JPH07106938B2 - ベータアルミナ固体電解質 - Google Patents
ベータアルミナ固体電解質Info
- Publication number
- JPH07106938B2 JPH07106938B2 JP4114641A JP11464192A JPH07106938B2 JP H07106938 B2 JPH07106938 B2 JP H07106938B2 JP 4114641 A JP4114641 A JP 4114641A JP 11464192 A JP11464192 A JP 11464192A JP H07106938 B2 JPH07106938 B2 JP H07106938B2
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- JP
- Japan
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- alumina
- content
- sio
- solid electrolyte
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた機械的強度とナ
トリウムイオン伝導性とを兼ね備えたベータアルミナ固
体電解質に関するものである。
トリウムイオン伝導性とを兼ね備えたベータアルミナ固
体電解質に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ナトリウム硫黄電池に用いられるベータ
アルミナ管には長期間の使用に耐えうるよう一定値以上
の機械的強度とナトリウムイオン伝導性とが要求されて
いる。そして、前記ベータアルミナ管を製造する原料と
しては一般のセラミックス製品の原料と同様、鉄分のよ
うな着磁成分やシリカ成分を一律に有害な成分とみなし
それらの含有量を１０ppm 以下のレベルにまで下げてあ
る高価な原料を用いたり、着磁成分を含有する安価なア
ルミナ原料を用いる場合にはそこから着磁成分を脱鉄処
理により１０ppm 以下のレベルにまで除去処理したもの
を原料として使用していた。
アルミナ管には長期間の使用に耐えうるよう一定値以上
の機械的強度とナトリウムイオン伝導性とが要求されて
いる。そして、前記ベータアルミナ管を製造する原料と
しては一般のセラミックス製品の原料と同様、鉄分のよ
うな着磁成分やシリカ成分を一律に有害な成分とみなし
それらの含有量を１０ppm 以下のレベルにまで下げてあ
る高価な原料を用いたり、着磁成分を含有する安価なア
ルミナ原料を用いる場合にはそこから着磁成分を脱鉄処
理により１０ppm 以下のレベルにまで除去処理したもの
を原料として使用していた。
【０００３】ところが、このように着磁成分やシリカ成
分の含有量が１０ppm 以下のレベルにまで下げてあるベ
ータアルミナ原料を用いた場合には、一定値以上の機械
的強度とナトリウムイオン伝導性の優れた製品を得るに
は１６５０℃以上の高い温度で焼成する必要があり、こ
の結果、温度コントロールが難しくなって同品質のベー
タアルミナ管を安定的に製造することが困難となるとい
う問題点や、大型炉とすることに適していないとともに
炉材が短命となって焼成コストが高くつくことになる等
の問題点があった。
分の含有量が１０ppm 以下のレベルにまで下げてあるベ
ータアルミナ原料を用いた場合には、一定値以上の機械
的強度とナトリウムイオン伝導性の優れた製品を得るに
は１６５０℃以上の高い温度で焼成する必要があり、こ
の結果、温度コントロールが難しくなって同品質のベー
タアルミナ管を安定的に製造することが困難となるとい
う問題点や、大型炉とすることに適していないとともに
炉材が短命となって焼成コストが高くつくことになる等
の問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、従来と同等の高品質のベータ
アルミナ管を効率よく製造することができるベータアル
ミナ固体電解質を提供することを目的として完成された
ものである。
従来の問題点を解決して、従来と同等の高品質のベータ
アルミナ管を効率よく製造することができるベータアル
ミナ固体電解質を提供することを目的として完成された
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のベータアルミナ固体電解質は、焼
結されたベータアルミナ中にFeをFe2O3 に換算して２０
〜６００ppm かつSiをSiO2に換算して２０〜６００ppm
含有したことを特徴とするものである。
めになされた本発明のベータアルミナ固体電解質は、焼
結されたベータアルミナ中にFeをFe2O3 に換算して２０
〜６００ppm かつSiをSiO2に換算して２０〜６００ppm
含有したことを特徴とするものである。
【０００６】本発明は、従来セラミックス製品に対して
一律に有害成分とみなされ原料中から１０ppm 以下のレ
ベルの含有量となるまで除去されていた鉄分のような着
磁成分やシリカ成分が、実はベータアルミナ管の焼結時
においてはベータアルミナ原料の焼結助剤として作用す
るものであるということを解明し、焼結時に前記Fe2O 3
及びSiO2の存在によってより緻密な焼結を実現すること
ができるとの知見の基に完成されたもので、焼結された
ベータアルミナ管中のFe2O3 含有量を２０〜６００ppm
とし、かつSiO2含有量を２０〜６００ppm となるよう事
前に脱鉄処理や原料調整をする点がポイントである。
一律に有害成分とみなされ原料中から１０ppm 以下のレ
ベルの含有量となるまで除去されていた鉄分のような着
磁成分やシリカ成分が、実はベータアルミナ管の焼結時
においてはベータアルミナ原料の焼結助剤として作用す
るものであるということを解明し、焼結時に前記Fe2O 3
及びSiO2の存在によってより緻密な焼結を実現すること
ができるとの知見の基に完成されたもので、焼結された
