JP3079291B2 - Electrochemically active electrode and electrochemical cell using the same - Google Patents
Electrochemically active electrode and electrochemical cell using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はポリアニリンとスルホン
酸基を有する高分子の複合体を活性物質とする電気化学
的に活性な電極およびこれを用いた電気化学的セルに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemically active electrode using a composite of polyaniline and a polymer having a sulfonic acid group as an active substance, and an electrochemical cell using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ポリアセチレン、ポリピロール等
は導電性材料、二次電池、エレクトロクロミックディス
プレイ(ECD)等の電極材料への応用が期待されてお
り、ポリアニリンはその一つの素材として着目されてい
る。上記ポリアニリンはアニリンを酸化することにより
合成されることは公知であり、その製造法としては、過
酸化物、金属イオンや金属錯体化合物等の酸化力を利用
する化学的酸化重合法と、酸性水溶液中でアニリンを電
解酸化重合する方法とが知られている。また、ポリスチ
レンスルホン酸やポリビニルスルホン酸などスルホン酸
基を有する高分子をポリアニリンにドープすることが特
開昭59−98165号公報に、また重合して得たポリ
アニリンを脱ドープしたのち、高分子スルホン酸をドー
プして水溶性導電性重合体を得ることが特開平1−25
4764号公報に開示されている。さらに、高分子量の
ドーパントとして、例えば高分子スルホン酸を用い、こ
の高分子成形体中でアニリンを重合して得られた高分子
スルホン酸−ポリアニリン複合体と固体電解質を接合し
た電池が特開平2−174076号公報に開示されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, polyacetylene, polypyrrole and the like have been expected to be applied to conductive materials, secondary batteries, and electrode materials such as electrochromic displays (ECD), and polyaniline has been attracting attention as one of the materials. . It is known that the above-mentioned polyaniline is synthesized by oxidizing aniline. Examples of the production method include a chemical oxidative polymerization method using an oxidizing power of a peroxide, a metal ion or a metal complex compound, and an acidic aqueous solution. There is known a method in which aniline is subjected to electrolytic oxidation polymerization. JP-A-59-98165 discloses doping a polymer having a sulfonic acid group such as polystyrene sulfonic acid or polyvinyl sulfonic acid into polyaniline, and dedoping a polyaniline obtained by polymerization. To obtain a water-soluble conductive polymer by doping with an acid is disclosed in
No. 4,767,464. Furthermore, a battery in which a polymer sulfonic acid-polyaniline composite obtained by polymerizing aniline in a polymer molded article and a solid electrolyte is used as a high molecular weight dopant, for example, using a polymer sulfonic acid is disclosed in No. 174076.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
低分子量のアニオンをドープしたポリアニリンあるいは
ドーパントを含まないポリアニリンを二次電池やECD
の電極に用いた場合、充放電に伴ってポリアニリンの一
部が有機溶媒に溶解するため、対極で可溶分が反応し、
電池の自己放電が大きくなる、あるいは寿命が短くなる
など弊害が出ることが懸念された。可溶分を減少させる
ために有機溶媒での洗浄を行なうことが必要であり、工
業的に不利であった。また、高分子スルホン酸とポリア
ニリンの複合体と固体電解質との接合体では、二次電池
の電極に用いたとき、充放電容量が十分に高くないなど
の問題があった。さらに、ポリアニリンに高分子スルホ
ン酸をドープして複合体としたものを電極とした場合の
電池容量、電解液への溶出、膨潤については全く知られ
ていなかった。However, conventional polyaniline doped with low molecular weight anions or polyaniline containing no dopant is used in secondary batteries or ECDs.
When used for the electrode, a part of the polyaniline is dissolved in the organic solvent with charge and discharge, so the soluble component reacts at the counter electrode,
It was feared that adverse effects such as an increase in self-discharge of the battery or a shortened life would be caused. It is necessary to wash with an organic solvent to reduce the soluble components, which is industrially disadvantageous. Further, in the case where the composite of the polymer sulfonic acid-polyaniline composite and the solid electrolyte is used for an electrode of a secondary battery, there is a problem that the charge / discharge capacity is not sufficiently high. Furthermore, the battery capacity, elution into the electrolytic solution, and swelling in the case of using a composite of polyaniline doped with a polymer sulfonic acid as an electrode were not known at all.
【0004】本発明者等の検討によれば、粉末状のポリ
アニリンを電極に圧縮成形したものにおいて、電解液に
浸漬した場合の膨潤を抑えると充放電特性が悪化する傾
向があり、充放電特性に優れ、膨潤の少ないポリアニリ
ン電極を得ることは困難であった。本発明はかかる現状
に鑑みてなされたものであり、ポリアニリンの溶出と電
極の膨潤の両方を防止しつつ、良好な充放電特性を得る
ことができる、ポリアニリンを主成分とする電気化学的
に活性な電極およびそれを正極として用いた電気化学的
セルを提供することを目的とする。According to the studies made by the present inventors, in the case where powdered polyaniline is compression-molded into an electrode, if swelling when immersed in an electrolytic solution is suppressed, the charge-discharge characteristics tend to deteriorate. It was difficult to obtain a polyaniline electrode having excellent swelling and low swelling. The present invention has been made in view of the above situation, and it is possible to obtain good charge / discharge characteristics while preventing both elution of polyaniline and swelling of the electrode. It is an object of the present invention to provide a simple electrode and an electrochemical cell using the same as a positive electrode.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者等は正極にポリ
アニリン系化合物を用いた電気化学的セルについて研究
を続けてきた。その結果、ポリアニリンに適量の高分子
スルホン酸をドープすれば、有機溶媒へのポリアニリン
の溶出と電極の膨潤が減少し、しかも良好な充放電特性
を示すことを見いだし本発明を完成させるに至った。す
なわち本発明は、脱ドープしたポリアニリンに高分子ス
ルホン酸をドープし、ポリアニリンの窒素原子(N)と
高分子中のスルホン酸基の硫黄原子(S)とのモル比
(N/S)が2≦N/S≦40とすることを特徴とする
電気化学的に活性な電極ならびにこれを正極とし、これ
と非水電解質および負極から構成される電気化学的セル
を提供するものである。Means for Solving the Problems The present inventors have continued research on an electrochemical cell using a polyaniline-based compound for the positive electrode. As a result, it was found that doping polyaniline with an appropriate amount of a polymer sulfonic acid reduced the elution of polyaniline into an organic solvent and reduced the swelling of the electrode, and showed good charge-discharge characteristics, and completed the present invention. . That is, in the present invention, a polymer sulfonic acid is doped into undoped polyaniline, and the molar ratio (N / S) of the nitrogen atom (N) of the polyaniline to the sulfur atom (S) of the sulfonic acid group in the polymer is 2. The present invention provides an electrochemically active electrode characterized by satisfying ≦ N / S ≦ 40, and an electrochemical cell comprising the same as a positive electrode, a non-aqueous electrolyte and a negative electrode.
