JPS6378405A - 異方性イオン伝導体 - Google Patents

異方性イオン伝導体

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JPS6378405A
JPS6378405A JP61223101A JP22310186A JPS6378405A JP S6378405 A JPS6378405 A JP S6378405A JP 61223101 A JP61223101 A JP 61223101A JP 22310186 A JP22310186 A JP 22310186A JP S6378405 A JPS6378405 A JP S6378405A
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JP
Japan
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solid electrolyte
anisotropic
sheet
support material
insulating
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JP61223101A
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繁雄 近藤
正 外邨
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明はイオニクス素子に使用される電解質に関するも
のであり、特に電池、コンデンサ、エレクトロクロミッ
クディスプレイなど電気化学的現象を利用した素子の製
造に際し利用されるものである。
従来の技術 従来、電気化学的現象を利用したイオニクス素子を製造
するには溺極と陰極の間にイオン伝導性を有する電解質
なるものを介在させる。該電解質には液体電解質、固体
電解質、高分子電解質が存在する。これらの電解質は、
いずれもイオン伝導性が無秩序なものであり、該伝導性
に異方性を有しているものは存在しない。これらの電解
質の使用に際しては、単独で使用されておシ、特に固体
電解質に関しては、固体電解質粉末を加圧プレスし単一
板として、あるいは蒸着により薄膜状態にして使用して
いる。
発明が解決しようとする問題点 霊気化学的現象を利用したイオニクス素子に使用する電
解質は一般にイオンの流れが無秩序であるため、即ち、
異方性がないため、イオニクス素子をシリーズに接続す
るには電解質を単一の素子毎に分離しなければ電解質内
のイオンの流れが単一素子の電極間のみならず他素子の
電極に対しても流れる現象(共通電解質効果)がおこる
。特にイオニクス素子をマイクロ化するに際して、素子
間の分離は複雑な問題となっていた。
問題点を解決するための手段 イオニクス素子に使用する電解質のイオンの動きに異方
性を有する異方性イオン伝導体を使用することにより共
通電解質効果を無くすることが可能となる。異方性イオ
ン伝導体は粒状固体電解質の上下方向を除く周囲を絶縁
性固体電解質支持物質で取シ囲んだシート状物質とする
ことにより、電解質にたいして異方性を与えることが出
来るものである。
作用 電解質のイオンの動きは固体電解質部分でのみ生じ、絶
縁性固体電解質支持物質には生じない、即ち電解質内の
イオンの動きに異方性を持つことになる、換言すれば、
横方向にはイオンは動かず、上下方向にのみ動く結果、
イオニクス素子内の隣接する電極間または隣接して対向
する電極間にはイオンの流れは生じず、共通電解質効果
を排除することが出来る。
実施例 以下、本発明を実施例をもとに説明する。
〔実施例1〕 第1図は本発明てよる異方性イオン伝導体の構成状態を
示したものであり、(イ)はその平面図であり、(ロ)
はC線で切断した際に現れる断面図2示したものである
。図中、1は粒状固体電解質であり、2は絶縁性固体電
解質支持物質2示す。斜線部分は絶縁性固体電解質支持
物質で隠された粒状固体電解質部分を示すものである。
粒状固体電解質として、RbCu41.C13,5k使
用し、該固体電解質を乾燥空気のもとてボールミールを
使用し粉砕した後、80μ〜100μの粒径の固体電解
質のみを選別し用いた。固体電解質支持物質としてはシ
リコーンゴムを使用した。異方性イオン伝導体の作成は
第2図に示した。まず、これらの材料を重量比で1:1
の割合で混合する。混合に際しては、粒状固体電解質が
十分シリコーンゴム内に分散させる必要があるため、ト
ルエンを溶剤として使用し十分に混合した。該混合物4
を100メツシユスルーのステンレススチール製スクリ
ーン5’e用いステンレススチール製基板上3にへら6
を用いスクリーン印刷を行い(イ)、溶剤トルエン全蒸
発させたのち(ロ)、シリコーンゴムで支えられ念粒状
固体電解質を1ooμの間隔に調整した2つのローラ量
子、8にシリコーンゴム9と共に圧延し、100μの厚
さの異方性イオン伝導体のシートに作成したeつ。作成
したシートのイオン導電率は厚さ方向に対して4.5X
10−2Ω−1α−1(25℃)横方向は7.3X10
   Q  Cm   であった。
〔実施例2〜4〕 実施例1と同様にして、他の粒状固体電解質および固体
電解質支持物質を使用し異方性イオン伝導体を作成した
。その結果を表に示した。
(以下余白) 〔実施例5〕 粒状固体電解質としてNa、−xZr2P5−xSlx
o、2全100±10μの粒径に粉砕し使用した。固体
電解質支持物質としてポリエチレンを使用した。
異方性イオン伝導体の作成にあたっては、粒状固体電解
質と粒径100μのポリエチレンパウダ混合した後、こ
れらの混合物を2oo℃で加熱熔融させ、100μ間隔
に調整したホットローラーで圧延しシート状とした、こ
の際、ホットローラーの加熱温度は30℃に設定して使
用した。作成したシートのイオン導電率は厚さ方向に対
して、7.3X10−5Ω−10−1、横方向2.6X
10−”Ω−10−1であった。
〔実施例6〕 実施例6において、使用した固体電解質支持物質ポリエ
チレン全ポリプロピレン樹脂に変えて用いた以外は実施
例5と同様にして、シート全作成した。得られたシート
のイオン伝導率は厚さ方向に対して5.4X10  Ω
 α 、横方向2、lX1O−15Ω−10−1であっ
