JPS6289728A - チツ素化合導電性ポリマ、その製造方法、エレクトロクロミツクデイスプレイセルおよびこのポリマを使用する電気化学発生器 - Google Patents

チツ素化合導電性ポリマ、その製造方法、エレクトロクロミツクデイスプレイセルおよびこのポリマを使用する電気化学発生器

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JPS6289728A
JPS6289728A JP61230201A JP23020186A JPS6289728A JP S6289728 A JPS6289728 A JP S6289728A JP 61230201 A JP61230201 A JP 61230201A JP 23020186 A JP23020186 A JP 23020186A JP S6289728 A JPS6289728 A JP S6289728A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規なチッ素化合導電性ポリマおよびその製造
方法に関するものである。これらのポリマはエレクトロ
クロミックディスプレイセルのエレクトロクロミック層
ならびに電気化学発生器の能動電極材料を形成するのに
適する。
これらの特別な用途とは別に、本発明による導電性ポリ
マは、電磁遮蔽のごとき受動または能動電子回路の素子
用構成要素、静電′電荷除去用材料、複合材料の合成に
使用されるマトリクス箇たはバインダ、動電気変換器お
よび特別な特性を有する雷啄材料として使用されること
ができる。
tti材料として、本発明によるポリマは燃料セル、分
析化学、腐食に対する保護用溶液の電位およびpH測定
用の化学的および電気化学的触媒に使用されることがで
きる。
本発明によるポリマなまた、ガス、水、放射線等の検出
器、アンチレーダシールド、ま几はイオンゲートとして
使用されることができる。
要約すると、本発明による導電性ポリマな導電材料を通
常使用するすべての分野に使用されることができる。
公知の導電性ポリマの内、2つの型の材料が特別な注目
に値する。第1の型はポリアセチレンおよびその誘導体
および第2の型にポリアニリンおよびその誘導体に関す
る。
一般式■CH)工のポリアセチレンに5つの形状、すな
わちドーピングされてな°い中立形状(1)、pドーピ
ングされた酸化形状(IF)およびnドーピングされた
還元形状(110で存する。これらの形状は以下の連鎖
により表わさhる。
(1)  −CH=CH−CH:CH−CH=CH−C
H=CH−(11)    =C)I−CH=CH−a
−CH=CH−cH:CH−十x+(1)  =cH−
cH=cHJA−cH=cu−cH=cH−+Y”ここ
でX−およびY“はそれぞれアニオンおよび単純または
複合カチオンを表わす。アニオンとしてはCIO″”、
 、 C1−、Br″″、 I :、 、 IP80;
 、’soニー 、 syr; 。
PF−等がかつカチオンとしてはLi”、Na”−に+
等が挙げられる。
ポリセチレンはその構造が単一または二重炭素−炭素結
合の連aによって構成さhる。その比較的簡単なかつ部
分的に結晶構造および多数の用途を生じるその電子能動
特性(1000g−1α−1の電導If)により、ポリ
アセチレンにかなりの重要性が付与される。運悪(、こ
の材料は極めて不安定で時間安定用途形状を得ることに
ついての如何なる希望をも付与するように反応する。
その安定性により、2つの電荷転移型式を受けることが
できることによって特徴づけられるポリアニリンにかな
りの関心が付与される。そhは多数の形状においてかっ
とぐに隔離還元形状(1)、陽子を加えられるとき導電
性である第1隔離酸化形状(2)、およびまた第2導電
性酸化形状(8)において存する。こhら3つの形状は
中性または基礎媒質中に存する。酸性媒質においては、
他の陽子を加えられた形状が存在するが、ここではそh
らについては言及しない。
3つの形状(1)、(2)および(8)ハ七ねそれ連鎖
によって表わさhる。
ここでX″″は単純または複雑なアニオンを示す。
アニオンはCl0−80   、C!l  、F−、B
r−、I−。
r;、sF;、pp、;、p80玉等にすることができ
る。
形状(2)はチッ素原子により電子およびH+の除去に
導く酸化形状(1)によって得られる。同じ方法におい
て、形状(8)はチッ素原子にエリ′電子の除去に導く
形状(1)の酸化によって得られる。形状(3)はフェ
ニレンポリニドレニウムと呼ばれる。
ポリアニリンは非常に高い質量容量を有する導電性ポリ
マである。実験的に、測定された質量容量は150 A
h/kgである。運悪く、1〜10Ω−1cIIL−1
のその電導+ih比較的低く、それはその用途を制限す
る。
本発明の目的はポリアセチレンとポリアニリンの特性を
結合する新規な型のチッ素化合導電性ポリマを提供する
ことにある。とくに、こわらのポリマは高質−肴容量お
よび非常に良好な導電度を有する。さらに、これらのポ
リマは安定でかつ非常に反応性でなく、その結果それら
は多くの時間安定用途形状において使用されることがで
