KR102278135B1

KR102278135B1 - 나트륨 화합물을 함유하는 혼합물의 압출에 의해 수득가능한 베타-알루미늄 옥사이드 세라믹

Info

Publication number: KR102278135B1
Application number: KR1020167009341A
Authority: KR
Inventors: 안나 카타리나 뒤르; 귄터 후버; 크리스티안 아이크홀츠; 카트린 프라이탁; 스테판 모이어
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2021-07-19
Also published as: ES2765427T3; EP3044184B1; PT3044184T; CN105517974A; CN105517974B; US20160221242A1; JP6422981B2; WO2015036291A1; EP3044184A1; KR20160058131A; JP2016536263A; US10421228B2

Abstract

본 발명은 세라믹 성형 제품을 압출에 의해 제조하기 위한, A) 55 내지 90 중량%의 알루미늄 옥사이드; B) pH 7 및 20℃에서 300 g/L 이하의 물 중 용해도를 갖고, 열적으로, 고체만의 나트륨 옥사이드로 사실상 배타적으로 전환될 수 있는, 5 내지 35 중량%의 나트륨 화합물; C) 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 니트레이트, 리튬 옥사이드, 리튬 카보네이트 및 리튬 니트레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 0 내지 15 중량%의 마그네슘 화합물 및/또는 리튬 화합물; 및 D) 0 내지 30 중량%의 지르코늄 다이옥사이드를 포함하는 조성물의 용도에 관한 것이다.

Description

나트륨 화합물을 함유하는 혼합물의 압출에 의해 수득가능한 베타-알루미늄 옥사이드 세라믹{BETA-ALUMINUM OXIDE CERAMICS OBTAINABLE BY EXTRUSION OF A MIXTURE THAT CONTAINS A SODIUM COMPOUND}

본 발명은, 청구범위에 정의된 각각의 경우에, 성형 세라믹체를 제조하기 위한, 알루미늄 옥사이드 및 나트륨 화합물을 포함하는 조성물의 용도, 성형 세라믹체의 제조 방법 및 또한 성형가능한 조성물에 관한 것이다.

나트륨-포함 알루미늄 옥사이드(또한, 나트륨 알루미네이트로 지칭됨)는 공지되어 있다. 기술계 및 문헌에서, 이는 또한 β-알루미늄 옥사이드 또는 β-Al₂O₃으로 지칭된다(예컨대, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, 2000 Electronic Release, Wiley, keyword "Aluminum Oxides", point 1.6] 참고). 나트륨 알루미네이트 내의 Na₂O : Al₂O₃의 몰 비는 통상적으로 1:1 내지 1:11의 범위이다.

용어 "β-알루미늄 옥사이드"는, 기술계 및 문헌에서, 특히 이상적으로 스페이스 기 P6₃/mmc의 육각형 결정 구조를 갖는 나트륨 알루미네이트에 사용된다.

그러나, 이상적으로 스페이스 기 R/3m의 육각형 결정 구조를 갖는 나트륨 알루미네이트는 β"-알루미늄 옥사이드로 지칭된다.

이하에서, 용어 "베타-알루미늄 옥사이드"는 β-알루미늄 옥사이드 및 β"-알루미늄 옥사이드를 둘 다 포함하도록 사용되고, 후자가 바람직하다. 또한, 본원에 사용된 용어 "베타-알루미늄 옥사이드"는 β-알루미늄 옥사이드 및 β"-알루미늄 옥사이드의 임의의 혼합물 또는 상 혼합물, 바람직하게는 β"-알루미늄 옥사이드의 비율이 90 중량% 초과, 특히 바람직하게는 95 중량% 초과인 것들을 포괄하는 것으로 의도된다.

베타-알루미늄 옥사이드로 구성된 성형체(shaped body)는 나트륨 이온-전도성 고체 전해질로서, 예를 들어 전기화학 나트륨-황 전지(또한, 당업자에 의해 "NaS 배터리"로 지칭됨)에서, 나트륨/니켈 클로라이드 전지(또한, "제브라(zebra) 배터리"로 지칭됨)에서, 또는 원소 나트륨의 전지화학 제제에서 빈번하게 사용된다.

