JPS5848302A - 固体状陰イオン導電体 - Google Patents
固体状陰イオン導電体Info
- Publication number
- JPS5848302A JPS5848302A JP14651281A JP14651281A JPS5848302A JP S5848302 A JPS5848302 A JP S5848302A JP 14651281 A JP14651281 A JP 14651281A JP 14651281 A JP14651281 A JP 14651281A JP S5848302 A JPS5848302 A JP S5848302A
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- JP
- Japan
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- crown
- conductor
- solid
- present
- anion conductor
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- Pending
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-
- Y02E60/12—
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- Conductive Materials (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は固体状陰イオン導電体に関し、更に詳しくは、
センサー、固体電池、気体ポンプ、分圧調整装置などに
用いることが可能であり、且つ、きわめて成形容易な固
体状陰イオン導電体に関するものである。
センサー、固体電池、気体ポンプ、分圧調整装置などに
用いることが可能であり、且つ、きわめて成形容易な固
体状陰イオン導電体に関するものである。
従来電池を構成する電解質は、イオンの移動の容易さか
ら、水溶液状またはペースト状で用いられている。しか
し、電解質を水溶液状又はペースト状にした電池には、
電極の金属の腐蝕、電解質水溶液もしくはペーストの漏
洩の問題があり、特に電池が時計やカメラなどの精密機
器や、測定装置や計算機など電子機器に使用されている
1時に、−かかる問題が生ずれば、機器は著しく損傷を
受けることと−なり、その解決のために種々の工夫がな
されている。
ら、水溶液状またはペースト状で用いられている。しか
し、電解質を水溶液状又はペースト状にした電池には、
電極の金属の腐蝕、電解質水溶液もしくはペーストの漏
洩の問題があり、特に電池が時計やカメラなどの精密機
器や、測定装置や計算機など電子機器に使用されている
1時に、−かかる問題が生ずれば、機器は著しく損傷を
受けることと−なり、その解決のために種々の工夫がな
されている。
これらの工夫の1つとして、電解質に固体電解質を用い
る方法が採用され、はぼ解決の方向が得られている。用
いられる固体電解質はイオン導電性であ一す、たとえば
、ナトリウムイオン導電体のNaO・11A1203、
リチウムイオン導電体のLi5N、 銅イオン導電
体の7CuBr −C5Hu Na CH* B r
、銀イオン導電体(7) RbAg1 Is等々が知ら
れている。ここに挙げたものは、カチオン導電体である
がアニオンは通常カチオンに較べてイオン半径が大きい
ことから固体中を動きにくいものであるためアニオン導
電体は少なく知られているものは高温で導電性を示すも
のである。たとえば200 ’Cでフッ素アニオン導電
性を示すPbF2.300’Cで塩素アニオン導電性を
示すPbCl2.800°Cで02−の導電性を示゛
す(Zr(h )0.9(Y2O3)0.1などが
知られティる。
る方法が採用され、はぼ解決の方向が得られている。用
いられる固体電解質はイオン導電性であ一す、たとえば
、ナトリウムイオン導電体のNaO・11A1203、
リチウムイオン導電体のLi5N、 銅イオン導電
体の7CuBr −C5Hu Na CH* B r
、銀イオン導電体(7) RbAg1 Is等々が知ら
れている。ここに挙げたものは、カチオン導電体である
がアニオンは通常カチオンに較べてイオン半径が大きい
ことから固体中を動きにくいものであるためアニオン導
