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Solid-State Electrochemistry

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Treatise on Solid State Chemistry

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Abstract

Since the end of the last century it has been known that there exist solid electrolytes, that is, solid compounds with practically pure ionic conductivity. This was first established by transference measurements.(1) Solid electrolytes made possible the development of the electrochemistry of solid compounds. This was slow at first, but has become rapid in the last fifteen years, partly due to the discoverv of new solid electrolvtes with high ionic conductivitv.

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References

  1. E. Warburg, Über die Elektrolyse des festen Glases, Wiedemann. Ann. Physik 21, 622–646 (1884);

    Article  Google Scholar 

  2. E. Warburg and F. Tegetmeier, Über die elektrolytische Leitung des Bergkristalls, Wiedemann. Ann. Physik 35, 455–467 (1888);

    Google Scholar 

  3. F. Haber and A. Tolloczko, Über die Reduktion der gebundenen, festen Kohlensäure zu Kohlenstoff und über elektrochemische Veränderungen bei festen Stoffen, Z. Anorg. Chem. 41, 407–441 (1904);

    Article  Google Scholar 

  4. C. Tubandt and F. Lorenz, Das elektrische Leitvermögen als Methode zur Bestimmung des Zustandsdiagramms binärer Salzgemische, Z. Physik. Chem. 87, 543–561 (1914);

    CAS  Google Scholar 

  5. C. Tubandt and S. Eggert, Über Elektrizitätsleistung in festen kristallisierten Verbindungen, Z. Anorg. Allgem. Chem. 110, 196–236 (1920);

    Article  CAS  Google Scholar 

  6. C. Tubandt and H. Reinhold, Über die Wirkung geringer Zusätze auf des elektrische Leitvermögen fester Salze, Z. Elektrochem. 29, 313–317 (1923).

    Google Scholar 

  7. H. Rickert, Einfuhrung in die Elektrochemie fester Stoffe, Springer Verlag, Heidelberg (1973);

    Google Scholar 

  8. B. C. H. Steele, Electrical conductivity in ionic solids, in Progress in Solid State Chemistry (H. Reiss, ed.), Pergamon Press, Oxford (1972);

    Google Scholar 

  9. R. A. Rapp and D. A. Shores, Electrochemical measurements, in Physicochemical Measurements in Metals Research (R. A. Rapp, ed.), pp. 123–192, Wiley, New York, London (1970);

    Google Scholar 

  10. C. B. Alcock (ed.), Electromotive Force Measurements in High-Temperature Systems, The Institution of Mining and Metallurgy, London (1968);

    Google Scholar 

  11. K. Hauffe, Reaktionen in und an festen Stoffen, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York (1966);

    Book  Google Scholar 

  12. F. A. Kröger, The Chemistry of Imperfect Crystals, North-Holland, Amsterdam (1964);

    Google Scholar 

  13. F. A. Kröger, The chemistry of compound semiconductors, in Physical Chemistry (H. Eyring, D. Henderson, W. Jost, ed.), Vol. X, Academic Press, New York, London (1970);

    Google Scholar 

  14. R. T. Foley, Solid electrolyte galvanic cell,J. Electrochem. Soc. 116, 13C (1969);

    Article  Google Scholar 

  15. M. Hull, Solid Electrolyte Batteries, Proc. 22nd Annual Power Sources Conf., Atlantic City, N.J. (1968);

    Google Scholar 

  16. J. N. Mrgudich, Solid electrolyte batteries, Encyclopedia of Electrochemistry, Reinhold, New York (1964).

    Google Scholar 

  17. J. Frenkel, Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern, Z. Phys. 35, 652–669(1926).

    Article  CAS  Google Scholar 

  18. W. Schottky, Über den Mechanismus der Ionenbewegung in festen Elektrolyten, Z. Phys. Chem. B29, 335–355 (1935);

    CAS  Google Scholar 

  19. C. Wagner and W. Schottky, Theorie der geordneten Mischphasen, Z. Phys. Chem. B11, 163–210 (1930);

    Google Scholar 

  20. C. Wagner, Theorie der geordneten Mischphasen, Z. Phys. Chem. B22, 181–194 (1933).

    CAS  Google Scholar 

  21. F. A. Kröger, The Chemistry of Imperfect Crystals, Chapters 7, 8, North-Holland, Amsterdam (1964);

    Google Scholar 

  22. F. A. Kröger and H. J. Vink, in Solid State Physics (F. Seitz and D. Turnbull, eds.), Vol. 3, pp. 307–435, Academic Press, New York (1956).

