無機氧化物粉末以及包括其燒結體的電解質的制作方法
【技術領域】
[0001]本說明書分別要求2013年8月1日和2014年7月8日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-號和第10-號的優先權和權益，其全部內容通過引用并入本文。
[0002]本說明書涉及無機氧化物粉末和包括無機氧化物粉末的燒結體的電解質。
【背景技術】
[0003]通常，繼第一代電池干電池和第二代電池蓄電池之后的燃料電池被稱為第三代電池，并且燃料電池為用于將通過燃料的氧化生成的化學能直接轉換成電能的電池。
[0004]燃料電池的特征是反應物可以不斷地從外部提供，在反應產物不斷地移出系統的過程期間電能可以半永久性地產生，并且由于沒有在機械轉換中產生損失所以能量效率非常高。此外，燃料電池使用各種燃料，例如化石燃料、液體燃料和氣體燃料，并且燃料電池還根據工作溫度被分成低溫型和高溫型。
[0005]其中，固體氧化物燃料電池是如下燃料電池:其利用具有離子傳導性的固體氧化物作為電解質并且在目前的燃料電池之中在最高溫度^ΟΟΓ至1000°C)下工作；由于所有的構成元件是固體所以與其他燃料電池相比具有簡單的結構；不具有電解質的腐蝕、損失和補充的問題；以及使得燃料將通過直接的內部重整容易地供給而不需要貴金屬催化劑。
[0006]另外，固體氧化物燃料電池還具有以下優點:因為釋放高溫氣體所以可以實現將熱和利用廢熱發電相結合。由于這些優點，已經積極地開展了對固體氧化物燃料電池的研究。
[0007][現有技術文件]
[0008]韓國專利申請公開第號。

【發明內容】

[0009]技術問題
[0010]本說明書提供了一種無機氧化物粉末和包括無機氧化物粉末的燒結體的電解質。
[0011]技術方案
[0012]本說明書的一個示例性實施方案提供了一種包括一種或更多種離子傳導顆粒的無機氧化物粉末，所述無機氧化物粉末包括離子傳導顆粒，所述離子傳導顆粒包括第一無機氧化物顆粒、以及結合至第一無機氧化物顆粒的表面的至少一種第二無機氧化物顆粒，其中第二無機氧化物顆粒的粒徑是第一無機氧化物顆粒的粒徑的1/10000至1/2，并且第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒在800°C下各自具有0.0001S/cm至0.5S/cm的氧離子傳導率。
[0013]本說明書的另一示例性實施方案提供了一種包括無機氧化物粉末的燒結體的電解質，所述無機氧化物粉末包括一種或更多種離子傳導顆粒，所述無機氧化物粉末包括離子傳導顆粒，所述離子傳導顆粒包括第一無機氧化物顆粒以及結合至第一無機氧化物顆粒的表面的至少一種第二無機氧化物顆粒，其中第二無機氧化物顆粒的粒徑是第一無機氧化物顆粒的粒徑的1/10000至1/2，并且第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒在800°C下各自具有0.0001S/cm至0.5S/cm的氧離子傳導率。
[0014]本說明書的另一示例性實施方案提供了一種固體氧化物燃料電池，所述燃料電池包括:空氣電極；燃料電極；以及設置在空氣電極與燃料電極之間的電解質。
[0015]本說明書的又另一示例性實施方案提供了一種用于制造所述無機氧化物粉末的方法，所述方法包括:形成第一無機氧化物顆粒；制備第二無機氧化物顆粒；以及通過將第二無機氧化物顆粒結合至第一無機氧化物顆粒來形成一種或更多種離子傳導顆粒。
[0016]有益效果
