KR20160023793A - 음이온 전도 재료 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

저습도에서 종래와 비교하여 높은 이온 전도성을 갖는 음이온 전도 재료 및 그 제조 방법을 제공한다. 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 음이온 전도 재료 (10) 는, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조를 층간 박리함으로써 이온 전도성이 높아진 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어져 있으므로, 예를 들어 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 와 같은 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 음이온 전도 재료와 비교하여 이온 전도성이 높아지고, 저습도에 있어서도 이온 전도성의 저하가 방지된다.

Description

음이온 전도 재료 및 그 제조 방법{ANION-CONDUCTING MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조를 층간 박리함으로써 이온 전도성이 높아진 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어지는 음이온 전도 재료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등에 나타내는 바와 같이, 음이온 전도 재료로서 내열성·내구성이 우수한 무기계의 층상 복수산화물 (Layered Double Hydroxide) 을 이용하는 것이 있다. 이와 같은 음이온 전도 재료는, 예를 들어 연료 전지용의 전해질막이나 전극으로서 이용되고 있다. 또한, 상기 층상 복수산화물은, 예를 들어, 기본층 [M2＋ 1-xM3＋ x(OH)2]x＋ 와 중간층 [An- x/n·yH2O]x- 가 층상으로 쌓인 것으로, 공통 화학식 [M2＋ 1-xM3＋ x(OH)2]x＋[An- x/n·yH2O]x- 로 나타내어진다. 여기서, M2＋ 는 2 가의 금속 이온을 나타내고, M3＋ 는 3 가의 금속 이온을 나타내고, An- 는 1 가 또는 2 가의 음이온을 나타내고, x 는 0.1 ∼ 0.8 의 범위 내에 있는 수를 나타내고, y 는 실수이다.
국제 공개 제2010/109670호 일본 공개특허공보 2010-113889호
그런데, 상기 음이온 전도 재료에 사용되는 층상 복수산화물에 있어서, 그 층상 복수산화물 분말의 이온 전도성은, 그 층상 복수산화물의 입자 사이즈에 크게 영향을 받는 것이 논문 등에 의해 알려져 있고, 층상 복수산화물의 입자의 내부 (층간) 의 이온 전도보다 그 입자의 표면의 이온 전도가 크게 기여하고 있다. 이 때문에, 통상적인 합성 방법으로 얻어진 규칙성이 비교적 높은 층상 구조를 가지는 층상 복수산화물, 즉 규칙성 층상 복수산화물의 입자는, 비교적 높은 이온 전도성을 나타내는 부분인 이온 전도 채널이 그 입자의 표면에 한정되어 있으므로, 그 규칙성 층상 복수산화물로 이루어지는 음이온 전도 재료의 이온 전도성이 충분하지 않은 경우가 있었다. 또, 상기 층상 복수산화물의 입자는, 환경 습도가 낮아지면, 그 입자 표면에 흡착된 물이 이탈되어, 이온 전도성이 극적으로 낮아지는 결점도 있었다.
본 발명은, 이상의 사정을 배경으로 하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 저습도에서 종래와 비교하여 높은 이온 전도성을 갖는 음이온 전도 재료 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는 여러 가지의 해석이나 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 사실에 도달하였다. 즉, 규칙성이 비교적 높은 층상 구조를 가지는 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조를 층간 박리시켜, 층상 복수산화물의 구조를 붕괴시키면, 이온 전도성을 높일 수 있다고 하는 뜻밖의 사실을 알아냈다. 본 발명은 이와 같은 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음이온 전도 재료의 요지와 하는 바는, 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조를 층간 박리함으로써 이온 전도성이 높아진 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어지는 것에 있다.
본 발명의 음이온 전도 재료에 의하면, 상기 음이온 전도 재료는, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조를 층간 박리함으로써 이온 전도성이 높아진 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어져 있으므로, 종래의 규칙성 층상 복수산화물로 이루어지는 음이온 전도 재료와 비교하여 이온 전도성이 높아져, 저습도에 있어서도 이온 전도성의 저하가 방지된다.
여기서, 바람직하게는, 상기 규칙성 층상 복수산화물은, 질산 이온을 인터칼레이션한 것, 즉 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조의 중간층에 전하 이동에 의해 질산 이온을 삽입한 것이다. 이 때문에, 상기 규칙성 층상 복수산화물에 있어서, 예를 들어 탄산 이온을 인터칼레이션한 것과 비교하여 그 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리는, 포름아미드를 사용하여 실시되는 것이다. 이 때문에, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리시에 극성이 비교적 큰 포름아미드가 사용되므로, 그 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리는, 대기 분위기하에서 실시되는 것이다. 이 때문에, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리에 있어서, 예를 들어 불활성 가스하에서 실시되는 것과 비교하여, 그 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리를 실시하는 설비가 간단해진다.
