CS265058B1

CS265058B1 - Polymerní kompozitní materiál s elektronovou a iontovou vodivosti a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CS265058B1
Application number: CS865624A
Authority: CS
Inventors: Petr Ing Csc Novak; As Olle Dr Ingan; Robert B Dr Bjorklund
Original assignee: Petr Ing Csc Novak; As Olle Dr Ingan; Robert B Dr Bjorklund
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1989-09-12
Also published as: CS562486A1

Abstract

Řešení se tyká polymerního kompozitního materiálu s elektronovou a iontovou vodivosti, vhodného zejména jako positivní elektroda primárních a sekundárních článků, obsahující iontově^vodivý polymer a způsobu jeho výroby. Řešení spočívá v tom, že materiál je tvořen směsi /1/ iontově vodivého polymeru, uestávajícího 3 vodivé soli solvatované v polyethyleaixidu, přičemž na jeden mol 3oli připadá 2 už 40 monomerních jednotek polyethylenežidu a/II/ homonebo kopolymeru pyrrolu nebo jeho derivátů o specifickém odporu menš?' než 10° . cm, způsobilého vratné redukčně - oxidační reakce, při níž. na jeden vymě nitelný elektron připadá méně než 20 monomerních jednotek polypyrrolu nebo jeho derivátu a přičemž hmotnostní poměr /1/ : /11/ je 1,: 20 až 10 : 1. Podstatou způsobu výroby kompozitního materiálu je, že 3e smísí roztok /1/ a roztok /11/, snes se upraví do vhodné formy a zbaví rozpouštědla.

Description

Vynález se týká polymerního kompozitního materiálu s elektronovou a iontovou vodivosti, vhodného jako pozitivní elektroda primárních a sekundárních článků a řeší problém skladby takového giateriálu, v němž složka s iontovou vodivosti má funkci elektrolytu. Současně řeší způsob výroby materiálu.

V současné době nabývají na významu baterie založené na elektroaktivnim a elektronicky vodivém polymeru, jako polyacetylenu, který tvoři jednu elektrodu ve spojení s protielektrodou, napr. lithiovou v organickém elektrolytu a to poté, co byly zmírněny problémy se spojením protielektrody s kapalným organickým elektrolytem. Z FR 78 32977 je známo používat jako organického elektrolytu pevného polymerního elektrolytu, který je vytvářen jako tenký film z roztoku polymeru a soli v rozpouštědle, zpravidla organickém. Pevný organický elektrolyt lze též připravit smísením prášku elektroaktivniho materiálu a elektrolytu o velikosti od 1 do 300 jun.

Předmětem vynálezu je polymerní kompozitní materiál s elektronovou a iontovou vodivosti vhodný jako pozitivní elektroda primárních a sekundárních článků obsahující iontově vodivý polymer a způsob výroby tohoto materiálu. Podstata polymerního kompozitního materiálu spočívá v tom, že je tvořen směsi /1/ iontově vodivého polymeru, sestávajícího z vodivé _SoLi solvatované v polyethylenoxidu, přičemž na 1 mpl soli připadá 2 až 40 monomerních jednotek polyethylenoxidu a /11/ homo-nebo kopolymeru pyrrolu nebo jeho derivátů o specifickém odporu menším než 10 _Q_ . cm, způsobilého vratné redukčně-oxidačni reakce, při niž na jeden vyměnitelný elektron připadá méně než 20 monomerních jednotek polypyrrolu nebo jeho derivátů

265 056 a přičemž hmotnostní poměr /1/ : /11/ je 1 : 20 až 10 : 1.