베타-알루미늄 옥사이드로 구성된 이러한 성형체는 통상적으로, 예를 들어, 유럽 특허공개 제0 074 274 A2호에 기술된 바와 같이, 하기 반응안에 따라 제조된다:

나트륨 성분, 예를 들어 나트륨 카보네이트, α-알루미늄 옥사이드 및 가능한 추가 성분의 혼합, 나트륨 알루미네이트를 형성하기 위한 혼합물의 열 처리(또한, "하소"로 지칭됨), 이러한 나트륨 알루미네이트로부터의 성형가능한 조성물의 제조, 예를 들어 등압 프레싱(pressing) 또는 압출에 의한 성형, 선택적으로 성형체의 추가 열 처리.

공정 경제학의 관점에서, 상기 혼합물의 사전 하소 없이, 성형가능한 조성물을 나트륨 성분, 알루미늄 옥사이드, 예를 들어 α-알루미늄 옥사이드, γ-알루미늄 옥사이드, 및 선택적으로 추가 성분으로부터 직접 제조하는 것이 바람직하다.

일본 특허공개 제08-034664 A호[엔쥐케이 인슐레이터스 인코포레이티드(NGK Insulators Inc.)]는 실시예 2에서, α-알루미늄 옥사이드 분말, 나트륨 옥살레이트, 마그네슘 옥사이드가 현탁되고, 밀링(milling)되고, 분무-건조되어 과립을 형성하고, 과립이 등압 프레싱에 의해 성형 부품으로 전환되고, 후자가 최대 1,600℃에서 연소되어 소결된 β-알루미늄 옥사이드 본체를 생성하는, β-알루미늄 옥사이드 고체 전해질의 제조 방법을 기술한다. 일본 특허공개 제08-034664 A호는 성형 공정으로서 압출을 개시하지 않는다.

유럽 특허공개 제0 074 274 A호[포드 모터 캄파니 리미티드(Ford Motor Company Limited)]는 나트륨 카보네이트, 리튬 니트레이트 및 특정 α-알루미늄 옥사이드(실시예 21(a) ff)의 하소에 의해 수득된 β"-알루미늄 옥사이드 전구체의 압출을 개시한다.

유럽 특허공개 제0 074 274 A호는 하소되지 않은 전구체의 압출 또는 나트륨 옥살레이트의 사용에 대해 기술하지 않는다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단정을 개선하고 압출에 의해 성형 세라믹체를 제조하기 위한 단순한 방법 또는 성형가능한 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위에 정의된 방법 및 청구범위에 정의된 용도 및 성형가능한 조성물에 의해 달성되었다.

본 발명의 조성물은 성분 A)로서, 각각의 경우에 성분 A) 내지 D)의 합을 기준으로, 55 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 80 중량%, 특히 바람직하게는 72 내지 78 중량%의 알루미늄 옥사이드, 바람직하게는 α-알루미늄 옥사이드를 포함한다. 알루미늄 옥사이드는 공지되어 있다. α-알루미늄 옥사이드는, 예를 들어, 나발텍(Nabaltec)에 의해 상표 나발록스(Nabalox: 등록상표)로 시판 중이다.

성분 A)의 알루미늄 옥사이드, 바람직하게는 α-알루미늄 옥사이드의 입자 크기는 통상적으로 0.1 내지 5 μm, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 μm이다.

성분 B)로서, 본 발명의 조성물은 pH 7 및 20℃에서 300 g/L 이하의 물 중 용해도를 갖고, 바람직하게는 산소의 존재 하에 고체, 바람직하게는 1,200 내지 1,700℃의 온도에서, 바람직하게는 형성되는 부식성 또는 다른 원치않는 부산물(예를 들어, 질소 옥사이드, 할로겐, 예컨대 불소, 염소, 탄소-강화 침착물, 예컨대 그을름) 없이, 열적 수단에 의해 고체만의 나트륨 옥사이드로 사실상 배타적으로 전환될 수 있는 나트륨 화합물을 포함한다. 성분 B)는 또한 나트륨 옥사이드 자체를 포함한다.

