JP2009289679A - Slurry composition for electrode formation - Google Patents
Slurry composition for electrode formation Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009289679A JP2009289679A JP2008143094A JP2008143094A JP2009289679A JP 2009289679 A JP2009289679 A JP 2009289679A JP 2008143094 A JP2008143094 A JP 2008143094A JP 2008143094 A JP2008143094 A JP 2008143094A JP 2009289679 A JP2009289679 A JP 2009289679A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- slurry composition
- resin
- weight
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
本発明は、貴金属を含有し、かつ、多孔質のセンサー用電極を作製することが可能な電極形成用スラリー組成物、電極及び電極の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a slurry composition for forming an electrode, containing a noble metal and capable of producing a porous sensor electrode, an electrode, and a method for producing the electrode.
従来から、自動車等の内燃機関の空燃比制御を行うために、排気ガス中の酸素濃度の測定を行う濃淡電池型酸素センサーに関する研究開発がなされており、近年は、このような自動車用の酸素センサーに使用する電極材料の研究が進んでいる。
酸素センサーの電極材料としては、例えば、白金族金属の粉末と酸素イオン伝導性固体電解質の微粉末とからなる混合物を、酸素イオン伝導性固体電解質焼結体上に焼き付けたサーメット状電極が知られている。また、特許文献1には、白金族金属からなる多孔性導電被膜の空隙中に浸透含浸させたオキシ塩化ジルコニウムの水溶液の熱分解により生成した酸化ジルコニウムを内在させた電極を有する酸素濃淡電池が開示されている。
Conventionally, in order to control the air-fuel ratio of an internal combustion engine such as an automobile, research and development on a concentration cell type oxygen sensor for measuring the oxygen concentration in exhaust gas has been made. Research on electrode materials used in sensors is advancing.
As an electrode material for an oxygen sensor, for example, a cermet electrode in which a mixture of a platinum group metal powder and an oxygen ion conductive solid electrolyte fine powder is baked on an oxygen ion conductive solid electrolyte sintered body is known. ing.
更に、特許文献2には、酸素イオン伝導性固体電解質上に形成する電極において、白金族金属からなる多孔質マトリックス表面上を酸化物混合伝導体が被覆し、かつ、白金族金属間に酸化物混合伝導体が入り込んだ構造の酸素センサーが開示されている。
Further, in
一方、上述のような白金等の貴金属を用いた酸素センサーにおいて、電極を多孔質形状とすることによって、気体との接触面積を増加させたものが提案されている。このような酸素センサーでは、感度を最大限に高めるため、高い気体透過性が必要とされるが、多孔質形状とすることで破損等の問題を引き起こし、対応に苦慮していた。
これに対して、電極の強度を向上させるために貴金属の含有量を増加させる方法も考えられたが、貴金属を増量すると、得られる製品が高価となるため、可能な限り、貴金属の使用量を抑えて、コストを低減しつつ、充分な空隙を有し、機械的強度の高い電極を得ることが可能な電極形成用スラリー組成物が求められていた。
On the other hand, in order to improve the strength of the electrode, a method of increasing the content of the noble metal was also considered, but when the amount of the noble metal is increased, the resulting product becomes expensive. There has been a demand for an electrode-forming slurry composition that can suppress the cost and reduce the cost, and that can provide an electrode having sufficient voids and high mechanical strength.
本発明は、上記現状に鑑み、充分な空隙を有しつつ、機械的強度が高く、電気的特性に優れる電極を得ることができ、製造コストの低減を図ることが可能な電極形成用スラリー組成物、電極及び電極の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention provides an electrode-forming slurry composition that can provide an electrode having sufficient voids, high mechanical strength, and excellent electrical characteristics, and capable of reducing manufacturing costs. An object is to provide an object, an electrode, and a method for manufacturing the electrode.
本発明は、貴金属粒子、ポリオキシアルキレン樹脂を含有する加熱消滅性樹脂粒子、及び、分散溶媒を含有する電極形成用スラリー組成物であって、前記加熱消滅性樹脂粒子を、前記貴金属粒子に対して固形分比で0.01〜20重量%含有し、前記加熱消滅性樹脂粒子の平均粒子径が0.05〜10μmである電極形成用スラリー組成物である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a slurry composition for electrode formation containing precious metal particles, a heat extinguishing resin particle containing a polyoxyalkylene resin, and a dispersion solvent, wherein the heat extinguishing resin particle is added to the noble metal particle. The slurry composition for electrode formation containing 0.01 to 20% by weight in a solid content ratio and having an average particle diameter of the heat extinguishing resin particles of 0.05 to 10 μm.
The present invention is described in detail below.
本発明者らは、鋭意検討の結果、貴金属粒子に対して、所定の平均粒子径及び含有量の加熱消滅性樹脂粒子及び分散溶媒を含有する電極形成用スラリー組成物を用いて、電極を製造した場合、充分な空隙を有しつつ、高い機械的強度を有することから、歪みやクラックが発生することがない電極を得ることができ、製造コストの低減を図ることも可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies, the inventors have manufactured an electrode using a slurry composition for electrode formation containing a heat-extinguishing resin particle having a predetermined average particle diameter and content and a dispersion solvent with respect to noble metal particles. In that case, it has a high mechanical strength while having sufficient voids, so that an electrode free from distortion and cracks can be obtained, and the manufacturing cost can be reduced. The present invention has been completed.
本発明の電極形成用スラリー組成物は、貴金属粒子に対して、固形分比で0.01〜20重量%の加熱消滅性樹脂粒子を含有する。上記加熱消滅性樹脂粒子の含有量が0.01重量%未満であると、充分な空隙を有する金属焼結体を得ることができず、上記加熱消滅性樹脂粒子の含有量が20重量%を超えると、得られる金属焼結体の強度が劣る。上記加熱消滅性樹脂粒子の含有量の好ましい下限は0.1重量%、好ましい上限は10重量%である。 The slurry composition for electrode formation of this invention contains 0.01-20 weight% of heat extinction resin particles by solid content ratio with respect to a noble metal particle. If the content of the heat extinguishing resin particles is less than 0.01% by weight, a metal sintered body having sufficient voids cannot be obtained, and the content of the heat extinguishing resin particles is 20% by weight. When exceeding, the intensity | strength of the metal sintered compact obtained is inferior. The minimum with preferable content of the said heat extinction resin particle is 0.1 weight%, and a preferable upper limit is 10 weight%.
本発明の電極形成用スラリー組成物は、樹脂固形分の好ましい下限が1重量%、好ましい上限が70重量%である。上記樹脂固形分が1重量%未満であると、例えば、後の工程において、分散溶媒を揮発させることにより、貴金属粒子と加熱消滅性樹脂粒子とからなる粒子を造粒する場合に、ハンドリング性及び生産性が低下することがあり、上記樹脂固形分が70重量%を超えると、電極形成用スラリー組成物の粘度が高くなって、貴金属粒子の分散性及びハンドリング性が低下することがある。 In the slurry composition for forming an electrode of the present invention, a preferable lower limit of the resin solid content is 1% by weight, and a preferable upper limit is 70% by weight. When the resin solid content is less than 1% by weight, for example, in the subsequent step, when the particles composed of the noble metal particles and the heat extinguishing resin particles are granulated by volatilizing the dispersion solvent, the handling property and When the resin solid content exceeds 70% by weight, the viscosity of the electrode-forming slurry composition increases, and the dispersibility and handling properties of the noble metal particles may decrease.
上記貴金属粒子としては特に限定されないが、例えば、白金、金、銀、銅、パラジウム、ロジウム、亜鉛、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウム等が挙げられる。また、これらの合金を用いることもできる。 Although it does not specifically limit as said noble metal particle, For example, platinum, gold | metal | money, silver, copper, palladium, rhodium, zinc, cobalt, indium, nickel, chromium, antimony, bismuth, germanium, cadmium etc. are mentioned. Moreover, these alloys can also be used.
