JP2607557B2 - Thin thermoelectric secondary battery - Google Patents

Thin thermoelectric secondary battery

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JP2607557B2
JP2607557B2 JP62286923A JP28692387A JP2607557B2 JP 2607557 B2 JP2607557 B2 JP 2607557B2 JP 62286923 A JP62286923 A JP 62286923A JP 28692387 A JP28692387 A JP 28692387A JP 2607557 B2 JP2607557 B2 JP 2607557B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は熱電池に関し、特に50℃〜100℃で使用可能
な薄型熱起電二次電池に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermal battery, and more particularly to a thin thermoelectric secondary battery usable at 50 ° C. to 100 ° C.

[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点] 従来のいわゆる熱電池と呼ばれるものは、ほとんどが
異なる金属の接点を熱すると起電する、いわゆるゼーベ
ック効果を利用している。
[Problems to be Solved by Conventional Techniques and Inventions] A conventional so-called thermal battery utilizes a so-called Seebeck effect, in which almost all the contacts made of different metals are heated to generate electric power.

これらゼーベック効果を利用した熱電池では、100℃
以上でないと使用不可能であり、常温で使用するには、
加熱剤を電池内に組み込む必要があった(特公昭61−55
224号)。
Thermal batteries utilizing the Seebeck effect have a temperature of 100 ° C.
If it is not possible to use it at room temperature,
It was necessary to incorporate a heating agent into the battery (Japanese Patent Publication No. 61-55)
224).

また、これら従来の熱電池では使用する電解質が液体
であるために、密閉形としなければならず、しかも液モ
レの可能性があった。
Further, since the electrolyte used in these conventional thermal batteries is a liquid, it must be sealed, and there is a possibility of liquid leakage.

一方、カメラ、電卓、時計、ICカードなどに利用され
る薄型電池として主にリチウム二次電池が広く利用され
ているが、これらの電池でも使用する電解質は液体であ
るため、液モレのおそれがあり、更に構造上厚さ0.05mm
以下とすることは困難であった。従って、従来の薄型電
池が使用されている液晶表示や電卓、ICカード用バック
アップ電源、イヤホーンラジオ、オルゴールカード、温
度センサー、電子体温計、ICライター、LED点灯、感圧
ブザーなどでは、電池の厚さの関係で、0.05mm以下には
成型できなかった。
On the other hand, lithium secondary batteries are widely used mainly as thin batteries used in cameras, calculators, watches, IC cards, etc., but since the electrolyte used in these batteries is also liquid, there is a risk of liquid leakage. Yes, and 0.05mm thick in structure
It was difficult to: Therefore, the battery thickness of conventional liquid crystal displays and calculators, backup power supplies for IC cards, earphone radios, music box cards, temperature sensors, electronic thermometers, IC lighters, LED lighting, pressure-sensitive buzzers, etc. Therefore, it could not be molded to 0.05 mm or less.

本発明は上記従来の問題点を解決し、電池内に加熱剤
を組み込まなくても、例えば工場内の過熱部や晴れた日
の車のダッシュボード、晴れた日の屋根、夏の直射日光
下の露出部分などの50℃〜100℃に加熱している部分の
熱を利用して起電させることができる熱電池を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and without incorporating a heating agent in a battery, for example, a superheated part in a factory, a dashboard of a car on a sunny day, a roof of a sunny day, or a place under direct sunlight in summer. It is an object of the present invention to provide a thermal battery that can generate electricity by utilizing heat of a portion heated to 50 ° C. to 100 ° C., such as an exposed portion of the battery.

又、本発明は電解質として固体電解質を使用すること
により液モレが全くなく安全性の高い薄型二次電池を提
供することを目的とする。更に本発明は厚さ0.05mm以下
の超薄型で且つ可とう性の優れた薄型二次電池を提供す
ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a highly safe thin secondary battery having no liquid leakage by using a solid electrolyte as an electrolyte. A further object of the present invention is to provide a thin secondary battery having a thickness of 0.05 mm or less and which is excellent in flexibility.

