DD220776A1

DD220776A1 - Ionenleitendes chalkogenidglas

Info

Publication number: DD220776A1
Application number: DD25961384A
Authority: DD
Inventors: Adalbert Feltz; Marlies Hoeland; Falk Schirrmeister; Annerose Blayer
Original assignee: Univ Schiller Jena
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1985-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ionenleitendes Glas, in dem der Ladungstransport auf der relativ hohen Beweglichkeit von Ag -Ionen beruht. Die Glaeser gehoeren einem bisher nicht bekannten Glasbildungssystem an. Ihre Zusammensetzung besteht aus folgenden Komponenten in Mol-%AgJ 0-23, GeS 40-72, GeS2 15-40Es wird bei einer Temperatur von 373 K eine Leitfaehigkeit von etwa 210 7V 1cm 1 erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein ionenleitendes Glas,, in dem der Ladungstransport auf der relativ hohen Beweglichkeit von Ag⁺- lonen beruht. Derartige Gläser sind für den Einsatz als Festelektrolyt e in speziellen Batterien oder als ionensensitive Elektroden geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die spezifische elektrische Leitfähigkeit O^ wird entsprechend der Beziehung Cf= il. + · e« /u im Glas bestimmt, wobei letztere von der Glasstruktur abhängt. Der Vernetzungsgrad der Glasbildnerkomponente, der Grad der Auflockerung durch Zusätze, die als Netzwerkwandler wirken, indem sie das Gerüst kovalenter Bindungen unterbrechen oder wie im Fall der Einlagerung großvolumiger Anionen das Strukturgerüst aufweiten und damit insgesamt die der Glasstruktur zugrundeliegende Packungsdichte, wie sie im mittleren atomaren Molvolumen zum Ausdruck kommt, herabmindern, gehen in den Wert der bei einer bestimmten Temperatur gemessenen elektrischen Leitfähigkeit ein.

Ag⁺-ionenleitende Gläser auf der Basis bekannter glasbildender Chalkogenide sind in der Literatur bereits mehrfach beschrieben worden, z. B. Ag„S in Verbindung mit As^S« (Y. Kawamoto, M. Niskida, J. Non-Cryst. Solids 20, 393 (1976)), P₃S₅ (D. Ravaine, J. Non-Cryst. Solids 38,39, 353 (198O)) oder GeS/GeS₂ (A* Feltz, Ch. Thieme, Z. Chem. IM, 33 (197*0). Es wurde auch über den Einbau von Silberhalogeniden in glasartiges

₂ oder AgPS„ (G. Robert, J„P. Malugani, A. Saida, Solid State Ionics 2/Ji* 311 (I98i))_f in Li₂S-GeS₂-Gläser (B, Caret te M. Ribes, J.L, Souquet, 4th Int. Conf. Solid State Ionics 1983 Grenoble) oder in Ag₂S-GeS₂ Gläser (E. Robinel, B. Carette, M. Ribes, J. Non-Cryst. Solids J££, k9 (1983)) berichtet. GeS/GeS^-Schmelzen, die sich für die Darstellung von Chalkogenidgläsern mit hohem Gehalt an Schwermetallverbindungen als besonders geeignet erwiesen haben, sind für das Anwendungsgebiet der Erfindung noch nicht erschlossen worden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch neue chemische Zusammensetzungen ein Ag⁺-ionenleitendes Glas herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die sich im Glasbildungssystem GeS -GeS₂ ergebende Struktur, die durch eine dreidimensionale Vernetzung von Ge₂Sg/₂- ^¹"* **^e^U/2~ ^zw. **^θ2^6/2~ ^un<^ vermutlich GeS„>rt- neben Ge S/„ ₂\ /_?-Baugruppen gekennzeichnet ist, durch Zusätze von AgJ zu modifizieren, um auf diesem Wege zu neuen bisher nioht beschriebenen Ag*-ionenleitenden Gläsern zu gelangen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Glasbildungsbereich im System AgJ-GeS-GeS₂ erstmals beschrieben und die Eigenschaften in der Reihe I (AgJ)_x Γ (GeS)₀ ^(GeSg)₀ <sji_ im Bereich einer größeren Variation des AgJ-Gehalts und in der Reihe II (AgJ)_x [(GeS)_{0 5}(GeS₂)_{0 5}]_1-χ ^b©i nur geringen Zusätzen von AgJ untersucht werden. Der Glasbildungsbereich ist in Abb. angegeben. Das ionenleitende Glas besteht aus folgenden Komponenten in Mo 1$

AgJ s O - 23

GeS =40-72 's 15 - 40

und erreicht bei einer Temperatur von 373 K eine Leitfähigkeit von etwa 2 * 10 \£LT cm .

Ausführungsbeispiel

In der Tabelle 1 sind unter der Bezeichnung 1 bis 7 Beispiele der erfindungsgemäßen Gläser aufgeführt. Neben der Zusammensetzung werden die Transformationstemperatur T„, die Dichte $ , die daraus berechnete Na⁺-Zonenkonzentrat ion C._T + und die Werte

ο ο der elektrischen Leitfähigkeit bei 25 C und 100 C sowie deren

thermische Aktivierungsenergie

angegeben.

Tabelle 1

Angaben zur Kennzeichnung der erf indungsgemäBen Gläser in den Reinen I (AgJ)_x[(GeS)₀Z₇ (GeS₂)_Oi3J₁__xund II (AgJ)_x [(GeS)₀^ (GeS₂)J ^_χ

	Zusarumeiise t; zung	^TG	9	V	⁰Ag⁺	^r298*	^373 k	eV
Nr*	I χ= 0,05	°C	_#cm-3	cm a»l"	10²⁰Cm-³	-¹Cm-¹V	-¹Cm-¹	0,58
1	χ =0,10	286	3,^38	15,65	8,43	7,4MO-¹⁰	6,3MO"⁸	0,57
2	x =0,15	290	3,604	16,15	16,4	1,9MO"⁹	1,1 MO"⁷	0,5^
3	χ = 0,20	310	3,739	16,82	23,8	4,7MO"⁹	2,1·10"⁷	0,52
4	Hx = O	290	3,879	17,^8	31,0	2,8·10"⁹	1,6MO"⁷	0,90
5	χ = 0,0005	3^3	3,058	15,77	-	6,3MO-¹⁷	7,9MO"¹⁴	>. 0,85
6	χ = 0,005	343			0,077	2*5· Ϊ0-¹	1,OMO"¹¹	0,71
7	342			0,77	2,5M0"¹²	4,OMO"¹⁰

Claims

Erfindungsanspruch

Ionenleitendes Glas, In dem der Strom durch Ag⁺-Ionen transportiert wird, gekennzeichnet dadurch, daß es aus folgenden Komponenten in Mo1$ besteht

AgJ =0-23 GeS =40-72 GeS = 15 - ^O

und bei einer Temperatur von 373 K eine Leitfähigkeit von etwa 2 · iO"⁷i2_""¹cm"¹ erreicht.