JPH02221106A - Production of metal oxide based ionic conductor - Google Patents

Production of metal oxide based ionic conductor

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JPH02221106A
JPH02221106A JP4248289A JP4248289A JPH02221106A JP H02221106 A JPH02221106 A JP H02221106A JP 4248289 A JP4248289 A JP 4248289A JP 4248289 A JP4248289 A JP 4248289A JP H02221106 A JPH02221106 A JP H02221106A
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JP
Japan
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metal
ionic conductor
oxide
alkoxide
metal oxide
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JP4248289A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Usami
亮 宇佐美
Hidefusa Uchikawa
英興 内川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To synthesize a good quality metal oxide by a liq. phase reaction, to dope the oxide with a guest material in the reaction process and to obtain the metal oxide based ionic conductor having a uniform composition and a large diffusion coefficient of the guest ion by hydrolyzing a metal alkoxide, etc., in the soln. in the presence of a metallic salt. CONSTITUTION:(A) At least one kind among a metal alkoxide (e.g. titanium tetraisopropoxide), a metal beta-diketon type org. material (e.g. acetylacetonatotitanium-oxide (II)) or a mixture of a metal alkoxide and a metal beta-diketone (e.g. titanium bis-acetylacetonate bis-isopropoxide) and (B) at least one kind among alkali metallic salts (e.g. lithium iodide) and metal halides (e.g. titanium tetrachloride) are made coexistent in a solvent (one atom of the A metal is mixed with 1.6-2.0 atoms of the B metal, and the concn. of A is controlled to 0.5-2.0mol/dm<3>). The soln. is hydrolyzed at 30-70 deg.C, and the formed ionic conductor is washed with water, dried and then calcined at 380-490 deg.C for 7-9hr.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電池、センサー、エレクトロクロミック素子
、電位記憶素子などの電気化学的デバイスに用いる金属
酸化物系イオン導電体の製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing a metal oxide-based ionic conductor for use in electrochemical devices such as batteries, sensors, electrochromic devices, and potential storage devices.

[従来の技術] 従来、金属酸化物系イオン導電体は、一般に金属酸化物
をホスト物質として、これにアルカリ金属イオンなどの
ゲスト物質を化学的または電気化学的にドープすること
によってえられている。
[Prior Art] Conventionally, metal oxide-based ionic conductors are generally obtained by using a metal oxide as a host material and doping it with a guest material such as an alkali metal ion chemically or electrochemically. .

ホスト物質である金属酸化物の合成法としては、金属の
硝酸塩や炭酸塩または金属の単体酸化物の粉末などを大
気中で焼成・熱分解して酸化物焼結体とする方法が一般
的に採用されている。
The general method for synthesizing metal oxides, which are host substances, is to sinter and thermally decompose metal nitrates, carbonates, or metal elemental oxide powders in the atmosphere to produce sintered oxides. It has been adopted.

一方、ホスト物質にゲスト物質を電気化学的にドープす
る方法としては、ゲスト物質を溶解した溶媒中でホスト
物質を電気化学的手法によって酸化または還元する方法
がごく一般的に採用されている。また、ホスト物質にゲ
スト物質としてたとえばアルカリカチオンを化学的にド
ープする方法としては、エム・ニス・ホイティンガム(
H,SWhittinghas+)の「ジャーナル・オ
ブ・ザ・エレクトロケミカルψソサイアティ(J、EI
eCtrOCheIlsoc、) 、 124巻、9号
、1387〜1988頁< 1977年)]に示されて
いるようなn−ブチルリチウムのヘキサン溶液を用いて
ゲスト物質を含浸させる方法や、デイ−・ダブリュー・
マルフィー(D、W、 Hurphy、 )らの[イン
オルガニツタ・ケミストリー(InorgChew、 
)、18巻、10号、2800頁(1979年)」に示
され−Cいるようなヨウ化リチウムのアセトニトリル溶
液を用いて直接ホスト物質と反応させる方法などが採用
されている。
On the other hand, as a method of electrochemically doping a host material with a guest material, a method of electrochemically oxidizing or reducing the host material in a solvent in which the guest material is dissolved is very commonly adopted. In addition, as a method of chemically doping a host material with an alkali cation as a guest material, M. Niss Whitingham (
Journal of the Electrochemical ψ Society (J, EI
eCtrOCheIlsoc, Vol. 124, No. 9, pp. 1387-1988 (1977)], a method of impregnating a guest substance using a hexane solution of n-butyllithium,
[InorgChew, D.W. Hurphy et al.
), Vol. 18, No. 10, p. 2800 (1979), in which a solution of lithium iodide in acetonitrile is used to directly react with a host material, etc., have been adopted.