[問題点を解決するための手段] このような問題点を解決する本発明の薄型熱起電二次
電池は、絶縁体上に正極の集電層、正極の活物質層、高
分子固体電解質層及び金属薄膜層を順次積層して成り、
高分子固体電解質層は、金属フタロシアニンを高分子化
合物に分散したもの、あるいは金属フタロシアニンを高
分子化合物に分散しかつヨウ素をドーピングしたものか
ら成るものであり、50℃〜100℃で使用可能なものであ
る。
[Means for Solving the Problems] The thin thermoelectric secondary battery of the present invention that solves such problems includes a positive electrode current collecting layer, a positive electrode active material layer, and a polymer solid electrolyte on an insulator. Layer and a metal thin film layer sequentially laminated,
The polymer solid electrolyte layer is composed of a metal phthalocyanine dispersed in a polymer compound or a metal phthalocyanine dispersed in a polymer compound and doped with iodine, and can be used at 50 ° C to 100 ° C. It is.

ここで、絶縁体とは可とう性を持つガラス、木、プラ
スチック、セラミックス、紙などであり、特に支持体と
しての強度があるプラスチックフィルムまたはシートが
望ましい。プラスチックとしてポリエチレンテレフタレ
ート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサル
フォン、ポリフェニレンスルフィド、ポリプロピレン、
ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、セルロース系樹脂など
が挙げられる。
Here, the insulator is a flexible glass, wood, plastic, ceramics, paper, or the like, and a plastic film or sheet having strength as a support is particularly desirable. As plastics, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyimide, polyether ketone, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyphenylene sulfide, polypropylene,
Examples include polystyrene, polyvinyl chloride, and cellulosic resins.

正極の集電層を形成する物質としては主としてカーボ
ン又は金属酸化物を用いる。この場合カーボンはカーボ
ン粒子、カーボンファイバーあるいはグラファイトを高
分子化合物に分散したものを用いる。金属酸化物として
は、ITOT(インジウムスズ酸化物)、酸化インジウム、
酸化錫、酸化銀、酸化水銀、酸化銅、二酸化鉛などが挙
げられ、これらは単独であるいは高分子化合物に分散し
たものを用いる。
As a substance forming the current collecting layer of the positive electrode, mainly carbon or a metal oxide is used. In this case, carbon in which carbon particles, carbon fibers or graphite are dispersed in a polymer compound is used. Metal oxides include ITOT (indium tin oxide), indium oxide,
Examples thereof include tin oxide, silver oxide, mercury oxide, copper oxide, and lead dioxide. These may be used alone or dispersed in a polymer compound.

カーボンまたは金属酸化物を分散させるための高分子
化合物はウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹
脂、塩ビ・酸ビ共重合体、ポリカーボネート樹脂、ABS
樹脂、テフロン樹脂、天然ゴム、ポリエステル樹脂、ア
ルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、スチロール樹
脂、アセタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリオレフィン樹
脂、セルロース樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロ
ピレン、ポリアクリルアミドなどである。
Polymer compounds for dispersing carbon or metal oxides include urethane resins, butyral resins, acrylic resins, vinyl chloride / acid copolymers, polycarbonate resins, ABS
Resin, Teflon resin, natural rubber, polyester resin, alkyd resin, polyamide resin, polyimide resin, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, styrene resin, acetal resin, nylon resin, polyolefin resin, cellulose resin, polyvinyl alcohol, polypropylene, poly Acrylamide and the like.

また集電層は、集電効果を上げるために、表面抵抗が
4端子法で103Ωcm-1以下であることが望ましく、さら
に望ましくは5×102Ωcm-1以下とする。
Further, the surface resistance of the current collecting layer is preferably 10 3 Ωcm -1 or less, more preferably 5 × 10 2 Ωcm -1 or less by a four-terminal method, in order to enhance the current collecting effect.

正極の活物質層は、高分子化合物に二酸化マンガンを
分散したものから成る。
The active material layer of the positive electrode is composed of a polymer compound in which manganese dioxide is dispersed.