きる。
より詳細には、本発明は、還元形状へにおいて式、 CNH■CH=CH) )  n  x 第1酸化形状Bにおいて式、 (Nica−cH牟N(ca=cH)−ンn     
        my 第2酸化形状CiCおいて式、 C9<。ヨ=CH) )  X− X を有し、ここでn、zおよびyは1 <、 n り’l
 Q 。
10 <、 x <、 1,000,000および5≦
y <、 500,000のごとき整数であり、X−は
単純または榎雑なアニオンを示しそしてポリマの炭素に
よって運ばれた水素の全部または一部が任意に置換され
るチッ素化合導電性ポリマに関する。
以下に、本発明によるポリマの形状A、BおよびCの連
鎖■CH:CH)、まyta (cH−cl、IC1K
する炭素はアセチレン炭素と呼ばれる。
形状Aμアセチレンポリアミンに対応し、形状Bflア
セチレンポリイミンに対応しそして形状Cはアセチレン
ポリニドレニウムに対応する。連続酸化により形状Aか
ら形状B(Nにょるe−およびHの除去)にヵ為り次い
で形状c(Nicよるe−の除去)に移行することがで
きる。逆に、連続還元により形状Cから形状Bにかつ次
いで形状CIC移行することができる。
これらの導電性ポリマの正確な組成は考えられる用途に
依存する。とぐに、酸化還元お工び/または光増感基の
好都合な添加は電極材料としてまたは光起電性変換器と
しての本発明による導電性ポリマの使用を可能にする。
酸化還元基はフェロセンまfCハビオロゲンのごとき転
移金属の多数の錯体によって構成されることができる。
光増感基はキノン、アントラキノンおよびその誘導体で
あるととができる。
酸化還元および光増感特性を呈するポルフィリン、フタ
ロシアニン、ヘモグロビン、クロロフィルおよびその誘
導体のととき他の転移金属錯体も使用できる。
好ましくハ、本発明にょるポリマのアセチレン炭素によ
り運ばhる水素はハロゲン、連鎖または有枝アルキル基
または任意置換アリル基、Rが連鎖または有枝アルキル
基または任意置換アリル基である。
OR,ORからかつOH、No2.NH2,CF3.S
O2゜CN、8CN、OCNから選ばれたグループ0に
工って全体的にま1cは部分的に置換される。
使用されるハロゲンはフッ素、シュウ素、塩素まtはヨ
ウ素であっても良い。
ポリマのアセチレン炭素によって運ばれる水素の全部ま
7tU一部を置換するアルキル基およびこれらの水素の
置換基のアルキル基Rは1〜100の炭素原子を有する
。使用されること力;できるアルキル虞ホ5例えばメチ
ル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル
、イソブチル、n−ペンチルおよび同様な基である。
任意に、ポリマのアセチレン炭素によって運ばれる水素
tl−置換するアルキル基は、Rが直鎖または有枝アル
キル基または任意置換アルル基である、SR,ORの中
からそしてOH、No2.N)12.CF3゜So  
CN、8CN、OCNの中から選ばれたグループによっ
て部分的にま几は全体的に置換されることができる。
同じ方法において、ポリマのアセチレン炭素によって運
ばれる水素の全Wまたは一部を置換するアリル基として
かつ使用されることができるこれらの水素の置換基のア
リル基Rとして、ベンゼン。
ナフレリンお工びアントラセン基を挙げることができる
任意に、アセチレン炭素によって運ばhる水素を置換す
るアリル基at換されることができる。
置換基は置換されたアルキル基の置換基と同一である。
好適な方法において、本発明によるポリマがアセチレン
ポリニドレニウムの形かまfcfl陽子が加えられ次ア
セチレンポリイミンの形であるとき、アニオyx−ta
、例えばax−、aso;、sF;、so3゜Br−、
F−、I−、CIO;、80. 、PF6.1≦p≦1
0を有する(8p)またはナフィオンのごときポリアニ
オンにすることができる。
n = 1に対応する本発明による導電性ポリマな還元
形状Aにおいて式、 (NH−CH=CH3x 第1酸化形状Bにおいて式、 (: −N=CH−CH=N−CH=CH33工/2第
2酸化形状Cにおいて式 %式%) からなるビニルポリアミンである。
アニオンX−は前に挙げたアニオンの1つであっても良
い。とぐに、Xは10〜1,000,000の間で変化
することができかつ例えば100である。
ポリアミンビニル、本発明によるポリマを、2が堅数で
あるポリ塩化ビニリデン(pvc )に類似する式εC
(NH2)=CH) 2のポリビニルアミンと混同しな
いことが必要である。
n = 2に対応する比軟的簡単な構造を有する本発明
による油導電性ポリマは、還元形状Aにおいて式、 fNH−CH=CH−CH=l:!H)8第1酸化形状
Bにおいて式、 EN=CH−CH=CH−CH==N−CH=CH−C
H=−CH)3C/2第2酸化形状Cにおいて式、 E N−cH=c+r−ca=ca 3 エx”″から
なるポリブタジェンポリマである。
とぐに、xH10〜50.000の間で変化することが
できかつ例えば50である。X−アニオンは前に挙げた
アニオンの1つであっても良い。
本発明による他の導電性ポリマは、還元形状へにおいて