【0006】以下、本発明の電極の製造方法について詳
細に説明する。本発明に使用するポリアニリンの合成方
法としては、酸化剤で酸化重合する方法(以下、化学酸
化重合法と称する。)、及び電気化学的に酸化重合する
方法(以下、電解酸化重合法と称する。)の公知方法を
用いることができる。Hereinafter, a method for manufacturing an electrode according to the present invention will be described in detail. As a method for synthesizing polyaniline used in the present invention, a method of oxidative polymerization with an oxidizing agent (hereinafter, referred to as a chemical oxidative polymerization method) and a method of electrochemical oxidative polymerization (hereinafter, referred to as an electrolytic oxidative polymerization method). ) Can be used.
【0007】化学酸化重合法では、アニリンの酸性溶液
と酸化剤とを混合することによりポリアニリンの合成を
行なう。このとき、酸化剤としては標準水素電極(NH
E)に対する酸化還元電位が0.6V以上2.5V以下
のものを用いることが望ましい。0.6V以下の電圧で
はアニリンが重合せず、一方、2.5Vを超えるとアニ
リンの分解が生じるためである。これに対して、上記範
囲内であれば、重合収率や特性の良好なポリアニリンを
得ることができる。In the chemical oxidative polymerization method, polyaniline is synthesized by mixing an acidic solution of aniline and an oxidizing agent. At this time, a standard hydrogen electrode (NH
It is desirable to use one having an oxidation-reduction potential of 0.6 V or more and 2.5 V or less with respect to E). This is because aniline does not polymerize at a voltage of 0.6 V or less, while aniline is decomposed at a voltage of more than 2.5 V. On the other hand, within the above range, polyaniline having a good polymerization yield and good characteristics can be obtained.
【0008】また、酸化剤の例としては、第2鉄塩、過
硫酸塩、過酸化水素、重クロム酸塩などがある。具体的
には、第2鉄塩としては過塩素酸第2鉄、過ヨウ素酸第
2鉄、ホウフッ化第2鉄、ヘキサフルオロリン酸第2
鉄、硫酸第2鉄、硝酸第2鉄、塩化第2鉄等がある。ま
た、過硫酸塩としては過硫酸アンモニウム、過硫酸ナト
リウム、過硫酸カリウム等があり、また、重クロム酸塩
としては重クロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム等
があるが、これらに限定されるものではない。ただし、
これらの酸化剤のなかで過塩素酸第2鉄、過ヨウ素酸第
2鉄、ホウフッ化第2鉄、ヘキサフルオロリン酸第2
鉄、過硫酸アンモニウム、過酸化水素が良好な結果を与
えるので特に好ましい。更に、これらの酸化剤は単独で
用いてもよいし、2種類以上混合して用いても良い。[0008] Examples of the oxidizing agent include ferric salt, persulfate, hydrogen peroxide and dichromate. Specifically, the ferric salts include ferric perchlorate, ferric periodate, ferric borofluoride, and ferric hexafluorophosphate.
There are iron, ferric sulfate, ferric nitrate, ferric chloride and the like. Examples of the persulfate include ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, and the like, and examples of the dichromate include potassium dichromate, sodium dichromate, and the like. Absent. However,
Among these oxidizing agents, ferric perchlorate, ferric periodate, ferric borofluoride, and ferric hexafluorophosphate
Iron, ammonium persulfate and hydrogen peroxide are particularly preferred as they give good results. Further, these oxidizing agents may be used alone or in combination of two or more.
【0009】用いる酸化剤の量は、多量に加え過ぎても
無駄になり、少なすぎると重合度の高いポリアニリンが
得られないのでアニリンに対してモル数で0.1〜5倍
が好ましく、0.1〜2倍がより好ましく、更に0.5
〜2倍が特に好ましい。過酸化水素以外の上記酸化剤を
用いた場合、酸化剤のアニオンあるいは酸化反応後に生
成するアニオンはポリアニリンに取り込まれるが、後で
高分子アニオンに交換するので特に問題はない。化学酸
化重合では導電性のフィラーの存在下で重合を行なって
もよい。用いられるフィラーとしては黒鉛粉末、カーボ
ンブラック、炭素繊維などの炭素材料や不活性な金属粉
末、金属繊維が例示される。If the amount of the oxidizing agent used is too large, it is useless. If the amount is too small, polyaniline having a high degree of polymerization cannot be obtained. 0.1 to 2 times, more preferably 0.5 to 2 times.
22 times is particularly preferred. When the above-mentioned oxidizing agent other than hydrogen peroxide is used, the anion of the oxidizing agent or the anion generated after the oxidation reaction is taken into the polyaniline, but there is no particular problem since it is exchanged with the polymer anion later. In the chemical oxidation polymerization, the polymerization may be performed in the presence of a conductive filler. Examples of the filler to be used include a carbon material such as graphite powder, carbon black, and carbon fiber, an inert metal powder, and a metal fiber.
【0010】電解酸化重合法では、電解条件で安定な酸
の存在下でアニリンを電解重合してポリアニリンを合成
する。この場合、アニリンの酸性水溶液を用いて電解酸
化重合する方法として種々の方法を用いることができ
る。具体的には、定電流法、定電位法、定電圧法、電位
走査法、電位ステップ法を挙げることができるが、通電
電気量を制御するためには定電流法、定電位法を用いる
ことが好ましい。 電解酸化重合における電流密度はア
ニリン濃度、酸濃度、重合温度によっても異なるが、通
常0.001〜500mA/cm2 の範囲で行なう。そ
の範囲でも、0.001〜50mA/cm 2 が好まし
く、より好ましくは0.1〜50mA/cm2 の範囲が
特に好ましい。定電位法、定電圧法では電流密度が前記
範囲に入るように条件を選べばよい。例えば、定電位法
の場合は塩化銀参照電極に対して0.8〜10Vが好ま
しく、0.8〜2Vが特に好ましい。In the electrolytic oxidation polymerization method, an acid stable under electrolytic conditions is used.
Of polyaniline by electrolytic polymerization of aniline in the presence of
I do. In this case, using an acidic aqueous solution of aniline,
Various methods can be used as the method for chemical polymerization.
You. Specifically, constant current method, constant potential method, constant voltage method, potential
Scanning method and potential step method can be mentioned.
