电池单元、电池堆装置、模块以及模块收纳装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电池单元、电池堆装置、模块W及模块收纳装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为下一代能源，提出了各种各样的燃料电池装置，所述燃料电池装置中 将多个固体氧化物型燃料电池单元（W下，有时简称燃料电池单元）串联电连接而成的电池 堆装置容纳于收纳容器内。
[0003] 运样的燃料电池装置的燃料电池单元具备含有Ni的导电性支承体，该导电性支承 体具有相互平行的一对主面，并且在内部具有用于使燃料气体流通的燃料气体通路。并且， 提出了如下燃料电池单元，其是在该导电性支承体的第1主面上依次层叠燃料极层、固体电 解质层、氧极层，并在第2主面上层叠连接体层而成的(例如，参照专利文献1)。
[0004] 该专利文献1的燃料电池单元中，W围成中空平板状的导电性支承体的周围的方 式形成的致密的由氧化错构成的固体电解质层的两端部、与致密的由铭酸铜构成的连接体 层的两端部接合而构成。
[0005] 目P，按照如下方式构成：W固体电解质层与连接体层气密地围成导电性支承体的 周围，在导电性支承体的内部通过的燃料气体不会从W固体电解质层与连接体层形成的致 密的筒状体向外部漏出。
[0006] 为了防止运样的致密的筒状体中的裂纹，W往，已知燃料电池单元的宽度方向的 两端部沿厚度方向鼓起的、所谓铁哑铃形状的燃料电池单元(例如，参照专利文献2)。
[0007] 该专利文献2中，公开了一种燃料电池单元，其为具有平坦部的宽度方向的两侧沿 厚度方向鼓起的端部的形状，将与平坦部对应的导电性支承体、内侧电极层、固体电解质层 的厚度分别设为LUMUNl，将与端部对应的导电性支承体、内侧电极层、固体电解质层的厚 度分别设为L2、M2、N2时，1.01 <化2+]?化N2)/化1+M1+N1) < 1.3的关系成立。
[000引现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:日本特开2008-84716号公报
[0011] 专利文献2:日本特开2011-204505号公报
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013] 然而，在W往的专利文献1、2所示燃料电池单元中，由于多孔质的支承体的强度 低，因此需要减小支承体的开口气孔率W提高强度。为此，需要提高制作燃料电池单元时的 烧制溫度，但是若提高烧制溫度，则存在燃料电池单元的还原时的变形量变大的问题。
[0014] 本发明的目的在于提供在烧制溫度低的情况下，也能减小支承体的开口气孔率的 电池单元、电池堆装置、模块W及模块收纳装置。
[0015] 用于解决问题的手段
[0016] 本发明的电池单元的特征在于，其是在多孔质的支承体上依次配置有多孔质的第 1电极层、由陶瓷构成的致密质的固体电解质层W及多孔质的第2电极层，并且所述支承体 内的Na量为30 X IQ-S质量％ W下。
[0017] 另外，本发明的电池单元的特征在于，在成为第1电极层的多孔质的支承体上依次 配置有由陶瓷构成的致密质的固体电解质层W及多孔质的第2电极层，并且所述支承体内 的Na量为30 X 1〇-6质量％ W下。
[0018] 本发明的电池堆装置的特征在于，其是具备多个上述的电池单元，并且将该多个 电池单元电连接而成的。
[0019] 本发明的模块的特征在于，其是在收纳容器内收纳上述的电池堆装置而成的。
[0020] 本发明的模块收纳装置的特征在于，其是在外部安装壳内收纳上述的模块和用于 使该模块工作的辅助设备而成的。
[0021] 发明效果
[002^ 本发明的电池单元中，由于支承体的化量为30 X 1(T6质量％ ^下，因此即使在烧制 溫度低的情况下也能使开口气孔率降低，能够提高支承体的强度，降低电池单元中的裂纹 产生。通过使用运样的电池单元，能够提高在电池堆装置、模块W及模块收纳装置中的长期 可靠性。
【附图说明】
[0023] 图1表示燃料电池单元的第1方式，（a)为横截面图，（b)为从氧极层侧观察(a)的侧 视图。
[0024] 图2是表示在支承体的化量为50X1(T6质量％的情况下，（a)烧制溫度与还原变形 量的关系、(b)烧制溫度与开口气孔率的关系的图表。
