燃料电池(10)具备：燃料极(20)、空气极(50)以及固体电解质层(30)。空气极(50)含有主相和第二相，其中，主相由用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物构成，第二相由Co3O4及(Co，Fe)3O4构成。空气极(50)的截面中第二相的面积占有率为10.5％以下。
Electrochemical battery
The fuel cell (10) has a fuel pole (20), an air pole (50) and a solid electrolyte layer (30). The air pole (50) contains the main phase and the second phase, in which the main phase is composed of perovskite oxides represented by general ABO3 and containing at least one side of La and Sr at site A. The second phase is composed of Co3O4 and (Co, Fe) 3O4. The area occupancy of the second phase in the cross section of the air pole (50) is less than 10.5%.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学电池
本专利技术涉及电化学电池。
技术介绍
近年来，从环境问题及能源资源的有效利用的观点考虑，都在关注作为电化学电池的一种的燃料电池。燃料电池通常具有：燃料极、空气极、以及配置在燃料极与空气极之间的固体电解质层。空气极由例如(La,Sr)(Co,Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)等钙钛矿型氧化物构成(例如参见专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006－32132号公报
技术实现思路
但是，在反复发电的过程中，燃料电池的输出有时会降低。本专利技术的专利技术人新发现：空气极的劣化是导致输出降低的原因之一，该空气极的劣化与向内部导入的Co3O4及(Co，Fe)3O4的合计比例有关。本专利技术是基于该新的见解而实施的，其目的在于，提供一种能够抑制输出降低的电化学电池。本专利技术所涉及的电化学电池具备：燃料极、空气极、以及配置在燃料极与空气极之间的固体电解质层。空气极含有主相和第二相，其中，主相由用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物构成，第二相由Co3O4及(Co，Fe)3O4构成。空气极的截面中第二相的面积占有率为10.5％以下。根据本专利技术，能够提供一种可以抑制输出降低的电化学电池。附图说明图1是示出燃料电池的构成的截面图。具体实施方式(燃料电池10的构成)参照附图，对燃料电池10的构成进行说明。燃料电池10是所谓的固体氧化物型燃料电池(SOFC：SolidOxideFuelCell)。燃料电池10可以采取纵向条纹型、横向条纹型、燃料极支撑型、电解质平板型、或者圆筒型等形态。图1是示出燃料电池10的构成的截面图。燃料电池10具备：燃料极20、固体电解质层30、阻隔层40以及空气极50。燃料极20作为燃料电池10的阳极发挥作用。如图1所示，燃料极20具有燃料极集电层21和燃料极活性层22。燃料极集电层21为气体透过性优异的多孔质体。作为构成燃料极集电层21的材料，可以使用以往用于SOFC的燃料极集电层的材料，例如可以举出NiO(氧化镍)-8YSZ(用8mol％的三氧化二钇稳定化的氧化锆)、NiO-Y2O3(三氧化二钇)。在燃料极集电层21包含NiO的情况下，NiO的至少一部分可以在燃料电池10的工作中被还原为Ni。燃料极集电层21的厚度可以为例如0.1mm～5.0mm。燃料极活性层22配置在燃料极集电层21上。燃料极活性层22为比燃料极集电层21更加致密的多孔质体。作为构成燃料极活性层22的材料，可以使用以往用于SOFC的燃料极活性层的材料，例如可以举出NiO-8YSZ。在燃料极活性层22包含NiO的情况下，NiO的至少一部分可以在燃料电池10的工作中被还原为Ni。燃料极活性层22的厚度可以为例如5.0μm～30μm。固体电解质层30配置在燃料极20与空气极50之间。本实施方式中，固体电解质层30被燃料极20和阻隔层40夹持。固体电解质层30具有使在空气极50处生成的氧化物离子透过的功能。固体电解质层30比燃料极20及空气极50更加致密。固体电解质层30可以包含ZrO2(氧化锆)作为主成分。固体电解质层30除了包含氧化锆以外，还可以包含Y2O3(三氧化二钇)和/或Sc2O3(氧化钪)等添加剂。这些添加剂作为稳定剂发挥作用。固体电解质层30中，稳定剂相对于氧化锆的mol组成比(稳定剂：氧化锆)可以为3：97～20：80左右。因此，作为固体电解质层30的材料，例如可以举出：3YSZ、8YSZ、10YSZ、或者ScSZ(用氧化钪稳定化的氧化锆)等。固体电解质层30的厚度可以为例如3μm～30μm。本实施方式中，组合物X包含物质Y“作为主成分”是指：整个组合物X中，物质Y占70重量％以上，更优选占90重量％以上。阻隔层40配置在固体电解质层30与空气极50之间。阻隔层40抑制在固体电解质层30与空气极50之间形成高电阻层。阻隔层40比燃料极20及空气极50更加致密。阻隔层40可以将GDC(钆掺杂二氧化铈)、SDC(钐掺杂二氧化铈)等二氧化铈系材料作为主成分。阻隔层40的厚度可以为例如3μm～20μm。空气极50配置在阻隔层40上。空气极50作为燃料电池10的阴极发挥作用。空气极50为多孔质体。空气极50的气孔率没有特别限制，可以为20％～60％。空气极50的厚度没有特别限制，可以为2μm～100μm。空气极50含有用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物作为主相。作为钙钛矿型氧化物，例如优选使用含有镧的钙钛矿型复合氧化物及不含有镧的SSC(钐锶钴酸盐：(Sm,Sr)CoO3)等，但并不限于此。作为含有镧的钙钛矿型复合氧化物，可以举出：LSCF(镧锶钴铁酸盐：(La,Sr)(Co,Fe)O3)、LSF(镧锶铁酸盐：(La,Sr)FeO3)、LSC(镧锶钴酸盐：(La,Sr)CoO3)以及LNF(镧镍铁酸盐：La(Ni,Fe)O3)等。由钙钛矿型氧化物构成的主相的密度可以为5.5g/cm3～8.5g/cm3。空气极50的截面中主相的面积占有率可以为89.5％～99.5％。本实施方式中，“截面中物质Z的面积占有率”是指：截面中物质Z相的合计面积相对于固相的总面积的比例。下文中对面积占有率的计算方法进行说明。空气极50含有由具有尖晶石型结晶结构的Co3O4及(Co，Fe)3O4构成的第二相。(Co，Fe)3O4中包含Co2FeO4、Co1.5Fe1.5O4以及CoFe2O4等。第二相中，Co3O4和(Co，Fe)3O4以混合的状态存在，而没有以固溶的状态存在。具体而言，“Co3O4和(Co，Fe)3O4混合存在”是指：在不同的位置分别获取检测到Co和O的EDX光谱和检测到Co、Fe以及O的EDX光谱且Co3O4和(Co，Fe)3O4按照字面混合存在(＝混在一起存在(广辞苑第二版修订版、1979年10月15日第四次印刷发行))的状态。第二相的密度可以为5.2g/cm3～6.2g/cm3。第二相的密度可以小于主相的密度。空气极50的截面中第二相的面积占有率为10.5％以下。第二相的面积占有率为Co3O4的面积占有率与(Co，Fe)3O4的面积占有率的总和。具体而言，第二相的面积占有率中包含：由Co3O4构成的粒子的面积占有率、由(Co，Fe)3O4构成的粒子的面积占有率、由Co3O4与(Co，Fe)3O4的混合物构成的粒子的面积占有率、以及主相的粒子中混合存在的Co3O4和/或(Co，Fe)3O4的面积占有率。通过使第二相的面积占有率为10.5％以下，使得空气极内部的惰性部减少，因此，能够抑制通电中燃料电池10的输出降低。空气极50的截面中第二相的面积占有率更优选为0.5％以上。由此，空气极50的烧结性因适度导入的第二相而得到改善，因此，能够强化多孔质的骨架结构。结果：能够抑制空气极50的微结构发生变化，因此，能够抑制通电中在空气极50内产生裂纹。第二相的面积占有率中，Co3O4的面积占有率与(Co，Fe)3O4的面积占有率的比例没有特别限制，对于强化空气极50的骨架结构，与添加Co3O4相比，添加(Co，Fe)3O4更加有效。因此，优选(Co，Fe)3O4的面积占有率大于Co3O4的面积占有率。这种情况下，空气极50的截面中Co3O4的面积占有率可以为2.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学电池，其中，具备：燃料极；空气极；以及固体电解质层，该固体电解质层配置在所述燃料极与所述空气极之间，所述空气极含有：主相，该主相由用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物构成；以及第二相，该第二相由Co3O4及(Co，Fe)3O4构成，所述空气极的截面中所述第二相的面积占有率为10.5％以下。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.27 JP 2016-1478611.一种电化学电池，其中，具备：燃料极；空气极；以及固体电解质层，该固体电解质层配置在所述燃料极与所述空气极之间，所述空气极含有：主相，该主相由用通式ABO3表示且在A位点包含La及Sr中的至少一方的钙钛矿型氧化物构成；以及第二相，该第二相由Co3O4及(Co，Fe)3O4构成，所述空气极的截面...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤崎真司，龙崇，大森诚，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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