또, 바람직하게는, (a) 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리는, 그 규칙성 층상 복수산화물을 포름아미드에 넣고 교반시킴으로써 실시되는 것으로, (b) 상기 층간 박리 후의 저규칙성의 층상 복수산화물은, 여과 또는 동결 건조에 의해 포름아미드로부터 회수된 것이다. 이 때문에, 상기 저규칙성의 층상 복수산화물을 회수하기 위해서, 예를 들어 고온에서의 가열을 피할 수 있으므로, 그 고온에서의 가열에 의해 상기 저규칙성의 층상 복수산화물의 층상 구조의 재구축을 바람직하게 저감시킬 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 음이온 전도 재료는, 알칼리형 연료 전지용의 전해질막 또는 전극의 제조에 사용되는 것이다. 상기 음이온 전도 재료는, 저습도에서의 이온 전도성이 비교적 높기 때문에, 그 음이온 전도 재료를 알칼리형 연료 전지용의 전해질막 또는 전극으로서 사용하는 경우에, 종래와 비교하여 엄밀한 가습 관리가 실시될 필요성이 없어진다.
또, 바람직하게는, (a) 상기 규칙성 층상 복수산화물을 소정량의 반응 용매에 넣고 교반시키는 층간 박리 공정과, (b) 상기 층간 박리 공정에 의해 상기 저규칙성의 층상 복수산화물이 분산된 분산액을 여과함으로써, 상기 저규칙성의 층상 복수산화물을 회수하는 여과 공정과, (c) 상기 여과 공정에 의해 얻어진 상기 저규칙성의 층상 복수산화물을 건조시키는 건조 공정을 포함하는 제조 방법에 의해, 상기 음이온 전도 재료가 제조된다.
상기 음이온 전도 재료의 제조 방법에 의하면, 상기 층간 박리 공정에 있어서 상기 규칙성 층상 복수산화물이 소정량의 반응 용매에 넣어져 교반되고, 상기 여과 공정에 있어서 상기 층간 박리 공정에 의해 상기 저규칙성의 층상 복수산화물이 분산된 분산액이 여과됨으로써 상기 저규칙성의 층상 복수산화물이 회수되고, 상기 건조 공정에 있어서 상기 여과 공정에 의해 얻어진 상기 저규칙성의 층상 복수산화물이 건조됨으로써 상기 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어지는 음이온 전도 재료가 얻어짐에 따라, 저습도에 있어서 종래의 규칙성 층상 복수산화물로 이루어지는 음이온 전도 재료와 비교하여 높은 이온 전도성을 갖는 음이온 전도 재료가 제조된다.
또, 바람직하게는, 상기 층간 박리 공정의 상기 규칙성 층상 복수산화물은, 질산 이온을 인터칼레이션한 것, 즉 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조의 중간층에 전하 이동에 의해 질산 이온을 삽입한 것이다. 이 때문에, 상기 층간 박리 공정에 있어서, 예를 들어 탄산 이온을 인터칼레이션한 것과 비교하여 그 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 반응 용매는 포름아미드이다. 이 때문에, 상기 층간 박리 공정에 있어서, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리시에 극성이 비교적 큰 반응 용매인 포름아미드가 사용되므로, 그 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 층간 박리 공정은 대기 분위기하에서 실시된다. 이 때문에, 상기 층간 박리 공정에 있어서, 예를 들어 불활성 가스하에서 실시되는 것과 비교하여, 상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리를 실시하는 설비가 간단해진다.
또, 바람직하게는, 상기 건조 공정은 동결 건조에 의해 행해진다. 이 때문에, 상기 건조 공정에 있어서 예를 들어 고온에서의 가열을 피할 수 있으므로, 그 고온에서의 가열에 의해 상기 저규칙성의 층상 복수산화물의 층상 구조의 재구축을 바람직하게 저감시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 음이온 전도 재료로 이루어지는 전해질막을 구비하는 알칼리형 연료 전지의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 전해질막에 사용된 음이온 전도 재료에 있어서의 층상 복수산화물의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 은 도 1 의 전해질막에 사용된 음이온 전도 재료에 있어서의 저규칙성의 층상 복수산화물의 층간 박리되기 전 상태인 규칙성 층상 복수산화물의 제조 공정을 설명하는 공정도이다.
도 4 는 도 1 의 전해질막에 사용된 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어지는 음이온 전도 재료의 제조 공정을 설명하는 공정도이다.
도 5 는 도 3 및 도 4 에 나타내는 제조 공정에 의해 제조된 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어지는 실시예품 1 의 음이온 전도 재료와, 도 3 에 나타내는 제조 공정에 의해 제조된 규칙성 층상 복수산화물로 이루어지는 비교예품 1, 2 의 음이온 전도 재료 등의 결정 구조를 조사하기 위해서, 분말 X 선 회절법에 의해 측정된 그것들 음이온 전도 재료의 X 선 회절 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6 은 도 5 에 나타내는 실시예품 1 및 비교예품 1 내지 비교예품 5 의 음이온 전도 재료에 있어서, 그것들 음이온 전도 재료의 이온 전도율을 측정하는 측정 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은 도 5 에 나타내는 실시예품 1 및 비교예품 1 내지 비교예품 5 의 음이온 전도 재료의 온도 80 도에 있어서의 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 이온 전도율을 나타내는 도면이다.
