JP2000299131A - ポリマー電解質二次電池 - Google Patents

ポリマー電解質二次電池

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JP2000299131A
JP2000299131A JP11107449A JP10744999A JP2000299131A JP 2000299131 A JP2000299131 A JP 2000299131A JP 11107449 A JP11107449 A JP 11107449A JP 10744999 A JP10744999 A JP 10744999A JP 2000299131 A JP2000299131 A JP 2000299131A
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JP
Japan
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polymer electrolyte
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negative electrode
positive electrode
polyelectrolyte
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JP11107449A
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English (en)
Inventor
Yasunobu Roppongi
康伸 六本木
Yoshiyuki Oishi
好行 大石
Kunio Mori
邦夫 森
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TORAI ONITSUKUSU KK
Original Assignee
TORAI ONITSUKUSU KK
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的な短絡が生じにくく、発火面において
安全性が高く、しかも、充放電特性のよいポリマー電解
質二次電池を提供すること。 【解決手段】 ポリマー電解質4の主鎖にトリアジンジ
チオ構造を含むようにして、活物質の界面におけるリチ
ウムイオンのやりとりを円滑に行い、充放電特性を向上
することができ、発火面においても安全性が高いように
したもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質をポリマー
により形成したポリマー電解質二次電池に係り、特に、
ポリマー電解質の主鎖に新規な構成を含むポリマー電解
質二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】陽極および陰極間にポリマー電解質を介
在してなるポリマー電解質二次電池は従来から知られて
おり、このようなポリマー電解質二次電池は、ある種の
ポリマーの導電性がきわめてよく、しかも、イオンを多
量に出し入れするものであるということを見いだした結
果として生まれたものである。そして、この種のポリマ
ー電解質二次電池に使用されているポリマー電解質とし
ては、従来、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミ
ン、または、これらを架橋させた架橋ポリエーテルなど
の架橋ポリマー、あるいは、ポリエーテルセグメントを
含むポリマーなどが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た各種ポリマー電解質には、起電反応の元になる物質で
ある活物質と化学的あるいはファンデルワールス力的に
強く接着する部分が少なかった。このため、ポリマー電
解質二次電池を折曲して形成する場合にポリマー電解質
と活物質との間での剥離が生じ電気的な短絡の生じるお
それがあった。
【0004】また、前述した各種ポリマー電解質のほと
んどは可燃性であるため、安全性において問題があっ
た。
【0005】本発明は、前述した従来のものにおける問
題点を克服し、ポリマー電解質二次電池を折曲して形成
する場合であっても電気的な短絡が生じにくいし、ま
た、発火面において安全性が高く、しかも、充放電特性
のよいポリマー電解質二次電池を提供することを目的と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項1に係る本発明のポリマー電解質二次電池の
特徴は、ポリマー電解質の主鎖にトリアジンジチオ構造
を含む点にある。そして、このような構成を採用したこ
とにより、強いファンデルワールス力を有している硫黄
を含む特性基であるトリアジン環が多く存在するので、
強力な接着力を得ることができ、密着力の高いポリマー
電解質として活物質の界面におけるリチウムイオンのや
りとりを円滑に行うことができることになるので、充放
電特性を向上することができる。また、トリアジンジチ
オ構造は難燃性化合物であるため、発火面においても安
全性が高い。
【0007】請求項2に係る本発明のポリマー電解質二
次電池の特徴は、ポリマー電解質の主鎖にトリアジンジ
チオ構造およびグリコール系化合物を含む点にある。そ
して、このような構成を採用したことにより、イオン伝
導度を高くすることができ、この点においても充放電特
性を向上することができる。
【0008】請求項3に係る本発明のポリマー電解質二
次電池の特徴は、アルカリ金属塩を溶解させたポリマー
