積層体
【課題】固体電解質層と空気極層とが積層されてなる積層体の酸化物イオン伝導性を高くすること。
【解決手段】ＹＳＺ粉末を含むスラリーをシート状に成形・焼成して、厚さが０．３〜５．０μｍであり且つ厚さ方向において単一のＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）から構成される緻密な電解質層１１ａを形成する。この電解質層１１ａの上に、多孔質の空気極層１１ｂを焼成により形成する。電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、空気極層１１ｂを構成するＬＳＣＦ粒子のうちでＹＳＺ粒子に接触している「接触粒子」全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である積層体（電解質層１１ａ＋空気極層１１ｂ）が得られる。電解質層１１ａ内でのバルク抵抗、及び、電解質層１１ａと空気極層１ｂとの界面での界面抵抗を小さくできる。
【解決手段】ＹＳＺ粉末を含むスラリーをシート状に成形・焼成して、厚さが０．３〜５．０μｍであり且つ厚さ方向において単一のＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）から構成される緻密な電解質層１１ａを形成する。この電解質層１１ａの上に、多孔質の空気極層１１ｂを焼成により形成する。電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、空気極層１１ｂを構成するＬＳＣＦ粒子のうちでＹＳＺ粒子に接触している「接触粒子」全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である積層体（電解質層１１ａ＋空気極層１１ｂ）が得られる。電解質層１１ａ内でのバルク抵抗、及び、電解質層１１ａと空気極層１ｂとの界面での界面抵抗を小さくできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質層と空気極層とが積層されてなる積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体電解質（例えば、安定化ジルコニア）の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成された（薄板状の）固体電解質層と、表面にて酸素を含むガス（例えば、空気）と電子とを反応させて酸化物イオン（例えば、酸素イオン）を生成する反応を促す物質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成された（薄板状の）空気極層と、が積層されてなる積層体が、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）の構成の一部として広く利用されている（例えば、特許文献１を参照）。また、係る積層体は、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ等の構成の一部としても広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４２５８４号公報
【発明の概要】
【０００４】
以下、上述した積層体（固体電解質層＋空気極層）を構成の一部に含むＳＯＦＣを例にとって説明する。係るＳＯＦＣでは、上述した積層体（固体電解質層＋空気極層）における固体電解質層の上に更に、酸化物イオンと燃料ガスとを反応させて電子を生成する反応を促す物質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成される（薄板状の）燃料極層が積層されている。
【０００５】
係る３層構造を有するＳＯＦＣの内部では、層の厚さ方向に電流（具体的には、酸化物イオン）を通す際の電気抵抗が不可避的に存在する。この電気抵抗は、具体的には、固体電解質層内でのバルク抵抗、並びに、固体電解質層と空気極層との界面及び固体電解質層と燃料極層との界面でのそれぞれの界面抵抗とから構成される。加えて、空気極層及び燃料極層での上述したそれぞれの反応の抵抗も不可避的に存在する。
【０００６】
このことに起因して、図７に示すように、ＳＯＦＣを層の厚さ方向に流れる電流Ｉ（具体的には、酸化物イオン）の増加に応じてＳＯＦＣの出力電圧Ｖが理論起電力Ｖ０から低下する。ここで、上記電気抵抗（バルク抵抗＋界面抵抗）に起因する電圧低下分を「ＩＲロス」と称呼し、上記反応抵抗に起因する電圧低下分を「反応ロス」と称呼する。
【０００７】
ＳＯＦＣの出力は、図７に斜線で示す領域の面積で表すことができ、例えば、電流Ｉ＝Ｉ１の場合、ＳＯＦＣの出力は「Ｉ１・Ｖ１」となる。従って、ＩＲロス、及び反応ロスを低減することで、ＳＯＦＣの出力を増大することができる。
【０００８】
本発明者は、ＳＯＦＣの一部を構成する上述した積層体（固体電解質層＋空気極層）に特に着目し、固体電解質層内でのバルク抵抗、及び固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗を小さくできる構成、即ち、積層体の酸化物イオン伝導性を高くできる構成を見出した。
【０００９】
以上より、本発明の目的は、固体電解質層と空気極層とが積層されてなる積層体において、固体電解質層内でのバルク抵抗、及び固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗を小さくして、積層体の酸化物イオン伝導性を高くし得るものを提供することにある。
【００１０】
本発明による積層体は、固体電解質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成されて（固体電解質の単結晶粒子の集合体（多結晶体）であり）、内部にて酸化物イオンを伝導可能な固体電解質層と、表面にて酸素を含むガスと電子とを反応させて酸化物イオンを生成する反応を促す物質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成されて（前記物質の単結晶粒子の集合体（多結晶体）であり）、内部にて酸化物イオンを伝導可能な空気極層と、が積層されてなる。
【００１１】
ここにおいて、前記固体電解質層を構成する前記固体電解質は、例えば、内部にて酸素イオンを伝導可能な（部分）安定化ジルコニアである。また、空気極層を構成する物質は、例えば、空気（空気中の酸素分子）と電子とを反応させて酸素イオンを生成する反応を促すランタンストロンチウムコバルトフェライト（ＬＳＣＦ）である。前記固体電解質層は、内部でのバルク抵抗を低減するため緻密であることが好ましく、前記空気極層は、前記反応抵抗を低減するため多孔質であることが好ましい。
【００１２】
本発明による積層体の特徴は、前記固体電解質層を構成する前記固体電解質の複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、前記空気極層を構成する前記物質の複数の粒子のうちで前記固体電解質の粒子に接触している複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であることにある。