この高分子化合物は集電層と同様にウレタン樹脂、ブ
チラール樹脂、アクリル樹脂、塩ビ・酢ビ共重合体、ポ
リカーボネート樹脂、ABS樹脂、テフロン樹脂、天然ゴ
ム、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ス
チロール樹脂、アセタール樹脂、ナイロン樹脂、ポリオ
レフィン樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコー
ル、ポリプロピレン、ポリアクリルアミドなどが用いら
れる。また、二酸化マンガンは正極の活物質であるの
で、電池容量および実用物性から考えて正極の活物質層
全量に対し50重量部以上80重量部以下であることが望ま
しい。
This polymer compound is made of urethane resin, butyral resin, acrylic resin, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer, polycarbonate resin, ABS resin, Teflon resin, natural rubber, polyester resin, alkyd resin, polyamide resin, epoxy resin as well as the current collector layer. Resins, phenol resins, melamine resins, styrene resins, acetal resins, nylon resins, polyolefin resins, cellulose resins, polyvinyl alcohol, polypropylene, polyacrylamide, and the like are used. Since manganese dioxide is the active material of the positive electrode, it is preferably 50 parts by weight or more and 80 parts by weight or less based on the total amount of the active material layer of the positive electrode in view of the battery capacity and practical physical properties.

高分子固体電解質層は金属フタロシアニンを高分子化
合物に分散したもの、あるいは金属フタロシアニンを高
分子化合物に分散し、かつヨウ素をドーピングしたもの
から成る。
The polymer solid electrolyte layer is composed of a metal phthalocyanine dispersed in a polymer compound, or a metal phthalocyanine dispersed in a polymer compound and doped with iodine.

この高分子化合物は電池内で正負イオンが移動しやす
い水溶性高分子化合物が望ましく、このような水溶性高
分子化合物として水系ポリウレタン、アクリル共重合
体、水系ポリウレタン・アクリル共重合体、ポリビニル
アルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルイソブ
チルエーテル、ゼラチン、カルボキシメチルセルロー
ス、メチルセルロース、アラビアゴム、アルギン酸、コ
ンスターチ、カゼイン、ポリリン酸などが挙げられる。
This polymer compound is desirably a water-soluble polymer compound in which positive and negative ions can easily move in the battery. As such a water-soluble polymer compound, an aqueous polyurethane, an acrylic copolymer, an aqueous polyurethane-acryl copolymer, a polyvinyl alcohol, Examples include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl isobutyl ether, gelatin, carboxymethylcellulose, methylcellulose, gum arabic, alginic acid, constarch, casein, polyphosphoric acid, and the like.

又、金属フタロシアニンは鉄−フタロシアニン、銅−
フタロシアニン、コバルト−フタロシアニン、鉛−フタ
ロシアニン、亜鉛−フタロシアニンなどで、望ましくは
コバルト−フタロシアニン、銅−フタロシアニンを用い
る。
Metal phthalocyanine is iron-phthalocyanine, copper-
Of phthalocyanine, cobalt-phthalocyanine, lead-phthalocyanine, zinc-phthalocyanine, etc., preferably, cobalt-phthalocyanine and copper-phthalocyanine are used.

これらの金属フタロシアニンは、高分子固体電解質層
全量に対し30〜80重量部分散させたものが望ましく、さ
らに望ましくは60〜80重量部とする。
These metal phthalocyanines are preferably dispersed in an amount of 30 to 80 parts by weight, more preferably 60 to 80 parts by weight, based on the total amount of the solid polymer electrolyte layer.

高分子固体電解質層は、金属フタロシアニンを上記高
分子化合物に分散し成膜したものでもよいが、更に、こ
の成膜後、ヨウ素をドーピングすることにより、熱起電
温度の低い電池を得ることができる。
The polymer solid electrolyte layer may be formed by dispersing metal phthalocyanine in the above polymer compound and forming a film.Furthermore, after this film formation, by doping iodine, a battery having a low thermoelectric temperature can be obtained. it can.

すでに金属フタロシアニンを真空蒸着した膜にヨウ素
をドーピングすると室温における導電率が107〜1011
増加することが知られており(白井、英 表面 第25巻
第7号P427(1987))、この現象について、鋭意研究
を重ねた結果、金属フタロシアニンを高分子化合物に分
散し成膜後ヨウ素をドーピングすることにより、単に金
属フタロシアニンを高分子化合物に分散したものよりも
熱起電温度を低下させることができる知見を得た。
It has been known that the conductivity at room temperature is increased by a factor of 10 7 to 10 11 when iodine is doped into a film in which metal phthalocyanine is vacuum-deposited (Shirai, Eiji Surface, Vol. 25, No. 7, P427 (1987)). As a result of diligent research on the phenomenon, it has been found that by dispersing metal phthalocyanine in a polymer compound and doping with iodine after film formation, the thermoelectric temperature is lower than simply dispersing the metal phthalocyanine in the polymer compound. Obtained the knowledge that can be.