Use constant current method and constant potential method to control the amount of electricity
Is preferred. Current density in electrolytic oxidation polymerization
It varies depending on the concentration of niline, acid and polymerization temperature.
0.001-500mA / cmTwo Perform within the range. So
In the range of 0.001 to 50 mA / cm Two Is preferred
And more preferably 0.1 to 50 mA / cmTwo Range of
Particularly preferred. In the constant potential method and constant voltage method, the current density is
You only have to select the conditions so that they fall within the range. For example, the potentiostatic method
0.8 to 10 V is preferable for the silver chloride reference electrode.
And 0.8 to 2 V is particularly preferable.
【0011】両重合法において用いる酸としては、アニ
リンの化学酸化重合や電解酸化重合下で安定であり、ア
ニリンと塩を形成し、かつアニリンを水溶液中に溶解さ
せるものであればいずれの酸でもよい。具体的には、過
塩素酸、ホウフッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、過
ヨウ素酸、硫酸、塩酸、硝酸、p-トルエンスルホン酸、
メタンスルホン酸等が例示されるが、過塩素酸、ホウフ
ッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、過ヨウ素酸が良好
な結果を与えるので好ましい。また、高分子スルホン酸
もアニリンとの塩を形成する酸として使用できる。ポリ
スチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリ(2
−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸)、
スルホン化ポリスチレン、スルホン化ポリエチレン、ナ
フィオン(Aldrich社製)、ポリアリルスルホン
酸等が例示される。高分子スルホン酸とアニリンの塩の
溶解度が低いために、用いる酸は低分子の酸の方が好ま
しい。これらの酸の濃度は用いるアニリンの当量以上で
あればよく、通常は0.1規定以上で用いるのがよい。As the acid used in both polymerization methods, any acid can be used as long as it is stable under chemical oxidation polymerization or electrolytic oxidation polymerization of aniline, forms a salt with aniline, and dissolves aniline in an aqueous solution. Good. Specifically, perchloric acid, borofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, periodic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, p-toluenesulfonic acid,
Methanesulfonic acid and the like are exemplified, but perchloric acid, borofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, and periodic acid are preferred because they give good results. Further, a polymer sulfonic acid can also be used as an acid that forms a salt with aniline. Polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, poly (2
-Acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid),
Examples include sulfonated polystyrene, sulfonated polyethylene, Nafion (manufactured by Aldrich), polyallylsulfonic acid, and the like. Since the solubility of the salt between the high molecular sulfonic acid and aniline is low, the acid used is preferably a low molecular acid. The concentration of these acids may be at least the equivalent of the aniline used, and is usually preferably 0.1 N or more.
【0012】重合反応におけるアニリン濃度は特に限定
されない。通常、上限は酸性溶液に溶解する濃度であ
る。ただし、反応によりアニリンは酸化されてポリアニ
リンとして析出するので、溶解濃度以上用いても反応中
に溶解して反応が進行するため、特に問題はない。一
方、下限も特に限定しないが、あまり低濃度では効率的
でないので通常は0.1モル/l以上で用いるのが好ま
しい。使用されるアニリンの純度は特に限定されない
が、95%以上のものが好ましい。The aniline concentration in the polymerization reaction is not particularly limited. Usually, the upper limit is the concentration that dissolves in the acidic solution. However, since aniline is oxidized and precipitated as polyaniline by the reaction, there is no particular problem since the aniline is dissolved during the reaction and the reaction proceeds even if the concentration is higher than the dissolution concentration. On the other hand, the lower limit is not particularly limited, but it is generally preferable to use 0.1 mol / l or more, since it is not efficient at a very low concentration. The purity of the aniline used is not particularly limited, but is preferably 95% or more.
【0013】反応はアニリンを含む酸性溶液、またはア
ニリン塩のスラリーを含む液を化学重合法では酸化剤を
そのまま、あるいは酸化剤を含む溶液を加えて攪拌すれ
ばよく、一方、電解酸化重合法では上記の液をー対の電
極を有する電解槽に投入して電解すればよい。反応温
度、反応時間には特に制限はないが、通常はアニリンを
含む溶液の凝固点以上沸点以下で行なう。充放電特性の
優れたポリアニリンを得るためには50℃以下、より好
ましくは40℃以下で反応させるのがよい。反応時間は
特に制限されず、用いる酸化剤や通電電流量を考慮して
適宜決めることができるが、一般には5分から100時
間の範囲であり、より好ましくは10分から50時間の
範囲である。The reaction may be carried out by stirring an acidic solution containing aniline or a solution containing a slurry of aniline salt with the oxidizing agent as it is in the chemical polymerization method, or by adding a solution containing the oxidizing agent and stirring it. The above solution may be charged into an electrolytic cell having a pair of electrodes for electrolysis. The reaction temperature and reaction time are not particularly limited, but the reaction is usually carried out at a temperature between the freezing point and the boiling point of the solution containing aniline. In order to obtain polyaniline having excellent charge / discharge characteristics, the reaction is preferably performed at 50 ° C. or lower, more preferably at 40 ° C. or lower. The reaction time is not particularly limited and can be appropriately determined in consideration of the oxidizing agent to be used and the amount of current supplied, but is generally in the range of 5 minutes to 100 hours, and more preferably in the range of 10 minutes to 50 hours.
【0014】重合して得たポリアニリンには、反応に用
いた酸化剤あるいは酸から由来するアニオンがドープさ
れた状態(アニオンを取り込んだ状態)であるので、高
分子スルホン酸をドープする前に脱ドープを行う必要が
ある。このアニオンを取り除く方法としては、ポリアニ
リンにポリアニリン骨格と反応しないアルカリ性化合物
を接触させる方法が採用できる。このとき用いるアルカ
リとしては、例えば、重合で得たポリアニリンを投入後
にpHが11以上になるようなものであれば特に制限は
なく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチ
ウム、アンモニア水等がある。The polyaniline obtained by polymerization is in a state in which an anion derived from an oxidizing agent or an acid used in the reaction is doped (in a state in which the anion is incorporated). It is necessary to dope. As a method of removing the anion, a method of contacting the polyaniline with an alkaline compound that does not react with the polyaniline skeleton can be adopted. The alkali used at this time is not particularly limited as long as the pH becomes 11 or more after charging the polyaniline obtained by polymerization, and examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and aqueous ammonia. is there.
【0015】ポリアニリンを粉末ではなく、フィルム状
や繊維状に成形してもよいが、この場合、高分子スルホ
ン酸をドープする前に成形した方がより高強度のフィル
ムや繊維が得られるので好ましい。成形する方法として
は、圧力をかけて押し固める方法、一旦溶媒に溶解させ
た後溶媒を揮発させる過程で成形する方法等が例示され
る。The polyaniline may be formed into a film or a fibrous form instead of a powder, but in this case, it is preferable to form the polyaniline before doping with a polymer sulfonic acid because a higher strength film or fiber can be obtained. . Examples of the method of molding include a method of compacting by applying pressure, a method of dissolving in a solvent once, and a method of molding in a process of volatilizing the solvent.