【００１３】
より具体的には、前記固体電解質層を構成する前記固体電解質の全ての粒子（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、前記空気極層を構成する前記物質の複数の粒子のうちで前記固体電解質の粒子に接触している全ての粒子（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度がロットゲーリング法で３０％以上である。以下、空気極層を構成する物質の複数の粒子のうちで固体電解質の粒子に接触している粒子を、特に「接触粒子」と称呼することもある。
【００１４】
発明者の検討によれば、固体電解質層内でのバルク抵抗は、固体電解質層を構成する固体電解質の複数の粒子（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面が層の平面に対して特定の方向に配向している場合（特に、配向度が３０パーセント以上の場合）に（配向度が３０％未満の場合に比して）小さくなることが判明している。加えて、このように固体電解質の複数の粒子に含まれる特定の結晶面が配向している場合において、固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗は、複数の「接触粒子」（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面が固体電解質の粒子の特定の結晶面の配向方向に対して特定の方向に配向している場合（特に、配向度が３０パーセント以上の場合）に、（配向度が３０％未満の場合に比して）（界面での格子整合性が良好となることに起因して）小さくなることが判明している。
【００１５】
以上のことから、上記構成によれば、積層体（固体電解質層＋空気極層）において、固体電解質層内でのバルク抵抗、及び固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗を共に小さくすることができる。この結果、積層体の酸化物イオン伝導性を高くすることができる。
【００１６】
上記本発明に係る積層体の製造方法は、例えば、前記固体電解質の粉末を含むスラリーを作成するスラリー作成工程と、作成されたスラリーをシート状に成形するグリーンシート成形工程と、成形されたグリーンシートを焼成して前記のように結晶面が配向した固体電解質の自立したシート（固体電解質層）を形成する固体電解質層形成工程と、自立した固体電解質層の上に前記空気極層を焼成により形成する空気極層形成行程と、を含む。
【００１７】
ここにおいて、前記固体電解質層の厚さは、０．３μｍ以上且つ５μｍ以下であって、前記固体電解質層は、厚さ方向において単一の粒子（単結晶の粒子）から構成される（厚さ方向において粒子（単結晶粒子）が１つのみ存在する）ことが好ましい。なお、この場合、各粒子（単結晶の粒子）において、層の厚さ方向における高さに対する層の平面方向における幅の割合の平均値が３以上となる。即ち、固体電解質層を構成する各粒子は、層の平面方向に膨らんだ扁平形状を呈する。また、「自立したシート」とは、何らかの基板や他のシートに積層・支持された状態になく、単独で存在するシートを意味する。
【００１８】
発明者の検討によれば、焼成により、厚さが０．３μｍ以上且つ５μｍ以下であって且つ厚さ方向において単一の粒子から構成される固体電解質層を形成すると、固体電解質層を構成する固体電解質の複数の粒子に含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度が大きく（特に、３０％以上であり）、且つ自立した固体電解質層が作製され易いことが判明している。なお、この場合、固体電解質層を構成する各粒子（単結晶の粒子）において、層の厚さ方向における高さに対する層の平面方向における幅の割合の平均値が３以上となり易い。即ち、固体電解質層を構成する各粒子は、層の平面方向に膨らんだ扁平形状を呈する。
【００１９】
加えて、このように結晶面が配向した固体電解質層の上に空気極層を焼成により形成する場合、この焼成の過程において、結晶面が配向した固体電解質層（基板）がテンプレートとして作用することで、「接触粒子」に含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度が大きく（３０％以上）なり易いことも判明している。従って、上記製法によれば、上述のように結晶面が配向した粒子からなる固体電解質層と、上述のように結晶面が配向した「接触粒子」を含む空気極層と、からなる積層体（固体電解質層＋空気極層）を、基板を使用することなく、簡便且つ安定して作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る積層体の部分側面図である。
【図２】図１に示した電解質層の部分平面図である。
【図３】電解質層と空気極層との界面の周りを拡大した図１の拡大図である。
【図４】図１に示した電解質層を作製する過程における焼成前の層の状態を示した図（ａは平面図、ｂは側面図）である。
【図５】図１に示した電解質層を作製する過程における焼成中の層の状態を示した図（ａは平面図、ｂは側面図）である。
【図６】図１に示した電解質層を作製する過程における焼成後の層の状態を示した図（ａは平面図、ｂは側面図）である。
【図７】ＩＲロス、及び反応ロスを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態に係る積層体について説明する。
【００２２】
（積層体の構造）
部分側面図である図１に示すように、本発明の実施形態に係る積層体は、電解質層（固体電解質層）１１ａと、電解質層１１ａの上に形成された空気極層１１ｂと、からなる焼成体である。この積層体は、例えば、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、酸素濃度センサ等の構成の一部として広く利用され得る。
【００２３】
電解質層１１ａ、及び空気極層１１ｂの厚さｔａ，ｔｂは均一であって、それぞれ、例えば、０．３μｍ以上且つ５μｍ以下、及び、５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。この結果、積層体全体の厚さも均一であり、例えば、５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。また、この積層体の平面形状は、例えば、１辺の長さが５ｍｍ以上且つ２００ｍｍ以下の正方形、直径が５ｍｍ以上且つ２００ｍｍ以下の円形であり、これらに限定されない。
【００２４】
