DE69414518T2 - Material zur erzeugung elektrischer energie - Google Patents

Material zur erzeugung elektrischer energie

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Naoaki Kanaoka-Kojo Sakai-Seisakush 1304 Kanaoka-Cho Sakai-Shi Osaka 591 Izumiya
Ikuko Mec-Kenkyusho Ibaraki 305 Takahasi
Teruo Mec-Kenkyusho Ibaraki 305 Umemoto
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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Energie, beispielsweise als Elektrizität, eine Vorrichtung hierfür und eine Verbindung mit einer N-F-Bindung von Erzeugen von Energie, beispielsweise als Elektrizität und eine diese Verbindung verwendende Batterie, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Erzeugen von Energie, beispielsweise als Elektrizität, durch die Verwendung von Materialien für ein Aktivmaterial für eine Batterie, einen Elektrolyten oder dgl., die man leicht handhaben kann und eine überlegene Umweltverträglichkeit zeigen.
    • Technischer Hintergrund
  • Eine typische herkömmliche Vorrichtung, die ein Verfahren zum Erzeugen von Energie, wie Elektrizität, einsetzt, ist eine Batterie, und man verwendet verschiedene Verbindungen als Elektrolyt und als Aktivmaterial für positive Elektroden.
  • Batterien sind eine Voraussetzung für elektrische Energiequellen, die leicht für das nationale Auskommen verwendet werden können, oder für wichtige Energiequellen für hochentwickelte Vorrichtungen, und man hat je nach den erforderlichen Eigenschaften verschiedene Batteriearten erforscht und entwickelt.
  • Batterien umfassen typischerweise Aktivmaterialien für positive Elektroden, Elektrolyte und Aktivmaterialien für negative Elektroden und werden üblicherweise durch die kombinierte Verwendung verschiedener unterschiedlicher Materialien so hergestellt, daß sie diversifizierte Anforderungen, wie Kompaktheit, leichtes Gewicht oder große Größe und ferner lange Lebensdauer, hohe Leistung, hohe elektromotorische Kraft, geringe Leistung über einen langen Zeitraum, Verwendbarkeit über einen weiten Temperaturbereich, Sicherheit und Umweltverträglichkeit erfüllen. Beispielsweise zeichnen sich Lithium-Primärbatterien, die man als Primärbatterie vom geschlossenen Typus kennt, durch eine hohe Energiedichte, eine geringe Selbstentladungsrate, ihre Verwendbarkeit über einen weiten Temperaturbereich, eine strikte Versiegelung oder dgl. aus. Beispiele hierfür sind Kohlenstofffluorid/Lithium-Batterien, die eine organische Elektrolyt-Lösung und Kohlenstoffluoride als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden einsetzen, Mangandioxid/Lithium- Batterien, die Mangandioxide als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden einsetzen, und Kupferoxid/Lithium- Batterien, die Kupferoxide als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden einsetzen. Die Merkmale der jeweiligen Batterien sind eine hohe elektromotorische Kraft und eine lange Lagerfähigkeit bei Kohlenstoffluorid/Lithium-Batterien, eine hohe elektromotorische Kraft und ein geringer Preis bei den Mangandioxid/Lithium-Batterien und die Austauschbarkeit mit herkömmlichen Batterien (1,5 V) bei den Kupferoxid/Lithium-Batterien.
  • Als Lithium-Primärbatterie gibt es auch eine Thionylchlorid/Lithium-Batterie, die eine besonders hohe elektromotorische Kraft und Energiedichte aufweist. Das Thionylchlorid dieser Batterie, das in Form einer Flüssigkeit bei Raumtemperatur vorliegt, wird sowohl als Aktivmaterial für die positiven Elektroden als auch für die Elektrolyte verwendet. Da Thionylchlorid jedoch giftig ist, ist dessen Verwendung für allgemeine Käufer begrenzt und daher sind diese Batterien unter dem Gesichtspunkt einer breiten Anwendbarkeit unterlegen.
  • Das die zuvor erwähnten Lithium-Primärbatterien Flüssigkeiten als Elektrolyt verwenden, sind immer undichte Stellen zu befürchten und gibt es Probleme dahingehend, daß durch Zersetzung ein Gas erzeugt wird, und daß die maximale Gebrauchstemperatur auf den Siedepunkt der Elektrolytlösung begrenzt ist. Daher wurde vorgeschlagen, einen Feststoff für die Elektrolyte zu verwenden. Beispielsweise wurde eine Lithium-Batterie entwickelt, die Lithiumjodid als Festelektrolyt und ein Jod/Poly(2-vinylpyridin) als Aktivmaterial für die positive Elektrode (JP-A-81919/1978) einsetzt. Da man jedoch aus Jod (12) und Poly(2-vinylpyridin) keine stabil gebundene Verbindung bilden kann, besteht bei Jod/Poly(2-vinylpyridin) die Möglichkeit, daß giftiges und korrosives Jod verdampft. Wenn man daher solch eine Batterie in mechanischen Präzisionsgeräten und medizinischen Vorrichtungen verwendet/einbaut, ist eine strenge Versiegelung erforderlich. Wie zuvor erwähnt, hat man bei herkömmlichen Batterien Probleme mit Lecks und Toxizität bzw. der Korrosivität der Batteriematerialien und dahingehend Nachteile, daß die Handhabung nicht einfach ist, und diese eine schlechtere Umweltverträglichkeit zeigen, wenn ein Schwermetall enthalten ist.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum Erzeugen von Energie, wie Elektrizität, das durch eine leichte Handhabung gekennzeichnet ist und hinsichtlich der Umweltverträglichkeit überlegen ist, eine Vorrichtung hierfür und die Verwendung einer Verbindung mit einer N-F-Bindung zum Erzeugen von elektrischer Energie durch eine elektrochemische Reaktion bereitzustellen, um eine hohe elektromotorische Kraft und eine gewünschte Spannung zu erzeugen.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von Energie, wie Elektrizität, ist derart beschaffen, daß man Energie, wie Elektrizität, durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einer Verbindung mit einer N-F-Bindung und einer Verbindung, die ein Elektron an die erwähnte Verbindung abgibt, erzeugt.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine schematische erläuternde Ansicht einer Batterie zur Messung eines Oxidationspotentials, die in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Fig. 2 ist eine schematische erläuternde Ansicht eines Meßverfahrens einer erfindungsgemäßen vollständig festen Batterie, die in den Beispielen 7 bis 16 hergestellt wurde.
  • Fig. 3 ist ein Graph, der Veränderungen der elektromotorischen Kraft einer erfindungsgemäßen vollständig festen Batterie, die in Beispiel 8 hergestellt wurde über den Zeitverlauf zeigt.
  • Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer in den Beispielen 18 bis 170 und 190 bis 205 hergestellten Batterie.
  • Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer in den Beispielen 171 bis 188 hergestellten Batterie.
    • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Zu den Verbindungen mit einer N-F-Bindung, die man in der vorliegenden Erfindung verwendet, zählen beispielsweise eine N-Fluorpyridinium-Verbindung, N-Fluorsulfonamid-Verbindung, N-Fluorchinuclidinium-Verbindung, N-Fluor-1,4- diazoniabicyclo[2.2.2]octan-Verbindung, N-Fluordisulfonimid- Verbindung, N-Fluoramid-Verbindung, N-Fluorcarbamat- Verbindung und N-Fluorpyridon-Verbindung.