도 8 은 온도 80 도에 있어서의 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 비교예품 1 의 음이온 전도 재료와 비교예품 2 의 음이온 전도 재료의 이온 전도율을 꺾은선 그래프로 나타내는 도면이다.
도 9 는 온도 80 도에 있어서의 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료와 비교예품 2 의 음이온 전도 재료의 이온 전도율을 꺾은선 그래프로 나타내는 도면이다.
도 10 은 온도 80 도에 있어서의 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 비교예품 2 의 음이온 전도 재료와 비교예품 3 의 음이온 전도 재료의 이온 전도율을 꺾은선 그래프로 나타내는 도면이다.
도 11 은 온도 80 도에 있어서의 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 비교예품 2 의 음이온 전도 재료와 비교예품 4 의 음이온 전도 재료의 이온 전도율을 꺾은선 그래프로 나타내는 도면이다.
도 12 는 온도 80 도에 있어서의 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 비교예품 2 의 음이온 전도 재료와 비교예품 5 의 음이온 전도 재료의 이온 전도율을 꺾은선 그래프로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시예에 있어서 도면은 적절히 간략화 혹은 변형되어 있고, 각 부의 치수비 및 형상 등은 반드시 정확하게는 그려져 있지 않다.
실시예 1
도 1 은 본 발명의 일 실시예의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 전해질막 (11) 을 구비하는 알칼리형 연료 전지 (12) 의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 알칼리형 연료 전지 (12) 는, 예를 들어 백금이나 천이 금속 등을 담지하는 촉매 담지 카본을 전해질막 (11) 측의 일면 전체에 지지한 카본 크로스로 이루어지고, 도전성 및 가스 투과성을 갖는 애노드 (연료극)(14) 및 캐소드 (공기극)(16) 가, 전해질막 (11) 을 개재하여 대향한 구조를 갖고 있다. 또, 알칼리형 연료 전지 (12) 에는, 애노드 (14) 의 전해질막 (11) 과 접하지 않은 측에 연료실 (18) 과, 캐소드 (16) 의 전해질막 (11) 과 접하지 않은 측에 산화제 가스실 (20) 이 배치되어 있고, 연료실 (18) 에는 예를 들어 수소 가스 (H2) 등이 공급되고, 산화제 가스실 (20) 에는 예를 들어 산소 (O2) 를 포함하는 기체 (공기) 등이 공급되고 있다. 또한, 전해질막 (11) 은, 음이온 전도 재료 (10) 를 예를 들어 콜드 프레스 등에 의해 형성시킨 것이다.
이상과 같이 구성된 알칼리형 연료 전지 (12) 에서는, 알칼리형 연료 전지 (12) 에 전류를 인가하면, 캐소드 (16) 에 있어서 산소 함유 가스 중의 산소와 물 (H2O) 이 반응하여 수산화물 이온 (OH-) 이 생성되고, 그 생성된 수산화물 이온이 캐소드 (16) 로부터 전해질막 (11) 을 개재하여 애노드 (14) 에 공급된다. 그리고, 애노드 (14) 에 있어서, 연료와 반응하여 물을 생성시켜 전자 (e-) 를 방출함으로써 발전이 실시된다.
전해질막 (11) 에 사용된 음이온 전도 재료 (10) 는, 층상 복수산화물 (Layered Double Hydroxide)(22) 로 이루어지고, 도 2 는 그 층상 복수산화물 (22) 의 층상 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 층상 복수산화물 (22) 은, 랜덤하게 존재하는 2 가 또는 3 가의 양이온, 예를 들어 마그네슘 이온 (Mg2＋), 알루미늄 이온 (Al3＋) 등이 수산화물 이온 (OH-) 에 둘러싸인 복수층의 기본층 (24) 과, 그것들 복수층의 기본층 (24) 과의 사이의 층간에 존재하는, 예를 들어 질산 이온 (NO3 -) 등의 음이온 (28) 및 도시하지 않은 수분자로 이루어지는 중간층 (26) 으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시예의 음이온 전도 재료 (10) 의 층상 복수산화물 (22) 은, 상기 기본층 (24) 과 중간층 (26) 의 층상 구조가 규칙적으로 쌓인 비교적 규칙성이 높은 층상 구조를 가지는 규칙성 층상 복수산화물 (30)(도 3 참조) 의 층상 구조를, 후술하는 층간 박리 공정 SB1 에 의해 층간 박리를 실시하여, 층상 구조를 붕괴시킴으로써 층상 구조의 규칙성이 어지럽혀진 비교적 규칙성이 낮은 층상 구조를 가지는 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이다. 또, 본 실시예에 있어서, 상기 기본층 (24) 은, 예를 들어 [Mg2＋ 1-xAl3＋ x(OH)2]x＋ 로 나타나고, 상기 중간층 (26) 은, 예를 들어 [NO3 - x·yH2O]x- 로 나타내어진다.