[0025] 图3是表示烧制溫度1500°C时的支承体的Na量与开口气孔率的关系的图表。
[0026] 图4是表示燃料极层成为支承体的燃料电池单元的第2方式的横截面图。
[0027] 图5表示燃料电池单元的第3方式，（a)为立体图，（b)为从氧极层侧观察(a)的侧视 图。
[0028] 图6的(a)(b)分别是表示燃料电池单元的第4方式、第5方式的截面立体图。
[0029] 图7表示使用了图5的燃料电池单元的电池堆装置的一例，（a)是示意性表示电池 堆装置的侧视图，（b)是将(a)的电池堆装置的用虚线围成的部分的一部分放大示出的截面 图。
[0030] 图8是表示图7(b)的集电部件的立体图。
[0031 ]图9是表示燃料电池模块的一例的外观立体图。
[0032] 图10是图示省略燃料电池装置的一部分的立体图。
【具体实施方式】
[0033] 图1表示作为电池单元的一例的固体氧化物型燃料电池单元的第1方式，（a)为其 横截面图，（b)为(a)的侧视图。需要说明的是，在两图中，将燃料电池单元10的各构成的一 部分放大示出。对于图4~10也同样将一部分放大示出。
[0034] 该燃料电池单元10具备多孔质的导电性的支承体1，该支承体1是中空平板型，为 细长的板状，且含有Ni和Ni O中的至少巧中。在支承体I的内部，多个燃料气体通路2 W适当的 间隔贯穿支承体1的长度方向L而形成，燃料电池单元10具有在该支承体1上设有各种部件 的结构。
[0035] 由图1所示形状可W理解，支承体1被设为由相互基本平行的一对主面n、和分别连 接一对主面n的弧状面(侧面)m构成的板状。并且，按照覆盖第1主面n(-侧的主面:下面)和 两侧的弧状面m的方式配置有多孔质的燃料极层(第1电极层)3,进一步，按照覆盖该燃料极 层3的方式，配置有具有气体屏蔽性的致密的由陶瓷构成的固体电解质层4。从发电性能提 高的方面出发，优选固体电解质层4的厚度为40miW下、下、进一步为15miW下。
[0036] 另外，在第1主面n的固体电解质层4的表面，隔着中间层9,按照与燃料极层3相面 对的方式，配置有多孔质的氧极层(第2电极层)6。中间层9在待形成氧极层6的固体电解质 层4上形成。
[0037] 在没有层叠固体电解质层4的第2主面n(另一侧的主面:上表面），隔着未图示的密 合层形成有具有气体屏蔽性的由铭酸铜系(La化化系)氧化物构成的致密的连接体8。
[0038] 目P，燃料极层3、固体电解质层4从第1主面n起经由两端的弧状面m形成至第2主面 n，连接体层8的两端部被层叠接合于固体电解质层4的两端部。
[0039] 也就是说，按照由具有气体屏蔽性的致密的固体电解质层4和连接体层8包围支承 体1、在内部流通的燃料气体不会向外部漏出的方式构成。换言之，由固体电解质层4和连接 体层8形成具有气体屏蔽性的筒状体，该筒状体的内部成为燃料气体流路，向燃料极层3供 给的燃料气体和向氧极层6供给的含氧气体之间被筒状体屏蔽。
[0040] 具体说明来说，如图1(b)所示，平面形状为矩形状的氧极层6形成在除了支承体1 的上下端部W外的部位，另一方面，连接体层8虽未图示，但从支承体1的长度方向L的上端 形成到下端，支承体1的宽度方向W的两端部与固体电解质层4的两端部的表面接合。
[0041] 燃料电池单元10中，燃料极层3与氧极层6的隔着固体电解质层4相面对的部分作 为燃料电池发挥功能而发电。即，在氧极层6的外侧流通空气等含氧气体，且在支承体1内的 燃料气体通路2流通燃料气体(含氨气体），加热至规定的工作溫度从而发电。并且，通过所 述发电而生成的电流凭借设置于支承体1的连接体层8被集电。
[0042] 并且，该第1方式中，支承体1的化量被设为30 X 1(T6质量％ ^下。尤其设为25 X 10 -S质量％ W下、20 XlO-6质量％ ^下。支承体1中，必然含有化。为了减少支承体1的化量，作 为支承体1的成型体，使用化含量少的有机树脂巧机粘结剂、溶剂等）、原料粉末，能够实现 降低支承体成型体中的化量。由于像运样支承体1的化量为30 X 1〇-6质量％ W下，在烧制溫 度低的情况下，也能降低开口气孔率，能够提高燃料电池单元的强度，减少裂纹产生。需要 说明的是，对于支承体1中的Na量可W利用原子吸收分光光度分析来进行测定。
[0043] 目P，W往，关于支承体1中的化量与开口气孔率的关系没有任何认识，结果，支承体 中的化量通常为50X1(T6质量％ ^上，在运样的情