  • Viele der zuvor erwähnten Verbindungen mit N-F-Bindung sind stabile Feststoffe in einem weiten Temperaturbereich, insbesondere sogar bei hoher Temperatur. Beispielsweise ist der Schmelzpunkt des N-Fluorpyridiniumtrifluormethansulfonats 185º bis 187ºC, der Zersetzungspunkt des N- Fluorpyridiniumhexafluorantimonats 293ºC, der Zersetzungspunkt des N-Fluorpyridinium-2-sulfonats 232º bis 235ºC, der Zersetzungspunkt des Poly(2-vinyl-N- fluorpyridiniumtetrafluorborats) 240ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluorpyridiniumtrichlormethansulfonats 205,5º bis 207ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluorpyridinium-Tetrafluorborats 196,8º bis 198ºC, der Zersetzungspunkt des N- Fluorpyridiniumhexafluorphosphats 202ºC, der Zersetzungspunkt des N-Fluorpyridiniumhexafluorarsenats 230ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluorpyridiniumperchlorats 225º bis 227,5ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2,4,6- trimethylpyridiniumtrifluormethansulfonats 168º bis 170ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2,4,6- trimethylpyridiniumfluorsulfats 162º bis 164ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2,4,6- trimethylpyridiniumtetrafluorborats 215º bis 217ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2,4,6-tri-t- butylpyridiniumtrifluormethansulfonats 238º bis 239ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2,6-di-t-butyl-4- methylpyridiniumtrifluormethansulfonats 158º bis 159ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-1,2,3,4,5,6,7,8- octahydroacridiniumtrifluormethansulfonats 150º bis 152ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2-fluormethyl-4,6- dimethylpyridiniumtrifluormethansulfonats 160º bis 162ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2- chlorpyridiniumtrifluormethansulfonats 149º bis 151ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-3,5- dichlorpyridiniumtetrafluorborats 208º bis 209ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluorpentachlorpyridiniumtetrafluorborats 198º bis 200ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-3,5- bis(trifluormethyl)pyridiniumtrifluormethansulfonats 193º bis 195ºC, der Schmelzpunkt des N-Fluor-2- acetylpyridiniumtrifluormethansulfonats 151º bis 152ºC, die Zersetzungstemperatur von N-Fluor-5- (trifluormethyl)pyridinium-2-sulfonat 190º bis 220ºC, der Schmelzpunkt von N-Fluor-6-chlorpyridinium-2-sulfonat 171º bis 173ºC, der Zersetzungspunkt von N- Fluorchinuclidiniumtrifluormethansulfonat 266º bis 268ºC, der Schmelzpunkt von N-Fluorchinuclidiniumheptafluorbutylat 142º bis 144ºC, der Zersetzungspunkt von N-Fluor-N'-methyl-1,4- diazabicyclo [2.2.2]octandi(trifluormethansulfonat) 220º bis 221ºC, der Schmelzpunkt von N-Fluor-N'-chlormethyl-1,4- diazoniabicyclo[2.2.2]octandi(tetrafluorborat) 170ºC, der Schmelzpunkt von N-Fluor-o-benzoldisulfonimid 139º bis 140ºC, der Schmelzpunkt von N-Fluorbenzolsulfonimid 114º bis 116ºC, der Schmelzpunkt von N-Fluor-3,3-dimethyl-2,3-dihydro-1,2- benzothiazol-1,1-dioxid 114º bis 116ºC, der Schmelzpunkt von (-)-N-Fluor-2,10-camphersultam 112º bis 114ºC, der Schmelzpunkt von (+)-N-Fluor-2-endo-methyl-2,10-camphersultam 151º bis 154ºC und der Schmelzpunkt von N-Fluor-3,4,5,6- tetrachlor-2-pyridon 102º bis 104ºC. Dies bedeutet, daß, da es sich bei Normaltemperatur um stabile Verbindungen handelt, die Handhabung dieser bei der Herstellung und bei der Verwendung als Produkt einfach ist, und daß die Umweltverträglichkeit ebenfalls besser ist, da kein Schwermetall darin enthalten ist. Bei der Verwendung als Elektrolyt wird die Verbindung zu einem ausgezeichneten Festelektrolyt und da sie auch ein Aktivmaterial für eine positive Elektrode ist, kann die Verbindung selbst sowohl als Aktivmaterial für die positive Elektrode als auch als Elektrolyt fungieren. Wenn man die Verbindung als Material für eine Batterie verwendet, kann man eine Primärbatterie mit einer geringen Größe und einer einfachen Struktur, die eine Struktur ohne Flüssig- und Gaslecks zeigt, zur Verfügung stellen, indem man einzig die positiven und negativen Elektroden mit Aktivmaterialien jeweils einander gegenüberstellt, ohne eine Elektrolytflüssigkeit und einen Separator dazwischen bereitzustellen.
  • Ferner kann man die elektromotorische Kraft durch Auswahl verschiedener Verbindungen mit einer N-F-Bindung ändern, was die Herstellung von Batterien ermöglicht, die den Anwendungen genügen, und was die Austauschbarkeit mit herkömmlichen Batterien leicht macht.
  • Viele der Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind als Fluorierungsmittel bekannt (JP-B-33707/1990, JP-A-295610/1988, JP-A-99062/1991, Bull. Chem. Soc. Jpn. 64, 1081(1991), Z. Chem. 5, 64(1965), EP-A-470669, Abstract of 17th National Meeting on Fluorine Chemistry (Osaka, 1992) Seiten 129-130, J. Fluorine Chem. 54, 207(1991), EP-A-526849, JP-A-504124/1992, J. Fluorine Chem. 55, 207(1991), J. Chem. Soc., Chem. Commun, 1992, 595, J. Org. Chem., 58, 2791(1993), J. Am. Chem. Soc., 106, 452(1984), J. Am. Chem. Soc. 108, 2445(1986), J. Fluorine Chem., 46, 297(1990), Tetrahedron Lett., 32, 1779(1991), Tetrahedron Lett., 29, 6087(1988), J. Am. Chem. Soc., 109, 7194(1987), JP-A-26264/1987, Synlett, 1991, 187, Tetrahedron Lett., 32, 1631(1991), Tetrahedron, 47, 7447(1991), Tetrahedron, 48, 1595 (1992), J. Org. Chem., 34, 2840(1969), J. Org. Chem., 35, 1545(1970), J. Fluorine Chem., 52, 389(1991), J. Fluorine Chem., 34, 281(1986)).
  • Man hat gefunden, daß als Fluorierungsmittel nützliche Verbindungen mit einer N-F-Bindung besonders ausgezeichnete Materialien zum Erzeugen von elektrischer Energie sind und auf diese Weise die vorliegende Erfindung vollendet.