図１、並びに、電解質層１１ａの部分平面図である図２に示すように、電解質層１１ａは、厚さ方向においてＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）の単一の粒子（単結晶の粒子）から構成された緻密な焼成体（多結晶体）である。なお、ＹＳＺに代えてＳｃＳＺ（スカンジアドープジルコニア）が使用されてもよい。側面視において２以上の所定個数の粒子を含む視野内（例えば、図１に示す視野内では、７個）において、前記所定個数の粒子について電解質層１１ａの厚さ方向の高さＨに対する電解質層１１ａの平面方向の幅Ｗの割合（Ｗ/Ｈ）の平均値が３以上となっている。即ち、電解質層１１ａを構成する各粒子は、電解質層１１ａの平面方向に膨らんだ扁平形状を呈している。電解質層１１ａの内部では、酸素イオンが伝導可能となっている。
【００２５】
一方、空気極層１１ｂは、ＬＳＣＦ（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３：ランタンストロンチウムコバルトフェライト）の微細な（例えば、１μｍ未満の粒径を有する）粒子（単結晶の粒子）からなる焼成体（多結晶体）であり、多孔質電極層である。ＬＳＣＦの各粒子の表面では、「空気（中の酸素）と電子とを反応させて酸素イオンを生成する反応」を促す触媒機能が発揮される。空気極層１１ｂの内部では、この触媒反応により生成された酸素イオンが伝導可能となっている。
【００２６】
電解質層１１ａについて、電解質層１１ａを構成するＹＳＺ（固体電解質）の全ての粒子（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）が電解質層１１ａの平面に対して特定の方向（以下、「ＹＳＺの配向方向」と称呼する。）に配向していて、ＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上となっている。ここで、ロットゲーリング法については周知（例えば、欧州特許出願公開第１９７５１３７号明細書を参照）であるから、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２７】
以下、空気極層１１ｂを構成するＬＳＣＦの複数の粒子のうちで電解質層１１ａのＹＳＺの粒子に接触している粒子（図３において斜線で示した粒子を参照）を、特に「接触粒子」と称呼するものとする。空気極層１１ｂ内の全ての「接触粒子」（ＬＳＣＦの単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）が、ＹＳＺの配向方向に対して特定の方向（以下、「接触粒子の配向方向」と称呼する。）に配向していて、「接触粒子」全体の配向度もロットゲーリング法で３０％以上となっている。空気極層１１ｂを構成するＬＳＣＦの複数の粒子のうちで「接触粒子」以外の粒子に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）は、「接触粒子の配向方向」と同じ方向に配向していても配向していなくてもよい。
【００２８】
（積層体の製造方法）
以下、上記実施形態に係る積層体の製造方法の一例について簡単に説明する。
＜添加剤の混合＞
先ず、８mol％Ｙ２０３安定化ジルコニア粉末に対し、Ｍｎ５mol％となるようにＭｎＯ２粉末を秤量した。ポリポットに、秤量したジルコニア粉末及びＭｎＯ２粉末と、ジルコニアボールと、分散媒としてのトルエン及びイソプロパノールを等量混合したものと、を入れ、ボールミルで２４ｈ湿式混合を行った。得られたスラリーをエバポレータ及び乾燥機を用いて乾燥した。なお、ＨＯＲＩＢＡ製レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−７５０を用いて、水を分散媒として、この乾燥後の粉体の平均粒径を測定したところ、メディアン径（Ｄ５０）は、０．４μｍであった。
【００２９】
＜自立したシートの成形＞
次いで、分散媒としてのトルエン及びイソプロパノールを等量混合したものに対し、上述した乾燥後の粉体（無機粒子粉体）と、バインダとしてのポリビニルブチラール（ＢＭ−２、積水化学製）と、可塑剤（ＤＯＰ、黒金化成製）と、分散剤（ＳＰ−Ｏ３０、花王製）と、を混合し、スラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量について、無機粒子１００重量部に対して、分散媒１１０重量部、バインダ９重量部、可塑剤４．５重量部及び分散剤２重量部とした。
【００３０】
次に、得られたスラリーを減圧下にて攪拌してスラリーに対して脱泡処理を行い、粘度４００〜５００ｃＰとなるように調製した。スラリーの粘度は、ブルックフィールド社製ＬＶＴ型粘度計で測定した。得られたスラリーをドクターブレード法によってＰＥＴフィルム上にてシート状に成形した。このシート（グリーンシート、成形体）の乾燥後の厚さを５μｍとした。なお、「自立したシート」とは、何らかの基板や他のシートに積層・支持された状態になく、単独で存在するシートを意味する。
【００３１】
＜自立したシートの脱脂・焼成＞
そして、ＰＥＴフィルムからはがしたシート状の成形体を、カッターで５０ｍｍ角に切り出し、切り出した成形体をジルコニアからなるセッター（寸法７０ｍｍ角、高さ１ｍｍ）の中央に載置した状態で、６００℃、２ｈにて脱脂処理を行った。その後、１４００℃、１ｈにて焼成を行い、自立した電解質層１１ａ（セラミックシート）を得た。
【００３２】
この電解質層１１ａの焼成過程において、シート（電解質層１１ａとなる層）について、図４に示す焼成前の状態から、図５に示すように、焼成中において、ＹＳＺの各粒子が成長して次第に大きくなっていくと共に、シートの厚さ方向における粒子数が減少していく。そして、最終的には、上述した図１、図２と同様、図６示すように、各粒子が更に成長して扁平形状となり、且つ、シートが厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成されるようになる。このようにして、自立した電解質層１１ａが形成される。
【００３３】
加えて、この電解質層１１ａの焼成過程において、ＹＳＺ粒子の成長に伴って、ＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）がシートの平面に対して特定の方向（上述したＹＳＺの配向方向）に次第に配向していく。この結果、シートが厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成される焼成後の段階では、電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上となっている。
【００３４】
なお、上述した例では、スラリー成形前にＭｎ等の添加剤がスラリーに混合されていた。これに対し、シートの焼成過程において、シートを添加剤（Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ等）と接する状態に置くことで、拡散を利用して添加剤をシートに混合させてもよい。また、添加剤として、イットリアＹ２Ｏ３、スカンジアＳｃ２Ｏ３等の安定化剤を加えておくと、上述のＹＳＺ粒子の成長を促進することができる。
【００３５】
＜空気極層の形成＞