    Google Scholar 

  23. W. Schottky, Zur Frage der rationalen Störstellenbezeichnung, Halbleiterprobleme, Vol. 4, pp. 235–281. Vieweg-Verlag, Braunschweig (1958);

    Google Scholar 

  24. W. Schottky, Statistische Halbleiterprobleme, in Halbleiterprobleme (W. Schottky, ed.), Vol. 1, pp. 139–226, Vieweg-Verlag, Braunschweig (1954).

    Chapter  Google Scholar 

  25. F. Hund, Die Fluoritphase im System ZrO2-CaO, Z. Phys. Chem. 199, 142–151 (1952).

    CAS  Google Scholar 

  26. J. W. Patterson, E. C. Bogren, and R. A. Rapp, Mixed conduction in Zr0.85Ca0.15O1.85 and Th0.85Y0.15O1.925 solid electrolytes, J. Electrochem. Soc. 114, 752–758 (1967);

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. L. D. Burke, H. Rickert, and R. Steiner, Elektrochemische Untersuchungen zur Teilleitfähigkeit, Beweglichkeit und Konzentration der Elektronen und Defektelektronen in dotiertem Zirkondioxid und Thoriumdioxid, Z. Phys. Chem. NF 74, 146–167 (1971).

    Article  CAS  Google Scholar 

  28. R. W. Ure, Ionic conductivity of calcium fluoride crystals, J. Chem. Phys. 26, 1363–1373(1957).

    Article  CAS  Google Scholar 

  29. J. N. Bradley and P. D. Greene, Solids with high ionic conductivity in group 1 halide systems, Trans. Faraday Soc. 63, 424–430 (1967);

    Article  CAS  Google Scholar 

  30. B. B. Owens and G. R. Argue, High-conductivity solid electrolytes: MAg4I5, Science 157, 308–310 (1967).

    Article  CAS  Google Scholar 

  31. B. Reuter and K. Hardel, Darstellung, Eigenschaften und Phasenverhältnisse von Ag3SBr und Ag3SI, Z. Anorg. Allgem. Chem. 340, 158–167 (1965);

    Article  CAS  Google Scholar 

  32. T. Takahashi and O. Yamamoto, The Ag/Ag3SI/I2 solid electrolyte cell, Electrochim. Acta 11, 779–789(1966).

    Article  CAS  Google Scholar 

  33. Y. Y. Yao and J. T. Kummer, Ion exchange properties and rates of ionic diffusion in β-alumina, J. Inorg. Nucl. Chem. 29, 2453–2475 (1967).

    Article  CAS  Google Scholar 

  34. W. Nernst, Zur Kinetik der in Lösung befindlichen Körper, Z. Phys. Chem. 2, 613–637 (1888);

    Google Scholar 

  35. A. Einstein, Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in rührenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen, Ann. Physik (4) 17, 549–560 (1905).

    Article  CAS  Google Scholar 

  36. L. S. Darken, Diffusion, mobility and their interrelation through free energy in binary metallic systems, Trans. AIME 175, 184–201 (1948);

    Google Scholar 

  37. C. Wagner, Diffusion and High Temperature Oxidation of Metals in Atomic Movements, American Society for Metals, Cleveland (1951), pp. 153–173.

    Google Scholar 

  38. I. Prigogine, Etude thermodynamique des phénomènes irreversibles, Dunod, Paris (1947);

    Google Scholar 

  39. S. R. de Groot and P. Mazur, Nonequilibrium Thermodynamics, North-Holland, Amsterdam (1962);

    Google Scholar 

  40. K. G. Denbigh, The Thermodynamics of the Steady State, Methuen, London (1951);

    Google Scholar 

  41. S. R. de Groot, Thermodynamics of Irreversible Processes, North-Holland, Amsterdam (1951).

    Google Scholar 

  42. W. F. Chu, H. Rickert, and W. Weppner, Electrochemical investigations of chemical diffusion in wüstite and silversulfide, in Fast Ion Transport in Solids (W. van Gool, ed), North-Holland/American Elsevier, pp. 181–191.

    Google Scholar 

  43. A. B. Lidiard, in Handbuch der Physik (S. Flügge, ed.), Vol. XX, pp. 246–349 (1957).

    Google Scholar 

  44. A. D. LeClaire, Physical Chemistry 10, 261–269 (1970).

    Google Scholar 

  45. A. Kvist and A. M. Josefson, The electrical conductivity of solid and molten silver iodide, Z. Naturforsch. 23a, 625–626 (1968).