[発明が解決しようとする課題] しかし、前記従来の金属酸化物ホスト材料の製法には、
本質的に固−固相反応であるため均質な材料がえられに
くく、そのためにイオン伝導性の不良が生じやすいとい
う欠点がある。そのため、均質性の高い金属酸化物ホス
ト材料の製法が待ち望まれている。さらに、ゲスト物質
の電気化学的ドープ法には、イオンの泳動などを制御す
る電流密度の設定などの操作が複雑すぎて工業化に向か
ないという問題点があり、また、化学的ドープ法は、簡
便なドープ法であるが均一な組成のイオン導電体をえに
くいため、生成したイオン導電体におけるゲスト物質の
見かけの拡散係数が小さくなる、すなわちイオン導電性
が良好でないという欠点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional method for producing the metal oxide host material has the following problems:
Since it is essentially a solid-solid phase reaction, it is difficult to obtain a homogeneous material, which has the drawback of easily causing poor ionic conductivity. Therefore, a method for producing a highly homogeneous metal oxide host material is awaited. Furthermore, the electrochemical doping method for guest substances has the problem that operations such as setting the current density to control ion migration are too complicated and are not suitable for industrialization. Although this is a conventional doping method, it is difficult to obtain an ionic conductor with a uniform composition, and therefore the apparent diffusion coefficient of the guest substance in the produced ionic conductor becomes small, that is, the ionic conductivity is not good.

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
ものであり、液相反応によって良質の金属酸化物を合成
すると同時に、反応過程中でゲスト物質をドープさせる
ことによって、均一な組成を有し、かつゲストイオンの
拡散係数の大きな金属酸化物系イオン導電体をうろこと
を目的とする。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and it synthesizes high-quality metal oxides by liquid phase reaction, and at the same time, dopes a guest substance during the reaction process to achieve a uniform composition. The purpose is to scale metal oxide-based ionic conductors that have a large diffusion coefficient for guest ions.

[課題を解決するための手段] 本発明は金属アルコキシド、金属β−ジケトン型有機物
および金属アルコキシドと金属β −ジケトン型有機物
との混合体のうちの少なくとも1種と、アルカリ金属塩
および金属ハロゲン化物のうちの少なくとも1種とを溶
媒中に共存せしめたのち、金属アルコキシド、金属β−
ジケトン型有機物および金属アルコキシドと金属β −
ジケトン型有機物との混合体のうちの少なくとも1種を
加水分解する工程を有することを特徴とする金属酸化物
系イオン導電体の製法に関する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides at least one of a metal alkoxide, a metal β-diketone type organic substance, and a mixture of a metal alkoxide and a metal β-diketone type organic substance, an alkali metal salt, and a metal halide. After making at least one of the metal alkoxide and metal β-
Diketone type organic substances, metal alkoxides and metal β −
The present invention relates to a method for producing a metal oxide-based ionic conductor, which comprises a step of hydrolyzing at least one of the mixtures with a diketone-type organic substance.

[実施例] 本発明に用いられる金属アルコキシド、金属β−ジケト
ン型有機物および金属アルコキシドと金属β−ジケトン
型有機物との混合体は、ホスト物質の出発原料である。
[Example] The metal alkoxide, the metal β-diketone type organic substance, and the mixture of the metal alkoxide and the metal β-diketone type organic substance used in the present invention are the starting materials of the host material.

前記金属アルコキシドに限定はないが、ホスト物質であ
る金W!!b酸化物が層状構造またはトンネル状構造と
なるためには元素周期率表中■a族、Va族または■a
族に属する遷移金属やHnなどの遷移金属、およびMや
Znなどの金属のうちの少なくとも1種のアルコキシド
が好ましい。この金属アルコキシドを形成するアルコキ
シル基は、炭素数がいくつのものであってもよく、また
多価アルコールからのアルコキシル基であってもよい。
There is no limitation to the metal alkoxide, but the host material gold W! ! In order for the b oxide to have a layered structure or a tunnel-like structure, it must be in group ■a, group Va, or ■a in the periodic table of elements.
At least one alkoxide of a transition metal such as a transition metal belonging to the group A, a transition metal such as Hn, or a metal such as M or Zn is preferable. The alkoxyl group forming this metal alkoxide may have any number of carbon atoms, and may be an alkoxyl group derived from a polyhydric alcohol.

