JPS6231962A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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JPS6231962A
JPS6231962A JP61087040A JP8704086A JPS6231962A JP S6231962 A JPS6231962 A JP S6231962A JP 61087040 A JP61087040 A JP 61087040A JP 8704086 A JP8704086 A JP 8704086A JP S6231962 A JPS6231962 A JP S6231962A
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Kazunori Fujita
一紀 藤田
Shigeoki Nishimura
西村 成興
Hiroyuki Sugimoto
博幸 杉本
Atsuko Toyama
遠山 厚子
Noboru Ebato
江波戸 昇
Shinpei Matsuda
松田 臣平
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Showa Denko KK
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To reduce self discharge and lengthen discharge life by using a conductive polymer and electrolyte which have a specified constitution. CONSTITUTION:A conductive polymer is polyaniline whose molar ratio of hydrogen to carbon is 0.75-0.85 and having an anion structure in its principal chain. Electrolyte is prepared by dissolving a double salt of lithium in a mixture solvent of propylene carbonate and ether. Anions are doped by charge and undoped by discharge. This means that anions are released from polyaniline. Thereby, self discharge of a battery is reduced and discharge life is lengthened.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電性のアニリンポリマーを正極の電極活物
質に使用した二次電池に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a secondary battery using a conductive aniline polymer as a positive electrode active material.

〔従来技術〕[Prior art]

充、放電が可能な電池、即ち二次電池の技術については
数多くの報告が公知である。
Many reports are known regarding technologies for batteries that can be charged and discharged, that is, secondary batteries.

二次電池の代表的なものとして、導電性ボリマーを電極
活物質に用いたものが有り、導電性ポリマーの一例とし
てポリアセチレンを用いることが知られている。(例え
ば米国特許4,321.。
A typical secondary battery uses a conductive polymer as an electrode active material, and it is known that polyacetylene is used as an example of the conductive polymer. (For example, U.S. Pat. No. 4,321.

114号、同4,442,1.87号)。114, 4,442, 1.87).

特開昭56−136469号公報には、ポリアセチレン
を正極及び負極の電極活物質として用い、充i’[ニオ
イテjl[ニ(lo、t−+ P Fll−+ B F
4−等の陰イオンを、また負極にはリチウムイオンや、
CC4H9)4N+などの陽イオンをドーピングしてp
型及びn型導電性ポリアセチレンを形成せしめ、放電に
おいてこれらのイオンをアンド−ピングさせる技術が開
示されている。
JP-A No. 56-136469 discloses that polyacetylene is used as an electrode active material for the positive and negative electrodes, and
4- and other anions, and lithium ions and other negative electrodes.
CC4H9) Doping with cations such as 4N+
Techniques are disclosed for forming type and n-type conductive polyacetylene and for and-pumping these ions in a discharge.

また、ポリピロールを正極活物質として用いた二次電池
も公知であり、ポリチオフェンやポリフェニルキノリン
を正、負極の電極活物質として用いた二次電池も公知で
ある。
Further, secondary batteries using polypyrrole as a positive electrode active material are also known, and secondary batteries using polythiophene or polyphenylquinoline as positive and negative electrode active materials are also known.

以上に述べた公知例の二次電池は、いずれも、非水溶媒
系の電解液を使用している。
All of the known secondary batteries described above use a non-aqueous solvent electrolyte.

前記公知例の二次電池は、いずれもサイクル寿命が比較
的短かい」二に自己放電が大きくて実用化の域には至っ
ていない。
All of the above-mentioned known secondary batteries have relatively short cycle lives, and secondly, self-discharge is large, so they have not been put into practical use.

一方、近年ポリアニリンの電気化学的挙動についての報
告がみられ、二次電池の電極活物質としての応用が試み
られている。ポリアニリンはアニリンの酸性水溶液から
電解酸化反応により重合することができ、電極上に生成
した重合膜は支持塩を含む酸性水溶液中で可逆的酸化還
元反応を示し電気化学的に活性である。乾式状態でのポ
リアニリンの電気伝導度は10−”から10−18−c
+n−1まで変化することがわかってきている。
On the other hand, in recent years there have been reports on the electrochemical behavior of polyaniline, and attempts have been made to apply it as an electrode active material for secondary batteries. Polyaniline can be polymerized from an acidic aqueous solution of aniline by electrolytic oxidation reaction, and the polymer film formed on the electrode exhibits a reversible redox reaction in an acidic aqueous solution containing a supporting salt and is electrochemically active. The electrical conductivity of polyaniline in the dry state is from 10-” to 10-18-c.
It has been found that it changes up to +n-1.

前述の電解合成したポリアニリンを正極用の電極活物質
として用い、負極には亜鉛を用い、電解液に1モルのZ
nSO4水溶液、若しくは同水溶液に硫酸を加えてpH
を低下させたものを用いた電池は充電が可能で、充電後
の開路電圧は1.2〜1.6vが得られている〔電気化
学協会第50回大会講演要旨集、 p 123(198
3))。
The electrolytically synthesized polyaniline described above was used as the electrode active material for the positive electrode, zinc was used for the negative electrode, and 1 mol of Z was added to the electrolyte.
Adjust the pH by adding sulfuric acid to the nSO4 aqueous solution or the same aqueous solution.
It is possible to charge a battery using a battery with a reduced voltage, and an open circuit voltage of 1.2 to 1.6 V can be obtained after charging [Electrochemical Society of Japan 50th Conference Abstracts, p. 123 (198
3)).

ア しかし、前述のごとく、この電池は電解液に水溶液を使
用していて電池電圧が低く、かつ、充電時の亜鉛の樹枝
状析出が避けられず、電極の脱落や、電極間の短絡があ
り、二次電池としての機能を果たすことが非常に難しい
However, as mentioned above, this battery uses an aqueous solution as the electrolyte, so the battery voltage is low, and dendritic precipitation of zinc is inevitable during charging, which can cause electrodes to fall off and short circuits between electrodes. , it is very difficult to function as a secondary battery.

また、アニリンを含む2MHCflO4水溶液で白金上
に定電位電解してポリアニリンを合成し、これを正極に
おける電極活物質として使用すると共に、金属リチウム
を負極とし、電解液に1mofl/11の過塩素リチウ
ムを溶解した炭酸プロピレン溶液を用いたも知られてい
る。この二次電池の充電後の開路電圧は3.6〜4.O
vが得られており、最大容量の56%の充放電サイクル
試験を行い50回のサイクルでクーロン効率は100%
が得られている〔第24回電池討論会講演要旨集、p 
1.97(1983))。この二次電池は上述のとおり
電池電圧が高く、エネルギー密度も高いが、充電時に金
属リチウムの樹枝状晶が析出する現象が有ったりして、
サイクル寿命が非常に短い。また本発明者らの研究によ
ると、この二次電池は自己放電も多い。
In addition, polyaniline was synthesized by constant potential electrolysis on platinum with a 2M HCflO4 aqueous solution containing aniline, and this was used as an electrode active material in the positive electrode. Metallic lithium was used as the negative electrode, and 1 mofl/11 lithium perchlorate was added to the electrolyte. It is also known to use dissolved propylene carbonate solutions. The open circuit voltage of this secondary battery after charging is 3.6 to 4. O
v was obtained, and a charge/discharge cycle test was performed at 56% of the maximum capacity, and the coulombic efficiency was 100% after 50 cycles.
[Collection of abstracts of the 24th Battery Symposium, p.
1.97 (1983)). As mentioned above, this secondary battery has a high battery voltage and high energy density, but there is a phenomenon in which metallic lithium dendrites are deposited during charging.
Very short cycle life. Furthermore, according to research conducted by the present inventors, this secondary battery has a high self-discharge rate.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

8一 本発明は、上記公知の二次電池における欠点(充、放電
寿命が短く、自己放電が多い)を解消しようとするもの
であって、その目的とするところは、自己放電が少なく
充、放電寿命の永い二次電池を提供しようとするもので
ある。
81 The present invention aims to eliminate the drawbacks of the above-mentioned known secondary batteries (short charging and discharging life, and high self-discharge), and its purpose is to provide a rechargeable battery with low self-discharge and high self-discharge. The aim is to provide a secondary battery with a long discharge life.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するため、本発明の二次電池は、導電
性ポリマーを電極活物質とする正極と、リチウム合金製
の負極とを、電艙液を挟んで対向せしめた二次電池にお
いて、前記の導電性ポリマー及び電解液がそれぞれ次記
(a)、(b)の如く構成されたものでるあごとを特徴
とする。
In order to achieve the above object, the secondary battery of the present invention is a secondary battery in which a positive electrode using a conductive polymer as an electrode active material and a negative electrode made of a lithium alloy are opposed to each other with an electrolyte solution in between. The device is characterized by a jaw in which the conductive polymer and the electrolyte are configured as shown in (a) and (b) below, respectively.