金属フタロシアニンを高分子化合物に分散し成膜後ヨ
ウ素をドーピングした層を高分子固体電解質層として使
用することにより、ヨウ素をドーピングしていない高分
子固体電解質層を使用したときよりも熱起電温度を約20
℃低下させることができる。
By using the iodine-doped layer as a polymer solid electrolyte layer after dispersing metal phthalocyanine in a polymer compound and forming a film, the thermoelectric temperature is higher than when using a polymer solid electrolyte layer without iodine doping. About 20
° C.

金属薄膜層は負極となる層で、金属としてはアルミニ
ウム、リチウム、亜鉛、白金などが用いられるが、望ま
しくはリチウム、アルミニウム、亜鉛がよい。これらの
金属は真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、無電解メッキ法などにより成膜を行う。電食
を防ぐため金属薄膜層の厚さは1000Å以上が望ましい。
The metal thin film layer is a layer serving as a negative electrode. As the metal, aluminum, lithium, zinc, platinum, or the like is used, but lithium, aluminum, and zinc are preferable. These metals are formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, an electroless plating method, or the like. In order to prevent electrolytic corrosion, the thickness of the metal thin film layer is desirably 1000 mm or more.

また、リチウムやアルミニウムは酸化されやすいので
酸化防止のために金属薄膜層の上にオーバーコートを設
けてもよい。
Since lithium and aluminum are easily oxidized, an overcoat may be provided on the metal thin film layer to prevent oxidation.

尚、正極の集電層、活物質層及び高分子固体電解質層
はそれぞれ層形成物質を水、アルコール、その他有機溶
剤などの適当な溶媒及び分散剤と混合したものを塗布液
として、絶縁体上に順次、塗布、乾燥することにより形
成する。
Each of the current-collecting layer, the active material layer, and the polymer solid electrolyte layer of the positive electrode is formed on a surface of an insulator by mixing a layer-forming substance with a suitable solvent such as water, alcohol, or another organic solvent, and a dispersant. Is formed by sequentially applying and drying.

集電層として金属酸化物を単独で用いる場合は金属薄
膜層と同様に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプ
レーティング法、無電解メッキ法などにより成膜するこ
とができる。
When a metal oxide is used alone as the current collecting layer, it can be formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, an electroless plating method, or the like, similarly to the metal thin film layer.

これら正極の集電層、活物質層及び高分子固体電解質
層は乾燥膜厚20μ以下必要であれば1μ程度とすること
ができ、絶縁体を適当に選択することにより最上層であ
る金属薄膜層を併せて電池厚を最低0.01mmまで薄くする
ことができる。
The current collecting layer, active material layer and polymer solid electrolyte layer of these positive electrodes can have a dry film thickness of 20 μm or less, and can be about 1 μm if necessary, and the uppermost metal thin film layer can be obtained by appropriately selecting an insulator. In addition, the battery thickness can be reduced to at least 0.01 mm.

又、このような5層の構造を持つ本発明の薄型電池
は、50℃〜100℃で使用可能な熱電池である。この理由
は温度上昇に伴い、高分子固体電解質層4のπ電子系の
熱的活性化による直流導電率が上昇するためと思われ
る。
Further, the thin battery of the present invention having such a five-layer structure is a thermal battery usable at 50 ° C to 100 ° C. This is presumably because the DC conductivity increases due to thermal activation of the π-electron system of the polymer solid electrolyte layer 4 as the temperature increases.

更に、一度放電を行った後、定電流充電すると再度使
用可能となる二次電池として使用することができる。ま
た、本発明の薄型電池は絶縁体としてテープ状のフィル
ムに積層してテープ状に形成すれば必要な量を必要に応
じてカットして用いることができる。
Further, the battery can be used as a secondary battery that can be used again after being discharged once and then charged with a constant current. Further, if the thin battery of the present invention is laminated on a tape-like film as an insulator and formed into a tape-like shape, the required amount can be cut and used as needed.