このようなアルコキシル基の好ましい具体例としては、
たとえばメトキシル基、エトキシル基、n−プロポキシ
ル基、i−プロポキシル基、n−ブトキシル基、5ec
−ブトキシル基、℃−ブトキシル基などがあげられる。
Preferred specific examples of such alkoxyl groups include:
For example, methoxyl group, ethoxyl group, n-propoxyl group, i-propoxyl group, n-butoxyl group, 5ec
-butoxyl group, °C-butoxyl group, etc.

金属に複数のアルコキシル基が結合しているばあいは、
複数のアルフキシル基は同種である必要はない。また複
数の金属原子を有する金属アルコキシドであってもよく
、そのばあい複数の金属原子は同種である必要はない。
If multiple alkoxyl groups are bonded to the metal,
The plurality of alfxyl groups do not need to be of the same type. Further, it may be a metal alkoxide having a plurality of metal atoms, and in that case, the plurality of metal atoms need not be of the same type.

金属アルコキシドの構造としては、たとえば−般式(■
): (式中、Hlは金属原子、RI   R2R3R4はい
ずれもアルキル基を示す)で示されるような単核の化合
物だけでなく、たとえば一般式(■):(式中、Hl 
 °l(l   l(2R3R4は前記と同じ、R2は
金属原子、R5R8はアルキル基を示す)で示されるよ
うな複核構造の化合物であつてもよい。むろん本発明に
用いる金属アルコキシドは、金属の配位数が一般式(1
)および(tで表わされるような4のものに限定される
ものではない。
For example, the structure of metal alkoxide is - general formula (■
): (In the formula, Hl is a metal atom, and RI R2R3R4 are all alkyl groups.)
It may also be a compound with a dinuclear structure as shown by °l (l l (2R3R4 is the same as above, R2 is a metal atom, and R5R8 is an alkyl group).Of course, the metal alkoxide used in the present invention can be a metal alkoxide. The coordination number is the general formula (1
) and (not limited to 4 as represented by t).

このような金属アルコキシドの好ましい具体例としては
、たとえばチタンテトライソプロポキシド、チタンテト
ラエトキシド、チタンテトラブトキシド、ジルコニウム
テトラエトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、
アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソブ
トキシドなどがあげられる。
Preferred specific examples of such metal alkoxides include titanium tetraisopropoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetrabutoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetrapropoxide,
Examples include aluminum triethoxide and aluminum triisobutoxide.

前記金属β−ジケトン型有機物は、β−ジケトン型配位
子が中心金属に配位した構造を有する化合物であり、と
くに限定ざない。
The metal β-diketone type organic substance is a compound having a structure in which a β-diketone type ligand is coordinated to a central metal, and is not particularly limited.

その代表例としては、たとえば一般弐G[l:Ha (式中、H3は金属原子、R7RI   R9R10は
アルキル基またはアリール基を示す)で示されるような
化合物があげられるが、たとえば(CHsC0CHCO
CHs )28OOaのような一部が酸化物であるよう
な化合物でもよい。前記金属原子としては、金属アルコ
キシドのばあいと同様に遷移金属のうちの少なくとも1
種が好ましい。また金属β −ジケトン型有機物に含ま
れる複数のアルキル基やアリール基は同種である必要は
ない。このようなアルキル基やアリール基の好ましい具
体例としては、たとえばメチル基、エチル基、ロープロ
ピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、5ec−ブチ
ル基、t−ブチル基、アミル基、フェニル基、トリル基
、キシリル基などがあげられる。むろん本発明に用いる
金属β −ジケトン型有機物は、金属の配位数が一般式
圓で表わされるような4のものに限定されるものではな
い。
Typical examples thereof include compounds represented by the general 2G[l:Ha (in the formula, H3 is a metal atom, R7RI R9R10 is an alkyl group or an aryl group); for example, (CHsC0CHCO
It may also be a compound in which a portion is an oxide, such as CHs )28OOa. As the metal atom, at least one of the transition metals is used, as in the case of metal alkoxides.
Seeds are preferred. Further, the plurality of alkyl groups and aryl groups contained in the metal β-diketone type organic substance do not need to be of the same type. Preferred specific examples of such alkyl groups and aryl groups include methyl group, ethyl group, rhopropyl group, i-propyl group, n-butyl group, 5ec-butyl group, t-butyl group, amyl group, and phenyl group. group, tolyl group, xylyl group, etc. Of course, the metal β-diketone type organic substance used in the present invention is not limited to those having a metal coordination number of 4 as represented by the general formula circle.