(a)  導電性ポリマーは、水素と炭素とのモル比(
平均値)が0.75〜0.85であり、窒素と炭素との
モル比(平均値)が0.15〜0.18であり、主鎖に
アニリン構造を有するポリアニリンよりなる。
(a) The conductive polymer has a molar ratio of hydrogen to carbon (
average value) is 0.75 to 0.85, the molar ratio of nitrogen to carbon (average value) is 0.15 to 0.18, and is made of polyaniline having an aniline structure in the main chain.

(b)  電解液は、炭酸ポリプロピレンとエーテル系
溶媒との混合溶媒にリチウムの複塩を溶解したものとす
る。
(b) The electrolytic solution is one in which a double salt of lithium is dissolved in a mixed solvent of polypropylene carbonate and an ether solvent.

〔作用〕[Effect]

前記のように構成した二次電池においては、充電によっ
て陰イオンがドーピングされ、放電によって陰イオンが
アンド−ピングされる(即ち、ポリアニリンから陰イオ
ンが放出される)。
In the secondary battery configured as described above, anions are doped by charging, and anions are undoped by discharging (that is, anions are released from polyaniline).

この現象により、自己放電が少なくサイクル寿命の永い
二次電池としての機能が果たされる。
This phenomenon allows the battery to function as a secondary battery with little self-discharge and a long cycle life.

陰イオンとしては(404−、PF6−、 BF4−t
AsF、−などを用い得る。
As anions (404-, PF6-, BF4-t
AsF, -, etc. can be used.

前記のポリアニリンは、例えばアニリンを含むHBF4
の水溶液を電気化学的に酸化重合させることによって得
られる(白金を電極として用いる)。
The polyaniline mentioned above is, for example, HBF4 containing aniline.
It is obtained by electrochemically oxidatively polymerizing an aqueous solution of (using platinum as an electrode).

また、該ポリアニリンは、アニリンを含むHBF4の水
溶液に過硫酸アンモニウムなどの酸化剤を添加して化学
合成することによっても得られる。
Moreover, the polyaniline can also be obtained by chemical synthesis by adding an oxidizing agent such as ammonium persulfate to an aqueous solution of HBF4 containing aniline.

上記ポリアニリンの一般的な構造式は次に掲げる(1)
式の如くである。
The general structural formula of the above polyaniline is listed below (1)
It is like the formula.

このポリアニリンの成分組成は、該ポリアニリンを熱分
解し、ガスクロマトグラフでN、。
The component composition of this polyaniline was determined by thermally decomposing the polyaniline and measuring N by gas chromatography.

Go、、H,Oを測定し、N、C,Hの量を計算して求
めることが出来る。
It can be obtained by measuring Go, H, and O and calculating the amounts of N, C, and H.

上記(1)式の構造は、次記(1′)式のような変形態
様を含む。
The structure of the above formula (1) includes modifications such as the following formula (1').

前記(1)、 (2)式におけるX−は陰イオンを意味
する。nの値はジメチルホルムアミドに溶けるポリアニ
リンの分子量から判断して20以」二で   1あると
考えられる。本発明者の実験によれば。
X- in the above formulas (1) and (2) means an anion. The value of n is considered to be 20 or more, judging from the molecular weight of polyaniline soluble in dimethylformamide. According to the inventor's experiments.

−11= 20<nとすると好結果を得易い。−11= When 20<n, it is easy to obtain good results.

本発明者は、アニリンを含むBHF4水溶液から電解合
成して得られたポリアニリン、及び化学合成して得られ
たポリアニリンを元素分析して、次記(2)式のような
構造式を有するものであることを確認した。
The present inventor conducted elemental analysis of polyaniline obtained by electrolytic synthesis from a BHF4 aqueous solution containing aniline and polyaniline obtained by chemical synthesis, and found that it has a structural formula as shown in the following formula (2). I confirmed that there is.

上記(2)式の構造式を有するポリアニリンを正極の活
物質として用い、充電において陰イオンBF4−をドー
ピングするとともに放電において該BF4−をアンド−
ピングするときの反応は、次式のように表わされる。
Polyaniline having the structural formula of formula (2) above is used as the active material of the positive electrode, and anion BF4- is doped during charging, and the BF4- is doped during discharging.
The reaction when pinging is expressed by the following equation.

前記(2)式の構造を有するポリアニリンの電気伝導度
は乾式状態において58−an−1を示し、電解液でア
ンド−ピングすると第1図に示す如くに変化し最終的に
0.1S・cm−am−’となるが、電極活物質として
放電状態においても優れた電導度を示すことを実験的に
確認した。
The electrical conductivity of polyaniline having the structure of the above formula (2) shows 58-an-1 in a dry state, and when it is undoped with an electrolyte, it changes as shown in Figure 1 and finally reaches 0.1 S cm. -am-', but it was experimentally confirmed that it exhibits excellent conductivity as an electrode active material even in a discharge state.

前記の正極は、電解合成若しくは化学合成によって得ら
れたポリアニリン(構造式は前掲の(1)式)よりなる
活物質の粉末と、アセチレンブラックなどのように導電
性を有する材料の粉末とを混合し、ポリテトラフルオロ
エチレンの如きバインダーを混合して加圧成形すること
によって製造し得る。本発明を実施する際、前記(1)
式の構造を有するポリアニリンが、活物質中の50〜1
00%(重量%)を占めることが望ましい。前記(1)
の構造以外のポリアニリンは、陰イオンをドーピングす
る性質が不充分(或いは零)であって性能が良くない。
The positive electrode is a mixture of an active material powder made of polyaniline (the structural formula is formula (1) above) obtained by electrolytic synthesis or chemical synthesis, and a powder of a conductive material such as acetylene black. It can be manufactured by mixing a binder such as polytetrafluoroethylene and press-molding the mixture. When implementing the present invention, the above (1)
Polyaniline having the structure of the formula contains 50 to 1 in the active material.
00% (weight %). Above (1)
Polyaniline having a structure other than the above has insufficient (or no) ability to dope anions and does not have good performance.

前記(1)の構造式のポリアニリンを得る為には、水素
と炭素とのモル比を0.75〜0.85 (平均値)と
し、窒素と炭素とのモル比を0.15〜0.18(平均
値)とすることが必要である。
In order to obtain polyaniline having the structural formula (1) above, the molar ratio of hydrogen to carbon is set to 0.75 to 0.85 (average value), and the molar ratio of nitrogen to carbon is set to 0.15 to 0.85 (average value). 18 (average value).

前記負極のリチウム合金は、アルミニウム、シリコン、
及びマグネシウムの内の少なくとも何れか一つとリチウ
ムとの合金とすることが望ましい。特にアルミニウムと
リチウムとの合金は好結果を得易い。
The lithium alloy of the negative electrode includes aluminum, silicon,
It is desirable to form an alloy of at least one of magnesium and lithium. In particular, alloys of aluminum and lithium tend to produce good results.

