DE2110451B2 - Organischer Festelektrolyt mit einem Elektron-donator-Akzeptor-Komplex, welcher 7.7.8.8-Tetracyanchinodimethan enthält - Google Patents
Organischer Festelektrolyt mit einem Elektron-donator-Akzeptor-Komplex, welcher 7.7.8.8-Tetracyanchinodimethan enthältInfo
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Description
Die Erfindung bezüeht sich auf einen organischen Festelektrolyt mit einem Elektrondonator-Akzeptor-Kompiex,
welcher T^.S.S-Tetracyanchinodimethan
enthält.
Es sind verschiedene Typen ionisch leitfähiger, fester Substanzen bekannt, wovon einer ein anorganisches
Halogenid ist, beispielsweise Alkalihalogenid, Silberhalogenid und Erdalkalih»logenid. Keine dieser
Substanzen wird als Elektrolyt für einen Kondensator usw. verwendet, weil diese Substanzen sämtlich so
geringe Leitfähigkeiten besitzen, daß sie bei normalen Temperaturen praktisch ais Isolatoren zu betrachten
sind. Ein anderer Typ der bekannten, ionisch leitfähigen Substanzen ist ein ternäres Glasmaterial wie
Ag-J-Hg, weiches kürzlich entwickelt worden ist. Diese Substanz besitzt einen Widerstand, weicher nur
etwa 100 Ohm cm beträgt. Schwierigkeiten begegnet man jedoch beim Anlegen einer hohen Temperatur
und dem genauen Steuern der Umgebungstemperatur, wenn man die oben genannten ternären Glassubstanzen
herstellt.
Ferner sind organische Feslelektrolyte mit einem
Elektrondonator-Akzeptor-Komplex, de< als Akzeptor Tetracyanchinodimethan (TCNQ) enthält, bekannt.
Es ist bekannt, daß ein TCNQ-Molckül ein
großes und flaches Molekül ist, welches so große Elektronenaffinität besitzt, daß beim Vermischen
oder Verschmelzen mit einem anderen Molekül, das TCNQ-Molekül ein Elektron von dem anderen Molekül
hält und mit diesem anderen Molekül vereinigt ist, so daß ein Elektrondonalor-Akzeptor-Komplex
als Ganzes erzeugt wird. Die Kristalle des Elektrondonator-Akzeptor-Komplexes können, je nach der
Größe des looisattanspotentialls des Gegenmoleküls,
entweder ionisch ocfcr neutral <«in. Wenn das Gegenmolekül
relativ geringe Ionisationspotentiale besitzt, so fängt das TCNQ-Molekül das Elektron des Gegenmoleküls
auf und bindet sich mit dem Gegenmolekül ionisch.
Diese Elekttrolytkonjplexe sind zwar elektronisch
leitiBWge Substanzen, jedoch hinsichtlich ihrer ionischen
Leitfähigkeiten nicht befriedigend.
Beispiele der Moleküle mit geringen Ionisation*- potentialen sind aromatisches Diamin, substituiertes
Ammonhimion, aromatisches Omumion und Metallion. Die aus dem TCNQ zusammengesetzten Elektronendonator-Alczeptor-Komplexe(EDA-Komplexe)
mit einem solchen wie oben beispielhaft angegebenen
ίο Molekül, besitzen ionische Leitfähigkeiten von einigen
Prozenten ihrer Gesamtleitfahigkeiten. Es ist jedoch
erwünscht, daß für ein Elektrolyt ein hoch ionisch leitfähiger EDA-Komplex verwendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, organische Fest-
Aufgabe der Erfindung ist es, organische Fest-
is elektrolyte mit gesteigerter ionischer Leitfähigkeit zur
Verfügung zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Komplex aus einer Tetracyanchinondimethan-Verbindung
mit einem einwerti-
gen Kation und einer Tetracyanchinodimethan-Verbindung
mit einem mehrwertigen Kation besieht und daß die Verbindung mit dem mehrwertigen Kation in
einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Verbindung mit dem einwertigen Kaüon vorliegt.
Durch das Hinzusetzen der Verbindung mit mehrwertigem Kation als weiterem Donator ist das Gitter
des EDA-Kristalls infolge der neutralen Bedingung
gespannt mit dem Ergebnis, daß sich die Gitterleerstellen in den KristaHen vermehren. Da die Größe
der ionischen Leitfähigkeit einer Substanz von der Anzahl der Gitterdefekte wie Leerstellen abhängig
ist, führt das Zusetzen mehwerüger Kationen zum EDA-Komplex, zu einer Steigerung der ionischen
Leitfähigkeit des EDA-Komplexes.
