JPS5919863A - 固体電気化学素子 - Google Patents
固体電気化学素子Info
- Publication number
- JPS5919863A JPS5919863A JP12934282A JP12934282A JPS5919863A JP S5919863 A JPS5919863 A JP S5919863A JP 12934282 A JP12934282 A JP 12934282A JP 12934282 A JP12934282 A JP 12934282A JP S5919863 A JPS5919863 A JP S5919863A
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- JP
- Japan
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- layer
- ions
- solid electrolyte
- solid
- electrochemical device
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/02—Arrangements for measuring electric power or power factor by thermal methods, e.g. calorimetric
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Measurement Of Unknown Time Intervals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は通電によって可動する固体電気化学素子に関す
るものである。
るものである。
近時、メカトロニクスの発達によって、電気エネルギー
を機械的仕事に変換するいわゆるアクチュエータの重要
性が高まってきた。従来、このようなアクチュエータと
しては電磁力による電磁石やソレノイドの類のものが使
用されてきたＯしかしながら、メカニズムの小形化や軽
量化が要求されるにしたがって電磁式に変る小形、軽量
のアクチュエータが要求されるようになってきた０電磁
式以外のものとして、圧電現象を用いたもの、電気エネ
ルギーから熱エネルギーを経て機械的仕事をさせる形状
記憶合金やバイメタルを用いたものが工夫されるように
なった。
を機械的仕事に変換するいわゆるアクチュエータの重要
性が高まってきた。従来、このようなアクチュエータと
しては電磁力による電磁石やソレノイドの類のものが使
用されてきたＯしかしながら、メカニズムの小形化や軽
量化が要求されるにしたがって電磁式に変る小形、軽量
のアクチュエータが要求されるようになってきた０電磁
式以外のものとして、圧電現象を用いたもの、電気エネ
ルギーから熱エネルギーを経て機械的仕事をさせる形状
記憶合金やバイメタルを用いたものが工夫されるように
なった。
本発明の目的は上記のようなアクチュエータと全く異っ
た原理に基づくアクチュエータを提供することにある。
た原理に基づくアクチュエータを提供することにある。
すなわち、通電によって三層構造の一方の層から中間の
層を通ってもう一方の属へ構成原子を移動させることに
よって、電気的エネルギーを機械的仕事に転換させると
いう電気化学的な反応を原理に用いたアクチュエータ作
用を有する固体電気化学素子を提供するものである。
層を通ってもう一方の属へ構成原子を移動させることに
よって、電気的エネルギーを機械的仕事に転換させると
いう電気化学的な反応を原理に用いたアクチュエータ作
用を有する固体電気化学素子を提供するものである。
次に本発明の素子の構成について図を用いて説明する。
ある種の電子電導性の無機化合物の中には、電気化学的
に外部イオンを受容して構成原子としたり、逆に構成原
子を外部にイオンとして授与したりする機能をもつもの
がある。このような物質をイオン授受体と呼ぶことにす
る。このイオン授受体の詳細については後に述べる。第
１図は本発明の固体電気化学素子の基本的な構成と動作
を説明するだめの図であり、図中のａは断面図、ｂは斜
視図を表わしている。第１図において、基本的にイオン
授受体からなる層１と、不活性導電体から基本的になる
層２と、これらの間に設けられ、イオンを電導する固体
電解質の層３で一体化された構造体１ｏの面の一部に、
この構造体１０を力学的に固定すると同時に素子を機械