上記貴金属粒子の平均粒子径としては特に限定されないが、好ましい下限は0.05μm、好ましい上限は100μmである。上記貴金属粒子の平均粒子径が0.05μm未満であると、室温下で放置しておくと焼結が進んで不安定となる。また、上記貴金属粒子の平均粒子径が100μmを超えると、バルク状の貴金属に対する表面エネルギーの優位差が小さくなり、活性が小さくなる。 The average particle diameter of the noble metal particles is not particularly limited, but a preferable lower limit is 0.05 μm and a preferable upper limit is 100 μm. When the average particle diameter of the noble metal particles is less than 0.05 μm, if the precious metal particles are left at room temperature, the sintering proceeds and becomes unstable. On the other hand, when the average particle diameter of the noble metal particles exceeds 100 μm, the difference in surface energy with respect to the bulk noble metal becomes small and the activity becomes small.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、ポリオキシアルキレン樹脂を含有する。
上記ポリオキシアルキレン樹脂は、非酸素又は低酸素濃度雰囲気下で所定の温度に加熱することにより、低分子量の炭化水素、エーテル等に分解された後、燃焼反応や蒸発等の相変化によって消滅し、極めて優れた加熱消滅性を発揮する。
これは、ポリオキシアルキレン樹脂が分子内に酸素原子を多く有することから、非酸素又は低酸素濃度雰囲気下で加熱した場合であっても、ポリオキシアルキレン樹脂自身が酸素供給源として働くためと考えられる。
The heat extinguishing resin particles contain a polyoxyalkylene resin.
The above polyoxyalkylene resin is decomposed into low molecular weight hydrocarbons, ethers, etc. by heating to a predetermined temperature in a non-oxygen or low oxygen concentration atmosphere, and then disappears due to a phase change such as combustion reaction or evaporation. Exhibits extremely excellent heat extinction properties.
This is because the polyoxyalkylene resin has many oxygen atoms in the molecule, and therefore the polyoxyalkylene resin itself works as an oxygen supply source even when heated in a non-oxygen or low oxygen concentration atmosphere. It is done.
上記ポリオキシアルキレン樹脂としては特に限定されないが、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレン又はポリオキシテトラメチレンを含有することが好ましい。これらのポリオキシアルキレン樹脂を含有しない場合、所定の加熱消滅性や粒子強度が得られないことがある。なかでも、ポリオキシプロピレンがより好適である。なお、適度な加熱消滅性及び粒子強度を得るためには、上記加熱消滅性樹脂粒子に含有されるポリオキシアルキレン樹脂のうち、5重量%以上がポリオキシプロピレンであることが好ましい。また、ポリオキシエチレンは、エチレングリコールを含むものとする。 Although it does not specifically limit as said polyoxyalkylene resin, It is preferable to contain polyoxypropylene, polyoxyethylene, or polyoxytetramethylene. When these polyoxyalkylene resins are not contained, predetermined heat extinction properties and particle strength may not be obtained. Of these, polyoxypropylene is more preferable. In order to obtain moderate heat extinction properties and particle strength, it is preferable that 5% by weight or more of the polyoxyalkylene resin contained in the heat extinction resin particles is polyoxypropylene. Moreover, polyoxyethylene shall contain ethylene glycol.
上記ポリオキシアルキレン樹脂のうち市販されているものとしては、例えば、MSポリマーS−203、S−303、S−903(以上、カネカ社製)、サイリルSAT−200、MA−403、MA−447(以上、カネカ社製)、エピオンEP103S、EP303S、EP505S(以上、カネカ社製)、エクセスターESS−2410、ESS−2420、ESS−3630(以上、旭硝子社製)等が挙げられる。 Examples of commercially available polyoxyalkylene resins include MS polymers S-203, S-303, S-903 (manufactured by Kaneka), Silyl SAT-200, MA-403, MA-447. (Above, manufactured by Kaneka Corporation), Epion EP103S, EP303S, EP505S (above, manufactured by Kaneka Corporation), Exester ESS-2410, ESS-2420, ESS-3630 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) and the like.
上記ポリオキシアルキレン樹脂の分子量としては特に限定されないが、数平均分子量の好ましい下限が300、好ましい上限が100万である。上記数平均分子量が300未満であると、高い加熱消滅性を実現できないことがあり、上記数平均分子量が100万を超えると、高い粒子強度を実現できないことがある。 Although it does not specifically limit as molecular weight of the said polyoxyalkylene resin, The minimum with a preferable number average molecular weight is 300, and a preferable upper limit is 1 million. When the number average molecular weight is less than 300, high heat extinction properties may not be realized, and when the number average molecular weight exceeds 1,000,000, high particle strength may not be realized.
上記加熱消滅性樹脂粒子において、ポリオキシアルキレン樹脂の含有量の好ましい下限は5重量%である。上記ポリオキシアルキレン樹脂の含有量が5重量%未満であると、加熱消滅性を充分に実現できないことがある。 In the heat extinguishing resin particles, the preferred lower limit of the content of the polyoxyalkylene resin is 5% by weight. When the content of the polyoxyalkylene resin is less than 5% by weight, the heat extinction property may not be sufficiently realized.
上記ポリオキシアルキレン樹脂は、更に、架橋成分を含有することが好ましい。
上記架橋成分を含有することによって、上記加熱消滅性樹脂粒子の圧縮強度を向上させることができる。そのため、上記加熱消滅性樹脂粒子と無機粉末と混合して成形する際、常温において樹脂粒子の破壊を生じることなく、ハンドリング性を向上させることができる。また、上記架橋成分を含有することによって、樹脂粒子を有機溶剤に膨潤しないものとすることができる。
上記架橋成分としては特に限定されず、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のアクリル系多官能性モノマーや、ジビニルベンゼン、後述する官能基を2個以上もつマクロモノマー等が挙げられる。
The polyoxyalkylene resin preferably further contains a crosslinking component.
By containing the crosslinking component, the compressive strength of the heat extinguishing resin particles can be improved. For this reason, when the heat extinguishing resin particles and the inorganic powder are mixed and molded, the handling property can be improved without causing destruction of the resin particles at normal temperature. Moreover, the resin particle can be made not to swell in the organic solvent by containing the crosslinking component.
The crosslinking component is not particularly limited, and examples thereof include an acrylic polyfunctional monomer such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate, divinylbenzene, and a macromonomer having two or more functional groups described later.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、更に、アクリルモノマー重合体を含有することが好ましい。上記アクリルモノマー重合体は、解重合しやすく熱分解性に優れており、ポリオキシアルキレン樹脂と共存することにより、更に分解性を向上させることができる。 The heat extinguishing resin particles preferably further contain an acrylic monomer polymer. The acrylic monomer polymer is easily depolymerized and excellent in thermal decomposability, and the coexistence with the polyoxyalkylene resin can further improve the decomposability.
上記アクリルモノマー重合体としては特に限定されず、例えば、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル等の重合体が挙げられる。
また、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のアクリル系多官能性モノマーの重合体が好適に用いられる。
The acrylic monomer polymer is not particularly limited, and examples thereof include ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, and isobutyl methacrylate. And the like.
A polymer of an acrylic polyfunctional monomer such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate is preferably used.
上記加熱消滅性樹脂粒子において、上記アクリルモノマー重合体の含有量の好ましい上限は99重量%である。上記アクリルモノマー重合体の含有量が99重量%を超えると、ポリオキシアルキレン樹脂の含有量が少なくなりすぎるため、分解促進効果が充分に得られないことがある。上記アクリルモノマー重合体の含有量のより好ましい下限は50重量%、より好ましい上限は97重量%である。 In the heat extinguishing resin particles, the preferred upper limit of the content of the acrylic monomer polymer is 99% by weight. When the content of the acrylic monomer polymer exceeds 99% by weight, the content of the polyoxyalkylene resin is too small, and the decomposition promoting effect may not be sufficiently obtained. A more preferable lower limit of the content of the acrylic monomer polymer is 50% by weight, and a more preferable upper limit is 97% by weight.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、23℃における10%圧縮強度の好ましい下限は1MPa、好ましい上限は1000MPaである。上記10%圧縮強度が1MPa未満であると、常温で樹脂粒子の破壊が起こるため、貴金属粒子と混合して成形する際、ハンドリング性が悪くなることがある。上記10%圧縮強度が1000MPaを超えると、貴金属粒子と混合して成形する際、成形機スクリューを傷めることがある。なお、本明細書において10%圧縮強度とは、加熱消滅性樹脂粒子をその粒子径に対して10%圧縮するのに必要な圧力を意味し、例えば、微小硬度計(フィッシャー社製)等を用いて測定することができる。 The above heat extinguishing resin particles have a preferred lower limit of 10% compressive strength at 23 ° C. of 1 MPa and a preferred upper limit of 1000 MPa. When the 10% compressive strength is less than 1 MPa, the resin particles are destroyed at room temperature, and thus handling properties may be deteriorated when mixed with noble metal particles and molded. When the 10% compressive strength exceeds 1000 MPa, the molding machine screw may be damaged when it is mixed with noble metal particles and molded. In this specification, the 10% compressive strength means a pressure required to compress the heat extinguishing resin particles by 10% with respect to the particle diameter, for example, a micro hardness meter (manufactured by Fischer) or the like. Can be measured.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、有機溶剤に膨潤しないことが好ましい。
有機溶剤に膨潤すると、上記加熱消滅性樹脂粒子の強度が低下するため、多孔化材等として用いた場合に、所望の造孔効果が得られないことがある。
The heat extinguishing resin particles are preferably not swollen in an organic solvent.