  • Unter den erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F- Bindung, die effektive Komponenten der Materialien zum Erzeugen von elektrischer Energie sind, sind die als N- Fluorpyridinium-Verbindungen besonders bevorzugten Verbindungen durch die folgenden Formeln (I) und (II) dargestellt, Formel (I): Formel (II):
  • worin R¹ bis R¹&sup0; gleich oder verschieden sind, und irgendeiner dieser Reste ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Nitro-, Hydroxy-, Cyano- oder Carbamoyl- Gruppe; eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte Alkyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, Hydroxyl, einer Alkoxy-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Aryloxy-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, einer Acyl- Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, einer Acyloxy-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Alkenyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkenyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkenyl- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl- Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Alkinyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkinyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkinyl- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl- Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Aryl-Gruppe der zuvor erwähnten Aryl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen; eine Acyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Acyl-Gruppe der zuvor erwähnten Acyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom; eine Alkoxycarbonyl-Gruppe mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkoxycarbonyl- Gruppe der zuvor erwähnten Alkoxycarbonyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Aryloxycarbonyl-Gruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Aryloxycarbonyl-Gruppe der zuvor erwähnten Aryloxycarbonyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine Alkylsulfonyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkylsulfonyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkylsulfonyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Arylsulfonyl-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituiert Arylsulfonyl-Gruppe der zuvor erwähnten Arylsulfonyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine Alkylsulfinyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkylsulfinyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkylsulfinyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Arylsulfinyl-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Arylsulfinyl-Gruppe der zuvor erwähnten Arylsulfinyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine Alkoxy-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkoxy-Gruppe der zuvor erwähnten Alkoxy- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl- Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Aryloxy-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte Aryloxy-Gruppe der zuvor erwähnten Aryloxy- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Alkyl- Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatom;
  • eine Acyloxy-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte Acyloxy-Gruppe der zuvor erwähnten Acyloxy- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom;
  • eine Acylthio-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte Acylthio-Gruppe der zuvor erwähnten Acylthio-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom;
  • eine Alkansulfonyloxy-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkansulfonyloxy-Gruppe der zuvor erwähnten Alkansulfonyloxy-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Arensulfonyloxy-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Arensulfonyloxy-Gruppe der zuvor erwähnten Arensulfonyloxy-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine Carbamoyl-Gruppe, substituiert mit einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, oder eine substituiert Carbamoyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl-substituierten Carbamoyl-Gruppe, substituiert mit einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen;
  • eine Carbamoyl-Gruppe, substituiert mit einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte Carbamoyl-Gruppe der zuvor erwähnten Aryl-substituierten Carbamoyl-Gruppe, substituiert mit einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine Amino-Gruppe, substituiert mit einer Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte Amino-Gruppe der zuvor erwähnten Acyl-substituierten Amino-Gruppe, substituiert mit einer Halogen-Gruppe;
  • eine N-Fluorpyridiniumsalz-Gruppe oder eine substituierte N- Fluorpyridiniumsalz-Gruppe der zuvor erwähnten N- Fluorpyridiniumsalz-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine N-Alkylpyridiniumsalz-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen, oder eine substituierte N-Alkylpyridinium- Gruppe der zuvor erwähnten N-Alkylpyridiniumsalz-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • eine N-Arylpyridiniumsalz-Gruppe mit 11 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte N-Arylpyridinium- Gruppe der zuvor erwähnten N-Arylpyridiniumsalz-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen;
  • oder eine organische Polymerkette ist, und
  • worin R¹ bis R¹&sup0; in verschiedenen Kombinationen eine Ringstruktur mit oder ohne Heteroatom bilden können. Eine der Reste R&sup6; bis R¹&sup0; ist -RSO&sub3;- (R ist eine Einfachbindung oder eine Alkylen-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen) und X&supmin; ist die konjugierte Base einer Broensted-Säure.
  • Zu den Broensted-Säuren zum Herstellen von X&supmin; zählen beispielsweise Sulfonsäuren, wie Methansulfonsäure, Butansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Nitrobenzolsulfonsäure, Dinitrobenzolsulfonsäure, Trinitrobenzolsulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Perfluorbutansulfonsäure, Perfluoroctansulfonsäure, Perfluor(2-ethoxyethan)sulfonsäure, Perfluor(4- ethylcyclohexan)sulfonsäure, Trichlormethansulfonsäure, Difluormethansulfonsäure, Trifluorethansulfonsäure, Fluorsulfonsäure, Chlorsulfonsäure, Camphersulfonsäure, Bromcamphersulfonsäure, Δ&sup4;-Cholesten-3-on-6-sulfonsäure, 1- Hydroxy-p-menthan-2-sulfonsäure, p-Styrolsulfonsäure, β- Styrolsulfonsäure, Vinylsulfonsäure und Perfluor-3-dioxa-4- methyl-7-octensulfonsäure; Polysulfonsäuren, wie Poly(vinylsulfonsäure), Poly(p-styrolsulfonsäure), Poly(2- acrylamid-2-methyl-1-propansulfonsäure) und ein Copolymer hiervon mit Styrol und Poly(perfluor-3,5-dioxa-4-methyl-7- octensulfonsäure) und ein Copolymer hiervon mit Tetrafluorethylen; Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure; Halogensäuren, wie Fluorwasserstoff, Flußsäure, Chlorwasserstoff, Salzsäure, Bromwasserstoff, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoff, Jodwasserstoffsäure, Perchlorsäure, Perbromsäure, Perjodsäure, Chlorsäure und Bromsäure; Monoalkylsulfate, wie Monomethylsulfat und Monoethylsulfat; Carbonsäuren, wie Essigsäure, Ameisensäure, Trichloressigsäure, Trifluoressigsäure, Pentafluorpropionsäure, Dichloressigsäure und Acrylsäure; Polycarbonsäuren wie Poly(acrylsäure), Poly(perfluor-3,6-dioxa-4-methyl-7-octensäure) und ein Copolymer hiervon mit Tetrafluorethylen; Verbindung von Lewis-Säuren wie HBF&sub4;, HPF&sub6;, HSbF&sub4;, HSbF&sub6;, HAsF&sub6; und HBCl&sub3;F mit Halogenwasserstoffen; Aryl-substituierte Bor- Verbindungen, wie:
  • acidische Amid-Verbindungen wie (FSO&sub2;)&sub2;NH, (PhSO&sub2;)&sub2;NH, (CF&sub3;SO&sub2;)&sub2;NH, (C&sub4;F&sub9;SO&sub2;)&sub2;NH, CF&sub3;SO&sub2;NHSO&sub2;C&sub6;F&sub1;&sub3;,
  • und
  • Kohlenstoffsäure-Verbindungen, wie (FSO&sub2;)&sub3;CH, (CF&sub3;SO&sub2;)&sub3;CH, (PhOSO&sub2;)&sub3;CH, (CF&sub3;SO&sub2;)&sub2;CH&sub2;, (CF&sub3;SO&sub2;)&sub3;CH, (C&sub4;F&sub9;SO&sub2;)&sub3;CH und (CgF&sub1;&sub7;SO&sub2;)&sub3;CH.
  • Als Verbindungen der Formel (I) unter den zuvor erwähnten N- Fluorpyridinium-Verbindungen sind beispielsweise jene, die in Tabelle I angegeben sind, bevorzugt, wobei die Verbindungen der Formel (I) jedoch nicht auf diese begrenzt sind.
  • Formel (I):
  • In der Tabelle I ist n eine ganze Zahl von 10 bis 100000, m eine ganze Zahl von 10 bis 10000 und p und q sind jeweils ganze Zahlen von 1 < p + q &le; 1000. Tabelle I -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung-
  • Als Verbindungen der Formel (11) unter den zuvor erwähnten N- Fluorpyridinium-Verbindungen sind beispielsweise jene, die in Tabelle 11 angegeben sind, bevorzugt, wobei die Verbindungen der Formel (11) jedoch nicht auf diese begrenzt sind. Formel (II): Tabelle II -Fortsetzung-
  • Für die N-Fluorpyridinium-Verbindungen kann man beispielsweise auch N-Fluorpyridiniumpyridinheptafluordiborat der folgenden Formel anführen.