た。
〔実施例子〕
本発明による異方性イオン伝導体の他の実施例を第3図
に示した。固体電解質としてポリエチレオキシド(PE
o)とLiCF、So、からなる高分子錯体を厚さ10
0 pのシート10にして使用した。
該シートはLiCF35○、と分子量760000のp
zo−1混合し、該混合物をアセトニトリルに溶解させ
た後、70℃の温度のもとで、ステンレスチール板上で
溶媒を蒸発させ、1oQμのシート全作成した。一方、
PEO単独のシート11を同様にして作成し、これらを
交互に重ね合わせたもの(第3図(イ))をB線で切断
し、ゼブラ状のシート(第3図(ロ))全作成した。作
成したシートのイオン伝導率’Ia面、b面、C面につ
いて測定した結果、ab間は3.4X10−6Ω−10
−1、bc間は7.lX1O−13Ω−1α−1でちっ
た。
〔実施例8〕 実施例1において使用したシリコーンゴムに、あらかじ
め白色の絶縁性粒子であるTiO□(70μ)を重量当
たり6O%添加して用いた以外は実施例1と同様にして
シートを作成した。得られたシートのイオン導電率は厚
さ方向に対して、5.7X10 Ω 口 、横方向2.
2X10  Q  口であった。
効果に検討するため、積層型の薄膜電池を構成した。そ
の構成法は第4図に示した。異方性イオン伝導体として
は実施例1にもとすいて作成した100μのシートを使
用した。構成電池の陽極群は第4図(イ)に、陰極群は
第4図(ロ)に示した。陽極群はガラス基板12上ステ
ンレス13,16.1712上にステンレス13をマス
ク蒸着した後、Cu16iマスク蒸着し作成した。作成
した陽極群と陰極群間に粒状固体電解質1.固体電解質
支持物質2から構成される異方性イオン伝導体シートラ
ミ極群が対面するよう介在させ、その周囲tエポキシ接
着剤18で接着し電池を構成した(第3図(ニ))。電
極対の接続はインジューム金属19で行った。こうして
、作成した電池の起電圧を測定すると、陽極端子16と
陰極端子17間に1.8vの電圧が測定された。本電圧
の単セル当たりの起電圧はo、e Vであるため、本異
方性イオン伝導体シートヲ使用することにより、電解質
を単一のセル毎に分離する必要が無いことが判明した。
また、固体電解質支持物質として、可塑性物質を利用し
た際の効果を調べる念め、電池の電極群を構成する際の
基板12として、厚さ0.41rll+のポリイミドフ
ィルムを使用し電池全作成した結果、得られた電池は、
極めて弾力性に富むものとなることが判明した。従って
本材料は、電池の弾力性を必要とするICカード用電源
として好適と成らしめるためのものとなる事が判明した
。又、更に、実施例8で作成した絶縁性粒子を含有させ
たシートは透明電極間に介在させることにより、透明電
極間に電圧を印加した際に析出する銅によるピンク色が
白地に鮮やかに現れ、エレクトロクロミックディスプレ
イの電解質に好適である事が判明した。
尚、本実施例において使用した粒状固体電解質は特にこ
の材料にのみ限定されるものでは無く他の材料も同様使
用できることは周知の通りである。
発明の効果 本発明は従来Cて存在しなかった異方性のイオン伝導体
を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の異方性イオン伝導体の略構
成図、第2図は同異方性伝導体シートの作成工程図、第
3図はゼブラ異方性イオン伝導体の構成図、第4図は本
発明の効果を確認するために構成した積層薄膜電池の構
成図である。 1・・・・・・粒状固体電解質、2・・・・・・固体電
解質支持物質。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 n0μ 第3図 ′bO 第4図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固体電解質と絶縁性の固体電解質支持物質からな
    る異方性イオン伝導体。
  2. (2)固体電解質として粒状のものを使用し、絶縁性の
    固体電解質支持物質の厚さが、粒状固体電解質の粒径と
    、ほぼ等しい厚さとしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の異方性イオン伝導体。
  3. (3)固体電解質としてシート状のものを使用し、絶縁
    性の固体電解質支持物質としてシート状のものを使用し
    、これらを層状に積み重ね、厚さ方向に切断することに
    より形成される特許請求の範囲第1項記載の異方性イオ
    ン伝導体。
  4. (4)絶縁性の固体電解質支持物質が可塑性を有する材
    料からなり、該可塑性を有する材料として、ポリエチレ
    ン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、ネオプ
    レンゴム、シリコンゴムの群から選ばれるいずれか1種
    以上の可塑性材料を使用したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項、第2項または第3項のいずれかに記載の
    異方性イオン伝導体。
  5. (5)粒状固体電解質と固体電解質支持物質からなる異
    方性イオン伝導体の長さ方向において前記粒状固体電解
    質層間に絶縁性粒子を含有させた事を特徴とする特許請
    求の範囲第1項、第2項または3項のいずれかに記載の
    異方性イオン伝導体。
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DE87113550T DE3785901T2 (de) 1986-09-19 1987-09-16 Festes elektrochemisches Element und Verfahren zu seiner Herstellung.
CN87107102A CN1022273C (zh) 1986-09-19 1987-09-18 固体电化学元件及其制造方法
KR1019870010356A KR900007731B1 (ko) 1986-09-19 1987-09-18 고체전기화학소자, 및 그 제조방법

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