When it is swollen in an organic solvent, the strength of the heat extinguishing resin particles is reduced, and therefore, when used as a porous material, a desired pore forming effect may not be obtained.
本発明の加熱消滅性樹脂粒子は、更に分解促進剤を含有することが好ましい。
本明細書において、分解促進剤とは、所定の温度でラジカルを発生し、解重合等を含むラジカルによって引き起こされるポリマーの分解反応を促進する物質を意味する。
上記分解促進剤を含有することにより、上記ポリオキシアルキレン樹脂の分解が助長され、加熱消滅性樹脂粒子をより低温で短時間のうちに消滅させることができる。
The heat extinguishing resin particles of the present invention preferably further contain a decomposition accelerator.
In this specification, the decomposition accelerator means a substance that generates radicals at a predetermined temperature and accelerates a polymer decomposition reaction caused by radicals including depolymerization.
By containing the decomposition accelerator, the decomposition of the polyoxyalkylene resin is promoted, and the heat extinguishing resin particles can be extinguished in a short time at a lower temperature.
上記分解促進剤としては特に種類は限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等の過酸化物、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2−カルバモイルアゾホルムアミド、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。 The decomposition accelerator is not particularly limited, and examples thereof include peroxides such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2-carbamoylazoformamide, 1,1 ′. -Azo compounds such as azobiscyclohexane-1-carbonitrile.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、酸素濃度5%以下の雰囲気下で、100〜350℃の所定の温度に加熱することにより、2時間以内に90重量%以上が消滅することが好ましい。
上記加熱消滅性樹脂粒子は、非酸素又は低酸素雰囲気下で、低温領域であっても極めて優れた分解性を示し、90重量%以上が消滅する。
90重量%以上が消滅に要する時間が2時間を超えると、金属焼結体の製造に用いる場合、金属焼結体の製造効率が低下することがある。2時間以内に消滅する部分が90重量%未満であると、発熱量を減少し、変形を抑制する効果が不充分となることがある。
It is preferable that 90% by weight or more of the heat extinguishing resin particles disappear within 2 hours by heating to a predetermined temperature of 100 to 350 ° C. in an atmosphere having an oxygen concentration of 5% or less.
The above heat extinguishing resin particles exhibit extremely excellent decomposability even in a low temperature region in a non-oxygen or low oxygen atmosphere, and 90% by weight or more disappears.
When the time required for disappearance of 90% by weight or more exceeds 2 hours, the production efficiency of the metal sintered body may be reduced when used for producing the metal sintered body. If the portion that disappears within 2 hours is less than 90% by weight, the heat generation amount may be reduced, and the effect of suppressing deformation may be insufficient.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、上述のように90重量%以上が消滅した後、更に200〜400℃の所定の温度に加熱することにより、1時間以内に樹脂成分の残渣が0.01重量%以下となる。
上記加熱消滅性樹脂粒子は、200〜400℃の温度領域で極めて優れた脱脂性を示し、カーボン等の樹脂成分がほとんど残留しない。
樹脂成分の残渣が0.01重量%以下となるのに要する時間が1時間を超えると、製造効率が低下する。200℃未満であると、樹脂成分を充分に除去することができず、樹脂成分の残渣を0.01重量%以下とすることができないことがある。樹脂成分の残渣が0.01重量%以下となる温度が400℃を超えると、製造効率を向上させるために400℃以下で脱脂を行った場合、カーボン等の樹脂成分が残留してしまうため、得られる焼結性無機材に変形やひび等の不具合が生じることがある。
なお、本明細書において、樹脂成分の残渣とは、上記加熱消滅性樹脂粒子を燃焼させた結果生じた上記加熱消滅性樹脂粒子に由来する成分であって、主に、カーボン等を意味する。
As described above, after the above-described heat extinguishing resin particles are 90% by weight or more disappeared, the resin component residue is 0.01% by weight within one hour by further heating to a predetermined temperature of 200 to 400 ° C. It becomes as follows.
The heat extinguishing resin particles exhibit extremely excellent degreasing properties in a temperature range of 200 to 400 ° C., and almost no resin component such as carbon remains.
When the time required for the resin component residue to be 0.01% by weight or less exceeds 1 hour, the production efficiency decreases. If it is lower than 200 ° C., the resin component cannot be sufficiently removed, and the resin component residue may not be 0.01% by weight or less. When the temperature at which the residue of the resin component is 0.01 wt% or less exceeds 400 ° C., when degreasing is performed at 400 ° C. or less in order to improve production efficiency, the resin component such as carbon remains, The obtained sinterable inorganic material may have problems such as deformation and cracks.
In the present specification, the resin component residue is a component derived from the heat extinguisher resin particles generated as a result of burning the heat extinguisher resin particles, and mainly means carbon or the like.
上記加熱消滅性樹脂粒子は、内部に空隙を有する加熱消滅性中空樹脂粒子であってもよい。上記加熱消滅性中空樹脂粒子の23℃における中空率の好ましい下限は5%、好ましい上限は95%である。上記中空率が5%未満であると、燃焼発熱の低減効果が充分でなく、成形後に得られる電極に変形やひび割れが発生する。上記中空率が95%を超えると、加熱消滅性中空樹脂粒子の粒子強度が低下して、粒子形状を保持することができない。なお、上記中空率のより好ましい下限は30%、より好ましい上限は95%であり、更に好ましい下限は50%である。
なお、本明細書において、中空率とは、加熱消滅性中空樹脂微粒子全体の体積に対する中空部分の体積の比率のことをいい、例えば、ポロシメーター2000(アムコ社製)等を用いることにより測定することができる。
The heat extinguishing resin particles may be heat extinguishing hollow resin particles having voids inside. The preferable lower limit of the hollowness ratio at 23 ° C. of the heat extinguishing hollow resin particles is 5%, and the preferable upper limit is 95%. When the hollow ratio is less than 5%, the effect of reducing combustion heat generation is not sufficient, and deformation or cracking occurs in the electrode obtained after molding. When the hollow ratio exceeds 95%, the particle strength of the heat extinguishing hollow resin particles decreases, and the particle shape cannot be maintained. In addition, the more preferable minimum of the said hollow ratio is 30%, a more preferable upper limit is 95%, and a still more preferable minimum is 50%.
In the present specification, the hollow ratio refers to the ratio of the volume of the hollow portion to the total volume of the heat extinguishing hollow resin fine particles, and is measured by using, for example, a porosimeter 2000 (manufactured by AMCO). Can do.
上記加熱消滅性樹脂粒子の平均粒子径は、下限が0.05μm、上限が10μmである。
上記加熱消滅性樹脂粒子の平均粒子径が0.05μm未満であると、粒子径が小さすぎて充分な空隙を有する電極を得ることができず、上記加熱消滅性樹脂粒子の平均粒子径が10μmを超えると、貴金属粒子同士の接触が点接触とならず、得られる電極の機械的強度が低下する。上記加熱消滅性樹脂粒子の平均粒子径の好ましい下限は0.07μm、好ましい上限は4μmである。
The lower limit of the average particle diameter of the heat extinguishing resin particles is 0.05 μm, and the upper limit is 10 μm.