【0016】ここでポリアニリンを溶解させるのに使用
する溶媒としてはボリアニリンを充分に溶解させるもの
であれば特に制限はなく、具体的にはN, N−ジメチル
ホルムアミド、N, N−ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3
−ジメチル−2−イミダゾリジノンなどが例示される
が、N, N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトア
ミド、N−メチル−2−ピロリドン、1, 3−ジメチル−
2−イミダゾリジノンが好ましい。フィルム状に成形す
る場合、その方法は特に限定されない。例えばポリアニ
リン溶液を用いた溶媒に不溶な基材に塗布する方法、ス
ピンコート法、キャスト法、ディッピング法、バーコー
ト法、ロールコート法などが採用される。基材として集
電体を用いるとそのまま電極として使用できるので好ま
しい。The solvent used for dissolving polyaniline is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve boraniline, and specific examples thereof include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and dimethyl. Sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3
-Dimethyl-2-imidazolidinone and the like, examples of which include N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-
2-imidazolidinones are preferred. When forming into a film, the method is not particularly limited. For example, a method of applying to a substrate insoluble in a solvent using a polyaniline solution, a spin coating method, a casting method, a dipping method, a bar coating method, a roll coating method, and the like are employed. It is preferable to use a current collector as the base material because the current collector can be used as it is.
【0017】電極材料であるポリアニリンと高分子スル
ホン酸との複合体を得る方法としてはポリアニリンを脱
ドープした後、高分子スルホン酸でドーピングし、複合
化する方法が用いられる。この方法により未反応モノマ
ーの除去の必要がなく、良好な充放電特性を示す複合体
が得られるので好ましい。As a method for obtaining a composite of polyaniline and a polymer sulfonic acid as an electrode material, a method of dedoping polyaniline and then doping with a polymer sulfonic acid to form a composite is used. This method is preferable because it eliminates the need to remove unreacted monomers and provides a composite exhibiting good charge / discharge characteristics.
【0018】ポリアニリンと高分子スルホン酸複合体中
の高分子スルホン酸濃度について、窒素(N)と硫黄
(S)の含有量比として2≦N/S≦40の範囲がポリ
アニリンの溶出が小さく、しかも良好な充放電特性を示
す複合体が得られる。2≦N/S≦25であればポリア
ニリンの溶出が小さい上に膨潤も小さいので好ましい。
2≦N/S≦16の範囲のものが総合的にみて優れた特
性を示すのでより好ましい。N/Sが40を越える場合
には、重量当たりの充放電容量は高いが、溶出、膨潤と
も多く、電極の特性は低い。また体積当たりの充放電容
量は電極の膨潤の為に低いものになってしまう。一方、
N/Sが2より小さすぎる場合には電極反応に関与しな
い高分子スルホン酸が多く、正極重量当たりの充放電容
量が非常に小さくなったり、固くて緻密になり過ぎるた
めに十分な充放電が行えなかったりする。Regarding the concentration of the polymer sulfonic acid in the polyaniline / polymer sulfonic acid complex, when the content ratio of nitrogen (N) and sulfur (S) is in the range of 2 ≦ N / S ≦ 40, the elution of polyaniline is small, In addition, a composite exhibiting good charge / discharge characteristics can be obtained. When 2 ≦ N / S ≦ 25, the dissolution of polyaniline is small and the swelling is small, so that it is preferable.
Those in the range of 2 ≦ N / S ≦ 16 are more preferable because they show excellent characteristics comprehensively. When the N / S exceeds 40, the charge / discharge capacity per weight is high, but both elution and swelling are large, and the characteristics of the electrode are low. Further, the charge / discharge capacity per volume is low due to swelling of the electrode. on the other hand,
If N / S is smaller than 2, a large amount of the polymer sulfonic acid does not participate in the electrode reaction, and the charge / discharge capacity per weight of the positive electrode becomes extremely small. Or not.
【0019】以下ポリアニリン−高分子スルホン酸複合
体を得る方法についてさらに具体的に説明する。脱ドー
プしたポリアニリンに高分子スルホン酸をドープする方
法としては、高分子スルホン酸溶液中にポリアニリンを
投入して反応させドープする方法が好ましい。Hereinafter, a method for obtaining a polyaniline-polymer sulfonic acid complex will be described more specifically. As a method for doping the undoped polyaniline with the polymer sulfonic acid, a method of doping the polymer sulfonic acid solution by introducing the polyaniline into the polymer sulfonic acid solution is preferable.
【0020】ここで用いる高分子スルホン酸としては、
ポリアニリンと容易に反応して実際的な時間内に2≦N
/S≦40の範囲にドープできるものであれば特に制限
はない。具体的には、ポリスチレンスルホン酸、ポリビ
ニルスルホン酸、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸)、スルホン化ポリスチレン、ス
ルホン化ポリエチレン、ナフィオン(Aldrich社
製)、ポリアリルスルホン酸等が例示されるが、特に、
ポリスチレンスルホン酸が好ましい。As the polymer sulfonic acid used here,
Reacts easily with polyaniline and in a practical time 2 ≦ N
There is no particular limitation as long as it can be doped in the range of / S ≦ 40. Specific examples include polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, poly (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), sulfonated polystyrene, sulfonated polyethylene, Nafion (manufactured by Aldrich), polyallylsulfonic acid, and the like. But especially
Polystyrene sulfonic acid is preferred.
【0021】高分子スルホン酸を溶解させる溶媒として
は十分な濃度でこれらを溶解させてポリアニリンにドー
プできるものであれば良く、水、低級アルコール類等が
例示されるが、特に水が好ましい。高分子スルホン酸溶
液の濃度には特に限定はないが、希薄すぎるとN/S≦
40になるようにドープできず、あるいはドープするの
に時間がかかりすぎ、実際的でないので、通常は0.1
規定以上で用いればよい。高濃度の高分子スルホン酸溶
液を用いて処理を行なうと、N/S<2になる場合もあ
るが、高分子スルホン酸を溶解する溶媒による洗浄を繰
り返すことにより、容易に2≦N/S≦40の範囲に調
整することができる。As a solvent for dissolving the polymer sulfonic acid, any solvent can be used as long as it can be dissolved in a sufficient concentration and can be doped into polyaniline. Examples of the solvent include water and lower alcohols. Water is particularly preferred. The concentration of the polymer sulfonic acid solution is not particularly limited, but if it is too dilute, N / S ≦
Since it cannot be doped to 40, or it takes too long to dope and is not practical, it is usually 0.1
It may be used more than specified. When the treatment is performed using a high-concentration polymer sulfonic acid solution, N / S <2 may be satisfied. However, by repeating washing with a solvent that dissolves the polymer sulfonic acid, 2 ≦ N / S can be easily achieved. It can be adjusted in the range of ≦ 40.
