JPH0554892A - 複合電極および電池 - Google Patents
複合電極および電池Info
- Publication number
- JPH0554892A JPH0554892A JP3211932A JP21193291A JPH0554892A JP H0554892 A JPH0554892 A JP H0554892A JP 3211932 A JP3211932 A JP 3211932A JP 21193291 A JP21193291 A JP 21193291A JP H0554892 A JPH0554892 A JP H0554892A
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- JP
- Japan
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- composite electrode
- electrode
- battery
- molecular weight
- alloy
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- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度で取り扱いが容易であり、デンドライ
トの生成がなく充放電サイクル寿命が長く、任意の量の
電極活物質を充填でき高放電容量を得ることができ種々
の電池の電極として利用できる複合電極を、提供する。 【構成】 超高分子量ポリエチレン５〜９０wt％及びア
ルミニウム−リチウム合金１０〜９５wt％を含有し、気
孔率２０〜８０％であることを、特徴とする。
トの生成がなく充放電サイクル寿命が長く、任意の量の
電極活物質を充填でき高放電容量を得ることができ種々
の電池の電極として利用できる複合電極を、提供する。 【構成】 超高分子量ポリエチレン５〜９０wt％及びア
ルミニウム−リチウム合金１０〜９５wt％を含有し、気
孔率２０〜８０％であることを、特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合電極、及び電池に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】新型２次電池の電極に関しては、電池の
高エネルギー密度化、高出力化を図るため、多方面から
研究がなされている。例えば正電極に関しては、正極活
物質としてＴiＳ2、ＭoＳ2、ＣoＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＦeＳ2、
ＮbＳ2、ＺrＳ2、ＮiＰＳ3、ＶＳe2、ＭnＯ2などの遷移
金属酸化物、遷移金属カルコゲン化物、有機物の熱重合
物である一次元グラファイト化物、フッ化カーボン、グ
ラファイト、あるいは、ポリアセチレン、ポリピロー
ル、ポリアニリン、ポリアズレンなどの導電性高分子材
料、等を使用したものが提案されている。このような正
電極と、リチウムを使用する負極とからなる非水電池又
はキャパシタは、従来の電池に比べ、軽量でエネルギー
密度が高いものである。
高エネルギー密度化、高出力化を図るため、多方面から
研究がなされている。例えば正電極に関しては、正極活
物質としてＴiＳ2、ＭoＳ2、ＣoＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＦeＳ2、
ＮbＳ2、ＺrＳ2、ＮiＰＳ3、ＶＳe2、ＭnＯ2などの遷移
金属酸化物、遷移金属カルコゲン化物、有機物の熱重合
物である一次元グラファイト化物、フッ化カーボン、グ
ラファイト、あるいは、ポリアセチレン、ポリピロー
ル、ポリアニリン、ポリアズレンなどの導電性高分子材
料、等を使用したものが提案されている。このような正
電極と、リチウムを使用する負極とからなる非水電池又
はキャパシタは、従来の電池に比べ、軽量でエネルギー
密度が高いものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの新し
い電池材料は実装する上で解決しなければならない問題
が少なくない。特に、電極活物質の性能を十分に発揮さ
せる複合電極を開発する必要がある。
い電池材料は実装する上で解決しなければならない問題
が少なくない。特に、電極活物質の性能を十分に発揮さ
せる複合電極を開発する必要がある。
【０００４】例えば、負極に金属リチウム(Ｌi)を使用
した従来の電池は、放電時には金属ＬiがＬiイオンとな
り電解液中に溶解し、充電時には再び金属Ｌiとなり負
極に電析する。しかしこの充放電サイクルを反復させる