電体は少なく知られているものは高温で導電性を示すも
のである。たとえば200 ’Cでフッ素アニオン導電
性を示すPbF2.300’Cで塩素アニオン導電性を
示すPbCl2.800°Cで02−の導電性を示゛
す(Zr(h )0.9(Y2O3)0.1などが
知られティる。
しかし、これらの固体電解質はすべて無機物質であって
、無機物質に共通して成形しにくいという問題点がある
。工業的規模で固体電解質を利用しようとするときは、
その用途に応じて成形し得べきことが極めて重要な条件
であり、陰イオン導電体が容易に成形し得て各種の用途
に応じることができるとすれば、ガスセンサー、イオン
センサー、ガスポンプ、ガス分圧調整器等の多数の用途
が開けることとなる。
、無機物質に共通して成形しにくいという問題点がある
。工業的規模で固体電解質を利用しようとするときは、
その用途に応じて成形し得べきことが極めて重要な条件
であり、陰イオン導電体が容易に成形し得て各種の用途
に応じることができるとすれば、ガスセンサー、イオン
センサー、ガスポンプ、ガス分圧調整器等の多数の用途
が開けることとなる。
そこで本発明者らは、これらの問題点を解決し成形容易
な固体状陰イオン導電体を得るべく鋭意努力研究した結
果、ある特定の有機化合物と固体状電解質との加熱混合
物が陰イオン導電性を示すことを見出し本発明を完成す
るに到った。
な固体状陰イオン導電体を得るべく鋭意努力研究した結
果、ある特定の有機化合物と固体状電解質との加熱混合
物が陰イオン導電性を示すことを見出し本発明を完成す
るに到った。
すなわち本発明はクラウンエーテルもしくはポリオキシ
アルキレン1〜10モルと固体状電解質1モルとを加熱
反応せしめてなる固体状陰イオン導電体を提供するもの
である。
アルキレン1〜10モルと固体状電解質1モルとを加熱
反応せしめてなる固体状陰イオン導電体を提供するもの
である。
本発明において用いられるクラウンエーテルの好ましい
ものは12〜30クラウン化合物である。たとえば12
−クラウン−4,15−クラウン−5,18−クラウン
−6、ジベンゾ−18−クラウン−6、ジシクロへキシ
ル−18−クラウン−6、シヘン/−24−クラウン−
8、ジシクロへキシル−24−クラウン−8が挙げられ
る。他の好ましいクラウンエーテルとしては各種クリプ
タンド(たとえばクリプタンド(2,2,2) )、各
種アザクラウンエーテル、各種チアクラウンエーテルお
よびこれらの誘導体を挙げることができる。
ものは12〜30クラウン化合物である。たとえば12
−クラウン−4,15−クラウン−5,18−クラウン
−6、ジベンゾ−18−クラウン−6、ジシクロへキシ
ル−18−クラウン−6、シヘン/−24−クラウン−
8、ジシクロへキシル−24−クラウン−8が挙げられ
る。他の好ましいクラウンエーテルとしては各種クリプ
タンド(たとえばクリプタンド(2,2,2) )、各
種アザクラウンエーテル、各種チアクラウンエーテルお
よびこれらの誘導体を挙げることができる。
本発明において用いられるポリアルキレンオキシドは好
ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシドの重合
体または共重合体であるが、特にエチレンオキシドの重
合体6モル以上のものが好ましい。本発明にかかるポリ
アルキレンオキシドはその末端基が水素であっても炭化
水素であってもよい。たとえばグリセリンや、ンルビタ
ンなどの多価アルコールにアルキレンオキシドを付加せ
しめたもの、更にその末端をアルキルエステルや、アル
キルエーテルにしたものも含まれる。
ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシドの重合
体または共重合体であるが、特にエチレンオキシドの重
合体6モル以上のものが好ましい。本発明にかかるポリ
アルキレンオキシドはその末端基が水素であっても炭化
水素であってもよい。たとえばグリセリンや、ンルビタ
ンなどの多価アルコールにアルキレンオキシドを付加せ
しめたもの、更にその末端をアルキルエステルや、アル
キルエーテルにしたものも含まれる。
本発明において固体状電解質とは、固体状の塩を言う。
たとえば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄属の金
属、銅属の金属、両性金属、等々金属のハロゲン塩、水
酸化物、や“アルカリ金属の酸化物などが好んで用いら