20℃ 및 pH 7에서 물 중 성분 B)의 나트륨 화합물의 용해도는 0 g/L(바람직하게는 0.0001 g/L) 내지 300 g/L, 바람직하게는 0.0001 내지 300 g/L이다(상한치 및 하한치를 포함함).

성분 B)로서, 본 발명의 조성물은 바람직하게는 나트륨 옥살레이트, 나트륨 카보네이트, 나트륨 수소카보네이트, 나트륨 아세테이트 및 나트륨 시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 나트륨 화합물을 포함한다.

특히 바람직한 나트륨 화합물 B)는 결정수가 존재하거나 부재하는 나트륨 옥살레이트이다. 본원에 지시된 나트륨 옥살레이트의 양은 순수한 물질(즉, 예를 들어, 결정수가 없는 순수한 물질)을 기준으로 한다.

성분 A) 내지 D)의 합을 기준으로, 성분 B), 바람직하게는 결정수가 없는 나트륨 옥살레이트의 양은 5 내지 35 중량%, 바람직하게는 15 내지 30 중량%이다.

나트륨 옥살레이트는 공지되어 있고, 시판 중이다. 그러나, 본 발명에 따른 용도를 위하여, 나트륨 옥살레이트는, 예를 들어 옥살산 및 화학량론적 양의 나트륨 하이드록사이드, 바람직하게는 나트륨 하이드록사이드 수용액으로부터 동일 반응계에서 제조될 수 있다.

성분 C)로서, 본 발명의 조성물은, 성분 A) 내지 D)의 합을 기준으로, 0 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 9 중량%의 마그네슘 화합물 및/또는 리튬 화합물(마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 니트레이트, 리튬 옥사이드, 리튬 카보네이트 및 리튬 니트레이트로 이루어진 군으로부터 선택됨)을 포함할 수 있다.

하나의 양태에서, 성분 C)는 상기 정의된 마그네슘 화합물, 바람직하게는 마그네슘 옥사이드, 또는 상기 정의된 리튬 화합물, 바람직하게는 리튬 옥사이드를 각각의 경우에 성분 C)에 대해 정의된 양으로 포함한다.

본 발명의 조성물은 성분 D)로서, 0 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 5 중량%의 지르코늄 다이옥사이드(ZrO₂)(예를 들어, 이트륨 이온 및/또는 마그네슘 이온으로 안정화될 수 있음)를 포함할 수 있다.

바람직한 양태에서, 본 발명의 조성물은 지르코늄 다이옥사이드(ZrO₂), 바람직하게는 이트륨 이온으로 안정화된 지르코늄 다이옥사이드(ZrO₂)를 성분 D)로서, 각각의 경우에, 성분 D)에 대해 정의된 양으로 포함한다.

지르코늄 다이옥사이드(ZrO₂), 예컨대 이트륨 이온으로 안정화된 지르코늄 다이옥사이드는 공지되어 있고, 시판 중이다.

성분 A) 내지 D)의 합은 100 중량%이다.

본 발명의 조성물은 성형 세라믹체, 바람직하게는 나트륨 이온을 전도하는 세라믹을 제조하는데 사용된다. 이러한 목적을 위하여, 본 발명의 조성물은 현탁액 매질(통상적으로 물 및/또는 알코올, 예컨대 C₁-C₈-알코올, 예를 들어 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, 사이클로헥산올, 바람직하게는 물) 중에 선택적으로 첨가제의 첨가에 의해 현탁된다.

본 발명에 따른 조성물 A) 내지 D)의 양은, 상기 현탁액을 기준으로, 일반적으로 20 내지 60 중량%, 바람직하게는 40 내지 50 중량%이다.

이어서, 수득된 현탁액은 더욱 가공되어 성형가능한 조성물을 직접 제공할 수 있다.