装置などに取９つけるだめの固定子１１と、残りの面の
力学的に開放された開放部１２と、イオン授受体層と金
属層間に通電するだめの一対の電気端子４，５とから、
本発明の固体電気化学素子は構成される。ここで、不活
性導体とは陽極的電解反応においてイオン化することの
ない導体であって、金、白金。
に外部イオンを受容して構成原子としたり、逆に構成原
子を外部にイオンとして授与したりする機能をもつもの
がある。このような物質をイオン授受体と呼ぶことにす
る。このイオン授受体の詳細については後に述べる。第
１図は本発明の固体電気化学素子の基本的な構成と動作
を説明するだめの図であり、図中のａは断面図、ｂは斜
視図を表わしている。第１図において、基本的にイオン
授受体からなる層１と、不活性導電体から基本的になる
層２と、これらの間に設けられ、イオンを電導する固体
電解質の層３で一体化された構造体１ｏの面の一部に、
この構造体１０を力学的に固定すると同時に素子を機械
装置などに取９つけるだめの固定子１１と、残りの面の
力学的に開放された開放部１２と、イオン授受体層と金
属層間に通電するだめの一対の電気端子４，５とから、
本発明の固体電気化学素子は構成される。ここで、不活
性導体とは陽極的電解反応においてイオン化することの
ない導体であって、金、白金。
ニッケル、不銹鋼、グラファイトなどである。
なお、本発明においては固定子は必らずしも必要でない
。以下の動作説明において、より理解しやすくするため
には固定子を設けた場合の方が好都合である。
。以下の動作説明において、より理解しやすくするため
には固定子を設けた場合の方が好都合である。
次に、この固体電気化学素子の作用について説明する。
第１図の素子において、電気端子４から５の方向に電流
を通ずるとイオン授受体層１を構成する金属原子はイオ
ン化されて、固体電解質層３を通り、不活性導体２に到
達し、還元されて析出する。この通電によって、イオン
授受体層１の構成原子が減少するためにその層の体積が
減少し、したがって、構造体１０の長手方向が縮少する
０その結果、構造体１０は上方に湾曲する。したがって
、直線的に可動させたい物体を構造体の可動部に設置す
ることによりその物体を可動させることができる。
を通ずるとイオン授受体層１を構成する金属原子はイオ
ン化されて、固体電解質層３を通り、不活性導体２に到
達し、還元されて析出する。この通電によって、イオン
授受体層１の構成原子が減少するためにその層の体積が
減少し、したがって、構造体１０の長手方向が縮少する
０その結果、構造体１０は上方に湾曲する。したがって
、直線的に可動させたい物体を構造体の可動部に設置す
ることによりその物体を可動させることができる。
固定子を設けない場合においては、たとえば平行空隙面
を有し、空隙面に垂直に可動し、空隙が狭くなる方向に
バネや重力で荷重がかけられている如き機構物体におい
て、一端と中心部にそれぞれ電気端子を設けた本発明の
素子を挿入し、素子に通電すれば、前記構造体の湾曲に
より機構物体を可動させることができる。素子に対する
通電を停止するとイオンの移動は停止するから、本発明
の可動部の湾曲は保持される。次に電流の方向を逆にす
ると、イオンの流れが逆になり、湾曲は解消されて、も
との形状に復帰する。
を有し、空隙面に垂直に可動し、空隙が狭くなる方向に
バネや重力で荷重がかけられている如き機構物体におい
て、一端と中心部にそれぞれ電気端子を設けた本発明の
素子を挿入し、素子に通電すれば、前記構造体の湾曲に
より機構物体を可動させることができる。素子に対する
通電を停止するとイオンの移動は停止するから、本発明
の可動部の湾曲は保持される。次に電流の方向を逆にす
ると、イオンの流れが逆になり、湾曲は解消されて、も
との形状に復帰する。
次に本発明の固体電気化学素子に用いられる材料につい
て述べる。イオン授受体としては次のような化合物を用
いることができる。一つは層間化合物として知られてい
るものであり、このものは二次元網目構造が層状に弱く
結合した結晶構造を持つものであり層間の結合を破って
種々のイオンが挿入され、層間距離が拡大することによ
って体積が増加する○本発明の素子におけるイオン授受
体に応用できるものとして、周期律表のＩｖｂ 族ま
たはｖｂ族の遷移金属のカルコゲン化物（カルコゲン元
素とはＳ 、 Ｓｅ 、 Ｔｅの総称である）があげら
れる。これらは本発明の素子におけるイオン授受体の特
性として必要な電子電導性を具えている０これらの代表
