JPH07108808B2 - ベータアルミナ質焼結体の製造方法 - Google Patents
ベータアルミナ質焼結体の製造方法Info
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Description
タアルミナ質焼結体の製造方法に関し、特にナトリウム
ー硫黄二次電池に用いるベータアルミナ質焼結体の製造
方法に関するものである。
ムイオン伝導性を有するため、例えばナトリウムー硫黄
二次電池において、陽極物質である溶融硫黄と陰極物質
である溶融ナトリウムとを隔離するための固体電解質と
して利用できる。そして、このナトリウムー硫黄二次電
池では内部抵抗の大部分を固体電解質が占めている。従
って、電池の出力低下および充電時の電力損失を小さく
抑えるためには、固体電解質であるベータアルミナ質焼
結体の比抵抗を低くすることが望ましい。
の一例の構造を示す図である。図1において、1はナト
リウムイオン伝導性のあるベータアルミナ質焼結体、2
は陽極となる金属製容器、3は硫黄または多硫化ナトリ
ウム、4は陰極となる金属製容器、5はナトリウム、6
はαアルミナ等の絶縁体、7は金属製の蓋、8は溶接部
である。上述した構造のナトリウムー硫黄二次電池で
は、ベータアルミナ質焼結体1は図1に示すように管状
の形状で、陽極2と陰極4とを間を隔てている。
タアルミナ焼結体の製造方法としては、Na2O、Al2O3 等
の酸化物の粉末を混合し、成形、焼成する固相法が用い
られている。この方法で得られるベータアルミナ質原料
粉末の一次粒子は、図2に示すような典型的な板状粒子
になる。すなわち、ベータアルミナ質粒子は平衡形が板
状の形態をしており、粒子の中でNa+ イオンが伝導する
方向はC軸に垂直な面、すなわち伝導面に沿う方向であ
り、異方性がある。
ミナ質焼結体1を得るために、この板状粒子を管状に例
えばプレス成形すると、図3(a) 〜(d) に示すようにプ
レス方向に対して粒子が垂直に配向する現象が生じ、両
極物質間のイオン伝導が困難になり、ベータアルミナ質
焼結体1の径方向のイオン伝導抵抗が軸方向に比べて非
常に高くなる問題があった。
粒子配向しにくいベータアルミナ質焼結体の製造方法を
提供しようとするものである。
質焼結体の製造方法は、Na2O、Al2O3 、MgO および/ま
たはLi2O成分からなる非晶質のゲルを粉砕して粉末とし
た後、この非晶質の粉末を成形、焼成することを特徴と
するものである。
は、酸化ナトリウム、酸化リチウムおよび/または酸化
マグネシウムと、酸化アルミニウムとからなっており、
各成分量としては、酸化ナトリウム8〜10重量%、酸
化マグネシウム3〜6重量%および/または酸化リチウ
ム0.1〜2重量%の範囲にあることが望ましい。結晶
相としては、β”アルミナおよび/またはβアルミナか
らなり、アルミン酸ナトリウムを含むこともある。
3 、MgO および/またはLi2O成分からなる非晶質のゲル
を粉砕して粉末とした後、この非晶質の粉末のままで成
形した後、焼成することにより、粒子配向させずにベー
タアルミナ質焼結体からなる袋管を製造することがで
き、粒子配向による抵抗上昇のない高効率のナトリウム
ー硫黄電池に用いることが好適なベータアルミナ焼結体
を得ることができることを見いだしたことによる。な
お、本発明における非晶質のゲルは、無機塩より製造し
ても、ゾルーゲル法、アルコキシド法等の他の方法によ
って製造しても良い。
Mg、Liの硝酸塩を、それぞれ酸化物に換算して表1記載
の組成になるように秤量し、この秤量物を数日間加熱混
合してゾルを作製し、これを乾燥してゲルを作製した。
次に、得られたゲルを乳鉢で粉砕して非晶質の粉末を作
製した。次に、作製した粉末を用いて、図4に示す形状
の片方が閉じた管を2.5ton/cm2で静水圧成形した。さら
に、この管形状の成形体をMgO からなるサヤをかぶせて
1620℃で1時間保持して焼成を行い、最終的に外形
d1=20.0mm 、内径d2=17.6mm 、長さL=140mm 、表面積S=
165cm2の本発明試料No1〜4 のベータアルミナ管を製造
した。
備し、それぞれ酸化物組成に換算して表1記載の組成に
なるよう秤量し、この秤量物を加水分解してゾルを作製
し、これを乾燥してゲルを作製した。次に、得られたゲ
ルを乳鉢で粉砕して非晶質の粉末を作製した。この粉末
に対し上述した条件と同じ条件で成形および焼成を行
い、本発明試料No1 〜4 と同一形状の本発明試料No5 〜
8 のベータアルミナ管を製造した。
酸化物の粉末(Naについては炭酸塩)を、秤量、湿式混
合、乾燥後、粉砕して仮焼する従来の固相法でベータア
