DE2110451C3 - Organischer Festelektrolyt mit einem Elektrondonator-Akzeptor-Komplex, welcher 7.7.8.8-Tetracyanchinodimethan enthält - Google Patents
Organischer Festelektrolyt mit einem Elektrondonator-Akzeptor-Komplex, welcher 7.7.8.8-Tetracyanchinodimethan enthältInfo
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Description
Die ionische Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen EDA-Komplexes wird wie folgt gemessen und bestimmt:
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
Substanz, während man den Strom durch die Nadel beobachtet, wobei, falls innerhalb der
unterliegenden Substanz ionische Leitfähigkeit in Erscheinung tritt, der Strom durch die Nadel
rasch abnimmt infolge der anodischen Oxydation 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 beobachtet, wobei, falls eine stabile elektromotorische Kraft sich einstellt, es dann bekannt ist.
daß ionische Leitung vorliegt.
genmoieküls auf und bindet sich mit dem Gegenmolekül ionisch.
Leitfähigkeiten zeigen, welche, bezogen auf die Gesamtkitfähigkeit, einige 10·/· betragen. Solche Leit-
fähigkeiten sind größer als irgendwelche der bisher erreichten.
50 g Ammonium-TCNQ (NK4 · TCNQ-) und 1 g Aluminium-TCNQ (Al+ ' (TCNQ),,-), werden in
Alkohol unter Rückfluß gehalten und danach wieder auskristallisiert. Der Widerstand und die ionische
Leitfähigkeit der sich ergebenden Kristalle sind 5 X 10» Ω cm bzw. 5 °/o, obgleich der Widerstand
und die ionische Leitfähigkeit des Ammonium-TCNQ iO4 SJ cm bzw. 1 °/e betragen.
Man verwendet Triäthylammonium-TCNQ [(C,
H5)SNH+(TCNQ)-] mit einem Widerstand von
20 Ω cm und im wesentlichen fehlender ionischer
Leitfähigkeit. Das Triäthylammonium-TCNQ einschließlich 2 Gewichtsprozent Kupfer-TCNQ
[Cu++(TCNQ)2-] zeigt einen Widerstand von
500 Ω cm und eine ionische Leitfähigkeit von 1 °/o,
was erwünschte anodische Oxydierbarkeit schafft, wenn man die Substanz für Aluminium verwendet.
Man verwendet Kalium-TCNQ [K ^(TCNQ)-] mit
einem Widerstand von 109 Ω cm. Man findet, daß das
Kalium-TCNQ einschließlich 10 Gewichtsprozent Magnesium einen Widerstand von 500 Ω cm und eine
ionische Leitfähigkeit von 50 % besitzt.
ίο Es ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Elektrolyt
vorteilhaft ist, weil er leicht hergestellt werden kann ohne die Verwendung hoher Temperatur und
genaue Temperatursteuerung. Ferner wird die Verfestigung der Elektrolyte einer elektrischen Zelle,
eines Elektrolytkondensator, eines elektrolytischen
Verstärkers od. dgl. leicht erreicht, indem man den erfindungsgemäßen Elektrolyten benutzt. Die Verunreinigungen
an mehrwertigen Ionen, welche für erfindungsgemäße Elektrolyte verwendet werden können,
ao sind nicht auf die in den obigen Beispielen verwendeten
Ionen beschränkt, sondern man kann irgendwelche mehrwertigen Kationen verwenden.
