JP3019362B2 - 二次電池 - Google Patents

二次電池

Info

Publication number
JP3019362B2
JP3019362B2 JP2141555A JP14155590A JP3019362B2 JP 3019362 B2 JP3019362 B2 JP 3019362B2 JP 2141555 A JP2141555 A JP 2141555A JP 14155590 A JP14155590 A JP 14155590A JP 3019362 B2 JP3019362 B2 JP 3019362B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
discharge
negative electrode
charge
polymer material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2141555A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0436967A (ja
Inventor
利幸 加幡
利幸 大澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2141555A priority Critical patent/JP3019362B2/ja
Publication of JPH0436967A publication Critical patent/JPH0436967A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3019362B2 publication Critical patent/JP3019362B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、二次電池に関する。
[従来の技術] ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の高
分子材料は、ドーピングにより導電性となり色変化を伴
うことから、二次電池、センサー、エレクトロクロミッ
ク素子、コンデンサー等の各種電極に応用されている。
特に二次電池への応用は高エネルギー密度の二次電池を
製造することが可能であることから注目されている。
しかしながらポリマー電池には解決されていない問題
があり、特に充放電サイクルに対する安定性が短いとい
う問題があった。
従来より定説では高分子材料中の不純物を除去するこ
とが放電容量を高く、充放電サイクルの安定な活物質を
得るための条件とされていた。又、K.Okabayashi etc,S
ynth.Met.,18(1987)365−370ではHCl、H2SO4、HNO3
電解重合したポリアニリンはドーパントが非水溶媒に不
溶なために放電容量が小さいことが報告され、HClO4、H
BF4等の電解液に可溶なアニオンを含む酸中で電解重合
したポリアニリンが放電容量が大きいとしている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながらHClO4、HBF4中で電解重合したポリアニ
リンであってもサイクル寿命は満足されるものでなかっ
た。
本発明は、こうした実状の下に、放電容量が大きく、
かつサイクル寿命も長い二次電池を提供することを目的
とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者は前記課題を解決するため鋭意検討した結
果、高分子材料活物質に充放電に関与しないアニオン種
を含有させた活物質が放電容量が高く、充放電サイクル
に対し安定であることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は、(1)イオン種のドーピング機
構を用いてエネルギーの蓄積、放出を行う高分子材料を
電極材料に用いる二次電池において、当該高分子材料が
充放電に関与しないイオン種を含有しており、かつ充放
電に関与しないイオン種を高分子材料中のモノマー単位
ユニットに対して0.01〜10モル%の範囲で含有している
ことを特徴とする二次電池、 (2)高分子材料が2.5eV以下の電子親和力を有するこ
とを特徴とする前記(1)記載の二次電池である。
本発明の電池に用いる正極活物質が従来の高分子材料
活物質にくらべ何故に充放電サイクルに対し安定である
かについては明らかではないが、従来の高分子材料活物
質、特に2.5eV以下の電子親和力を有する高分子材料は
放電状態では完全脱ドープ状態にあり、電気伝導度は著
しく低下し、不安定となるのに対し、本発明の二次電池
に用いる高分子材料活物質は充放電に関与しないアニオ
ンを常に含有させているため完全脱ドープ状態には至ら
ず導電性を保ち安定であること、又、酸化に対する安定
性も格段に向上するため放電容量が高く、サイクル寿命
の長い二次電池を形成できると考えられる。
本発明の充放電に関与しないアニオン種としてはC
l-、Br-、I-等ハロゲンアニオン、SO4 2-、HSO4 -、p−
トルエンスルホン酸アニオン等のスルホン酸アニオン、
NO3 -、P2O5 3-等の電解液に不溶性あるいは難溶性なアニ
オン種、スチレンスルホン酸等の高分子電解質アニオン
種が用いられる。
本発明にかかる充放電に関与しないアニオン種の濃度
としては高分子材料中のモノマー単位ユニット当たり0.