If the average particle size of the heat extinguishing resin particles is less than 0.05 μm, the particle size is too small to obtain an electrode having sufficient voids, and the average particle size of the heat extinguishing resin particles is 10 μm. If it exceeds 1, contact between the noble metal particles does not become point contact, and the mechanical strength of the obtained electrode decreases. The minimum with a preferable average particle diameter of the said heat extinction resin particle is 0.07 micrometer, and a preferable upper limit is 4 micrometers.
上記加熱消滅性樹脂粒子の製造方法としては特に限定されず、例えば、ポリオキシアルキレンマクロモノマー、又は、ポリオキシアルキレンマクロモノマーと他の重合性モノマーとの混合モノマーと、分解促進剤とを含有する溶液を用いて懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、ソープフリー重合法、ミニエマルジョン重合法等の従来公知の重合方法を用いて重合する方法等が挙げられる。
なかでも、ポリオキシアルキレンマクロモノマー、又は、ポリオキシアルキレンマクロモノマーと他の重合性モノマーとの混合モノマーを重合する工程を有する方法が好ましい。なお、本明細書において、マクロモノマーとは、分子末端にビニル基等の重合可能な官能基を有する高分子量の線状分子のことをいい、ポリオキシアルキレンマクロモノマーとは、線状部分がポリオキシアルキレンからなるマクロモノマーのことをいう。
It does not specifically limit as a manufacturing method of the said heat extinction resin particle, For example, the polyoxyalkylene macromonomer, the mixed monomer of a polyoxyalkylene macromonomer and another polymerizable monomer, and a decomposition accelerator are contained. Examples of the polymerization method include a polymerization method using a conventionally known polymerization method such as a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a dispersion polymerization method, a soap-free polymerization method, and a miniemulsion polymerization method.
Among them, a method having a step of polymerizing a polyoxyalkylene macromonomer or a mixed monomer of a polyoxyalkylene macromonomer and another polymerizable monomer is preferable. In the present specification, the macromonomer refers to a high molecular weight linear molecule having a polymerizable functional group such as a vinyl group at the molecular end, and the polyoxyalkylene macromonomer is a polymer having a linear portion having a poly moiety. A macromonomer composed of oxyalkylene.
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマーに含まれる官能基としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリレート等の重合性不飽和炭化水素、イソシアネート基、エポキシ基、加水分解性シリル基、水酸基、カルボキシル基等が挙げられる。なかでも、ラジカル重合可能な重合性不飽和炭化水素を含むポリオキシアルキレンマクロモノマーは、より簡便に加熱消滅性樹脂粒子を製造できることから好ましく、重合反応性が高い(メタ)アクリロイル基を含むポリオキシアルキレンマクロモノマーがより好ましい。
また、ポリオキシアルキレンマクロモノマーに含まれる官能基の数は特に限定されないが、官能基を2個以上もつマクロモノマーを用いれば、架橋させることにより高い圧縮強度を有する加熱消滅性樹脂粒子を得ることができる。
The functional group contained in the polyoxyalkylene macromonomer is not particularly limited, but examples thereof include polymerizable unsaturated hydrocarbons such as (meth) acrylate, isocyanate groups, epoxy groups, hydrolyzable silyl groups, hydroxyl groups, and carboxyl groups. Etc. Among them, a polyoxyalkylene macromonomer containing a polymerizable unsaturated hydrocarbon capable of radical polymerization is preferable because it can more easily produce a heat-extinguishing resin particle, and a polyoxyalkylene containing a (meth) acryloyl group having high polymerization reactivity. An alkylene macromonomer is more preferred.
Further, the number of functional groups contained in the polyoxyalkylene macromonomer is not particularly limited, but if a macromonomer having two or more functional groups is used, heat extinguishing resin particles having high compressive strength can be obtained by crosslinking. Can do.
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマーに含まれるポリオキシアルキレンユニットの分子量としては特に限定されないが、数平均分子量の好ましい下限が300、好ましい上限が100万である。上記数平均分子量が300未満であると、充分な加熱消滅性が得られないことがあり、100万を超えると、充分な粒子強度が得られないことがある。 Although it does not specifically limit as molecular weight of the polyoxyalkylene unit contained in the said polyoxyalkylene macromonomer, The minimum with a preferable number average molecular weight is 300, and a preferable upper limit is 1 million. If the number average molecular weight is less than 300, sufficient heat extinction may not be obtained, and if it exceeds 1,000,000, sufficient particle strength may not be obtained.
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマーとしては、具体的には例えば、ポリオキシエチレンジ(メタ)アクリレート(日油社製、ブレンマーPDE−400、PDE−600、ADE−400)、ポリオキシプロピレンジ(メタ)アクリレート(日油社製、ブレンマーPDP−400、PDP−700、ADP−400)、ポリオキシテトラメチレンジ(メタ)アクリレート(日油社製、ブレンマーPDT−650、ADT−250)、ポリオキシエチレン−ポリオキシテトラメチレンメタクリレート(日油社製、ブレンマー55PET−800)等が挙げられる。 Specific examples of the polyoxyalkylene macromonomer include polyoxyethylene di (meth) acrylate (manufactured by NOF Corporation, BLEMMER PDE-400, PDE-600, ADE-400), polyoxypropylene di (meth). Acrylate (manufactured by NOF Corporation, Blemmer PDP-400, PDP-700, ADP-400), polyoxytetramethylene di (meth) acrylate (manufactured by NOF Corporation, Blemmer PDT-650, ADT-250), polyoxyethylene- Examples include polyoxytetramethylene methacrylate (manufactured by NOF Corporation, BLEMMER 55PET-800).
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマーと共重合させる場合の他の重合性モノマーとしては特に限定されないが、簡便に製造できることから、ラジカル重合性モノマーが好適である。上記ラジカル重合性モノマーとしては特に限定されず、例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、スチレン及びその誘導体、酢酸ビニル等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as another polymerizable monomer when making it copolymerize with the said polyoxyalkylene macromonomer, Since it can manufacture simply, a radically polymerizable monomer is suitable. It does not specifically limit as said radically polymerizable monomer, For example, (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid, styrene and its derivative (s), vinyl acetate, etc. are mentioned.
更に、ポリオキシアルキレンマクロモノマーと共に使用される他の重合性モノマーとして、粒子強度を向上させる目的で多官能性モノマーが添加されても良い。この多官能性モノマーとしては、特に種類は限定されないが、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等のアクリル系多官能性モノマーや、ジビニルベンゼン等が挙げられる。 Furthermore, as another polymerizable monomer used together with the polyoxyalkylene macromonomer, a polyfunctional monomer may be added for the purpose of improving the particle strength. The type of the polyfunctional monomer is not particularly limited, and examples thereof include acrylic polyfunctional monomers such as trimethylolpropane tri (meth) acrylate, divinylbenzene, and the like.
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマーと共に使用される他の重合性モノマーとしては特に限定されるものではないが、解重合性の高いラジカル重合性モノマーを用いることが、加熱消滅性樹脂粒子を簡便に製造する上で好ましい。例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸、スチレン及びその誘導体、酢酸ビニル等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as another polymerizable monomer used with the said polyoxyalkylene macromonomer, Using a highly depolymerizable radically polymerizable monomer can manufacture a heat extinction resin particle easily. Preferred above. For example, (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid, styrene and its derivatives, vinyl acetate and the like can be mentioned.
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマーと他の重合性モノマーとを共重合させる方法のなかでも、ポリオキシアルキレンマクロモノマーと、ホモポリマーのガラス転移温度が30℃以下であるモノマー1〜50重量%とを含有する混合モノマーを共重合体させる方法を用いることが好ましい。
ホモポリマーのガラス転移温度が30℃を超えるモノマーを用いると、接着不足となることがある。また、上記ホモポリマーのガラス転移温度が30℃以下であるモノマーが1重量%未満であると、添加量が少なすぎて、接着性の向上効果を発揮することができず、50重量%を超えると、加熱消滅性樹脂粒子が変形することがある。
Among the methods for copolymerizing the polyoxyalkylene macromonomer and other polymerizable monomers, the polyoxyalkylene macromonomer and a homopolymer having a glass transition temperature of 30 ° C. or less and 1 to 50% by weight of a monomer are contained. It is preferable to use a method of copolymerizing the mixed monomers.
