였다. As shown in Figs. 1 and 2, in order to prepare a reducing atmosphere high-conductivity ceramics membrane for such a support, a compound of LST or LSF as a lanthanum-based perovskite, which is a highly conductive ceramics in a reducing atmosphere with conductive ceramics or a composite thereof That is, (La x Sr 1 -x ) TiO 3 (Where 0? X? 1) or (La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0? X? 1)) was used to form a first coating film (dense film). (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0? X? 1 ), which is high-conductivity ceramics in an oxidizing atmosphere in the opposite atmosphere as in FIGS. 1 and 2, 1, 0? Y? 1)) was used to form a second coating film. In particular, each layer is mixed with 0 to 100% of at least one compound selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium-strontium titanate and lanthanum strontium gallium magnesia-based oxide to form an organic binder and a solvent Slurry or paste with tape casting or by slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, or screen printing.

특히 제 1 연결재 코팅막은 필수적으로 치밀막 구조를 갖게 하였으며 제 2 연결재 코팅막은 상대적으로 덜 치밀하여도 사용하기에 문제가 없으므로 치밀막 또는 다공성의 막으로 제조하였다. 제 1 연결재 코팅막을 LST 또는 LSF의 화합물(즉, (LaxSr1-x)TiO3 (단, 0≤x≤1) 또는 (LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))를 사용하였는데 실시 대표조성은 (La0 . 7Sr0 . 3)TiO3 또는 (La0 . 7Sr0 . 3)FeO3이다. 제 1 연결재 (코팅)막은 순수한 LST 또는 LSF 연결재만을 사용하여 제조할 수 도 있고 또는 복합체 형태로 제조할 수도 있다. 복합체의 형태로 이용하기 위해서는 이트륨(Y)이 도핑된(0~20%) 산화지르코늄(ZrO2)을 사용하여 5:5의 무게비로 혼합하고 이를 에칠알콜과 함께 약 24시간 동안 볼밀하여 기계적인 분쇄와 혼합을 실시하였다. 이때 단일 물질의 LST나 LSF의 연결재나 복합체의 연결재로 되는 제 1 연결재 코팅막의 최종 소결특성을 좋게하여 치밀화 및 소결밀도를 증진시키기 위해 소결조제로서 첨가물을 첨가하였는데, TiO2, Bi2O3, Cr2O3, CoO, Y2O3 중에서 1종 혹은 그 이상을 0~30%까지 첨가하였다. 이를 건조후 테이프캐스팅 그린쉬트를 제작한 후 두께 약 60 μm의 그린쉬트형태의 필름(film)으로 제작하였다. 이때 사용한 마일락 필름을 두께 약 80 μm의 얇은 것을 상용하여 예비소결결된 연료극 지지체의 표면에 동시에 부착하고 마일락필름을 제거한 후 다시 반복하여 건조된 테이프캐스팅 그린쉬트를 재착 부착하여 최종 복합 혼합전도체막의 두께를 조절하였으며 통상 2회 부착하여 코팅하고 이후 이를 에이징처리(Aging : 약 70℃의 오븐에서 약 1시간정도의 균질화처리)후에 600~1500℃열처리하여 가소결 처리하였다. In particular, the first connector coating layer has a dense membrane structure, and the second connector coating layer is less dense and has no problem in use. Therefore, the connector layer is made of a dense membrane or a porous membrane. (La x Sr 1-x ) TiO 3 (where 0? X? 1) or (La x Sr 1 -x ) FeO 3 A (where, 0≤x≤1)) were conducted to use a representative composition of (La 0. 7 Sr 0. 3) TiO 3 or (La 0. 7 Sr 0. 3) FeO 3. The first binder (coating) film may be prepared using only pure LST or LSF coupling material, or may be made in the form of a composite. In order to use it as a composite, zirconium oxide (ZrO 2 ) doped with yttrium (Y) (0 to 20%) was mixed at a weight ratio of 5: 5 and ball milled with ethyl alcohol for about 24 hours. Milling and mixing were carried out. In order to improve densification and sintering densities, the additives were added as a sintering additive in order to improve the final sintering property of the first binder coating layer, which is a linking material for the LST or LSF of a single material or a composite material of the composite. TiO 2 , Bi 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, and Y 2 O 3 in an amount of 0 to 30%. After drying, a tape casting green sheet was produced, and then a green sheet film having a thickness of about 60 μm was formed. At this time, the used mylar film was attached to the surface of the preliminarily sintered anode support at the same time, and the mylar film was removed. The dried tape casting green sheet was reattached to the final composite composite conductor The thickness of the film was adjusted, and the coating was usually applied two times, followed by heat treatment at 600 to 1500 占 폚 for aging treatment (Aging: homogenization in an oven at about 70 占 폚 for about 1 hour).

위와 같은 방법으로 제조한 연료극 지지체식 연결재(분리판)에 본 발명에 따른 제 2 연결재 코팅막을 코팅막으로 제조하였다. 마찬가지로 산환성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC (즉, (LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))를 사용하였고 실시 대표조성은 (La0 . 1Ca0 .9)(Co0 . 2Cr0 . 8)O3이다. 제 2 연결재 (코탕)막은 순수한 LCCC 연결재만을 사용하여 제조할 수 도 있고 또는 복합체 형태로 제조할 수도 있다. 복합체의 형태로 이용하기 위해서는 이트륨(Y)이 도핑된(0~20%) 산화지르코늄(ZrO2)을 사용하여 5:5의 무게비로 혼합하고 이를 에칠알콜과 함께 약 24시간 동안 볼밀하여 기계적인 분쇄와 혼합을 실시하였다. 이때 단일 물지의 LCCC 연결재나 복합체의 연결재로 되는 제 2 연결재 코팅막의 최종 소결특성을 좋게하여 치밀화 및 소결밀도를 증진시키기 위해 소결조제로서 첨가물을 첨가하였는데, TiO2, Bi2O3, Cr2O3, CoO, Y2O3 중에서 1종 혹은 그 이상을 0~30%까지 첨가하였다. 이를 건조후 테이프캐스팅 그린쉬트를 제작한 후 두께 약 60 μm의 그린쉬트형태의 필름(film)으로 제작하였다. 일반적으로 2회 부착하여 코팅하고 이후 이를 에이징처리(Aging : 약 70℃의 오븐에서 약 1시간정도의 균질화처리)후에 600~1500℃열처리하여 가소결 처리하였다. 최종적으로 이러한 지지체를 열처리공정에서 1400~1650℃의 온도에서 최종 동시 소결 열처리하여 연료극 지지체식 고전도성 다중막을 갖는 연결재(분리판)를 개발하였다. 최종적으로 고전도성 치밀 전도막의 두께는 5~50μm으로 하였다. The second connecting material coating film according to the present invention was prepared as a coating film on the fuel electrode support type connecting material (separating plate) manufactured by the above method. (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0? X? 1 , 0? Y? 1 ), which is high-conductivity ceramics in a circulating atmosphere It was carried out a representative composition of (La 0. 1 Ca 0 .9 ) (Co 0. 2 Cr 0. 8) O 3. The second connecting material (Coatane) film may be manufactured using only pure LCCC connecting material, or may be manufactured in the form of a composite. In order to use it as a composite, zirconium oxide (ZrO 2 ) doped with yttrium (Y) (0 to 20%) was mixed at a weight ratio of 5: 5 and ball milled with ethyl alcohol for about 24 hours. Milling and mixing were carried out. In order to improve densification and sintering densities, the additives were added as a sintering additive in order to improve the final sintering property of the second binder coating layer, which is a connecting material of the single-piece LCCC binder or composite, and TiO 2 , Bi 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, and Y 2 O 3 in an amount of 0 to 30%. After drying, a tape casting green sheet was produced, and then a green sheet film having a thickness of about 60 μm was formed. In general, it was coated with two times of coating, followed by heat treatment at 600 to 1500 占 폚 for aging treatment (aging (homogenization treatment in an oven at about 70 占 폚 for about one hour), followed by plasticizing treatment. Finally, the supports were subjected to final co-firing at 1400 ~ 1650 ℃ in a heat treatment process to develop an anode-support type high conductivity multilayered interconnector (separator). Finally, the thickness of the high-conductivity dense conductive film was set to 5 to 50 μm.

이하 세라믹 전도막의 그린쉬트를 제조하는 방법에 대해서 설명하고자 한다. 테이프 캐스팅을 위한 그린 쉬트 재료 LST 및 LSF 또는 LCCC와 함께 혼합물로 YSZ 등을 포함한 세라믹스 분말과 함께 용매(solvent)로서 에틸알콜과 톨루엔을 1: 0~5:1의 비로 혼합하여 사용하였다. 캐스팅용 슬러리(slurry)를 제조하기 위해 먼저 볼밀용기(ball mill jar)에 분산제(fish oil)를 용해시킨 용매를 넣고 연료극 또는 공기극 집전체 분말(비표면적 2 내지 200m3/g)을 1차 밀링(milling)을 실시하고 여기에 유기결합제(PVB, polyvinyl butyra1)와 가소제(DBP, dibutyl phthalate)를 추가로 넣어 2차 밀링(milling)을 실시하여 제조하였다. 제조된 슬러리의 점도는 102 내지 105 cps 사이가 되도록 조작한 후에 테이프 캐스팅공정을 수행하였다. 캐스팅용 필름(film)은 한쪽 면에 실리콘이 코팅된 마일라(Mylar, 전기절연재, 미국 뒤퐁사) 필름(40~400μm)을 사용하여 1 내지 50 cm/min의 이송속도(feeding rate)로 날높이를 20 내지 2,000μm의 범위에서 원하는 두께의 테이프 캐스팅 그린쉬트를 제조하였다. 테이프 캐스팅용 슬러리 제조시 전도성 세라믹스 분말 100그람 당 첨가하는 첨가물의 함량은 표 1과 같다. Hereinafter, a method of manufacturing a green sheet of a ceramic conductive film will be described. Green sheet material for tape casting A mixture of LST and LSF or LCCC together with ceramics powder including YSZ and the like was mixed with ethyl alcohol and toluene at a ratio of 1: 0 to 5: 1 as a solvent. To prepare a slurry for casting, first, a solvent in which a fish oil is dissolved is put into a ball mill jar, and a fuel electrode or an air electrode current collector powder (specific surface area 2 to 200 m 3 / g) (PVB, polyvinyl butyral) and a plasticizer (DBP, dibutyl phthalate) were further added to the resultant, followed by secondary milling. The viscosity of the prepared slurry was controlled to be between 10 2 and 10 5 cps, and then a tape casting process was performed. The casting film is formed by using a Mylar (electrically insulating material, U.S. Du Pont) film (40 to 400 탆) coated with silicon on one side, and is fed at a feeding rate of 1 to 50 cm / min. A tape casting green sheet having a desired thickness in the range of 20 to 2,000 mu m in height was prepared. Table 1 shows the content of additives added per 100 grams of conductive ceramic powder in the production of slurry for tape casting.