  • oder
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind die N- Fluorsulfonamid-Verbindungen der folgenden Formel (III) besonders bevorzugt:
  • (worin Ra und Rb gleich oder verschieden sind und jeweils eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Aryl-Gruppe mit C&sub6; bis C&sub1;&sub5; Kohlenstoffatomen, oder eine substituiert Aryl-Gruppe der zuvor erwähnten Aryl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, Nitro, Cyano, einer Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, oder eine Pyridyl-Gruppe oder eine substituiert Pyridyl-Gruppe der zuvor erwähnten Pyridyl- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, sind. Ra und Rb können eine Ringstruktur mit oder ohne Heteroatom bilden und Rb kann ein Wasserstoffatom sein). Beispiele hierfür sind
  • und
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind unter den N-Fluorchinuclidinium-Verbindungen die bevorzugten durch die folgende Formel (IV) dargestellt:
  • (X ist eine konjugierte Base der zuvor erwähnten Broensted- Säure). Beispiele hierfür sind:
  • und
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind unter den N-Fluor-1,4-diazoniabicyclo[2.2.2]octan-Verbindungen die besonders bevorzugten durch die folgende Formel (V) dargestellt:
  • (Rc ist eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, Nitro, Cyano, eine(r) Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Alkoxy- Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Alkoxycarbonyl-Gruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, und X und X' sind gleich oder verschieden und sind jeweils eine konjugierte Base der zuvor erwähnten Broensted-Säure). Beispiele hierfür sind:
  • und
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind unter den N-Fluordisulfonimid-Verbindungen die besonders bevorzugten durch die folgende Formel (VI) dargestellt:
  • (worin Rd und Re gleich oder verschieden sind und jeweils sind eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl- Gruppe mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen, oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Aryl- Gruppe der zuvor erwähnten Aryl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, Nitro, Cyano, einer Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Rd und Re können die Ringstruktur mit oder ohne Heteroatom bilden und sind so vereint, daß sie eine aromatische Ringstruktur mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen bilden oder sind so ausgebildet, daß ein Halogenatom, Nitro, Cyano, eine Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen die zuvor erwähnte aromatische Ringstruktur substituiert.) Beispiele hierfür sind:
  • und
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind unter den N-Fluoramid-Verbindungen die besonders bevorzugten durch die folgende Formel (VII) dargestellt:
  • (worin Rf und Rg gleich oder verschieden sind und jeweils sind: Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Amino-Gruppe oder eine substituierte Amino-Gruppe der zuvor erwähnten Amino-Gruppe, substituiert mit einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Aryl-Gruppe der zuvor erwähnten Aryl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, Nitro, Cyano, einer Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Rf und Rg können die Ringstruktur mit oder ohne Heteroatom bilden.) Beispiele hierfür sind:
  • CH&sub3;NFCHO , C&sub2;H&sub5;NFCHO, CH&sub3;CONFCH&sub3;, C&sub2;H&sub5;NHCONF&sub2;, H&sub2;NCONF&sub2;,
  • und
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind unter den N-Fluorcarbamat-Verbindung die besonders bevorzugten durch die folgende Formel dargestellt:
  • (worin Rh und Ri gleich oder verschieden sind, und jeweils sind: eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Alkyl-Gruppe der zuvor erwähnten Alkyl- Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom oder einer Aryl- Gruppe mit 6 bis 16 Kohlenstoffatomen, oder eine Aryl-Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Aryl- Gruppe der zuvor erwähnten Aryl-Gruppe, substituiert mit einem Halogenatom, Nitro, Cyano, einer Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder einer Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Ri kann ein Wasserstoffatom sein, und Rh und Ri können eine Ringstruktur mit oder ohne Heteroatom bilden. Oder Rh und Ri sind so vereint, daß sie eine aromatische Ringstruktur mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen, oder so ausgebildet, daß ein Halogenatom, Nitro, Cyano, eine Acyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen die zuvor erwähnte aromatische Ringstruktur substituiert.) Beispiele hierfür sind:
  • CH&sub3;OCONFH, C&sub2;H&sub5;OCONFH, CH&sub3;OCONFCH&sub3;,
  • und
  • Unter den Verbindungen mit einer N-F-Bindung sind unter N- Fluorpyridon-Verbindungen die besonders bevorzugten durch die folgende Formel (IX) dargestellt:
  • (worin Rj bis Rm die gleiche Bedeutung haben, wie die Gruppen, die in der Formel (I) als R¹ bis R&sup5; definiert sind.) Beispiele hierfür sind:
  • und
  • Als Verbindung mit N-F-Bindung kann man beispielsweise auch
  • und
  • verwenden.
  • Die erfindungsgemäßen Stoffe zum Erzeugen von elektrischer Energie können in der Form eines Pulvers oder eines Films (Folie) vorliegen.
  • Die erfindungsgemäßen Stoffe für die elektrische Energie sind besonders nützlich als Aktivmaterialien für positive Elektroden von Batterien und/oder als Elektrolyte, wie zuvor erwähnt. Wenn man sie als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden verwendet, zeigen die Verbindungen mit der zuvor erwähnten N-F-Bindung unterschiedliche elektromotorische Kräfte wegen der Vielzahl molekularer Gewichte und Strukturen. Im allgemeinen besteht eine Beziehung zwischen der elektromotorischen Kraft und dem Elektronenmangel der N-F-Bindung, oder den elektrischen Eigenschaften eines an das Stickstoffatom des N-F zu bindenden Substituenten, insbesondere zu elektronenziehenden und elektronengebenden Eigenschaften. Wenn die Verbindung mit der N-F-Bindung eine N-Fluorpyridinium-Verbindung ist, hängt die elektromotorische Kraft von den elektrischen Eigenschaften der Substituenten am Pyridin-Ring und der Zahl der Substituenten ab. Daher ist es möglich, die gewünschte elektromotorische Kraft durch Auswählen der Art, der Kombination und der Zahl der Substituenten zu erhalten. Wenn man die erfindungsgemäßen Stoffe als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden zusammen mit verschiedenen Materialien für die negativen Elektroden verwendet, kann man eine elektromotorische Kraft im Bereich von 0,5 bis etwa 4,5 V erhalten.
  • Wenn bei der N-Fluorpyridinium-Verbindung eine 3 V übersteigende elektromotorische Kraft erforderlich ist, kann der Pyridin-Ring Substituenten mit elektronenziehenden Gruppen aufweisen. Zu den bevorzugten elektronenziehenden Gruppen zählen beispielsweise ein Halogenatom, wie ein Fluoratom, Chloratom oder Bromatom, Nitro, eine Trihalogenmethyl-Gruppe, Cyano, eine Acyl-Gruppe und eine Alkoxycarbonyl-Gruppe. Wenn in der Zwischenzeit eine elektromotorische Kraft zwecks Austauschbarkeit mit 1,5 V- und 2 V-Batterien erforderlich ist, kann der Pyridin-Ring Substituenten von beispielsweise elektronengebenden Gruppen aufweisen. Zu den bevorzugten Elektronendonor-Gruppen zählen beispielsweise eine Alkyl-Gruppe, wie Methyl oder Ethyl; eine Alkoxy-Gruppe, wie Methoxy oder Ethoxy; eine Aryloxy-Gruppe, wie Phenoxy oder Tolyloxy und dgl.
  • Viele der Verbindungen mit einer N-F-Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung haben einen Schmelzpunkt von nicht weniger als etwa 100ºC, wie zuvor erwähnt, und können daher als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden und/oder als Festelektrolyte verwendet werden, die man bei einer hohen Temperatur einsetzen kann. Wenn man sie als Aktivmaterialien für die positiven Elektroden verwendet, reagieren die Verbindungen mit Lithium, Zink und Magnesium der negativen Elektroden und es bildet sich ein Metallfluoride umfassender Schutzfilm an der Grenzfläche dazwischen.
  • Mit jenem Film kann man Batterien stabil über einen langen Zeitraum ohne Kurzschluß und ebenfalls mit nahezu keiner Selbstentladung lagern. Ein Separator ist natürlich nicht notwendig. Wenn es ferner zu einer elektrochemischen Reaktion der erfindungsgemäßen Verbindung mit den Aktivmaterialien (Metall) für die negativen Elektroden kommt, diffundieren Metallionen in die erfindungsgemäßen Verbindungen, wodurch sich ein Metallkomplex mit ionischer Leitfähigkeit bildet. Selbst wenn somit die zuvor beschriebene Reaktion fortschreitet, bleibt die ionische Leitfähigkeit erhalten. Wenn man sie als Festelektrolyte verwendet, sind Verbindungen mit einem geringeren inneren Widerstand bevorzugt, anders ausgedrückt, sind als die Verbindungen, die eine hohe ionische Leitfähigkeit ergeben, für den X&supmin;-Abschnitt der Salzstruktur, beispielsweise Trifluormethansulfonat, Tetrafluorborat, Hexafluorantimonat, Hexafluorarsenat, Tetrakis[bis(trifluormethyl)phenyl]borat, Perchlorat und Hexafluorphosphat besonders bevorzugt.
  • Nun wird eine bevorzugte Batteriestruktur erläutert, in der man die erfindungsgemäße Verbindung mit einer N-F-Bindung verwendet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt.
  • (1) Wenn man die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung nur auf den Aktivmaterialien für die positiven Elektroden einer Batterie verwendet, die eine Elektrolytlösung einsetzt.