式。
(NH−c’H=CH−CH=CH−CH==CH3工
第1酸化形状Bにおいて式、 (’ N=cH−cH=cH−cH=cm−cm=N−
cH=cH−aH=CH−CH=CH,)工/2 第2酸化形状Cにおいて式、 EN−CH=CH−CH=CH−CH=CH3XX−か
らなる、n=3に対応するヘキサトリエンポリアミンで
あり、それによりXtf’12〜20,000の間で変
化することができかつ例えば20である。X−アニオン
は例えば前に挙げたアニオンの1つである。
上記5つのポリマ化合物から、本発明によるチッ素化合
導電性ポリマの構造は、ポリアセチレンのごとく、一連
の炭素−炭素単一および二重結合によって構成されるこ
とが推測されることができる。それは本発明による導電
性ポリマにポリアニリンの導′准度により高い導電度を
付与するこれらの炭素−炭素二重結合の存在である。逆
に、ポリマの炭素鎖を遮断するチッ素原子の存在はそれ
らが良好な安定性を有することを保証する。
本発明はまた、:(iT述されたようなチッ素化合導電
性ポリマの第1の製造方法に関する。この第1の方法は
酸化が、nが1 < n≦20のような整数である弐N
H2■CH=CH■nHのモノマの液体媒質中で行なわ
れ、炭素によって運ばれる水素の全部または一部が任意
に置換されることによって特徴づけられる。それらの酸
化形状CICおいて本発明によるポリマを得ることがで
きる。
酸化されるべきモノマのアセチレン炭1Vcjって4ば
れる水素の考え得る置換基はとぐに本発明によるポリマ
の定義中前述されたものである。
液体媒質酸化に好ましくは高い酸性の媒質中ですなわち
その等価pHが硫酸、リン酸、フッ化水素酸、ベンゼン
スルホン酸、塩酸、四フッ化ホウ酸、六フッ化リン酸、
フン化硫酸または塩化鎖酸のごとく、好都合には水に関
連して0以下である酸または酸混合物を含有する媒質中
で行なわ勤る。
n = 1に対応する本発明によるポリマ、すなわちビ
ニルアミンに関して、式NH2ぞCH=CH)Hのモノ
マおよびその簡瓜な誘導体形成は高酸性液体媒質中での
対応する胞和アミンの酸化によって行なわhることがで
きる。とくに、ビニルポリアミン(PVA)は、酸化過
程の間中エチルアミンがまずビニルアミンに酸化さhる
ため、エチルアミンから直接形成さhることができる。
本発明によるとぐに酸性液体媒質中での酸化は好都合に
はフッ化物に富んだ媒質中で行なわhる。
とぐに、Rがアルキル基を示す、 RNH2,HF混合
物、ピリジン、HF混合物、ま之はNHcF s  i
〜4の間のαを有するαHF混合物を使用することがで
きる。とぐにαi NH3に対応する2、35であり、
HF共晶は約54.2%の自由HFおよび80.9チの
合計HF(重電で)を含有する。この共晶溶液は以下で
はN浴と呼ばわる。
フッ化物に富んだ酸性媒質を他の酸性媒質により裕き換
えることができる。使用できる酸μ前に示した酸である
。さらに、酸化はま之、アセトニトリル、ニトロメタン
、ニトロベンゼン、ベンゾニトリルのごとき有機溶媒t
ihナフィオンのごときポリアニオン溶液中で行なわれ
ることができる。
液体媒質中でのアセチルアミン(1くnく20による式
NH2■CH=CH■nHのモノマ)の酸化は化学的ま
たは電気化学的に行なわれることができる。
化学的方法は、上述した液体媒質中に溶解または懸濁さ
hる、ジクロム酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過
酸化水素および他の過酸化物、四酸化オスミウム、過硫
酸アンモニウムの使用を伴なう。
電気化学方法において、本発明によるポリマはプラチナ
、ニッケル、モネル(Ni−Cu自金)、炭素のごとき
支持体、まtはグラファイト塗料で被覆されたステンレ
ス鋼製支持体のごとき他の炭素被覆材料製支持体上に電
解的に沈積される。この′上気的沈積に使用される電流
密妾は0.05〜100m入/dの間で変化する。溶媒
はLiCJO,。
LiBF、、LiPF6のごとき塩の存在において前記
と同じにすることができる。ナフィオン溶液もま次使用
することができる。また、複合材料を得るために、ポリ
エステル、ポリアミド等のごとき従来のポリマで被覆さ
れた導iti支持体を使用することができる。
本発明によるポリマを酸化するこの手順はそれを電気化
学発生器またはバッテリにおける能動電極材料として使
用したいとき、前記発生器の電極を直接得ることを可能
にする。
前記された方法によって製造さ?また本発明による導電
性ポリマは多くの他の共役の導電性ポリマに対してはる
かに優hfc電気化学的特性を有する。
したがって、1600の完全な充放電サイクル後、本発
明によるポリマに基礎を置いたバッテリーは未だその容
量の80チを維持するが、他のポリマ例えばポリピロー
ルおよびポリアセチレン[100サイクル後その容量の
20%を損失する。
とくにポリアニリンの贋造に関して前述された製造方法
H1984年11月9日に公告されたフランス特許出願
第2,545,494号に記載されている。
本発明による導電性ポリマ汀、有機博情中でアルカリ土
ま′fcはアルカリ金属を、nが1≦n≦:20である