첨가물의 종류Types of additives 첨가량 (g)Addition amount (g) 비 고Remarks 용매(solvent)The solvent 10 ~ 20010 to 200 에틸알콜과 톨루엔을
1:0~5의 비로 혼합
Ethyl alcohol and toluene were added
1: mixed at a ratio of 0 to 5
분산제(fish oil)Dispersant (fish oil) 0.1 ~ 100.1 to 10 유기결합제(PVB)The organic binder (PVB) 1 ~ 101 to 10 가소제(DBP)Plasticizer (DBP) 1 ~ 101 to 10

연료극 지지체식의 연결재의 제조를 위한 제 코팅막은 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는 순수한 LST 또는 LSF 분말에 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는 YSZ(이트리아 안정화 지르코니움 산화물)분말과 혼합(0~50%)하여 제조하였으며 마찬가지로 제 2 코팅막제조에는 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는(LaxCa1-x)(CoyCr1-y)O3(0≤x≤1, 0≤y≤1) 분말과 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는 YSZ(이트리아 안정화 지르코니움 산화물)분말과 혼합(0~50%)하여 제조하였으며 여기에 유기결합제(polyvinyl butyral, PVB)와 가소제(dibutyl phthalate, DBP)와 혼합하여 10 내지 600 μm의 두께로 테이프 캐스팅하여 그린쉬트를 제조하는 것을 특징으로 한다. 각각의 단계에서는 이를 600℃이상의 온도에서 열처리하여 가소결체의 지지체식 연결재 및 분리판을 먼저 제조하고 최종적으로 800~1650℃의 온도에서 열처리(소결)하여 동시소결형 전도성 세라믹 막구조 연결재 또는 분리판을 제작한다.The coating film for the production of the anode support type coupling material is prepared by mixing (mixing) with pure YSZ (yttria stabilized zirconium oxide) powder having a particle size of 0.01 to 10 mu m in pure LST or LSF powder having a particle size of 0.01 to 10 mu m 0 to 50%). Similarly, (La x Ca 1-x ) (Co y Cr 1-y ) O 3 (0 ? X ? 1, 0? (0 to 50%) powders and YSZ (yttria stabilized zirconium oxide) powders having a particle size of 0.01 to 10 μm were mixed with an organic binder (polyvinyl butyral, PVB) and a plasticizer dibutyl phthalate (DBP), and then tape cast to a thickness of 10 to 600 μm to prepare a green sheet. In each step, the support type connecting material and the separating plate of the sintered body are firstly prepared by heat treatment at a temperature of 600 ° C or more, and finally heat-treated (sintered) at a temperature of 800 to 1650 ° C to form a concurrent sintered conductive ceramic film structural connector .

본 발명의 복합 혼합전도체막을 제조하기 위한 코팅성분 입자가 분산된 슬러리를 테이프 캐스팅하고 이를 건조하면, 그린 쉬트와 이형 필름으로 이루어진 막을 얻을 수 있으며, 이를 공기극 또는 연료극 지지체 가소결체 위에 부착하고 필름을 제거함으로써 코팅막을 형성하고 최종 공소결 열처리함으로써 지지체식 연결재 또는 분리판을 제조한다.When a slurry in which particles of a coating component are dispersed is cast by tape casting and dried to obtain a composite mixed conductor film of the present invention, it is possible to obtain a film composed of a green sheet and a release film, which is adhered onto the air electrode or anode support, To form a coating film, and finally to a sintering heat treatment to produce a support-type connecting material or separator.

본 발명에서 이형 필름은 실리카 등이 코팅된 PET계 필름(폴리에칠렌계, 마일락 필름)을 포함하며, 마일락 필름위에 슬러리를 테이프 캐스팅하여 원하는 두께의 혼합전도체막을 그린 쉬트를 형성한다. 원하는 코팅막 적층체를 공기극 또는과 연료극 지지체의 표면에 각각 부착시키고, 적층체의 그린 쉬트를 연료극 또는 공기극에 부착시키고 마일락 필름을 분리하여 제거할 수 있다. 이때 접촉의 균일성을 높이기 위하여 약간의 오일 또는 용제(예, 터피네올)를 살짝 바르고 부착하면, 용이하게 균일한 접촉하여 부착함으로써 세라믹 전도막을 제작할 수 있다. In the present invention, the release film includes a PET-based film (polyethylene-based or Myllock film) coated with silica or the like. The slurry is tape-cast on the MylLock film to form a green sheet of the mixed conductor film having a desired thickness. The desired coating film laminate may be attached to the surface of the air electrode or the overlying fuel electrode support, the green sheet of the laminate may be attached to the fuel electrode or air electrode, and the mylar film may be separated and removed. At this time, if a small amount of oil or solvent (for example, terpineol) is lightly applied and attached in order to increase the uniformity of contact, a ceramic conductive film can be produced by easily and uniformly contacting and attaching.

도 6는 종래의 방법에 따라 제조되어 Ni-YSZ지지체에 박막으로 코팅된 LST/Ni-YSZ계 박막 연결재 단면 사진 연료극 지지체식 세라믹 연결재(분리판)의 단면 현미경 미세사진(고배율)으로, 치밀전도막으로 소결시 undulation 결함을 보인다.6 is a cross-sectional microscopic micrograph (high magnification) of a cross-sectional view of an anode-supported ceramic connection material (separator plate) prepared by a conventional method and coated with a thin film on a Ni-YSZ support. The sintered film shows undulation defects.

도 7은 종래의 방법에 따라 제조되어 Ni-YSZ지지체에 박막으로 코팅된 LSF/Ni-YSZ계 박막 연결재 단면 사진 연료극 지지체식 세라믹 연결재(분리판)의 단면 현미경 미세사진(고배율)으로, 치밀전도막으로 소결시 반응에 의한 기공 형성 또는 박리 결함을 보인다.7 is a cross-sectional microscopic microphotograph (high magnification) of a cross-sectional view of a thin-film coated LSF / Ni-YSZ thin-film joint of a fuel electrode support ceramic plate prepared by a conventional method and having a thin film coated on a Ni- Membrane shows pore formation or peeling defect due to reaction during sintering.

한편, 그림 도 6과 도 7에서와 같이 순수한 LST와 LSF의 경우는 면적비저항이 1 Ωcm2이하의 값을 보여 연결재로서의 전기적 특성을 나타냈다. 반면에 도 6에서와 같이 LST의 경우는 소결시 수축율이 상대적으로 작아서 모재인 NiO-YSZ(Y2O3가 도핑된(1~15 mol%) ZrO2) 보다도 작아 상대적으로 칫수의 차이가 유발되어 LST층과 Ni-YSZ층이 분리되고 박리되기 직전의 모습을 보이며 또한 도 7에서와 LSF의 경우는 소결중 모재인 NiO-YSZ와 반응하여 부착계면에서의 기공결함이 다수 있는 형상으로 이로인해 면적비저항이 크게 나타난다. 따라서 LST와 LSF는 단일 박막형 연결재로 Ni-YSZ모재(지지체)의 쓰일 경우 동시소결체 모재(지지체)와 반응 또는 수축률 차이로 균일한 미세구조를 갖을 수 없어 단일층으로는 Ni-YSZ를 지지체로 하는 셀에서의 연결재로 부적합함을 알 수 있다. On the other hand, as shown in Fig. 6 and Fig. 7, in the case of pure LST and LSF, the area specific resistivity was less than 1 Ωcm 2 , indicating electrical characteristics as a connecting material. On the other hand, as shown in FIG. 6, in the case of LST, the shrinkage ratio during sintering is relatively small, which is smaller than NiO-YSZ (Y 2 O 3 doped (1 to 15 mol%) ZrO 2 ) 7 shows that the LST layer and the Ni-YSZ layer are separated from each other and peeled off. In FIG. 7 and FIG. 7, the case of LSF reacts with NiO-YSZ, which is a base material during sintering, The area specific resistivity is large. Therefore, when Ni-YSZ base material (support) is used as a single thin-film type connection material, LST and LSF can not have a uniform microstructure due to difference in reaction or shrinkage ratio with the co-sintered base material (support) It can be seen that it is unsuitable as a connecting material in a cell.

도 8은 본 발명에 따라 제조되고 Ni-YSZ(연료극) 지지체에 박막으로 코팅된 LCCC/LST/Ni-YSZ의 다층구조로 제작된 연결재 단면 사진(주: 연료극 지지체식 세라믹 연결재(분리판)의 단면 현미경 미세사진(고배율)로서 치밀전도막외 다중(환원성, 산화성)으로 제조됨으로서 결함이 없는 구조를 보여준다.)  8 is a cross-sectional view of a cross-section of a multi-layered structure of LCCC / LST / Ni-YSZ prepared according to the present invention and coated with a thin film on a Ni-YSZ (anode) Microscopic cross-sectional micrographs (high magnification) show dense structure due to dense-conduction extracellular multiplication (reductive, oxidative).

도 9 및 도 10은 본 발명에 따라 제조되고 Ni-YSZ(연료극) 지지체에 박막으로 코팅된 LCCC/LST/Ni-YSZ의 다층구조로 제작된 연결재(분리판)의 전기적 특성으로 약 1,200시간 운전하는 동안의 개회로 전압(OCV)와 임피던스 저항변화 측정 결과를 나타낸다.9 and 10 illustrate the electrical characteristics of a connection material (separator plate) made of a multilayer structure of LCCC / LST / Ni-YSZ prepared according to the present invention and coated with a thin film on a Ni-YSZ (OCV) and impedance resistance change measurement results during the test.

