JP2813215B2 - 有機電解質電池用電極 - Google Patents
有機電解質電池用電極Info
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Description
は、ポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融性基体粉
末の成形体の表面にカーボン系粉末を分散せしめた水溶
性高分子を施与した有機電解質電池用電極に関する。
系骨格構造を含有する不溶不融性基体に電子供与性物質
又は電子受容性物質をドーピングしたものを電極活物質
として用いる2次電池を提案している(特開昭60−1701
63号)。この電池は高性能であり薄形化、軽量化の可能
性も有しており、電極活物質の酸化安定性も高く、さら
にその成形も容易であるなど将来有望な2次電池であ
る。
願人の出願に係る特願平1−35287号に記載したよう
に、該ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体を
粉砕し、粉末とし、該基体粉末を成型することにより、
高性能であり、高強度な電極を用いた有機電解質電池を
開発した。
形体への電解液含浸工程、正極と負極のペアリング工
程、外装の形絞め工程からなり、それぞれの工程時間が
短縮されると、その生産性が向上する。しかし、電極活
物質であるポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融性
基体粉末の成形体の電極は、一般に工業的に生産されて
いるMnO2等を活物質とした電池用電極に比べて、電解液
の含浸速度が遅いとうい問題が残されていた。
融性基体粉末成形体の表面にカーボン系粉末を分散せし
めた水溶性高分子を施与することにより上述の問題点が
悉く解決し得ることを見い出し本発明を完成したもので
ある。
い電極を提供するにある。
質電池用電極を提供するにある。
らかとなろう。
ポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融基体粉末の成
形体よりなる電極において、該電極の表面にカーボン系
粉末を分散せしめた水溶性高分子を施与したことを特徴
とする有機電解質電池用電極により達成される。
不融性基体(以下ポリアセンと記す)は例えば本願の出
願人の出願にかかる特開昭59−3806号公報に記載されて
いる芳香族系縮合ポリマーを特定の条件で熱処理するこ
とにより得られる。
(a)フェノール・ホルムアルデヒド樹脂の如き、フェ
ノール性水酸基を有する芳香族系炭化水素化合物とアル
デヒド類の縮合物、(b)キシレン変性フェノール・ホ
ルムアルデヒド樹脂(フェノールの一部をキシレンで置
換したもの)の如き、フェノール性水酸基を有する芳香
族系炭化水素化合物、フェノール性水酸基を有さない芳
香族系炭化水素化合物およびアルデヒドの縮合物及び
(c)フラン樹脂が好適である。
系縮合ポリマーの熱処理であって例えば次のようにして
製造することができる。
トリウム等の無機塩を混合する。これにより、不溶不融
性基体に多孔性を付与することができる。混入する量
は、無機塩の種類及び目的とする電極の形状、性能によ
って異なるが、重量非で10/1〜1/7が好ましい。また、
多孔性でありかつ連通孔を有する基体を得る場合には、
無機塩を芳香族系縮合ポリマー2.5〜10重量倍の量で用
いることが好ましい。このようにして得られた無機塩と
芳香族系縮合ポリマーの混合物を、フィルム状、板状等
の目的とする形となし、50〜180℃の温度で2〜90分間
加熱することにより硬化成形する。
で400〜800℃の温度、好ましくは450〜750℃の温度、時
に好ましくは500〜700℃の温度まで加熱する。この熱処
理によって芳香族系縮合ポリマーは、脱水素脱水反応を
おこし、芳香環の縮合反応によって、ポリアセン系骨格
構造が形成される。
成物の水素原子/炭素原子(以下H/Cと云う)で表され
る原子数比によって表される。不溶不融性基体のH/Cの
値は0.05〜0.5である。不溶不融性基体のH/Cの値が0.5
より大きい場合は、ポリアセン系骨格構造が未発達なた
め電気電導度が好ましくない。一方、H/Cの値が0.05よ
り小さい場合は、炭素化が進みすぎており、電極構成物
質としての性能が低い。
ることによって、熱処理体中に含まれている無機塩を除
去する。その後、これを乾燥すると不溶不融性基体が得
られる。
の不溶不融性基体粉末を得ることができる。粉砕方法と
しては、一般にボールミル法、振動ミル法等種々ある
が、粉砕後の比表面積値が600m2/g以下にならないよ
う、衝撃力の小さい粉砕方法がよい。例えばボールミル
による粉砕において、粉砕時間、ボール量、回転数を変
化させることにより、あるいは溶媒を添加することによ
り、衝撃を弱くして粉砕することができる。
い。例えばナイロンボールミルによる粉砕の場合、粉砕
時間は数分〜100時間が適当であるが、その時間は、得
るものによって決定すべきものである。重要なことは、
衝撃力の弱い条件で比表面積値を低下させずに、粒径の
細かい粉体を得ることである。
溶不融性基体粉末に導電材とバインダーを加えることに
より、成膜が容易となる。導電材は製造された電池用電
極に適切な電気伝導度を与える為に加えられる。
好ましくは10-3S/cm以上である。電気伝導度が10-5S/cm
以下の場合、電極による内部抵抗が増大し、充放電の効
率を低下させる原因となる好ましくない。
カーボンブラック、黒鉛等の炭素系のものが好ましく、
その粒径は小さければ小さいほど効果的である。導電剤
として導電性高分子を用いることも可能である。導電材
の割合は不溶不融性基体粉末の電気伝導度、バインダー
の種類、成形方法の条件によって異なるが、全体量に対
して40〜2wt%必要である。
質を溶かす溶媒、例えばエチレンカーボネイト、プロピ
レンカーボネイト、γ−ブチロラクトン、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド、ジチメルスルホキシ
ド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロ
フラン、ジオキソラン、スルホラン等の有機溶媒に不溶
のものであれば特に限定されない。例えばSBR等のゴム
系バインダー、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹
脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が