ような整数でかつZがハロゲンでめる武NH2■CH=
CH■nZの化合物に対して反応させ、炭素によって運
ばれる水素の全部まfCバ一部が任意に置換されること
を特徴とする第2の製造方法によって得られることがで
きる。それは本発明によるポリマをそれらの還元形状A
Vcおいて得ることを可能にする。
ハロゲン化したモノマのアセチレン炭素によって運ばれ
た水素の考え得る置換基に関して、本発明によるポリマ
の定義中に前に示し九と同じものを使用することができ
る。ハロゲン2は塩素、シュウ素またはヨウ素によって
構成されることもできる。
使用し得るアルカリ土またはアルカリ金属は例えばリチ
ウム、ナトリウム、カリウム、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム等である。
ハロゲン2によって構成さi′また水素をNH2官能基
に反対して有するアセチルアミンに対するリチウムの反
応は以下のy〜りである。
x NH2■CH=CH) nZ + x L1→(N
H(cn=cH>−。
+X LiZ + X/2 H2 ハロゲンによって置換されたモノマに対するアルカリ土
またはアルカリ金属の作用は有機溶媒中で実現される。
溶媒はジメチルスルホキシド(DM80) 、テトラヒ
ドロフラン(THF)、ヘキサメチルフォスフオトリア
ミン(HMPT)、エチルエーテルを含むエーテル等に
することができる。
この第2の方法により製造され九本発明のポリマは第1
の方法によって得られたポリマと同じ電気化学的特性を
有する。
本発明によるポリマは、nが1 ≦n≦20のような整
数である弐〇HO■CH=CH)n−0aHoのジアル
デヒドとの弐NH2■CH=CH■nNH2のジアミン
の水性また非水性溶媒中での重縮合による共重合によ 
 :つて特徴づけらね、炭素によって運ばれる水素の全
部まtは一部が任意に置換される第5の製造方法によっ
て得られることができる。この方法はそれらの酸化形状
Bにおいて本発明のポリマの獲得を可能にする。
使用できるジアミンおよびジアルデヒドのアセチレン炭
素によって運ばれる水素の考え得る置換基は本発明によ
るポリマの定義中に前述されたものである。
ジアミンおよびジアルデヒドの本発明の重縮合は以下の
方法で表わすことができる。
NH2【CH=CH■nNH2+cHo■CH=C!H
)−n−0cHa→=N■CH=CH)nN=CH■C
H=C!H)n、CH= +2H20ジアミンに対する
ジアルデヒドの反応が分子的に行なわれることは上式か
ら推測されることができる。
この反応は水性または不水性醪媒、例えば水、アセトニ
トリル、アセトン、エタノール、ブタノール、プロパツ
ールのごときアルコール、または水−アルコール混合物
中で実施される。
この第3の方法による本発明のポリマは先行の  :方
法によって得られたポリマと同一の電気化学的  □特
性を有する。
上述し几6つの方法に工って直接得られた導電  :性
ポリマは該ポリマの意図された用途の官能基と  )し
てこれらのポリマを酸化還元および/または光  :増
感基によって固定するために変更されることが  パで
きる。
これらの基の隋加は、発煙硝酸の助けにより、ポリマの
部分的ニトロ化を行ないかつ次いでNo2゛:′ グループまたH NH2グループに形成されtグルー 
 。
プをスズおよび塩酸の存在において還元すること  (
にょ0行ヶゎれ、。と2>fTき、。NH/−ヤープま
  17’Cμ形成されたグーープに対して式    
    1の塩素酸が反応させらhる。ここで、Kハボ
リマ □”に固定させたい酸化還元および/または光増
感基 ゛に対応する。とくにh R’uフェロセンお工
びビオ :ム ロゲンのごとき転移金属、ま九はキノン、アント 1ラ
キノン等の錯体を表わす。
アセチレン鎖の炭素によって運ばれた水素の全部または
一部が置換される本発明によるポリマに関して、これら
のポリマは2つの710ゲンの1つまたは対応するモノ
マのアセチレン官能基の1つの2つのハロゲンを置換す
ることにLす、または前記3つの方法による重合後得ら
れた水素化ポリマの1またはそれ以上の水素を置換する
ことにより得られることができる。この水素置換の可能
性は酸化趙元および/または光増感基を1一定するため
の方法と同じに行なわれる。
本発明aま之、エレクトロクロミックディスプレイセル
に関する。このセルは、透明密閉容器内に、ディスプレ
イの目的に適した形状を有する電極と対向電極との間に
位置決めされた電解質中に浸漬されたエレクトロクロミ
ック層を有し、そしてこのエレクトロクロミック層が電
極を被覆する本発明によるポリマの薄膜であることを特
徴とする。
液晶と比較されるとき本発明による導電性ポリマv−ラ
得らねたエレクトロクロミック1祷の!A要な利点は高
入射角下でのより良好なコントラスト力つし友がってよ
り容易な読取りの存在に基礎を置いている。さらに、こ
れらのポリマに、幾つかの液晶の場合にはないように、
非常に安定している。
本発明によるディスプレイセルに使用し得る電解質はフ
ッ化物に富んだ酸媒質およびとくに共融NH3,HF(
N浴)またはそれらの塩の1つを含有する無機酸によっ