01〜10モル%好ましくは0.05〜5モル%である。0.01モ
ル%以下では高分子材料の安定化には不充分であり、10
モル%以上では高分子材料の放電容量が小さくなってし
まう。
本発明に係る高分子材料活物質としては、ピロール、
アニリン、チオフェン、ベンゼン、トリフェニルアミ
ン、ジフェニルベンジジン、カルバゾールあるいはこれ
ら誘導体の重合物を例示することができるが、特に2.5e
V以下の電子親和力を有する高分子材料において本発明
の効果は著しく、更に好ましくはアニリン、ピロールあ
るいはこれら誘導体の重合物[電子親和力ポリアニリン
(2.0eV)、ポリピロール(0.3eV)]が最も有効であ
る。
充放電に関与しないアニオン種を含有させる方法とし
ては、該アニオン種の共存する重合液中で電気化学的あ
るいは化学的に重合させて含有せしめ、更に電気化学的
あるいは化学的に含有量を調整する方法、脱ドープ状態
の高分子活物質を電気化学的、化学的に含有させる方法
等が例示できるが、これに限定されるものではない。
本発明の二次電池は、基本的には正極、負極及び電解
液より構成され、電極間にセパレータを設けることもで
きる。電解液は、溶媒及び電解質により構成される。正
極にはポリアニリン類が用いられる。
負極活物質としてはポリアセチレン、ポリチオフェ
ン、ポリパラフェニレン、ポリピリジン、炭素体等の導
電性高分子、LiあるいはLiとAl、Mg、Pb、Si、Ga、Inと
の合金等も使用可能である。負極には、シート状負極活
物質を単独で使用することもできるが、シート状負極の
取り扱い性の向上、集電効率の向上を図る上で、上記負
極活物質と集電体の複合体を用いることができる。
負極集電体の材料としては、Ni、Al、Cu、Pt、Au、ス
テンレス鋼等が好ましいが、軽量化の観点からAlがさら
に好ましい。従来よりデンドライト防止のため、Al−Li
が負極として用いられているが、AlとLiが合金化してい
ないものでもよい。
負極集電体への負極活物質の積層方法としては蒸着あ
るいは電気化学的方法により負極活物質を形成せしめる
方法、集電体とLi等の活物質とのはり合わせ等機械的方
法等があげられる。
電気化学的方法では、負極集電体そのものを電極とし
てLiなどを析出させてもよいが、負極集電体上にイオン
導電性の高分子を被覆した後、電解析出させれば集電体
一高分子の界面にLiなどの活物質が均一に析出できる。
電池の電解液の電解質(ドーパント)としては、例え
ば以下の陰イオンまたは陽イオンを例示することがで
き、陽イオンをドープした高分子錯体はn型の導電性高
分子を、陰イオンをドープした高分子錯体はp型の電導
性高分子を与える。陰イオンをドープした高分子錯体は
正極に、陽イオンをドープした高分子錯体は負極に用い
ることができる。陰イオンとしては、PF6 -、SbF6 -、AsF
6 -、SbCl6 -のようなVa族の元素のハロゲン化物アニオ
ン;BF4 -、BR4 -(R:フェニル、アルキル基)のようなIII
a族の元素のハロゲン化物アニオン;ClO4 -のような過塩
素酸アニオン;Cl-、Br-、I-のようなハロゲンアニオ
ン、CF3SO3 -等が例示できる。
陽イオンとしては、Li+、Na+、K+のようなアルカリ金
属イオン、(R4N)[R:炭素数1〜20の炭化水素基]
などが例示される。
上記のドーパントを与える化合物の具体例としては、
LiPF6、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、NaClO4、KI、KPF6、K
SbF6、KAsF6、KClO4、[(n−Bu)4N]・AsF6 -
[(n−Bu)4N]・ClO4 -、[(n−Bu)4N]・BF4
-、LiAlCl4、LiBF4、LiCF3SO3などを挙げることができ
る。
電解質溶液を構成する溶媒としては、特に限定はされ
ないが、比較的極性の大きい溶媒が好適に用いられる。
具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ベンゾニトリル、アセトニトリル、テトラヒド
ロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、γ−ブチル
ラクトン、ジオキソラン、トリエチルフォスフェート、
トリエチルフォスファイト、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド、ジオキ
サン、ジメトキシエタン、ポリエレングリコール、スル
フォラン、ジクロロエタン、クロルベンゼン、ニトロベ
ンゼンなどの有機溶媒の1種又は2種以上の混合物を挙
げることができる。
セパレータとしては、電解質溶液のイオン移動に対し
て低抵抗であり、かつ、溶液保持性に優れたものが用い
られる。例えば、ガラス繊維フィルタ;ポリエステル、
テフロン、ポリフロン、ポリプロピレン等の高分子ポア
フィルタ、不織布;あるいはガラス繊維とこれらの高分
子からなる不織布等を用いることができる。
又、これら電解液、セパレータに代る構成要素として
固体電解質を用いることもできる。例えば、無機系で