    • [Herstellung der positiven Elektrode]
  • Wenn die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung in Form eines Pulvers vorliegen, bringt man sie durch Pressen oder dgl. in die gewünschte Form, oder man mischt sie gegebenenfalls mit beispielsweise einem Bindemittel und einem elektrisch leitfähigen Mittel, und bringt sie durch Pressen, zusammen mit einem Stromkollektor in die gewünschte Form. Als Bindemittel verwendet man vorzugsweise beispielsweise übliche Bindemittel, wie Poly(tetrafluorethylen)-Pulver, Carboxymethylcellulose und Poly(vinylalkohol); als elektrisch leitfähiges Mittel verwendet man vorzugsweise beispielsweise Nickelpulver, feine Metallfasern und Kohlenstoffe, wie Graphit und Acetylenruß; und als Stromkollektor verwendet man vorzugsweise beispielsweise Graphit, ein Netz, ein Lochungsmetall (geschäumte Metalle), ein Metallfasernetz und dgl. aus Platin, Gold, Nickel, rostfreiem Stahl, Eisen, Kupfer oder dgl.
  • Wenn die Verbindungen mit einer N-F-Bindung zu einem filmartigen Material formbar sind, wie dies der Fall ist, wenn Verbindungen umfaßt sind, wie ein Polymer mit einem hohen Molekulargewicht, oder wenn die Verbindungen durch ein Filmformungsmittel zu einem filmartigen Material formbar werden, dann verarbeitet man sie zu dem Film, wie sie sind, oder gegebenenfalls mischt man sie mit einem Bindemittel und einem elektrisch leitfähigen Mittel oder Additiven, wie nachstehend erwähnt, um ein filmartiges Material zu ergeben, das dann zu einer positiven Elektrode in kombinierter Verwendung mit dem Stromkollektor verarbeitet wird. Als Filmformungsmittel sind beispielsweise polymere Stoffe, wie Poly(ethylenoxid), Poly(ethylen), Poly(tetrafluorethylen), Poly(vinylacetat), Poly(acrylnitril) und Poly(methyl)acrylat oder Gelatine bevorzugt.
  • Man kann die Verbindungen auch im Form einer Mischung mit anderen bekannten Aktivmaterialien für die positiven Elektroden verwenden.
    • [Elektrolyt]
  • Als Elektrolyt kann man irgendeinen herkömmlichen Elektrolyt verwenden, unabhängig davon, ob er flüssig oder fest ist. Zu den bevorzugten Flüssig-Elektrolyten zählen beispielsweise Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Sulfolan, &gamma;-Butyrolacton, 1,3-Dioxolan, 2-Methyltetrahydrofuran, Diethylether, Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan und Acetonitri, in denen Lithiumperchlorat, Tetrabutylammoniumperchlorat, Lithiumtrifluormethansulfonat, Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorantimonat, Lithiumhexafluorarsenat, Lithiumhexafluorphosphat, Lithiumtetrachloraluminium, Zinkchlorid, Zinkfluorid, Magnesiumchlorid, Magnesiumfluorid, Ammoniumfluorid, Ammoniumchlorid, Natriumperchlorat oder dgl. gelöst sind, und als Festelektrolyte sind beispielsweise Lithiumtrifluormethansulfonat, Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorantimonat, Lithiumhexafluorarsenat, Lithiumhexafluorphosphat, Lithiumperchlorat, Magnesiumtriflfuormethansulfonat, Zinktetrafluorborat, PbSnF&sub4;, LaF&sub3;, Pb0,9Sn0,9Zr0,2F4,4, Lithiumtrifluormethansulfonat/Poly(ethylenoxid), Lithiumperchlorat/Poly(propylenoxid) bevorzugt.
    • [Negative Elektrode]
  • Als negative Elektrode kann man beispielsweise Lithium, Aluminium, Zink, Lithium-Legierung, Magnesium und Kupfer verwenden, die herkömmlicherweise eingesetzt worden sind.
    • [Separator]
  • Wenn der Separator verwendet wird, kann man beispielsweise ein gewebtes Textilerzeugnis, ein nicht-gewebtes Textilerzeugnis und dgl. aus Polyamid, Polypropylen oder dgl. nehmen, die üblicherweise verwendet worden sind.
  • Die zuvor erwähnten Elemente kann man auf übliche Weise zu der Batterie zusammenbauen.
  • (2) Wenn man die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung nur als Festelektrolyt verwendet.
    • [Elektrolyt]
  • Man kann verschiedene Formen von Festelektrolyten auf die gleiche Weise herstellen, wie bei der Herstellung der positiven Elektrode in obigem Abschnitt (1), abgesehen davon, daß man kein elektrisch leitfähiges Mittel beimengt und keinen Stromkollektor verwendet.
    • [Positive Elektrode]
  • Für die positive Elektrode kann man übliche Aktivmaterialien verwenden. Dies sind beispielsweise Oxide wie MnO&sub2;, Ag&sub2;CrO&sub4;, SO&sub2;, AgO, PbO&sub2;, NiOOH, CuO&sub2; und V&sub2;O&sub5;, einfache Substanzen, wie Cl&sub2; und Br&sub2;, und Halogenide, wie SOCl&sub2; und SO&sub2;Cl&sub2;. Man stellt die positiven Elektroden auf die übliche Weise her.
    • [Negative Elektroden]
  • Wie in Abschnitt (1) zuvor erläutert.
    • [Separator]
  • Ein Separator ist grundsätzlich nicht notwendig. Wenn die Festigkeit der erfindungsgemäßen geformten Verbindungen mit einer N-F-Bindung nicht ausreicht, oder wenn man Befürchtungen hinsichtlich der Stabilität bei Langzeitgebrauch hat, kann man den Separator, auf den in Abschnitt (1) Bezug genommen wurde, verwenden.
  • Man kann die Batterie auf übliche Weise zusammenbauen, indem man die (den) zuvor erwähnte(n) positive Elektrode, negative Elektrode und Festelektrolyt und gegebenenfalls den Separator verwendet.
  • (3) Wenn man die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung für die positive Elektrode verwendet, die sowohl als Aktivmaterial für die positive Elektrode als auch als Elektrolyt eingesetzt wird.
    • [Herstellung der positiven Elektrode, die man sowohl als Aktivmaterial der positiven Elektrode als auch als Elektrolyt verwendet]
  • Wenn man die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F- Bindung verwendet, kann man die positive Elektrode auf die im vorigen Abschnitt (1) beschriebene Weise herstellen. In jenem Fall muß man wegen der kombinierten Verbindung als Aktivmaterial für die positive Elektrode und als Elektrolyt aufpassen, keinen Kurzschluß zu verursachen, wenn man ein elektrisch leitfähiges Mittel verwendet. Wenn man verschiedene Verbindungen mit einer N-F-Bindung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, kann man die positiven Elektroden auf die in Abschnitt (1) oder (2) beschriebene Weise herstellen.
    • [Negative Elektrode]
  • Wie im zuvor erwähnten Abschnitt (1).
    • [Separator]
  • Da die Grenzfläche zwischen dem Elektrolyt und der negativen Elektrode der vorliegenden Erfindung wegen der Bildung des Schutzfilms, wie er zuvor erwähnt wurde, nicht unter Kurzschlußbedingungen gerät, ist ein Separator grundsätzlich nicht notwendig. Gegebenenfalls kann man den in Abschnitt (1) erwähnten Separator verwenden.
  • Man kann die Batterie auf die in Abschnitt (2) erwähnte Weise zusammenbauen, wenn man verschiedene Arten der erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung als Elektrolyt verwendet. Wenn man die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung für die positive Elektrode verwendet, die sowohl als Aktivmaterial für die positiven Elektroden als auch als Elektrolyt eingesetzt wird, kann man die Batterie auf die übliche Weise zusammenbauen, wobei man die positive Elektrode direkt in Kontakt mit der negativen Elektrode bringt, und gegebenenfalls einen Separator verwendet.