    Google Scholar 

  46. C. Wagner, Über den Machanismus der elektrischen Stromleitung im Nernststift, Naturwiss. 31, 265–268 (1943).

    Article  CAS  Google Scholar 

  47. F. Hund, Anomale Mischkristalle im System ZrO2–Y2O3, Z. Elektrochem. 55, 363–366(1951).

    CAS  Google Scholar 

  48. Stockholmer Konvention, The electrochemical thermodynamics of J. Williard Gibbs and the Stockholm convention,J. Electrochem. Soc. 102, 288C (1955).

    Article  Google Scholar 

  49. C. B. Alcock (ed.), Electromotive Force Measurements in High-Temperature Systems, The Institution of Mining and Metallurgy, London (1968).

    Google Scholar 

  50. R. A. Rapp and D. A. Shores, Electrochemical measurements, in Physiochemical Measurements in Metals Research (R. A. Rapp, ed.), pp. 123–192, Wiley, New York, London (1970).

    Google Scholar 

  51. K. Hauffe, Reaktionen in und an festen Stoffen, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York (1966).

    Book  Google Scholar 

  52. F. A. Kröger, Chemistry of Imperfect Crystals, North-Holland, Amsterdam (1964).

    Google Scholar 

  53. J. Hladik (ed.), Physics of Electrolytes, Vol. 2, Thermodynamics and Electrode Processes in Solid Electrolytes, Academic Press, London, New York (1972).

    Google Scholar 

  54. H. Reinhold, Über feste Ketten, insbesondere Thermoketten fester Elektrolyte, Z. Anorg. Allgem. Chem. 171, 181–230 (1928).

    Article  CAS  Google Scholar 

  55. K. Kiukkola and C. Wagner, Galvanic cells for the determination of the standard molar free energy of formation of metal halides, oxides and sulfides at elevated temperatures, J. Electrochem. Soc. 104, 308–316 (1957).

    Article  CAS  Google Scholar 

  56. H. Schmalzried, Zur Messung der freien Reaktionsenthalpie bei der Bildung von Spinellphasen aus den Einzeloxyden mit Hilfe galvanischer Festkörperketten, Z. Phys. Chem. NF 25, 178–192 (1960).

    Article  CAS  Google Scholar 

  57. R. J. Heuss and J. J. Egan, Free energies of formation of some inorganic fluorides by solid state electromotive force measurements, Z. Phys. Chem. NF 49, 38–43 (1966);

    Article  Google Scholar 

  58. J. J. Egan, The standard molar free energy of formation of thorium carbide by electromotive force measurements,J. Phys. Chem. 68, 978–979 (1964).

    Article  CAS  Google Scholar 

  59. C. B. Alcock and T. N. Belford, Thermodynamics and solubility of oxygen in liquid metals from E.M.F. measurements involving solid electrolytes, Trans. Faraday Soc. 60, 822–835 (1964).

    Article  CAS  Google Scholar 

  60. R. A. Rapp and F. Maak, Thermodynamic properties of solid copper-nickel alloys, Acta Met. 10, 63–69 (1962).

    Article  CAS  Google Scholar 

  61. B. C. H. Steele, Electrical conductivity in ionic solids, in Progress in Solid State Chemistry (H. Reiss, ed.), Pergamon Press, Oxford (1972).

    Google Scholar 

  62. R. L. Pastorek and R. A. Rapp, The solubility and diffusivity of oxygen in solid copper from electrochemical measurements, Trans. Met. Soc. AIME 245, 1711–1720 (1969).

    CAS  Google Scholar 

  63. H. Rickert and R. Steiner, Elektrochemische Messung der Sauerstoffdiffusion in Metallen bei höheren Temperaturen, Z. Phys. Chem. NF 49, 127–137 (1966).

    Article  CAS  Google Scholar 

  64. H. Rickertand A. A. El. Miligy, Elektrochemische Messung der Sauerstoffdiffusion in flüssigem Silber und flüssigem Kupfer, Z. Metallk. 59, 635–641 (1968).

    Google Scholar 

  65. W. Eichenauer and G. Müller, Diffusion und Löslichkeit von Sauerstoff in Silber, Z. Metallk. 53, 321–324 (1962).

    CAS  Google Scholar 

  66. S. Mrowec and H. Rickert, Elektrochemische Untersuchungen über die Bildung von Nickelsulfid in festem Zustand bei höheren Temperaturen, Z. Phys. Chem. NF 36, 329–346(1963).