て構成されることができる。
例えば1モル/lのNaclま几はKCIを含有するp
HOでの塩酸溶液、1モル/jのN a 2 S O4
を含有するpHOでの硫酸溶液、1モル/lのNaBF
4を含有するpHQでの四フッ化ホウ酸溶液、または1
モル/EのN a S Os F f含有するフッ化硫
酸浴液を使用することができる。使用できる他の電解質
はアセトニトリル、ニトロメタンまたは1モル/!の過
塩素酸リチウムを含有するベンゾニトリルの有機溶液、
まfcにポリエチレンオキサイド(POE)またはLi
(lO,を含有するプロピレンのごときイオン導電性ポ
リマである。
幾つかの電解質およびとぐにフッ化物に富んだ酸媒質(
とぐにN浴)の腐食性に鑑みて、好ましくは、例えば電
気化学的酸化により、その表面がディスプレイ電極を構
成する導電性層の先行の付着により導電性になされてい
る透明プラスチック基板上に本発明によるエレクトロク
ロミックポリマを付着させる。このプラスチック基板は
それ自体、密閉容器の壁を形成するガラスのごとき堅固
な、透明の無機支持体上に付着される。このプラスチッ
ク基板はポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピ
レン、テフロン、ネオブレン等カラなることができる。
プラスチックフィルムの厚さは5μm〜数mll1lの
間で変化することができる。
電極および対向電極は以下の材料の1つ、すなわち金、
プラチナ、シリコン、ニッケル、インジウムお工び/ま
たは酸化スズから作られることができ、その厚さは10
〜300nmの範囲にある。
本発明にまた、密閉容器内に、正の能動材料で被覆され
た第1電流コネクタ、負の能動材料によって被覆され定
温2電流コレクタを備え、両能動材料が電解質中に浸屓
され、一方の能動材料が電極を被覆する本発明によるポ
リマ層にエリ形成される電気化学発生器にlS’、jす
る。
この層は薄膜かまたはカーボンブラックを含有する圧縮
ベレットであっても良い。ポリマペレットは前記ポリマ
の粘性ペーストおよび圧縮されるカーボンブランクから
製造されることができる。
本発明による導電性ポリマペレットまたはフィルムは好
都合には電極の正の能動材料を形成する。
しかしながら、本発明によるポリマはまた電極の負の能
動材料を構成することもできる。
本発明によるポリマが′ε甑の正の能動材料を構成する
とき、その負の能1材料はリチウムまたは亜鉛のごとき
反応金4、合金かつとぐにリチウムおよびアルミニウム
、共役導電性ポリマ、炭素または複合材料によって構成
されることができる。
リチウムまたげ亜鉛のごとき反応金炙、ならびにリチウ
ム−アルミニウム合金の使用が好適であることが示され
る。
上述した電極に関連した電解質に好ましくμフツ化物、
塩化物、過塩素酸塩、過ホウ酸塩、過硫酸塩またはへキ
サフルオロリン酸塩のごときリチウム塩である。それに
も拘らず、ヘキサフルオロリン酸塩ナトリウム、フッ化
ホウ酸塩テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチル
アンモニウムフッ化テトラブチルアンモニウムを使用す
ることができる。
これらの電解質は、ジメトキシエタン、環状エーテル、
ジオキシランまたはメチルヒドロフランのごとき線状エ
ーテル、またはプロピレンカーボネートのごときエステ
ルのごとき有機溶媒中に溶解される。
水性媒質が電解質溶媒として使用されるとき、種々の電
解質とともに5以下のpHを有する溶液を使用するのが
有利である。この溶液はN a 2804を含有する硫
酸溶液、NaBT’4を含有する四フフ化ホウ酸、Na
5PO,を含有するリン酸溶液であっても良くかつとぐ
に電解質は、塩化亜鉛を亜鉛の負の′1極材料として使
用するとき、1モル/lの塩化亜鉛を含有する塩酸溶液
であっても良い。
本発明によるポリマによりセス化学バッテリまたは発生
器の負−または正の能動電極材料を製造する利点の1つ
はその良好な質量容量に基礎を置いている。本発明によ
るビニルポリアミン(pvA)の場合において、電子が
電解質のイオンH30およびF−まfcn CIO,−
VCJ: t) C2)I2N Vcjツテ交換される
ことが許容されるならば、材料の質チ;゛容量はそれぞ
れ344および169 Ah/kgである。
ポリアニリンについての同一の計算は200および12
9八h / kg を示す。
ポリアニリンの質量容量が150Ah/kgに近いとき
、本発明によるビニルポリアミンを使用して、上述した
導電性ポリマと比較してかなりの改良を構成する200
Ah/に9に近い質量容量を得ることができる。
以下に本発明を非制限的な方法で添付図面に基づき詳細
に説明する。
第1図は本発明による電気化学発生器ま′fcはバッテ
リの実施例を断面図で示す。この発生器に電解質2を収
容する。とくにポリエチレンである密閉絶縁ボックス1
からなる。電解質2はプロピレンカーボネート中に溶解
される過塩素酸塩リチウムのモル液から形成される。
この電解質中に正の能動材料5で被覆された第1’l流
コレクタ3および負の能動材料9と接触して第2電流コ
レクタ7が配置される。これらのコレクタ3,7はグリ