Částice /11/ jsou přitom menši než 1 ,u^m· Podstata způsobu výroby polymerniho kompozitního materiálu spočívá v tom, že se smísí roztok /1/ a roztok /11/, směs se upraví do vhodné formy a zbaví rozpouštědla. Přitom se v roztoku /1/ rozptýlí mono- nebo otigomery pyrrolu nebo jeho derivátů, které po přídavku oxidačního činidla zpolymeruji na polymer /11/, polymerni kompozitní materiál se zbaví zbytku oxidačního činidla, upraví se do vhodné formy a zbaví rozpouštědla. Oxidačním činidlem jsou látky ze skupiny peroxidu vodíku, persiranů a/nebo železitých so ll^zTvar polymernímu kompozitnímu materiálu se udělí způsobem podle vynálezu, záležejícím ve smísení roztoku iontově vodivého polymeru s elektronově vodivým polymerem, připraveným v roztoku nebo mimo něj, upraveni směsi do vhodné formy a odpaření rozpouštědla.

Polymerni kompozitní materiál podle vynálezu účinně řeší problém převodu iontů na rozhraní elektrod v bateriích. Tím umožňuje jednak zvýšit kapacitu baterie, ale především zvýšit schopnost jejího opakovatelného nabíjeni.

Vynález je znázorněn příklady, které jej nijak neomezuji.

Přiklad 1

Polyetylenoxid o molekulární hmotnosti byl rozpuštěn ve vodném roztoku chloristanu lithného, přičemž poměr mezi solí a polymerem byl 1:8a byl smísen s roztokem polypyrrolu ve vodě. Poté byla směs nalita na rovinný povrch, rozpouštědlo odpařeno a film polymerniho kompozitního materiálu sejmut.

Z polymerniho materiálu byl ve spojení s· lithiovou elektrodou a pevným elektrolytem vytvořen sekundární článek, který vydržel řadu set cyklů nabíjeni a vybíjení.

Přiklad2

Ve vodě /50 ml/ bylo rozpuštěno 0,2 g polyetylenoxidu, přidán 1 g krystalického chloridu železitého /FeCl^.óí^O/ a

265 05«

0,2 ml pyrrolu, načež byl roztok mi chán 6 hodin, čímž byt získán polymerni kompozitní materiál/ který sestával z polyetylenoxidu, vyplněného polypyrrolem. L polymerního kompozitního materiálu byl vyprán iont Fe , následmě vlit do formy, vysu šen a vyjmut. Článek, jehož součásti byl polymerni materiál, vydržel několik set cyklu nabíjeni a vybíjení.

Polymerni kompozitní materiál podle vynálezu je především určen pro výrobu kladných elektrod sekundárních článků, vhodných zejména pro mikroelektronické aplikace.

Claims

1. Polymerni kompozitní materiál s elektronovou a iontovou vodivostí vhodný jako pozitivní elektroda primárních a sekundárních článků obsahující iontově vodivý polymer, vyznačený tim, že je tvořen směsi /1/ iontově vodivého polymeru, sestávajícího z vodivé soli solvatované v polyethylenoxidu, přičemž na 1 mol soli připadá 2 až 40 monomernich jednotek polyethylenoxidu a /11/ homo- nebo kopolymeru pyrrolu nebo jeho derivátů o specifickém odporu menšin než 10j%.cra, způsobilého vratné redukčně-oxidační reakce, při níž na jeden vyměnitelný elektron připadá méně než 20 monomernich jednotek polypyrrolu nebo jeho derivátů a přičemž hmotnostní poměr /1/ : /11/ je 1 : 20 až 10 : 1.

2. Polymerni kompozitní materiál podle bodu 1, vyznačený tim, že částice /11/ jsou menši než 1 n«.

3. Způsob výroby polymerního kompozitního materiálu podle bodu 1, vyznačený tim, že se smísí roztok /1/ a roztok /11/, směs se upraví do vhodné formy a zbaví rozpouštědla.

4. Způsob výroby polymerního kompozitního materiálu podle bodu 1, vyznačený tim, že se v roztoku /1/ rozptýlí mononebo oligoméry pyrrolu nebo jeho derivátů, které po přídavku oxidačního činidla zpolymerují na polymer /11/, polymerni kompozitní materiál se zbaví zbytku oxidačního činidla, upraví se do vhodné formy a zbaví rozpouštědla.

5. Způsob výroby polymerního kompozitního materiálu podle bodu 4, vyznačený tim, že oxidačním činidlem jsou látky ze skupiny peroxidu vodíku, persíranů a/nebo železitých soli.