いずれの場合もリチウムの含有率は20〜80%(原子
%)とすることが望ましい。
In either case, the lithium content is preferably 20 to 80% (atomic %).

特開昭56−86463号公報には、A誌、 Si、 
Pb。
JP-A No. 56-86463 includes magazine A, Si,
Pb.

Mg、 Sn、 Na、 Bi、 Cd、 Ca、 C
o、 Cu。
Mg, Sn, Na, Bi, Cd, Ca, C
o, Cu.

Agなどを含有するリチウム合金が開示されており、ま
た特開昭57−98977号公報にはLi −AfL−
Mg合金が開示されているが、これらの合金は本発明に
適用することが可能である。
Lithium alloys containing Ag, etc. have been disclosed, and JP-A No. 57-98977 discloses Li-AfL-
Although Mg alloys are disclosed, these alloys are applicable to the present invention.

リチウムにこれらの元素を添加した合金を電極として用
いると、充電の際にリチウム樹枝状晶の析出が抑制され
るという効果が有り、その結果としてサイクル寿命が長
くなる。
When an alloy in which these elements are added to lithium is used as an electrode, it has the effect of suppressing the precipitation of lithium dendrites during charging, resulting in a longer cycle life.

電解液は、リチウム塩を電解質として含み、炭酸プロピ
レンとエーテル系の溶媒とを混合したものを用いる。リ
チウム塩としては、LiB F4. LiP FいLi
0誌04. L I A SF Gなどを用いることが
好ましい。また、エーテル系溶媒としては、ジメトキシ
エタン、ジメトキシメタンなどを使用できるが、ジメト
キシエタンを用いることが望ましい。
The electrolytic solution contains a lithium salt as an electrolyte, and is a mixture of propylene carbonate and an ether solvent. As the lithium salt, LiB F4. LiP
0 magazine 04. It is preferable to use LIASFG or the like. Further, as the ether solvent, dimethoxyethane, dimethoxymethane, etc. can be used, but it is preferable to use dimethoxyethane.

エーテル系溶媒を含まない電解液を用いた場合には自己
放電を生じたり、クーロン効率が低下したりする虞れが
有る。このような不具合を生じる原因は、炭酸プロピレ
ンが充電時に分解し、その生成物がポリアニリンを劣化
させることによると思われる。炭酸プロピレンにエーテ
ルを混合すると、充電時における炭酸プロピレンの分解
量が174以下に抑制されることが判明    □した
。分解の抑制により、分解生成物の悪影響が著しく軽減
される。
If an electrolytic solution that does not contain an ether solvent is used, there is a risk that self-discharge may occur or the Coulombic efficiency may decrease. The cause of such problems is thought to be that propylene carbonate decomposes during charging, and its products deteriorate polyaniline. It was found that when ether was mixed with propylene carbonate, the amount of propylene carbonate decomposed during charging was suppressed to 174 or less. Suppression of decomposition significantly reduces the negative effects of decomposition products.

エーテル系溶媒を含有することにより電解液の粘度が下
がり、電解質が拡散しやすくなる。
Containing an ether solvent reduces the viscosity of the electrolyte, making it easier for the electrolyte to diffuse.

これにより電解液の電気抵抗が下がり電導性がよくなる
ので充電電圧を0.2〜0.5ボルト低くすることがで
きる。充電電圧を下げることにより炭酸プロピレンの充
電時の分解抑制効果を一段と高めることができる。第8
図は、1モルのLiCa04を含む炭酸プロピレンとジ
メトキシエタン混合溶媒中での電導塵と炭酸プロピレン
量との関係を示しており、第9図は電解液の粘度と炭酸
プロピレン量との関係を示している。
This lowers the electrical resistance of the electrolytic solution and improves its conductivity, making it possible to lower the charging voltage by 0.2 to 0.5 volts. By lowering the charging voltage, the effect of suppressing the decomposition of propylene carbonate during charging can be further enhanced. 8th
The figure shows the relationship between conductive dust and the amount of propylene carbonate in a mixed solvent of propylene carbonate and dimethoxyethane containing 1 mol of LiCa04, and Figure 9 shows the relationship between the viscosity of the electrolytic solution and the amount of propylene carbonate. ing.

電解液の温度は25℃である。これらの図から炭酸プロ
ピレンの量は20〜80vol1%の範囲が好ましいこ
とが判る。
The temperature of the electrolyte is 25°C. From these figures, it can be seen that the amount of propylene carbonate is preferably in the range of 20 to 80 vol 1%.

正極の活物質であるポリアニリンは、繊維形状であるこ
とがきわめて好ましい。電解合成でポリアニリンを得る
ときには、繊維状のポリアニリンが得られる。又、化学
合成でポリアニリンを得るときでも、アニリンを含む水
溶液の温16一 度を約30℃以上に保つことにより繊維状のポリアニリ
ンを得ることができる。これらの合成法で得られる繊維
の寸法は、直径が約1000〜3000オングストロー
ム、長さが数μm〜十数μmである。化学合成における
アリニン含有水溶液の温度が約20℃或はそれ以下であ
ると、得られるポリアニリンの形状は粒状となる。繊維
状のポリアニリンを正極の活物質として使用したときに
は、粒状のポリアニリンを使用したときにくらべて、陰
イオンのドーピング率が著しく高くなり、充、放電サイ
クル寿命を長くできることを確認した。
It is highly preferred that polyaniline, which is the active material of the positive electrode, is in the form of fibers. When polyaniline is obtained by electrolytic synthesis, fibrous polyaniline is obtained. Even when polyaniline is obtained by chemical synthesis, fibrous polyaniline can be obtained by maintaining the temperature of an aqueous solution containing aniline at about 30° C. or higher. The dimensions of the fibers obtained by these synthesis methods are approximately 1000 to 3000 angstroms in diameter and several micrometers to more than ten micrometers in length. When the temperature of the alidine-containing aqueous solution in chemical synthesis is about 20° C. or lower, the shape of the obtained polyaniline becomes granular. It was confirmed that when fibrous polyaniline was used as the positive electrode active material, the anion doping rate was significantly higher than when granular polyaniline was used, and the charge and discharge cycle life could be extended.

二次電池を組立てるときには、多孔質のセパレータを用
いセパレータの孔に電解質を保持することが好ましい。
When assembling a secondary battery, it is preferable to use a porous separator and hold the electrolyte in the pores of the separator.

セパレータにはポリプロピレンカーボネートやガラスフ
ィルタの如き電気絶縁材料を用いることが好ましい。
It is preferable to use an electrically insulating material such as polypropylene carbonate or a glass filter for the separator.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は電気化学的に合成したポリアニリンのアンド−
ピングと電気伝導度を示す特性図である。
Figure 1 shows the and-
FIG. 3 is a characteristic diagram showing ping and electrical conductivity.

(実施例1) 0.1Mのアニリンを含む0.5MHBF、水溶液中で
作用極及び対極に白金を使用し、作用極の電位を銀−塩
化銀参照電極に対し0.8■に保ち、電解を行い、作用
極白金上にポリアニリンを生成させた。これを掻き取り
、水洗して真空乾燥を行い粉末化したものを電子顕微鏡
で観察したところ、繊維状であった。また、炭素、水素
及び窒素の元素分析を行ってモル比を求めた結果、水素
と炭素とのそれは0.75〜0.85、窒素と炭素との
それは0.15〜0.18であり、構造式は前掲の(2
)式の通りであった。
(Example 1) Platinum was used as a working electrode and a counter electrode in an aqueous solution of 0.5MHBF containing 0.1M aniline, and the potential of the working electrode was maintained at 0.8■ with respect to a silver-silver chloride reference electrode. Polyaniline was produced on the platinum working electrode. This was scraped off, washed with water, vacuum dried, and powdered. When observed with an electron microscope, it was found to be fibrous. In addition, as a result of elemental analysis of carbon, hydrogen, and nitrogen to determine the molar ratio, the molar ratio between hydrogen and carbon is 0.75 to 0.85, and that between nitrogen and carbon is 0.15 to 0.18, The structural formula is (2
) was as shown in the formula.