れる。
属、銅属の金属、両性金属、等々金属のハロゲン塩、水
酸化物、や“アルカリ金属の酸化物などが好んで用いら
れる。
本発明に係る固体状陰イオン導電体は、クラウンエーテ
ルもしくはポリオキシエチレンと固体状電解質とを混合
し、加熱して得られる。加熱した後、未反応物を除去す
れば、その性能は向上することとなる。未反応物の除去
は有機溶媒(エーテル)による洗浄、或いは、加熱して
減圧にするなど一般公知の方法によって行なわれる。
ルもしくはポリオキシエチレンと固体状電解質とを混合
し、加熱して得られる。加熱した後、未反応物を除去す
れば、その性能は向上することとなる。未反応物の除去
は有機溶媒(エーテル)による洗浄、或いは、加熱して
減圧にするなど一般公知の方法によって行なわれる。
本発明に係る陰イオン導電体は、クラウンエーテルもし
くはポリオキシエチレンを2種以上用いて反応せしめた
とき、あるいは固体状電解質を2種以上用いて反応せし
めたとき、あるいはその両方を同時に行なったときに、
更に陰イオンの導電能力は向上する。
くはポリオキシエチレンを2種以上用いて反応せしめた
とき、あるいは固体状電解質を2種以上用いて反応せし
めたとき、あるいはその両方を同時に行なったときに、
更に陰イオンの導電能力は向上する。
金属や半導体など電気を通す固体の多くは電子導電体で
あり、導電は固体中の電子の流れによって行なわれる。
あり、導電は固体中の電子の流れによって行なわれる。
しかる(二本発明に係る導電体は陰イオン導電体である
。このことは次の事実によって支持される。
。このことは次の事実によって支持される。
すなわち、ヨウ化カリウムと18−クラウン−6とで合
成し、成形した成形物に直流電圧IVを印加すると通電
時間と共に、抵抗値が大きくなり、又、一定時間、定電
流を流した後には陽極板上に、流した電気量に相当する
ヨウ素が析出される。電子導電体であれば外部から電子
が成形物へ入り、成形物を通過するはずであるから、時
間と共に抵抗値が大きくなったり、あるいはヨウ素が析
出するはずがなくずヨウ素が析出したということは成形
物中のヨウ化カリのヨウ素イオンが流れて陽極付近でヨ
ウ素イオンの濃度が高くなり、陽極に電子を渡してヨウ
素イオンはヨウ素になり、一方成形物中のヨウ素イオン
濃度は小さくなり抵抗値は時間と共に大きくなると考え
られる。次に、上記成形物を、グラファイトの陽極板及
びヨウ素を含んだグラファイトの陰極板ではさみ、陰極
からヨウ素イオンを補給する如く外から定電流を加えた
ときは抵抗値の変化はなく、したがって、陽イオンが移
動するものではないことを本発明者らは確認している。
成し、成形した成形物に直流電圧IVを印加すると通電
時間と共に、抵抗値が大きくなり、又、一定時間、定電
流を流した後には陽極板上に、流した電気量に相当する
ヨウ素が析出される。電子導電体であれば外部から電子
が成形物へ入り、成形物を通過するはずであるから、時
間と共に抵抗値が大きくなったり、あるいはヨウ素が析
出するはずがなくずヨウ素が析出したということは成形
物中のヨウ化カリのヨウ素イオンが流れて陽極付近でヨ
ウ素イオンの濃度が高くなり、陽極に電子を渡してヨウ
素イオンはヨウ素になり、一方成形物中のヨウ素イオン
濃度は小さくなり抵抗値は時間と共に大きくなると考え
られる。次に、上記成形物を、グラファイトの陽極板及
びヨウ素を含んだグラファイトの陰極板ではさみ、陰極
からヨウ素イオンを補給する如く外から定電流を加えた
ときは抵抗値の変化はなく、したがって、陽イオンが移
動するものではないことを本発明者らは確認している。
即ち、本発明者らによる発明品はまさに陰イオン導電体
なのである。
なのである。
このように本発明に係る導電体は陰イオンの移動を可能
にするものであるから、この導電体を電極板によっては
さみサンドインチ状となし、導電体を構成する電解質の
陰イオンと同じ原子の気体であって異なる分圧の雰囲気
中に電極板をおけば濃淡電池を形成し、固体電池を形成
することとなる0又、この濃淡電池は固体であるために
被測定物質と基準物質とを隔離するのが容易であるので
、基準物質側のガスの分圧を一定にしておけば被測定物
質側のガスの分圧と起電力は対応し、センサー分圧計な
どに用いられることとなる。また、この導電体を2枚の
電極板ではさんで壁を形成し、容器内で2つの室を遮断
する隔壁に用い、外部からこの電極板に電圧を印加すれ
ば、導電体を構成する電解質の陰イオンと同じ原子のガ