When a monomer having a glass transition temperature of higher than 30 ° C. is used, adhesion may be insufficient. Further, if the monomer having a glass transition temperature of 30 ° C. or less of the homopolymer is less than 1% by weight, the addition amount is too small to exhibit the effect of improving adhesiveness, and exceeds 50% by weight. In some cases, the heat extinguishing resin particles may be deformed.
上記加熱消滅性樹脂粒子を製造する場合は、ポリオキシアルキレン樹脂及び分解促進剤を含有する粒子を有機樹脂等で被覆しカプセル化して用いてもよい。カプセル化の方法としては特に限定されず、例えば、コアセルベーション法、液中乾燥法、界面重合法、in−situ重合法等が挙げられる。 When producing the above heat extinguishing resin particles, the particles containing a polyoxyalkylene resin and a decomposition accelerator may be coated with an organic resin and encapsulated. The encapsulation method is not particularly limited, and examples thereof include a coacervation method, a submerged drying method, an interfacial polymerization method, and an in-situ polymerization method.
上記加熱消滅性中空樹脂微粒子を製造する方法としては特に限定されず、例えば、上述したモノマー及び中空化剤を用い、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、ソープフリー重合法、ミニエマルジョン重合法等の従来公知の重合方法等が挙げられる。
なお、上記加熱消滅性中空樹脂微粒子を製造する方法としては、官能基を有するポリオキシアルキレンマクロモノマーと中空化剤とに、必要に応じて他の重合性モノマーを加え、溶媒中で懸濁重合する方法が好ましい。
The method for producing the heat extinguishing hollow resin fine particles is not particularly limited. For example, using the above-described monomer and hollowing agent, suspension polymerization method, emulsion polymerization method, dispersion polymerization method, soap-free polymerization method, miniemulsion A conventionally known polymerization method such as a polymerization method may be used.
In addition, as a method for producing the above heat extinguishing hollow resin fine particles, other polymerizable monomers are added to the polyoxyalkylene macromonomer having a functional group and the hollowing agent as required, and suspension polymerization is performed in a solvent. Is preferred.
上記中空化剤としては特に限定されないが、中空化工程において乾燥を行う場合の取扱いが容易なことから、沸点が−50〜200℃の有機溶剤であることが好ましい。 Although it does not specifically limit as said hollowing agent, Since it is easy to handle when drying in a hollowing process, it is preferable that it is an organic solvent with a boiling point of -50-200 degreeC.
上記中空化剤として沸点が−50〜200℃の有機溶剤を用いる場合は、上記ポリオキシアルキレンマクロモノマー、又は、混合モノマーと混合し、予め均一な溶液としてから、懸濁重合させることが好ましい。これにより、ポリオキシアルキレンマクロモノマー、又は、混合モノマーは、重合の進行に伴って有機溶剤と相分離し、ポリマー粒子の中に有機溶剤を内包した粒子を得ることができる。その後、得られた粒子に内包される有機溶剤を蒸発乾燥させれば、粒子中に空洞部が残され、加熱消滅性中空粒子が得ることができる。 When an organic solvent having a boiling point of −50 to 200 ° C. is used as the hollowing agent, it is preferably mixed with the polyoxyalkylene macromonomer or mixed monomer to obtain a uniform solution and then suspension polymerization. As a result, the polyoxyalkylene macromonomer or the mixed monomer is phase-separated from the organic solvent as the polymerization proceeds, and particles in which the organic solvent is included in the polymer particles can be obtained. Thereafter, if the organic solvent contained in the obtained particles is evaporated and dried, a cavity is left in the particles, and heat extinguishing hollow particles can be obtained.
上記沸点が−50〜200℃の有機溶剤としては特に限定されず、例えば、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、トルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等が挙げられる、これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The organic solvent having a boiling point of −50 to 200 ° C. is not particularly limited. For example, butane, isobutane, pentane, isopentane, hexane, cyclohexane, heptane, octane, isooctane, toluene, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, acetone, methylene chloride, Examples include chloroform and carbon tetrachloride. These may be used alone or in combination of two or more.
上記ポリオキシアルキレンマクロモノマー又は混合モノマーと、中空化剤とを懸濁させる媒体としては、上記ポリオキシアルキレンマクロモノマー、混合モノマー又は中空化剤と相溶しないものであれば特に限定されず、例えば、純水、水溶液等が挙げられる。 The medium for suspending the polyoxyalkylene macromonomer or mixed monomer and the hollowing agent is not particularly limited as long as it is incompatible with the polyoxyalkylene macromonomer, mixed monomer or hollowing agent. , Pure water, aqueous solution and the like.
上記加熱消滅性中空樹脂微粒子は、例えば、ポリオキシアルキレンマクロモノマー又はポリオキシアルキレンマクロモノマーと、他の重合性モノマーとの混合モノマー中に、水を含有する中空化剤が内包されたエマルジョンを作製する工程、該エマルジョンを水中に分散させる工程、及び、上記ポリオキシアルキレンマクロモノマー又は上記混合モノマーを重合させる工程を有する方法によっても製造することができる。 The heat extinguishing hollow resin fine particles are prepared, for example, as an emulsion in which a water-containing hollowing agent is encapsulated in a polyoxyalkylene macromonomer or a mixed monomer of a polyoxyalkylene macromonomer and another polymerizable monomer. It can also be produced by a method comprising the steps of: dispersing the emulsion in water; and polymerizing the polyoxyalkylene macromonomer or the mixed monomer.
このような製造方法では、上記ポリオキシアルキレンマクロモノマー又は混合モノマー中に、水を含有する中空化剤が内包されたエマルジョン(W/Oエマルジョン)を水中に分散させることで、3層構造のエマルジョン(W/O/Wエマルジョン)が形成されることから、ポリマー粒子の中に水を含有する中空化剤が内包された粒子を、より好適に得ることができる。そして、得られた粒子に内包されている中空化剤を蒸発乾燥させることにより、粒子中に空洞部が残され、加熱消滅性中空樹脂微粒子を作製することができる。なお、上記W/O/Wエマルジョンの各層には、エマルジョンを安定化させる目的で、各種の添加剤を含有させてもよい。 In such a production method, an emulsion (W / O emulsion) in which a hollowing agent containing water is encapsulated in the above polyoxyalkylene macromonomer or mixed monomer is dispersed in water to thereby form a three-layer emulsion. Since (W / O / W emulsion) is formed, particles in which a hollowing agent containing water is included in the polymer particles can be obtained more suitably. Then, by evaporating and drying the hollowing agent encapsulated in the obtained particles, voids remain in the particles, and heat extinguishing hollow resin fine particles can be produced. Each layer of the W / O / W emulsion may contain various additives for the purpose of stabilizing the emulsion.
上記分散溶媒としては、上記加熱消滅性樹脂粒子を溶解させず分散することができ、低毒性であれば、特に限定されず、例えば、水、アルコール等を使用することができる。 The dispersion solvent is not particularly limited as long as it can be dispersed without dissolving the heat extinguishing resin particles and has low toxicity. For example, water, alcohol, or the like can be used.
本発明の電極形成用スラリー組成物は、更にバインダー樹脂を含有していてもよい。
上記バインダー樹脂としては特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、アセタール樹脂、セルロース、ウレタン樹脂の他、酢酸ビニルエマルジョン、SBRエマルジョン、EVAエマルジョン等が挙げられる。
The slurry composition for forming an electrode of the present invention may further contain a binder resin.
The binder resin is not particularly limited, and examples thereof include acrylic resin, acetal resin, cellulose, urethane resin, vinyl acetate emulsion, SBR emulsion, EVA emulsion and the like.
本発明の電極形成用スラリー組成物を製造する方法としては特に限定されず、例えば、上記貴金属粒子、加熱消滅性樹脂粒子及び分散溶媒を、ボールミル、ブレンダーミル、3本ロール、ヘンシル、造粒型乾燥機等の各種混合機を用いて混合する方法等が挙げられる。 The method for producing the electrode-forming slurry composition of the present invention is not particularly limited. For example, the noble metal particles, the heat extinguishing resin particles, and the dispersion solvent may be a ball mill, a blender mill, a three-roll roll, a hensil, a granulating mold. The method of mixing using various mixers, such as a dryer, etc. are mentioned.