한편 LST인 경우 소결조제를 표면에 한층더 올려 Bilayer(이중층) 박막형 연결재(막)의 형태로 제조하여 소결한 결과 도 8에서와 같이 LCCC/LST로 연결재 박막을 Ni(O)-YSZ(지지체)에 형성시킨 경우 치밀하고 균일한 단면미세구조를 보여 세라믹 연결재로서 상용할 수 있음을 알 수 있다. 특히 LCCC는 LST와 LSF와 마찬가지로 전자전도성이 높아 연결재의 후보군 재료이나 자체로는 NiO-YSZ지지체와 수축률 차이가 커거 공소결시 치밀화가 완전히 진행되기 어려워 다공성 연결재가 된다. 하지만 LSF와 LST는 환원분위기에서 안정한 연결재인 반면에 환원분위기 보다는 산화분위기에 안정한 물질로 산화분위기에서 더 높은 전기전도도를 유지하는 특성이 있다. On the other hand, in the case of LST, the sintering aid was further placed on the surface to form a bilayer thin film type connecting film (film). As a result, as shown in FIG. 8, the connecting thin film was coated with Ni (O) It can be seen that it is usable as a ceramic connecting material because it shows dense and uniform cross-sectional microstructure. In particular, LCCC has a high electronic conductivity like LST and LSF, and therefore, it is difficult to completely densify the void due to the difference in shrinkage ratio between NiO-YSZ support and itself. However, LSF and LST are stabilized in the reducing atmosphere, while they are stable in the oxidizing atmosphere rather than in the reducing atmosphere and maintain the higher electrical conductivity in the oxidizing atmosphere.

이에 따라 도 9에서와 같이 장기운전 시험과 함께 임피던스 특성과 I-V특성은 매우 양호한 세라믹 연결재 특성을 보였으며 도 9(a)에서와 같이 1,200여시간동안 I-V 곡선으로부터 상안정적인 확인할 수 있었다.Accordingly, as shown in FIG. 9, the impedance characteristics and the I-V characteristics together with the long-term operation test showed very good ceramic connecting material characteristics, and it was confirmed from the I-V curve for 1,200 hours as shown in FIG. 9 (a).

특히 도 9(b)에서와 같이 시간에 따른 임피던스 스펙트럼으로부터 면적비저항은 1,200 시간의 운전시간에도 약 0.4 Ωcm2이하의 값을 유지하는 세라믹 연결재 소재를 개발할 수 있었다. In particular, as shown in FIG. 9 (b), it was possible to develop a ceramic connecting material having an area resistivity of 0.4 Ωcm 2 or less even during 1,200 hours of operation time from the impedance spectrum over time.

특히 제 1 연결재 코팅막과 제 2 연결재 코팅막은 테이프캐스팅법 외에도 스크린프린팅법과 같은 일반적인 방법을 이용하여 막제조를 할 수 있으며 경우에 따라서는 이를 적절히 조합하여 제조에 이용될 수 있다. 특히 스크린프린팅용 페이스트 혹은 슬러리의 제조조건은 실시예 2와 같다.In particular, the first and second connector coating layers may be formed by a common method such as a screen printing method in addition to the tape casting method. In some cases, the film may be appropriately combined and used for manufacturing. Particularly, the production conditions of the paste or slurry for screen printing are the same as those of the second embodiment.

<실시예 2> 연료극 지지체식 연결재(분리판) 제조 : 스크린프린팅을 이용한 LST( 또는 LSF) 제 1 연결재 코팅막과 LCCC의 제 2 연결재 코팅막의 제조 방법 Example 2 Preparation of fuel electrode support type connecting plate (separator plate): A method of producing LST (or LSF) first linking coating film and LCCC second linking coating film by screen printing

마찬가지로 전해셀 또는 연료전지에 사용할 연결재(분리판)의 제조에 연료극 지지체 방식을 택하였으며, 이를 위해 먼저 지지체를 제조하였다. 연료극 지지체를 제조하기 위해서는 산화니켈(NiO) 분말(Alfa사, 99.9%)과 8몰% YSZ(Tosho사, 또는 2몰%~20몰%내외 이트리아 안정화 지르코니움산화물)를 사용하였다. 먼저, NiO 분말을 미리 유성밀(Planetary mill)에서 2시간 볼밀한 다음 오븐에서 건조시켰으며, 8YSZ 분말은 1,400℃에서 미리 하소한 후 막자사발로 미리 분쇄하고 사용하였다. 이러한 NiO와 YSZ를 5:5의 무게비로 혼합한 후 24시간 동안 습식 볼밀 하였는데, 이때 기공형성을 위한 그라파이트(graphite), 유기 바인더(binder)와 에틸알콜(ethyl alcohol)을 혼합물에 첨가한 후 오븐에서 건조시켰다. 기공형성을 위해 첨가하는 그라파이트의 경우 입자크기와 혼합 비율을 적절히 조절해야 한다. 이들을 평판형, 튜브형 또는 혼합형으로 성형한 후 소결하였는데, 제조된 분말로 단전지를 제조하기 위해 원하는 크기의 사각 금형으로 일축 성형하여 평판형 지지체를 성형였으며, 튜브형의 지지체를 제조하기 위해서는 압출기를 이용하여 길이 약 1 m의 튜브형 지지체를 성형하였다. 이들을 상온에서 건조후 약 1,200~1,450℃에서 열처리하여 연료극 성분의 예비소결체를 얻었다. 경우에 따라서는 이러한 연료극 지지체위에 연료극 기능층을 코팅하고 약 1,250℃에서 재 열처리하였다. Likewise, a fuel electrode support system was used for manufacturing a connection material (separator plate) for use in an electrolytic cell or a fuel cell. NiO powder (Alfa Co., 99.9%) and 8 mol% YSZ (Tosho company, or 2 mol% ~ 20 mol% yttria-stabilized zirconium oxide) were used to prepare the anode support. First, the NiO powder was ball milled in a planetary mill for 2 hours and then dried in an oven. The 8YSZ powder was pre-calcined at 1,400 ° C and then crushed into a mortar. The NiO and YSZ were mixed at a weight ratio of 5: 5, and wet ball milling was performed for 24 hours. At this time, graphite, an organic binder and ethyl alcohol for pore formation were added to the mixture, Lt; / RTI &gt; In the case of graphite added for pore formation, the particle size and mixing ratio should be appropriately controlled. In order to manufacture a unit cell, a flat plate-shaped support was formed by uniaxial molding with a square mold having a desired size. In order to manufacture a tubular support, an extruder was used to form a plate- A tubular support having a length of about 1 m was formed. After drying at room temperature, they were heat treated at about 1,200 ~ 1,450 ℃ to obtain a pre - sintered body of fuel electrode component. In some cases, the fuel electrode functional layer was coated on the anode support and reheated at about 1,250 ° C.

도 1과 도 2에서와 같이 이러한 지지체 위헤 환원분위기 고전도성 세라미스 막을 제조하기 위해서 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 LST 또는 LSF의 화합물(즉, (LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1) 또는 (LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))를 사용하여 제1 연결재 코팅막(치밀막)을 형성하였다. 마찬가지로 실시 대표조성은 (La0 . 7Sr0 . 3)TiO3 또는 (La0.7Sr0.3)FeO3이다. 제 1 연결재 (코팅)막은 순수한 LST 또는 LSF 연결재만을 사용하여 제조할 수 도 있고 또는 복합체 형태로 제조할 수도 있다. 복합체의 형태로 이용하기 위해서는 이하 실시예 1에서와 같다. As shown in FIGS. 1 and 2, in order to prepare a highly-reducing ceramics membrane having a reduced atmosphere, a conductive ceramic or a composite thereof is used as a lanthanum-based perovskite, which is a highly conductive ceramic in a reducing atmosphere, That is, (La x Sr 1 -x ) TiO 3 (Where 0? X? 1) or (La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0 &amp;le; x &amp;le; 1)) was used to form a first linker coating film (dense film). Similarly, exemplary representative composition is (La 0. 7 Sr 0. 3) TiO 3 or (La 0.7 Sr 0.3) FeO 3 . The first binder (coating) film may be prepared using only pure LST or LSF coupling material, or may be made in the form of a composite. For use in the form of a complex, it is the same as in Example 1 below.

마찬가지로 도 1과 도 2에서와 같이 반대측 분위기로 산환성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC (즉, (LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))을 사용하여 제 2 연결재 코팅막을 형성하였다. 실시 대표조성은 (La0 . 1Ca0 .9)(Co0 . 2Cr0 . 8)O3이다. 제 2 연결재 (코탕)막은 순수한 LCCC 연결재만을 사용하여 제조할 수 도 있고 또는 복합체 형태로 제조할 수도 있다. 복합체의 형태로 이용하기 위해서는 실시예 1에서와 같다. 소결조제를 포함하는 경우에는 각각의 층에서 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합, 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물과 0~100%의 비율로 혼합하여 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅, 스크린 프린팅 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징하였다. (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0? X? 1 ), which is high-conductivity ceramics in an oxidizing atmosphere in the opposite atmosphere as in FIGS. 1 and 2, 1, 0? Y? 1)) was used to form a second connector coating film. Representative exemplary composition of a (La 0. 1 Ca 0 .9 ) (Co 0. 2 Cr 0. 8) O 3. The second connecting material (Coatane) film may be manufactured using only pure LCCC connecting material, or may be manufactured in the form of a composite. For use in the form of a composite, it is the same as in Example 1. When the sintering aid is included, it is mixed in a proportion of 0 to 100% with zirconia, ceria, bismuth oxide, barium-strontium titanate and lanthanum strontium gallium magnesia-based oxide in each layer, A slurry or a paste containing a binder and a solvent, and the slurry or paste is applied by tape casting or by slurry coating, dipping, spray coating, spin coating or screen printing.

특히 제 1 연결재 코팅막은 필수적으로 치밀막 구조를 갖게 하였으며 제 2 연결재 코팅막은 상대적으로 덜 치밀하여도 사용하기에 문제가 없으므로 치밀막 또는 다공성의 막으로 제조하였다. 제 1 연결재 코팅막을 LST 또는 LSF의 화합물(즉, (LaxSr1-x)TiO3 (단, 0≤x≤1) 또는 (LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))로 제조하는 경우에 순수한 화합물을 사용하거나 또는 복합체 형태로 하기 위해 이트륨(Y)이 도핑된(0~20%) 산화지르코늄(ZrO2)을 사용하여 5:5의 무게비로 혼합하고 이를 에칠알콜과 함께 약 24시간 동안 볼밀하여 기계적인 분쇄와 혼합을 실시하였다. 이때 복합체의 최종 소결특성을 좋게하여 치밀화 및 소결밀도를 증진시키기 위해 소결조제로서 첨가물을 첨가하였는데, TiO2, Bi2O3, Cr2O3, CoO, Y2O3 중에서 1종 혹은 그 이상을 0~30%까지 첨가하였다.In particular, the first connector coating layer has a dense membrane structure, and the second connector coating layer is less dense and has no problem in use. Therefore, the connector layer is made of a dense membrane or a porous membrane. (La x Sr 1-x ) TiO 3 (where 0? X? 1) or (La x Sr 1 -x ) FeO 3 Zirconium oxide (ZrO 2 ) doped with yttrium (Y) (0 to 20%) in order to use pure compounds or to form a composite in the case of preparing a compound of the formula ( 1 ) 5, and the mixture was ball milled with ethyl alcohol for about 24 hours to perform mechanical pulverization and mixing. The sintering additive was added as a sintering additive in order to improve densification and sintering density by improving the final sintering property of the composite. One or more of TiO 2 , Bi 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO and Y 2 O 3 Was added to 0 to 30%.