的な例としてＴｉＳ２およびＴ ａ Ｓ ７があげられ
る。イオン授受体として用いるため移動させるべきイオ
ンを予じめ受容させ、例えばＴ ｉ Ｓ ２ に対して
銅イオンを受容させてＣｕｘＴｉＳ２（○（ｘ（１）と
しておく必要がある。これは、たとえば層間化合物Ｔｉ
５ｚを陰極とし、銅イオンを含む溶液中で電解すること
により得られる。
て述べる。イオン授受体としては次のような化合物を用
いることができる。一つは層間化合物として知られてい
るものであり、このものは二次元網目構造が層状に弱く
結合した結晶構造を持つものであり層間の結合を破って
種々のイオンが挿入され、層間距離が拡大することによ
って体積が増加する○本発明の素子におけるイオン授受
体に応用できるものとして、周期律表のＩｖｂ 族ま
たはｖｂ族の遷移金属のカルコゲン化物（カルコゲン元
素とはＳ 、 Ｓｅ 、 Ｔｅの総称である）があげら
れる。これらは本発明の素子におけるイオン授受体の特
性として必要な電子電導性を具えている０これらの代表
的な例としてＴｉＳ２およびＴ ａ Ｓ ７があげられ
る。イオン授受体として用いるため移動させるべきイオ
ンを予じめ受容させ、例えばＴ ｉ Ｓ ２ に対して
銅イオンを受容させてＣｕｘＴｉＳ２（○（ｘ（１）と
しておく必要がある。これは、たとえば層間化合物Ｔｉ
５ｚを陰極とし、銅イオンを含む溶液中で電解すること
により得られる。
その他のイオン受容体として例えば銅または銀のカルコ
ゲン化合物がある。これらのものも、本発明の固体電気
化学素子におけるイオン授受体の特性として必要な電子
電導性を具えている０これらのう”ちの代表的なものと
して硫化銅および硫化銀がある。
ゲン化合物がある。これらのものも、本発明の固体電気
化学素子におけるイオン授受体の特性として必要な電子
電導性を具えている０これらのう”ちの代表的なものと
して硫化銅および硫化銀がある。
イオンを電導する固体電解質として銅イオンに対しては
、例えばＲｂＣＱ 、 ＣｕＣ；Ｑ 、 ＣｕＩの三成
分からなる化合物がある。イオン電導の好適な組成は１
０≦Ｒｂ ＣＱ、≦田、１０≦Ｃｕｒ≦６０ 。
、例えばＲｂＣＱ 、 ＣｕＣ；Ｑ 、 ＣｕＩの三成
分からなる化合物がある。イオン電導の好適な組成は１
０≦Ｒｂ ＣＱ、≦田、１０≦Ｃｕｒ≦６０ 。
３０≦ＧｕＣＱ≦７０ （数字はモル％を表わす）の領
域よりなる化合物で構成される。また、銀イオンを電導
する電解質としてＲｂＡｇ４Ｉ、が知られている。
域よりなる化合物で構成される。また、銀イオンを電導
する電解質としてＲｂＡｇ４Ｉ、が知られている。
イオン授受体層、固体電解質層、不活性導電体層の三層
の一体構造体は各材料粉末を一体成形プレスすることに
よって得られる。構造体の結合をより密なものとするた
めにホットプレスを行なうか、プレス後熱処理すること
が好ましい。また、通電の際のイオン授受の電気化学的
反応を円滑に行なわせるために、イオン授受体層、不活
性導電体層には固体電解質に用いられるのと同じ固体電
解質粉を少量混合しておくことが好ましい。
の一体構造体は各材料粉末を一体成形プレスすることに
よって得られる。構造体の結合をより密なものとするた
めにホットプレスを行なうか、プレス後熱処理すること
が好ましい。また、通電の際のイオン授受の電気化学的
反応を円滑に行なわせるために、イオン授受体層、不活
性導電体層には固体電解質に用いられるのと同じ固体電
解質粉を少量混合しておくことが好ましい。
次に実施例について述べる。イオン授受体にはＣｕ１．
５９Ｓ の組成の硫化銅を用い、固体電解質にはＲｂ２
ＣｕＢＩ７ の組成の銅イオン固体電解質を用いた。
５９Ｓ の組成の硫化銅を用い、固体電解質にはＲｂ２
ＣｕＢＩ７ の組成の銅イオン固体電解質を用いた。
硫化銅が８０％、固体電解質が２ｏ％の混合物を８０ｍ
ｇ秤量して幅４肌、長さ２０Ｍの長方形の断面の金属に
充填し、１００ν／ ｃａｒの圧力で仮成形をし、次い
で８０ ｍｇの固体電解質を充填して同様の仮成形をし
御所後にグラフフイ）５０％と上記固体電解質５０％の
混合物を８０ ｍｇ秤量して充填して４ ｔｏｎ／ｃｔ
ｌ の圧力で成形した。なお、成形は１６０°Ｃで行
なった。成形により作成された三層一体構造体の一端か
ら４１１Ｍの長さにわたって第１図に示すように固定子
と電気端子を取り付けた。固定子にはプラスチック材料
を用い、電気端子には不活性金属としての金を用いた。
ｇ秤量して幅４肌、長さ２０Ｍの長方形の断面の金属に