ッドま几ハブレートの形である。
炭素@極によって構成される第1コレクタ3は正の能動
材料を構成する上述したN浴中で電気化学酸化にエリ付
着される厚さQ、 5 tmのビニルポリアミン14 
(p v入)で被覆される。第2のステンレス鋼コレク
タ7は例えばリチウムま几ニリチウムーアルミニウム合
金からなるPJ9にエリ電気分解によって被覆される。
セパレータ11.13fl短絡防止のために設けられる
ことができる。とぐに、セパレータ11はナフィオン1
1の薄膜またはダイアフラムによりかつセパレータ15
μ無機繊維織物によって構成される。しかしながら、ま
た、セパレータは他のイオン交Jul、!小孔テフロン
、セルロースフィルム、特殊処理ペーパー、グラスウー
ル、ポリエチレンまたげポリプロピレンのポリマ薄膜に
よって構成されることができる。
本発明によればリチウム層9は岨鉛;傷によって置き換
えらhることかできかつその場合に電解質は4以下のp
Hの水性塩化亜鉛溶液によって構成されるのが好ましく
、酸度は塩酸による。
幾つかのユニット電気化学バッテリまたは発生器が使用
されることができかつそれらは直列または並列に相互V
C接続される。
第2図は本発明によるエレクトロクロミックディスプレ
イセルを断面図で示す。このセルは例えばガラスからな
る透明な絶縁容器21からなり、該容器内には、とくに
約10nmの金薄膜から形成されるディスプレイに適す
る電極23で被覆さねたポリエステル支持体22が収容
される。金薄膜250表面上にはN浴中での電子重合に
エリ前4した方法で製造された約cL5μmのビニルポ
リアミンのエレクトロクロミック層24が配置される。
また、容器21はプラチナ製対向a極25および1モル
/!の過塩素酸リチウムを含有する有機アセトニトリル
溶液またはN浴から例えば形成される′(λ解質26を
収容する。導体27.28はエレクトロクロミックセル
への?ゴ流の供給およびその色を変えるために、ポリマ
エレクトロクロミックフィルムの酸化またぼ還元の度合
を変化することができる。
本発明による導電性ポリマの用途は例示の方法において
単に明らかにされそして他の多くの用途が考えられるこ
とができる。
次に本発明による導電性ポリマのかつとぐに前述したよ
うな電気化学発生器における正の!導体として使用し得
るポリマの製造方法の多くの実施例を示す。
実施例1 まず、54.2%の自由HFお:び重量で8α9チの合
計HFを含有する1 00CC!のN浴が、調製されか
つこれがビニルアミン泡立ちによって飽和される。浴の
活発な↑#拌に付随して、5分間だけ小断片の5gのニ
クロム酸カリウムのdい添加物がある。攪拌は30分間
続けられる。得らfまた混合物に次いで水で希釈され、
ろ過されかつ水でかつ次いでアセトニトリルで洗浄され
そして最後に25℃で乾燥される。23gの黒色アセチ
レンポリニドレニウム粉末が集ぬられ(形状C)、アニ
オンがN浴のF−イオンに工って構成される。この粉末
U IJチウム−アルミニウムの負の電極材料に対して
Z8Vの電位を有するバッテリの正の能動体として使用
されることができる。
実施例2 実施例1についてと同じN浴中に5mlのヘキサトリエ
ンポリニドレニウム(形状C)が泡立ちにエリ溶解され
る。この粉末にまたバッテリ用の正の能動体として使用
されることができる。それはリチウム−アルミニウムの
負の電極材料に対して五1vの電位を有する。
実施例3 炭素電極上には約100μmの厚さを有するビニルポリ
アミンフィルム(形状C)が電気化学的に蒸着される。
このフィルは泡立ちによりビニルアミンにより飽和され
7’c 50 c cのN浴が導入されている反応炉中
で得られた、この浴内にhニッケル電極に面する40−
の炭素電極が配置されそして1mA/c1Mの定電流が
1時間印加された。炭素アノードU75mgのビニルポ
リアミンの蒸着の結果として非常VC濃い黒色となつ友
。得られた蒸着ハ次いで水、アセトンかつ次いでプロピ
レンカーボネートで洗浄されそして25℃で乾燥された
。このようにして得られ定蒸着はバッテリの正の能動体
として直接使用されることができる。
実施例4 実施例5VCおけると同じ方法において、電気化学的蒸
着が炭素電極上に約100μmの厚さでヘキサトリエン
ポリアミンフィルム(形状C)により行なわれた。この
フィルムは、それに15CCのヘキサトリエンアミンが
添加される5QCCのN浴ICエリ実施例6におけると
同じ条件で得られた。実施例6におけると同様に洗浄、
ろ過および乾燥が続(’81mgのヘキサトリエンポリ
アミンからなる得られた蒸着はバッテリの正の能動体と
して直接使用されることができる。
実施例5 100ccのテトラヒドロフラン(THF )中に、2
gのリチウムが30分間式9r−CH=CH−NH2の
ビニルアミンの10gのモノプロミン誘導体に反応せし
められる。水による洗浄、ろ過、アセトニトリルによる
洗浄および乾燥に続いて、1.5gのビニルポリアミン
が得られた(形状A)。
実施例6 実施例5と同じ方法において、100CCのTHF中で
ヘキサトリニルアミンの8gのモノプロミン誘導体に2
gのリチウムが反応させられる。