  • Bei den zuvor unter (2) und (3) erwähnten Fällen, gibt es viele Fälle, wo die Batterie selbst bei einer Temperatur von beispielsweise nicht weniger als 100ºC ohne Leck verwendet werden kann, da die Batterie vom Typus vollständig fest sein kann.
  • Man kann eine Batterie mit einem geringen inneren Widerstand auch herstellen, indem man 1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, stärker bevorzugt 2 bis 40 Gew.-% einer oder mehrerer polarer Verbindungen mit der Verbindung mit N-F- Bindung mischt. In der Batterie verwendbare polare Verbindungen, die die Eigenschaften einer vollständig festen Batterie in den Fällen aufrecht erhalten, wo die zugegebene der polaren Verbindung gering ist oder deren Schmelzpunkt oberhalb der Normaltemperatur liegt, sind beispielsweise polare organische Verbindungen, wie Dimethylsulfon, Dimethylcarbonat, Diphenylsulfon, Methylphenylsulfon, 1,3- Dioxolan, &gamma;-Butyrolacton, Sulfolan, Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Tetraethylenglykoldimethylether, Triethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldimethylether, Dimethoxyethan, Ethylenglykol, Ethanol, Methanol, Wasser, Diethylether, Tetrahydrofuran, 2-Methyltetrahydrofuran, Nitromethan, Nitroethan, Nitrobenzol, Dinitrobenzol, Acetonitril, Propionitril und Benzonitril; und polare anorganische Verbindungen, wie Lithiumtrifluormethansulfonat, Lithiumtetrafluorborat, Lithiumhexafluorphosphat, Lithiumhexafluorarsenat, Lithiumhexafluorantimonat, Lithiumperchlorat, Natriumperchlorat, Kaliumperchlorat, Ammoniumtrifluormethansulfonat, Ammoniumtetrafluorborat, Ammoniumchlorid, Natriumtrifluormethansulfonat, Kaliumtrifluormethansulfonat, Zinktrifluormethansulfonat, Zinktetrafluorborat, Magnesiumtrifluormethansulfonat und Magnesiumtetrafluorborat.
  • Die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung, wie sie zuvor beschrieben wurden, sind als Materialien für Primärbatterien von Nutzen, und es ist deren Verwendung, beispielsweise als Materialien für Batterien, wie zum Energiespeichern, und als Elektrodenmaterialien und als Filmmaterialien für andere elektrochemische Sensoren, chemische Sensoren und dgl. zu erwarten.
  • Bei der Verwendung von Batterien ist es möglich, die Batterien herzustellen und gleichzeitig den besten Gebrauch von der einfachen Handhabung und der Umweltverträglichkeit der Verbindungen mit einer N-F-Bindung zu machen. Durch Auswahl verschiedener Arten der Verbindungen mit einer N-F- Bindung, kann man eine hohe elektromotorische Kraft, eine hohe Energiedichte, eine Verwendbarkeit über einen weiten Temperaturbereich und eine lange Lebensdauer erzielen. Durch weitere Auswahl der Verbindungen mit einer N-F-Bindung kann man eine höhere elektromotorische Kraft oder die gewünschte elektromotorische Kraft erhalten und Batterien herstellen, die auf die Anwendungen abgestimmt sind. Daher kann man eine breite Anwendung in der Form von Batterieserien erwarten, indem man nur die Art der erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung ändert, ohne die Verpackungen und dgl. zu modifizieren. Bei Batterien, die als positive Elektrode die Verbindungen mit einer N-F-Bindung sowohl als Aktivmaterial für die positive Elektrode als auch als Elektrolyt einsetzen, vereinfacht sich die Struktur der Batterien, und so ist es möglich, eine geringe Größe und ein leichtes Gewicht zu erzielen. Es ist ebenfalls möglich, die Batterien durch Integration dünner zu machen.
  • Die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einer N-F-Bindung werden durch Beispiele erläutert, die Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
    • Beispiele 1 bis 6
  • Die Oxidationspotentiale der in Tabelle 1 gezeigten N- Fluorpyridinium-Verbindungen wurden durch Cyclovoltametrie mit der in Fig. 1 gezeigten Batterie auf die nachstehend erläuterte Weise gemessen.
  • Die Arbeitselektrode und eine Gegenelektrode bestanden aus Platin und die Referenzelektrode war aus Silber. Man füllte die Batterie mit 20 ml eines Lösungsmittels (2 ml für die Standardelektrode). Acetonitril wurde als Lösungsmittel verwendet, nachdem es mit Calciumhydroxid 2 Tage lang gemischt worden war und dann unter Rückfluß erhitzt und destilliert wurde. Silbernitrat und das verwendete N- Fluorpyridinium wurden vor der Verwendung durch Absaugen entwässert. Für die Standardelektrode bestand die Acetonitril-Lösung aus 0,1 M Silbernitrat und war die Konzentration der N-Fluorpyridinium-Verbindungen 10 mM, um ein Absinken der Spannung zu verhindern, und die Konzentration des Lithiumtrifluormethansulfonats betrug 0,1 M.
  • Lithiumtrifluormethansulfonat, das als Stützelektrolyt verwendet wurde, wurde wegen seiner stark hygroskopischen Eigenschaften nach dem Wiegen unter Erwärmen entlüftet. Ferner entfernte man das Wasser beim Einsatz von wasserfreiem Tetrahydrofuran wegen der möglichen Hydratisierung mit Lithiumtrifluormethansulfonat. Da das elektrische Potential bei der Reaktion mit Wasser dem Reduktionspotential der N- Fluorpyridinium-Verbindungen nahe kommt, wurde das Entwässern gründlich ausgeführt. Die Platinelektrode wurde mit einem Schleif(sand)papier poliert, mit Königswasser gewaschen und dann vor der Verwendung mit Wasser abgespült. Die Silberelektrode wurde nach dem Polieren mit einen Schleif(sand)papier mit einer Mischung aus Methanol und Salpetersäure (9 : 1) gewaschen und mit Wasser abgespült. Alle Batterien wurden mit Argongas unter Erwärmen mit einem Heißlufterhitzer getrocknet. Man verwendete Fett für die geschliffenen Glasteile und die Arbeiten zum Zusammenbau der Batterie wurden unter Argonatmosphäre in einem Handschuhkasten durchgeführt. Vor der Messung ließ man ebenfalls Argongas für nicht weniger als 30 min im Inneren der zu messenden Batterie sprudeln. Die erhaltenen Ep-Werte (Spitzenpotential) sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Werte werden unter Bezug auf jene für eine gesättigte Calomel- Elektrode (SCE) gezeigt. Tabelle 1
  • Wie man aus Tabelle 1 sehen kann, zeigt die N-Fluorpyridin- Verbindung, die mit einer Elektronendonor-Gruppe, wie Methyl, substituiert ist, eine geringe elektromotorische Kraft, während die N-Fluorpyridinium-Verbindung, die mit einer elektronenziehenden Gruppe, wie Chlor, substituiert ist, eine hohe elektromotorische Kraft erzeugt. Darüber hinaus kann man die elektromotorische Kraft in einem hohen Maße durch Änderung der Position, Zahl und Art dieser Substituenten verändern.
    • Beispiele 7 bis 10 < Herstellung einer Batterie unter Einsatz von Verbindungen mit einer N-F-Bindung - Nr. 1>
  • Man stellte unter Verwendung des durch die folgende Formel dargestellten N-Fluorpyridiniumtrifluromethansulfonats:
  • Sowohl als Elektrodenmaterial für das Aktivmaterial der positiven Elektrode als auch als Festelektrolyt eine vollständig feste Batterie auf die folgende Weise her. Alle Experimente wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.