本発明の電極形成用スラリー組成物を用いることで、例えば、亜鉛―空気電池、アルミニウム―空気電池、砂糖―空気電池等の空気電池や、酸素水素燃料電池、メタノール燃料電池等の燃料電池、酵素センサー、酸素センサー等の電気化学センサー等、電気化学デバイスの酸素極又は空気極を製造することができる。このような電極もまた本発明の1つである。 By using the slurry composition for electrode formation of the present invention, for example, an air battery such as a zinc-air battery, an aluminum-air battery, a sugar-air battery, a fuel cell such as an oxyhydrogen fuel cell or a methanol fuel cell, an enzyme An oxygen electrode or an air electrode of an electrochemical device such as a sensor or an electrochemical sensor such as an oxygen sensor can be manufactured. Such an electrode is also one aspect of the present invention.
本発明の電極は、例えば、本発明の電極形成用スラリー組成物を調製、乾燥する工程1、乾燥後の電極形成用スラリー組成物を成形することにより、成形体を成形する工程2、及び、前記成形体を焼結する工程3を有する方法によって製造することができる。このような電極の製造方法もまた本発明の1つである。
The electrode of the present invention includes, for example,
本発明の電極の製造方法では、まず、本発明の電極形成用スラリー組成物を調製、乾燥する工程1を行う。なお、本発明の電極形成用スラリー組成物を調製した後、乾燥し、貴金属粒子と加熱消滅性樹脂粒子とからなる粒子を作製する工程(造粒工程)も工程1に含まれる。
In the method for producing an electrode of the present invention, first,
図1は、本発明の工程1を行い、造粒を行った後の貴金属粒子と加熱消滅性樹脂粒子との混合状態を示す模式図である。なお、図では、貴金属粒子として白金粒子を用いる場合について説明する。
図1に示すように、本発明では、後述する所定の平均粒子径を有する加熱消滅性樹脂粒子2を、所定の添加量で添加、混合を行うことにより、白金粒子1同士は、点接触によって接触することとなる。これにより、後の焼結工程において、焼結を行った際に白金粒子1同士の接合が非常に強固なものとなるため、焼結後に得られる金属焼結体は機械的強度に優れるものとなる。また、白金粒子1同士が適度な間隔を有することとなるため、得られる金属焼結体は細孔が大きく、均一な空隙を有するものとなる。
一方、図2は、原料である白金粒子に液体のバインダーを添加する従来の方法で造粒を行った場合の白金粒子とバインダーとの混合状態を示す模式図である。図2に示すように、液体バインダーを用いた場合は、バインダー3が白金粒子1の周囲に被膜状に存在するため、白金粒子1同士は接触しにくくなり、白金粒子1間の空隙も少なくなる。従って、得られる金属焼結体は空隙率が低く、機械的強度にも劣るものとなる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a mixed state of noble metal particles and heat extinguishing resin particles after performing
As shown in FIG. 1, in the present invention,
On the other hand, FIG. 2 is a schematic view showing a mixed state of platinum particles and a binder when granulation is performed by a conventional method in which a liquid binder is added to platinum particles as a raw material. As shown in FIG. 2, when a liquid binder is used, since the
上記工程1では、貴金属粒子と加熱消滅性樹脂粒子を分散溶媒中に分散させた分散液とを混合することにより、電極形成用スラリー組成物を調製することが好ましい。
上記分散液は、液状であることから、取り扱いやすく、工程1において、貴金属粒子と加熱消滅性樹脂粒子とを均一に混合することができ、造粒も好適に行うことができる。また、上記分散液を用いて、混合を行う場合、図2に示すように 樹脂が被膜状に形成されることなく、図1に示すように、貴金属粒子(白金粒子)が点接触しつつ、貴金属粒子同士が適度な空隙を形成する状態となる。従って、上記分散液を用いることで、液体バインダーを用いる場合と固体粉末バインダーを用いる場合の両者の利点を享受することができる。
In the
Since the dispersion is in a liquid state, it is easy to handle, and in
本発明の電極の製造方法では、次いで、乾燥後の電極形成用スラリー組成物を成形することにより、成形体を成形する工程2を行う。
上記成形の方法としては特に限定されず、例えば、円筒形や角形等の形状にプレス等で圧縮成型する方法等が挙げられる。
Next, in the method for producing an electrode of the present invention,
The molding method is not particularly limited, and examples thereof include a method of compression molding with a press or the like into a cylindrical shape or a square shape.
本発明の電極の製造方法では、次いで、上記成形体を焼結する工程3を行う。
上記焼結の方法としては特に限定されず、例えば、減圧下で1000〜2000℃に加熱する方法等が挙げられる。
Next, in the electrode manufacturing method of the present invention,
The method for sintering is not particularly limited, and examples thereof include a method of heating to 1000 to 2000 ° C. under reduced pressure.
本発明によれば、貴金属粒子同士が適度な間隔で点接触した状態で加熱消滅性樹脂粒子と混合され、かつ、低温、短時間で焼結させることができることから、充分な空隙を有しつつ、高い機械的強度を有し、歪みやクラックが発生することがない金属焼結体を得ることができる。このようにして得られた多孔質の金属焼結体を電極として用いると、細孔の孔径が適当であることから、酸化皮膜、固体電解質層が該細孔にまで侵入することができ、電極と酸化皮膜及び電解質層との界面の表面積を大きくすることができる。その結果として、大容量で、信頼性の高い燃料電池、酸素センサー、固体電解コンデンサ等の電子機器を製造することができる。 According to the present invention, the noble metal particles are mixed with the heat-extinguishing resin particles in a state of point contact with each other at an appropriate interval, and can be sintered at a low temperature for a short time. A sintered metal body having high mechanical strength and free from distortion and cracks can be obtained. When the porous metal sintered body thus obtained is used as an electrode, the pore diameter of the pore is appropriate, so that the oxide film and the solid electrolyte layer can penetrate into the pore. And the surface area of the interface between the oxide film and the electrolyte layer can be increased. As a result, electronic devices such as a fuel cell, an oxygen sensor, and a solid electrolytic capacitor having a large capacity and high reliability can be manufactured.
本発明の電極の製造方法により製造した電極を用いて電子機器を製造する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。
例えば、固体電解コンデンサを製造する場合は、予め形成しておいた上記金属焼結体からなる陽極体から引き出した陽極用リード線の根本に、フッ素樹脂やシリコーンゴム、シリコーン樹脂等からなる円板状の絶縁板を配置する。次いで、金属焼結体を硝酸やリン酸等の化成液中に浸漬して陽極化成し、厚さ200オングストローム〜6000オングストローム程度の酸化皮膜を形成する。酸化皮膜を形成した後、二酸化マンガンや有機導電性高分子からなる固体電解質層を形成する。固体電解質層を形成した後、カーボンペーストを塗布してカーボン層を形成し、更に、該カーボン層の表面には銀ペーストを塗布して銀層を形成する。そして固体電解質層、カーボン層及び銀層を陰極層として用いる。
As a method for producing an electronic device using the electrode produced by the electrode production method of the present invention, a conventionally known method can be used.
For example, when manufacturing a solid electrolytic capacitor, a disc made of a fluororesin, a silicone rubber, a silicone resin, or the like is formed at the root of a lead wire for an anode drawn from a previously formed anode body made of a sintered metal. An insulating plate is arranged. Next, the metal sintered body is immersed in a chemical conversion solution such as nitric acid or phosphoric acid, and anodized to form an oxide film having a thickness of about 200 Å to 6000 Å. After forming the oxide film, a solid electrolyte layer made of manganese dioxide or an organic conductive polymer is formed. After forming the solid electrolyte layer, a carbon paste is applied to form a carbon layer, and a silver paste is applied to the surface of the carbon layer to form a silver layer. A solid electrolyte layer, a carbon layer, and a silver layer are used as the cathode layer.