이를 슬러리 또는 페이스트를 제조한후 예비소결결된 연료극 지지체의 표면에 스크린프린팅 또는 슬러리코팅하였고 실시 횟수를 조절하여 최종 복합 혼합전도체막의 두께를 조절하였으며 통상 1회 당 약 5~20 ㎛로 하여 평균 2회 실시하여 코팅하였다. 이후 이를 에이징처리(Aging : 약 70℃의 오븐에서 약 1시간정도의 균질화처리)후에 열처리공정에서 1400~1650℃의 열처리에서 최종 동시 소결 열처리하여 연료극 지지체식 복합 혼합전도막을 갖는 연결재(분리판)을 제조하였다. 최종적으로 복합 혼합전도막의 두께는 약 5~40 μm으로 하였다.  The slurry or paste was prepared by screen printing or slurry coating on the surface of the preliminarily sintered anode support, and the thickness of the final composite mixed conductor film was controlled by controlling the number of times of application. The average thickness of the final composite conductive film was adjusted to about 5 ~ Lt; / RTI &gt; After that, it is subjected to final simultaneous sintering heat treatment at 1400 ~ 1650 ° C in a heat treatment process after aging (homogenization treatment in an oven at about 70 ° C for about 1 hour), and a connecting material having a fuel electrode support composite composite conductive film . Finally, the thickness of the complex mixed conducting membrane was about 5 ~ 40 μm.

위와 같은 방법으로 제조한 연료극 지지체식 연결재(분리판)에 본 발명에 따른 복합 혼합전도체의 코팅층을 스크린프린팅 또는 슬러리코팅법으로 제조한 다음 이를 건조하고 다시 지지체에 형성하고 열처리하여 최종 연결재(분리판)을 제조하였다.A coating layer of a composite mixed conductor according to the present invention is prepared by screen printing or slurry coating method on an anode support material type connection plate (separator plate) manufactured by the above method, and then dried and formed on a support and heat treated to form a final connection material ).

이하 복합 혼합전도막의 페이스트 또는 슬러리를 제조하는 방법에 대해서 설명하고자 한다. 스크린 프린팅을 위한 페이스트(슬러리) 제조에는 용매(solvent)로서 아이소프로필알콜과 톨루엔을 1: 0~5:1의 비로 혼합하여 사용하였다. 슬러리(slurry)를 제조하기 위해 먼저 볼밀용기(ball mill jar)에 분산제(fish oil)를 용해시킨 용매를 넣고 연료극 또는 공기극 집전체 분말(비표면적 2 내지 200m3/g)을 1차 밀링(milling)을 실시하고 여기에 유기결합제(PVB, polyvinyl butyra1)와 가소제(DBP, dibutyl phthalate)를 추가로 넣어 2차 밀링(milling)을 실시하여 제조하였다. 제조된 슬러리의 점도는 101 내지 105 cps 사이가 되도록 조작한 후에 스크린프린팅을 수행하였다. 스크린프린팅은 200메쉬의 스테인레스스틸 망을 이용하였으며 원하는 패턴 외에는 에폭수지로 원하는 두께만큼을 막아 패턴처리하여 형상화된 모양으로만 페이스트를 코팅처리할 수 있었다. 스크린프린팅용 페이스트(슬러리) 제조시 전도성 세라믹스 분말 100그람 당 첨가하는 첨가물의 함량은 표 2와 같다.Hereinafter, a method for producing a paste or slurry of a composite mixed conducting membrane will be described. In the preparation of the paste (slurry) for screen printing, isopropyl alcohol and toluene were mixed at a ratio of 1: 0 to 5: 1 as a solvent. To prepare a slurry, firstly, a solvent in which a fish oil is dissolved is put into a ball mill jar, and a fuel electrode or an air electrode collector powder (specific surface area 2 to 200 m 3 / g) is first milled (PVB, polyvinyl butyral) and a plasticizer (DBP, dibutyl phthalate) were further added thereto, followed by secondary milling. Screen printing was performed after the viscosity of the prepared slurry was adjusted to be between 10 1 and 10 5 cps. Screen printing was performed using a 200 mesh stainless steel net. In addition to the desired pattern, the desired thickness was covered with an epoxy resin, and the paste was coated in a patterned shape. Table 2 shows the contents of additives added per 100 grams of the conductive ceramics powder in the production of the paste for screen printing (slurry).

첨가물의 종류Types of additives 첨가량 (g)Addition amount (g) 비 고Remarks 용매(solvent)The solvent 5 ~ 5005 to 500 아이소프로필알콜과 톨루엔을
1:0~5의 비로 혼합
Isopropyl alcohol and toluene were added
1: mixed at a ratio of 0 to 5
분산제(fish oil)Dispersant (fish oil) 0.1 ~ 100.1 to 10 유기결합제(PVB)The organic binder (PVB) 1 ~ 101 to 10 가소제(DBP)Plasticizer (DBP) 1 ~ 101 to 10

연료극 지지체식의 연결재의 제조를 위한 제 코팅막은 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는 순수한 LST 또는 LSF 분말에 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는 YSZ(이트리아 안정화 지르코니움 산화물)분말과 혼합(0~50%)하여 제조하였으며 마찬가지로 제 2 연결재 코팅막제조에는 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는(LaxCa1-x)(CoyCr1-y)O3(0≤x≤1, 0≤y≤1) 분말과 0.01 내지 10 μm의 입자크기를 갖는 YSZ(이트리아 안정화 지르코니움 산화물)분말과 혼합(0~50%)하여 제조하였으며 여기에 유기결합제(polyvinyl butyral, PVB)와 가소제(dibutyl phthalate, DBP)와 혼합하여 10 내지 600 μm의 두께로 테이프 캐스팅하여 그린쉬트를 제조하는 것을 특징으로 한다. 각각의 단계에서는 이를 600℃ 이상의 온도에서 열처리하여 가소결체의 지지체식 연결재 및 분리판을 먼저 제조하고 최종적으로 800~1650℃의 온도에서 열처리(소결)하여 동시소결형 전도성 세라믹 막구조 연결재 또는 분리판을 제작한다. 이때의 스크린 프린팅용 페이스트 혹은 슬러리의 제조조건은 앞서 설명한 바와 같다.The coating film for the production of the anode support type coupling material is prepared by mixing (mixing) with pure YSZ (yttria stabilized zirconium oxide) powder having a particle size of 0.01 to 10 mu m in pure LST or LSF powder having a particle size of 0.01 to 10 mu m 0 to 50%) was prepared similarly to the second consolidated coating film produced is (La x Ca 1-x) (Co y Cr 1-y having a particle size of 0.01 to 10 μm) O 3 (0≤x≤1, 0 (0 to 50%) with a YSZ (yttria stabilized zirconium oxide) powder having a particle size of 0.01 to 10 mu m. An organic binder (polyvinyl butyral, PVB) and a plasticizer dibutyl phthalate (DBP), and then tape cast to a thickness of 10 to 600 μm to produce a green sheet. In each step, the support type connecting material and the separating plate of the sintered body are firstly prepared by heat treatment at a temperature of 600 ° C or more, and finally heat-treated (sintered) at a temperature of 800 to 1650 ° C to form a concurrent sintered conductive ceramic film structural connector . The conditions for producing the paste or slurry for screen printing at this time are as described above.

<실시예 3> 연료극 지지체식 연결재를 이용한 SOFC 및 SOEC 단전지 및 도듈 제작 (추가 사항)Example 3 Fabrication of SOFC and SOEC Single Cells and Module Using Fuel-electrode Supported Connector (Additional Items)

지지체식 박막형 SOFC단전지와 연결재(분리판)을 결합하여 하나의 단전지 유닛을 제작한다. 동일한 제조 방법으로 제작되 단전지(이온전도체 절해질포함)와 연결재 분리판(고전도성 다중박막형 연결재)을 결합하여 붙이고 이를 공소결함으로써 지지체 방식의 연결재 막과 전해질 막이 같이 포함된 단전지 유닛 모듈을 제조하였다.A single cell unit is fabricated by combining a support thin film type SOFC single cell and a connecting material (separator plate). A single cell unit module comprising a single cell (including ion conductor slabs) manufactured by the same manufacturing method and a connection material separator plate (high conductivity multi-film type connection material) .

연료극물질(NiO-YSZ)로 평판형 또는 튜브형 지지체를 먼저 제작하고 그 위에 전해질 또는 전도막의 역할을 하는 세라믹 막은 그린쉬트를 테이프캐스팅법으로 제조하여 부착, 코팅하는데 이하 실시예 1 또는 실시예 2에서와 같이 스크린프린팅법으로 제조할 수 도 있다. First, a plate or tubular support is first made of a fuel electrode material (NiO-YSZ), and a ceramic film serving as an electrolyte or a conductive film is formed and attached by a tape casting method. And may be produced by a screen printing method.

좀더 상세한 설명을 하자면 다음과 같다. Here is a more detailed explanation.