추가 양태에서, 수득된 현탁액은, 바람직하게는 볼 밀(ball mill)에서, 밀링 후 바람직하게는 0.5 내지 1.5 μm, 바람직하게는 약 1 μm의 좁은 입자 크기 분포 D₅₀을 갖는 조성물과 함께 밀링될 수 있다. 입자 크기 분포는, 예를 들어, 말번 인스트루먼츠 리미티드(Malvern Instruments Ltd.) 또는 말번 인스트루먼츠 게엠베하(Malvern Instruments GmbH)로부터의 입자 크기 측정 기기 마스터사이저(Mastersizer) 2000에 의해 측정된다. 마스터사이저 2000 기기는 레이저 광 산란에 의해 입자의 크기를 측정한다. 이때, 레이저 빔의 산란된 광의 강도가, 레이저 빔이 분산된 입자 샘플을 통과하는 동안, 측정된다. 이어서, 이러한 데이터로부터, 입자 크기가 생성된 산란 패턴으로부터 계산된다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물이 상기한 바와 같이 현탁되고 밀링되는 경우, 생성된 현탁액은 통상적으로 전통적인 건조 공정, 바람직하게는 분무 건조에 의해, 선택적으로 결합제 및/또는 다른 첨가제의 첨가와 함께, 건조되고, 이때, 통상적으로 가루 또는 바람직하게는 과립 고체의 형태이다.

이러한 방식으로 수득된 가루 또는 바람직하게는 과립 고체는 현탁액 매질(일반적으로 물 및/또는 알코올, 예컨대 C₁-C₈-알코올, 예를 들어 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, 사이클로헥산올, 바람직하게는 물) 중에, 일반적으로, 통상적으로 생성된 혼합물(기술계에서 "회분"으로서도 지칭됨)을 반죽가능하고 압출가능하게 만드는 "결합제 시스템"의 첨가와 함께, 통상적으로 현탁된다.

본 발명의 목적을 위하여, 결합제 시스템은 통상적으로 상기 현탁액 중에서 성분 A) 내지 D)를 포함하는 조성물을 반죽가능하고 압출가능한 조성물로 전환시키는 화합물 및/또는 조성물이다.

적절한 결합제 시스템은 단독단량체 또는 공단량체로서 단량체 단위 내에 하나의 헤테로원자 또는 다수의 헤테로원자를 포함하는 단량체 단위를 포함하는 올리고머성 및/또는 중합체성 화합물을 포함하고, 이때 상기 헤테로원자는 질소, 산소 및 황으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이러한 올리고머성 및/또는 중합체성 화합물의 예는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 셀룰로스 유도체이다.

결합제 시스템으로서 사용될 수 있는 다른 조성물은 , 예를 들어, 유럽 특허공개 제0 074 274 A2호(특히 제9면 제17행 내지 제15면 제6행)에 기술되어 있다.

매우 적합한 결합제 시스템은 성분 B), 바람직하게는 나트륨 옥살레이트에 의해 "염석(salting-out)"되지 않는 것이고, 이는 결합제가, 상기 현탁액 매질 중에서 본 발명에 따른 추가 성분 A) 및/또는 C) 및/또는 D)의 존재 또는 심지어 부재 하에 결합제 시스템을 본 발명에 따른 성분 B)와 혼합할 때, 용이하게 유동하고 종종 기름지고 반죽가능하지 않은 조성물의 형성과 함께 부분적으로 또는 완전히 침전되지 않고, 대신에 반죽가능하고 압출가능한 조성물을 형성함을 의미한다.

고체 형태인 본 발명에 따른 조성물 A) 내지 D)의 양은, 완전한 상기 현탁액을 기준으로, 통상적으로 성형가능한(바람직하게는 반죽가능한) 조성물이 형성되도록 선택되고, 예를 들어, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 내지 50 중량%이다.