[実施例] 実施例1 第1図に示すように、絶縁体1としてポリエステルフ
ィルム(厚さ50μ)を使用し、下記の処方の塗布液をメ
イヤバーにて乾燥膜厚が25μになるように塗布し、100
℃で5分間乾燥し、さらに60℃で24時間乾燥し、正極の
集電層2とした。
Example 1 Example 1 As shown in FIG. 1, a polyester film (thickness: 50 μm) was used as the insulator 1 and a coating solution having the following formulation was applied using a Mayer bar so that the dry film thickness became 25 μm. Then 100
The resultant was dried at a temperature of 60 ° C. for 5 minutes, and further dried at a temperature of 60 ° C. for 24 hours.

導電性カーボンブラック(バルカンXC−72Rキャボッ
ト社製品) 5重量部 アクリルポリオール樹脂(アクリルディック49−394−I
M大日本インキ社製品) 30重量部 二液型ウレタン樹脂硬化剤(バーノックDN−981大日本
インキ社製品) 1.8重量部 メチルエチルケトン 43.7重量部 トルエン 6.5重量部 シクロヘキサノン 13重量部 上記組成の配合物をボールミルによって24時間分散混
合し、塗布液とした。
Conductive carbon black (Vulcan XC-72R Cabot) 5 parts by weight Acrylic polyol resin (Acrylic Dick 49-394-I)
M Dai Nippon Ink Co., Ltd.) 30 parts by weight Two-part urethane resin curing agent (Bernock DN-981 Dai Nippon Ink Co., Ltd.) 1.8 parts by weight Methyl ethyl ketone 43.7 parts by weight Toluene 6.5 parts by weight Cyclohexanone 13 parts by weight A ball mill with the above composition For 24 hours to obtain a coating solution.

正極の集電層2の表面抵抗は15cm×15cmの時、4端子
法で9×102Ωcm-1であった。
The surface resistance of the current collecting layer 2 of the positive electrode was 9 × 10 2 Ωcm −1 by the four-terminal method when the surface resistance was 15 cm × 15 cm.

正極の集電層2の上に、下記の処方の塗布液をメイヤ
バーにて乾燥膜厚が15μになるように塗布し、100℃で
5分間乾燥し、正極の活物質層3とした。
On the current-collecting layer 2 of the positive electrode, a coating solution having the following formulation was applied using a Mayer bar so as to have a dry film thickness of 15 μm, and dried at 100 ° C. for 5 minutes to obtain an active material layer 3 of the positive electrode.

二酸化マンガン 24重量部 分散剤(ローマPWサンノプコ社製品) 1重量部 イソプロピルアルコール 5重量部 水 60重量部 水系ポリウレタン樹脂(パーマリンUA500三洋化成工業
社製品) 10重量部 上記組成の配合物をボールミルによって24時間分散混
合し、塗布液とした。
Manganese dioxide 24 parts by weight Dispersant (Roma PW Sannopco) 1 part by weight Isopropyl alcohol 5 parts by weight Water 60 parts by weight Water-based polyurethane resin (Permarin UA500 Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 10 parts by weight The composition of the above composition is 24 by a ball mill. The mixture was dispersed and mixed for a time to obtain a coating solution.

正極の活物質層3の上に、下記の処方の塗布液をメイ
ヤバーにて乾燥膜厚が10μになるように塗布し、100℃
で3分間乾燥し高分子固体電解質層4とした。
On the active material layer 3 of the positive electrode, a coating solution having the following formulation was applied using a Mayer bar so that the dry film thickness became 10 μm,
For 3 minutes to obtain a polymer solid electrolyte layer 4.

銅フタロシアニン顔料(シアニンブルーPRX−S東洋イ
ンキ工業社製品) 12重量部 分散剤(ローマPWサンノプコ社製品) 1重量部 イソプロピルアルコール 6重量部 水 74重量部 水系ポリウレタン樹脂(パーマリンUA500三洋化成工業
社製品) 7重量部 上記組成の配合物をボールミルによって24時間分散混
合し、塗布液とした。
Copper phthalocyanine pigment (Cyanine Blue PRX-S Toyo Ink Industries, Ltd.) 12 parts by weight Dispersant (Roma PW Sannopco) 1 part by weight Isopropyl alcohol 6 parts by weight Water 74 parts by weight Waterborne polyurethane resin (Permarin UA500 Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 7 parts by weight The composition having the above composition was dispersed and mixed by a ball mill for 24 hours to obtain a coating solution.

