JPS5939720A - 固体化合物 - Google Patents

固体化合物

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JPS5939720A
JPS5939720A JP57149228A JP14922882A JPS5939720A JP S5939720 A JPS5939720 A JP S5939720A JP 57149228 A JP57149228 A JP 57149228A JP 14922882 A JP14922882 A JP 14922882A JP S5939720 A JPS5939720 A JP S5939720A
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JP
Japan
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fluoride
compound
solid compound
test example
conductivity
Prior art date
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JP57149228A
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English (en)
Inventor
Tetsu Ooi
大井 「てつ」
Mishieru Dansu Jiyan
ジヤン・ミシエル・ダンス
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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、アルカリ金属と二価金属のぶつ化物である固
体化合物に関するもので、特にアルカリイオン導電体に
好適なアルカリ金属と二価金属のふり化物より成る固体
化合物に関するものである。
全固体エレクトロクロミック表示素子のような固体イオ
ン素子を作製するには、室温におけるリチウムイオン導
電率が1x1o  S/m以上の値を持ち、大気中で安
定であり、かつ厚さ0.1〜10ミクロンの薄膜を形成
できる必要がある。この目的に合致する物質として、従
来、LlxNal−xベータアルミナ、L i s N
などが検討された。しかし、前者は薄膜形成困難、後者
は大気中で不安定、などの欠点があった。
本発明の目的は、アルカリイオン導電率の大きい薄膜を
形成できる固体化合物を提供することにある。
本発明者の一人は、先に、a’Lix/Na1−x/F
 −b′AIF3(ただし、a′は0.45から0.7
の範囲の数値、b′は0.6から0.55の範囲の数値
、Xは0.1≦X り1. Oの範囲の数値)に相当す
る組成の非晶質化合物が優れたリチウムイオン導電体で
あることを見出した。またさらに、一般式、a′′M1
F−b″MuIF3 (ここに、MはLiおよびNaより成る群中より選ばれ
た少なくとも一種の元素を表わし、 MIHはSc、T
i、V、CrS Fe、  Rh1 、In、  Ga
、yJより成る群中より選ばれた少なくとも一種の元素
を表わし;a“ば、0.6とaく0.7または0.8り
a” p 0.95である数値;b“は、b“=1−a
“である数値)で表わされる組成物が優れたアルカリイ
オン導電体であることを見出した。これらの知見に基づ
き、同様の導電率を実現し得るような、二種類以上の金
属イオンを含むふっ素化合物を、アルカリ金属イオンと
二価金属イオンとの組み合わせについて実験的検討を行
った結果、本発明に到達したものである。
上記による本発明の固体化合物は、一般式、T    
    n a M 、F−bM F2 (コこに、Mは、Liおよ
びNaから成る群中から選ばれた少なくとも一種の元素
を表わし、 Mllは、Cr、 Fe、 Co、 Ni
 、 Cu、Znからなる群中から選ばれた少なくとも
一種の元素を表わし;aは、0.6とa<0.999の
範囲の数値であり;bは、b= 1− aで表わされる
数値)で表わされるものであることを特徴とする、一般
に非晶質構造を持つ固体化合物である。
本発明の固体化合物は、内在する結晶構造の観点から、
下記の三種類に分類して考えることがで(i) 、 M
 F構造。MF2を強制固溶する。1個のMuが2個の
Mを置換することによって生ずる空孔がM1イオンの拡
散係数、すなわちM1イオン導電率を増大する。
(2)M12MIIF4構造。この化合物は、M1イオ
ン半径によりスピネル構造(イオン半径小なるM’ =
 Liの場合、たとえばL12NIF4)またはK 2
 N r F4構造(イオン半径大なるM  =K、R
b、Csの場合に限られ、M =Naについては該当す
る化合物は存在せず、ペロブスカイト構造K N + 
F3とKFの層状構造とみなせる)のいずれかの構造を
とり、いずれの場合も2次元イオン導電体になり得る。
(3)MMF、り構造。この化合物は、ペロブスカイト
構造(たとえば、Na Fe F3、NaN1F3、N
 a Z n F3、イオン半径の小さいM =Liに
ついては該当する化合物は存在せず)をとり、6次元イ
オン導電体になり得る。
このように、MlFとMIIF2とのモル比によって内
在する結晶構造は変化するものの、いずれもM1イオン
導電性が大きくなることが期待される。