スを一方の室から他方の室へ移動せしめ、ガスポンプを
形成することとなり、ガスの分離などに用いることも可
能になる0 以下、実施例により本発明を具体的に説明するO 実施例1 ヨウ化カリ0.5モルとヨウ化バリウム0.5モルおよ
び18−クラウン−611モルとジシクロヘキシル18
−クラウン−61,1モルとをガラス管に入れ、真空ラ
インに接続し、0.1 mmHgにして後封管した。つ
いで、この封入したサンプルを加熱したところ約50°
Cで溶融し、更に加熱したところ160°C近辺でクラ
ウンエーテルと無機塩が錯体を形成するのが認められた
。
にするものであるから、この導電体を電極板によっては
さみサンドインチ状となし、導電体を構成する電解質の
陰イオンと同じ原子の気体であって異なる分圧の雰囲気
中に電極板をおけば濃淡電池を形成し、固体電池を形成
することとなる0又、この濃淡電池は固体であるために
被測定物質と基準物質とを隔離するのが容易であるので
、基準物質側のガスの分圧を一定にしておけば被測定物
質側のガスの分圧と起電力は対応し、センサー分圧計な
どに用いられることとなる。また、この導電体を2枚の
電極板ではさんで壁を形成し、容器内で2つの室を遮断
する隔壁に用い、外部からこの電極板に電圧を印加すれ
ば、導電体を構成する電解質の陰イオンと同じ原子のガ
スを一方の室から他方の室へ移動せしめ、ガスポンプを
形成することとなり、ガスの分離などに用いることも可
能になる0 以下、実施例により本発明を具体的に説明するO 実施例1 ヨウ化カリ0.5モルとヨウ化バリウム0.5モルおよ
び18−クラウン−611モルとジシクロヘキシル18
−クラウン−61,1モルとをガラス管に入れ、真空ラ
インに接続し、0.1 mmHgにして後封管した。つ
いで、この封入したサンプルを加熱したところ約50°
Cで溶融し、更に加熱したところ160°C近辺でクラ
ウンエーテルと無機塩が錯体を形成するのが認められた
。
室温に冷却した後残った錯体なエーテルで未反応クラウ
ンを洗い流し、ついで真空乾燥し、ペレットに成形した
。このペレットの両側を金蒸着し、そこからリード線を
取り出してベクトルインピーダンスメーター(横筒ヒュ
ーレットパノカード製4800A )に接続して試料の
インピーダンス及び位相のずれを測定した。ペレットは
ガラス管中に入れ真空ポンプで加熱下で充分ひいて、錯
体に含まれている水分をできるだけ除いた後、真空下で
測定し、図1の結果を得た。
ンを洗い流し、ついで真空乾燥し、ペレットに成形した
。このペレットの両側を金蒸着し、そこからリード線を
取り出してベクトルインピーダンスメーター(横筒ヒュ
ーレットパノカード製4800A )に接続して試料の
インピーダンス及び位相のずれを測定した。ペレットは
ガラス管中に入れ真空ポンプで加熱下で充分ひいて、錯
体に含まれている水分をできるだけ除いた後、真空下で
測定し、図1の結果を得た。
図1の如く、測定の結果はほぼ半円を示し、従って、供
試試料(ま試料のインピーダンスなZされるものであり
、すなわち試料が抵抗(R)と容量(C)の並列回路と
等節回路であることを表わしでいる。
試試料(ま試料のインピーダンスなZされるものであり
、すなわち試料が抵抗(R)と容量(C)の並列回路と
等節回路であることを表わしでいる。
又、この試料の比抵抗値(f)を測定すると、100°
Cで約108Ωcm、 181°Cで3.3X10”
Ωcmであった。
Cで約108Ωcm、 181°Cで3.3X10”
Ωcmであった。
又、この試料を用い、(グラファイト+試料)/試料/
(グラファイト+試料土ヨウ素)の濃淡電池を作成した
。開放端電圧(Voc) は室温で0.23V、短絡
電流(Isc) は室温で1.5 μA100 ’C
ではVoc=0.33V、Isc = Q、 95μA
であった。
(グラファイト+試料土ヨウ素)の濃淡電池を作成した
。開放端電圧(Voc) は室温で0.23V、短絡
電流(Isc) は室温で1.5 μA100 ’C
ではVoc=0.33V、Isc = Q、 95μA
であった。
実施例2
ヨウ化カリ02モルとヨウ化バリウム08モルおよび1
8−クラウン−611モルとジシクロへキシル18−ク
ラウン−61,1モルトラ用い8X10’ΩCmN16
3°Cで2.3X103Ωcmであった。
8−クラウン−611モルとジシクロへキシル18−ク
ラウン−61,1モルトラ用い8X10’ΩCmN16