【0022】上記の方法で得られたポリアニリンと高分
子スルホン酸の複合体は、電極に組み込む前に十分に乾
燥して溶媒を除去した後、電極の形に成形する必要があ
る。乾燥は、不活性雰囲気下で加熱する方法が一般的で
あり、真空乾燥、窒素ガス中での加熱等が例示される。
用いられる乾燥温度は、溶媒、乾燥方法によるが、室温
以下では溶媒の蒸発が十分でなく、また400℃を越え
る高温ではポリアニリンが分解する。したがって、乾燥
温度は25℃〜400℃、好ましくは40〜250℃、
より好ましくは40℃〜130℃の範囲で適宜選択すれ
ばよい。The composite of polyaniline and high molecular sulfonic acid obtained by the above method needs to be sufficiently dried to remove the solvent before being incorporated into an electrode, and then formed into an electrode. Drying is generally performed by heating under an inert atmosphere, and examples thereof include vacuum drying and heating in a nitrogen gas.
The drying temperature used depends on the solvent and the drying method. However, below room temperature, the solvent is not sufficiently evaporated, and at a high temperature exceeding 400 ° C., polyaniline is decomposed. Therefore, the drying temperature is 25 ° C to 400 ° C, preferably 40 to 250 ° C,
More preferably, it may be appropriately selected within a range of 40 ° C to 130 ° C.
【0023】上記のようにして得られたポリアニリンと
高分子スルホン酸の複合体を電極として用いる場合に、
フィルムや繊維の場合は、そのままセルの形状に合わせ
て集電体に密着するように配置すれば良い。粉末の場合
は、セル形状に合わせて成形する必要がある。例えば、
加圧成形により、円盤状、シート状の成形体として用い
ることができる。その際に、導電性を補うための導電性
フィラーや、成形性を補うための結着材を混合してもよ
い。When the composite of polyaniline and polymer sulfonic acid obtained as described above is used as an electrode,
In the case of a film or a fiber, it may be arranged so as to be in close contact with the current collector according to the shape of the cell. In the case of powder, it is necessary to mold according to the cell shape. For example,
It can be used as a disk-shaped or sheet-shaped molded body by pressure molding. At that time, a conductive filler for supplementing conductivity and a binder for supplementing moldability may be mixed.
【0024】本発明により得られた電極は、これを正極
とし、これと非水電解液および負極を組み合わせ、二次
電池、ECD等の電気化学的セルとすることができる。
特に二次電池の正極として好適に用いることができる。
これらのセルを構成する非水電解液としてはポリアニリ
ンと高分子スルホン酸の複合体が放電時にスルホン酸部
位と結合することのできるカチオン、および充電時にポ
リアニリンにドープできるアニオンを含む塩を、それら
のイオンの電気化学的な移動が可能な媒体中に溶解させ
たものが使用できる。電解質である塩の具体例として
は、LiPF6 、LiSbF6 、LiAsF6、LiC
lO4 、LiBF4 、NaI、NaPF6 、NaSbF
6 、NaAsF 6 、NaClO4 、NaBF4 、KI、
KPF6 、KSbF6 、KAsF6 、KClO4 、KB
F4 等がある。そして、これらの電解質は、単独で用い
てもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。The electrode obtained according to the present invention has a positive electrode
Combined with the non-aqueous electrolyte and the negative electrode
It can be an electrochemical cell such as a battery or ECD.
In particular, it can be suitably used as a positive electrode of a secondary battery.
The non-aqueous electrolyte that composes these cells is polyanilyte.
When a complex of sulfonic acid and polymer sulfonic acid is discharged,
Cations that can bind to the
Salts containing anions that can be doped into lianiline
Dissolved in a medium capable of electrochemical migration of ions
Can be used. Specific examples of electrolyte salts
Is LiPF6 , LiSbF6 , LiAsF6, LiC
10Four, LiBFFour, NaI, NaPF6 , NaSbF
6 , NaAsF 6 , NaClOFour, NaBFFour, KI,
KPF6 , KSbF6 , KAsF6 , KCLOFour, KB
FFourEtc. And these electrolytes are used alone
Or two or more kinds may be used in combination.
【0025】電解質の媒体は上記塩のイオンが電気化学
的に媒体中を移動できるものであれば液体である必要は
なく、固体のもの、例えば無機あるいは有機の固体電解
質も使用可能であるが、実際的には該複合体の特性を充
分生かすためには液状のものが好ましい。このような電
解質の媒体としては非水溶媒、すなわち有機溶媒を用い
ることができ、電極と実質的に化学反応を起こしさえし
なければ特に制限はない。有機溶媒としては高誘電率を
有する非プロトン系の有機溶媒が好ましい。具体的に
は、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフラン、
1,2−ジメトキシエタン、スルホラン、8−メチルス
ルホラン、ジクロロメタン、γ−ブチロラクトン、ジメ
チルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラ
ン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロメタン、
ジメチルアセトアミド等が例示されるがこれらに限定さ
れるものではない。これらの有機溶媒は、単独で用いて
もよいし、2種類以上混合して用いてもよい。The electrolyte medium does not need to be a liquid as long as the ions of the salt can electrochemically move in the medium, and a solid electrolyte such as an inorganic or organic solid electrolyte can be used. Practically, in order to make full use of the properties of the composite, a liquid is preferred. As a medium for such an electrolyte, a non-aqueous solvent, that is, an organic solvent can be used, and there is no particular limitation as long as it does not substantially cause a chemical reaction with the electrode. As the organic solvent, an aprotic organic solvent having a high dielectric constant is preferable. Specifically, propylene carbonate, tetrahydrofuran,
1,2-dimethoxyethane, sulfolane, 8-methylsulfolane, dichloromethane, γ-butyrolactone, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, benzonitrile, nitromethane,
Examples include dimethylacetamide, but are not limited thereto. These organic solvents may be used alone or as a mixture of two or more.
【0026】電解液中の電解質濃度は特に限定はなく、
使用する電解質の種類と溶媒の種類とを考慮して適宜決
めることができる。但し、通常は0.001〜10モル
/リットルの範囲が好ましく、0.01〜2モル/リッ
トルの範囲がさらに好ましい。The electrolyte concentration in the electrolyte is not particularly limited.