は、AgCl、AgBr、AgI、LiIなどの金属ハロゲン化物、Rb
Ag4I5、RbAg4I4CNなどが挙げられる。又、有機系では、
ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、
ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリルアミドなどをポリ
マーマトリクスとして先に述べた電解質塩をポリマーマ
トリクス中に溶解せしめた複合体、あるいはこれらの架
橋体、低分子量ポリエチレンオキサイド、クラウンエー
テルなどのイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化し
た高分子電解質が挙げられる。
[実施例] 以下に実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 3.5M HBF4、0.5Mアニリン水溶液中、3mA/cm2の定電
流で白金板上に10C/cm2アニリンを電解重合した。
この電極を作用極にして0.1M H2SO4水溶液中で−0.3
VvsSCEまで脱ドープを行った。電解液を取換え新しい1M
H2SO4水溶液中で0.4VvsSCEまでドーピングを行い再び
−0.3VvsSCEまで脱ドープを行った。
水洗後、還元処理を行い、真空乾燥しポリアニリン電
極を得た。
このポリアニリンはモノマー単位に対して1.3モル%
のSO4 2-を含有することが分った。
比較例1 1M HBF4水溶液中で脱ドープ操作を1回行う以外は実
施例1と同様にしてポリアニリン電極を得た。
実施例2 実施例1、比較例1のポリアニリン電極を正極、負極
にリチウムを用い、セパレータにポリプロピレン多孔性
膜を用い、2.5M LiBF4/プロピレンカーボネート+ジメ
トキシエタン(7:3)混合液を電解液とし第1図に示す
ような実験セルで2.5〜3.7Vで充放電を行ったときの放
電容量と充放電サイクルの関係を第2図に示す。
実施例3 0.2M LiBF4、0.1Mピロールのプロピレンカーボネー
ト中で3V定電圧で電解重合を行う以外は実施例1と同様
にして電解重合を行った0.1Mパラトルエンスルホン酸ア
セトニトリル溶液中で2VvsLi/Li+で脱ドープを行った。
電解液を新しい0.1Mパラトルエンスルホン酸アセトニト
リル溶液に変え、3VvsLi/Li+までドーピングを行った後
2.2VvsLi/Li+まで脱ドープを行った。このポリピロール
はモノマー単位に対して2.0モル%のパラトルエンスル
ホン酸アニオンを含有していた。実施例2と同様に2.0V
−3.3Vで電池試験を行ったところ放電容量は初期80mAh/
g、サイクル50回後75mAh/gであった。
比較例2 0.1M LiBF4アセトニトリル溶液中で脱ドープを1回
行う以外は実施例3と同様にして電池試験を行った。放
電容量は初期76mAh/gサイクル50回後44mAh/gであった。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の二次電池は、放電容量
が大きく、サイクル寿命が長く、安定性に優れており、
実用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の二次電池を表わす概略図、第2図は実
施例1と比較例1の二次電池の充放電サイクル試験の結
果を表わすグラフ。 1……正極、2……負極、3……正極端子、 4……負極端子、5……セパレーター、 6,7……フッ素樹脂。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−127381(JP,A) 特開 昭59−214170(JP,A) 特開 平2−129851(JP,A) 特開 平1−132052(JP,A) 特開 昭63−150866(JP,A) 特開 昭62−200667(JP,A) 特開 昭62−2468(JP,A) 特開 平2−86075(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/60 H01M 4/62 H01M 4/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン種のドーピング機構を用いてエネル
    ギーの蓄積、放出を行う高分子材料を電極材料に用いる
    二次電池において、当該高分子材料が充放電に関与しな
    いイオン種を含有しており、かつ充放電に関与しないイ
    オン種を高分子材料中のモノマー単位ユニットに対して
    0.01〜10モル%の範囲で含有していることを特徴とする
    二次電池。
  2. 【請求項2】高分子材料が2.5eV以下の電子親和力を有
    することを特徴とする請求項(1)記載の二次電池。