金属β −ジケトン型有機物の具体例としては、たとえ
ば酸化チタン(1)アセチルアセトナト、アルミニウム
アセチルアセトナト、マンガン[1)アセチルアセトナ
ト、アンガンlアセチルアセトナト、ジルコニウム■ア
セチルアセトナトなどがあげられる。
Specific examples of metal β-diketone type organic substances include titanium oxide (1) acetylacetonate, aluminum acetylacetonate, manganese [1) acetylacetonate, anganese acetylacetonate, zirconium acetylacetonate, etc. .

前記金属アルコキシドと金属β −ジケトンとの混合体
とは、たとえば一般式曝: RI3 \ R′ (式中、H4は金属原子、Rn   B 12はアルキ
ル基、1′3BHはアルキル基またはアリール基)で示
されるような、金属アルコキシドとしての構造と金属β
 −ジケトン型有機物としての構造を兼ね備えた化合物
のことである。
The mixture of metal alkoxide and metal β-diketone is, for example, represented by the general formula: RI3\R' (wherein H4 is a metal atom, RnB12 is an alkyl group, and 1'3BH is an alkyl group or an aryl group). Structure as a metal alkoxide and metal β as shown in
-It is a compound that has the structure of a diketone type organic substance.

前記混合体の具体例としては、たとえばチタンビスアセ
チルアセトナトビスイソプロポキシドなどがあげられる
Specific examples of the mixture include titanium bisacetylacetonate bisisopropoxide.

また、本合成法に用いる酸としては、いかなる鉱酸(無
機酸)や有i酸をも用いることができる。
Further, as the acid used in this synthesis method, any mineral acid (inorganic acid) or organic acid can be used.

前記アルカリ金属塩および金属ハロゲン化物は、ゲスト
イオンであるアルカリ金属イオンやハロゲンアニオンを
供給するための物質である。
The alkali metal salt and metal halide are substances for supplying alkali metal ions and halogen anions as guest ions.

前記アルカリ金属塩としては、たとえばLl、Ha。Examples of the alkali metal salt include Ll and Ha.

になどのアルカリ金属のハロゲン化物、炭酸塩、水酸化
物、111酸塩、過塩素酸塩、硫酸塩、ヨウ素酸塩、有
機酸塩などがあげられる。
Examples include alkali metal halides, carbonates, hydroxides, 111-acid salts, perchlorates, sulfates, iodates, organic acid salts, etc.

これらのアルカリ金属塩の具体例としては、たとえば塩
化リチウム、ヨウ化リチウム、炭酸リチウム、臭化リチ
ウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム、過塩素酸リチウ
ム、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウ
ム、ヨウ化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナト
リウム、水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、過塩素酸
ナトリウム、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリ
ウム、ヨウ化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウ
ム、水酸化カリウム、硝酸カリウム、過塩素酸カリウム
などがあげられる。
Specific examples of these alkali metal salts include lithium chloride, lithium iodide, lithium carbonate, lithium bromide, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium perchlorate, sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, and iodine. sodium chloride, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, sodium nitrate, sodium perchlorate, potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium hydroxide, potassium nitrate, Examples include potassium perchlorate.

また、前記金属ハロゲン化物としては、遷移金属のハロ
ゲン(F、 CI、 Br、  [など)化物が好まし
い。
The metal halide is preferably a transition metal halide (F, CI, Br, etc.).

金属ハロゲン化物の具体例としては、たとえば四塩化チ
タン、四塩化ジルコニウム、臭化マンガン、塩化マンガ
ン、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウム、臭化アル
ミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化亜鉛、塩化亜鉛
、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛などがあげられる。
Specific examples of metal halides include titanium tetrachloride, zirconium tetrachloride, manganese bromide, manganese chloride, aluminum fluoride, aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum iodide, zinc fluoride, zinc chloride, and zinc bromide. , zinc iodide, etc.

本発明の方法では、まず金属アルコキシド、金属β−ジ
ケトン型有機物および金属アルコキシドと金属β−ジケ
トン型有機物との混合体のうちの少なくとも1種く以下
、金属アルコキシドなどともいう)と、アルカリ金属塩
および金属ハロゲン化物のうちの少なくとも1種(以下
、アルカリ金属塩などともいう)とが溶媒中に共存せし
められる。
In the method of the present invention, first, at least one of a metal alkoxide, a metal β-diketone type organic substance, and a mixture of a metal alkoxide and a metal β-diketone type organic substance (hereinafter also referred to as a metal alkoxide, etc.), and an alkali metal salt. and at least one metal halide (hereinafter also referred to as alkali metal salt or the like) are allowed to coexist in the solvent.