이어서, 상기 성형가능한(바람직하게는 반죽가능한) 조성물은 압출 공정에 의해 성형체로 전환된다. 성형체는 다양한 기하구조, 예를 들어 다각형 평평한 본체, 또는 다각형 또는 원형 또는 타원형 단면 기하구조를 갖는 고체 막대, 또는 임의의 단면 기하구조, 예를 들어 직사각형, 정사각형, 다각형, 타원형, 환형을 갖는 긴 중공 본체를 가질 수 있고, 양쪽 말단이 개방될 수 있거나, 한쪽 또는 양쪽 말단이 폐쇄될 수 있다.

적합한 성형체는, 예를 들어, 임의의 단면 기하구조, 예를 들어 직사각형, 정사각형, 다각형, 타원형, 원형의 막대, 바람직하게는 원통형 기하구조를 갖는 막대이고; 임의의 단면 기하구조, 예를 들어 직사각형, 정사각형, 다각형, 타원형, 원형의 긴 중공체의 형태인 성형체가 바람직하고; 양쪽 말단이 개방될 수 있거나, 한쪽 또는 양쪽 말단이 폐쇄될 수 있는 원통형 튜브가 특히 바람직하다.

성형체로서, 한쪽 말단이 폐쇄된 원통형 튜브가 매우 특히 바람직하다.

압출에 의해 수득된 상기 성형체는 전문 분야 및 본원에서 "생소지(green body)"로도 지칭된다.

상기 성형체 또는 생소지를 수득하기에 적합한 압출 공정은 공지되어 있고, 예를 들어, 유럽 특허공개 제0 074 274 A2호에 기술되어 있다.

간단히 말하자면, 상기 성형가능한(바람직하게는 반죽가능한) 조성물은 성형체의 목적 기하구조를 위한 다이[예를 들어, 라운드 슬릿 다이(round slit die)]가 장착된 시판 중인 압출기에서 압출된다.

본 발명의 조성물의 압출에 의해 수득된 상기 생소지(이하, "본 발명에 따른 생소지"로도 지칭됨)는, 예를 들어 15 내지 60℃, 바람직하게는 20 내지 35℃의 온도에서 롤러 건조기 상에서, 공지된 방법에 의해 통상적으로 건조되고, 이어서 1,200 내지 1,700℃, 바람직하게는 1,500 내지 1,650℃의 온도에서, 바람직하게는 산소, 예를 들어 공기의 존재 하에 열적으로 처리되고, 바람직하게는 소결 보조제에 캡슐화된다.

당업계의 통상적인 지식에 따라서, 본 발명에 따른 상기 생소지는 상기 열 처리 중에, 목적 베타-알루미늄 옥사이드, 바람직하게는 β"-알루미늄 옥사이드의 형성과 함께, 성형 세라믹체로 변한다.

이러한 성형된 베타-알루미늄 옥사이드 본체, 바람직하게는 성형된 β"-알루미늄 옥사이드 본체, 또는 기타 세라믹 성형체는 바람직하게는, 예를 들어, 문헌[J.L. Sudworth, R.H. Tilley, The Sodium Sulfur Battery, Chapman and Hall Ltd. 1985, ISBN 0 412 16490 6, pages 19 to 79]에 기술된 바와 같이, 나트륨 이온을 전도할 수 있는 세라믹이다.

본원은 또한 성형 세라믹체의 제조 방법을 제공하고, 이때

i) 성분 A)로서, 55 내지 90 중량%의 알루미늄 옥사이드;

ii) 성분 B)로서, pH 7 및 20℃에서 300 g/L 이하의 물 중 용해도를 갖고, 열적 수단에 의해, 고체만의 나트륨 옥사이드로 사실상 배타적으로 전환될 수 있는, 5 내지 35 중량%의 나트륨 화합물;

iii) 성분 C)로서, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 니트레이트, 리튬 옥사이드, 리튬 카보네이트 및 리튬 니트레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 0 내지 15 중량%의 마그네슘 화합물 및/또는 리튬 화합물; 및

iv) 성분 D)로서, 0 내지 30 중량%의 지르코늄 다이옥사이드를 물 및/또는 알코올과 혼합하여 현탁액을 제조하고; 선택적으로

v) 단계 iv)로부터의 조성물을 밀링하고; 선택적으로

vii) 건조하고;

viii) 현탁액 매질, 결합제 및 선택적으로 다른 첨가제와 조합함으로써, 성형가능한 조성물로 전환시키고;

ix) 성형가능한 조성물을 압출하고;

x) 1,200 내지 1,700℃의 온도에서 열적으로 처리한다.