高分子固体電解質層4の上にアルミニウムを真空蒸着
法により1000A蒸着し、負極である金属薄膜層5とし
た。
Aluminum was vapor-deposited at 1000 A on the polymer solid electrolyte layer 4 by a vacuum vapor deposition method to form a metal thin film layer 5 serving as a negative electrode.

以上絶縁体1上に順次積層し、厚さ0.1001mmの薄型熱
起電二次電池を得た。
Thus, a thin thermoelectric secondary battery having a thickness of 0.1001 mm was obtained by sequentially laminating on the insulator 1.

第1図中Aを正極、Bを負極として負荷抵抗10kΩを
つなぎ各温度の放電特性を測定した。その結果を第2図
に示す。
In FIG. 1, discharge characteristics at each temperature were measured by connecting a load resistance of 10 kΩ with A as a positive electrode and B as a negative electrode. The result is shown in FIG.

第2図に示すとおり、常温(25℃)ではほとんど起電
しないが、50℃〜100℃では充分使用できる性能を示し
た。
As shown in FIG. 2, almost no electromotive force was generated at room temperature (25 ° C.), but the performance was sufficient at 50 ° C. to 100 ° C.

又、70℃での該薄型熱起電二次電池の性能を下に示
す。
The performance of the thin thermoelectric secondary battery at 70 ° C. is shown below.

サイズ 17cm×13cm 最大出力 0.64×103W 容量 1.33×104Ah エネルギー密度 5.9×102Wh/kg (起電力が0.5Vに低下したときの時間を基準に計算し
た) なお、この薄型熱起電二次電池を70℃でイヤホーンラ
ジオの電源に使用したところ、約1時間良好に聴くこと
ができた。
Size 17cm × 13cm Maximum output 0.64 × 10 3 W Capacity 1.33 × 10 4 Ah Energy density 5.9 × 10 2 Wh / kg (Calculated based on the time when the electromotive force drops to 0.5V) When the rechargeable battery was used as a power source for the earphone radio at 70 ° C., it was possible to listen well for about one hour.

実施例1の薄型熱起電二次電池を70℃で放電し、その
後常温で下記の条件により放電・充電を繰り返した。そ
の結果第3図に示す放電特性を得た。
The thin thermoelectric secondary battery of Example 1 was discharged at 70 ° C., and then discharged and charged at normal temperature under the following conditions. As a result, the discharge characteristics shown in FIG. 3 were obtained.

サイズ 17cm×13cm 放電 10KΩ負荷抵抗 1時間放電 充電 10μA定電流充電 2時間充電 以上の条件で行った結果より、二次電池として充分に
使用可能であることがわかった。
Size 17cm × 13cm Discharge 10KΩ Load resistance 1 hour Discharge Charge 10μA constant current charge 2 hours charge From the results of the above conditions, it was found that the battery was sufficiently usable as a secondary battery.

更に、実施例1の薄型熱起電二次電池の面積を変え
て、放電特性を測定した。第4図に面積の異なる薄型熱
起電二次電池I、IIの100℃における放電特性を示す。
Iの面積は17cm×13cm、IIの面積は17cm×26cmでIの面
積はIIの面積の半分であり、I、II共に厚さは同じであ
る。
Further, the discharge characteristics were measured while changing the area of the thin thermoelectric secondary battery of Example 1. FIG. 4 shows the discharge characteristics at 100 ° C. of the thin thermoelectric secondary batteries I and II having different areas.
The area of I is 17 cm × 13 cm, the area of II is 17 cm × 26 cm, the area of I is half the area of II, and the thicknesses of I and II are the same.

100℃におけるIの容量(Ah)とIIの容量(Ah)を計
算すると次のようになる。
Calculating the capacity of I (Ah) and the capacity of II (Ah) at 100 ° C. gives the following.

I 1.11×104Ah II 2.22×104Ah (起電力が0.5Vに低下したときの時間を基準に計算し
た。) Iの容量はIIの容量の半分であることから、薄型熱起
電二次電池は同じ厚さでは面積と容量は比例する。
I 1.11 × 10 4 Ah II 2.22 × 10 4 Ah (Calculated based on the time when the electromotive force drops to 0.5 V.) Since the capacity of I is half of the capacity of II, The area and capacity of a secondary battery are proportional for the same thickness.