ポリアニリンの粉末を100kg/cm’の圧力で直径
9rNnのペレットにし、4端子法で抵抗を測定して電
気伝導度を求めた結果3.8〜5.O8−■−1が得ら
れた。
Polyaniline powder was made into pellets with a diameter of 9rNn under a pressure of 100kg/cm', and the electrical conductivity was determined by measuring the resistance using the 4-terminal method.The results were 3.8 to 5. O8-■-1 was obtained.

このポリアニリンペレットを作用極にし、対極に白金を
使用し、IMLiBF、を含む炭酸プロピレンとジメト
キシエタン溶媒中でのサイクリックポルタムメトリーは
第2図に示すように、酸化電流(鎖線で示す)及び還元
電流(実線で示す)が観察された。
Using this polyaniline pellet as a working electrode and platinum as a counter electrode, cyclic portammetry in a propylene carbonate and dimethoxyethane solvent containing IMLiBF was performed as shown in Figure 2. A reduction current (shown as a solid line) was observed.

正に流れる電流すなわち酸化電流はBF4−のポリアニ
リンへのドーピングであり、負に流れる電流すなわち還
元電流はBF4−のポリアニリンからのアンド−ピング
である。ポリアニリンを正極における電極活物質に使用
すると、前者のドーピングは充電であり、後者のアンド
−ピングは放電に相当する。ドーピングの電気量とアン
ド−ピングの電気量の比、すなわちクーロン効率はほぼ
100パーセントが得られた。
The positively flowing current, ie, the oxidation current, is the doping of BF4- into polyaniline, and the negatively flowing current, ie, the reduction current, is the undoping of BF4- from the polyaniline. When polyaniline is used as the electrode active material in the positive electrode, the former doping corresponds to charging, and the latter undoping corresponds to discharging. The ratio of the amount of electricity for doping to the amount of electricity for undoping, ie, the Coulomb efficiency, was approximately 100%.

(実施例2) 実施例1で合成したポリアニリンに炭素(アセチレンブ
ラック)を11重量パーセント添加して混合し、更にバ
インダーとしてポリテトラフルオロエチレンを加えて、
圧力100kg/cmQで成形し、9IIw11直径の
ペレットとしたものを正極に用いた。1MLiBF4を
含む炭酸プロピレンとジメトキシエタンの混合溶媒(1
:1容量比)を電解液にし、80Lj、−20AQ(原
子比)合金を負極に使用して電池を構成した。BF4−
のポリアニリンへのドーピング率を20モルパーセント
(対アニリン)ユニットとした。
(Example 2) 11% by weight of carbon (acetylene black) was added to the polyaniline synthesized in Example 1 and mixed, further polytetrafluoroethylene was added as a binder,
A pellet formed by molding at a pressure of 100 kg/cmQ and having a diameter of 9IIw11 was used as a positive electrode. A mixed solvent of propylene carbonate and dimethoxyethane containing 1 M LiBF4 (1
:1 volume ratio) as the electrolytic solution and an 80Lj, -20AQ (atomic ratio) alloy as the negative electrode to construct a battery. BF4-
The doping rate of polyaniline was 20 mole percent (relative to aniline) units.

第3図に実線で示したAは、本実施例2において、電池
電圧が1.5■になるまで5 m A / am’放電
した後の定電流充、放電の充電電圧変化を示す。
A shown by a solid line in FIG. 3 shows the change in charging voltage during constant current charging and discharging after discharging at 5 mA/am' until the battery voltage reached 1.5 cm in Example 2.

同図のA′は同じく放電電圧変化を示す。本例の開路電
圧は3.Ovが得られた。前述の条件での充放電サイク
ル実験を行った結果を第4図Cに示す。
A' in the same figure similarly shows the change in discharge voltage. The open circuit voltage in this example is 3. Ov was obtained. The results of a charge/discharge cycle experiment conducted under the conditions described above are shown in FIG. 4C.

サイクル数は630回が得られた。25回めの充電終了
後電池を開路状態に保ち、24時間放置した。その後充
電と同じ条件で放電し、その電気量から自己放電率を求
めた結果4.5パ一セント/日であった。
A total of 630 cycles were obtained. After the 25th charge, the battery was left open for 24 hours. Thereafter, the battery was discharged under the same conditions as charging, and the self-discharge rate was determined from the amount of electricity, and the result was 4.5%/day.

(比較例1) 実施例1で得られたポリアニリンをIMのKOH水溶液
に5時間浸漬攪拌し、その後水洗して真空乾燥した。こ
れを100kg/■2の圧力で成形し、9面直径のペレ
ットにして、4端子法で抵抗を測20一 定して電気伝導度を求めた結果は約10−S−■−1で
あった。このポリアニリン粉末に炭素(アセチレンブラ
ック)を11重量パーセント添加して混合し、前述の条
件で直径91mのペレットに成形し、これを正極として
実施例1と同様の電池を構成し、同様の条件で放電した
が、放電はできなかった。
(Comparative Example 1) The polyaniline obtained in Example 1 was immersed and stirred in an IM KOH aqueous solution for 5 hours, then washed with water and vacuum dried. This was molded at a pressure of 100 kg/■2 to form a pellet with a diameter of 9 sides, and the resistance was measured using the 4-terminal method at a constant 20°C to determine the electrical conductivity.The result was approximately 10-S-■-1. . This polyaniline powder was mixed with 11% by weight of carbon (acetylene black) and formed into pellets with a diameter of 91 m under the above conditions. This was used as a positive electrode to construct a battery similar to Example 1, and under the same conditions. It discharged, but it could not be discharged.

この比較例1において、ポリアニリンには陰イオンが取
りこまれておらず、二次電池として機能しないことが解
る。
It can be seen that in Comparative Example 1, polyaniline does not incorporate anions and does not function as a secondary battery.

このように陰イオンをドーピングできないのは、ポリア
ニリンの構造式が前記(1)式と異なるものとなった為
である。
The reason why anion cannot be doped in this way is that the structural formula of polyaniline is different from the above formula (1).

(実施例3) 0.2Mのアニリンを含む1MHBF4水溶液を40℃
に保ち、過硫酸アンモニウム((NH,)2S、O□)
を0.1Mになるように添加し、攪拌しながら5時間放
置した。沈殿物を水洗いし、真空乾燥して粉末状のポリ
アニリンを得て、これを電子顕微鏡で観察した結果、繊
維状をなしていることが判明した。
(Example 3) A 1M HBF4 aqueous solution containing 0.2M aniline was heated at 40°C.
Ammonium persulfate ((NH,)2S, O□)
was added to give a concentration of 0.1M, and the mixture was left to stand for 5 hours while stirring. The precipitate was washed with water and dried under vacuum to obtain powdered polyaniline, which was observed under an electron microscope and found to be fibrous.

この粉末を100 kg / an ’の圧力で成形し
、9m直径のペレッ1−として4端子法で抵抗を測定し
て電気伝導度を求めると2.68−(1)−1であった
。このように化学合成で得られたポリアニリン粉末に、
実施例2と同様に炭素およびポリテトラフルオロエチレ
ンを添加してペレットを成形した。これを正極にして実
施例2と同様の電池を組み、同様の条件で電池試験を行
った。100パーセントのクーロン効率の得られる充放
電サイクル数は720回であった。また本電池の自己放
電率は4.8パ一セント/日であった。
This powder was molded at a pressure of 100 kg/an', and the electrical conductivity was determined by measuring the resistance using the 4-terminal method as pellets with a diameter of 9 m, and found to be 2.68-(1)-1. Polyaniline powder obtained by chemical synthesis in this way,
In the same manner as in Example 2, carbon and polytetrafluoroethylene were added to form pellets. A battery similar to that of Example 2 was assembled using this as a positive electrode, and a battery test was conducted under the same conditions. The number of charge/discharge cycles to obtain 100% coulombic efficiency was 720. The self-discharge rate of this battery was 4.8 percent/day.