It can be appropriately determined in consideration of the type of the electrolyte to be used and the type of the solvent. However, usually the range is preferably 0.001 to 10 mol / l, more preferably 0.01 to 2 mol / l.
【0027】本発明の電極を正極とした化学的電気セル
の場合には、その対極、すなわち負極としては、Li、
Na、K、Mg、Ca、Pb、Zn、Alなどの金属や
これらの合金、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、
ポリパラフェニレンビニレンやその誘導体などの導電性
高分子化合物、及び炭素繊維、グラファイト等の炭素系
材料が例示されるが、必ずしもこれらに限定されるもの
ではない。また、本発明の電極をECDに用いる場合に
は、集電体としてITO、ネサガラス等の透明または半
透明のものを用い、その上に脱ドープしたポリアニリン
の溶液を塗布し、溶媒を揮発させた後、高分子スルホン
酸をドープする方法によりポリアニリン−高分子スルホ
ン酸複合体電極を作製する方法が一般的である。この場
合、対極はITO、ネサガラスを用いてもよいし、上記
した金属等を用いてもよい。本発明の電極を使用できる
電気化学的セルの構成(正極/非水電解液/負極)は、
ポリアニリン−高分子スルホン酸複合体/非水電解液/
導電性高分子(陽イオンドーピング)、ポリアニリン−
高分子スルホン酸複合体/アルカリ金属塩電解液/アル
カリ金属またはアルミニウム−アルカリ金属合金、ポリ
アニリン−高分子スルホン酸複合体/非水電解液/炭素
系材料(陽イオンドーピング)が例示されるが、必ずし
もこれらに限定されるものではない。In the case of a chemical electric cell having the electrode of the present invention as a positive electrode, the counter electrode, ie, the negative electrode, is Li,
Metals such as Na, K, Mg, Ca, Pb, Zn, Al and alloys thereof, polyacetylene, polyparaphenylene,
Examples include conductive polymer compounds such as polyparaphenylenevinylene and derivatives thereof, and carbon-based materials such as carbon fiber and graphite, but are not necessarily limited thereto. When the electrode of the present invention was used for an ECD, a transparent or translucent material such as ITO or Nesa glass was used as a current collector, and a solution of undoped polyaniline was applied thereon, and the solvent was volatilized. Thereafter, a method of preparing a polyaniline-polymer sulfonic acid composite electrode by a method of doping with a polymer sulfonic acid is generally used. In this case, the counter electrode may be made of ITO or Nesa glass, or the above-mentioned metal or the like. The configuration of the electrochemical cell (positive electrode / non-aqueous electrolyte / negative electrode) in which the electrode of the present invention can be used is as follows:
Polyaniline-polymer sulfonic acid complex / non-aqueous electrolyte /
Conductive polymer (cation doping), polyaniline-
Examples include polymer sulfonic acid complex / alkali metal salt electrolyte / alkali metal or aluminum-alkali metal alloy, polyaniline-polymer sulfonic acid complex / non-aqueous electrolyte / carbon-based material (cation doping), It is not necessarily limited to these.
【0028】本発明のポリアニリン−高分子スルホン酸
複合体からなる電極の溶出と膨潤が少ない理由は必ずし
も明らかではないが、ポリアニリン分子と高分子スルホ
ン酸分子とが互いに絡み合ったり、複数箇所で結合して
架橋されたりしているためであると考えられる。また、
電解液が従来よりも少量で良い理由は、ポリアニリン−
高分子スルホン酸複合体からなる正極は充電時にはアニ
オンのドープとカチオンの放出を行ない、逆に放電時に
はカチオンの取り込みとアニオンの脱ドープが起こるた
め、実質的な塩濃度の変化が少ないためであると推測さ
れる。Although the reason why the elution and swelling of the electrode comprising the polyaniline-polymer sulfonic acid complex of the present invention is not necessarily clear, it is not clear that the polyaniline molecule and the polymer sulfonic acid molecule are entangled with each other or bonded at a plurality of positions. It is considered that this is due to cross-linking. Also,
The reason why a smaller amount of electrolyte solution is better than before is that polyaniline-
This is because the positive electrode composed of the polymer sulfonic acid complex performs doping of anions and release of cations during charging, and conversely, incorporation of cations and undoping of anions occurs during discharging, so that there is substantially no change in salt concentration. It is presumed.
【0029】[0029]
【作用】上記構成のごとく、脱ドープしたポリアニリン
に高分子スルホン酸をドープしてポリアニリンの窒素
(N)とスルホン酸基の硫黄原子(S)とのモル比(N
/S)2≦N/S≦40にすることによりポリアニリン
の溶出と電極の膨潤の両方を防止しつつ、電解液量を従
来のものよりも大幅に減少させ、かつ良好な充放電特性
を示す電気化学的セルを得ることができる。As described above, undoped polyaniline is doped with a polymer sulfonic acid, and the molar ratio (N) of nitrogen (N) of polyaniline to sulfur atom (S) of sulfonic acid group is changed.
/ S) By setting 2 ≦ N / S ≦ 40, both the elution of polyaniline and the swelling of the electrode are prevented, the amount of the electrolyte is significantly reduced, and good charge / discharge characteristics are exhibited. An electrochemical cell can be obtained.
【0030】[0030]
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these examples.
【0031】実施例1 本発明の電極の製造方法は、ポリアニリンの合成及び脱
ドープ、ポリアニリンと高分子スルホン酸の中和処理及
び乾燥、電極の作成または成形という工程を経て作製さ
れる。以下、工程順に説明する。Example 1 An electrode manufacturing method of the present invention is manufactured through the steps of synthesis and dedoping of polyaniline, neutralization and drying of polyaniline and a polymer sulfonic acid, and preparation or molding of an electrode. Hereinafter, description will be made in the order of steps.