도 3 은 전술한 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 제조 공정 SA1 내지 SA7 을 설명하는 공정도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 용액 제조 공정 SA1 에 있어서, 예를 들어 질산마그네슘 6 수화물 (Mg(NO3)2·6H2O) 을 15.384 g (0.060 ㏖) 과 질산알루미늄 9 수화물 (Al(NO3)3·9H2O) 을 7.502 g (0.020 ㏖) 이 정제수에 녹아 150 g 의 용액이 제조된다.
다음으로, 제 1 교반 공정 SA2 에 있어서, 상기 용액 제조 공정 SA1 에서 얻어진 용액이 20 분간 교반된다. 다음으로, pH 조제 공정 SA3 에 있어서, 상기 제 1 교반 공정 SA2 에 의해 교반된 용액에, 4M 의 수산화나트륨 (NaOH) 용액이 첨가되고, 그 용액의 pH 가 예를 들어 9.5 로 조제된다. 또한, pH 조제 공정 SA3 에서는, 용액의 pH 가 9.5 로 안정될 때까지 4M 의 수산화나트륨 용액이 계속해서 첨가된다. 다음으로, 제 2 교반 공정 SA4 에 있어서, 상기 pH 조제 공정 SA3 에서 pH 가 9.5 로 조제된 용액이 30 분간 교반된다.
다음으로, 고온 유지 공정 SA5 에 있어서, 상기 제 2 교반 공정 SA4 에서 교반된 용액이 들어가 있는 비커에 워치 글라스를 씌우고, 추가로 랩으로 가볍게 싸, 전기 오븐 중에 예를 들어 80 도에서 4 시간 유지하게 한다.
다음으로, 원심 분리·세정 공정 SA6 에 있어서, 상기 고온 유지 공정 SA5 에서 얻어진 용액이 원심 분리에 의해 그 용액의 침전물이 회수되고, 그 회수된 침전물이 정제수로 예를 들어 3 회 씻겨 세정된다.
다음으로, 제 1 건조 공정 SA7 에 있어서, 상기 원심 분리·세정 공정 SA6 에서 회수되고 세정된 침전물이 예를 들어 80 도에서 하룻밤 건조된다. 이로써, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 이 얻어진다. 또한, 상기 용액 제조 공정 SA1 내지 제 1 건조 공정 SA7 에 의해 제조된 규칙성 층상 복수산화물 (30) 은, 질산 이온 (NO3 -) 을 인터칼레이션한 것, 즉 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조의 중간층 (26) 에 전하 이동에 의해 질산 이온 (NO3 -) 을 삽입한 것이다.
도 4 는 전술한 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조를 층간 박리함으로써 형성된 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 의 제조 공정 SB1 내지 SB3 을 설명하는 공정도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서, 전술한 규칙성 층상 복수산화물 (30) 0.5 g 을, 예를 들어 포름아미드인 반응 용매 (32) 100 ㎖ 에 넣어진 용액이, 예를 들어 용기에서 불활성 가스를 사용하지 않는 대기 분위기하에서 밀봉되고, 실온에서 예를 들어 6 시간 그 용액이 교반된다. 또한, 이 층간 박리 공정 SB1 에 의해, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 층간 박리되어, 반응 용매 (32) 인 포름아미드의 중에 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 생성된다.
다음으로, 여과 공정 SB2 에 있어서, 상기 층간 박리 공정 SB1 에 의해 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 반응 용매 (32) 중에 분산된 분산액이 흡인 여과 됨으로써, 그 반응 용매 (32) 인 포름아미드로부터 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 회수된다.
다음으로, 제 2 건조 공정 (건조 공정) SB3 에 있어서, 상기 여과 공정 SB2 에 의해 반응 용매 (32) 인 포름아미드로부터 회수된 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이, 예를 들어 80 도에서 하룻밤 건조된다. 또한, 제 2 건조 공정 SB3 에서는, 여과 공정 SB2 에 의해 반응 용매 (32) 로부터 회수된 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 을 동결 건조에 의해 건조시켜도 된다. 이로써, 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 가 얻어진다.
[실험 I]
여기서, 본 발명자 등이 실시한 실험 I 을 설명한다. 또한, 이 실험 I 은, 전술한 층간 박리 공정 SB1 에 의해, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 층간 박리되어 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 생성되는 것을 검증하기 위한 실험이다.