성분 A) 내지 D)에 관하여, 이의 양 및 상기 방법의 모든 추가 특징, 본원에 언급된 것들이 명백히 적용된다.

본원은 또한 바람직하게는 한쪽 말단이 폐쇄된 원통 형태의 성형 세라믹체, 바람직하게는 나트륨 이온을 전도할 수 있는 세라믹의 제조에 적합한 성형가능한 조성물을 제공하고, 이때 상기 성형가능한 조성물은, 모든 양태를 비롯한 상기 i) 내지 viii)에 기술된 바와 같이 수득가능하다. 성분 A) 내지 D)에 관하여, 본원에 언급된 것들이 성형가능한 조성물에 대해 명백히 적용된다.

성분 A) 내지 D)를 포함하는 본 발명의 조성물, 바람직하게는 상기 성형가능한 조성물은, 본 발명에 따른 생소지의 표면 상에 나트륨 성분[본원에서, 성분 B)]의 유출물을 사실상 전혀 유발하지 않고, "정확한" 일관성, 즉 압출에 대한 충분한 인성을 갖고, 성분 B)가 열 처리 후에 나트륨 옥사이드를 제외한 잔사를 사실상 전혀 남기지 않고, 성분 B)가 결합제 시스템이 현탁액으로부터 침전되는 것을 방지하는 이점을 갖는다.

실시예

루비텍(Luvitec: 등록상표) K90은 바스프 에스이(BASF SE)의 등록상표이다. 이러한 제품은 약 1,400 kDa의 몰 질량 Mw 및 약 325 kDa의 몰 질량 Mn을 갖는 비닐피롤리돈 단독중합체이다. 제품에 대한 추가 정보는 바스프 에스이의 브로셔["PVP and more … LUVITEC^®, LUVICROSS^® und COLLACRAL^®VAL - Spezialpolymere fuer technische Anwendungen" (version of January 2010)]에서 발견될 수 있다.

메토셀(Methocel: 상표)K4M 프리미엄(Premium)은 다우볼프 셀루로직스(DowWolff Cellulosics)의 상표이다. 이러한 제품은 첨가제 E 461로도 공지된 셀룰로스의 메틸 에스터이다.

물 중 폴리비닐피롤리돈[루비텍(등록상표) K90]을 사용하는 나트륨 포름에이트와 나트륨 옥살레이트의 비교.

실시예 C1(비교예):

18 g의 나트륨 포름에이트를, 포화될 때까지 물 중 루비텍(등록상표) K90의 1% 중량 강도(strength by weight) 용액 50 g에 교반 하에 천천히 첨가하였다. 루비텍(등록상표) K90은 기름진 침전물로서 침전되었다.

실시예 1(본 발명에 따름):

6.8 g의 나트륨 옥살레이트를 물 중 루비텍(등록상표) K90의 1% 중량 강도 용액 50 g에 교반 하에 천천히 첨가하였다. 어떠한 기름진 침전물도 형성되지 않았고, 불용성 나트륨 옥살레이트가 용기의 저부에 가라앉았다.

물 중 메틸 셀룰로스[다우볼프 셀룰로직스로부터의 메토셀(상표)K4M 프리미엄]를 사용하는 나트륨 포름에이트와 나트륨 옥살레이트의 비교

실시예 C2(비교예):

6.8 g의 나트륨 포름에이트를 물 중 메토셀(상표)K4M 프리미엄의 1% 중량 강도 용액 50 g에 교반 하에 천천히 첨가하였다. 발포가 발생하였다.