上述のように、ＹＳＺ粒子が配向した自立した電解質層１１ａを形成した後、この自立した電解質層１１ａの上面に、ＬＳＣＦの粒子からなるシート（空気極層１１ｂとなる層）を印刷法により形成する。このシートに対して、８００−１１００℃、１ｈにて焼成を行い、空気極層１１ｂが形成される。
【００３６】
この空気極層１１ｂの焼成過程では、ＹＳＺ粒子の結晶面が配向した（基板としての）電解質層１１ａがテンプレートとして作用することで、上述した「接触粒子」（図３において斜線で示した粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）がＹＳＺの配向方向に対して特定の方向（上述した接触粒子の配向方向）に次第に配向していく。この結果、空気極層１１ｂの焼成が完了した段階では、「接触粒子」全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上となっている。
【００３７】
以上のようにして、自立した緻密な電解質層１１ａを焼成にて先に形成し、この電解質層１１ａを基板として、この上に多孔質の空気極層１１ｂを焼成にて形成すると、ＹＳＺ粒子の結晶面が配向した電解質層１１ａと、「接触粒子」の結晶面が配向した空気極層１１ｂと、からなる積層体（電解質層＋空気極層）を、基板を使用することなく、簡便且つ安定して作製することができる。
【００３８】
これに対し、多孔質の空気極層を先に形成し、この空気極層を基板として、スパッタリング等を利用して、この上にＹＳＺ粒子の結晶面が配向した緻密な電解質層を形成しようとする場合、基板である空気極層の表面性状（表面粗さが大きい、緻密性が低いなど）に起因して、電解質層を構成するＹＳＺ粒子の配向度が低くなり、且つ、電解質層の緻密性も低くなるものと考えられる。
【００３９】
（作用・効果）
以下、上述のように、本発明の実施形態に係る積層体（電解質層１１ａ＋空気極層１１ｂ）を、「電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、空気極層１１ｂに含まれる「接触粒子」全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である」ように構成したことによる作用・効果について述べる。
【００４０】
電解質層１１ａ内でのバルク抵抗（層の厚さ方向において酸素イオンが伝導する際の抵抗）は、電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）の向きによって異なる。また、電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面（図３において、太い実線で示した部分を参照）での界面抵抗（層の厚さ方向において酸素イオンが伝導する際の抵抗）も、互いに接触するＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）とＬＳＣＦ粒子（単結晶の粒子）との間の向きの関係によって異なる。
【００４１】
発明者の検討によれば、電解質層１１ａを構成するＹＳＺの複数の粒子（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の「ＹＳＺの配向方向」についての配向度が３０％以上である場合、配向度が３０％未満である場合に比して、電解質層１１ａ内でのバルク抵抗が小さくなることが判明している。加えて、このようにＹＳＺ粒子が配向している場合において、空気極層１１ｂ内の複数の「接触粒子」（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の「接触粒子の配向方向」についての配向度が３０％以上である場合、配向度が３０％未満である場合に比して、電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面での界面抵抗が小さくなることが判明している。
【００４２】
以上のことから、本発明の実施形態に係る積層体によれば、積層体（電解質層１１ａ＋空気極層１１ｂ）において、電解質層１１ａ内でのバルク抵抗、及び電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面での界面抵抗を共に小さくすることができる。この結果、積層体の酸素イオン伝導性を高くすることができる。
【００４３】
従って、例えば、本発明の実施形態に係る積層体をＳＯＦＣの構成の一部として使用した場合、電解質層１１ａ内でのバルク抵抗、及び電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面での界面抵抗に起因したＩＲロス（図７を参照）を小さくすることができ、この結果、ＳＯＦＣの出力を大きくすることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、空気極層１１ｃは、例えば、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物（例えば、上述のランタンストロンチウムコバルトフェライトのほか、ランタンマンガナイト、ランタンコバルタイト、ランタンフェライト）から構成することができる。これらは、ストロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってよい。また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニアサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメット、ルテニウム−ジルコニアサーメット、白金−酸化セリウムサーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメット、ルテニウム−酸化セリウムサーメットであってもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、電解質層１１ａが、厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成されているが、電解質層を構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である限りにおいて、電解質層が、厚さ方向にてＹＳＺの２以上の粒子から構成されていてもよい。ただし、この場合、電解質層内において、厚さ方向におけるＹＳＺ粒子間の粒界の個数が増えることになり、この結果、電解質層内でのバルク抵抗が若干大きくなり得る。従って、電解質層内でのバルク抵抗を極力小さくするためには、電解質層が、厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成されることが好適である。
【００４６】
