[發明專利]氣體傳感器元件用固體電解質體及其制造方法以及氣體傳感器元件

有效

• 申請號: 201780070538.1
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109982988B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 吉田充宏;鈴木聰司
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: G01N27/409
• 分類號: G01N27/409;C04B35/486;H01B1/06;H01B1/08;H01B13/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 呂文卓

一種氣體傳感器元件用固體電解質體(1)，由固體電解質粒子(2)構成，該固體電解質粒子(2)由包含穩定劑的氧化鋯制成，所述固體電解質體(1)具有集合了許多上述固體電解質粒子的固體電解質相(M)，在上述固體電解質相中，彼此相鄰的2個上述固體電解質粒子在它們的粒子界面(21)之間沒有晶界雜質層，上述粒子界面彼此直接接觸。

關聯申請的相互參照

本申請基于2016年11月15日提出的日本專利申請第2016－222319號，其全部內容通過參照而引入本說明書。

技術領域

本發明涉及在用于檢測特定氣體成分的氣體傳感器元件中采用的氣體傳感器元件用固體電解質體及其制造方法、以及使用該固體電解質體的氣體傳感器元件。

背景技術

在內燃機的排氣系統等中，配置有用于對排放氣體中的氧濃度、空燃比等進行檢測的氣體傳感器，并將檢測結果向內燃機的燃燒控制系統反饋。這樣的氣體傳感器具備利用了氧化物離子傳導性的固體電解質體的氣體傳感器元件，例如，在固體電解質體的內外表面設置一對電極，使其中的一方暴露于排放氣體，根據在一對電極間產生的電動勢來檢測氧濃度。

近年來，車輛引擎的排放氣體限制變得嚴格，要求進一步提高燃料效率。例如，對于抑制排放而言，起動時的燃燒控制是重要的，通過使氣體傳感器早期動作，能夠改善起動時的燃燒性。但是，在排放氣體溫度較低的起動時，若為了早期激活氣體傳感器元件而急速升溫，則有可能固體電解質體產生應力而發生破裂等。

另外，混合動力車、怠速停止(idle stop)車反復再起動，從而加熱器的耗電增大，成為燃料效率惡化的重要因素。因此，希望通過提高氣體傳感器元件的低溫動作性來防止固體電解質體的損傷，抑制燃料效率惡化并且提高起動時的燃燒控制性。

專利文獻1公開了一種局部穩定化氧化鋯陶瓷，由氧化鋯和氧化釔構成，氧化鋯的含量為89～97摩爾％，氧化釔的含量為11～3摩爾％，氧化鋯和氧化釔以外的雜質的含量為0.1質量％以下。通過使氧化鋯和氧化釔以外的雜質例如氧化鋁、二氧化硅的含量在0.1質量％以下的范圍，能夠兼顧結晶的穩定性和導電性。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本專利第5205245號公報

氣體傳感器元件通過固體電解質體的離子傳導性的提高，從而氣體傳感器元件的檢測靈敏度提高，能夠在元件溫度較低的狀態下對特定氣體成分進行檢測。根據專利文獻1的結構可知：由于向氧化鋯添加規定量的氧化釔并使雜質含量在0.1質量％以下(例如0.02～0.09質量％)的范圍內，因此離子傳導性的提高存在界限，無法得到期望的低溫起動性。

發明內容

本發明的目的在于，提供使離子傳導性進一步提高、能夠在更低溫度下工作的氣體傳感器元件用固體電解質體及其制造方法、以及使用該固體電解質體的氣體傳感器。

本發明的一實施方式的氣體傳感器元件用固體電解質體，由固體電解質粒子構成，所述固體電解質粒子由包含穩定劑的氧化鋯制成，該固體電解質體具有集合了許多上述固體電解質粒子的固體電解質相，在上述固體電解質相中，彼此相鄰的2個上述固體電解質粒子在它們的粒子界面之間沒有晶界雜質層，上述粒子界面彼此直接接觸。

本發明的另一實施方式的上述氣體傳感器元件用固體電解質體的制造方法，具備以下工序：粉碎工序，對上述固體電解質粒子的原料進行粉碎；漿料化工序，向粉碎后的原料粉末混合溶劑而做成漿料狀；過濾工序，對得到的漿料進行離心分離，使雜質和上述溶劑一起從上述原料粉末分離；以及成型工序，使分離后的上述原料粉末成型而成為成型體。