无机氧化物粉末以及包括其烧结体的电解质的制作方法
【技术领域】
[0001]本说明书分别要求2013年8月1日和2014年7月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0091785号和第10-2014-0085298号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
[0002]本说明书涉及无机氧化物粉末和包括无机氧化物粉末的烧结体的电解质。
【背景技术】
[0003]通常，继第一代电池干电池和第二代电池蓄电池之后的燃料电池被称为第三代电池，并且燃料电池为用于将通过燃料的氧化生成的化学能直接转换成电能的电池。
[0004]燃料电池的特征是反应物可以不断地从外部提供，在反应产物不断地移出系统的过程期间电能可以半永久性地产生，并且由于没有在机械转换中产生损失所以能量效率非常高。此外，燃料电池使用各种燃料，例如化石燃料、液体燃料和气体燃料，并且燃料电池还根据工作温度被分成低温型和高温型。
[0005]其中，固体氧化物燃料电池是如下燃料电池:其利用具有离子传导性的固体氧化物作为电解质并且在目前的燃料电池之中在最高温度^ΟΟΓ至1000°C)下工作；由于所有的构成元件是固体所以与其他燃料电池相比具有简单的结构；不具有电解质的腐蚀、损失和补充的问题；以及使得燃料将通过直接的内部重整容易地供给而不需要贵金属催化剂。
[0006]另外，固体氧化物燃料电池还具有以下优点:因为释放高温气体所以可以实现将热和利用废热发电相结合。由于这些优点，已经积极地开展了对固体氧化物燃料电池的研究。
[0007][现有技术文件]
[0008]韩国专利申请公开第2012-0076335号。
【发明内容】
[0009]技术问题
[0010]本说明书提供了一种无机氧化物粉末和包括无机氧化物粉末的烧结体的电解质。
[0011]技术方案
[0012]本说明书的一个示例性实施方案提供了一种包括一种或更多种离子传导颗粒的无机氧化物粉末，所述无机氧化物粉末包括离子传导颗粒，所述离子传导颗粒包括第一无机氧化物颗粒、以及结合至第一无机氧化物颗粒的表面的至少一种第二无机氧化物颗粒，其中第二无机氧化物颗粒的粒径是第一无机氧化物颗粒的粒径的1/10000至1/2，并且第一无机氧化物颗粒和第二无机氧化物颗粒在800°C下各自具有0.0001S/cm至0.5S/cm的氧离子传导率。
[0013]本说明书的另一示例性实施方案提供了一种包括无机氧化物粉末的烧结体的电解质，所述无机氧化物粉末包括一种或更多种离子传导颗粒，所述无机氧化物粉末包括离子传导颗粒，所述离子传导颗粒包括第一无机氧化物颗粒以及结合至第一无机氧化物颗粒的表面的至少一种第二无机氧化物颗粒，其中第二无机氧化物颗粒的粒径是第一无机氧化物颗粒的粒径的1/10000至1/2，并且第一无机氧化物颗粒和第二无机氧化物颗粒在800°C下各自具有0.0001S/cm至0.5S/cm的氧离子传导率。
[0014]本说明书的另一示例性实施方案提供了一种固体氧化物燃料电池，所述燃料电池包括:空气电极；燃料电极；以及设置在空气电极与燃料电极之间的电解质。
[0015]本说明书的又另一示例性实施方案提供了一种用于制造所述无机氧化物粉末的方法，所述方法包括:形成第一无机氧化物颗粒；制备第二无机氧化物颗粒；以及通过将第二无机氧化物颗粒结合至第一无机氧化物颗粒来形成一种或更多种离子传导颗粒。
[0016]有益效果