본 발명에서 연료극 지지체를 제조하였는데 지지체 제조에는 NiO-YSZ 혼합분말을 사용하였다. 비용측면에서 유리한 지르코니아질계 산화물, 알루미나질계 산화물, 뮬라이트질계 산화물, 실리카질계 산화물 또는 카바이드 및 질화물 등의 화합물 중 1가지 이상과, 유기바인더 및 용매(유기 또는 수계) 그리고 기공형성제 등을 혼합하고, 평판형, 튜브형 또는 혼합형으로 성형한 후, 이를 1,000℃ 이상의 고온에서 열처리하여 예비소결(가소결)된 지지체를 제조할 수 있다. 기공형성을 위해 첨가하는 그라파이트의 경우 입자크기와 혼합 비율을 적절히 조절해야 한다. 제조된 분말로 단전지를 제조하기 위해 원하는 크기의 사각 금형으로 일축 성형하여 평판형 지지체를 성형였으며, 튜브형의 지지체를 제조하기 위해서는 압출기를 이용하여 길이 약 1 m의 튜브형 지지체를 성형하였다. 이들을 상온에서 건조후 약 1,200~1,450℃에서 열처리하여 연료극 성분의 예비소결체를 얻었다. 경우에 따라서는 이러한 산화물 지지체위에 기능층으로서 연료극과 동일한 성분으로 다공성의 촉매층을 먼저 코팅하고 이를 약 900~1,500℃에서 열처리하고 사용하였다. In the present invention, an anode support was prepared, and a NiO-YSZ mixed powder was used for preparing the support. (Organic or aqueous) and pore-forming agent, which are advantageous in terms of cost, and at least one of compounds such as zirconia-based oxide, alumina-based oxide, mullite-based oxide, silica-based oxide or carbide and nitride, Shaped, tubular or mixed type, and then heat-treated at a high temperature of 1,000 ° C. or higher to prepare a preliminarily sintered (calcined) support. In the case of graphite added for pore formation, the particle size and mixing ratio should be appropriately controlled. In order to manufacture a unit cell, a plate-shaped support was formed by uniaxial molding with a square mold having a desired size. In order to manufacture a tubular support, a tubular support having a length of about 1 m was formed by using an extruder. After drying at room temperature, they were heat treated at about 1,200 ~ 1,450 ℃ to obtain a pre - sintered body of fuel electrode component. In some cases, a porous catalyst layer is first coated on the oxide support as a functional layer with the same components as the anode, and then heat treated at about 900 to 1,500 ° C.

이러한 지지체에의 윗면에는 YSZ를 주성분으로하는 이온전도체막을 코팅하고 단전지 판을 제작하고, 마찬가지로 지지체의 아랫면(튜브형) 또는 평판형에서는 별도의 다른판의 아랫면에는 앞서 언급한 다중구조의 세라믹 전도막을 형성한다. 특히 이러한 다중구조 세라믹 전도막은 실시예 1 또는 실시예 2에서와 같이 테이프캐스팅법이나 스크린프린팅 등의 방법을 이용한다. 평판형은 각각에서 유로가 형성되어 제작된 전해질판과 연결재판을 붙여서 제작하는데 이는 NiO-YSZ의 혼합분말을 페이스화하여 이를 접촉부위에 바르고 건조하여 굳이고 1000℃이상의 가소결 온도에서 열처리하여 윗판과 아랫판을 1차적으로 부착한다. 이후에 1000~1650℃에서 전해질이 코팅된 윗판과 고전도성 세라믹 연결재 막이 코팅된 아랫판을 동시에 소결함으로써 단전지 모듈 유닛을 제조할 수 있다. 한편 연료극 지지체를 이용한 최종소결되어 제조된 단전지 모듈 유닛의 공기극은 최종단계에서 형성시키는데 전해질 막위 Gd2O3나 Sm2O3가 도핑된 CeO2분말(GDC 또는 SDC)의 페이스트를 버퍼층으로 전해질 위에 코팅하여 1000~1500℃에서 열처리하고 다시 GDC나 SDC를 5:5의 비율로 LSCF((즉, (LaxSr1 -x)(CoyFe1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))혼합한 페이스트를 만들고 이를 버퍼층 위에 스크린프린팅하여 건조한후 최종 600~1300℃에서 열처리하여 공기극 형성을 완료하여 최종적으로 단전지 모듈 제작을 완료하였다. The upper surface of this support is coated with an ion conductor film containing YSZ as a main component, and a single cell plate is fabricated. Likewise, on the lower surface (tubular type) of the support or the plate surface, a ceramic conductive film . Particularly, such a multi-layered ceramic conductive film uses a tape casting method, a screen printing method or the like as in the case of Embodiment 1 or Embodiment 2. [ The flat plate type is manufactured by attaching the electrolyte plate and the connection plate formed by forming the flow path in each of them. The mixed powder of NiO-YSZ is faced and applied to the contact area, and is heat treated at the pre- And the lower plate are attached first. Then, the unit cell module unit can be manufactured by simultaneously sintering the electrolyte-coated upper plate at 1000 to 1650 ° C and the lower plate coated with the high-conductivity ceramic membrane. On the other hand, the air electrode of the single cell module unit manufactured by final sintering using the anode support is formed in the final stage, and the paste of the CeO 2 powder (GDC or SDC) doped with the electrolyte layer Gd 2 O 3 or Sm 2 O 3 is electrolyzed And then heat-treated at 1000 to 1500 ° C. Then, GDC or SDC is mixed with LSCF ((La x Sr 1 -x ) (Co y Fe 1 -y ) O 3 (where 0 x 1, 0 ≤ y ≤ 1)) was prepared, screen-printed on a buffer layer, dried, and finally heat-treated at 600 to 1300 ° C to complete air electrode formation.

이하는 실시예 1과 실시예 2에서 언급한 바와 같다. The following are mentioned in the first and second embodiments.

<실시예 4> 공기극 지지체식 연결재(분리판) 제조 : 테이프캐스팅법 또는 스크린프린팅법Example 4 Production of air electrode supporter type connecting material (separation plate): Tape casting method or screen printing method

전해셀 또는 연료전지에 사용할 연결재(분리판)의 제조에 연료극 지지체 방식을 택하였으며, 이를 위해 먼저 지지체를 제조하였다. 연료극 지지체를 제조하기 위해서는 LSM(LaxSr1-x)MnO3 (단, 0≤x≤1)과 8몰% YSZ(Tosho사, 또는 1몰%~20몰%내외 이트리아 안정화 지르코니움산화물)를 사용하였다. 먼저, LSM 분말을 미리 유성밀(Planetary mill)에서 2시간 볼밀한 다음 오븐에서 건조시켰으며, 8YSZ 분말은 1,400℃에서 미리 하소한 후 막자사발로 미리 분쇄하고 사용하였다. 이러한 LSM과 YSZ를 5:5의 무게비로 혼합한 후 24시간 동안 습식 볼밀 하였는데, 이때 기공형성을 위한 그라파이트(graphite), 유기 바인더(binder)와 에틸알콜(ethyl alcohol)을 혼합물에 첨가한 후 오븐에서 건조시켰다. 기공형성을 위해 첨가하는 그라파이트의 경우 입자크기와 혼합 비율을 적절히 조절해야 한다. 이들을 평판형, 튜브형 또는 혼합형으로 성형한 후 소결하였는데, 제조된 분말로 단전지를 제조하기 위해 원하는 크기의 사각 금형으로 일축 성형하여 평판형 지지체를 성형였으며, 튜브형의 지지체를 제조하기 위해서는 압출기를 이용하여 길이 약 1 m의 튜브형 지지체를 성형하였다. 이들을 상온에서 건조후 약 1,200~1,450℃에서 열처리하여 연료극 성분의 예비소결체를 얻었다. 경우에 따라서는 이러한 공기극 지지체위에 공기극 기능층을 코팅하고 약 1,250℃에서 재열처리하였다. A fuel electrode support system was used for manufacturing a connection material (separator) for use in an electrolytic cell or a fuel cell, and a support was first prepared for this purpose. To prepare the anode support, LSM (La x Sr 1-x ) MnO 3 (Where 0? X? 1) and 8 mol% YSZ (Tosho Co., or 1 mol% to 20 mol% yttria-stabilized zirconium oxide) were used. First, the LSM powder was ball milled in a planetary mill for 2 hours and then dried in an oven. The 8YSZ powder was pre-calcined at 1,400 ° C and then crushed into a mortar. The LSM and YSZ were mixed at a weight ratio of 5: 5, and wet ball milling was performed for 24 hours. At this time, graphite, an organic binder and ethyl alcohol for pore formation were added to the mixture, Lt; / RTI &gt; In the case of graphite added for pore formation, the particle size and mixing ratio should be appropriately controlled. In order to manufacture a unit cell, a flat plate-shaped support was formed by uniaxial molding with a square mold having a desired size. In order to manufacture a tubular support, an extruder was used to form a plate- A tubular support having a length of about 1 m was formed. After drying at room temperature, they were heat treated at about 1,200 ~ 1,450 ℃ to obtain a pre - sintered body of fuel electrode component. In some cases, the air electrode functional layer is coated on the air electrode support and reheated at about 1,250 ° C.

도 3과 도 4에서와 같이 이러한 공기극 지지체 위해 산화분위기 고전도성 세라미스 막을 제조하기 위해서 전도성 세라믹스 또는 그 복합체로 산화성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 고전도성 세라믹스인 LCCC (즉, (LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))을 사용하여 제1코팅막(치밀막)을 형성하였다. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, in order to manufacture an oxidizing atmosphere high-conductivity ceramics membrane for such an air electrode support, conductive ceramics or a composite thereof is used as a lanthanum-based perovskite which is highly conductive ceramics in an oxidizing atmosphere, LCCC (Denoted by (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0 x 1, 0 y 1)) was used to form a first coating film .

실시 대표조성은 (La0 . 1Ca0 .9)(Co0 . 2Cr0 . 8)O3이다. 제 1 연결재 (코탕)막은 순수한 LCCC 연결재만을 사용하여 제조할 수 도 있고 또는 복합체 형태로 제조할 수도 있다. 복합체의 형태로 이용하기 위해서는 실시예 1에서와 같다Representative exemplary composition of a (La 0. 1 Ca 0 .9 ) (Co 0. 2 Cr 0. 8) O 3. The first connecting material (corundum) film may be manufactured using only pure LCCC connecting material, or may be manufactured in the form of a composite. For use in the form of a composite, it is the same as in Example 1

마찬가지로 도 3과 도 4에서와 같이 반대측 분위기로 환원성분위기에서의 LST 또는 LSF의 화합물(즉, (LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1) 또는 (LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))를 사용하여 제 2 연결재 코팅막을 형성하였다. 특히 각각의 층에서 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합, 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물과 0~100%의 비율로 혼합하여 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅, 스크린 프린팅 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징하였다. Similarly, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the LST or LSF compound in a reducing atmosphere (i.e., (La x Sr 1 -x ) TiO 3 (Where 0? X? 1) or (La x Sr 1 -x ) FeO 3 (Where 0 &amp;le; x &amp;le; 1)) was used to form the second connector coating film. In particular, each layer is mixed with 0 to 100% of at least one compound selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium-strontium titanate and lanthanum strontium gallium magnesia-based oxide to form an organic binder and a solvent Slurry or paste with tape casting or by slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, or screen printing.