  • Ein fünfzig mg N-Fluorpyridiniumtrifluormethansulfonat wurden durch manuelles Pressen zu einer Scheibenform mit 7 mm Durchmesser und 2 mm Dicke, verfestigt, und, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen der Platinelektrode und der in Tabelle 2 gezeigten negativen Elektrode plaziert. Auf diese Weise stellte man eine vollständig feste Batterie her und maß die Spannung des offenen Schaltkreises mit einem Voltmeter. Die Messungen wurden bei den Beispielen 7 bis 9 in natürlicher Atmosphäre und beim Beispiel 10 in einer Argongasatmosphäre durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
  • Die Fig. 3 zeigt die Veränderungen der Spannung des offenen Schaltkreises im Beispiel 8 unter Verwendung von Zink für die negative Elektrode über den Zeitverlauf hinweg.
  • Wie man an Tabelle 2 sehen kann, kann man die elektromotorische Kraft auch ändern, indem man die negative Elektrode auswählt. Ferner wird an Fig. 3 deutlich, daß die ursprüngliche Spannung des offenen Schaltkreises stabil ist und daß man Batterien in der vollständig festen Form über einen langen Zeitraum lagern kann.
    • Beispiele 11 bis 16
  • Die Spannungen des offenen Schaltkreises wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 8 gemessen, abgesehen davon, daß in Beispiel 8 die in Tabelle 3 gezeigten N- Fluorpyridinium-Verbindungen anstelle des N- Fluorpyridiniumtrifluormethansulfonats verwendet wurden.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
    • Beispiel 17
  • Die Batterie (Einsatz von N- Fluorpyridiniumtrifluormethansulfonat) des Beispiels 8, die man unter Verwendung von Zink für die negative Elektrode hergestellt hatte, wurde mit dem in Fig. 2 gezeigten Schalter in einen geschlossenen Schaltkreis integriert und man maß die Spannungen in einer Sekunde, nachdem verschiedene Belastungen (loads), wie in Tabelle 4 gezeigt, angelegt wurden.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
  • Anhand von Tabelle 4 wird klar, daß die erfindungsgemäßen N- Fluorpyridin-Verbindungen als neues Material zur wirklichen Erzeugung von Energie, wie Elektrizität, nützlich sind.
    • Beispiele 18 bis 170 < Herstellung von Batterien unter Einsatz der Verbindungen mit einer N-F-Bindung-Nr. 2>
  • Man verstrich etwa 120 mg der in Tabelle 5 gezeigten Verbindungen mit einer N-F-Bindung, die in einem Mörser vollständig zermahlen wurden, oder etwa 120 mg der Verbindung mit einer N-F-Bindung, die man mit Additiven in einem Mörser in dem in Tabelle 5 gezeigten Gewichtsverhältnis bezüglich der Verbindungen mit einer N-F-Bindung vollständig gemischt hatte, dünn über eine 1 cm · 1 cm-Metallplatte, wie eine Platinplatte und eine Goldplatte, die einen Stromkollektor auf der positiven Elektrodenseite bilden würden. Die gegenüberliegende Seite wurde mit einer Fluorharzlage heruntergepreßt und mit einer Presse 10 min lang unter den in der Tabelle gezeigten Drücken (t/cm²) gepreßt gehalten. Auf diese Weise konnte man den festen Formgegenstand, der die Verbindungen mit einer N-F-Bindung enthielt, formen und dessen Dicke betrug etwa 100 um. Dann entfernte man die Fluorharzlage und ersetzte diese durch eine Metallplatte, wie Zink, Magnesium oder Lithium, die zum Aktivmaterial für die negative Elektrode würden, um deren Spannung im offenen Schaltkreis und deren inneren Widerstand zu messen. Das Pressen wurde vollständig in einer natürlichen Atmosphäre ausgeführt. Der Zusammenbau der Batterie und die Messung wurden in einer natürlichen Atmosphäre ausgeführt, wenn die negative Elektrode aus Zink oder Magnesium war, und in einer Argongasatmosphäre, wenn die negative Elektrode aus Lithium war. Im Fall von N-Fluor-3,5- dichlorpyridiniumtrifluormethansulfonat, N-Fluor-3,5- dichlorpyridiniumtetrafluorborat, N-Fluor-2,6-dichlorpyridiniumtrifluormethansulfonat, N-Fluor-2,6- dichlorpyridiniumtetrafluorborat, N-Fluor-2,3,4,5,6- pentachlorpyridiniumtrifluormethansulfonat und N-Fluor- 2, 3,4,5,6-pentachlorpyridiniumtetrafluorborat führte man das Zusammenbauen der Batterie und die Messung in einer Argongasatomosphäre aus, unabhängig von der Metallart der negativen Elektrode.
  • Die Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der hergestellten Batterien. Auch die Spannungen im offenen Schaltkreis jener Batterien wurden gemessen und dann wurden mit dem gleichen Meßgerät wie in Fig. 2 die Spannungen des offenen Schaltkreises und die Batteriespannungen unter der externen Belastung (load) von 1 M&Omega; bis 10 k&Omega; gemessen, um den inneren Widerstand zu berechnen. Beim Anlegen des äußeren Widerstands maß man die Batteriespannung, wenn sie einen festen Wert erreichte oder nah an einen festen Wert kam (wenn sie sich bei etwa ± 0,01 V stabilisierte). Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
  • Das N-Fluorpyridiniumpyridinheptafluordiborat, das die Verbindungen mit einer N-F-Bindung darstellte, und in den Beispielen 149 bis 154 verwendet wurde, wurde bei Allied Signal Inc. erworben.
  • Ferner wurde die Verbindung Poly(2-vinyl-N- fluorpyridiniumtrifluormethansulfonat) mit einer N-F-Bindung, die in den Beispielen 165 bis 170 verwendet wurde unter Verwendung von Poly(2-vinylpyridin) mit einem mittleren Molekulargewicht von 200 000 synthetisiert. Die Synthesemethode war jene für das N- Fluorpyridiniumtrifluormethansulfonat (cf. Bull. Chem. Soc. Jpn., 64, 1081(1991)). Das erhaltene Poly(2-vinyl-N- fluorpyridiniumtrifluormethansulfonat) enthielt etwa 15 Gew.-% der 2-Vinyl-N- hydropyridiniumtrifluormethansulfonat-Einheit:
  • die nicht der gewünschten Verbindung entsprach, wie das Ergebnis einer Analyse der ¹&sup9;F- und ¹H-NMR-Spektren zeigte. Tabelle 5 -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- - Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung- -Fortsetzung-
    • Beispiele 171 bis 188 < Herstellung von Batterien unter Einsatz von Verbindungen mit einer N-F-Bindung-Nr. 3>
  • Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von filmartigen Batterien unter Einsatz von polymerisierten Verbindungen mit einer N-F-Bindung.
  • In den vorliegenden Experimenten verwendete man die gleichen Verbindungen mit einer N-F-Bindung wie in den Beispielen 165 bis 170. Man löste die Verbindungen mit einer N-F-Bindung in entwässertem Acetonitril, 1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2-propanol oder einer Mischung davon. Im Fall der in Tabelle 6 gezeigten Additive, gab man diese zu der zuvor erwähnten Lösung im angegebenen Verhältnis. Man träufelte die erhaltene Lösung über die Platinplatte und trocknete dann vollständig bei 100ºC 1 h lang in einer natürlichen Atmosphäre. Das Verhältnis der in dem erhaltenen Film enthaltenen Additive ist in Tabelle 6 gezeigt. Nach Messung der Dicke des vollendeten Films legte man eine 1 cm · 1 cm-Zink- oder Magnesiumplatte der negativen Elektrode auf dem Film und maß die Spannung des offenen Schaltkreises und den inneren Widerstand auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 18 bis 170. Der Zusammenbau und die Messung der Batterien wurde in einer natürlichen Atmosphäre durchgeführt. Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der erhaltenen Batterien. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6 Tabelle 6 (Fortsetzung)
    • Beispiel 189 < Herstellung von Batterien unter Einsatz der Verbindung mit einer N-F-Bindung-Nr. 4>
  • Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung dicker Batterien. An der Luft mischte man, wie in Tabelle 7 gezeigt, Additive ausreichend in einem Mörser in dem angegebenen Verhältnis mit 1,5 g der Verbindung mit einer N-F-Bindung.