充填し、１００ν／ ｃａｒの圧力で仮成形をし、次い
で８０ ｍｇの固体電解質を充填して同様の仮成形をし
御所後にグラフフイ）５０％と上記固体電解質５０％の
混合物を８０ ｍｇ秤量して充填して４ ｔｏｎ／ｃｔ
ｌ の圧力で成形した。なお、成形は１６０°Ｃで行
なった。成形により作成された三層一体構造体の一端か
ら４１１Ｍの長さにわたって第１図に示すように固定子
と電気端子を取り付けた。固定子にはプラスチック材料
を用い、電気端子には不活性金属としての金を用いた。
第２図は本発明の固体電気化学素子の動作状態を示しだ
ものである。第２図のａは通電開始前の状態を示しだも
のである。電気端子４から５の方向に１０ｍＡの電流を
１分間通じると第２図すに示すように構造体は上方に湾
曲し、開放端に０．４鍋の変位を示す。通電を停止する
と変位はその状態に保持される。電流の方向を逆転する
と、もとの状態に復帰して第２図ａのようになる。同様
の通電状態をくり返しても同様の結果が得られる。
ものである。第２図のａは通電開始前の状態を示しだも
のである。電気端子４から５の方向に１０ｍＡの電流を
１分間通じると第２図すに示すように構造体は上方に湾
曲し、開放端に０．４鍋の変位を示す。通電を停止する
と変位はその状態に保持される。電流の方向を逆転する
と、もとの状態に復帰して第２図ａのようになる。同様
の通電状態をくり返しても同様の結果が得られる。
以上述べたように、本発明の固体電気化学素子は、きわ
めて簡単な構造を有しているので、小形、軽量に作るこ
とができる。本発明の固体電気化学素子は小形で軽量の
アクチュエータとしてその利用価値は極めて大きい。
めて簡単な構造を有しているので、小形、軽量に作るこ
とができる。本発明の固体電気化学素子は小形で軽量の
アクチュエータとしてその利用価値は極めて大きい。
第１図は本発明の固体電気化学素子の構造を示すもので
、ａは断面図、ｂは斜視図、第２図は本発明の固体電気
化学素子の動作状態を示したものであり、ａは初期の状
態を示す側面図、ｂは通電後の状態を示す側面図である
。 １ ・・・・イオン授受体層、２・・・・・不活性導電
体層、３・・・・・・固体電解質層、４，６・・・・・
・電気端子、１０・・・・・・構造体、１１・・・・・
固定子。
、ａは断面図、ｂは斜視図、第２図は本発明の固体電気
化学素子の動作状態を示したものであり、ａは初期の状
態を示す側面図、ｂは通電後の状態を示す側面図である
。 １ ・・・・イオン授受体層、２・・・・・不活性導電
体層、３・・・・・・固体電解質層、４，６・・・・・
・電気端子、１０・・・・・・構造体、１１・・・・・
固定子。
Claims (4)
- （１）充放電によって、その構成原子をイオンとして外
部へ授与し、もしくは逆に外部のイオンをその内部へ構
成原子として受容するところのイオン授受体から基本的
になる層と、不活性導電体から基本的になる層との間に
イオンを電導する固体電解質層とを設けて一体化した構
造体と、イオン授受体間に通電するだめの、」二記イオ
ン授受体層と上記不活性金属からなる層にそれぞれ電気
的に接続された一対の電気端子とを備えた
固体電気化学素子。 - （２）構造体の一部に固定子を設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の固体電気化学素子。 - （３） イオン授受体が周期律表の第■ｂ族またはｖ
ｂ族の遷移金属のカルコゲン化物に銅または銀の挿入さ
れた構造の物質から基本的になり、固体電解質層がイオ
ンを電導する固体電解質からなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の固体電気化学素子。 - （４） イオン授受体がカルコゲン化銅またはカルコ
ゲン化銀から基本的になり、上記固体電解質層がイオン
授受体の授受イオンに対応したイオンを電導する固体電
解質からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の固体電解質素子０（６） カルコゲン化銅が硫化
銅からなり、固体電解質が、Ｒｂ（Ｊが１０ないし３０
モ／ｌｚ％、ＣｕＩが１０ないし６０モル％、ＧｕＣＱ
が３０ないし７ｏモル％よりなる化合物で構成されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の固体電気化