특히 제 1 코팅막은 필수적으로 치밀막 구조를 갖게 하였으며 제 2 코팅막은 상대적으로 덜 치밀하여도 사용하기에 문제가 없으므로 치밀막 또는 다공성의 막으로 제조하였다. 제 1코팅막을 산화분위기 고전도성 세라믹스인 LCCC (즉, (LaxCa1 -x)(CoyCr1-y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))을 사용하여 제조하였고, 제2 코팅막으로서 LST 또는 LSF의 화합물(즉, (LaxSr1 -x)TiO3 (단, 0≤x≤1) 또는 (LaxSr1 -x)FeO3 (단, 0≤x≤1))로 제조하는 경우에 순수한 화합물을 사용하거나 또는 복합체 형태로 하기 위해 이트륨(Y)이 도핑된(0~20%) 산화지르코늄(ZrO2)을 사용하여 5:5의 무게비로 혼합하고 이를 에칠알콜과 함께 약 24시간 동안 볼밀하여 기계적인 분쇄와 혼합을 실시하였다. 이때 복합체의 최종 소결특성을 좋게하여 치밀화 및 소결밀도를 증진시키기 위해 소결조제로서 첨가물을 첨가하였는데, TiO2, Bi2O3, Cr2O3, CoO, Y2O3 중에서 1종 혹은 그 이상을 0~30%까지 첨가하였다. 이를 건조후 테이프캐스팅 그린쉬트를 제작한 후 두께 약 60 μm의 그린쉬트형태의 필름(film)으로 제작하였다. 이때 사용한 마일락 필름을 두께 약 80 μm의 얇은 것을 상용하여 예비소결결된 연료극 지지체의 표면에 동시에 부착하고 마일락필름을 제거한 후 다시 반복하여 건조된 테이프캐스팅 그린쉬트를 재착 부착하여 최종 복합 혼합전도체막의 두께를 조절하였으며 통상 2회 부착하여 코팅하고 이후 이를 에이징처리(Aging : 약 70℃의 오븐에서 약 1시간정도의 균질화처리)후에 600~1500℃열처리하여 가소결 처리하였다. In particular, the first coating layer essentially has a dense film structure, and the second coating layer is less dense but has no problem in use, so it is made of a dense film or a porous film. (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1-y ) O 3 (where 0? X? 1 , 0 ? Y? 1 ), which is an oxidizing atmosphere high-conductivity ceramics, is used as the first coating film , And a compound of LST or LSF (i.e., (La x Sr 1 -x ) TiO 3 (Where 0? X? 1) or (La x Sr 1 -x ) FeO 3 Zirconium oxide (ZrO 2 ) doped with yttrium (Y) (0 to 20%) in order to use pure compounds or to form a composite in the case of preparing a compound of the formula ( 1 ) 5, and the mixture was ball milled with ethyl alcohol for about 24 hours to perform mechanical pulverization and mixing. In order to improve the densification and sintering density of the composite, the additive was added as a sintering additive. TiO 2 , Bi 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, Y 2 O 3 Were added in an amount of 0 to 30%. After drying, a tape casting green sheet was produced, and then a green sheet film having a thickness of about 60 μm was formed. At this time, the used mylar film was attached to the surface of the preliminarily sintered anode support at the same time, and the mylar film was removed. The dried tape casting green sheet was reattached to the final composite composite conductor The thickness of the film was adjusted, and the coating was usually applied two times, followed by heat treatment at 600 to 1500 占 폚 for aging treatment (Aging: homogenization in an oven at about 70 占 폚 for about 1 hour).

위와 같은 방법으로 제조한 공기극 지지체식 연결재(분리판)에 본 발명에 따른 제 2 코팅막을 코팅막으로 제조하였다. 마찬가지로 산환성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC (즉, (LaxCa1 -x)(CoyCr1 -y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))을 사용하고 순수한 화합물을 사용하거나 또는 복합체 형태로 하기 위해 이트륨(Y)이 도핑된(0~20%) 산화지르코늄(ZrO2)을 사용하여 5:5의 무게비로 혼합하고 이를 에칠알콜과 함께 약 24시간 동안 볼밀하여 기계적인 분쇄와 혼합을 실시하였다. 이때 복합체의 최종 소결특성을 좋게하여 치밀화 및 소결밀도를 증진시키기 위해 소결조제로서 첨가물을 첨가하였는데, TiO2, Bi2O3, Cr2O3, CoO, Y2O3 중에서 1종 혹은 그 이상을 0~30%까지 첨가하였다. 이를 건조후 테이프캐스팅 그린쉬트를 제작한 후 두께 약 60 μm의 그린쉬트형태의 필름(film)으로 제작하였다. 일반적으로 2회 부착하여 코팅하고 이후 이를 에이징처리(Aging : 약 70℃의 오븐에서 약 1시간정도의 균질화처리)후에 600~1500℃열처리하여 가소결 처리하였다. 최종적으로 이러한 지지체를 열처리공정에서 1400~1650℃의 온도에서 최종 동시 소결 열처리하여 연료극 지지체식 고전도성 다중막을 갖는 연결재(분리판)를 개발하였다. 최종적으로 고전도성 치밀 전도막의 두께는 5~50μm으로 하였다. The second coating layer according to the present invention was prepared as a coating layer on the air electrode support type connection member (separator plate) manufactured by the above method. (La x Ca 1 -x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0? X? 1 , 0? Y? 1 ), which is high-conductivity ceramics in a polycrystalline atmosphere (0-20%) zirconium oxide (ZrO 2 ) doped with yttrium (Y) in a weight ratio of 5: 5 to make pure compounds or to form complexes, and this is mixed with ethyl alcohol for about 24 hours And then subjected to mechanical milling and mixing. In order to improve the densification and sintering density of the composite, the additive was added as a sintering additive. TiO 2 , Bi 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO, Y 2 O 3 Were added in an amount of 0 to 30%. After drying, a tape casting green sheet was produced, and then a green sheet film having a thickness of about 60 μm was formed. In general, it was coated with two times of coating, followed by heat treatment at 600 to 1500 占 폚 for aging treatment (aging (homogenization treatment in an oven at about 70 占 폚 for about one hour), followed by plasticizing treatment. Finally, the supports were subjected to final co-firing at 1400 ~ 1650 ℃ in a heat treatment process to develop an anode-support type high conductivity multilayered interconnector (separator). Finally, the thickness of the high-conductivity dense conductive film was set to 5 to 50 μm.

이하 세라믹 전도막의 그린쉬트를 제조하는 방법과 이를 이용하여 실시예 1에서와 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a green sheet of a ceramic conductive film and using the method are same as in the first embodiment.

또한 실시예 2에서와 같은 페이스트 제조하여 각각의 코팅막인 산화분위기에 안정적인 제 1 코팅막인 LCCC층과 환원분위기에 고전도성이며 안정적인 LST 또는 LSF층을 제 2코팅막으로 하여 다중구조 박막형 연결재(분리판)을 제조하면서 실시예 2에서와 같이 세라믹 페이스트 또는 슬러리 제조하고 이를 이용하여 막을 제조하였다. Also, a paste similar to that of Example 2 was prepared, and an LCCC layer, which is a first coating layer stable in an oxidizing atmosphere, was used as a second coating layer, and a high- A ceramic paste or slurry was prepared as in Example 2, and a film was prepared using the ceramic paste or slurry.

<실시예 5> 공기극 지지체식 연결재를 이용한 SOFC 및 SOEC 단전지 및 도듈 제작Example 5 Production of SOFC and SOEC Single Cells and Module Using Airgel Supporting Material

지지체식 박막형 SOFC단전지와 연결재(분리판)을 결합하여 하나의 단전지 유닛을 제작한다. 동일한 제조 방법으로 제작되 단전지(이온전도체 절해질포함)와 연결재 분리판(고전도성 다중박막형 연결재)을 결합하여 붙이고 이를 공소결함으로써 지지체 방식의 연결재 막과 전해질 막이 같이 포함된 단전지 유닛 모듈을 제조하였다.A single cell unit is fabricated by combining a support thin film type SOFC single cell and a connecting material (separator plate). A single cell unit module comprising a single cell (including ion conductor slabs) manufactured by the same manufacturing method and a connection material separator plate (high conductivity multi-film type connection material) .

공기극물질(LSM)로 이루어진 평판형 또는 튜브형 지지체를 먼저 제작하고 그 위에 전해질 또는 전도막의 역할을 하는 세라믹 막은 그린쉬트를 테이프캐스팅법으로 제조하여 부착, 코팅하는데 이하 실시예 1 또는 실시예 2에서와 같이 스크린프린팅법으로 제조할 수 도 있다. A green sheet is prepared by tape casting and is attached and coated by preparing a plate or tubular support made of a cathode material (LSM) first and a ceramic film serving as an electrolyte or a conductive film thereon. Alternatively, it can be produced by a screen printing method.

좀더 상세한 설명을 하자면 다음과 같다. Here is a more detailed explanation.

본 발명에서 연료극 지지체를 제조하였는데 지지체 제조에는 순수한 LSM 또는 LSM-YSZ 혼합분말을 사용하였다. 비용측면에서 유리한 지르코니아질계 산화물, 알루미나질계 산화물, 뮬라이트질계 산화물, 실리카질계 산화물 또는 카바이드 및 질화물 등의 화합물 중 1가지 이상과, 유기바인더 및 용매(유기 또는 수계) 그리고 기공형성제 등을 혼합하고, 평판형, 튜브형 또는 혼합형으로 성형한 후, 이를 1,000℃ 이상의 고온에서 열처리하여 예비소결(가소결)된 지지체를 제조할 수 있다. 기공형성을 위해 첨가하는 그라파이트의 경우 입자크기와 혼합 비율을 적절히 조절해야 한다. 제조된 분말로 단전지를 제조하기 위해 원하는 크기의 사각 금형으로 일축 성형하여 평판형 지지체를 성형였으며, 튜브형의 지지체를 제조하기 위해서는 압출기를 이용하여 길이 약 1 m의 튜브형 지지체를 성형하였다. 이들을 상온에서 건조후 약 1,200~1,450℃에서 열처리하여 연료극 성분의 예비소결체를 얻었다. 경우에 따라서는 이러한 산화물 지지체위에 기능층으로서 연료극과 동일한 성분으로 다공성의 촉매층을 먼저 코팅하고 이를 약 900~1,500℃에서 열처리하고 사용하였다. In the present invention, a fuel electrode support was prepared, and pure LSM or LSM-YSZ mixed powder was used for preparing the support. (Organic or aqueous) and pore-forming agent, which are advantageous in terms of cost, and at least one of compounds such as zirconia-based oxide, alumina-based oxide, mullite-based oxide, silica-based oxide or carbide and nitride, Shaped, tubular or mixed type, and then heat-treated at a high temperature of 1,000 ° C. or higher to prepare a preliminarily sintered (calcined) support. In the case of graphite added for pore formation, the particle size and mixing ratio should be appropriately controlled. In order to manufacture a unit cell, a plate-shaped support was formed by uniaxial molding with a square mold having a desired size. In order to manufacture a tubular support, a tubular support having a length of about 1 m was formed by using an extruder. After drying at room temperature, they were heat treated at about 1,200 ~ 1,450 ℃ to obtain a pre - sintered body of fuel electrode component. In some cases, a porous catalyst layer is first coated on the oxide support as a functional layer with the same components as the anode, and then heat treated at about 900 to 1,500 ° C.