ルミナ質原料粉末を作製した。得られた原料粉末の粒子
形状は板状の形態であった。この原料粉末に対し上述し
た条件と同じ条件で成形および焼成を行い、上述した本
発明例と同一形状の比較例試料No9 〜12のベータアルミ
ナ管を製造した。
較するため、本発明例試料No1 〜8および比較例試料No9
〜12のベータアルミナ管について、粒子配向度および
径方向のイオン伝導抵抗を測定して比較した。ここで、
粒子配向度は、ベータアルミナ管の表面をX線回折測定
し、回折チャート上のC軸に対して0゜の面回折線(0
06)とC軸に対して90゜の面回折線(110)との
ピーク強度の比から求めた。すなわち、配向度の式D=
I(006) /I(110) から配向度Dを求めて比較した。そ
のため、配向度Dが大きければ成形による粒子配向の度
合いが強いことになる。
示すNa/Na 通電試験装置を作製して350℃における値
として求めた。図5において、Na/Na 通電試験装置は、
測定すべきベータアルミナ管15と、αアルミナからな
る絶縁支持体16、17と、ステンレス製の電極19
と、電極取り出し口20、21とから構成され、容器1
8およびベータアルミナ管15中に350℃の溶融ナト
リウム22を供給して、電極取り出し口20、21間に
一定の電流を通電することにより、測定すべきベータア
ルミナ管のイオン伝導抵抗率を比抵抗として求めた。結
果を表1に示す。
方法から作製したベータアルミナ管である本発明試料No
1〜8は、比較例試料No9〜12と比較して、粒子配向
度が約50%低減し、イオン伝導抵抗についても約45
%低下していることがわかる。
によれば、所定組成の非晶質のゲルを粉砕して粉末とし
た後、この非晶質の粉末を成形、焼成することにより、
粒子配向せずにベータアルミナ質焼結体からなるベータ
アルミナ管を製造することができる。そのため、本発明
のベータアルミナ質焼結体を用いて例えばナトリウムー
硫黄電池を作製すれば、高効率のナトリウムー硫黄電池
を得ることができる。
示す図である。
す図である。
態を示す図である。
形状を示す図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 Na2O、Al2O3 、MgO および/またはLi2O
成分からなる非晶質のゲルを粉砕して粉末とした後、こ
の非晶質の粉末を成形、焼成することを特徴とするベー
タアルミナ質焼結体の製造方法。
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| JP3318052A JPH07108808B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | ベータアルミナ質焼結体の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP3318052A JPH07108808B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | ベータアルミナ質焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148012A JPH05148012A (ja) | 1993-06-15 |
| JPH07108808B2 true JPH07108808B2 (ja) | 1995-11-22 |
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| JP3318052A Expired - Fee Related JPH07108808B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | ベータアルミナ質焼結体の製造方法 |
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| JP (1) | JPH07108808B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2763487B2 (ja) * | 1993-12-24 | 1998-06-11 | 日本碍子株式会社 | ベータアルミナ質焼結体の製造方法 |
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1991
- 1991-12-02 JP JP3318052A patent/JPH07108808B2/ja not_active Expired - Fee Related
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