また、上記実施形態においては、配向したＹＳＺ粒子からなる自立した電解質層１１ａの一方の面にのみ配向したＬＳＣＦ粒子（特に、「接触粒子」）からなる空気極層１１ｂが形成されているが、更に、この電解質層１１ａの他方の面に、配向したＮｉ粒子及びＹＳＺ粒子からなる燃料極層を形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１１ａ…ジルコニア固体電解質層、１１ｂ…空気極層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質層と空気極層とが積層されてなる積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体電解質（例えば、安定化ジルコニア）の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成された（薄板状の）固体電解質層と、表面にて酸素を含むガス（例えば、空気）と電子とを反応させて酸化物イオン（例えば、酸素イオン）を生成する反応を促す物質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成された（薄板状の）空気極層と、が積層されてなる積層体が、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）の構成の一部として広く利用されている（例えば、特許文献１を参照）。また、係る積層体は、酸素濃度を検出する酸素濃度センサ等の構成の一部としても広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４２５８４号公報
【発明の概要】
【０００４】
以下、上述した積層体（固体電解質層＋空気極層）を構成の一部に含むＳＯＦＣを例にとって説明する。係るＳＯＦＣでは、上述した積層体（固体電解質層＋空気極層）における固体電解質層の上に更に、酸化物イオンと燃料ガスとを反応させて電子を生成する反応を促す物質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成される（薄板状の）燃料極層が積層されている。
【０００５】
係る３層構造を有するＳＯＦＣの内部では、層の厚さ方向に電流（具体的には、酸化物イオン）を通す際の電気抵抗が不可避的に存在する。この電気抵抗は、具体的には、固体電解質層内でのバルク抵抗、並びに、固体電解質層と空気極層との界面及び固体電解質層と燃料極層との界面でのそれぞれの界面抵抗とから構成される。加えて、空気極層及び燃料極層での上述したそれぞれの反応の抵抗も不可避的に存在する。
【０００６】
このことに起因して、図７に示すように、ＳＯＦＣを層の厚さ方向に流れる電流Ｉ（具体的には、酸化物イオン）の増加に応じてＳＯＦＣの出力電圧Ｖが理論起電力Ｖ０から低下する。ここで、上記電気抵抗（バルク抵抗＋界面抵抗）に起因する電圧低下分を「ＩＲロス」と称呼し、上記反応抵抗に起因する電圧低下分を「反応ロス」と称呼する。
【０００７】
ＳＯＦＣの出力は、図７に斜線で示す領域の面積で表すことができ、例えば、電流Ｉ＝Ｉ１の場合、ＳＯＦＣの出力は「Ｉ１・Ｖ１」となる。従って、ＩＲロス、及び反応ロスを低減することで、ＳＯＦＣの出力を増大することができる。
【０００８】
本発明者は、ＳＯＦＣの一部を構成する上述した積層体（固体電解質層＋空気極層）に特に着目し、固体電解質層内でのバルク抵抗、及び固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗を小さくできる構成、即ち、積層体の酸化物イオン伝導性を高くできる構成を見出した。
【０００９】
以上より、本発明の目的は、固体電解質層と空気極層とが積層されてなる積層体において、固体電解質層内でのバルク抵抗、及び固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗を小さくして、積層体の酸化物イオン伝導性を高くし得るものを提供することにある。
【００１０】
本発明による積層体は、固体電解質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成されて（固体電解質の単結晶粒子の集合体（多結晶体）であり）、内部にて酸化物イオンを伝導可能な固体電解質層と、表面にて酸素を含むガスと電子とを反応させて酸化物イオンを生成する反応を促す物質の複数の粒子（単結晶の粒子）から構成されて（前記物質の単結晶粒子の集合体（多結晶体）であり）、内部にて酸化物イオンを伝導可能な空気極層と、が積層されてなる。
【００１１】
ここにおいて、前記固体電解質層を構成する前記固体電解質は、例えば、内部にて酸素イオンを伝導可能な（部分）安定化ジルコニアである。また、空気極層を構成する物質は、例えば、空気（空気中の酸素分子）と電子とを反応させて酸素イオンを生成する反応を促すランタンストロンチウムコバルトフェライト（ＬＳＣＦ）である。前記固体電解質層は、内部でのバルク抵抗を低減するため緻密であることが好ましく、前記空気極層は、前記反応抵抗を低減するため多孔質であることが好ましい。
【００１２】
本発明による積層体の特徴は、前記固体電解質層を構成する前記固体電解質の複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、前記空気極層を構成する前記物質の複数の粒子のうちで前記固体電解質の粒子に接触している複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であることにある。
【００１３】
より具体的には、前記固体電解質層を構成する前記固体電解質の全ての粒子（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、前記空気極層を構成する前記物質の複数の粒子のうちで前記固体電解質の粒子に接触している全ての粒子（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度がロットゲーリング法で３０％以上である。以下、空気極層を構成する物質の複数の粒子のうちで固体電解質の粒子に接触している粒子を、特に「接触粒子」と称呼することもある。
【００１４】
発明者の検討によれば、固体電解質層内でのバルク抵抗は、固体電解質層を構成する固体電解質の複数の粒子（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面が層の平面に対して特定の方向に配向している場合（特に、配向度が３０パーセント以上の場合）に（配向度が３０％未満の場合に比して）小さくなることが判明している。加えて、このように固体電解質の複数の粒子に含まれる特定の結晶面が配向している場合において、固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗は、複数の「接触粒子」（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面が固体電解質の粒子の特定の結晶面の配向方向に対して特定の方向に配向している場合（特に、配向度が３０パーセント以上の場合）に、（配向度が３０％未満の場合に比して）（界面での格子整合性が良好となることに起因して）小さくなることが判明している。