【0032】(ポリアニリンの合成及び脱ドープ)ま
ず、0.30モルのアニリンを1規定の過塩素酸水溶液
(600ml)に溶解させた。次に、0.30モルの過
硫酸アンモニウムを1規定の過塩素酸水溶液(400m
l)に溶かした溶液を上記過塩素酸水溶液にゆっくりと
滴下し、氷冷下で6時間反応させた後、生成した沈殿物
を濾過して水洗した。次いで、この沈殿物を1規定の水
酸化リチウム水溶液に添加して、陰イオンを除く処理
(脱ドーピング処理)を行なった。この後、未反応の水
酸化リチウムを取り除くために十分に水洗とメタノール
洗浄とを行なった。しかる後、処理されたポリアニリン
を減圧乾燥機に入れ、60℃で19.5時間乾燥して、
粉末状ポリアニリンを得た。得られたポリアニリンの重
量は原料のアニリンに対して77.1%の量であった。(Synthesis and Dedoping of Polyaniline) First, 0.30 mol of aniline was dissolved in a 1N aqueous solution of perchloric acid (600 ml). Next, 0.30 mol of ammonium persulfate was added to a 1 N aqueous solution of perchloric acid (400 m
The solution dissolved in 1) was slowly dropped into the above aqueous solution of perchloric acid, and allowed to react for 6 hours under ice-cooling. The resulting precipitate was filtered and washed with water. Next, the precipitate was added to a 1 N aqueous solution of lithium hydroxide to remove anions (dedoping treatment). Thereafter, washing with water and washing with methanol were sufficiently performed to remove unreacted lithium hydroxide. Thereafter, the treated polyaniline was placed in a vacuum drier and dried at 60 ° C. for 19.5 hours.
A powdered polyaniline was obtained. The weight of the obtained polyaniline was 77.1% based on the raw material aniline.
【0033】(ポリアニリンと高分子スルホン酸の中和
処理及び乾燥)この粉末状ポリアニリン3.32gをス
ルホン酸基濃度が1規定のポリスチレンスルホン酸水溶
液(100ml)に入れて15時間攪拌して中和処理を
行なった。処理後、濾過して軽く水洗し、減圧乾燥機に
入れて、60℃で6時間、続いて80℃で8時間乾燥
し、ポリアニリン−ポリスチレンスルホン酸複合物5.
00gを得た。(Neutralization and Drying of Polyaniline and Polymeric Sulfonic Acid) 3.32 g of this powdered polyaniline was placed in a 1 N aqueous solution of polystyrenesulfonic acid (100 ml) having a sulfonic acid group concentration of 1 N, and stirred for 15 hours to neutralize. Processing was performed. After the treatment, the mixture was filtered, washed lightly with water, placed in a vacuum drier, dried at 60 ° C. for 6 hours, and then at 80 ° C. for 8 hours to obtain a polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite.
00 g were obtained.
【0034】(電極の作製)この複合体にアセチレンブ
ラックを16.0重量%混合し、そのうち14.9mg
を赤外分光分析用の錠剤成形器を使ってペレットにし
た。 (評価用二次電池の作製)このペレットを白金網に包ん
で正極とし、リチウム箔を負極とし、LiBF4を1 モ
ル/l含むプロピレンカーボネート(PC)を電解液と
して二次電池を構成した。(Preparation of Electrode) 16.0% by weight of acetylene black was mixed with this composite, and 14.9 mg of the mixture was mixed.
Was pelletized using a tablet press for infrared spectroscopy. (Preparation of Secondary Battery for Evaluation) A secondary battery was formed by wrapping the pellets in a platinum net to form a positive electrode, a lithium foil as a negative electrode, and propylene carbonate (PC) containing 1 mol / l of LiBF 4 as an electrolyte.
【0035】この二次電池をアルゴン雰囲気中で0.2
5mA/cm2の定電流により4.0V〜2.5Vまで
繰り返し充放電を行なったところ、正極中のポリアニリ
ンの重量を基準として166mAh/gの放電容量を示
した。正極の13日後の膨潤は体積比1.19倍と小さ
かった。This secondary battery was placed in an argon atmosphere for 0.2
The battery was repeatedly charged and discharged from 4.0 V to 2.5 V with a constant current of 5 mA / cm 2 , and showed a discharge capacity of 166 mAh / g based on the weight of polyaniline in the positive electrode. The swelling of the positive electrode after 13 days was as small as 1.19 times the volume ratio.
【0036】ここで使用したポリアニリン−ポリスチレ
ンスルホン酸複合物は元素分析より、N/S=2.68
であった。また、この複合物のうち100mgを取り、
5mlのPCに入れて約16時間静置した。その後瀘別
し、液体部の紫外可視吸収スペクトルを測定すると、光
の吸収はごく僅かで、375nm付近に吸光度0.1未
満(セル長10mm)の吸収ピークが認められるだけで
あり、極めて溶出しにくいことが確認された。The polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite used here was analyzed by elemental analysis to find that N / S = 2.68.
Met. Also, take 100 mg of this complex,
It was placed in a 5 ml PC and left standing for about 16 hours. Thereafter, the mixture was filtered, and the ultraviolet-visible absorption spectrum of the liquid portion was measured. The absorption of light was very small, and only an absorption peak having an absorbance of less than 0.1 (cell length of 10 mm) was observed at around 375 nm. It was confirmed that it was difficult.
【0037】実施例2 ポリスチレンスルホン酸水溶液を用いた中和処理を2時
間行なった以外は実施例1と同一の方法で、ポリアニリ
ン−ポリスチレンスルホン酸複合物を得た。この複合物
を用いた電池を実施例1と同一の方法で充放電したとこ
ろ、正極中のポリアニリンの重量を基準として142m
Ah/gの放電容量を示した。正極の7日後の膨潤は体
積比1.20倍と小さかった。ここで使用したポリアニ
リン−ポリスチレンスルホン酸複合物は、実施例1と同
一の方法で調べると、N/S=15.1であり、PCへ
の溶出量は吸光度0.1未満で極めて溶出しにくいこと
が確認された。Example 2 A polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite was obtained in the same manner as in Example 1 except that the neutralization treatment using an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid was performed for 2 hours. When a battery using this composite was charged and discharged in the same manner as in Example 1, the battery was 142 m2 based on the weight of polyaniline in the positive electrode.
It showed a discharge capacity of Ah / g. The swelling of the positive electrode after 7 days was as small as 1.20 times the volume ratio. When the polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite used here was examined by the same method as in Example 1, N / S = 15.1, and the amount of elution to PC was less than 0.1 with an absorbance of less than 0.1. It was confirmed that.
【0038】実施例3 スルホン酸基濃度が0.2規定のポリスチレンスルホン
酸水溶液を用いて2時間中和処理を行なった以外は実施
例1と同一の方法で、ポリアニリン−ポリスチレンスル
ホン酸複合物を得た。この複合物を用いた電池を実施例
1と同一の方法で充放電したところ、正極中のポリアニ
リンの重量を基準として141mAh/gの放電容量を
示した。正極の7日後の膨潤は体積比1.58倍であっ
た。ここで使用したポリアニリン−ポリスチレンスルホ
ン酸複合物は、実施例1と同一の方法で調べると、N/
S=39.2であり、PCへの溶出量は吸光度0.1未
満で極めて溶出しにくいことが確認された。Example 3 A polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that a neutralization treatment was performed for 2 hours using an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid having a sulfonic acid group concentration of 0.2 N. Obtained. When a battery using this composite was charged and discharged in the same manner as in Example 1, it showed a discharge capacity of 141 mAh / g based on the weight of polyaniline in the positive electrode. The swelling of the positive electrode after 7 days was 1.58 times the volume ratio. When the polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite used here was examined by the same method as in Example 1, N / N
S = 39.2, and it was confirmed that the amount of elution to PC was less than 0.1 with an absorbance of less than 0.1.