[0017]根据本说明书的一个示例性实施方案的无机氧化物粉末中的第二金属氧化物颗粒使得能够在比第一金属氧化物颗粒的烧结温度较低的烧结温度下烧结，从而降低了工艺成本。
[0018]根据本说明书的示例性实施方案的无机氧化物粉末的优点在于由于第一金属氧化物颗粒的粒径尺寸而具有高的分散性。
[0019]在电解质是通过使用根据本说明书的示例性的实施方案的无机氧化物粉末形成的情况下，可以实现高的密度和低的孔隙率。
[0020]在电解质是通过使用根据本说明书的一个示例性的实施方案的无机氧化物粉末形成的情况下，甚至可以降低固体氧化物燃料电池的电极层的烧结温度。因此，可以通过在制造固体氧化物燃料电池期间同时烧结电极和电解质来制造固体氧化物燃料电池，并且因而热处理工艺被整合成一个过程，从而具有降低工艺成本的优点。
[0021 ] 根据本说明书一个示例性实施方案的无机氧化物粉末的颗粒由于低的烧结温度所以可以使颗粒通过烧结的收缩最小化，能够抑制在固体燃料的电解质与电极之间的界面处的变形。
【附图说明】
[0022]图1示出了包含在根据本说明书一个示例性实施方案的无机氧化物粉末中的离子传导颗粒的截面的一个示例。
[0023]图2和图3示出了根据实施例1制造的无机氧化物颗粒的图像。
[0024]图4示出了根据实施例2制造的电解质的图像。
[0025]图5示出了根据实施例3制造的电解质的图像。
[0026]图6示出了根据比较例1制造的电解质的图像。
[0027]图7示出了根据比较例2制造的电解质的图像。
【具体实施方式】
[0028]下文中，将更加详细地描述本说明书。
[0029]本说明书的一个示例性实施方案提供了一种包括一种或更多种离子传导颗粒的无机氧化物粉末，所述无机氧化物粉末包括离子传导颗粒，所述离子传导颗粒包括第一无机氧化物颗粒以及结合至第一无机氧化物颗粒的表面的至少一种第二无机氧化物颗粒，其中第二无机氧化物颗粒的粒径是第一无机氧化物颗粒的粒径的1/10000至1/2，并且第一无机氧化物颗粒和第二无机氧化物颗粒在800°C下各自具有0.0001S/cm至0.5S/cm的氧离子传导率。
[0030]根据本说明书的一个示例性实施方案，第二无机氧化物颗粒的粒径可以是第一无机氧化物颗粒的粒径的1/5000至1/10。此外，根据本说明书的一个示例性实施方案，第二无机氧化物颗粒的粒径可以是第一无机氧化物颗粒的粒径的1/1000至1/20。
[0031 ] 根据本说明书的一个示例性实施方案，无机氧化物粉末可以是用于固体氧化物燃料电池的电解质的材料。
[0032]在本说明书中，固体氧化物燃料电池指的是使用可透过氧离子或氢离子的固体氧化物作为电解质的燃料电池。
[0033]根据本说明书的一个示例性实施方案，第一无机氧化物颗粒的平均粒径可为200nm至20 μ m。此外，根据本说明书的一个示例性实施方案，第一无机氧化物颗粒的平均粒径可以为500nm至20 μ m。
[0034]此外，根据本说明书的一个示例性实施方案，第二无机氧化物颗粒的平均粒径可为 lnm 至 500nm。
[0035]第一无机氧化物颗粒具有相对大的微观尺寸的粒径，并且因而可以提高在无机氧化物粉末的厚膜或薄膜沉积过程期间在浆料或糊料中的分散性。此外，由于具有高的结晶性的第一无机氧化物颗粒，所以离子传导颗粒可以形成紧密的烧结体，并且由于紧密的烧结体可以增加电解质的紧密度。此外，由于第二无机氧化物颗粒具有微观尺寸的粒径，所以即使在低温下进行热处理离子传导颗粒也可以获得高的紧密度，并且可以由于低温热处理而获得低的收缩。
[0036]此外，第一无机氧化物颗粒可以通过大大地控制