学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12934282A JPS5919863A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 固体電気化学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12934282A JPS5919863A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 固体電気化学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5919863A true JPS5919863A (ja) | 1984-02-01 |
Family
ID=15007237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12934282A Pending JPS5919863A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 固体電気化学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919863A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01103565A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 車両のアンチロック制御方法 |
| DE4027356A1 (de) * | 1989-08-29 | 1991-03-14 | Tokico Ltd | Gleitschutzsteuereinrichtung |
| US5058018A (en) * | 1989-03-27 | 1991-10-15 | Aisin Seiki K.K. | Anti-skid control system for a road surface having a split coefficient of friction |
| US5089967A (en) * | 1987-08-10 | 1992-02-18 | Nippondenso Co., Ltd. | Auxiliary steering system associated with anti-skid control system for use in motor vehicle |
| US5286100A (en) * | 1989-08-29 | 1994-02-15 | Tokico Ltd. | Antiskid control apparatus |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP12934282A patent/JPS5919863A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5089967A (en) * | 1987-08-10 | 1992-02-18 | Nippondenso Co., Ltd. | Auxiliary steering system associated with anti-skid control system for use in motor vehicle |
| JPH01103565A (ja) * | 1987-10-16 | 1989-04-20 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 車両のアンチロック制御方法 |
| US5058018A (en) * | 1989-03-27 | 1991-10-15 | Aisin Seiki K.K. | Anti-skid control system for a road surface having a split coefficient of friction |
| DE4027356A1 (de) * | 1989-08-29 | 1991-03-14 | Tokico Ltd | Gleitschutzsteuereinrichtung |
| US5286100A (en) * | 1989-08-29 | 1994-02-15 | Tokico Ltd. | Antiskid control apparatus |
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