電解質を陽極または陰極に塗布するようにして陽極およ
び陰極間に挟持した点にある。そして、このような構成
を採用したことにより、電池特性に優れ、かつ安全性を
さらに高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るポリマー電解
質二次電池の実施形態を示す縦断面図である。
【0010】図1において、間隔を隔てて平行に配設さ
れているそれぞれステンレス製の正極側集電体1Aと負
極側集電体1Bとの間の外周側は、ポリプロピレン、ポ
リエチレンテレフタレートなどの封止体2により内外を
隔離されている。そして、この封止体2の内側には、前
記正極側集電体1Aに接合するV2 5 などからなる正
極活物質3A、ならびに、前記負極側集電体1Bに接合
するLiなどからなる負極活物質3Bが両者間に間隙を
設けるようにしてそれぞれ配設されており、これらの正
極活物質3Aおよび負極活物質3B間の間隙にはポリマ
ー電解質4が正極活物質3Aおよび負極活物質3Bに挟
持されるようにして配設されている。
【0011】前記正極活物質3Aとしては、前述したV
2 5 のほか、V2 x 、Lix MnOy 、Lix Co
y 、LiNiOy 、LiTiOy 、Lix ScOy
Lix y などが使用できる。ここにおいて、x=1〜
5、y=1〜5である。
【0012】また、前記負極活物質3Bとしては、前述
したLiのほか、Li−Al、AlにLiを拡散させた
材料、各種グラファイトおよびカーボンならびにこれら
の類似体、さらには、スズ酸化化合物であるLix Sn
y z などが使用できる。ここにおいて、x=1〜8、
y=2、z=4である。
【0013】前記ポリマー電解質4の一般式は、下記す
るように、 で示され、このポリマー電解質4の主鎖にはトリアジン
ジチオ構造が含まれている。また、このトリアジンジチ
オ構造の硫黄と結合しているR1は、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコールなどの骨格を有する
グリコール化合物である。さらに、硫黄と結合していな
い炭素が結合しているR2は、ジブチルアミノ基などの
ジアルキルアミン基である。なお、nは整数である。
【0014】このような構成からなるポリマー電解質4
によれば、強いファンデルワールス力を有している硫黄
を含む特性基であるトリアジン環が多く存在し、かつ、
化学結合を起こす−S−H基も存在するので、強力な接
着力を得ることができ、密着力の高いポリマー電解質4
として各活物質3A,3Bの界面におけるリチウムイオ
ンのやりとりを円滑に行うことができることになるの
で、充放電特性を向上することができる。また、ポリマ
ー電解質4の主鎖に含まれているトリアジンジチオ構造
は難燃性化合物であるため、発火面においても安全性が
高い。
【0015】
【実施例】つぎに、本発明のさらに具体的な実施例につ
いて説明する。
【0016】(実施例1)下式に示すように、トリアジ
ンジチオ構造を有するジブチルアミノトリアジンジチオ
ールとグリコール化合物であるトリプロピレングリコー
ルジアクリレートをテトラヒドロフラン溶媒中で混合し
たうえで70〜80℃で2時間反応させ、さらに、12
0℃において12時間反応させてイオン伝導性高分子を
合成した。
【0017】 そして、このイオン伝導性高分子のテトラヒドロフラン
溶液にアルカリ金属塩の一種である過塩素酸リチウムを
約10重量%添加し調整した。この溶液を検査のために
ステンレス板上に塗布したうえで、溶媒を乾燥させたと
ころ、1.2×10-5S/cmのイオン伝導率を有し、
かつ接着力の強いポリマー電解質4が得られた。
【0018】さらに、液状の前記ポリマー電解質4を図
1の厚さ0.5μmとされたV2 5 製の正極活物質3
Aに塗布したうえで溶媒を乾燥させ、負極活物質3Bと
の間で挟持するようにして図1の構成からなるポリマー
電解質二次電池を製造し、その充放電特性を測定した。
【0019】この充放電特性は、図2のグラフに示され
ているが、充電曲線、放電曲線とも良好な推移を示して
おり、このポリマー電解質4は良好な電池特性を発揮す
るものであるといえる。
【0020】(実施例2)下式に示すように、ジブチル
アミノトリアジンジチオールとグリコール化合物である
ポリプロピレングリコールジアクリレートをテトラヒド
ロフラン溶媒中で混合したうえで70〜80℃で2時間
反応させ、さらに、120℃において12時間反応させ
てイオン伝導性高分子を合成した。
【0021】 そして、このイオン伝導性高分子であるテトラヒドロフ
ラン溶液に過塩素酸リチウムを約10重量%添加し調整
した。この溶液を検査のためにステンレス板上に塗布し
たうえで、溶媒を乾燥させたところ、3.2×10-6
/cmのイオン伝導率を有し、かつ接着力の強いポリマ
ー電解質4が得られた。
【0022】さらに、液状の前記ポリマー電解質4を図
1のV25製の正極活物質3Aに塗布したうえで溶媒を
乾燥させ、負極活物質3Bとの間で挟持するようにして
図1の構成からなるポリマー電解質二次電池を製造し、
その充放電特性を測定した。
【0023】この充放電特性は、図3のグラフに示され
ているが、充電曲線、放電曲線とも良好な推移を示して
おり、このポリマー電解質4も、前述した実施例1と同
様、良好な電池特性を発揮するものであるといえる。
【0024】つぎに、前述した両実施例のポリマー電解
質二次電池の折曲に対する強度について実験した結果が
下表に示されている。この実験は、平面ほぼ長方形状を
なす平板状のポリマー電解質二次電池の一部をベース面
に接着し、このポリマー電解質二次電池の接着されてい