[0017]根據本說明書的一個示例性實施方案的無機氧化物粉末中的第二金屬氧化物顆粒使得能夠在比第一金屬氧化物顆粒的燒結溫度較低的燒結溫度下燒結，從而降低了工藝成本。
[0018]根據本說明書的示例性實施方案的無機氧化物粉末的優點在于由于第一金屬氧化物顆粒的粒徑尺寸而具有高的分散性。
[0019]在電解質是通過使用根據本說明書的示例性的實施方案的無機氧化物粉末形成的情況下，可以實現高的密度和低的孔隙率。
[0020]在電解質是通過使用根據本說明書的一個示例性的實施方案的無機氧化物粉末形成的情況下，甚至可以降低固體氧化物燃料電池的電極層的燒結溫度。因此，可以通過在制造固體氧化物燃料電池期間同時燒結電極和電解質來制造固體氧化物燃料電池，并且因而熱處理工藝被整合成一個過程，從而具有降低工藝成本的優點。
[0021 ] 根據本說明書一個示例性實施方案的無機氧化物粉末的顆粒由于低的燒結溫度所以可以使顆粒通過燒結的收縮最小化，能夠抑制在固體燃料的電解質與電極之間的界面處的變形。
【附圖說明】
[0022]圖1示出了包含在根據本說明書一個示例性實施方案的無機氧化物粉末中的離子傳導顆粒的截面的一個示例。
[0023]圖2和圖3示出了根據實施例1制造的無機氧化物顆粒的圖像。
[0024]圖4示出了根據實施例2制造的電解質的圖像。
[0025]圖5示出了根據實施例3制造的電解質的圖像。
[0026]圖6示出了根據比較例1制造的電解質的圖像。
[0027]圖7示出了根據比較例2制造的電解質的圖像。
【具體實施方式】
[0028]下文中，將更加詳細地描述本說明書。
[0029]本說明書的一個示例性實施方案提供了一種包括一種或更多種離子傳導顆粒的無機氧化物粉末，所述無機氧化物粉末包括離子傳導顆粒，所述離子傳導顆粒包括第一無機氧化物顆粒以及結合至第一無機氧化物顆粒的表面的至少一種第二無機氧化物顆粒，其中第二無機氧化物顆粒的粒徑是第一無機氧化物顆粒的粒徑的1/10000至1/2，并且第一無機氧化物顆粒和第二無機氧化物顆粒在800°C下各自具有0.0001S/cm至0.5S/cm的氧離子傳導率。
[0030]根據本說明書的一個示例性實施方案，第二無機氧化物顆粒的粒徑可以是第一無機氧化物顆粒的粒徑的1/5000至1/10。此外，根據本說明書的一個示例性實施方案，第二無機氧化物顆粒的粒徑可以是第一無機氧化物顆粒的粒徑的1/1000至1/20。
[0031 ] 根據本說明書的一個示例性實施方案，無機氧化物粉末可以是用于固體氧化物燃料電池的電解質的材料。
[0032]在本說明書中，固體氧化物燃料電池指的是使用可透過氧離子或氫離子的固體氧化物作為電解質的燃料電池。
[0033]根據本說明書的一個示例性實施方案，第一無機氧化物顆粒的平均粒徑可為200nm至20 μ m。此外，根據本說明書的一個示例性實施方案，第一無機氧化物顆粒的平均粒徑可以為500nm至20 μ m。
[0034]此外，根據本說明書的一個示例性實施方案，第二無機氧化物顆粒的平均粒徑可為 lnm 至 500nm。
[0035]第一無機氧化物顆粒具有相對大的微觀尺寸的粒徑，并且因而可以提高在無機氧化物粉末的厚膜或薄膜沉積過程期間在漿料或糊料中的分散性。此外，由于具有高的結晶性的第一無機氧化物顆粒，所以離子傳導顆粒可以形成緊密的燒結體，并且由于緊密的燒結體可以增加電解質的緊密度。此外，由于第二無機氧化物顆粒具有微觀尺寸的粒徑，所以即使在低溫下進行熱處理離子傳導顆粒也可以獲得高的緊密度，并且可以由于低溫熱處理而獲得低的收縮。
[0036]此外，第一無機氧化物顆粒可以通過大大地控制