[发明专利]固体氧化物型燃料电池用电解质片及其制造方法和具备该电解质片的固体氧化物型燃料电池用单电池

说明书

技术领域

本发明涉及固体氧化物型燃料电池用电解质片、该电解质片的制造方法、和具备该电解质片的固体氧化物型燃料电池用单电池。

背景技术

近年来，燃料电池作为清洁能源受到关注。在燃料电池中，电解质使用了固体陶瓷的固体氧化物型燃料电池(下文中记为“SOFC”)具有下述优点：由于工作温度高，因而可以利用余热；进而能够以高效率得到电力；等等，被期待用于家庭用电源至大规模发电的广泛的领域中。

在SOFC中，将在电解质片上设有电极的单电池堆积两个以上，形成层积结构(堆)而使用。作为SOFC，为了长时间维持稳定的发电性能，要求对每一片电解质片进行高度的品质管理。

作为电解质片的品质管理项目而重要的项目之一包括，例如在片周边部高度发生变化的、被称为所谓“毛刺”的项目。若片周边部存在毛刺，则会产生下述问题：在电极印刷时产生破裂；另外，印刷本身无法顺利进行，电极变得不均匀，或者变得容易剥离；等等。此外，SOFC通过层积两个以上包含电解质片和电极的单电池并串联连接而构成。因此，在单电池的层积时或SOFC的发电时等，应力集中于电解质片的周边部的毛刺，电解质片有时会破损。

因此，关于SOFC用电解质片，对着眼于片周边部的毛刺的技术进行了各种开发。例如，在专利文献1中提出了一种陶瓷片，其能够作为SOFC用电解质片使用，并将片周边部的毛刺高度抑制为100μm以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4653135号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，使用满足片周边部的毛刺高度为100μm以下的电解质片，并通过丝网印刷将燃料极和空气极涂布至该电解质片的片表面时，即使该电解质片在耐负荷试验中合格，根据印刷条件(例如为了提高生产率而提高印刷速度)等的不同，电解质片有时也会产生破裂。此外，在将所制作的SOFC用单电池制成堆时，电解质片有时也会产生破裂，若将该堆组装到实际的燃料电池发电装置中进行发电，则发电性能有时也会在初期阶段快速降低。

因此，本发明的目的在于提供一种在SOFC用单电池的制作时和SOFC用单电池的层积时更难以产生破裂等不良情况的SOFC用电解质片及该电解质片的制造方法。此外，本发明的目的还在于提供具备这种SOFC用电解质片的SOFC用单电池。

用于解决课题的方案

本发明提供一种SOFC用电解质片，其为具有50μm～300μm的厚度的SOFC用电解质片，在至少一个主面，

(1)使用激光光学式三维形状测定装置以0.01mm间距对片表面照射激光，并对其反射光进行三维分析，所求出的第1区间的毛刺高度[ΔH(0-3)]为100μm以下，上述第1区间处于片周边端与从上述片周边端起向内侧3mm的位置之间，

并且，

(2)使用上述激光光学式三维形状测定装置以0.01mm间距对片表面照射激光，并对其反射光进行三维分析，所求出的第3区间的毛刺高度[ΔH(0.61-3)]相对于第2区间的毛刺高度[ΔH(0-0.6)]之比[ΔH(0.61-3)/ΔH(0-0.6)]为0.5以上2.0以下，上述第3区间处于从片周边端起向内侧0.61mm的位置与从上述片周边端起向内侧3mm的位置之间，上述第2区间处于片周边端与从上述片周边端起向内侧0.6mm的位置之间。

另外，本发明提供一种SOFC用电解质片的制造方法，其包括以下工序：

生坯片制作工序，其中，将包含陶瓷原料粉末、粘结剂和分散介质的浆料成型为片状并使其干燥而得到生坯体，将该生坯体切断成特定形状，得到SOFC用电解质片用的生坯片；

加压工序，其中，将上述生坯片夹入板状体并加压，该板状体的与该生坯片的表面相对的面的平均表面粗糙度(Ra)为0.001μm～0.1μm且常态剥离力为10mN/cm～1000mN/cm的范围；和

烧制工序，其中，对经过上述加压工序的上述生坯片进行烧制。

另外，本发明提供一种SOFC用单电池，其具备燃料极、空气极、和配置于上述燃料极与上述空气极之间的上述本发明的SOFC用电解质片。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种在SOFC用单电池的制作时和SOFC用单电池的层积时难以在片周边部产生破裂等不良情况的SOFC用电解质片。另外，由于本发明的SOFC用单电池具备这种SOFC用电解质片，因而，若利用本发明的SOFC用单电池，则可以实现难以发生发电性能降低、可靠性高的SOFC。