  • Man verband eine Druckpelletisiervorrichtung aus rostfreiem Stahl mit einer Vakuumpumpe, füllte die erhaltene Mischung ein und preßte dann 10 min mit dem in Tabelle 7 gezeigten Druck (t/cm³) unter Saugen der Vakuumpumpe. Auf diese Weise stellte man ein 6,25 mm dickes Pellet mit einem Durchmesser von 13 mm und einer zylindrischen Form her. Man legte das Pellet zwischen den Stromkollektor und die negative Elektrode, die beide in Tabelle 7 gezeigt sind, und baute zu einer Batterie, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, zusammen. Man maß die Spannung des offenen Schaltkreises und erhielt den inneren Widerstand auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 18 bis 170. Der Zusammenbau der Batterie und die Messungen wurden in einer Argongasatmosphäre durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
    • Beispiele 190 bis 205 < Herstellung von Batterien unter Verwendung der Verbindungen mit einer N-F-Bindung-Nr. 2>
  • Die Batterien wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 18 bis 170 hergestellt, abgesehen davon, daß man etwa 200 mg der Verbindungen mit einer N-F-Bindung und 2 cm x 2 cm-Platin als Stromkollektor auf der positiven Elektrodenseite verwendete. Nur im Fall des Beispiels 194 verwendete man etwa 100 mg der Verbindung mit einer N-F- Bindung. Tabelle 8. -Fortsetzung- -Fortsetzung-
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen von Energie, wie Elektrizität, werden Verbindungen mit einer N-F-Bindung verwendet, was eine leichte Handhabung und eine ausgezeichnete Umweltverträglichkeit sicherstellt. Durch geeignete Auswahl der Verbindungen mit einer N-F-Bindung kann man eine hohe elektromotorische Kraft oder die gewünschte elektromotorische Kraft erhalten, und ferner Batterien mit einer hohen Energiedichte, einer Verwendbarkeit über einen breiten Temperaturbereich und einer langen Lebensdauer erhalten.
  • Auch ist es in dem Fall, wo man die zuvor erwähnten Verbindungen mit einem hohem Schmelzpunkt als Materialien für die positive Elektrode der Batterie einsetzt, und die positive Elektrode so entworfen wurde, daß sie direkt die negative Elektrode kontaktiert, möglich, eine geringe Größe und ein leichtes Gewicht mit einer einfachen Struktur zu erzielen.
    • Industrielle Anwendbarkeit
  • Das erfindungsgemäße neue Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie, die Vorrichtung hierfür und eine Verbindung mit einer N-F-Bindung zum Erzeugen von elektrischer Energie gewährleisten die leichte Handhabung und die ausgezeichnete Umweltverträglichkeit und können eine hohe elektromotorische Kraft und die gewünschte Spannung ergeben und für eine Flüssigelektrolytbatterie und eine Batterie vom Papiertyp verwendet werden.

Claims (23)

1. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie durch elektrochemische Reaktion zwischen einer Verbindung mit einer N-F-Bindung und einer Verbindung, die Elektronen an die besagte Verbindung abgibt.
2. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie gemäß Anspruch 1, worin die Verbindung mit einer N-F-Bindung direkt in Kontakt mit der besagten Verbindung, die das Elektron abgibt, gebracht wird.
3. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie gemäß Anspruch 1, worin eine Verbindung mit einer N-F-Bindung ausgewählt wird, die eine elektromotorische Kraft von nicht weniger als 3 V als elektrische Energie durch die elektrochemische Reaktion erzeugt.
4. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie gemäß Anspruch 1, worin man ferner polare Verbindungen zu der Verbindung mit einer N-F-Bindung gibt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 als eine Batterie zur Erzeugung von elektrischer Energie durch die elektrochemische Reaktion zwischen der Verbindung mit einer N-F-Bindung und der Verbindung, die Elektronen abgibt.
6. Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie, worin die Energie durch eine elektrochemische Reaktion zwischen einer Verbindung mit einer N-F-Bindung und einer Verbindung, die Elektronen an die besagte Verbindung abgibt, erzeugt wird.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Verbindung mit einer N-F-Bindung und die Elektronen abgebende Verbindung direkt in Kontakt miteinander gebracht werden.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin eine Verbindung ausgewählt wird, die eine N-F-Bindung aufweist und eine elektromotorische Kraft von nicht weniger als 3 V als elektrische Energie erzeugt.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin man ferner polare Verbindungen zu der Verbindung mit einer N-F-Bindung gibt.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die energieerzeugende Vorrichtung eine Batterie ist.
11. Verwendung einer Verbindung mit einer N-F-Bindung, um elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion zu erzeugen, die durch Aufnahme von Elektronen von einer die Elektronen abgebende Verbindung verursacht wird, als ein Aktivmaterial für eine positive Elektrode.
12. Verwendung einer Verbindung mit einer N-F-Bindung gemäß Anspruch 11, worin die Verbindung mit einer N-F-Bindung mindestens ein Stickstoffatom, Kohlenstoffatom und Fluoratom umfaßt.
13. Verwendung der Verbindung mit einer N-F-Bindung gemäß Anspruch 11, worin die Verbindung mit einer N-F-Bindung mindestens ein Stickstoffatom, Kohlenstoffatom und Fluoratom umfaßt und eine ionische Bindung aufweist.
14. Verwendung der Verbindung mit einer N-F-Bindung gemäß Anspruch 11, worin die Verbindung mit einer N-F-Bindung ein Stickstoffatom, Kohlenstoffatom, Fluoratom und ein oder mehrere sich davon unterscheidende Atome umfaßt.
15. Verwendung einer Verbindung mit einer N-F-Bindung gemäß Anspruch 11, worin das eine oder die mehreren sich vom Stickstoffatom, Kohlenstoffatom und Fluoratom unterscheidenden Atome H, B, O, Al, Si, P, S, Cl, As, Br, Sb oder I ist (sind).
16. Verwendung einer Verbindung mit einer N-F-Bindung gemäß Anspruch 11, worin eine Verbindung mit einer N-F-Bindung ausgewählt wird, die eine elektromotorische Kraft von nicht weniger als 3 V als elektrische Energie durch eine elektrochemische Reaktion erzeugt.
17. Verwendung einer Verbindung mit einer N-F-Bindung gemäß Anspruch 11, worin man ferner polare Verbindungen zu der besagten Verbindung mit einer N-F-Bindung gibt.
18. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Vorrichtung eine Flüssig-Elektrolyt-Batterie ist, die eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine Elektrolyt- Lösung umfaßt, worin ein Aktivmaterial für die positive Elektrode eine Verbindung mit einer N-F-Bindung ist.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin man ferner elektrisch leitende Materialien zu der Verbindung mit einer N-F-Bindung als Aktivmaterial für die positive Elektrode gibt.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, worin man ferner polare Verbindungen zu der Verbindung mit einer N-F-Bindung gibt.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, worin die Vorrichtung eine Batterie vom Papiertyp ist, die eine negative Elektrode mit einem Aktivmaterial und mit einem Stromkollektor und eine positive Elektrode mit einem Aktivmaterial und mit einem Stromkollektor umfaßt, worin das Aktivmaterial für die positive Elektrode eine filmartige Verbindung ist, die eine N-F-Bindung aufweist und zwischen der negativen Elektrode und dem Stromkollektor für die positive Elektrode angeordnet ist.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, umfassend eine dreischichtige Struktur aus dem Stromkollektor für die positive Elektrode, dem filmartigen Aktivmaterial für die positive Elektrode und der negativen Elektrode.
23. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, worin man eine positive Elektrode verwendet, die man durch Beschichten des besagten Stromkollektors für die positive Elektrode mit der Verbindung mit einer N-F-Bindung herstellt.
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