이 실험 I 에서는, 먼저, 전술한 용액 제조 공정 SA1 내지 제 1 건조 공정 SA7 과 층간 박리 공정 SB1 내지 제 2 건조 공정 SB3 을 거쳐 실시예품 1 (LDH ＋ FMD) 의 음이온 전도 재료 (10) 를 제조하고, 그 분말상의 음이온 전도 재료 (10) 를 분말 X 선 회절법으로 결정 구조를 조사하였다. 또한, 상기한 「LDH ＋ FMD」란, 음이온 전도 재료 (10) 에 있어서 규칙성 층상 복수산화물 (LDH)(30) 의 층간 박리에 반응 용매 (32) 로서 포름아미드 (FMD) 를 사용한 것을 나타내는 기호이다. 또, 상기 실험 I 에서는, 전술한 용액 제조 공정 SA1 내지 제 1 건조 공정 SA7 을 얻고, 비교예품 1 (LDH-CO3) 및 비교예품 2 (LDH-NO3) 의 음이온 전도 재료 (10), 즉 층간 박리 공정 SB1 내지 제 2 건조 공정 SB3 을 실시하지 않은 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 를 제조하고, 상기와 마찬가지로 그것들 분말상의 음이온 전도 재료 (10) 를 분말 X 선 회절법으로 결정 구조를 조사하였다. 또한, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 전술한 제 1 교반 공정 SA2 에 있어서, 2.120 g 의 탄산나트륨 (Na2CO3) 을 정제수에 녹여 제조된 100 g 의 용액을 첨가하고 교반시킴으로써 제조된 점에서 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 와 상이하다. 또, 상기한 「LDH-CO3」이란, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 인 규칙성 층상 복수산화물 (LDH)(30) 은, 탄산 이온 (CO3 2-) 을 인터칼레이션한 것인 것을 나타내는 기호이며, 「LDH-NO3」이란, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 인 규칙성 층상 복수산화물 (LDH)(30) 은, 질산 이온 (NO3 -) 을 인터칼레이션한 것인 것을 나타내는 기호이다.
또, 상기 실험 I 에서는, 또한, 전술한 층간 박리 공정 SB1 에 있어서 규칙성 층상 복수산화물 (30) 에 사용되는 반응 용매 (32) 로서 포름아미드 이외의 반응 용매 (32) 즉 아세틸아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈이 사용되고, 용액 제조 공정 SA1 내지 제 1 건조 공정 SA7 과 층간 박리 공정 SB1 내지 제 2 건조 공정 SB3 을 거쳐, 비교예품 3 (LDH ＋ AAM) 의 음이온 전도 재료 (10), 비교예품 4 (LDH ＋ DMF) 의 음이온 전도 재료 (10), 비교예품 5 (LDH ＋ NMP) 의 음이온 전도 재료 (10) 를 제조하고, 상기와 마찬가지로 그것들 분말상의 음이온 전도 재료 (10) 를 분말 X 선 회절법으로 결정 구조를 조사하였다. 또한, 상기한 「LDH ＋ AAD」란, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서 규칙성 층상 복수산화물 (LDH)(30) 의 층간 박리에 반응 용매 (32) 로서 아세틸아미드 (AAD) 를 사용한 것을 나타내는 기호이며, 「LDH ＋ DMF」란, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서 규칙성 층상 복수산화물 (LDH)(30) 의 층간 박리에 반응 용매 (32) 로서 N,N-디메틸포름아미드 (DMF) 를 사용한 것을 나타내는 기호이며, 「LDH ＋ NMP」란, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서 규칙성 층상 복수산화물 (LDH)(30) 의 층간 박리에 반응 용매 (32) 로서 N-메틸피롤리돈 (NMP) 을 사용한 것을 나타내는 기호이다.
이하, 도 5 를 사용하여 상기 실험 I 의 결과를 나타낸다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 10 도 부근에 샤프한 회절 피크가 관측되고 있고, 그 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교적 규칙성이 높은 층상 구조를 가지는 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어져 있는 것이 나타나 있다. 또, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 10 도 부근에 회절 피크가 관측되고 있고, 그 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교적 규칙성이 높은 층상 구조를 가지는 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어져 있는 것이 나타나 있다. 또한, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 비해 10 도 부근의 회절 피크의 피크폭이 크고, 층상 복수산화물의 입자경과 층상 구조의 규칙성의 저감을 시사하고 있다. 또, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 및 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 와 비교하여 10 도 부근에 강한 피크가 거의 관측되고 있지 않다. 이 때문에, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 층간 박리되어, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 붕괴되었다고 생각된다. 또, 비교예품 3 내지 비교예품 5 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 와 대략 동일한 회절 패턴을 나타내고, 그것들 비교예품 3 내지 비교예품 5 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 와 대략 동일하게 규칙성이 비교적 높은 층상 구조를 갖고 있는 것이 나타나 있다. 즉, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서, 반응 용매 (32) 로서 아세틸아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈을 사용해도 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리에 효과가 대부분 없는 것을 알 수 있었다.
도 5 의 상기 실험 I 의 결과에 의하면, 비교예품 1, 2 의 음이온 전도 재료 (10) 는 10 도 부근에 강한 피크가 관측되고 있지만, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는 10 도 부근에 강한 피크가 거의 관측되고 있지 않다. 이 때문에, 층간 박리 공정 SB1 에 의해, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 층간 박리되어, 그 층상 구조가 붕괴됨으로써 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 생성되었다고 생각된다.