実施例2 高分子固体電解質層4として実施例1と同様に固体電
解質層4を形成した後、ヨウ素を真空蒸着法により金属
フタロシアニンに対し100モル%ドーピングした。他の
構造は実施例1と同様にして、厚さ0.1001mmの薄型熱起
電二次電池を得た。この電池の50℃および70℃における
放電特性を実施例1の電池の70℃での放電特性と比較
し、第5図に示した。
Example 2 After forming the solid electrolyte layer 4 as the polymer solid electrolyte layer 4 in the same manner as in Example 1, 100 mol% of iodine was doped into the metal phthalocyanine by a vacuum evaporation method. Other structures were the same as in Example 1 to obtain a thin thermoelectric secondary battery having a thickness of 0.1001 mm. The discharge characteristics at 50 ° C. and 70 ° C. of this battery were compared with the discharge characteristics at 70 ° C. of the battery of Example 1, and are shown in FIG.

ヨウ素を金属フタロシアニンに対し100モル%ドーピ
ングすることにより、ヨウ素をドーピングしないときと
比較して、同程度の放電特性を得るのに必要な温度を約
20℃低下できた。
By doping 100% by mole of iodine with respect to metal phthalocyanine, the temperature required to obtain the same level of discharge characteristics as compared to the case of not doping iodine is reduced by about 100%.
The temperature could be lowered by 20 ° C.

又、この薄型熱起電二次電池を50℃でイヤホーンラジ
オに使用したところ、約1時間良好に聴くことができ
た。
When this thin thermoelectric secondary battery was used in an earphone radio at 50 ° C., it was possible to listen well for about one hour.

実施例3 ITO(インジウムスズ酸化物)を正極の集電極2に使
用し、他は実施例1と同じ構造とし、厚さ0.0752mmの薄
型熱起電二次電池を作成した。
Example 3 A thin thermoelectric secondary battery having a thickness of 0.0752 mm was formed in the same structure as in Example 1 except that ITO (indium tin oxide) was used for the positive electrode collector 2.

第6図に50℃、70℃、100℃におけるこの薄型熱起電
二次電池の放電特性を示す。
FIG. 6 shows discharge characteristics of the thin thermoelectric secondary battery at 50 ° C., 70 ° C., and 100 ° C.

第6図のとおり充分な性能が得られた。 As shown in FIG. 6, sufficient performance was obtained.

実施例4 絶縁体1として厚さ4μのポリエステルフィルムを用
い、高分子固体電解質層4を実施例1と同様の処方で厚
さ5μとし、他は実施例1と同じ構造として、厚さ0.04
91mmの薄型熱起電二次電池を作成した。
Example 4 A 4 μm-thick polyester film was used as the insulator 1, and the polymer solid electrolyte layer 4 was made 5 μm in thickness with the same formulation as in Example 1;
A 91mm thin thermoelectric secondary battery was created.

第7図に50℃、70℃、100℃における放電特性を示
す。
FIG. 7 shows the discharge characteristics at 50 ° C., 70 ° C., and 100 ° C.

第7図のとおり充分な性能が得られた。 As shown in FIG. 7, sufficient performance was obtained.

実施例5 厚さ1μのポリエステルフィルムを絶縁体1に使用
し、正極の集電層2を実施例1と同様の処方で厚さ2μ
とし、正極の活物質層3を実施例1と同様の処方で厚さ
4μ、高分子固体電解質層4を実施例1と同様の処方で
厚さ2.9μとし、他は実施例1と同じ構造として、厚さ
0.01mmの薄型熱起電二次電池を作成した。
Example 5 A polyester film having a thickness of 1 μm was used for an insulator 1, and a current-collecting layer 2 of a positive electrode was formed to a thickness of 2 μm in the same manner as in Example 1.
The active material layer 3 of the positive electrode had a thickness of 4 μm in the same formulation as in Example 1, the solid polymer electrolyte layer 4 had a thickness of 2.9 μm in the same formulation as in Example 1, and the other structures were the same as those in Example 1. As the thickness
A thin thermoelectric secondary battery of 0.01 mm was made.