(比較例2) 前述の実施例2と同様の正極、および負極を用い、電解
液に1MLiBF4を含む炭酸プロピレン溶媒を使用し
て電池を構成した。電池試験は実施例2と同様の条件で
行った。電流密度5mA/am2での定電流充放電の電
圧変化を第3図にB、B’として示す。破線Bは本比較
例2において定電流充放電したときの充電電流変化を示
し、破線B′は同じく放電電圧変化を示す。
(Comparative Example 2) A battery was constructed using the same positive electrode and negative electrode as in Example 2, and using a propylene carbonate solvent containing 1 M LiBF4 as an electrolyte. The battery test was conducted under the same conditions as in Example 2. Voltage changes during constant current charging and discharging at a current density of 5 mA/am2 are shown as B and B' in FIG. A broken line B indicates a change in charging current when charging and discharging at a constant current in Comparative Example 2, and a broken line B' similarly indicates a change in discharge voltage.

実施例2における電圧変化曲線A、、A’(実線)に比
較して本例比較例2の電圧平坦性が劣っていることが解
る。
It can be seen that the voltage flatness of Comparative Example 2 is inferior to the voltage change curves A, , A' (solid lines) in Example 2.

本比較例2におけるクーロン効率を第4図のDに示す。The coulombic efficiency in Comparative Example 2 is shown in D in FIG.

クーロン効率が100パーセントを保つ充、放電サイク
ル数は183回であった。また本比較例2における自己
放電率は8パ一セント7日であった。
The number of charging and discharging cycles at which the coulombic efficiency remained 100% was 183. Further, the self-discharge rate in Comparative Example 2 was 8% and 7 days.

この比較例2により、炭酸プロピレンのみを電解液とし
て用いた二次電池は耐久性および電圧特性が良くないこ
とが判明した。このような欠点を生じる原因は、炭酸プ
ロピレンの粘度が高くて電極に対するヌレが悪い為であ
ると考えられる。
Comparative Example 2 revealed that a secondary battery using only propylene carbonate as an electrolyte had poor durability and voltage characteristics. The cause of such defects is thought to be that propylene carbonate has a high viscosity and does not wet the electrode well.

(比較例3) 負極を除く以外は実施例2と同様の電池を構成し、負極
は金属リチウムのフォイルを使用した。
(Comparative Example 3) A battery similar to Example 2 except for the negative electrode was constructed, and a metallic lithium foil was used as the negative electrode.

電池試験は実施例2と同様の条件で行った。電池の開路
電圧は実施例2のそれとほぼ同じであった。
The battery test was conducted under the same conditions as in Example 2. The open circuit voltage of the battery was almost the same as that of Example 2.

賢 しかし充、放電サイクル数は120〜1.50回程度で
あった・ この比較例3により、負極としてリチウム純金属を用い
ると充分な耐久性を得難いことが判明した。
However, the number of charging and discharging cycles was approximately 120 to 1.50 times. This Comparative Example 3 revealed that it was difficult to obtain sufficient durability when pure lithium metal was used as the negative electrode.

(実施例4) 負極を除く以外は実施例2と同様の電池を構成した。負
極には次の組成のリチウム−アルミニウム合金を使用し
、それぞれ電池を組んだ。
(Example 4) A battery similar to Example 2 was constructed except for the negative electrode. A lithium-aluminum alloy having the following composition was used for the negative electrode, and each battery was assembled.

(i)  20Li−80AU (原子比)(ji) 
 40Li−60AQ(原子比)(iii)  50L
i−50AΩ (原子比)電池試験は実施例2と同様の
条件で行った。電池の開路電圧は(i)、(n)および
(in)のいずれの電池も実施例2の電池の開路電圧よ
りも0.2〜0.4v低かった。はぼ100パーセント
のクーロン効率の得られる充、放電サイクル数及び自己
放電率はそれぞれ次のようであった。
(i) 20Li-80AU (atomic ratio) (ji)
40Li-60AQ (atomic ratio) (iii) 50L
The i-50 AΩ (atomic ratio) battery test was conducted under the same conditions as in Example 2. The open circuit voltage of the batteries was 0.2 to 0.4 V lower than the open circuit voltage of the battery of Example 2 for all of the batteries (i), (n), and (in). The number of charging and discharging cycles and self-discharge rate at which nearly 100% Coulombic efficiency was obtained were as follows.

(i)の電池、サイクル数  764回自己放電率  
3.5パ一セント/日 (it)の電池、サイクル数  1162回自己放電率
  4.0パ一セント/日 (iii)の電池、サイクル数  1320回自己放電
率  4.4パ一セント/日 (実施例5) 負極以外の部分は実施例2と同様の電池を構成し、負極
は98Li−2AQ (原子比)のリチウム合金を使用
した。電流密度5 m A / cxn ’で放電した
後、BF4−のポリアニリンへのドーピング率が20モ
ルパーセントになる充電を行った。その後、電池を開路
状態に15時間置き、放電を行った。この充電−間路放
置一放電を1サイクルとし、くり返し試験を実施した。
Battery (i), number of cycles: 764 times Self-discharge rate
3.5%/day (IT) battery, cycle count 1162 times Self-discharge rate 4.0%/day (III) battery, cycle count 1320 times Self-discharge rate 4.4%/day (Example 5) The parts other than the negative electrode constituted the same battery as in Example 2, and the negative electrode used a lithium alloy of 98Li-2AQ (atomic ratio). After discharging at a current density of 5 mA/cxn', charging was performed such that the doping rate of BF4- into polyaniline was 20 mol percent. Thereafter, the battery was left open for 15 hours to discharge. This charging-interval leaving-discharging cycle was defined as one cycle, and repeated tests were conducted.

クーロン効率が90パ一セント以上得られるサイクル数
は428回で、自己放電率は3.8パ一セント/日であ
った。
The number of cycles at which a coulombic efficiency of 90 percent or more was obtained was 428, and the self-discharge rate was 3.8 percent/day.

(実施例6) 電解液を除く部分は実施例2と同様の電池を構成した。(Example 6) The battery was constructed in the same manner as in Example 2 except for the electrolyte.

そして電解液にはIMLi(404を含む炭酸プロピレ
ン−ジメトキシエタンの混合溶媒を用いた。電池試験は
実施例2と同様の条件で行い、100パーセントのクー
ロン効率の得られる充、放電サイクル数は736回であ
った。また本電池の自8放電率は3.5パ一セント/日
と優れていた。
A mixed solvent of propylene carbonate and dimethoxyethane containing IMLi (404) was used as the electrolyte.The battery test was conducted under the same conditions as in Example 2, and the number of charging and discharging cycles to achieve 100% coulombic efficiency was 736. The self-discharge rate of this battery was 3.5%/day, which was excellent.

(実施例7) 0.1Mのアニリンを含む0.5MHBF、水溶液中で
作用極及び対極に白金を使用し、作用極の電位を銀−塩
化銀参照電極に対し0.9Vに保ち、室温で電解酸化を
行って作用極上にポリアニリンを合成した。ポリアニリ
ンを電極からとり、水洗いを行い、80℃で真空乾燥を
行い、微粒化した。このようにして得られたポリアニリ
ンの走査形電子顕微鏡写真(倍率X 10.000)で
、ポリアニリンは直径約1 、500オングストローム
の繊維状であった。
(Example 7) Platinum was used as a working electrode and a counter electrode in an aqueous solution of 0.5MHBF containing 0.1M aniline, and the potential of the working electrode was kept at 0.9V with respect to a silver-silver chloride reference electrode, at room temperature. Polyaniline was synthesized on the working electrode by electrolytic oxidation. Polyaniline was taken from the electrode, washed with water, vacuum dried at 80°C, and atomized. A scanning electron micrograph (magnification: X 10,000) of the polyaniline thus obtained showed that the polyaniline was fibrous with a diameter of about 1.500 angstroms.