ない部位をベース面から約60度の角度が生じるように
繰り返し10回折曲したときにおける電圧や短絡などの
異常の有無を検査したものである。
【0025】そして、この実験における両実施例の比較
の対象となる従来のポリマー電解質二次電池として、イ
オン伝導性高分子であるポリエチレンオキサイド(PE
O)に過塩素酸リチウムを約10重量%添加し調整した
ものを使用した。このものを比較例として記載する。
【0026】 この実験結果によれば、比較例においては、10個のサ
ンプルのうち8個に電圧や短絡などの異常が見られたの
に対し、本発明の両実施例においては異常が発見された
ものは1つもなかった。
【0027】この実験結果からも、本発明の両実施例の
ポリマー電解質二次電池の折曲に対する強度が強いこと
がわかる。
【0028】なお、本発明は、前述した実施形態ならび
に各実施例に限定されるものではなく、必要に応じて種
々の変更が可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、折
曲に強くて電気的な短絡が生じにくく、発火面において
安全性が高く、しかも、充放電特性のよいポリマー電解
質二次電池とすることができる。
【0030】すなわち、ポリマー電解質の主鎖にトリア
ジンジチオ構造を含むことにより、強いファンデルワー
ルス力を有している硫黄を含むトリアジン環が多く存在
するので、強力な接着力を得ることができ、密着力の高
いポリマー電解質として活物質の界面におけるリチウム
イオンのやりとりを円滑に行うことができることにな
り、充放電特性を向上することができるし、また、トリ
アジンジチオ構造が難燃性化合物であるため、発火面に
おいても安全性が高い。
【0031】また、ポリマー電解質の主鎖にトリアジン
ジチオ構造およびグリコール系化合物を含むことによ
り、イオン伝導度を高くすることができ、この点におい
ても充放電特性を向上することができる。
【0032】さらに、アルカリ金属塩を溶解させたポリ
マー電解質を陽極または陰極に塗布するようにして陽極
および陰極間に挟持することにより、電池特性に優れ、
かつ安全性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るポリマー電解質二次電池の実施
形態を示す縦断面正面図
【図2】 本発明に係るポリマー電解質二次電池の第1
実施例の電池特性を示すグラフ
【図3】 本発明に係るポリマー電解質二次電池の第2
実施例の電池特性を示すグラフ
【符号の説明】
1A 正極側集電体 1B 負極側集電体 2 封止体 3A 正極活物質 3B 負極活物質 4 ポリマー電解質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 六本木 康伸 岩手県花巻市東十二丁目十九地割10−9 トライオニックス株式会社内 (72)発明者 大石 好行 岩手県盛岡市小鳥沢2−17−1 (72)発明者 森 邦夫 岩手県盛岡市高松3−3−16 Fターム(参考) 5H021 BB12 CC04 EE02 EE20 EE25 5H024 AA02 AA12 BB08 CC04 CC20 DD09 DD14 EE02 EE09 FF17 FF18 FF23 FF31 GG00 5H029 AJ02 AJ12 AK02 AK03 AL02 AL03 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 CJ22 DJ04 DJ09 EJ03 EJ12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極および陰極間にポリマー電解質を介
    在してなるポリマー電解質二次電池において、前記ポリ
    マー電解質の主鎖にトリアジンジチオ構造を含むことを
    特徴とするポリマー電解質二次電池。
  2. 【請求項2】 前記ポリマー電解質の主鎖にグリコール
    系化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリ
    マー電解質二次電池。
  3. 【請求項3】 アルカリ金属塩を溶解させた前記ポリマ
    ー電解質を陽極または陰極に塗布するようにして陽極お
    よび陰極間に挟持したことを特徴とする請求項1または
    請求項2に記載のポリマー電解質二次電池。
JP11107449A 1999-04-15 1999-04-15 ポリマー電解質二次電池 Pending JP2000299131A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001028027A1 (fr) * 1999-10-13 2001-04-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif electrochimique non-aqueux

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001028027A1 (fr) * 1999-10-13 2001-04-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif electrochimique non-aqueux
US6630272B1 (en) 1999-10-13 2003-10-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrochemical device

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