【００１５】
以上のことから、上記構成によれば、積層体（固体電解質層＋空気極層）において、固体電解質層内でのバルク抵抗、及び固体電解質層と空気極層との界面での界面抵抗を共に小さくすることができる。この結果、積層体の酸化物イオン伝導性を高くすることができる。
【００１６】
上記本発明に係る積層体の製造方法は、例えば、前記固体電解質の粉末を含むスラリーを作成するスラリー作成工程と、作成されたスラリーをシート状に成形するグリーンシート成形工程と、成形されたグリーンシートを焼成して前記のように結晶面が配向した固体電解質の自立したシート（固体電解質層）を形成する固体電解質層形成工程と、自立した固体電解質層の上に前記空気極層を焼成により形成する空気極層形成行程と、を含む。
【００１７】
ここにおいて、前記固体電解質層の厚さは、０．３μｍ以上且つ５μｍ以下であって、前記固体電解質層は、厚さ方向において単一の粒子（単結晶の粒子）から構成される（厚さ方向において粒子（単結晶粒子）が１つのみ存在する）ことが好ましい。なお、この場合、各粒子（単結晶の粒子）において、層の厚さ方向における高さに対する層の平面方向における幅の割合の平均値が３以上となる。即ち、固体電解質層を構成する各粒子は、層の平面方向に膨らんだ扁平形状を呈する。また、「自立したシート」とは、何らかの基板や他のシートに積層・支持された状態になく、単独で存在するシートを意味する。
【００１８】
発明者の検討によれば、焼成により、厚さが０．３μｍ以上且つ５μｍ以下であって且つ厚さ方向において単一の粒子から構成される固体電解質層を形成すると、固体電解質層を構成する固体電解質の複数の粒子に含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度が大きく（特に、３０％以上であり）、且つ自立した固体電解質層が作製され易いことが判明している。なお、この場合、固体電解質層を構成する各粒子（単結晶の粒子）において、層の厚さ方向における高さに対する層の平面方向における幅の割合の平均値が３以上となり易い。即ち、固体電解質層を構成する各粒子は、層の平面方向に膨らんだ扁平形状を呈する。
【００１９】
加えて、このように結晶面が配向した固体電解質層の上に空気極層を焼成により形成する場合、この焼成の過程において、結晶面が配向した固体電解質層（基板）がテンプレートとして作用することで、「接触粒子」に含まれる特定の結晶面の特定方向についての配向度が大きく（３０％以上）なり易いことも判明している。従って、上記製法によれば、上述のように結晶面が配向した粒子からなる固体電解質層と、上述のように結晶面が配向した「接触粒子」を含む空気極層と、からなる積層体（固体電解質層＋空気極層）を、基板を使用することなく、簡便且つ安定して作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る積層体の部分側面図である。
【図２】図１に示した電解質層の部分平面図である。
【図３】電解質層と空気極層との界面の周りを拡大した図１の拡大図である。
【図４】図１に示した電解質層を作製する過程における焼成前の層の状態を示した図（ａは平面図、ｂは側面図）である。
【図５】図１に示した電解質層を作製する過程における焼成中の層の状態を示した図（ａは平面図、ｂは側面図）である。
【図６】図１に示した電解質層を作製する過程における焼成後の層の状態を示した図（ａは平面図、ｂは側面図）である。
【図７】ＩＲロス、及び反応ロスを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態に係る積層体について説明する。
【００２２】
（積層体の構造）
部分側面図である図１に示すように、本発明の実施形態に係る積層体は、電解質層（固体電解質層）１１ａと、電解質層１１ａの上に形成された空気極層１１ｂと、からなる焼成体である。この積層体は、例えば、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、酸素濃度センサ等の構成の一部として広く利用され得る。
【００２３】
電解質層１１ａ、及び空気極層１１ｂの厚さｔａ，ｔｂは均一であって、それぞれ、例えば、０．３μｍ以上且つ５μｍ以下、及び、５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。この結果、積層体全体の厚さも均一であり、例えば、５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。また、この積層体の平面形状は、例えば、１辺の長さが５ｍｍ以上且つ２００ｍｍ以下の正方形、直径が５ｍｍ以上且つ２００ｍｍ以下の円形であり、これらに限定されない。
【００２４】
図１、並びに、電解質層１１ａの部分平面図である図２に示すように、電解質層１１ａは、厚さ方向においてＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）の単一の粒子（単結晶の粒子）から構成された緻密な焼成体（多結晶体）である。なお、ＹＳＺに代えてＳｃＳＺ（スカンジアドープジルコニア）が使用されてもよい。側面視において２以上の所定個数の粒子を含む視野内（例えば、図１に示す視野内では、７個）において、前記所定個数の粒子について電解質層１１ａの厚さ方向の高さＨに対する電解質層１１ａの平面方向の幅Ｗの割合（Ｗ/Ｈ）の平均値が３以上となっている。即ち、電解質層１１ａを構成する各粒子は、電解質層１１ａの平面方向に膨らんだ扁平形状を呈している。電解質層１１ａの内部では、酸素イオンが伝導可能となっている。
【００２５】
一方、空気極層１１ｂは、ＬＳＣＦ（Ｌａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３：ランタンストロンチウムコバルトフェライト）の微細な（例えば、１μｍ未満の粒径を有する）粒子（単結晶の粒子）からなる焼成体（多結晶体）であり、多孔質電極層である。ＬＳＣＦの各粒子の表面では、「空気（中の酸素）と電子とを反応させて酸素イオンを生成する反応」を促す触媒機能が発揮される。空気極層１１ｂの内部では、この触媒反応により生成された酸素イオンが伝導可能となっている。
【００２６】
電解質層１１ａについて、電解質層１１ａを構成するＹＳＺ（固体電解質）の全ての粒子（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）が電解質層１１ａの平面に対して特定の方向（以下、「ＹＳＺの配向方向」と称呼する。）に配向していて、ＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上となっている。ここで、ロットゲーリング法については周知（例えば、欧州特許出願公開第１９７５１３７号明細書を参照）であるから、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２７】