ベータアルミナ管中のFe2O3 含有量を２０〜６００ppm
とし、かつSiO2含有量を２０〜６００ppm となるよう事
前に脱鉄処理や原料調整をする点がポイントである。
【０００７】本発明においては、焼結されたベータアル
ミナ中の微量成分であるFe2O3 含有量を２０〜６００pp
m とし、かつSiO2含有量を２０〜６００ppm とすること
により、焼成温度を従来品の１６５０℃から１５８０℃
の低い温度まで下げることが可能となった。このように
焼結されたベータアルミナ中のFe2O3 、SiO2の含有量が
所定量範囲内であれば、従来品よりも低い温度で焼成処
理するにもかかわらず、従来品と同等のナトリウムイオ
ン伝導性及び機械的強度が得られるとともに、前記のFe
2O3 、SiO2成分を微量を含んだ安価な原料の使用が可能
となり、経済的にべータアルミナの製造ができることと
なる。前記Fe2O3 、およびSiO2の含有量が２０ppm より
少ない場合には従来品と同様に１６５０℃の高い温度で
焼成処理する必要があり、高品質のベータアルミナ管を
安定的に製造することが困難となる。一方、Fe2O3 、及
びSiO2の含有量が６００ppm より多い場合には焼結され
たベータアルミナ管の微構造組織に欠陥が生じて十分な
機械的強度を得ることができなくなり、例えば目標値と
して設定した圧環強度（２２０Mpa ）をクリアすること
ができなくなる。なお、その他に微量成分として含有さ
れるCaO やK2O 成分については各々３００ppm より少な
いレベルの含有量であれば本発明になんら悪影響を与え
ることはない。
ミナ中の微量成分であるFe2O3 含有量を２０〜６００pp
m とし、かつSiO2含有量を２０〜６００ppm とすること
により、焼成温度を従来品の１６５０℃から１５８０℃
の低い温度まで下げることが可能となった。このように
焼結されたベータアルミナ中のFe2O3 、SiO2の含有量が
所定量範囲内であれば、従来品よりも低い温度で焼成処
理するにもかかわらず、従来品と同等のナトリウムイオ
ン伝導性及び機械的強度が得られるとともに、前記のFe
2O3 、SiO2成分を微量を含んだ安価な原料の使用が可能
となり、経済的にべータアルミナの製造ができることと
なる。前記Fe2O3 、およびSiO2の含有量が２０ppm より
少ない場合には従来品と同様に１６５０℃の高い温度で
焼成処理する必要があり、高品質のベータアルミナ管を
安定的に製造することが困難となる。一方、Fe2O3 、及
びSiO2の含有量が６００ppm より多い場合には焼結され
たベータアルミナ管の微構造組織に欠陥が生じて十分な
機械的強度を得ることができなくなり、例えば目標値と
して設定した圧環強度（２２０Mpa ）をクリアすること
ができなくなる。なお、その他に微量成分として含有さ
れるCaO やK2O 成分については各々３００ppm より少な
いレベルの含有量であれば本発明になんら悪影響を与え
ることはない。
【０００８】
【実施例】焼結されたベータアルミナ中の微量成分を調
整するために、ベータアルミナの主原料であるα−アル
ミナ原料を高価で純度の高いものから、安価で純度の低
いものまで種々のものを準備し、これにSiO2を種々の割
合で添加した。また、このようにして得られた原料をス
ラリー化し12000 ガウスの湿式脱鉄器により脱鉄処理を
施して、種々のFe2O3 の含有量となるよう調整を行っ
た。その他の微量成分についてはすべて成行きで特別な
調整は行わなかったが、K2O 及びCaO の含有量は各々最
小値で１０ppm 、最大値で３００ppm の範囲内であっ
た。なお、これらのK2O やCaO 等の微量成分については
本発明において必ずしも存在しなければならないもので
はない。以上のようにして得られた原料を常法に従い造
粒し、その後ベータアルミナ管の成形を行って、それぞ
れの試料について、焼結体密度が最大でかつ焼結体圧環
強度が最大となる焼成温度を測定した。このようにして
得られた焼結体中のFe2O 3 及びSiO2含有量と焼成温度と
の関係をまとめた結果を図１に示す。また、同様にナト
リウムイオン伝導率との関係をまとめた結果を図２に示
す。更に、同様にベータアルミナ管の機械的強度を表す
圧環強度との関係をまとめた結果を図３に示す。
整するために、ベータアルミナの主原料であるα−アル
ミナ原料を高価で純度の高いものから、安価で純度の低
いものまで種々のものを準備し、これにSiO2を種々の割
合で添加した。また、このようにして得られた原料をス
ラリー化し12000 ガウスの湿式脱鉄器により脱鉄処理を
施して、種々のFe2O3 の含有量となるよう調整を行っ
た。その他の微量成分についてはすべて成行きで特別な
調整は行わなかったが、K2O 及びCaO の含有量は各々最
小値で１０ppm 、最大値で３００ppm の範囲内であっ
た。なお、これらのK2O やCaO 等の微量成分については
本発明において必ずしも存在しなければならないもので
はない。以上のようにして得られた原料を常法に従い造
粒し、その後ベータアルミナ管の成形を行って、それぞ
れの試料について、焼結体密度が最大でかつ焼結体圧環
強度が最大となる焼成温度を測定した。このようにして
得られた焼結体中のFe2O 3 及びSiO2含有量と焼成温度と
の関係をまとめた結果を図１に示す。また、同様にナト
リウムイオン伝導率との関係をまとめた結果を図２に示
す。更に、同様にベータアルミナ管の機械的強度を表す
圧環強度との関係をまとめた結果を図３に示す。
【０００９】図１からも明らかなように、焼結体中にお
けるFe2O3 及びSiO2含有量を各々２０ppm 以上となるよ
うにした場合には、焼成温度を従来品の１６５０℃より
も低い１５８０℃で焼成することができ、一方、Fe2O3
及びSiO2含有量を各々６００ppm 以下となるようにした
場合には、図２及び図３からも明らかなように、ナトリ
ウムイオン伝導率を目標値である４．４Ω・cm（３３０
℃の場合）以下とすることができ、また、圧環強度を目