또, 도 5 의 상기 실험 I 의 결과에 의하면, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 는 10 도 부근에 강한 피크가 거의 관측되고 있지 않지만, 비교예품 3 내지 5 의 음이온 전도 재료 (10) 는 10 도 부근에 강한 피크가 관측되고 있다. 이 때문에, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서, 반응 용제 (32) 로서 포름아미드를 사용함으로써, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다고 생각된다.
또, 도 5 의 상기 실험 I 의 결과에 의하면, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 는, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 비해 10 도 부근의 회절 피크의 피크폭이 크고, 층상 복수산화물의 입자경과 층상 구조의 규칙성의 저감을 나타내고 있다. 이 때문에, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 에 있어서 질산 이온 (NO3 -) 을 인터칼레이션한 것은, 탄산 이온 (CO3 2-) 을 인터칼레이션한 것과 비교하여, 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다고 생각된다.
[실험 II]
여기서, 본 발명자 등이 실시한 실험 II 를 설명한다. 또한, 이 실험 II 는, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 을 층간 박리시켜 층상 구조가 붕괴된 규칙성이 비교적 낮은 층상 구조를 가지는 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 가, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 와 비교하여 이온 전도성이 높아지는 것을 검증하기 위한 실험이다.
이 실험 II 에서는, 먼저, 전술한 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10), 비교예품 1 내지 비교예품 5 의 음이온 전도 재료 (10) 의 분말을 각각 사용하고, 그 분말을 1 축 가압 성형에 의해, 예를 들어 직경 10 ㎜, 두께 1.5 ㎜ 로 형성한 6 종류의 펠릿 (34) 을 제조하였다. 즉, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교예품 3 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교예품 4 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교예품 5 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 을 제조하였다. 다음으로, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제조한 펠릿 (34) 의 양면에 은 페이스트를 도포하고, 1 쌍의 금 전극 (36 및 38) 을 그 펠릿 (34) 의 양면의 은 페이스트에 장착하였다. 그리고, 교류 임피던스 애널라이저법으로, 환경 온도 80 도일 때에, 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 일 때의 상기 6 종류의 펠릿 (34) 의 이온 전도율을 각각 측정하였다. 또한, 상기 실험 II 에 있어서, 상기 펠릿 (34) 의 환경 제어는, ESPEC 사 제조 (Japan) SH-221 의 소형 환경 시험기를 사용하고, 상기 펠릿 (34) 의 이온 전도율의 측정은, Solartron Analytical 사 제조 (UK) Solartron 1260 lmpedance/gain-phase analyzer 의 전기 특성 평가 장치를 사용하였다.
이하, 도 7 내지 도 12 를 사용하여 상기 실험 II 의 결과를 나타낸다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 층간 박리 전의 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하면, 모든 습도 환경 즉 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 에 있어서 9 배 이상의 이온 전도율을 나타내고 있다. 또, 도 7 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 층간 박리 전의 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하면, 2 배 ∼ 5 배 이상의 이온 전도율을 나타내고 있다. 또, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하면, 모든 습도 환경에 있어서 높은 이온 전도율을 나타내고 있다.
또, 도 7 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 비교예품 3 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하면, 모든 습도 환경에 있어서 높은 이온 전도율을 나타내고 있다. 그러나, 그것들 펠릿 (34) 의 이온 전도율의 차는, 실시예품 1 의 이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 의 이온 전도율과 비교예품 2 의 이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 의 이온 전도율의 차에 비해 작다. 또, 도 7 및 도 11 에 나타내는 바와 같이, 비교예품 4 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하면, 모든 습도 환경에 있어서 높은 이온 전도율을 나타내고 있다. 그러나, 그들 이온 전도율의 차는, 실시예품 1 의 이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 의 이온 전도율과 비교예품 2 의 이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 의 이온 전도율의 차에 비해 작다. 또, 도 7 및 도 12 에 나타내는 바와 같이, 비교예품 5 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하면, 상대 습도 20 ％ 에 있어서 높은 이온 전도율을 나타내고, 상대 습도 80 ％, 50 ％ 에 있어서 낮은 이온 전도율을 나타내고 있다.
도 7 내지 도 12 의 상기 실험 II 의 결과에 의하면, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 층간 박리된 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 은, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 비교예품 1 및 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 가 사용된 펠릿 (34) 과 비교하여, 상대 습도 80 ％, 50 ％, 20 ％ 에 있어서 높은 이온 전도율을 갖고 있다. 이 때문에, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조가 층간 박리된 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 은, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 과 비교하여 이온 전도성이 높아진다고 생각되고, 그 이온 전도성이 높은 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 는, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 에 비하여, 이온 전도성이 높아진다고 생각된다. 또, 상대 습도 20 ％ 의 저습도에 있어서도 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 은, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 과 비교하여 이온 전도성이 높아진다고 생각된다.