3°Cで2.3X103Ωcmであった。
実施例3
実施例1と同様にして各種の無機化合物とクラウンエー
テルからペレットを作成し、比抵抗値な′測定したとこ
ろ、以下の表1のとうりであった。表1中用いた化学物
質名の次に括弧で示した数値は用いた化学物質のモル数
である。
テルからペレットを作成し、比抵抗値な′測定したとこ
ろ、以下の表1のとうりであった。表1中用いた化学物
質名の次に括弧で示した数値は用いた化学物質のモル数
である。
図1はヨウ化カリウム、ヨウ化バリウム、18−クラウ
ン−6、ジシクロへキシル−18−クラウン−6の1:
1:1:1のモル比でつくられた錯体の97°Cにおい
て測定した001e −0o1e Plotを示す。
ン−6、ジシクロへキシル−18−クラウン−6の1:
1:1:1のモル比でつくられた錯体の97°Cにおい
て測定した001e −0o1e Plotを示す。
特許出願人:花王石鹸株式会社
代理人:望月孜部
(1¥IL)
Claims (1)
- l クラウンエーテルもしくはポリオキシアルキレン1
〜10モルと固体状電解質1モルとを加熱、反応せしめ
てなる固体状陰イオン導電体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14651281A JPS5848302A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 固体状陰イオン導電体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14651281A JPS5848302A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 固体状陰イオン導電体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5848302A true JPS5848302A (ja) | 1983-03-22 |
Family
ID=15409308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14651281A Pending JPS5848302A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 固体状陰イオン導電体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5848302A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4691559A (en) * | 1985-02-07 | 1987-09-08 | Helmut Fischer | Device for measuring the properties of solid materials which can be derived from the behavior of a penetrating body |
US5139458A (en) * | 1990-04-20 | 1992-08-18 | Mercedes-Benz Ag | Fresh-air supply system for a ventilation device of a vehicle |
-
1981
- 1981-09-17 JP JP14651281A patent/JPS5848302A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4691559A (en) * | 1985-02-07 | 1987-09-08 | Helmut Fischer | Device for measuring the properties of solid materials which can be derived from the behavior of a penetrating body |
US5139458A (en) * | 1990-04-20 | 1992-08-18 | Mercedes-Benz Ag | Fresh-air supply system for a ventilation device of a vehicle |
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