本発明によれば、充分な空隙を有しつつ、機械的強度が高く、電気的特性に優れる電極を得ることができ、製造コストの低減を図ることが可能な電極形成用スラリー組成物、電極及び電極の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode composition slurry composition and electrode which can obtain the electrode which has sufficient mechanical strength, is excellent in electrical characteristics while having sufficient space | gap, and can aim at reduction of manufacturing cost. And the manufacturing method of an electrode can be provided.
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
(樹脂粒子含有分散液の調製)
表1に示す組成のモノマー成分100重量部、及び、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.3重量部を混合、攪拌し、モノマー溶液を調製した。
得られたモノマー溶液の全量を、ポリビニルアルコール(PVA)1重量%と亜硝酸ナトリウム0.02重量%との水溶液300重量部に加え、攪拌分散装置を用いて攪拌し、乳化懸濁液を得た。
(Example 1)
(Preparation of dispersion containing resin particles)
A monomer solution was prepared by mixing and stirring 100 parts by weight of a monomer component having the composition shown in Table 1 and 0.3 parts by weight of azobisisobutyronitrile (AIBN) as a polymerization initiator.
The total amount of the monomer solution thus obtained is added to 300 parts by weight of an aqueous solution of 1% by weight of polyvinyl alcohol (PVA) and 0.02% by weight of sodium nitrite, and stirred using a stirring and dispersing device to obtain an emulsified suspension. It was.
次に、攪拌機、ジャケット、還流冷却機及び温度計を備えた20リットルの重合器を用い、重合器内を減圧し、容器内の脱酸素を行った後、窒素ガスにより圧力を大気圧まで戻し、重合器内部を窒素雰囲気とした。この重合器内に、得られた乳化懸濁液の全量を一括して投入し、重合器を60℃まで昇温して重合を開始した。8時間重合した後、重合器を室温まで冷却し、樹脂粒子含有分散液を得た。 Next, using a 20 liter polymerization vessel equipped with a stirrer, jacket, reflux condenser and thermometer, the inside of the polymerization vessel was depressurized, and after deoxidizing the vessel, the pressure was returned to atmospheric pressure with nitrogen gas. The inside of the polymerization vessel was set to a nitrogen atmosphere. The entire amount of the resulting emulsified suspension was charged all at once into the polymerization vessel, and the polymerization was started by raising the temperature of the polymerization vessel to 60 ° C. After polymerization for 8 hours, the polymerization vessel was cooled to room temperature to obtain a resin particle-containing dispersion.
(実施例2)
表1に示す組成のモノマー成分100重量部を用い、PVAの代わりにポリオキシエチレンアルキルエーテル1重量%を用いた以外は実施例1と同様にして樹脂粒子含有分散液を得た。
(Example 2)
A resin particle-containing dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of the monomer component having the composition shown in Table 1 was used and 1% by weight of polyoxyethylene alkyl ether was used instead of PVA.
(実施例3)
表1の組成に従い混合したモノマー100重量部全量を、ポリオキシエチレンアルキルエーテル1.5重量%水溶液100重量部に加え、攪拌分散装置を用いて攪拌し、乳化懸濁液を得た。
次に、攪拌機、ジャケット、還流冷却機及び温度計を備えた20リットルの重合器を用い、重合器内を減圧し、容器内の脱酸素を行った後、窒素ガスにより圧力を大気圧まで戻し、重合器内部を窒素雰囲気とした。この重合器内に、水200重量部を投入し、重合器を60℃まで昇温したのち、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.5重量部と上記乳化懸濁液のうち5重量部をシードモノマーとして添加し重合を開始した。30分熟成させた後に残りの乳化懸濁液を2時間かけて滴下した。さらに1時間熟成させた後、重合器を室温まで冷却して樹脂粒子含有分散液を得た。
(Example 3)
100 parts by weight of the monomer mixed according to the composition shown in Table 1 was added to 100 parts by weight of a 1.5% by weight aqueous solution of polyoxyethylene alkyl ether and stirred using a stirring and dispersing device to obtain an emulsified suspension.
Next, using a 20 liter polymerization vessel equipped with a stirrer, jacket, reflux condenser and thermometer, the inside of the polymerization vessel was depressurized, and after deoxidizing the vessel, the pressure was returned to atmospheric pressure with nitrogen gas. The inside of the polymerization vessel was set to a nitrogen atmosphere. In this polymerization vessel, 200 parts by weight of water was charged and the polymerization vessel was heated to 60 ° C., and then 0.5 parts by weight of ammonium persulfate as a polymerization initiator and 5 parts by weight of the above emulsion suspension were used as seed monomers. To start polymerization. After aging for 30 minutes, the remaining emulsified suspension was added dropwise over 2 hours. After further aging for 1 hour, the polymerization vessel was cooled to room temperature to obtain a resin particle-containing dispersion.
(実施例4)
実施例1と同様の組成のモノマー成分100重量部を用いるとともに、重合器内に乳化懸濁液を投入する際に一括ではなく、乳化懸濁液のうち40重量部をシードモノマーとして添加し重合を開始し、30分熟成させた後に残りの乳化懸濁液を2時間かけて滴下した以外は実施例1と同様にして樹脂粒子含有分散液を得た。
Example 4
When 100 parts by weight of the monomer component having the same composition as in Example 1 is used, and when the emulsion suspension is charged into the polymerization vessel, it is not a batch, but 40 parts by weight of the emulsion suspension is added as a seed monomer for polymerization. Then, after aging for 30 minutes, a resin particle-containing dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that the remaining emulsion suspension was added dropwise over 2 hours.
(比較例1、2)
表1に示す組成のモノマー成分100重量部を用いた以外は実施例1と同様にして樹脂粒子含有分散液を得た。
(Comparative Examples 1 and 2)
A resin particle-containing dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of the monomer component having the composition shown in Table 1 was used.
(1)評価
得られた分散液に含まれる樹脂粒子について、示差走査熱量計(DSC−6200、セイコーインスツルメンツ社製)を用いて、昇温速度5℃/分で昇温しながら測定することにより、分解開始温度、50重量%減少温度、350℃における重量減少率、及び、400℃における樹脂成分の残渣の量を測定した。結果を表1に示す。
なお、表1には、樹脂粒子の平均粒子径、粒子固形分濃度についても記載した。
(1) Evaluation By measuring the resin particles contained in the obtained dispersion liquid while using a differential scanning calorimeter (DSC-6200, manufactured by Seiko Instruments Inc.) at a heating rate of 5 ° C./min. The decomposition start temperature, the 50% by weight reduction temperature, the weight reduction rate at 350 ° C., and the amount of resin component residue at 400 ° C. were measured. The results are shown in Table 1.
Table 1 also shows the average particle diameter and particle solid content concentration of the resin particles.
(実施例5〜9、比較例3〜6)
(スラリーの作製)
表2の組成に従い、80℃にて白金粉末を撹拌しながら、樹脂粒子含有分散液を滴下し、白金粉末に樹脂粒子を混合することで、スラリーを作製した。
(Examples 5-9, Comparative Examples 3-6)
(Preparation of slurry)
According to the composition of Table 2, while stirring the platinum powder at 80 ° C., the resin particle-containing dispersion was dropped, and the resin particles were mixed with the platinum powder to prepare a slurry.
(焼結体の作製)
得られたスラリーについて、溶媒の水を揮発させ、白金粉末の造粒を行った。得られた造粒白金粉末を角形にプレス圧縮成形した後、真空中で昇温速度10℃/分で400℃まで昇温し、1時間保持して樹脂粒子の脱脂を行った。その後、昇温速度40℃/h、最高温度1400℃、保持時間3時間にて焼結し、1.10mm×1.80mm×1.45mm角の焼結体を得た。
(Production of sintered body)
About the obtained slurry, the solvent water was volatilized and the platinum powder was granulated. The obtained granulated platinum powder was press-compressed into a square shape, then heated to 400 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min in vacuum, and held for 1 hour to degrease the resin particles. Thereafter, sintering was performed at a heating rate of 40 ° C./h, a maximum temperature of 1400 ° C., and a holding time of 3 hours to obtain a sintered body of 1.10 mm × 1.80 mm × 1.45 mm square.