以下、試験例によシ、本発明を具体的にさらに詳細に説
明する。
なお、以下の試験例中、試験例1.2においては、本発
明の実施例と共に、対照のだめの、本発明によるもので
ない比較例を併せ記載し、試験例6.4.5、乙におい
ては、本発明による実施例のみを記載した。
試験例 1 Cr、Fe、 Co、 Ni 、 Cu、 Zn  の
無水二ふっ化物、およびぶつ化リチウムの中から、処方
に従って、それぞれ秤量、混合、圧粉、焼結(750℃
)、破砕した後、クヌードセンセル型蒸発容器(タンタ
ル製、ただしNiF またはCu F2を含む混合物の
蒸発に際しては白金製とすることが望ましい)に装入し
、おおよそ900℃に加熱して、約500μPaの真空
度において真空蒸着した。このとき、基板としては、下
部電極であるアルミニウム蒸着膜被覆を施したスライド
ガラスを用い、基板温度は室温に保った。
こうして形成した厚さ0.5ミクロンの蒸着膜は無色透
明であり、表面平滑で微細組織を持たず、割れや剥れな
どの欠陥は無かった。
これらの薄膜を化学分析したところ、表1の化合物の欄
に示すような組成を持つことが判った。
また、これらの薄膜のX線回折の結果は、いずれも非晶
質であった。
なお、表1において、化合物の欄の組成をかっこで囲ん
だものは本発明によらぬ比較例のものであり、それ以外
のものは本発明の実施例のものである。
次いで、これらの薄膜上に、リチウムとアルミニウムを
逐次蒸着して重ね膜とし、上部電極として用いた。
これらの下部電極と上部電極との間に±2V以内の直流
電圧を印加したところ、正電荷を持つリチウムイオンが
移動するとみなされる時のみ大電流が流れ、その時の導
電率は、それぞれ表1の導電率の欄に示すように求めら
れた。他方、リチウ表  1 ムイオンの移動が起り得ない条件(たとえば、リチウム
イオンがすべて上部電極直下にあり、かつ、上部電極が
負、下部電極が正となるような電界が印加された時)に
おいては、電流は著しく小さく、その時の導電率は作製
した化合物の種類によらず、はぼ、10−10S/m 
 であった。この導電率は電子伝導によると思われる。
一方、表1に記載した導電率のうち大きい導電率の値は
リチウムイオン伝導によると考えられる。したがって、
これらのうち、Ll:Mnカ99.9:0.1カラ60
=70ノ範囲にある組成を持つ非晶質固体化合物薄膜は
優れたリチウムイオン導電体であると考えられる。
なお、表1においては、化合物の組成をモル部で表示し
た。
試験例 2 クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛の二ふつ化
物、およびぶつ化ナトリウムの中から、処方に従って、
それぞれ秤量、混合、圧粉、焼結、破砕し、試験例1と
同様の方法で約0.5ミクロン厚の無色透明かつ非晶質
構造の薄膜を作製した。
これらについて、化学分析を行い、かつ試験例1と同様
の方法で(ただし、金属リチウムの代シに金属ナトリウ
ムを蒸着)、ナトリウムイオンの導電率を測定した。そ
の他、同時に、あらかじめスライドガラス(アルミニウ
ム蒸着被膜を施していない)上に形成した約0.5ミク
ロン厚の該ふつ化物薄膜」二に平面対向くし形電極(ク
ロム金重ね膜より成る)を設け、20ヘルツ〜500キ
ロヘルツの交流を印加しつつインピーダンスを測定する
方法によって該薄膜の交流導電率を測定した。両者の測
定値は±30%の範囲で一致しておシ、その値を、上記
の化学分析の結果と共に表2に示した。
なお、表2において、化合物の欄の組成をかっこで囲ん
だものは本発明によらぬ比較例のものであり、それ以外
のものは本発明の実施例のものである。
以下余白 表  2 化 合 物       導電率(S/m)(1[]Q
NaF )        1/1O−1199NaF
 1CrF2     2/ 10 ”6ONaF 4
0CrF2     1 / 10−495NaF 5
FeF24/ 1O−567NaF 33FeF2  
   8/ 1O−549NaF 51COF2   
 6/ 10 ”99.13NaF 092NiF  
   7 / 10 ”61NaF 39NIF2  
   8/ 1O−55QNaF 5QNiF    
  1/ 10−4(15NaF 85NI F2 )
     4 / 1O−866NaF 34CuF2
     1/ 10 ’93NaF 2ZnF2  
   6/ 10 ’試験例 3 この試験例は、本発明によるものの実施例である。
クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛の二ふつ化
物、ぶつ化リチウムおよびぶつ化ナトリウムの中から選
択された試料を用い、試験例1と同様の方法で前処理後
、同じく試験例1と同様の方法で約0.5ミクロン厚の
同様の蒸着膜を作製した。これらについて化学分析を行
い、かつ上記の試験例2におけると同様の方法で交流導
電率を測定した。その結果、表6に示す値を得た。
表  6 化 合 物      導電率(87m)41LiF1
7NaF42CrF28/1O−536LiF16Na
F48FeF26/10520LiF16NaF64C
oF24/1o−5iQLiF4QNaF5ONiF2
1/1O−415LiF2QNaF65CuF+  5
/1O−460Li F 35NaF 5ZnF28/
 1(:J 4試験例 4 この試験例は、本発明によるものの実施例である。
