KR930011355B1 - Na/S 전지용 세라믹 고체 전해질 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

Na/S 전지용 세라믹 고체 전해질 제조방법

제1도는 본 발명의 Na-β-Al₂O₃세라믹 고체 전해질의 제조공정도.

제2도는 본 발명의 제조과정중 가소한 후 분말의 Na₂O 첨가량에 따른 상대존재량.

제3도는 본 발명의 시편을 소결한 후 Na₂O 첨가량에 따른 상대 존재량.

제4도는 본 발명의 시편을 소결한 후 Na₂O 첨가량에 따른 밀도변화.

본 발명은 에너지 저장 및 변환기구로써 산화물 고체 전해질을 사용하는 전지의 재료로 Na⁺이온 전도성이 우수하고, 전극물질의 소디움(Sodium)에 화학적으로 안정한 Na-β-Al₂O₃세라믹 제조에 관한 것이다.

종래는 고출력전지로 레드액시드(Lead Acid)가 사용되어 고밀도의 에너지 충전 및 방전하는데 화학적 반응속도가 느리고, 반응에너지가 적으므로써 이온 전도성이 낮았고 또한 제조생산 단가가 높은 결점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 새로운 소재를 발명한 것으로 그 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 보는 바와 같이 제조공정에 따라 β-Al₂O₃합성에 사용한 시약은 순도 99.7%의 α-Al₂O₃와 99%의 Na₂CO₃를 택하고, Na₂O의 중량비가 6.67로부터 13.19%까지 단계적으로 변화시켜 침량하고 혼합 및 분쇄하여 1250℃에서 2시간동안 열처리하여 가소하고 이때 분말에 존재하는 상은 제2도에서 보는 바와 같이 Na₂0₃의 첨가량이 증가함에 따라 β-Al₂O₃의 량은 증가하며 β＂-Al₂O₃는 증가하다가 9.5%이상 첨가되면 감소하고 또한 β-Al₂O₃의 이온 전도성에 악영향을 미치는 α-Al₂O₃와 γ-NaAlO₂는 각각 감소와 증가를 하게되며 감소된 시면을 볼밀링(Ball Miling) 16시간동안 실시후 1차 단동식 유압성형기로 제1차 성형하고 재차 25,000psi의 압력으로 성형하며 성형된 시편을 알루미나 도가니에 넣고 Na₂O의 포텐셜(Potentical)을 유지하기 위해 시편과 같은 조성이나 혹은 Na₂O의 함량이 높은 조성으로 하소한 분말로 주위를 덮은 다음 1550℃와 1650℃에서 각각 30분씩 열처리하여 이때 존재하는 결정상의 변화는 제3도와 같이 되며 Na₂O의 첨가량이 증가함에 따라 β-Al₂O₃는 첨가량 11.3%까지 증가하다 감소하며 β＂-Al₂O₃의 경우 9.47%까지 증가하다 감소하는 경향을 알수 있으며 α-Al₂O₃는 첨가량이 10.39% 이상부터는 존재하지 않음을 알수 있고 제4도에서 보는 바와 같이 Na₂O의 첨가량이 10.5wt%인 경우 이론밀도 3.26g/cm³의 98%이상을 얻을 수 있고 따라서 본 발명은 단순히 α-Al₂O₃의 결정학적 전이가 아니라 Na₂O-X Al₂O₃(5≤X≤11) 조성범위의 비화학 양록적조성의 층상구조를 갖는 산화물로써 이온 전도성은 Al이 치환된 스피넬블록(Spinel Block) 사이에 느슨하게 충진된 전도면에 존재하는 Na⁺이온에 의해 이루어지는 것으로 Na⁺이온 전도성이 우수하고 전극물질인 소디움에 화학적으로 안정한 Na-β-Al₂O₃세라믹으로써 높은 이온 전도성과 에너지의 출력밀도가 증가되었고 생산단가가 낮아짐으로 대량생산이 가능하게 되었다.

Claims (1)

1. Na/S 전지용 고체 전해질로써 Na₂O X Al₂O₃(X

   

   5∼11)의 조성을 갖기 위해 소결시 NaO의 증발에 따른 보상효과 및 증발을 억제하기 위해 Na₂O X Al₂O₃(X|

   

   5∼13)의 분위기 분말을 사용하여 제조함을 특징으로 하는 Na/S 전지용 세라믹 고체전해질 제조방법.

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