前記溶媒にとくに限定はなく、たとえば四塩化炭素、二
硫化炭素などの無機系溶媒、たとえばエタノール、イソ
プロパツール、ベンゼン、チオフェン、ピリジン、ジエ
チルエーテル、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド
などの有機系溶媒などがあげられる。これらの溶媒は、
単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The solvent is not particularly limited, and examples include inorganic solvents such as carbon tetrachloride and carbon disulfide, and organic solvents such as ethanol, isopropanol, benzene, thiophene, pyridine, diethyl ether, acetonitrile, and dimethyl sulfoxide. It will be done. These solvents are
They may be used alone or in combination of two or more.

アルカリ金属塩などの使用層は、金属アルコキシドなど
に含まれる金属1原子に対してアルカリ金属塩などに含
まれる金属原子0.1〜2.8原子が好ましく、1.6
〜2.0原子がとくに好ましい。該使用量が0.1原子
未満ではイオン導電体の結晶構造中にアルカリイオンが
移動するためのトンネルを充分な量だけ作ることができ
ないためにイオン導電性が損なわれる傾向があり、2.
8原子をこえるとイオン導電体の結晶構造が乱れるため
にイオン導電性が損なわれる傾向がある。
In the layer using an alkali metal salt, etc., the metal atom contained in the alkali metal salt etc. is preferably 0.1 to 2.8 atoms per 1 metal atom contained in the metal alkoxide etc., and 1.6
~2.0 atoms are particularly preferred. If the amount used is less than 0.1 atom, the ionic conductivity tends to be impaired because a sufficient amount of tunnels for alkali ions to move cannot be created in the crystal structure of the ionic conductor.
If the number exceeds 8 atoms, the crystal structure of the ionic conductor is disturbed, and the ionic conductivity tends to be impaired.

溶媒の使用量にもとくに限定はないが、通常金属フルコ
キシドなどの濃度が0.5〜2.Oa+。
There is no particular limitation on the amount of solvent used, but the concentration of metal flukoxide etc. is usually 0.5 to 2. Oa+.

di’のときに最も収率が高くなる。The yield is highest when di'.

前記金属アルコキシドなどとアルカリ金属塩などとを溶
媒中に共存させる際の溶媒への添加、混合順序にとくに
限定はなく、たとえば溶媒に金属アルコキシドなどを混
合したのちアルカリ金属塩などを添加してもよく、溶媒
にアルカリ金゛属塩などを添加したのち金属アルコキシ
ドなどを混合してもよい。なお、金属アルコキシドなど
やアルカリ金属塩などは溶媒中に溶解、分散、懸濁など
していてもよく、一部沈澱していてもよいうつぎに、前
記溶媒中の金属アルコキシドなどを加水分解する。
When the metal alkoxide, etc. and the alkali metal salt, etc. are made to coexist in the solvent, there is no particular limitation on the order of addition and mixing; for example, the alkali metal salt, etc. may be added after mixing the metal alkoxide, etc. with the solvent. Often, an alkali metal salt or the like may be added to the solvent and then a metal alkoxide or the like may be mixed therein. Note that the metal alkoxide, etc., alkali metal salt, etc. may be dissolved, dispersed, suspended, etc. in the solvent, or may be partially precipitated, and then the metal alkoxide, etc. in the solvent is hydrolyzed.

加水分解を行なう際の水の添加方法、加水分解する際の
条件などにとくに限定はないが、加水分解する際の水の
添加量は、金属アルコキシドなどに対して大過剰である
ことが好ましく、温度は30〜70℃であるのが好まし
い。添加される水としては、金属イオンなどを含まない
イオン交換水、蒸留水などが用いられる。
There are no particular limitations on the method of adding water during hydrolysis, the conditions during hydrolysis, etc., but the amount of water added during hydrolysis is preferably in large excess relative to the metal alkoxide, etc. Preferably, the temperature is 30-70°C. As the water to be added, ion-exchanged water, distilled water, etc. that do not contain metal ions are used.

このような加水分解により、アルカリカチオンおよびハ
ロゲンアニオンの少なくとも一種をとり込みながら金属
アルコキシドなどが加水分解され、ホスト材料のイオン
導電性が良好で、ゲストイオンが均一にドープされた金
属酸化物系イオン導電体が、ただ−回の反応によって製
造される。
Through such hydrolysis, metal alkoxides and the like are hydrolyzed while incorporating at least one of alkali cations and halogen anions, and the host material has good ionic conductivity and the metal oxide ions are uniformly doped with guest ions. Electrical conductors are produced in a single reaction.