Claims (5)
1. Organischer Feetelektrolyt mit einem Elektrondonator-Akzeptor-Kociplex, welcher 7.7.8.8-Tetracyanchinodiinethan enthält, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus einer Tetracyanchinondimethan-Verbmdung mit einem einwertigen Kation und einer Tetracyanchinodimethan-Verbindung mit einem mehrwertigen Kation
besteht und daß die Verbindung mit dem mehrwertigen Kation in einer Menge von 0,1 bis 10 10 Molekül, besitzen ionische Leitfähigkeiten von eini
Gewichtsprozent der Verbindung mit dem ein- gen Prozenten ihrer Gesamtleitfähigkeiten. Es 1st jeweiligen Kation vorliegt. doch erwünscht, daß für ein Elektrolyt ein hoch
2. Elektrolyt nach Anspruch 1, dadurch ge- ionisch leitfähiger EDA-Komplex verwendet wird.
kennzeichnet, daß das mehrwertige Kation ein Aufgabe der Erfindung ist es, organische Fest-
ErdalkatimetaMion, ein Ion eines seltenen Erd- »5 elektrolyte mit gesteigerter ionischer Leitfähigkeit zur
l i I i Übll d AI Vf ll
metalls, ein Ion eines Übergangsmetalls oder AIuminiumion ist.
3. Elektrolyt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalimetall Barium,
Calcium oder Magnesium ist. ao
4. Elektrolyt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dos seltene Erdmetall Cer oder
Samarium ist.
5. Elektrolyt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ubergangsmetall Kupfer,
Mangan, Eisen, Nickel oder Kobalt ist.
Verfügung zu stellen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Komplex aus einer Teiracyanchinondimethan-Verbindung mit einem einwertigen Kation und einer Tetracyanchinodimethan-Verbindung mit einem mehrwertigen Kation besteht und
daß die Verbindung mit dem mehrwertigen Kation in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Verbindung mit dem einwertigen Kation 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
Die Erfindung bezieht sich auf einen organischen 30 der ionischen Leitfähigkeit einer Substanz von der
Festelektrolyt mit einem Elektrondonator-Akzeptor- Anzahl der Gitterdefekte wie Leerstellen abhängig
Komplex, welcher 7.7.8.8-Tetracyanchinodimethan enthält.
Es sind verschiedene Typen ionisch leitfähiger, fester Substanzen bekannt, wovon einer ein anorga- 35
nisches Halogenid ist, beispieleweise Alkalihalogenide
Silberhalogenid und Erdalkalihelogenid. Keine dieser
Substanzen wird als Elektrolyt für einen Kondensator usw. verwendet, weü diese Substanzen sämtlich so
geringe Leitfähigkeiten besitzen, daB sie bei normalen 40 Aluminiumion Al
Temperaturen praktisch als Isolatoren zu betrachten werden, sind. Ein anderer Typ der bekannten, ionisch leitfähigen Substanzen ist ein teraäres Glasmaterial wie
Ag-J-Hg, welches kürzlich entwickelt worden ist. Diese Substanz besitzt einen Widerstand, welcher nur 45
etwa 100 Ohm cm betragt. Schwierigkeiten begegnet man jedoch beim Anlegen einer hohen Temperatur
und dem genauen Steuern der Umgebungstemperatur, wenn man die oben genannten ternären Glassubstanzen herstellt. so
Ferner sind organische Festelektrolyte mit einem Elektrondonator-Akzeptor-Komplex, der als Akzeptor Tetracyanchinodimetban (TCNQ) enthält, bekannt. Es ist bekannt, daß ein TCNQ-Molekül ein
großes und flaches Molekül ist, welches so große 55 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 Elektrondonator-Akzeptor-Komplex 6° als Ganzes erzeugt wird. Die Kristalle des Elektrondonator-Akzeptor-Komplexes können, je nach der
Größe des Ionisationspotentials des Gegenmoleküls, entweder ionisch oder neutral sein. Wenn das Gegenmolekül relativ geringe Ionisationspotentiale besitzt, «s liehe« die Erfindung. Es ist ersichtlich, daß die erfinso fängt das TCNQ-Molekül das Elektron des Ge- dungsgemäß bereiteten EDA-Komplexe ionische
ist, führt das Zusetzen mehwertiger 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 Ubergangs-Erdmetallen. Insbesondere sind Ba' , Ca ', Mg' ,Ce'", Sm* , Mn' , Fe ,
Ni' und Co" bevorzugt. Kupferion Cu · und
können ebenfalls verwendet
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