以上のようにして得られたポリアニリンにアセチレンブ
ラックを10重量パーセント添加して混合し、更にポリ
テトラフルオロエチレンを加えて攪拌し、混合物の12
mgを300 kg / an Qの圧力で、直径9+
nn+のペレットに成形し、これを正極に、IMのLi
BF4を溶解した炭酸プロピレンとジメトキシエタン(
1:1容量比)を電解液に、50 L i −50AQ
(原子パーセント)の合金を負極に、電極間のセパレー
タにポリプロピレンを用いて電池を構成した。一旦、こ
の電池を放電した後、1mA/■2の電流密度で充電し
て、ポリアニリンへのBF4−のドーピング率は67モ
ルパーセント/アニリンユニットとなった。またこの電
池をドーピング率30モルパーセント/アニリンユニッ
トとし電流密度1mA/am”で充電し、同じ電流密度
で電池電圧が1■になるまで放電する充、放電サイクル
試験を行ったところ、730サイクルでもクーロン効率
(充電と放電の電気量の比)は99%以上であった。こ
の電池の充電終了後の開路電圧は3.5Vであった。
To the polyaniline obtained as above, 10% by weight of acetylene black was added and mixed, and then polytetrafluoroethylene was added and stirred.
mg to 300 kg/an Q pressure, diameter 9+
Molded into a nn+ pellet and used as a positive electrode, IM Li
Propylene carbonate and dimethoxyethane in which BF4 was dissolved (
1:1 volume ratio) to the electrolyte, 50 Li -50AQ
A battery was constructed using a (atomic percent) alloy as a negative electrode and polypropylene as a separator between the electrodes. Once the cell was discharged and then charged at a current density of 1 mA/2, the doping rate of BF4- into polyaniline was 67 mole percent/aniline unit. In addition, we conducted a charge and discharge cycle test in which this battery was charged at a current density of 1 mA/am with a doping rate of 30 mol percent/aniline unit, and then discharged at the same current density until the battery voltage reached 1 ■. The coulombic efficiency (ratio of the amount of electricity charged and discharged) was 99% or more.The open circuit voltage of this battery after charging was completed was 3.5V.

(実施例8) 0.1Mアニリンを含むIMH,SO4水溶液中で実施
例7と同様の条件で電解酸化を行い、同様に後処理でポ
リアニリン粉末を得た。このポリアニリン粉末の走査形
電子顕微鏡写真は繊維状であった。
(Example 8) Electrolytic oxidation was performed in an IMH, SO4 aqueous solution containing 0.1M aniline under the same conditions as in Example 7, and polyaniline powder was obtained by post-treatment in the same manner. A scanning electron micrograph of this polyaniline powder showed that it was fibrous.

このポリアニリンを使用して実施例7と同様の、□ウラ
5、□1.ア、1.アロ。81゜−(7)t−’−t?
   ′フグ率を求めたところ、58モルパーセント/
アニリンユニットが得られた。また同様の充、放電サイ
クル試験では、99パーセントのクーロン効率で740
回以上のサイクル数が得られた。
Using this polyaniline, □ Back 5, □ 1. A.1. Aro. 81°-(7)t-'-t?
'When we calculated the puffer fish percentage, it was 58 mol%/
An aniline unit was obtained. In a similar charge/discharge cycle test, the coulombic efficiency was 740%.
More than 100 cycles were obtained.

(実施例9) 、0.2Mのアニリンを含む0.5MのHBF4水溶液
に、0.1Mの過硫酸アンモニウム((NH,)as*
ot)溶液を温度40℃に保ちながら1.5時間添加し
、ポリアニリンを合成した。このポリアニリンを水洗い
し、80℃で真空乾燥して、微粒化した。このように高
温で化学酸化して得られたポリアニリンの走査形電子顕
微鏡写真(倍率X 10,000)は繊維状構造で、繊
維の直径は約1 、500オングストロームであった。
(Example 9) 0.1M ammonium persulfate ((NH,)as*
ot) The solution was added for 1.5 hours while maintaining the temperature at 40°C to synthesize polyaniline. This polyaniline was washed with water and vacuum dried at 80° C. to form fine particles. A scanning electron micrograph (magnification: X 10,000) of the polyaniline obtained by chemical oxidation at high temperature showed a fibrous structure with a fiber diameter of about 1,500 angstroms.

このポリアニリンを使用して実施例7と同様の電池を構
成し、ポリアニリンへのBF4−のドーピング率を求め
た結果、62モルパーセント/アニリンユニットが得ら
れた。また同様の充、放電サイクル試験では、99パー
セントのクーロン効率で680回以上のサイクル数が得
られた。
A battery similar to that of Example 7 was constructed using this polyaniline, and the doping rate of BF4- to the polyaniline was determined to be 62 mol percent/aniline unit. In a similar charge/discharge cycle test, more than 680 cycles were obtained with a coulombic efficiency of 99%.

(実施例10) 0.1Mのアニリンを含むIMH,SO4水溶液中で実
施例9と同様の条件で化学的酸化を行い、同様に後処理
でポリアニリン粉末を得た。このポリアニリンの走査形
電子顕微鏡写真によるモルフォロジーは繊維状であり、
その直径は約2000オングストロームであった。
(Example 10) Chemical oxidation was performed in an IMH, SO4 aqueous solution containing 0.1M aniline under the same conditions as in Example 9, and polyaniline powder was obtained by post-treatment in the same manner. The morphology of this polyaniline in a scanning electron micrograph is fibrous;
Its diameter was approximately 2000 angstroms.

このポリアニリンを使用して実施例7と同様の電池を構
成し、ポリアニリンへのBF4−のドーピング率を求め
た結果、60モルパーセント/アニリンユニットが得ら
れ、実施例7と同様の充、放電サイクル試験では、99
%のクーロン効率で665回以上のサイクル数が得られ
た。
A battery similar to that in Example 7 was constructed using this polyaniline, and the doping rate of BF4- to the polyaniline was determined to be 60 mol percent/aniline unit, and the same charge and discharge cycles as in Example 7 were obtained. In the exam, 99
A cycle number of over 665 was obtained with a Coulombic efficiency of %.

(実施例11) 0.2Mのアニリンを含む0.5MのHBF4水溶液に
、0.1Mの過硫酸アンモニウム溶液を、温度20℃に
保ちながら、1.5時間添加し、ポリアニリンを合成し
た。このポリアニリンを水洗いし、80℃で真空乾燥し
て、微粒化した。このようにして得られたポリアニリン
の走査形電子顕微鏡写真(倍率X10,000)はポリ
アニリンのモルフォロジーは微粒子状のものであった。
(Example 11) A 0.1 M ammonium persulfate solution was added to a 0.5 M HBF4 aqueous solution containing 0.2 M aniline for 1.5 hours while maintaining the temperature at 20° C. to synthesize polyaniline. This polyaniline was washed with water and vacuum dried at 80° C. to form fine particles. A scanning electron micrograph (magnification: X10,000) of the polyaniline thus obtained showed that the polyaniline had a fine particle morphology.

このポリアニリンを使用して実施例7と同様の電池を構
成し、ポリアニリンへのB F4−のドーピング率を求
めた結果、34モルパーセント/アニリンユニットであ
った。実施例7と同様の充、放電サイクル試験では、1
80回以降でクーロン効率は低下しはじめた。
A battery similar to that of Example 7 was constructed using this polyaniline, and the doping rate of B F4- to the polyaniline was determined to be 34 mol percent/aniline unit. In the same charging and discharging cycle test as in Example 7, 1
After 80 cycles, the Coulombic efficiency began to decrease.

(実施例12) 第5図及び第6図は、それぞれ繊維状のポリアニリンと
繊維状のポリアセチレンを導電性ポリマーとして使用し
た二次電池の性能の比較を示したものである。
(Example 12) Figures 5 and 6 show a comparison of the performance of secondary batteries using fibrous polyaniline and fibrous polyacetylene as conductive polymers, respectively.

本実施例における電池の正極には、実施例7で得られた
ものを使用した。電池の構造は、本発明によるもの及び
ポリアセチレンをを正極の電極活物質として用いた比較
例によるものともいずれも同じであり、第7図に示す構
造を有する。第7図は二次電池の斜視図および一部分の
断面図を示している。符号1は正極、2は負極、3は正
極の集電体、4は負極の集電体を示している。集電体3
゜4はオーステナイトステンレス銅たとえば18wt%
Cr−8wt%Ni鋼或はエキスバンドメタルにより構
成される。本実施例ではステンレス鋼を用いている。符
号5はセパレータであり、多孔質の電気絶縁材料により
構成され、孔の中に電解液が保持されている。セパレー
タ材料としては、例えばポリプロピレンカーボネート、
ガラスフィルタなどを使用できる。本実施例ではポリプ
ロピレンカーボネートを用いている。符号6は正極の集
電端子。
As the positive electrode of the battery in this example, the one obtained in Example 7 was used. The structure of the battery is the same as that of the present invention and that of a comparative example using polyacetylene as the positive electrode active material, and has the structure shown in FIG. FIG. 7 shows a perspective view and a partial sectional view of the secondary battery. Reference numeral 1 indicates a positive electrode, 2 indicates a negative electrode, 3 indicates a positive electrode current collector, and 4 indicates a negative electrode current collector. Current collector 3
゜4 is austenitic stainless steel, for example 18wt%
It is made of Cr-8wt%Ni steel or expanded metal. In this embodiment, stainless steel is used. Reference numeral 5 denotes a separator, which is made of a porous electrically insulating material and holds an electrolytic solution in its pores. Examples of separator materials include polypropylene carbonate,
Glass filters etc. can be used. In this example, polypropylene carbonate is used. Reference numeral 6 is the positive current collector terminal.

7は負極の集電端子である。これら集電端子には18w
t%Cr、8%+1%Niを含むオーステナイトステン
レス鋼を用いた。8は電池容器であり、9はキ□ャップ
である。キャップ9には雄ねじが切ってあり、このねじ
と噛み合うように電池容器8の内面に雌ねじが切っであ
る。キャップ9をねじ込むことによって正極1を負極2
側に押し付けている。
7 is a current collector terminal of the negative electrode. These current collector terminals have 18w
Austenitic stainless steel containing t% Cr and 8%+1% Ni was used. 8 is a battery container, and 9 is a cap. A male thread is cut into the cap 9, and a female thread is cut into the inner surface of the battery container 8 so as to engage with this thread. By screwing in the cap 9, the positive electrode 1 is connected to the negative electrode 2.
It's pressed to the side.

電池容器及びキャップは、ポリテトラフルオロエチレン
により構成した。               !ド
ーピング率は、ポリアニリンを用いた電池では20モル
パーセント/アニリンユニット、(3モルバーセント/
カーボンユニット)、ポリアセチレンを用いた電池では
4モルパーセント/カーボンユニットで第5図は横軸、
縦軸にそれぞれ放電時間(h)、自己放電率(%)がと
ってあり、Eがポリアニリンを用いた電池、Fがポリア
セチレンを用いた電池の場合を示している。第6図は横
軸には、充電−1時間休止−放電(電流密度5 m A
 /印2)をサイクルモードとするサイクル数(回)が
とってあり、縦軸にはクーロン効率(%)がとってあり
、Eがポリアニリンを用いた電池、Fがポリアセチレン
を用いた電池の場合を示している。
The battery container and cap were made of polytetrafluoroethylene. ! The doping rate is 20 mole percent/aniline unit, (3 mole percent/aniline unit) for cells using polyaniline.
(carbon unit), and for batteries using polyacetylene, the horizontal axis is 4 mol percent/carbon unit.
Discharge time (h) and self-discharge rate (%) are plotted on the vertical axis, respectively, where E indicates a battery using polyaniline and F indicates a battery using polyacetylene. In Figure 6, the horizontal axis shows charge-1 hour rest-discharge (current density 5 mA
The number of cycles (times) with / mark 2) as the cycle mode is taken, and the vertical axis is the coulombic efficiency (%), where E is a battery using polyaniline and F is a battery using polyacetylene. It shows.

ポリアセチレンを用いた電池は自己放電率は大きく、ク
ーロン効率(%)は、数10回で低下するのに対して、
ポリアニリンを用いる電池は、自己放電率は低く、放置
時間90hの点で4.5%/日であり、クーロン効率(
%)の低下は数100回においても低下が認められなか
った。
Batteries using polyacetylene have a high self-discharge rate, and the coulombic efficiency (%) decreases after several tens of cycles.
Batteries using polyaniline have a low self-discharge rate of 4.5%/day after 90 hours of storage time, and a low coulombic efficiency (
%), no decrease was observed even after several hundred tests.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、本発明を適用した二次電池は自己
放電が少なく、充、放電寿命が永いという優れた実用的
効果を奏する。
As detailed above, the secondary battery to which the present invention is applied has excellent practical effects such as less self-discharge and long charging and discharging life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の詳細な説明するための図表であって、
電気化学的に合成したポリアニリンのアンド−ピングと
電気伝導度との関係を示す特性図である。第2図は電解
液中でのポリアニリン電極のサイクリックポルタムグラ
ムを示す特性図、第3図はポリアニリンを正極における
電極活物質とし、リチウム合金を負極とする電池の充放
電曲線を示す特性図、第4図はクーロン効率とサイクル
数、すなわちサイクル寿命を示す特性図である。 第5図及び第6図は本発明の詳細な説明する為の図表で
ある。 第7図は本発明の一実施例による二次電池の構成を示す
斜視図である。 第8図は電解液の電導度と炭酸プロピレン量の関係を示
す特性図、第9図は電解液の粘度と炭酸プロピレン量と
の関係を示す特性図である。 1・・・正極、2・・・正極、3・・・正極の集電体、
4・・・負極の集電体、5・・・セパレータ、6,7・
・・集電体端子、9・・・キャップ。 第1図 Bん−のアンド−じングj1を弾□1%ノ第2図 第3図 フ7メLit!  (プロ) 第5図 方父置蒔Fe”l  (h) へ−ロ、\談井通 第 7 図
FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail,
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the undoping and electrical conductivity of electrochemically synthesized polyaniline. Figure 2 is a characteristic diagram showing the cyclic portum gram of a polyaniline electrode in an electrolyte, and Figure 3 is a characteristic diagram showing the charge-discharge curve of a battery with polyaniline as the positive electrode active material and a lithium alloy as the negative electrode. , FIG. 4 is a characteristic diagram showing coulomb efficiency and cycle number, that is, cycle life. FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the present invention in detail. FIG. 7 is a perspective view showing the structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the electrical conductivity of the electrolytic solution and the amount of propylene carbonate, and FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the viscosity of the electrolytic solution and the amount of propylene carbonate. 1... Positive electrode, 2... Positive electrode, 3... Positive electrode current collector,
4... Negative electrode current collector, 5... Separator, 6,7...
...Current collector terminal, 9...Cap. Figure 1 B's andjing j1 shot □ 1% Figure 2 Figure 3 F7 Lit! (Professional) Figure 5: Father Okimaki Fe”l (h) Hero, \Dan Idori Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、導電性ポリマーを電極活物質とする正極と、リチウ
ム合金製の負極とを、電解液を挟んで対向せしめた二次
電池において、前記の導電性ポリマー及び電解液がそれ
ぞれ次記の如く構成されたものでるあことを特徴とする
二次電池。 (a)導電性ポリマーは、水素と炭素とのモル比(平均
値)が0.75〜0.85であり、窒素と炭素とのモル
比(平均値)が0.15〜0.18であり、主鎖にアニ
リン構造を有するポリアニリンよりなる。 (b)電解液は、炭酸ポリプロピレンとエーテル系溶媒
との混合溶媒にリチウムの複塩を溶解したものである。 2、前記の導電性ポリマーは、実質的に水素と炭素との
モル比(平均値)が0.75〜0.85であり、窒素と
炭素とのモル比(平均値)が0.15〜0.18のポリ
アニリンであることを特徴とする、特許請求の範囲第1
項に記載の二次電池。 3、前記のエーテル系溶媒はジメトキシエタンであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の二次電池
。 4、前記のリチウム合金は、20%〜80%(原子%)
のリチウムを含む、リチウム−アルミニウム合金である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の二次電
池。 5、前記のリチウム複塩は、LiBF_4、LiPF_
6、LiClO_4、及びLiAsF_6の内の少なく
とも何れか一つを含むものであることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の二次電池。 6、前記のポリアニリンは、その導電率が0.1S・c
m^−^1以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の二次電池。 7、前記の導電性ポリマーは繊維形状をなすポリアニリ
ンであって、その構造式が ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(1) であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
二次電池。 8、前記の導電性ポリマーは、実質的に繊維形状を有す
る前記構造式のポリアニリンであることを特徴とする特
許請求の範囲第7項に記載の二次電池。 9、前記の正極は、ポリアニリン粉末と炭素粉末とを、
ポリテトラフルオロエチレンよりなるバインダーで結合
したものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の二次電池。 10、前記の電解液は、多孔質の電気絶縁性セパレータ
に含浸保持したものであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の二次電池。 11、前記のセパレータはポリプロピレンカーボネート
であることを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載
の二次電池。 12、前記のポリアニリンは繊維形状であることを特徴
とする特許請求の範囲第10項に記載の二次電池。 13、前記の繊維形状のポリアニリンは、その直径が1
000〜3000オングストロームであり、その長さが
数ミクロン〜十数ミクロンであることを特徴とする特許
請求の範囲第12項に記載の二次電池。 14、前記の正極は、ポリアニリン粉末と炭素粉末との
混合物を、ポリテトラフルオロエチレンよりなるバイン
ダーで結合したものであることを特徴とする特許請求の
範囲第10項に記載の二次電池。 15、前記の炭素粉末は、アセチレンブラックであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の二次電
池。 16、前記の正極および負極は、それぞれ集電端子を備
えた集電体を、それぞれの極に隣接せしめて設置したも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の二次電池。 17、前記のポリアニリンは、繊維状をなすものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第16項に記載の二次
電池。 18、前記の正極は、ポリアニリン粉末と炭素粉末とを
、ポリテトラフルオロエチレンよりなるバインダーで結
合したものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
6項に記載の二次電池。 19、前記の炭酸ポリプロピレンとエーテル系溶媒との
混合液は、20%〜80%(容積%)の炭素ポリプロピ
レンを含み、残余はエーテルであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の二次電池。 20、前記の炭酸ポリプロピレンとエーテル系溶媒との
混合液は、20%〜80%(容積%)の炭素ポリプロピ
レンを含み、残余はエーテルであることを特徴とする特
許請求の範囲第7項に記載の二次電池。 21、前記の炭酸ポリプロピレンとエーテル系溶媒との
混合液は、20%〜80%(容積%)の炭素ポリプロピ
レンを含み、残余はエーテルであることを特徴とする特
許請求の範囲第10項に記載の二次電池。 22、前記の炭酸ポリプロピレンとエーテル系溶媒との
混合液は、20%〜80%(容積%)の炭素ポリプロピ
レンを含み、残余はエーテルであることを特徴とする特
許請求の範囲第16項に記載の二次電池。
[Claims] 1. A secondary battery in which a positive electrode using a conductive polymer as an electrode active material and a negative electrode made of a lithium alloy are opposed to each other with an electrolyte interposed therebetween, in which the conductive polymer and the electrolyte are A secondary battery characterized by having each structure as shown below. (a) The conductive polymer has a hydrogen to carbon molar ratio (average value) of 0.75 to 0.85, and a nitrogen to carbon molar ratio (average value) of 0.15 to 0.18. It is made of polyaniline with an aniline structure in its main chain. (b) The electrolytic solution is a solution in which a double salt of lithium is dissolved in a mixed solvent of polypropylene carbonate and an ether solvent. 2. The conductive polymer has a hydrogen to carbon molar ratio (average value) of substantially 0.75 to 0.85, and a nitrogen to carbon molar ratio (average value) of 0.15 to 0.15. 0.18 polyaniline
Secondary batteries described in section. 3. The secondary battery according to claim 1, wherein the ether solvent is dimethoxyethane. 4. The above lithium alloy has a content of 20% to 80% (atomic %)
The secondary battery according to claim 1, which is a lithium-aluminum alloy containing lithium. 5. The above-mentioned lithium double salt is LiBF_4, LiPF_
6, LiClO_4, and LiAsF_6. 6. The above-mentioned polyaniline has an electrical conductivity of 0.1 S・c
1. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is m^-^1 or more. 7. Claim 1, characterized in that the conductive polymer is polyaniline in the form of fibers, and its structural formula is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...(1) Secondary batteries described in section. 8. The secondary battery according to claim 7, wherein the conductive polymer is polyaniline having the structural formula described above and having a substantially fibrous shape. 9. The positive electrode includes polyaniline powder and carbon powder,
The secondary battery according to claim 1, which is bonded with a binder made of polytetrafluoroethylene. 10. The secondary battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution is impregnated and held in a porous electrically insulating separator. 11. The secondary battery according to claim 10, wherein the separator is made of polypropylene carbonate. 12. The secondary battery according to claim 10, wherein the polyaniline is in the form of fibers. 13. The above fiber-shaped polyaniline has a diameter of 1
13. The secondary battery according to claim 12, wherein the secondary battery has a diameter of 000 to 3000 angstroms and a length of several microns to more than ten microns. 14. The secondary battery according to claim 10, wherein the positive electrode is a mixture of polyaniline powder and carbon powder bound together with a binder made of polytetrafluoroethylene. 15. The secondary battery according to claim 14, wherein the carbon powder is acetylene black. 16. The secondary device according to claim 1, wherein the positive electrode and the negative electrode each have a current collector provided with a current collector terminal, and are installed adjacent to each pole. battery. 17. The secondary battery according to claim 16, wherein the polyaniline is fibrous. 18. Claim 1, wherein the positive electrode is made by bonding polyaniline powder and carbon powder with a binder made of polytetrafluoroethylene.
The secondary battery according to item 6. 19. Claim 1, wherein the mixture of polypropylene carbonate and an ether solvent contains 20% to 80% (by volume) of carbon polypropylene, with the remainder being ether. secondary battery. 20. Claim 7, wherein the mixture of polypropylene carbonate and an ether solvent contains 20% to 80% (by volume) of carbon polypropylene, with the remainder being ether. secondary battery. 21. According to claim 10, the mixed liquid of polypropylene carbonate and an ether solvent contains 20% to 80% (volume %) of carbon polypropylene, with the remainder being ether. secondary battery. 22. Claim 16, characterized in that the mixture of polypropylene carbonate and an ether solvent contains 20% to 80% (volume %) of carbon polypropylene, with the remainder being ether. secondary battery.
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