えられたイオン導電体は乾燥、水洗などしたのち成形さ
れ、電気化学的デバイスに用いられる。
The obtained ionic conductor is dried, washed with water, etc., then molded and used in electrochemical devices.

前記加水分解生成物は導電種であるイオンの通り道の安
定な酸化物となり、イオンの拡散係数が大きくなるとい
う点から、焼成して用いるのが好ましい。
The hydrolyzed product is preferably used after being fired, since it becomes an oxide that provides a stable path for ions, which are conductive species, and increases the ion diffusion coefficient.

前記焼成は、通常、加水分解生成物を乾燥、水洗などし
たのち、行なわれ、焼成温度は、未焼成物中に含まれる
水を完全に除去するために300℃以上が好ましく、ま
た、結晶構造の変態を避けるために500℃以下が好ま
しく、380〜490℃であるのがさらに好ましい。ま
た、焼成時間は反応を完全に行なわせるという点から3
〜10時間が好ましく、7〜9時間がさらに好ましい。
The above-mentioned calcination is usually performed after drying the hydrolyzed product, washing with water, etc., and the calcination temperature is preferably 300°C or higher to completely remove water contained in the unfired product, and the crystal structure In order to avoid transformation, the temperature is preferably 500°C or lower, and more preferably 380 to 490°C. In addition, the firing time was set at 3.
~10 hours is preferred, and 7 to 9 hours is more preferred.

えられた焼成物は、乾燥、水洗などしたのち成形され、
電気化学的デバイスに用いられる。
The resulting fired product is dried, washed with water, and then shaped.
Used in electrochemical devices.

以上、説明したように、本発明の製法における合成反応
は、従来の合成およびイオン−ドーピングプロセスとは
本質的に異なる反応であり、(1)セラミック超微粒子
の合成法として一般に知られているゾル−ゲル法を基本
とし、金属アルコキシドなどを出発原料としているため
、生成物である金属酸化物系イオン導電体が粒径のそろ
った微粒子としてえられ、そのためイオン導電体と溶媒
との間を行き来する反応の場である界面の面積が従来の
ものと比べて飛躍的に増大しイオンの見かけの拡散係数
を大きくする、 (aホスト物質である金属酸化物の合成と同時にゲスト
物質であるイオンをドーピングするので、イオンが分子
レベルで均一にドーピングされた組成(これは従来のい
かなる合成法でもえられなかったものである)になると
推定され、イオンの拡散係数を大きくすることにより、
従来法による金属酸化物系イオン導電体と比べ、見かけ
の拡散係数が大きい金属酸化物系イオン導電体がえられ
るものと考えられる。
As explained above, the synthesis reaction in the production method of the present invention is essentially different from conventional synthesis and ion-doping processes, and includes: - Since it is based on a gel method and uses metal alkoxides as starting materials, the product metal oxide-based ionic conductor can be obtained as fine particles with uniform particle sizes, which allows it to move back and forth between the ionic conductor and the solvent. The area of the interface, which is the site of the reaction, increases dramatically compared to conventional ones, increasing the apparent diffusion coefficient of ions. Because of doping, it is estimated that the composition is uniformly doped with ions at the molecular level (which cannot be obtained by any conventional synthesis method), and by increasing the ion diffusion coefficient,
It is thought that a metal oxide-based ionic conductor having a larger apparent diffusion coefficient can be obtained compared to metal oxide-based ionic conductors obtained by conventional methods.

本発明の方法によって製造される金属酸化物系イオン導
電体は、たとえば電池、センサー、エレクトロクロミッ
ク素子、電位記憶素子などの電気化学的デバイスなどに
用いることができる。
The metal oxide-based ionic conductor produced by the method of the present invention can be used, for example, in electrochemical devices such as batteries, sensors, electrochromic devices, and potential storage devices.