以下、空気極層１１ｂを構成するＬＳＣＦの複数の粒子のうちで電解質層１１ａのＹＳＺの粒子に接触している粒子（図３において斜線で示した粒子を参照）を、特に「接触粒子」と称呼するものとする。空気極層１１ｂ内の全ての「接触粒子」（ＬＳＣＦの単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）が、ＹＳＺの配向方向に対して特定の方向（以下、「接触粒子の配向方向」と称呼する。）に配向していて、「接触粒子」全体の配向度もロットゲーリング法で３０％以上となっている。空気極層１１ｂを構成するＬＳＣＦの複数の粒子のうちで「接触粒子」以外の粒子に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）は、「接触粒子の配向方向」と同じ方向に配向していても配向していなくてもよい。
【００２８】
（積層体の製造方法）
以下、上記実施形態に係る積層体の製造方法の一例について簡単に説明する。
＜添加剤の混合＞
先ず、８mol％Ｙ２０３安定化ジルコニア粉末に対し、Ｍｎ５mol％となるようにＭｎＯ２粉末を秤量した。ポリポットに、秤量したジルコニア粉末及びＭｎＯ２粉末と、ジルコニアボールと、分散媒としてのトルエン及びイソプロパノールを等量混合したものと、を入れ、ボールミルで２４ｈ湿式混合を行った。得られたスラリーをエバポレータ及び乾燥機を用いて乾燥した。なお、ＨＯＲＩＢＡ製レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−７５０を用いて、水を分散媒として、この乾燥後の粉体の平均粒径を測定したところ、メディアン径（Ｄ５０）は、０．４μｍであった。
【００２９】
＜自立したシートの成形＞
次いで、分散媒としてのトルエン及びイソプロパノールを等量混合したものに対し、上述した乾燥後の粉体（無機粒子粉体）と、バインダとしてのポリビニルブチラール（ＢＭ−２、積水化学製）と、可塑剤（ＤＯＰ、黒金化成製）と、分散剤（ＳＰ−Ｏ３０、花王製）と、を混合し、スラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量について、無機粒子１００重量部に対して、分散媒１１０重量部、バインダ９重量部、可塑剤４．５重量部及び分散剤２重量部とした。
【００３０】
次に、得られたスラリーを減圧下にて攪拌してスラリーに対して脱泡処理を行い、粘度４００〜５００ｃＰとなるように調製した。スラリーの粘度は、ブルックフィールド社製ＬＶＴ型粘度計で測定した。得られたスラリーをドクターブレード法によってＰＥＴフィルム上にてシート状に成形した。このシート（グリーンシート、成形体）の乾燥後の厚さを５μｍとした。なお、「自立したシート」とは、何らかの基板や他のシートに積層・支持された状態になく、単独で存在するシートを意味する。
【００３１】
＜自立したシートの脱脂・焼成＞
そして、ＰＥＴフィルムからはがしたシート状の成形体を、カッターで５０ｍｍ角に切り出し、切り出した成形体をジルコニアからなるセッター（寸法７０ｍｍ角、高さ１ｍｍ）の中央に載置した状態で、６００℃、２ｈにて脱脂処理を行った。その後、１４００℃、１ｈにて焼成を行い、自立した電解質層１１ａ（セラミックシート）を得た。
【００３２】
この電解質層１１ａの焼成過程において、シート（電解質層１１ａとなる層）について、図４に示す焼成前の状態から、図５に示すように、焼成中において、ＹＳＺの各粒子が成長して次第に大きくなっていくと共に、シートの厚さ方向における粒子数が減少していく。そして、最終的には、上述した図１、図２と同様、図６示すように、各粒子が更に成長して扁平形状となり、且つ、シートが厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成されるようになる。このようにして、自立した電解質層１１ａが形成される。
【００３３】
加えて、この電解質層１１ａの焼成過程において、ＹＳＺ粒子の成長に伴って、ＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）がシートの平面に対して特定の方向（上述したＹＳＺの配向方向）に次第に配向していく。この結果、シートが厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成される焼成後の段階では、電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上となっている。
【００３４】
なお、上述した例では、スラリー成形前にＭｎ等の添加剤がスラリーに混合されていた。これに対し、シートの焼成過程において、シートを添加剤（Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃａ，Ａｌ等）と接する状態に置くことで、拡散を利用して添加剤をシートに混合させてもよい。また、添加剤として、イットリアＹ２Ｏ３、スカンジアＳｃ２Ｏ３等の安定化剤を加えておくと、上述のＹＳＺ粒子の成長を促進することができる。
【００３５】
＜空気極層の形成＞
上述のように、ＹＳＺ粒子が配向した自立した電解質層１１ａを形成した後、この自立した電解質層１１ａの上面に、ＬＳＣＦの粒子からなるシート（空気極層１１ｂとなる層）を印刷法により形成する。このシートに対して、８００−１１００℃、１ｈにて焼成を行い、空気極層１１ｂが形成される。
【００３６】
この空気極層１１ｂの焼成過程では、ＹＳＺ粒子の結晶面が配向した（基板としての）電解質層１１ａがテンプレートとして作用することで、上述した「接触粒子」（図３において斜線で示した粒子）に含まれる特定の結晶面（例えば、（１１１）面）がＹＳＺの配向方向に対して特定の方向（上述した接触粒子の配向方向）に次第に配向していく。この結果、空気極層１１ｂの焼成が完了した段階では、「接触粒子」全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上となっている。
【００３７】
以上のようにして、自立した緻密な電解質層１１ａを焼成にて先に形成し、この電解質層１１ａを基板として、この上に多孔質の空気極層１１ｂを焼成にて形成すると、ＹＳＺ粒子の結晶面が配向した電解質層１１ａと、「接触粒子」の結晶面が配向した空気極層１１ｂと、からなる積層体（電解質層＋空気極層）を、基板を使用することなく、簡便且つ安定して作製することができる。
【００３８】
これに対し、多孔質の空気極層を先に形成し、この空気極層を基板として、スパッタリング等を利用して、この上にＹＳＺ粒子の結晶面が配向した緻密な電解質層を形成しようとする場合、基板である空気極層の表面性状（表面粗さが大きい、緻密性が低いなど）に起因して、電解質層を構成するＹＳＺ粒子の配向度が低くなり、且つ、電解質層の緻密性も低くなるものと考えられる。
【００３９】
（作用・効果）
以下、上述のように、本発明の実施形態に係る積層体（電解質層１１ａ＋空気極層１１ｂ）を、「電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、空気極層１１ｂに含まれる「接触粒子」全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である」ように構成したことによる作用・効果について述べる。