실시예 2(본 발명에 따름):

6.8 g의 나트륨 옥살레이트를 물 중 메토셀(상표)K4M 프리미엄의 1% 중량 강도 용액 50 g에 교반 하에 천천히 첨가하였다. 발포가 전혀 발생하지 않았고, 불용성 나트륨 옥살레이트가 용기의 저부에 가라앉았다.

상기 실시예 및 비교예는, 물에 난용성인 나트륨 염(나트륨 옥살레이트)과 반대로, 물에 즉시 가용성인 나트륨 염(나트륨 포름에이트)이 결합제 시스템의 침전 또는 염석을 야기함을 나타낸다.

Claims

성형 세라믹체(shaped ceramic body)를 압출에 의해 제조하기 위한 조성물로서,
A) 55 내지 90 중량%의 알루미늄 옥사이드;
B) pH 7 및 20℃에서 300 g/L 이하의 물 중 용해도를 갖고, 열적 수단에 의해 고체만의 나트륨 옥사이드로 전환될 수 있는, 5 내지 35 중량%의 나트륨 화합물;
C) 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 니트레이트, 리튬 옥사이드, 리튬 카보네이트 및 리튬 니트레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 0 내지 15 중량%의 마그네슘 화합물 및/또는 리튬 화합물; 및
D) 0 내지 30 중량%의 지르코늄 다이옥사이드
를 포함하고,
성분 B)의 나트륨 화합물이 나트륨 옥살레이트, 나트륨 카보네이트, 나트륨 수소카보네이트, 나트륨 아세테이트 및 나트륨 시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 조성물이 압출 전에 하소되지 않고, 물 중에 결합제 및 선택적으로 다른 첨가제의 첨가와 함께 현탁되는, 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 성형 세라믹체가 나트륨 이온을 전도할 수 있는 세라믹인, 조성물.
i) 성분 A)로서, 55 내지 90 중량%의 알루미늄 옥사이드;
ii) 성분 B)로서, pH 7 및 20℃에서 300 g/L 이하의 물 중 용해도를 갖고, 열적 수단에 의해 고체만의 나트륨 옥사이드로 전환될 수 있는, 5 내지 35 중량%의 나트륨 화합물;
iii) 성분 C)로서, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 니트레이트, 리튬 옥사이드, 리튬 카보네이트 및 리튬 니트레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 0 내지 15 중량%의 마그네슘 화합물 및/또는 리튬 화합물; 및
iv) 성분 D)로서, 0 내지 30 중량%의 지르코늄 다이옥사이드
를 물 및/또는 알코올과 혼합하여 현탁액을 제조하고; 선택적으로
v) 단계 iv)로부터의 조성물을 밀링하고; 선택적으로
vii) 건조하고;
viii) 물, 결합제 및 선택적으로 다른 첨가제와 조합함으로써, 성형가능한 조성물로 전환시키고;
ix) 성형가능한 조성물을 압출하고;
x) 1,200 내지 1,700℃의 온도에서 열적으로 처리하고,
성분 B)의 나트륨 화합물이 나트륨 옥살레이트, 나트륨 카보네이트, 나트륨 수소카보네이트, 나트륨 아세테이트 및 나트륨 시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 조성물이 압출 전에 하소되지 않는, 성형 세라믹체의 제조 방법.
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제4항에 있어서,
v)에서의 밀링 후의 조성물이 0.5 내지 1.5 μm의 입자 크기 분포 D₅₀을 갖는, 제조 방법.
제4항에 있어서,
마그네슘 화합물 또는 리튬 화합물이 iii)에 사용되는, 제조 방법.
제4항에 있어서,
나트륨 옥살레이트가 ii)에 사용되는, 제조 방법.
제4항 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 i) 내지 viii)에 정의된 방법에 의해 제조될 수 있는, 성형 세라믹체의 제조를 위한 성형가능한 조성물로서, 성분 A) 내지 D)가 성형가능한 조성물을 기준으로 10 내지 60 중량%의 양으로 존재하는, 성형가능한 조성물.