    Article  Google Scholar 

  67. Dravnieks, Kinetics of nickel-sulfur and steel-sulfur reactions, J. Electrochem. Soc. 102, 435–439 (1955).

    Article  CAS  Google Scholar 

  68. L. Czerski, St. Mrowec and T. Werber, Kinetics and mechanism of nickel-sulfur reactions, J. Electrochem. Soc. 109, 273–278 (1962).

    Article  CAS  Google Scholar 

  69. C. Wagner, Investigations on silver sulfide, J. Chem. Phys. 21, 1819–1927 (1953).

    Article  CAS  Google Scholar 

  70. H. Rickert, Elektrochemische Untersuchungen über die Verdampfung von Schwefel aus festem Silbersulfid im Vakuum als Funktion des chemischen Potentials des Schwefels, Z. Elektrochem. 65, 463–468 (1961).

    CAS  Google Scholar 

  71. G. Tamman, Über Anlauffarben von Metallen, Z. Anorg. Chem. 111, 78–89 (1920).

    Article  Google Scholar 

  72. N. B. Pilling and R. E. Bedworth, J. Inst. Metals 29, 599–601 (1923).

    Google Scholar 

  73. S. Mrowec and H. Rickert, Zum Mechanismus der Reaktion zwischen Nickel und Schwefel bei höheren Temperaturen, Z. Phys. Chem. NF 28, 422–424 (1961).

    Article  CAS  Google Scholar 

  74. H. Rickert and C. D. O’Brian, Elektrochemische Untersuchungen über den Durchtritt von Silber durch die Phasengrenze festes Silber/festes Silbersulfid bei höheren Temperaturen, Z. Phys. Chem. NF 31, 71–86 (1962).

    Article  CAS  Google Scholar 

  75. H. Rickert and C. Wagner, Zur Kinetik der Sulfidierung von Silber, Teil II. Der Einfluß der Durchtrittsreaktion des Silbers durch die Phasengrenze Silber/Silbersulfid, Z. Phys. Chem. NF 31, 32–39 (1962).

    Article  CAS  Google Scholar 

  76. S. Mrowec and H. Rickert, Über die Verdampfung von Jod aus festem Kupferjodid bei höheren Temperaturen, Z. Elektrochem. 66, 14–17 (1962).

    CAS  Google Scholar 

  77. M. Volmer, Kinetik der Phasenbildung, Dresden und Leipzig (1939).

    Google Scholar 

  78. H. Hertz, Über die Verdunstung der Flüssigkeiten, insbesondere des Quecksilbers, im luftleeren Raume, Ann. Physik 17, 177–193 (1882).

    Article  Google Scholar 

  79. J. B. Warner and C. Wagner, Electrical conductivity measurements on cuprous halides, J. Chem. Phys. 26, 1597–1601 (1957).

    Article  Google Scholar 

  80. R. J. Ratchford and H. Rickert, Eine elektrochemische Knudsenzelle zur Untersuchung der Thermodynamik von Selendampfund über die Zersetzung von Ag2Se, Z. Elektrochem. 66, 497–502 (1962).

    CAS  Google Scholar 

  81. D. Detry, J. Drowart, P. Goldfinger, H. Keller, and H. Rickert, Zur Thermodynamik von Schwefeldampf, Massenspektrometrische Untersuchungen mit der elektrochemischen Knudsenzelle, Z. Phys. Chem. NF 55, 314–319 (1967).

    Article  CAS  Google Scholar 

  82. D. Detry, J. Drowart, P. Goldfinger, H. Keller, and H. Rickert, Zur Thermodynamik von Selendampf, Massenspektrometrische Untersuchungen mit der elektrochemischen Knudsenzelle, Z. Phys. Chem. NF 75, 273–286 (1971).

    Article  Google Scholar 

  83. M. Knudsen, Experimentelle Bestimmung des Druckes gesättigter Quecksilberdämpfe bei 0°C und höheren Temperaturen, Ann. Phys. 29, 179–181 (1909).

    Article  CAS  Google Scholar 

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  1. Lehrstuhl für Physikalische Chemie, Universität Dortmund, Germany

    Hans Rickert

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  1. Hans Rickert
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Rickert, H. (1976). Solid-State Electrochemistry. In: Hannay, N.B. (eds) Treatise on Solid State Chemistry. Springer, Boston, MA. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-8082-5_6

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