その放電特性は第8図のとおりで充分な性能が得られ
た。
The discharge characteristics were as shown in FIG. 8, and sufficient performance was obtained.

[発明の効果] 以上の実施例からも明らかなように、本発明の薄型熱
起電二次電池は加熱剤を不要とし且つ50℃〜100℃にお
いて使用できるので、工場内の加熱部や太陽光などを利
用して起電させることができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above embodiments, the thin thermoelectric secondary battery of the present invention does not require a heating agent and can be used at 50 to 100 ° C. Electricity can be generated using light or the like.

また高分子固体電解質を使用しているため、液モレの
おそれが全くなく安全性が高い。更に本発明による薄型
熱起電二次電池は、可とう性のあるフィルムまたはシー
ト等に電極の層及び電解質層を順次積層して形成される
ので、製造方法が容易で安価に製造することができる。
また可とう性に優れ、0.01mm程度の厚さに成型可能であ
ることから、例えば液晶表示や電卓、ICカード用バック
アップ電源、イヤホーンラジオ、オルゴールカード、温
度センサー、ICライター、LED点灯、感圧ブザーなどと
して広範囲に利用でき、産業利用上極めて有効なもので
ある。
In addition, since the polymer solid electrolyte is used, there is no danger of liquid leakage and the safety is high. Furthermore, since the thin thermoelectric secondary battery according to the present invention is formed by sequentially laminating an electrode layer and an electrolyte layer on a flexible film or sheet, the manufacturing method is easy and inexpensive. it can.
In addition, since it is excellent in flexibility and can be molded to a thickness of about 0.01 mm, for example, liquid crystal display, calculator, backup power supply for IC card, earphone radio, music box card, temperature sensor, IC writer, LED lighting, pressure sensitivity It can be widely used as a buzzer, etc., and is extremely effective for industrial use.

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

第1図は本発明の構造を示す図、第2図〜第8図は実施
例1〜5の放電特性を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the present invention, and FIGS. 2 to 8 are diagrams showing discharge characteristics of Examples 1 to 5.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁体上に正極の集電層、正極の活物質
層、高分子固体電解質層及び金属薄膜層を順次積層して
成り、前記高分子固体電解質層は、金属フタロシアニン
を高分子化合物に分散したもの、あるいは金属フタロシ
アニンを高分子化合物に分散しかつヨウ素をドーピング
したものから成る薄型熱起電二次電池。
1. A positive electrode current collecting layer, a positive electrode active material layer, a polymer solid electrolyte layer and a metal thin film layer are sequentially laminated on an insulator, and the polymer solid electrolyte layer is formed of metal phthalocyanine. A thin thermoelectric secondary battery comprising a compound dispersed in a compound or a metal phthalocyanine dispersed in a polymer compound and doped with iodine.
【請求項2】絶縁体は可とう性を有するフィルムまたは
シートであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の薄型熱起電二次電池。
2. The thin thermoelectric secondary battery according to claim 1, wherein the insulator is a flexible film or sheet.
【請求項3】正極の集電層は、カーボン粒子、カーボン
ファイバー、あるいはグラファイトを高分子化合物に分
散したものからなることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の薄型熱起電二次電池。
3. The thin thermoelectric secondary battery according to claim 1, wherein the current-collecting layer of the positive electrode is formed by dispersing carbon particles, carbon fibers, or graphite in a polymer compound. battery.
【請求項4】正極の集電層は、金属酸化物あるいは金属
酸化物を高分子化合物に分散したものからなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄型熱起電二次電
地。
4. The thin thermoelectric secondary battery according to claim 1, wherein the current collecting layer of the positive electrode is made of a metal oxide or a metal oxide dispersed in a polymer compound. Earth.
【請求項5】正極の活物質層は、二酸化マンガンを高分
子化合物に分散したものであることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の薄型熱起電二次電池。
5. The thin thermoelectric secondary battery according to claim 1, wherein the active material layer of the positive electrode is obtained by dispersing manganese dioxide in a polymer compound.
【請求項6】金属薄膜層の厚さが1000Å以上あることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の薄型熱起電二次
電池。
6. The thin thermoelectric secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the metal thin film layer is 1000 ° or more.
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