つぎに、本発明の方法を実施例を用いてさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Next, the method of the present invention will be explained in more detail using Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 金属アルコキシドとしてチタンテトライソプロポキシド
15.76Qを、溶媒であるイソプロピルアルコール1
00α3に溶解した。この溶液にアルカリ金属のハロゲ
ン化物としてヨウ化リチウム7.421gを溶解し、そ
ののち25℃で水5mを添加して加水分解し、ゾル状の
反応生成物をえた。えられた反応生成物を濾過したのち
、減圧乾燥した。これを60℃の温水で洗浄したのち、
再び減圧乾燥し、本発明による金属酸化物系イオン導電
体をえた。えられたイオン導電体はアモルファス状であ
り、その組成をICP  (プラズマ発光分析)により
調べたところ、Li、8Tithであった。えられたイ
オン導電体を電子顕微鏡で観察したところ、粒径のそろ
つた微粒子であった。
Example 1 Titanium tetraisopropoxide 15.76Q was used as a metal alkoxide, and isopropyl alcohol 1 was used as a solvent.
It was dissolved in 00α3. In this solution, 7.421 g of lithium iodide was dissolved as an alkali metal halide, and then 5 m of water was added at 25° C. for hydrolysis to obtain a sol-like reaction product. The obtained reaction product was filtered and then dried under reduced pressure. After washing this with warm water at 60℃,
It was dried again under reduced pressure to obtain a metal oxide-based ionic conductor according to the present invention. The obtained ion conductor was amorphous, and its composition was examined by ICP (plasma emission spectrometry) and found to be Li, 8Tith. When the obtained ionic conductor was observed under an electron microscope, it was found to be fine particles with uniform particle sizes.

さらに、焼成による効果を明らかにするため、これを大
気開放下450〜500℃で8時間焼成して、組成がL
i0.8T+02 (組成分析によって確認)のイオン
導電体をえた。
Furthermore, in order to clarify the effect of firing, this was fired at 450 to 500°C for 8 hours in the open atmosphere, and the composition was
An ionic conductor of i0.8T+02 (confirmed by compositional analysis) was obtained.

ついでえられた未焼成物と焼成物とをそれぞれ260k
g/ cd−Gの圧力でペレット状に成形して作用電極
とし、リチウムフォイルを対極と参照極、L i CJ
 04の1Hプロピレンカーボネート溶液を電解液とし
て測定セルを組んだ。このセルを用いてリチウムイオン
の見かけの拡散係数をカレントパルス法によって測定し
た。結果を第1表に示す。
The resulting unfired and fired products each cost 260k.
The working electrode was formed into a pellet at a pressure of g/cd-G, and lithium foil was used as the counter electrode and reference electrode, Li CJ.
A measurement cell was assembled using a 1H propylene carbonate solution of No. 04 as an electrolyte. Using this cell, the apparent diffusion coefficient of lithium ions was measured by the current pulse method. The results are shown in Table 1.

実施例2 金属β −ジケトン型有機物として酸化チタン[111
アセチルアセトナート13.110を、溶媒である無水
エタノール100α3に混合した。この溶液にアルカリ
金属のハロゲン化物として塩化リチウム2.129を溶
解し、そののち25℃で水10Idを添加して加水分解
し、ゾル状の反応生成物をえた。えられた反応生成物を
濾過してエタノールで洗浄したのち、減圧乾燥し、本発
明による金属酸化物系イオン導電体をえた。えらえたイ
オン導電体はアモルファス状であり、その組成はLio
、7Ti02であった。えられたイオン導電体をSEN
 @察したところ粒径のそろった微粒子であった。
Example 2 Titanium oxide [111
Acetylacetonate 13.110 was mixed with absolute ethanol 100α3 as a solvent. In this solution, 2.129 g of lithium chloride was dissolved as an alkali metal halide, and then 10 Id of water was added at 25° C. for hydrolysis to obtain a sol-like reaction product. The obtained reaction product was filtered, washed with ethanol, and then dried under reduced pressure to obtain a metal oxide-based ionic conductor according to the present invention. The selected ionic conductor is amorphous, and its composition is Lio.
, 7Ti02. The obtained ionic conductor is SEN
@As it turned out, they were fine particles with uniform particle sizes.

さらに、焼成による効果を明らかにするため、これを大
気開放下450〜500℃で8時間焼成して、組成がL
i、、 TiO2(組成分析によって確認)のイオン導
電体をえた。
Furthermore, in order to clarify the effect of firing, this was fired at 450 to 500°C for 8 hours in the open atmosphere, and the composition was
i, TiO2 (confirmed by compositional analysis) ionic conductor was obtained.

ついで実施例1と同様にしてリチウムイオンの見かけの
拡散係数を測定した。結果を第1表に示す。
Then, the apparent diffusion coefficient of lithium ions was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

比較例1 試薬のTi(h(アナターゼ型) (和光純薬工業■製
) 12.011)にn−ブチルリチウムのヘキサン溶
液(n−ブチルリチウム濃度:15重量%) (メルク
社11)0.91Qを添加し、アルゴン気流中に室温で
24時間放置だのち、エタノールで洗浄後乾燥して金属
酸化物系イオン導電体をえた。えられた導電体の組成は
Li、7Tio2であった。ついで実施例1と同様にし
てリチウムイオンの見かけの拡散係数を測定した。結果
を第1表に示す。
Comparative Example 1 A hexane solution of n-butyllithium (n-butyllithium concentration: 15% by weight) (Merck Company 11) was added to the reagent Ti (h (anatase type) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 12.011). 91Q was added, and the mixture was left to stand at room temperature in an argon stream for 24 hours, washed with ethanol, and dried to obtain a metal oxide ion conductor. The composition of the obtained conductor was Li, 7Tio2. Then, the apparent diffusion coefficient of lithium ions was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