標値である２４０Mpa 以上とすることができ、従来より
も低い温度でかつ安価な原料で従来品と同じく高品質の
ベータアルミナ管を製造できることが確認できた。
けるFe2O3 及びSiO2含有量を各々２０ppm 以上となるよ
うにした場合には、焼成温度を従来品の１６５０℃より
も低い１５８０℃で焼成することができ、一方、Fe2O3
及びSiO2含有量を各々６００ppm 以下となるようにした
場合には、図２及び図３からも明らかなように、ナトリ
ウムイオン伝導率を目標値である４．４Ω・cm（３３０
℃の場合）以下とすることができ、また、圧環強度を目
標値である２４０Mpa 以上とすることができ、従来より
も低い温度でかつ安価な原料で従来品と同じく高品質の
ベータアルミナ管を製造できることが確認できた。
【００１０】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、ベー
タアルミナ中の微量成分であるFe2O3及びSiO2含有量を
各々２０〜６００ppm とすることにより、従来よりも低
い温度での焼成ができ、従来と同等の高品質のベータア
ルミナ管を効率よく製造することができるものであり、
更には鉄分のような着磁成分を含有した安価なアルミナ
原料を利用することも可能となり生産コストを大幅に低
下することができるという利点も有する。よって本発明
は従来の問題点を一掃したベータアルミナ固体電解質と
して、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
タアルミナ中の微量成分であるFe2O3及びSiO2含有量を
各々２０〜６００ppm とすることにより、従来よりも低
い温度での焼成ができ、従来と同等の高品質のベータア
ルミナ管を効率よく製造することができるものであり、
更には鉄分のような着磁成分を含有した安価なアルミナ
原料を利用することも可能となり生産コストを大幅に低
下することができるという利点も有する。よって本発明
は従来の問題点を一掃したベータアルミナ固体電解質と
して、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図１】本発明の実施例におけるベータアルミナ焼成体
中のFe2O3 及びSiO2含有量と焼成温度との関係を示すグ
ラフである。
中のFe2O3 及びSiO2含有量と焼成温度との関係を示すグ
ラフである。
【図２】本発明の実施例におけるベータアルミナ焼成体
中のFe2O3 及びSiO2含有量とナトリウムイオン伝導率と
の関係を示すグラフである。
中のFe2O3 及びSiO2含有量とナトリウムイオン伝導率と
の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例におけるベータアルミナ焼成体
中のFe2O3 及びSiO2含有量と圧環強度との関係を示すグ
ラフである。
中のFe2O3 及びSiO2含有量と圧環強度との関係を示すグ
ラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】 焼結されたベータアルミナ中にFeをFe2O
3 に換算して２０〜６００ppm かつSiをSiO2に換算して
２０〜６００ppm 含有したことを特徴とするベータアル
ミナ固体電解質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114641A JPH07106938B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | ベータアルミナ固体電解質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114641A JPH07106938B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | ベータアルミナ固体電解質 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0672762A JPH0672762A (ja) | 1994-03-15 |
| JPH07106938B2 true JPH07106938B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=14642894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114641A Expired - Lifetime JPH07106938B2 (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | ベータアルミナ固体電解質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106938B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7272377B2 (en) | 2002-02-07 | 2007-09-18 | At&T Corp. | System and method of ubiquitous language translation for wireless devices |
| CN104529403A (zh) * | 2014-12-20 | 2015-04-22 | 佛山铭乾科技有限公司 | 一种耐磨陶瓷管及其制备方法 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4114641A patent/JPH07106938B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0672762A (ja) | 1994-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980616 |