이러한 지지체에의 윗면에는 YSZ를 주성분으로하는 이온전도체막을 코팅하고 단전지 판을 제작하고, 마찬가지로 지지체의 아랫면(튜브형) 또는 평판형에서는 별도의 다른판의 아랫면에는 앞서 언급한 다중구조의 세라믹 전도막을 형성한다. 특히 이러한 다중구조 세라믹 전도막은 실시예 4에서와 같이 테이프캐스팅법이나 스크린프린팅 등의 방법을 이용한다. 평판형은 각각에서 유로가 형성되어 제작된 전해질판과 연결재판을 붙여서 제작하는데 이는 LSM-YSZ의 혼합분말을 페이스화하여 이를 접촉부위에 바르고 건조하여 굳이고 1000℃이상의 가소결 온도에서 열처리하여 윗판과 아랫판을 1차적으로 부착한다. 이후에 1000~1650℃에서 전해질이 코팅된 윗판과 고전도성 세라믹 연결재 막이 코팅된 아랫판을 동시에 소결함으로써 단전지 모듈 유닛을 제조할 수 있다. 한편 공기극 지지체를 이용한 최종소결되어 제조된 단전지 모듈 유닛의 공기극은 최종단계에서 형성시키는데 전해질 막위 Gd2O3나 Sm2O3가 도핑된 CeO2분말(GDC 또는 SDC)의 페이스트를 버퍼층으로 전해질 위에 코팅하여 1000~1500℃에서 열처리하고 다시 GDC나 SDC를 5:5의 비율로 LSCF((즉, (LaxSr1-x)(CoyFe1-y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))혼합한 페이스트를 만들고 이를 버퍼층 위에 스크린프린팅하여 건조한후 최종 600~1300℃에서 열처리하여 공기극 형성을 완료하여 최종적으로 단전지 모듈 제작을 완료하였다. The upper surface of this support is coated with an ion conductor film containing YSZ as a main component, and a single cell plate is fabricated. Likewise, on the lower surface (tubular type) of the support or the plate surface, a ceramic conductive film . In particular, the multi-layered ceramic conductive film uses a tape casting method, a screen printing method or the like as in the fourth embodiment. The flat plate type is manufactured by attaching the electrolyte plate and the connection plate made by forming the flow path in each of them. The mixed powder of LSM-YSZ is paced and applied to the contact part, dried and heat- And the lower plate are attached first. Then, the unit cell module unit can be manufactured by simultaneously sintering the electrolyte-coated upper plate at 1000 to 1650 ° C and the lower plate coated with the high-conductivity ceramic membrane. On the other hand, the air electrode of the single cell module unit manufactured by final sintering using the air electrode support is formed in the final step, and the paste of the CeO 2 powder (GDC or SDC) doped with the electrolyte layer Gd 2 O 3 or Sm 2 O 3 is electrolyzed And then heat-treated at a temperature of 1000 to 1500 ° C. Then, GDC or SDC is mixed with LSCF ((La x Sr 1-x ) (Co y Fe 1-y ) O 3 1, 0 ≤ y ≤ 1)) was prepared, screen-printed on a buffer layer, dried, and finally heat-treated at 600 to 1300 ° C to complete air electrode formation.

이하는 실시예 4에서 언급한 바와 같다. The following is the same as mentioned in Example 4.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be fictitious by those skilled in the art, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. It will be understood that various modifications and changes may be made in the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10 : 연료극 지지체
20 : 기능층
30 : 환원성분위기 안정 제 1 코팅막
40 : 산화성분위기 안정 제 2 코팅막
60 : 공기극 지지체
70 : 기능층
80 : 산화성분위기 안정 제 1 코팅막
90 : 환원성분위기 안정 제 2 코팅막
10: anode electrode support
20: functional layer
30: reducing atmosphere stabilizing first coating layer
40: oxidative atmosphere stabilization Second coating film
60: air electrode support
70: functional layer
80: Stable oxidative atmosphere First coating layer
90: reducing atmosphere stabilizing second coating film

Claims (24)