第1表から、本発明の製法によって合成した金属酸化物
系イオン導電体の未焼成物は、リチウムイオンオの見か
けの拡散係数が従来のものと比較して1桁近く高くなり
、焼成物では2桁近く高くなることがわかった。
Table 1 shows that the unfired metal oxide ionic conductor synthesized by the production method of the present invention has an apparent diffusion coefficient of lithium ions nearly an order of magnitude higher than that of the conventional material, and the It turned out to be nearly double digits higher.

し発明の効果] 本発明の方法によれば、ホスト材料である金属酸化物を
合成すると同時にゲストイオンであるアルカリイオンお
よびハロゲンアニオンのうちの少なくとも1種を酸化物
中に均一にドープでき、しかも粒径のそろった金属酸化
物系イオン導電体の微粒子がただ一回の反応によってえ
られるので、イオンの拡散係数の高い金属酸化物系イオ
ン導電体を簡単にうろことができるという効果を奏する
[Effects of the Invention] According to the method of the present invention, at the same time as the metal oxide that is the host material is synthesized, at least one of the alkali ions and halogen anions that are the guest ions can be uniformly doped into the oxide. Since fine particles of a metal oxide-based ionic conductor having a uniform particle size can be obtained by a single reaction, the metal oxide-based ionic conductor having a high ion diffusion coefficient can be easily dispersed.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属アルコキシド、金属β−ジケトン型有機物お
よび金属アルコキシドと金属β−ジケトン型有機物との
混合体のうちの少なくとも1種と、アルカリ金属塩およ
び金属ハロゲン化物のうちの少なくとも1種とを溶媒中
に共存せしめたのち、金属アルコキシド、金属β−ジケ
トン型有機物および金属アルコキシドと金属β−ジケト
ン型有機物との混合体のうちの少なくとも1種を加水分
解する工程を有することを特徴とする金属酸化物系イオ
ン導電体の製法。
(1) At least one of metal alkoxides, metal β-diketone type organic substances, and mixtures of metal alkoxides and metal β-diketone type organic substances, and at least one type of alkali metal salts and metal halides in a solvent. A metal oxidation method comprising the step of hydrolyzing at least one of a metal alkoxide, a metal β-diketone type organic substance, and a mixture of a metal alkoxide and a metal β-diketone type organic substance after coexisting therein. Manufacturing method for physical ionic conductors.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5284721A (en) * 1990-08-01 1994-02-08 Alliant Techsystems Inc. High energy electrochemical cell employing solid-state anode
EP0725944A4 (en) * 1992-04-10 1995-03-02 Sun Active Glass Electrochrom Electrochromic structures and methods
US20080095925A1 (en) * 2001-09-07 2008-04-24 Highgate Donald J Hydrophilic Polymers and Their Use in Electrochemical Cells
WO2008099967A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Flake compound
JP2010208922A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing metal oxide nanoparticle

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5284721A (en) * 1990-08-01 1994-02-08 Alliant Techsystems Inc. High energy electrochemical cell employing solid-state anode
EP0725944A4 (en) * 1992-04-10 1995-03-02 Sun Active Glass Electrochrom Electrochromic structures and methods
US5659417A (en) * 1992-04-10 1997-08-19 Sun Active Glass Electrochromics, Inc. Electrochromic structures and methods
US5699192A (en) * 1992-04-10 1997-12-16 Sun Active Glass Electrochromics, Inc. Electrochromic structures and methods
US20080095925A1 (en) * 2001-09-07 2008-04-24 Highgate Donald J Hydrophilic Polymers and Their Use in Electrochemical Cells
US9447217B2 (en) * 2001-09-07 2016-09-20 Itm Power (Research) Limited Method for producing a membrane electrode including forming the membrane in situ
WO2008099967A1 (en) * 2007-02-16 2008-08-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Flake compound
JP2008204632A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Sumitomo Chemical Co Ltd Flaky compound
US8119232B2 (en) 2007-02-16 2012-02-21 Sumitomo Chemical Company, Limited Flake compound
JP2010208922A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Nippon Shokubai Co Ltd Method for producing metal oxide nanoparticle

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