JP2141555A 1990-06-01 1990-06-01 二次電池 Expired - Fee Related JP3019362B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2141555A JP3019362B2 (ja) 1990-06-01 1990-06-01 二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2141555A JP3019362B2 (ja) 1990-06-01 1990-06-01 二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0436967A JPH0436967A (ja) 1992-02-06
JP3019362B2 true JP3019362B2 (ja) 2000-03-13

Family

ID=15294694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2141555A Expired - Fee Related JP3019362B2 (ja) 1990-06-01 1990-06-01 二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3019362B2 (ja)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59127381A (ja) * 1983-01-04 1984-07-23 Hitachi Maxell Ltd 電池
JPS59214170A (ja) * 1983-05-20 1984-12-04 Showa Denko Kk 電池
JPS62200667A (ja) * 1986-02-27 1987-09-04 Bridgestone Corp 電池
JPS622468A (ja) * 1985-06-28 1987-01-08 Showa Denko Kk ポリマ−2次電池
JPS63150866A (ja) * 1986-12-15 1988-06-23 Showa Denko Kk 二次電池
JPH01132052A (ja) * 1987-08-10 1989-05-24 Nitto Denko Corp 導電性有機重合体電池
JPH0286075A (ja) * 1988-09-22 1990-03-27 Ricoh Co Ltd 二次電池
JPH02129851A (ja) * 1988-11-08 1990-05-17 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 二次電池及び二次電池用電極及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0436967A (ja) 1992-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20000052995A (ko) 플루오로페닐 티오펜 중합체로 제조된 전극을 하나 이상 포함하는 전기화학 축전지
US6713214B2 (en) Positive electrode active material for secondary battery and secondary battery
US5037713A (en) Secondary battery
JPH06124708A (ja) ポリフッ化ビニリデン含有導電性組成物及びそれを用いた電池
JP4710133B2 (ja) レドックス型キャパシタ
JPH08185851A (ja) 電池用電極および該電極を使用した二次電池
JP3019362B2 (ja) 二次電池
JP2826850B2 (ja) ポリアニリン類の製造方法
JPH01230216A (ja) 非水電解液エネルギー貯蔵装置
JP2610026B2 (ja) 電池用電極
JP4104293B2 (ja) 電気化学ディバイス用電解質、その電解液または固体電解質並びに電池
JP2542221B2 (ja) ポリアニリン複合電極を用いた電池
JPH07130356A (ja) 二次電池用電極および該電極を使用した二次電池
USH1462H (en) Solid state electrochemical lithium/polymer cell
JP2669672B2 (ja) 接合体
JPS59112584A (ja) 電池
JP2826849B2 (ja) ポリアニリン類の製造方法
JP4104290B2 (ja) 電気化学ディバイス用電解質、その電解液または固体電解質並びに電池
JP2908794B2 (ja) ポリアニリン電極の使用方法
JP4076726B2 (ja) リチウム電池及びリチウムイオン電池用電解質、その電解液または固体電解質並びに、リチウム電池またはリチウムイオン電池
JPS61208759A (ja) 非水電解液二次電池
JP4104291B2 (ja) 電気化学ディバイス用電解質、その電解液または固体電解質並びに電池
JP2644765B2 (ja) 蓄電池用正極
JP2583761B2 (ja) 電 池
JPH0785420B2 (ja) 有機二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees