[发明专利]氧化镍微粉末及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化镍微粉末及其制造方法，更详细而言，涉及硫品位得到控制，杂质品位、特别是氯品位和钠品位低，并且微细，作为电子元件、固体氧化物型燃料电池的电极中使用的材料合适的氧化镍微粉末及其制造方法。

背景技术

通常，氧化镍粉末通过使用旋转窑等转动炉、推杆式炉等连续炉、或燃烧器炉等间歇炉，将硫酸镍、硝酸镍、碳酸镍、氢氧化镍等镍盐类或镍金属粉末在氧化性气氛下焙烧来制造。这些氧化镍粉末作为电子元件、固体氧化物型燃料电池的电极等中使用的材料被用于各种用途。

例如，作为电子元件材料的用途中，通过与氧化铁、氧化锌等其它材料混合后，进行烧结，由此广泛用作铁素体元件等。已知如上述铁素体元件那样，通过将多种材料混合并焙烧，使它们反应来制造复合金属氧化物时，生成反应由固相的扩散反应控制速度，因此作为所使用的原料，通常适宜使用微细的原料。由此，与其它材料的接触几率提高并且颗粒的活性提高，因此通过低温且短时间的处理，反应就均匀地进展。因此，制造这种复合金属氧化物的方法中，减小成为原料的粉体的粒径使其微细是提高效率的重要要素。

另外，固体氧化物型燃料电池从环境和能源这两方面考虑作为新发电系统值得期待，作为其电极材料，使用氧化镍粉末。通常，固体氧化物型燃料电池的电池组具有包含空气极、固体电解质和燃料极的单电池依次层叠而成的结构。通常，作为燃料极，例如使用包含镍或氧化镍和稳定化氧化锆的固体电解质混合而成的燃料极。燃料极在发电时被氢气、烃之类的燃料气体还原而形成镍金属，由镍、固体电解质和空隙形成的三相界面成为燃料气体与氧气的反应场所，因此与用作铁素体元件时同样地减小成为原料的粉体的粒径使其微细是发电效率提高的重要要素。

作为测定粉体微细的指标，有时使用比表面积。另外已知粒径与比表面积有下述计算式1的关系。下述计算式1的关系是假定颗粒为真球状而导出的，因此在由计算式1得到的粒径与实际的粒径之间包含一些误差，但是可知比表面积越大则粒径越小。

[计算式1]

粒径=6/(密度×比表面积)

近年，随着铁素体元件的高功能化以及氧化镍粉末对铁素体元件以外的电子元件等的用途的扩展，要求降低氧化镍粉末中含有的杂质元素。杂质元素中特别是氯、硫有时与电极中利用的银反应而产生电极劣化、或者腐蚀焙烧炉，因此优选尽可能减少。

另一方面，日本特开2002-198213(专利文献1)中提出了原料阶段中的铁素体粉的硫成分的含量按S换算为300ppm～900ppm并且氯成分的含量按Cl换算为100ppm的铁素体材料。记载了该铁素体材料即使是低温焙烧、不使用添加物也可以实现高密度化，可以使由此构成的铁素体磁心和层叠芯片元件的耐湿性和温度特性优异。

如上所述，氧化镍粉末要求降低氯、硫的含量。进而，作为电子元件材料的用途、特别是作为铁素体元件的原料使用的氧化镍粉末的情况下，要求不仅仅降低硫的含量，还要将硫的含量严格控制在规定的范围内。如此，对于用作电子元件材料的氧化镍粉末而言，需要进行粒径的微细化和杂质的降低、进而硫的含量的严格控制。

以往，作为制造上述特征的氧化镍粉末的方法，提出了原料使用硫酸镍、将其焙烧的方法。例如，日本特开2001-32002号公报(专利文献2)中提出了，进行使用窑等将作为原料的硫酸镍在氧化气氛中、于950～低于1000℃的焙烧温度下焙烧的第一段焙烧，和于1000～1200℃的焙烧温度下焙烧的第二段焙烧，来制造氧化镍粉末的方法。记载了根据该制造方法，能够得到平均粒径得到控制并且硫品位为50质量ppm以下的氧化镍微粉末。

另外，日本特开2004-123488号公报(专利文献3)中提出了，明确地分离为通过450～600℃的煅烧进行的脱水工序、和通过1000～1200℃的焙烧进行的硫酸镍的分解工序的氧化镍粉末的制造方法。记载了根据该制造方法，可以稳定地制造硫品位低并且平均粒径小的氧化镍粉末。

进而，日本特开2004-189530号公报(专利文献4)中提出了，使用卧式旋转式制造炉，强制性地导入空气，并且使最高温度为900～1250℃来进行焙烧的方法。记载了通过该制造方法，也能够得到杂质少、硫品位为500质量ppm以下的氧化镍粉末。

但是，上述专利文献2～4中的任一方法中，都存在若为了降低硫品位而提高焙烧温度则粒径变得粗大，另外若为了使颗粒微细而降低焙烧温度则硫品位提高的缺点，难以将粒径和硫品位同时控制于最优值。进而，存在加热时产生大量的含有SO_x的气体、为了将其进行除害处理而需要价格昂贵的设备的问题。