21gのヘキサトリエンポリアミン(形状A)が洗浄、
ろ過および乾燥後得られる。
実施例7 100ccのアセトニトリル中に、1gの1゜2−ジア
ミノエチレンが水中で40容ft%のグリオキサル浴液
2CCと反応させられる。こネハ水で洗浄され、ろ過さ
れ、アセトニトリルで洗浄されかつ次いで25℃で乾燥
される沈澱物を付与する。これは1゜5gのアセチレン
ポリイミン粉末(形状B)を付与する。
【図面の簡単な説明】
第1図に本発明による導電性ポリマによる電極を有する
電気化学発生器を示す断面図、第2図ぼ本発明による導
電性ポリマからなるエレクトロクロミック層を有するエ
レクトロクロミックディスプレイセルを示す断面図であ
る。 図中、2は電解質、3は第1電流コレクタ、5は正の能
動材料、7は第2電流コレクタ、9は負の能動材料、2
1に遇明絶縁容器、26はディスプレイ電極、25μ対
向電極、26は電解質である。 代理人 弁理士 佐 々 木 清 隆 (外3名) 7、   FIG、I R6,2

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)還元形状Aにおいて式、 ■NH■CH=CH■_n■_x 第1酸化形状Bにおいて式 ■N■CH−CH■_nN■CH=CH)_n■_yそ
    して第2酸化形状cにおいて式 ■■■CH=CH■_n■_xX^− を有し、ここでn、xおよびyは1≦n≦20、10≦
    x≦1,000,000および5≦y≦500,000
    のような整数であり、x^−は単純または複雑なアニオ
    ンを表わしそしてポリマの炭素により運ばれた水素の全
    部または一部が最適に置換されることを特徴とするチッ
    素化合導電性ポリマ。
  2. (2)前記ポリマの炭素によつて運ばれた水素がハロゲ
    ン、直鎖または有枝アルキル基、または適宜置換アリル
    基、Rが直鎖または有枝アルキル基、または適宜置換ア
    リル基である、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 8R、ORからおよびOH、NO_2、NH_2、CF
    _3、SO_2、CN、SCN、0CNから選ばれるグ
    ループによつて置換されることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載のチッ素化合導電性ポリマ。
  3. (3)前記ポリマが酸化還元および/または光増感基か
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
    2項に記載のチッ素化合導電性ポリマ。
  4. (4)還元形状Aにおいて式、 ■NH−CH=CH■_x 第1酸化形状Bにおいて式、 ■N=CH−CH=N−CH=CH■_x_/_2そし
    て第2酸化形状cにおいて式、 ■N−CH=CH■_xX^− を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    のチッ素化合導電性ポリマ。
  5. (5)前記還元形状Aにおいて式、 ■NH−CH=CH−CH=CH■_x 前記第1酸化形状Bにおいて式、 ■N=CH−CH=CH−CH=N−CH=CH−CH
    =CH■_x_/_2 前記第2酸化形状Cにおいて式、 ■■−CH=CH−CH=CH■_xX^−を有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のチッ素化
    合導電性ポリマ。
  6. (6)前記還元形状Aにおいて式、 ■NH−CH=CH−CH=CH−CH=CH■_x前
    記第1酸化形状Bにおいて式、 ■N=CH−CH=CH−CH=CH−CH=N−CH
    =CH−CH=CH−CH=CH■_x_/_2前記第
    2酸化形状Cにおいて式、 ■N−CH=CH−CH=CH−CH=CH■_xX^
    −を有することを特徴とする特許請求の範囲l項に記載
    のチッ素化合導電性ポリマ。
  7. (7)X^−はCl^−,HSO^−_4,BF^−_
    4,SO_3^F^−,Br^−,F^−,I^−,C
    lO^−_4,H_2PO^−_4,SO_4^2,P
    F^−_6,S^2^−,≦P≦10である(Sp)^
    2^−およびポリアニオンから選ばれることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項に
    記載のチッ素化合導電性ポリマ。
  8. (8)前記基は転移金属錯体、キノンまたはその誘導体
    、アントラキノンおよびその誘導体の中から選ばれるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第3項ないし第7項のい
    ずれか1項に記載のチッ素化合導電性ポリマ。
  9. (9)酸化が、nが1≦n≦2.0のような整数である
    式、NH_2■CH=CH■_nHのモノマの液体媒質
    中で行なわれ、炭素によつて運ばれた水素の全部または
    一部が適宜置換されることを特徴とするチッ累化合導電