好ましく、ポリ四フッ化エチレンがその中でも特に好ま
しい。その混合比はその種類によって異なるが全体量に
対して20wt%以下が望ましく、混合比が20wt%を越える
と電解液が十分に電極内部に入ることができず、容量が
低下する為好ましくない。
ーを十分に混練し、成形して電極とする。成形法は加圧
成形でもローラー成形でも、どちらでも可能である。
せた水溶性高分子水溶液を塗布法により施与し乾燥する
ことにより、目的とする有機電解質電池用電極が得られ
る。
ルロース(以下CMCと記す)、メチルセルロース、ヒド
ロキシプロピルセルロースの様なセルロース系水溶性高
分子を含む半合成系水溶性高分子が好ましく、CMCがそ
の中でも特に好ましい。CMCを電極に施与するCMC水溶液
の濃度は、0.01〜1wt%が望ましく、0.01wt%未満で
は、電解液の電極への含浸速度を早める効果が低く、1w
t%を越えると、粘性が高いため取り扱いにくく、しか
も電極表面に膜をつくり、含浸速度は逆に遅くなる。
ボンブラック等が好ましい。カーボン系粉末のCMC水溶
液に対する配合量は、カーボン系粉末とCMC水溶液の重
量比が0.01〜30wt%が好ましい。0.01wt%未満ではカー
ボン系粉末量が少なく、顕著な効果が発現し難い。また
30wt%を上廻ると施与乾燥後、粉末がはがれやすくな
り、効果があがり難い。さらにカーボン系粉末の粒径
は、微粉末である程効果的である。
れないが、少なくとも全面を被う程度でよい。
な、カーボンを分散させたCMCのコロイド状水溶液があ
るが、これを希釈することにより、同等な効果が現れ
る。
液を施与した電極を乾燥することにより、目的とする電
極が得られるが、乾燥温度は250℃以下が望ましい。250
℃を越えるとバインダーとして使用しているポリ四フッ
化エチレンが分解する。
構造を含有する不溶不融性基体粉末の成形体に、カーボ
ン系粉末を分散させた水溶性高分子水溶液を塗布するこ
とによって、電解液の含浸速度が大幅に短縮される。
も、カーボン系粉末を分散させた水溶性高分子水溶液と
組合わせることにより、一般に工業的に生産されている
他の電池用電極と同等あるいはそれ以上の生産性が得ら
れ、電池を製造する時間が大幅に改善されるので工業的
価値は極めて大きい。
を作った。
比で10/24/4の割合で混合した水溶液を100mm×100mm×2
mmの型に流し込みその上にガラス板を被せ水分が蒸発し
ない様にした後、約100℃の温度で1時間加熱して硬化
させた。
気流下で40℃/時間の速度で昇温して、500℃まで熱処
理を行った。次に該熱処理物を希塩酸で洗った後、水洗
し、その後乾燥することによって板状の不溶不融性基体
を得た。
粉末として、該粉末に対してBET法による比表面積値を
測定したところ600m2/g以上あることを確認し、また元
素分析を行なったところ、水素原子/炭素原子の原子比
は0.24であった。
バインダーとして5部、カーボンブラックを10部加え、
混バチにより充分に混練し、2軸ローラーにて厚さ700
μmの板状成形体を得た。該成形体を直径15mmの円板状
に打ち抜いた(電極A)。
調整した。次にカーボンブラックをボールミルで遠心沈
降法による平均粒度が約1μmとなるように粉砕し、CM
C水溶液に対する重量比が0.1wt%となるように、上記の
粉砕したカーボンブラックを分散させた。この0.1wt%
のカーボンブラックを分散させたCMC水溶液をハケで上
記(2)で得られた電極Aに塗布し、充分に乾燥した
(電極B)。
LiClO4を溶解させ、約1.0mol/の溶液を調整した。こ
の溶液を電解液として電極Bに60μの滴下試験を行な
い、含浸時間を測定したところ含浸時間は2分と非常に
早かった。
比が、1wt%となるように分散させたCMC水溶液を調整
し、実施例1の(2)で作成した電極Aに同条件で電解
液を滴下し、含浸時間を測定したところ2分であった。
する重量比のみ40wt%とし、他の条件は実施例2と同様
な試験を行なおうとしたところ、カーボンブラックが多
量すぎて、容易に塗布できなかった。
分散させずに、実施例1と同様に含浸時間を測定したと
ころ3分であった。
ていない電極Aに対し、実施例1と同様に滴下試験を行
なったところ含浸時間は30分を要した。
り、含浸時間が30分から3分と1/10に短縮されているが
CMC水溶液にカーボン粉末を分散させることにより、含
浸時間が2分と塗布していない電極と比較し1/15に大巾
に短縮された。
Claims (1)
- 【請求項1】ポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融
性基体粉末の成形体よりなる電極において、該電極の表
面にカーボン系粉末を分散せしめた水溶性高分子を施与
したことを特徴とする有機電解質電池用電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1286587A JP2813215B2 (ja) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | 有機電解質電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1286587A JP2813215B2 (ja) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | 有機電解質電池用電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03147261A JPH03147261A (ja) | 1991-06-24 |
JP2813215B2 true JP2813215B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=17706352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1286587A Expired - Fee Related JP2813215B2 (ja) | 1989-11-01 | 1989-11-01 | 有機電解質電池用電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2813215B2 (ja) |
-
1989
- 1989-11-01 JP JP1286587A patent/JP2813215B2/ja not_active Expired - Fee Related
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