본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 음이온 전도 재료 (10) 는, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조를 층간 박리함으로써 이온 전도성이 높아진 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어져 있으므로, 예를 들어 비교예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 와 같은 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 와 비교하여 이온 전도성이 높아져, 저습도에 있어서도 이온 전도성의 저하가 방지된다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 은, 질산 이온을 인터칼레이션한 것, 즉 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조의 중간층 (26) 에 전하 이동에 의해 질산 이온을 삽입한 것이다. 이 때문에, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 에 있어서, 예를 들어 탄산 이온을 인터칼레이션한 것과 비교하여 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리는, 포름아미드를 사용하여 실시되는 것이다. 이 때문에, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리시에 극성이 비교적 큰 포름아미드가 사용되므로, 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리는 대기 분위기하에서 실시되는 것이다. 이 때문에, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리에 있어서, 예를 들어 불활성 가스하에서 실시되는 것과 비교하여, 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 실시하는 설비가 간단해진다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리는, 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 을 포름아미드에 넣고 교반시킴으로써 실시되는 것으로, 상기 층간 박리 후의 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 은, 여과 또는 동결 건조에 의해 포름아미드로부터 회수된 것이다. 이 때문에, 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 을 회수하기 위해서 예를 들어 고온에서의 가열을 피할 수 있으므로, 그 고온에서의 가열에 의해 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 의 층상 구조의 재구축을 바람직하게 저감시킬 수 있다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 의하면, 음이온 전도 재료 (10) 는, 알칼리형 연료 전지 (12) 용의 전해질막 (10) 의 제조에 사용되는 것이다. 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 는, 저습도에서의 이온 전도성이 비교적 높기 때문에, 그 음이온 전도 재료 (10) 를 알칼리형 연료 전지 (12) 용의 전해질막 (10) 으로서 사용하는 경우에, 종래와 비교하여 엄밀한 가습 관리가 실시될 필요성이 없어진다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 의 제조 방법에 의하면, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서 규칙성 층상 복수산화물 (30) 이 소정량의 반응 용매 (32) 에 넣어져 교반되고, 여과 공정 SB2 에 있어서 층간 박리 공정 SB1 에 의해 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 분산된 분산액이 여과됨으로써 그 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 회수되고, 제 2 건조 공정 SB3 에 있어서 여과 공정 SB2 에 의해 얻어진 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 이 건조됨으로써 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 가 얻어짐에 따라, 저습도에 있어서 종래의 규칙성 층상 복수산화물 (30) 로 이루어지는 음이온 전도 재료, 예를 들어 비교예품 2 의 음이온 전도 재료 (10) 등과 비교하여 높은 이온 전도성을 갖는 음이온 전도 재료 (10) 가 제조된다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 의 제조 방법에 의하면, 층간 박리 공정 SB1 의 규칙성 층상 복수산화물 (30) 은, 질산 이온을 인터칼레이션한 것, 즉 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조의 중간층 (26) 에 전하 이동에 의해 질산 이온을 삽입한 것이다. 이 때문에, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서, 예를 들어 탄산 이온을 인터칼레이션한 것과 비교하여 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 의 제조 방법에 의하면, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서 사용되는 반응 용매 (32) 는 포름아미드이다. 이 때문에, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리시에 극성이 비교적 큰 반응 용매 (32) 인 포름아미드가 사용되므로, 그 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 바람직하게 실시할 수 있다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 의 제조 방법에 의하면, 층간 박리 공정 SB1 은 대기 분위기하에서 실시된다. 이 때문에, 층간 박리 공정 SB1 에 있어서, 예를 들어 불활성 가스하에서 실시되는 것과 비교하여, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층간 박리를 실시하는 설비가 간단해진다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 의 제조 방법에 의하면, 제 2 건조 공정 SB3 은 동결 건조에 의해 실시된다. 이 때문에, 제 2 건조 공정 SB3 에 있어서, 예를 들어 고온에서의 가열을 피할 수 있으므로, 그 고온에서의 가열에 의해 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 의 층상 구조의 재구축을 바람직하게 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 그 밖의 양태에 있어서도 적용된다.