Beispiele bevorzugter mehrwertiger Kationen sind die Ionen von Erdalkalimetallen, von seltenen Erden
und von Übergangs-Erdmetallen. Insbesondere sind Ba' . Ca" ', Mg" , Ce' ' \ Sm- \ Mn* , Fe ,
Ni' ' und Co' bevorzugt. Kupferion Cu und
Aluminiumion Al können ebenfalls verwendet werden.
Die ionische Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen EDA-Komplexes wird wie folgt gemessen und be
stimmt:
1. Inberührungbringen einer Nadel eines Ventilmetalls
aus Aluminium oder Tantal auf einer unterliegenden Substanz in Kristall- oder Stückchenform
und Anlegen eines positiven Potentials an die Nadel, in bezug auf die unterliegende
Nadel beobachtet, wobei, falls innerhalb der unterliegenden Substanz ionische Leitfähigkeit
in Erscheinung tritt, der Strom durch die Nadel rasch abnimmt infolge der anodischen Oxyda-
tion der Nadel durch die ionische Leitung; oder
2. Pressen eines Metalls aus Aluminium, Magnesium oder Calcium auf die unterliegende Substanz,
während man die elektromotorische Kraft zwischen Metall und unterliegender Substanz be-
obachtet, wobei, falls eine stabile elektromotorische Kraft sich einstellt, es dann bekannt ist.
daß ionische Leitung vorliegt.
Die folgenden Ausführungsbeispiele veranschauliehen die Erfindung. Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäß
bereiteten EDA-Komplexe ionische Leitfähigkeiten zeigen, welche, bezogen auf die Gesamtleitffihigkeit,
einige 10·/» betragen. Solche Leit-
3 4
fähigkeiten sind größer als irgendwelche der bisher was erwünschte aaoriische Oxydierbarkeit schafft,
erreichten. wenn man die Substanz für Aluminium verwendet.
Beispiel I betspiel 3
50 ε Ammonium-TCNO iNH +TCNO-\ und 1 s 5 Man ve™endet Kalium-TCNQ [K+(TCNQ)-] mit
M^nto!S3^(W + +^G^2e^ in einem Widerstand von 10» ü cm. Man findet, daß das
10« Ω cm bzw. I ·/. betragen. genaue Temperatmsteuerung. Ferner ^d die Ver-
Beisoiel 2 festigung der Elektrolyte einer elektrischen Zelle,
F is eines Elektrolytkondensators, eines elektrolytiscoea
Man verwendet Triäthylammonium-TCNQ [(C. Verstärkers od. dgl. leicht erreicht, indem man den
H5)SNH+(TCNQ)-] mit einem Widerstand von erfindungsgemäßen Elektrolyten benutzt. Die Verun-
?0 Si cm und im wesentlichen fehlender ionischer reinigungen an mehrwertigen Ionen, wsfohe für erfin-
Leitfähigkeit. Das Triäthylammonium-TCNQ ein- dungsgemäße Elektrolyte verwendet werden können,
schließlich 2 Gewichtsprozent Kupfer-TCNQ ao sind nicht auf die in den obigen Beispielen verwen-
|Cu++(TCNQ)2-] zeigt einen Widerstand von deten Ionen beschränkt, sondern man kann irgend-
500 Si cm und eine ionische Leitfähigkeit von 1 °/o, welche mehrwertigen Kationen verwenden.
Hierzu keine Zeichnungen
Claims (5)
1. Organischer FeetelekirciJyt mit einem EIek
trondonator-Akzeptor-Itornpkx, welcher 7.7.8.8-TetracyancWnodirnethati
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Tetracyanchinondimethin-Vitrbiridung
mit einem einwertigen Kation uind einer Tetracyanchinodimethan-Verbindung
mit einem mehrwertigen Kation besteht und daß die Verbindung mit dem mehrwertigen
Kation in eimer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Verbindung mit dem einwertigen
Kation vorüej [t.
2. Elektrolyt mich Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das mehrwertige Kation ein ErdalkAlimetattion, ein Ion eines seltenen Erdmetalle,
ein Ion eines UbergangsmetaHs oder AIummiumion
ist
3. Elektrolyt nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalimetall Barium,
Calcium oder Magnesium ist
4. Elektrolyt noch Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das seltene Erdmetall Cer oder
Samarium ist.
5. Elektrolyt noch Anspiruch 2. dadurch gekennzeichnet,
daß. das Übeegangsmetall Kupfer,
Mangan, Eisen, Nickel oder Kobalt ist.
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