동시 소결에 의한 전극 지지체식 연결재 또는 분리판의 지지체식 연결재 코팅막을 제조하는 방법으로서
지지체를 형성하는 단계;
전도성 세라믹 분말을 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트로 제조하고, 상기 지지체 상에 코팅하여 제1코팅막을 형성하는 단계;
상기 제1코팅막을 건조 또는 열처리 후 전도성 세라믹 분말을 슬러리 또는 테이프캐스팅된 그린 쉬트를 제조하고, 상기 제1코팅막 상에 코팅하여 제2코팅막을 형성하는 단계;
상기 제1코팅막 및 제2코팅막이 형성된 지지체를 동시 소결(co-sintering)하는 단계; 를 포함하고,
상기 지지체는 연료극 지지체 또는 공기극 지지체이고,
상기 연료극 지지체의 제1코팅막의 전도성 세라믹스는 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite)로서 LST 화합물((LaxSr1-x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1-x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고, 상기 연료극 지지체의 제2코팅막의 전도성 세라믹스는 산화성분위기에서 고전도성 세라믹스인 LCCC((LaxCa1-x)(CoyCr1-y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며,
상기 공기극 지지체의 제1코팅막의 전도성 세라믹스는 산화성분위기에서 고전도성 세라믹스인 LCCC ((LaxCa1-x)(CoyCr1-y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며, 상기 공기극 지지체의 제2코팅막의 전도성 세라믹스는 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 LST 화합물 ((LaxSr1-x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1-x)FeO3 (단, 0≤x≤1))인 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
As a method for producing a support type linking material coating of an electrode support type linking member or a separating plate by simultaneous sintering
Forming a support;
Preparing a conductive ceramic powder as a slurry or a tape cast green sheet, and coating the conductive ceramic powder on the support to form a first coating film;
Preparing a slurry or tape-cast green sheet of the conductive ceramic powder by drying or heat-treating the first coating layer, and coating the first slurry on the first coating layer to form a second coating layer;
Co-sintering the support on which the first coating layer and the second coating layer are formed; Lt; / RTI &gt;
Wherein the support is an anode support or an air support,
The conductive ceramics of the first coating layer of the anode support are LST compound ((La x Sr 1-x ) TiO 3 (where 0 ? X? 1 ) as the lanthanum perovskite, which is a high conductivity ceramics in a reducing atmosphere, ) Or an LSF compound ((La x Sr 1-x ) FeO 3 (where 0 ? X ? 1)) and the conductive ceramics of the second coating film of the anode support are LCCC (La x Ca 1-x ) (Co y Cr 1 -y ) O 3 (where 0 ? X ? 1 , 0 ? Y ? 1)
The conductive ceramics of the first coating layer of the air electrode supporter are made of a high conductivity ceramics LCCC ((La x Ca 1-x ) (Co y Cr 1-y ) O 3 (where 0≤x≤1, 0≤y 1)), and the conductive ceramics of the second coating layer of the air electrode support is a lanthanum perovskite, which is a high conductivity ceramic in a reducing atmosphere, as an LST compound ((La x Sr 1-x ) TiO 3 0? X? 1 ) or an LSF compound ((La x Sr 1-x ) FeO 3 (where 0 ? X ? 1)).
제1항에 있어서,
상기 지지체를 형성하는 단계는 유기 바인더를 포함하는 지지체 조성물을 성형한 후 열처리하여 가소결체를 제조하는 것을 포함하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the forming of the support comprises forming a support composition comprising an organic binder and then subjecting the support composition to a heat treatment to produce a plasticizer.
제1항에 있어서,
상기 지지체를 형성하는 단계는 니켈 금속 또는 그 산화물(NiO); 및 이트리아 안정화 지르코니아계 산화물(YSZ)을 혼합하고, 유기 바인더, 용매 및 기공형성제를 첨가한 지지체 조성물을 성형하고 열처리하여 가소결된 지지체를 형성하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of forming the support may comprise: a step of forming a support comprising nickel metal or its oxide (NiO); And yttria-stabilized zirconia-based oxide (YSZ) are mixed, and a support composition comprising an organic binder, a solvent and a pore-forming agent is added, and the mixture is heat-treated to form a plasticized support. .
제1항에 있어서,
상기 지지체는 NiO 분말과 CoO, CuO, Fe2O3 및 Cr2O3 중 1종 이상의 분말을 포함하는 연료극 재료; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상; 및 기공형성제;를 혼합한 후,
볼밀, 건조 및 성형한 다음, 600℃ 내지 1,500℃에서 열처리함으로써, 가소결된 다공성 연료극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The support powder NiO and CoO, CuO, Fe 2 O 3 And Cr 2 O 3 A fuel electrode material containing at least one of powders; Zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; And a pore-forming agent,
And drying the resultant mixture at a temperature of 600 ° C to 1,500 ° C to form a calcined porous fuel electrode support.
제1항에 있어서,
상기 지지체는 A 자리(site)가 La, Sr, Ca 및 Ba 중 1종 이상이고, B 자리(site)가 Mn, Co, Fe 및 Cr 중 1종 이상인 ABO3 페로브스카이트 구조화합물 또는 비란탄계 고전도성 세라믹스재료를 포함하는 공기극 재료; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상; 및 기공형성제; 를 혼합한 후,
볼밀, 건조 및 성형한 다음, 600℃ 내지 1,500℃에서 열처리함으로써, 가소결된 다공성 공기극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the support is at least one of La, Sr, Ca, and Ba at site A and ABO 3 (at least one site of B, Mn, Co, Fe, A cathode material comprising a perovskite structure compound or a non-organosilicate high conductivity ceramics material; Zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; And pore-forming agents; After mixing,
And drying the resultant mixture at a temperature of 600 ° C to 1,500 ° C to form a calcined porous cathode support.
제1항에 있어서,
상기 지지체는 전도성 세라믹스, 유기 바인더, 용매 및 기공형성제를 혼합포함하는 지지체 조성물을 제조하고, 상기 지지체 조성물을 평판형, 튜브형 또는 이의 혼합형으로 성형하여 건조한 후, 1,000℃ 이상에서 열처리하여 가소결된 연료극 지지체로 형성하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The support may be prepared by preparing a support composition containing a mixture of conductive ceramics, an organic binder, a solvent and a pore-forming agent, molding the support composition into a flat plate, a tube or a mixture thereof, Wherein the anode support member is formed of an anode support member.
제1항에 있어서,
제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 전도성 세라믹스 또는 그 복합체 슬러리를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may include coating the conductive ceramics or the composite slurry with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing, Wherein the coating layer is formed on the support substrate.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전도성 세라믹 분말은 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 또는 SrCo0.8Fe0.2O3-δ, Sm0 . 6Sr0 . 4CoO3 , Y0. 1Ba0 . 9CoO3 , BaBi0 . 4Co0 . 2Fe0 . 4O3 , (Sr0.85Y0.1)(Ti0.95Co0.05)O3 중 1종 이상을 포함하고,
상기 전도성 세라믹 분말; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 전해질 재료; 유기바인더; 및 용매;를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The conductive ceramic powder may be at least one selected from the group consisting of lanthanum perovskite or SrCo 0.8 Fe 0.2 O 3 -δ, Sm 0 . 6 Sr 0 . 4 CoO 3 -δ, Y 0. 1 Ba 0. 9 CoO 3 -δ, BaBi 0. 4 Co 0 . 2 Fe 0 . 4 O 3 - ?, (Sr 0.85 Y 0.1 ) (Ti 0.95 Co 0.05 ) O 3 ,
The conductive ceramic powder; At least one electrolyte material selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; Organic binders; Wherein the slurry or paste is coated with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing to heat treat the slurry or paste.
제1항에 있어서,
상기 전도성 세라믹 분말은 비 란탄늄계 전도성세라믹스를 포함하고,
상기 전도성 세라믹 분말; 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 전해질 재료; 유기바인더; 및 용매;를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the conductive ceramic powder comprises non-lanthanum-based conductive ceramics,
The conductive ceramic powder; At least one electrolyte material selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium / strontium citrate compound and lanthanum strontium gallium magnesia oxide; Organic binders; Wherein the slurry or paste is coated with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating, and screen printing to heat treat the slurry or paste.
제1항에 있어서,
상기 제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 코팅막의 치밀성을 높이기 위하여 소결조제로서 TiO2, MnO2, Sr2CO3, SiO2, Cr2O3, Bi2O3 및 Y2O3 중 1종 이상 더 첨가하여 제조되는 슬러리 또는 페이스트로 코팅막을 제조하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may be performed by using TiO 2 , MnO 2 , Sr 2 CO 3 , SiO 2 , Cr 2 O 3 , Bi 2 O 3 , Y 2 O 3, and the like , to form a coating film using the slurry or paste.
제1항에 있어서,
상기 지지체식 연결재 코팅막은 환원 분위기 안정 전도성 세라믹스막 및 산화 분위기 안정 전도성 세라믹스막을 포함하는 다중막으로서, 제1코팅막 및 제2코팅막을 다중으로 겹쳐서 코팅한 후 열처리하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the support type coupling material coating film is a multi-layer film including a reducing atmosphere stable conductive ceramic film and an oxidation atmosphere stable conductive ceramics film, wherein the first coating film and the second coating film are stacked in multiple layers and then heat-treated. Gt;
제1항에 있어서,
상기 제1코팅막을 형성하는 단계 또는 제2코팅막을 형성하는 단계는 각각 전도성 세라믹 분말로부터 슬러리를 제조하고, 이를 테이프캐스팅을 이용하여 쉬트상으로 제조하고, 이를 건조한 후 지지체 상에 부착하고 테이프필름을 제거하여 세라믹스 층을 형성하고 이를 열처리하여 코팅막을 제조하는 것을 포함하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of forming the first coating layer or the step of forming the second coating layer may be performed by preparing a slurry from the conductive ceramic powder, forming the slurry into a sheet using tape casting, attaching the slurry on the support, To form a ceramic layer, and heat treating the ceramic layer to produce a coating film.
제1항에 있어서, 지지체식 연결재 코팅막의 최종 두께는 0.1 내지 900 ㎛인 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the final thickness of the support type coupling material coating film is 0.1 to 900 탆.
제1항에 있어서,
상기 지지체식 연결재 코팅막의 소결밀도는 30% 이상인 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sintered density of the support type coupling material coating film is 30% or more.
제1항에 있어서,
상기 지지체식 연결재 코팅막의 두께는 제1코팅막 또는 제2코팅막의 형성을반복 수행하는 횟수로 조절하거나, 또는 그린 쉬트의 부착을 반복 수행하는 횟수로 조절하는 것을 특징으로 하는 지지체식 연결재 코팅막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the support linking material coating layer is adjusted by the number of times of forming the first coating layer or the second coating layer repeatedly or by the number of times of repeatedly applying the green sheet, .
제1항 내지 제7항 또는 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 지지체식 연결재 코팅막을 포함하는 지지체식 세라믹 연결재.
A support-type ceramic connector comprising a support-type connector coating film produced by the method of any one of claims 1 to 7 or 9 to 16.
제17항에 있어서,
상기 지지체는 NiO-YSZ의 혼합체인 연료극 지지체이고,
상기 제1코팅막의 전도성 세라믹스는 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite)로서 LST 화합물 ((LaxSr1-x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1-x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고,
상기 제2코팅막의 전도성 세라믹스는 산화성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC((LaxCa1-x)(CoyCr1-y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며,
상기 제1코팅막 또는 제2코팅막은 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물; 상기 전도성 세라믹스; 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 지지체식 세라믹 연결재.
18. The method of claim 17,
Wherein the support is a fuel electrode support which is a mixture of NiO and YSZ,
The conductive ceramics of the first coating film may be an LST compound ((La x Sr 1-x ) TiO 3 (where 0 ? X ? 1)) or LSF (perovskite), which is a lanthanum series perovskite, ((La x Sr 1-x ) FeO 3 (where 0 ? X ? 1)),
The conductive ceramics of the second coating film may be a high conductivity ceramics LCCC ((La x Ca 1-x ) (Co y Cr 1-y ) O 3 (where 0 x 1, 0 y 1 )),
Wherein the first coating layer or the second coating layer is formed of at least one compound selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium-strontium citrate compound, and lanthanum strontium gallium magnesia-based oxide; The conductive ceramics; An organic binder and a solvent, and applying the slurry or paste by tape casting or by coating with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating and screen printing, followed by heat treatment. Ceramic connector.
제17항에 있어서,
상기 지지체는 란탄계 페로브스카이트의 혼합체인 공기극 지지체이고,
상기 제1코팅막의 전도성 세라믹스는 산화성분위기에서의 고전도성 세라믹스인 LCCC ((LaxCa1-x)(CoyCr1-y)O3 (단, 0≤x≤1, 0≤y≤1))이며,
상기 제2코팅막의 전도성 세라믹스는 환원성분위기에서 고전도성 세라믹스인 란탄늄계 페로브스카이트(perovskite) 로서 LST 화합물 ((LaxSr1-x)TiO3 (단, 0≤x≤1)) 또는 LSF 화합물((LaxSr1-x)FeO3 (단, 0≤x≤1))이고,
상기 제1코팅막 또는 제2코팅막은 지르코니아, 세리아, 비스무스산화물, 바륨·스트로튬 세레이트화합물 및 란탄스트론티움 갈륨마그네시아계 산화물 중 1종 이상의 화합물; 상기 전도성 세라믹스; 유기바인더 및 용매를 포함하는 슬러리 또는 페이스트를 가지고 이를 테이프 캐스팅하여 부착하거나 슬러리코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 스크린 프린팅 중 1종 이상의 방법으로 코팅한 후 열처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 지지체식 세라믹 연결재.
18. The method of claim 17,
The support is an air electrode support which is a mixture of lanthanum-based perovskite,
The conductive ceramics of the first coating film may be a high-conductivity ceramics LCCC ((La x Ca 1-x ) (Co y Cr 1-y ) O 3 (where 0 x 1, 0 y 1 )),
The conductive ceramics of the second coating film may be an LST compound ((La x Sr 1-x ) TiO 3 (where 0 ? X ? 1)) or LSF (perovskite) as a lanthanum perovskite, which is a high conductivity ceramics in a reducing atmosphere, ((La x Sr 1-x ) FeO 3 (where 0 ? X ? 1)),
Wherein the first coating layer or the second coating layer is formed of at least one compound selected from zirconia, ceria, bismuth oxide, barium-strontium citrate compound, and lanthanum strontium gallium magnesia-based oxide; The conductive ceramics; An organic binder and a solvent, and applying the slurry or paste by tape casting or by coating with at least one of slurry coating, dipping, spray coating, spin coating and screen printing, followed by heat treatment. Ceramic connector.
제17항에 있어서,
상기 제1코팅막과 지지체 사이에 기능층을 삽입하여 제1코팅막의 치밀화를 촉진하는 구조를 갖는 지지체식 세라믹 연결재.
18. The method of claim 17,
And a functional layer interposed between the first coating layer and the support to promote densification of the first coating layer.
제17항의 지지체식 세라믹 연결재를 연결재 또는 분리판으로 사용한 단전지.
A single cell using the supporting ceramic connecting material of claim 17 as a connecting material or separator.
제21항에 있어서,
상기 단전지는 지지체식 연결재 코팅막을 연료극 또는 공기극에 상에 형성한 전해셀 또는 연료전지의 단전지와 결합한 것인 단전지.
22. The method of claim 21,
Wherein the unit cell is formed by combining a support-type connecting material coating film with a unit cell of an electrolytic cell or a fuel cell formed on a fuel electrode or an air electrode.
제17항의 지지체식 세라믹 연결재를 연결재 또는 분리판으로 사용한 스택장치.
A stacking apparatus using the support-type ceramic connecting member of claim 17 as a connecting material or separator.
제23항에 있어서,
상기 스택장치는 지지체식 연결재 코팅막을 연료극 또는 공기극에 상에 형성한 전해셀 또는 연료전지의 단전지와 결합한 것인 스택장치.
24. The method of claim 23,
Wherein the stacking device is a stacked device in which a supporting linking coating film is combined with an electrolyte cell or a single cell of a fuel cell formed on a fuel electrode or an air electrode.
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