실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 있어서, 도 2 에 나타내는 바와 같이 층상 복수산화물 (22) 의 기본층 (24) 은, 마그네슘 이온 (Mg2＋) 및 알루미늄 이온 (Al3＋) 을 갖고 있었지만, 그 마그네슘 이온 대신에 마그네슘 이온 이외의 2 가의 금속 이온, 예를 들어 철이온 (Fe2＋), 아연 이온 (Zn2＋), 칼슘 이온 (Ca2＋), 망간 이온 (Mn2＋), 니켈 이온 (Ni2＋), 코발트 이온 (Co2＋), 구리 이온 (Cu2＋) 등이나, 그 알루미늄 이온 대신에 알루미늄 이온 이외의 3 가의 금속 이온, 예를 들어 철이온 (Fe3＋), 망간 이온 (Mn3＋), 코발트 이온 (Co3＋) 등이 사용되어도 된다. 또한, 기본층 (24) 은, 2 가의 금속 이온 및 3 가의 금속 이온을 1 종류씩 갖는 것만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 1 가의 금속 이온 및 2 가의 금속 이온을 1 종류씩 갖는 것이어도 되고, 2 가의 금속 이온을 1 종류 및 4 가의 금속 이온을 2 종류 갖는 것이어도 된다. 즉, 서로 가수가 상이한 금속 이온을 1 종류 이상씩 갖고 있으면 된다. 또한, 가수가 서로 상이하면, 동일한 원소의 금속 이온을 포함하고 있어도 된다. 즉, 본 실시예의 층상 복수산화물 (22) 은, 가수가 상이한 2 종류 이상의 금속 이온으로 이루어지는 것이면 된다. 또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에서는, 층상 복수산화물 (22) 의 중간층 (26) 에 질산 이온 (NO3 -) 을 갖고 있었지만, 질산 이온 이외의 음이온, 예를 들어 탄산 이온 (CO3 2-), 수산화물 이온 (OH-), 염화물 이온 (Cl-), 브롬화물 이온 (Br-) 등이 사용되어도 된다.
또, 본 실시예의 실시예품 1 의 음이온 전도 재료 (10) 에 있어서, 층간 박리 공정 SB1 에서는 반응 용매 (32) 로서 극성이 큰 포름아미드가 사용되고 있었지만, 예를 들어 포름아미드 이외의 반응 용매 (32), 예를 들어 디메틸술폭드, 메틸포름아미드 등이 사용되어도 된다. 즉, 규칙성 층상 복수산화물 (30) 의 층상 구조를 층간 박리할 수 있는 반응 용매 (32) 이면 뭐든지 좋다.
또, 본 실시예에 있어서, 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 는, 알칼리형 연료 전지 (12) 의 전해질막 (10) 에 사용되고 있었지만, 그 이외의 알칼리형 연료 전지용의 부품, 예를 들어 알칼리형 연료 전지용의 전극에 사용되어도 된다. 이로써, 본 실시예의 저규칙성의 층상 복수산화물 (22) 로 이루어지는 음이온 전도 재료 (10) 는, 저습도에서의 이온 전도성이 비교적 높기 때문에, 그 음이온 전도 재료 (10) 를 알칼리형 연료 전지용의 전극으로서 사용하는 경우에, 종래와 비교하여 엄밀한 가습 관리가 실시될 필요성이 없어진다.
또한, 상기 서술한 바는 어디까지나 일 실시형태로, 본 발명은 당업자의 지식에 기초하여 여러 가지의 변경, 개량을 더한 양태로 실시할 수 있다.
10：음이온 전도 재료
11：전해질막
12：알칼리형 연료 전지
22：층상 복수산화물
30：규칙성 층상 복수산화물
32：반응 용매
SB1：층간 박리 공정
SB2：여과 공정
SB3：제 2 건조 공정 (건조 공정)

Claims (11)

  1. 규칙성 층상 복수산화물의 층상 구조를 층간 박리함으로써 이온 전도성이 높아진 저규칙성의 층상 복수산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음이온 전도 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 규칙성 층상 복수산화물은, 질산 이온을 인터칼레이션한 것인, 음이온 전도 재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리는, 포름아미드를 사용하여 실시되는 것인, 음이온 전도 재료.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리는, 대기 분위기하에서 실시되는 것인, 음이온 전도 재료.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규칙성 층상 복수산화물의 층간 박리는, 그 규칙성 층상 복수산화물을 포름아미드에 넣고 교반시킴으로써 실시되는 것으로,
    상기 층간 박리 후의 저규칙성의 층상 복수산화물은, 여과 또는 동결 건조에 의해 포름아미드로부터 회수된 것인, 음이온 전도 재료.
  6. 제 1 항의 음이온 전도 재료를 사용하여 제조한 알칼리형 연료 전지용의 전해질막 또는 전극.
  7. 제 1 항에 기재된 음이온 전도 재료의 제조 방법으로서,
    상기 규칙성 층상 복수산화물을 소정량의 반응 용매에 넣고 교반시키는 층간 박리 공정과,
    상기 층간 박리 공정에 의해 상기 저규칙성의 층상 복수산화물이 분산된 분산액을 여과함으로써, 상기 저규칙성의 층상 복수산화물을 회수하는 여과 공정과,
    상기 여과 공정에 의해 얻어진 상기 저규칙성의 층상 복수산화물을 건조시키는 건조 공정을 포함하는, 음이온 전도 재료의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 층간 박리 공정의 상기 규칙성 층상 복수산화물은, 질산 이온을 인터칼레이션한 것인, 음이온 전도 재료의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 반응 용매는 포름아미드인, 음이온 전도 재료의 제조 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층간 박리 공정은 대기 분위기하에서 실시되는, 음이온 전도 재료의 제조 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 공정은 동결 건조에 의해 실시되는, 음이온 전도 재료의 제조 방법.
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