(2)評価
(2−1)造粒性
実施例及び比較例で得られた造粒貴金属粉末を目開き32μm(500メッシュ)の篩でふるい、篩のパス率が1.0%重量以下を○、1.0重量%を上回るものを×とした。
(2) Evaluation (2-1) Granulation property The granulated noble metal powder obtained in Examples and Comparative Examples is sieved with a sieve having an opening of 32 μm (500 mesh), and the pass rate of the sieve is 1.0% by weight or less. ○, those exceeding 1.0% by weight were evaluated as x.
(2−2)歪み評価
得られた焼結体を目視にて観察し、以下の基準で歪み、クラック、欠けの発生の有無を評価した。
○:歪み、クラックや欠けが認められなかった。
×:歪み、クラックや欠けが認められた。
(2-2) Strain evaluation The obtained sintered body was visually observed, and the occurrence of strain, cracks and chips was evaluated according to the following criteria.
○: No distortion, crack or chipping was observed.
X: Strain, cracks and chips were observed.
(2−3)樹脂成分残渣率
示差走査熱量計(DSC−6200、セイコーインスツルメンツ社製)を用いて、焼結体中の樹脂成分の残渣の量を測定した。
本発明によれば、充分な空隙を有しつつ、機械的強度が高く、電気的特性に優れる電極を得ることができ、製造コストの低減を図ることが可能な電極形成用スラリー組成物、電極及び電極の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode composition slurry composition and electrode which can obtain the electrode which has sufficient mechanical strength, is excellent in electrical characteristics while having sufficient space | gap, and can aim at reduction of manufacturing cost. And the manufacturing method of an electrode can be provided.
1 白金粒子
2 加熱消滅性樹脂粒子
3 バインダー
11 固体電解コンデンサ
12 陽極層
13 陽極酸化皮膜
14 電解質層
15 陰極層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記加熱消滅性樹脂粒子を、前記貴金属粒子に対して固形分比で0.01〜20重量%含有し、
前記加熱消滅性樹脂粒子の平均粒子径が0.05〜10μmである
ことを特徴とする電極形成用スラリー組成物。 A slurry composition for electrode formation containing noble metal particles, heat extinguishing resin particles containing a polyoxyalkylene resin, and a dispersion solvent,
Containing the heat extinguishing resin particles in a solid content ratio of 0.01 to 20% by weight with respect to the noble metal particles;
The electrode forming slurry composition, wherein the heat extinguishing resin particles have an average particle diameter of 0.05 to 10 μm.
乾燥後の電極形成用スラリー組成物を成形することにより、成形体を成形する工程2、及び、
前記成形体を焼結する工程3を有する
ことを特徴とする電極の製造方法。
A step 1 of preparing and drying the electrode-forming slurry composition according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
Step 2 of forming a molded body by molding the slurry composition for electrode formation after drying, and
The manufacturing method of the electrode characterized by having the process 3 which sinters the said molded object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008143094A JP2009289679A (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Slurry composition for electrode formation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008143094A JP2009289679A (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Slurry composition for electrode formation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009289679A true JP2009289679A (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41458687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008143094A Pending JP2009289679A (en) | 2008-05-30 | 2008-05-30 | Slurry composition for electrode formation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009289679A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103713160A (en) * | 2013-12-20 | 2014-04-09 | 华中科技大学 | Noble metal ultramicro electrode and preparation method thereof |
WO2014115867A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste for gas sensor electrode formation |
JP2015045568A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste for gas sensor electrode formation |
JP2015218207A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | アイシン化工株式会社 | Microporous layer forming paste composition and manufacturing method thereof, gas diffusion layer for fuel cell and manufacturing method thereof |
KR20180074837A (en) * | 2016-12-23 | 2018-07-04 | 한국화학연구원 | Method for pore formation of electrode materials using spherical carrier unit and method for preparation of electrode using the same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004276592A (en) * | 2003-02-26 | 2004-10-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Method for manufacturing porous material, porous material, and electronic component with porous material |
JP2004315719A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nippon Shokubai Co Ltd | Resin composition for baking |
JP2005340289A (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacturing method of laminated ceramic element |
JP2006151727A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacturing method of sintered compact |
JP2006335863A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Sekisui Chem Co Ltd | Thermally disappearing resin particle |
-
2008
- 2008-05-30 JP JP2008143094A patent/JP2009289679A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004276592A (en) * | 2003-02-26 | 2004-10-07 | Sekisui Chem Co Ltd | Method for manufacturing porous material, porous material, and electronic component with porous material |
JP2004315719A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nippon Shokubai Co Ltd | Resin composition for baking |
JP2005340289A (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacturing method of laminated ceramic element |
JP2006151727A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Sekisui Chem Co Ltd | Manufacturing method of sintered compact |
JP2006335863A (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Sekisui Chem Co Ltd | Thermally disappearing resin particle |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014115867A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste for gas sensor electrode formation |
CN104956213B (en) * | 2013-01-28 | 2017-04-12 | 田中贵金属工业株式会社 | Metal paste for gas sensor electrode formation |
US9758680B2 (en) | 2013-01-28 | 2017-09-12 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Metal paste for gas sensor electrode formation |
US10106691B2 (en) | 2013-01-28 | 2018-10-23 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Metal paste for gas sensor electrode formation |
JP2015045568A (en) * | 2013-08-28 | 2015-03-12 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste for gas sensor electrode formation |
CN103713160A (en) * | 2013-12-20 | 2014-04-09 | 华中科技大学 | Noble metal ultramicro electrode and preparation method thereof |
JP2015218207A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | アイシン化工株式会社 | Microporous layer forming paste composition and manufacturing method thereof, gas diffusion layer for fuel cell and manufacturing method thereof |
KR20180074837A (en) * | 2016-12-23 | 2018-07-04 | 한국화학연구원 | Method for pore formation of electrode materials using spherical carrier unit and method for preparation of electrode using the same |
KR101912303B1 (en) * | 2016-12-23 | 2018-10-29 | 한국화학연구원 | Method for pore formation of electrode materials using spherical carrier unit and method for preparation of electrode using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4483783B2 (en) | Binder for electric double layer capacitor electrode | |
JP5193341B2 (en) | Tantalum powder for manufacturing solid electrolyte capacitors | |
JP2009289679A (en) | Slurry composition for electrode formation | |
EP1622215A1 (en) | Negative electrode for lithium secondary cell, lithium secondary cell employing the negative electrode, film deposition material b used for forming negative electrode, and process for producing negative electrode | |
US8486240B2 (en) | Ceramic electrode material and manufacturing method thereof | |
JPH0665621B2 (en) | Composition containing granular ceramic material | |
JP5519896B2 (en) | Method for producing porous body | |
US3329530A (en) | Sintered fuel cell electrode comprising fluorine-containing monomer | |
CN117317206A (en) | Negative electrode material, preparation method thereof and lithium ion battery | |
CN107331878A (en) | Lithium manganese dioxide cell positive pole pore creating material, the porous anode using its preparation | |
JPWO2011007761A1 (en) | Gelling agent for alkaline battery electrolyte | |
JP2012243657A (en) | Positive electrode for air cell and air cell | |
EP2254179B1 (en) | Plastic-coated electrode for alkaline storage battery | |
JP4758886B2 (en) | Method for producing anode body for solid electrolytic capacitor and anode body for solid electrolytic capacitor | |
CN113416270A (en) | Polymer and preparation method and application thereof | |
CN114956838A (en) | Preparation method of anode support body for SOFC (solid oxide Fuel cell) | |
JP2019055905A (en) | Binder for the production of mineral sintered bodies | |
JP2007073946A (en) | Manufacturing method of anode body for solid electrolytic capacitor | |
JP4890815B2 (en) | Method for producing electrode for electric double layer capacitor and method for producing separator for electric double layer capacitor | |
JP6974021B2 (en) | Binder for manufacturing fuel cell power generation cells | |
US3649364A (en) | Method for producing a material for use in the manufacture of oxygen electrodes for use in fuel cells | |
JP6971107B2 (en) | Binder for manufacturing inorganic sintered body | |
JP2951008B2 (en) | Method for producing sintered substrate for alkaline storage battery | |
JP2018165232A (en) | Binder for production of mineral sintered bodies | |
KR101311786B1 (en) | Fabricating method of anode for molten carbonate fuel cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110314 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130226 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130702 |