上記の試験例6と同様な方法で、同様な三元化合物の薄
膜を作製し、それらについて試験を行い、表4に示す結
果を得た。
表4に示す三元化合物はいずれも高いイオン導電率を示
しだ。
化 合 物        導電率(87m)50Li
F 25CrF225FeF2    1 / 1O−
447L+F 26CrF224COF2    8/
 10−548LtF 2QCrF2ろ2NiF2  
   3/10−451LiF 29CrF220CL
IF2    1 / 10 ’51LiF 33Cr
F216ZnF2    9/ 10−551 LiF
 26FeF223CoF27 / 10530LiF
 40FeF23QNiF28/ 1Q 552LIF
 20FeF228NIF2    2/ 1Q−45
0LIF 23FeF222COF26/1O−449
I、+F 41 FeF210ZnF2    1 /
 10〜485LiF 5CoF21ONiF2   
 3/ 10 ’9[]LiF 6CoF  4CuF
2      7 / 1Q−591LiF 4CoF
25ZnF2     8/ 10 ”95LiF 2
NiF23CuF2      1 / 1O−491
LiF7NiF  2ZnF       2/104
2 97LiF 1cuF  2ZnF2      7/
10 ”’試験例 5 この試験例は、本発明によるものの実施例である。
上記の試験例6と同様な方法で、同様な四元以上の化合
物の薄膜を作製し、それらについて試験を行い表5に示
す結果を得た。
゛表5に示す四元以上の化合物はいずれも高いイオン導
電率を示しだ。
表  5 化 合 物          導電率(87m)51
LiF 15CrF25FeF229NiF2  4/
 1O−470LiF 13CrF21CoF216C
uF2  2/ 10 ’8[]L+F 5FeF21
3NIF22ZnF2   4/ 10 ’95LiF
 lN1F  2CuF  2ZnF     2/1
042    2    2 71]Lip 15crF21[lNiF23CuF2
2ZnF24 / 1Q−4試験例 に の試験例は、本発明によるものの実施例である。
上記の試験例6と同様な方法で、同様な四元以上の化合
物の薄膜を作製し、それらについての試験を行い、表6
に示す結果が得られた。
表6に示す四元以上の化合物はいずれも高いイオン導電
率を示した。
表  6 化 合 物          導電率(8/m)7Q
NaF 15CrF21ONiF25ZnF2  1 
/ 1O−440LiF 18NaF 5FeF237
NiF’23/ 10 ’70LiF21NaF3Cr
F24NiF22CuF23/10’上記の試験例にお
ける本発明の実施例、特に比較例との対照から分かるよ
うに、本発明の効果は極めて顕著である。
以上のように、本発明による、ぶつ化リチウムぶつ化ナ
トリウムまたはこれらの混晶に適当な二価遷移金属ぶつ
化物を混晶させた組成を持つ固体化合物から成る非晶質
薄膜がおおよそ10  S/m以上の大きいカチオン導
電率を室温で示すので、これらをエレクトロクロミック
表示素子に応用でき、産業上の利益は太きい。しかも、
本発明によれば、二価遷移金属ぶつ化物の混晶量が0.
1モルチから70モル係の広い範囲にわたって上述の優
れた特性が得られるので、薄膜組成の厳密な管理が不要
となり、素子の作製コストを低減できる効果がある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式:aM1F−bMIIF2、 (ここに、Mlは、LlおよびNaから成る群から選ば
    れた少なくとも一種の元素を表わし、Mは、Cr、 F
    e、 Co、 Ni、C’u、Zn  から成る群から
    選ばれた少なくとも一種の元素を表わし、aは、0.3
    〈a、、(0,999の範囲の数値であり、bは、b=
     1−aで表わされる数値である)そ表わされる化合物
    より成ることを特徴とする固体化合物。
JP57149228A 1982-08-30 1982-08-30 固体化合物 Pending JPS5939720A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3979369A4 (en) * 2019-05-30 2022-08-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. ACTIVE MATERIAL FOR FLUORIDE-ION SECONDARY BATTERIES AND FLUORIDE-ION SECONDARY BATTERY USING THE SAME

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3979369A4 (en) * 2019-05-30 2022-08-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. ACTIVE MATERIAL FOR FLUORIDE-ION SECONDARY BATTERIES AND FLUORIDE-ION SECONDARY BATTERY USING THE SAME

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