【0039】比較例1 スルホン酸基濃度が0.02規定のポリスチレンスルホ
ン酸水溶液を用いて2時間中和処理を行なった以外は実
施例1と同一の方法で、ポリアニリン−ポリスチレンス
ルホン酸複合物を得た。この複合物を用いた電池を実施
例1と同一の方法で充放電したところ、正極中のポリア
ニリンの重量を基準として147mAh/gの放電容量
を示した。正極の7日後の膨潤は体積比1.66倍であ
った。ここで使用したポリアニリン−ポリスチレンスル
ホン酸複合物は、実施例1と同一の方法で調べると、N
/S>100であり、PCへの溶出量は吸光度0.2で
溶出量は多かった。Comparative Example 1 A polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that a neutralization treatment was performed for 2 hours using an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid having a sulfonic acid group concentration of 0.02 N. Obtained. When a battery using this composite was charged and discharged in the same manner as in Example 1, it showed a discharge capacity of 147 mAh / g based on the weight of polyaniline in the positive electrode. The swelling of the positive electrode after 7 days was 1.66 times the volume ratio. The polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite used here was found to be N
/ S> 100, and the elution amount to PC was large at an absorbance of 0.2.
【0040】比較例2 スルホン酸基濃度が1規定のポリスチレンスルホン酸水
溶液を用いて24時間中和処理を行ない、濾過後そのまま
減圧乾燥することにより、ポリアニリン−ポリスチレン
スルホン酸複合物を得た。このポリアニリン−ポリスチ
レンスルホン酸複合物は、実施例1と同一の方法で調べ
ると、N/S=1.52であった。この複合物を用いた
電池を実施例1と同一の方法で作製したところ、ポリア
ニリン電極の成形性が非常に悪く、電解液中に崩れ落ち
るため、実質的に、繰り返し充放電することができなか
った。PCへの溶出量は吸光度0.1未満で極めて溶出
しにくかった。Comparative Example 2 A neutralization treatment was performed for 24 hours using an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid having a sulfonic acid group concentration of 1 N, followed by filtration and drying under reduced pressure to obtain a polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite. This polyaniline-polystyrene sulfonic acid composite was examined by the same method as in Example 1 and found to have N / S = 1.52. When a battery using this composite was produced in the same manner as in Example 1, the polyaniline electrode was very poor in moldability and collapsed into the electrolytic solution, so that it was impossible to substantially repeatedly charge and discharge. . The elution amount to PC was very low because the absorbance was less than 0.1.
【0041】比較例3 1規定の過塩素酸水溶液を用いて中和処理を行なった以
外は実施例1と同一の方法で、過塩素酸をドープしたポ
リアニリンを得た。このポリアニリンを用いた電池を実
施例1と同一の方法で充放電したところ、正極中のポリ
アニリンの重量を基準として145mAh/gの放電容
量を示した。正極の7日後の膨潤は体積比2.5倍であ
った。実施例1と同一の方法で調べるとPCへの溶出量
は吸光度0.3で溶出量は多かった。Comparative Example 3 Perchloric acid-doped polyaniline was obtained in the same manner as in Example 1 except that the neutralization treatment was performed using a 1N aqueous solution of perchloric acid. When the battery using this polyaniline was charged and discharged in the same manner as in Example 1, it showed a discharge capacity of 145 mAh / g based on the weight of polyaniline in the positive electrode. The swelling of the positive electrode after 7 days was 2.5 times the volume ratio. Examination by the same method as in Example 1 revealed that the elution amount to PC was large at an absorbance of 0.3.
【0042】以上説明したように本発明の電極は二次電
池等の電気化学セルに組んで使用した場合、該電極から
ポリアニリンの溶出と電極の膨潤の両方を防止しつつ、
高い充放電容量を得ることができるので、長寿命で高性
能の二次電池等の電気化学セルが得られるといった優れ
た効果を奏し、その工業的価値は大きい。As described above, when the electrode of the present invention is used in combination with an electrochemical cell such as a secondary battery, it prevents both elution of polyaniline from the electrode and swelling of the electrode.
Since a high charge / discharge capacity can be obtained, an excellent effect of obtaining a long-life, high-performance electrochemical cell such as a secondary battery is exhibited, and its industrial value is large.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 正久 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 好永 宣之 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 上村 幸和 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株 式会社内 (72)発明者 大西 敏博 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株 式会社内 (72)発明者 土居 秀二 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株 式会社内 (56)参考文献 特開 平3−6223(JP,A) 特開 昭63−27526(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/60 C08L 79/00 H01M 4/02 - 4/04 H01M 10/40 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahisa Fujimoto 2--18 Keihanhondori, Moriguchi City Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Noriyuki Yoshinaga 2-18-18 Keihanhondori Moriguchi City Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kokazu Uemura 6, Kitahara, Tsukuba, Ibaraki Pref. Within Sumitomo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Toshihiro Onishi 6, Kitahara, Tsukuba, Ibaraki Pref., Sumitomo Chemical Co., Ltd. 6 Kitahara, Tsukuba, Japan Sumitomo Chemical Co., Ltd. (56) References JP-A-3-6223 (JP, A) JP-A-63-27526 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01M 4/60 C08L 79/00 H01M 4/02-4/04 H01M 10/40 JICST file (JOIS)
Claims (3)
ン酸をドープしたものであって、ポリアニリンの窒素原
子(N)と高分子中のスルホン酸基の硫黄原子(S)と
のモル比(N/S)が2≦N/S≦40であることを特
徴とする電気化学的に活性な電極。An undoped polyaniline obtained by doping a polymer sulfonic acid with a molar ratio (N / N) of a nitrogen atom (N) of the polyaniline and a sulfur atom (S) of a sulfonic acid group in the polymer. An electrochemically active electrode, wherein S) is 2 ≦ N / S ≦ 40.
解液および負極から構成される電気化学的セル。2. An electrochemical cell comprising the electrode of claim 1 as a positive electrode, a non-aqueous electrolyte and a negative electrode.
解液および負極から構成される二次電池。3. A secondary battery comprising the electrode of claim 1 as a positive electrode, a non-aqueous electrolyte and a negative electrode.
Priority Applications (1)
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