【００４０】
電解質層１１ａ内でのバルク抵抗（層の厚さ方向において酸素イオンが伝導する際の抵抗）は、電解質層１１ａを構成するＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）の向きによって異なる。また、電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面（図３において、太い実線で示した部分を参照）での界面抵抗（層の厚さ方向において酸素イオンが伝導する際の抵抗）も、互いに接触するＹＳＺ粒子（単結晶の粒子）とＬＳＣＦ粒子（単結晶の粒子）との間の向きの関係によって異なる。
【００４１】
発明者の検討によれば、電解質層１１ａを構成するＹＳＺの複数の粒子（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の「ＹＳＺの配向方向」についての配向度が３０％以上である場合、配向度が３０％未満である場合に比して、電解質層１１ａ内でのバルク抵抗が小さくなることが判明している。加えて、このようにＹＳＺ粒子が配向している場合において、空気極層１１ｂ内の複数の「接触粒子」（単結晶の粒子）にそれぞれ含まれる特定の結晶面の「接触粒子の配向方向」についての配向度が３０％以上である場合、配向度が３０％未満である場合に比して、電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面での界面抵抗が小さくなることが判明している。
【００４２】
以上のことから、本発明の実施形態に係る積層体によれば、積層体（電解質層１１ａ＋空気極層１１ｂ）において、電解質層１１ａ内でのバルク抵抗、及び電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面での界面抵抗を共に小さくすることができる。この結果、積層体の酸素イオン伝導性を高くすることができる。
【００４３】
従って、例えば、本発明の実施形態に係る積層体をＳＯＦＣの構成の一部として使用した場合、電解質層１１ａ内でのバルク抵抗、及び電解質層１１ａと空気極層１１ｂとの界面での界面抵抗に起因したＩＲロス（図７を参照）を小さくすることができ、この結果、ＳＯＦＣの出力を大きくすることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、空気極層１１ｃは、例えば、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物（例えば、上述のランタンストロンチウムコバルトフェライトのほか、ランタンマンガナイト、ランタンコバルタイト、ランタンフェライト）から構成することができる。これらは、ストロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってよい。また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニアサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメット、ルテニウム−ジルコニアサーメット、白金−酸化セリウムサーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメット、ルテニウム−酸化セリウムサーメットであってもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、電解質層１１ａが、厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成されているが、電解質層を構成するＹＳＺ粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である限りにおいて、電解質層が、厚さ方向にてＹＳＺの２以上の粒子から構成されていてもよい。ただし、この場合、電解質層内において、厚さ方向におけるＹＳＺ粒子間の粒界の個数が増えることになり、この結果、電解質層内でのバルク抵抗が若干大きくなり得る。従って、電解質層内でのバルク抵抗を極力小さくするためには、電解質層が、厚さ方向にてＹＳＺの単一の粒子から構成されることが好適である。
【００４６】
また、上記実施形態においては、配向したＹＳＺ粒子からなる自立した電解質層１１ａの一方の面にのみ配向したＬＳＣＦ粒子（特に、「接触粒子」）からなる空気極層１１ｂが形成されているが、更に、この電解質層１１ａの他方の面に、配向したＮｉ粒子及びＹＳＺ粒子からなる燃料極層を形成することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１１ａ…ジルコニア固体電解質層、１１ｂ…空気極層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質の複数の粒子から構成されて、内部にて酸化物イオンを伝導可能な固体電解質層と、
表面にて酸素を含むガスと電子とを反応させて酸化物イオンを生成する反応を促す物質の複数の粒子から構成されて、内部にて酸化物イオンを伝導可能な空気極層と、
が積層されてなる積層体であって、
前記固体電解質層を構成する前記固体電解質の複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、前記空気極層を構成する前記物質の複数の粒子のうちで前記固体電解質の粒子に接触している複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である、積層体。
【請求項１】
固体電解質の複数の粒子から構成されて、内部にて酸化物イオンを伝導可能な固体電解質層と、
表面にて酸素を含むガスと電子とを反応させて酸化物イオンを生成する反応を促す物質の複数の粒子から構成されて、内部にて酸化物イオンを伝導可能な空気極層と、
が積層されてなる積層体であって、
前記固体電解質層を構成する前記固体電解質の複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上であり、且つ、前記空気極層を構成する前記物質の複数の粒子のうちで前記固体電解質の粒子に接触している複数の粒子全体の配向度がロットゲーリング法で３０％以上である、積層体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１７０７９２（Ｐ２０１０−１７０７９２Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１０６９（Ｐ２００９−１１０６９）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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