    性ポリマの製造方法。
  10. (10)n=1に関して、前記モノマはエチルアミンま
    たはその誘導体の液体媒質中の酸によつて形成されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載のチッ素化
    合導電性ポリマの製造方法。
  11. (11)前記液体媒質はフッ化物に富んだ酸性媒質であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第9項または第10
    項に記載のチッ素化合導電性ポリマの製造方法。
  12. (12)酸化は化学的にまたは電気化学的に行なわれる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第9項ないし第11項
    のいずれか1項に記載のチッ素化合導電性ポリマの製造
    方法。
  13. (13)溶媒中でアルカリ土またはアルカリ金属が、n
    が1≦n≦20のような整数でかつzがハロゲンである
    式NH_2■CH=CH■_nZの化合物に対して反応
    させられ、炭素によつて運ばれた全部のまたは一部の水
    素が任意に置換されることを特徴とするチッ素化合導電
    性ポリマの製造方法。
  14. (14)前記溶媒はジメチルスルフオキシド、テトラヒ
    ドロフラン、ヘキサメチルフオスフオトリアミンおよび
    エチルエーテルから選ばれることを特徴とする特許請求
    の範囲第13項に記載のチッ素化合物導電性ポリマの製
    造方法。
  15. (15)共重合は、nが1≦n≦20のような整数であ
    る式CHO■CH=CH■_n_−_1CHOのジアル
    デヒドとの式NH_2■CH=CH■_nNH_2のジ
    アミンの水性または非水性溶媒中での重縮合によつて行
    なわれ、炭素によつて運ばれた水素の全部または一部が
    任意に置換されることを特徴とするチッ素化合導電性ポ
    リマの製造方法。
  16. (16)炭素によつて運ばれた水素がハロゲン、直鎖ま
    たは有枝アルキル基または任意置換アリル基、Rが直鎖
    または有枝アルキル基または任意置換アリル基である。 ▲数式、化学式、表等があります▼ SR,ORからおよびOH,NO_2,NH_2,CF
    _3,SO_2,CN,SCN,OCNから選ばれるグ
    ループによつて置換されることを特徴とする特許請求の
    範囲第9項ないし第15項のいずれか1項に記載のチッ
    素化合導電性ポリマの製造方法。
  17. (17)酸化還元および/または光増感基は重合後固定
    されることを特徴とする特許請求の範囲第9項ないし第
    16項のいずれか1項に記載のチッ素化合導電性ポリマ
    の製造方法。
  18. (18)透明密閉容器内に、ディスプレイに適する形状
    を備えた電極と対向電極との間に配置された電解質に浸
    漬されたエレクトロクロミック層を有し該エレクトロク
    ロミック層が前記電極を被覆する特許請求の範囲第1項
    ないし第8項のいずれか1項によるポリマの薄膜である
    ことを特徴とするエレクトロクロミックディスプレイセ
    ル。
  19. (19)密閉容器内に、正の能動材料によつて被覆され
    た第1電流コレクタ、負の能動材料によつて被覆された
    第2電流コレクタを有し、前記両能動材料が電解質中に
    浸漬され、前記能動材料の1つが特許請求の範囲第1項
    ないし第8項のいずれか1項によるポリマの層によつて
    形成されることを特徴とする電気化学発生器。
  20. (20)前記ポリマ層は薄膜の形であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第19項に記載の電気化学発生器。
  21. (21)前記ポリマ層はカーボンブラックを含有してい
    る圧縮ペレットの形であることを特徴とする特許請求の
    範囲第19項に記載の電気化学発生器。
  22. (22)前記ポリマ層は前記正の能動材料を構成するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第19項ないし第21項
    のいずれか1項に記載の電気化学発生器。
  23. (23)前記負の能動材料はリチウムまたはリチウムア
    ルミニウム合金層により形成されかつ前記電解質はプロ
    ピレンカーボネートに溶解されたリチウムパークロレー
    トによつて形成されることを特徴とする特許請求の範囲
    第22項に記載の電気化学発生器。
  24. (24)前記負の能動材料は亜鉛層によつて形成されか
    つ前記電解質は水性塩化亜鉛溶液によつて形成されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第22項に記載の電気化
    学発生器。
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