と、電析する金属Ｌiはデンドライト状となり且つ成長
してゆき、正極と短絡を起こして充放電サイクルが短く
なる、という欠点を有している。
した従来の電池は、放電時には金属ＬiがＬiイオンとな
り電解液中に溶解し、充電時には再び金属Ｌiとなり負
極に電析する。しかしこの充放電サイクルを反復させる
と、電析する金属Ｌiはデンドライト状となり且つ成長
してゆき、正極と短絡を起こして充放電サイクルが短く
なる、という欠点を有している。
【０００５】そこで、このような欠点を解決するために
種々の検討がなされている。例えば、特開昭６２−２４
３２４７号公報には、アルミニウム板を２枚のリチウム
板ではさみ圧着したものを二次電池の負極に使用した電
池が開示されている。しかしながらこのような二次電池
は、デンドライトの発生は減少するが、負極の表面積が
小さく充放電容量が小さいという欠点を有する。
種々の検討がなされている。例えば、特開昭６２−２４
３２４７号公報には、アルミニウム板を２枚のリチウム
板ではさみ圧着したものを二次電池の負極に使用した電
池が開示されている。しかしながらこのような二次電池
は、デンドライトの発生は減少するが、負極の表面積が
小さく充放電容量が小さいという欠点を有する。
【０００６】そこで特開平１−６３２６８号公報には、
孔径が５ミクロン以上であるＬi−Ａl合金多孔体を負極
として使用して負極の表面積を大きくすると、デンドラ
イトの発生が少なく充放電サイクルが著しく改善された
二次電池が得られることが、報告されている。しかしな
がら、この二次電池で使用されているＬi−Ａl合金多孔
体は、孔径が５ミクロン以上と大きいため機械的強度が
非常に小さく実装する際に破損しやすい、という欠点を
有する。
孔径が５ミクロン以上であるＬi−Ａl合金多孔体を負極
として使用して負極の表面積を大きくすると、デンドラ
イトの発生が少なく充放電サイクルが著しく改善された
二次電池が得られることが、報告されている。しかしな
がら、この二次電池で使用されているＬi−Ａl合金多孔
体は、孔径が５ミクロン以上と大きいため機械的強度が
非常に小さく実装する際に破損しやすい、という欠点を
有する。
【０００７】また特開平２−２８４３６１号公報には、
Ｌi−Ａl合金粉末と溶融塩粉末を有機分散液で混練した
後、発泡メタル基板に塗着充填し、有機分散液を除去し
てからプレスにより圧縮し、打ち抜きや切断することに
よるＬi−Ａl合金負極の製造方法が開示されている。し
かしながら、有機分散液の脱水及び混練後の有機分散液
の除去が必要なため製造工程が煩雑であり、さらに有機
溶剤を使用するため環境汚染という問題も有する。
Ｌi−Ａl合金粉末と溶融塩粉末を有機分散液で混練した
後、発泡メタル基板に塗着充填し、有機分散液を除去し
てからプレスにより圧縮し、打ち抜きや切断することに
よるＬi−Ａl合金負極の製造方法が開示されている。し
かしながら、有機分散液の脱水及び混練後の有機分散液
の除去が必要なため製造工程が煩雑であり、さらに有機
溶剤を使用するため環境汚染という問題も有する。
【０００８】本発明の目的は、デンドライトがなく充放
電サイクル寿命が長く、放電容量の大きい複合電極およ
びそのような複合電極を使用した二次電池を提供するこ
とにある。
電サイクル寿命が長く、放電容量の大きい複合電極およ
びそのような複合電極を使用した二次電池を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく種々検討の結果、新型２次電池の負極として優
れた電池特性を有する複合電極を見出し本発明に到達し
たものである。
決すべく種々検討の結果、新型２次電池の負極として優
れた電池特性を有する複合電極を見出し本発明に到達し
たものである。
【００１０】すなわち第１の発明は、超高分子量ポリエ
チレン５〜９０wt％及びアルミニウム−リチウム合金
(以下、単に「Ａl−Ｌi合金」と言うことがある。)１０〜
９５wt％を含有し、気孔率２０〜８０％である複合電極
を要旨とするものである。第２の発明は、そのような複
合電極を使用した電池を要旨とするものである。
チレン５〜９０wt％及びアルミニウム−リチウム合金
(以下、単に「Ａl−Ｌi合金」と言うことがある。)１０〜
９５wt％を含有し、気孔率２０〜８０％である複合電極
を要旨とするものである。第２の発明は、そのような複
合電極を使用した電池を要旨とするものである。
【００１１】本発明の複合電極に配合される超高分子量
ポリエチレンとしては、通常の分子量約１０万以下のポ
リエチレンとは異なり、優れた力学的特性、摺動特性を
示す材料である事が知られている。超高分子量ポリエチ
レンの分子量は、粘度法による測定値で１００万以上、
特に３００〜８００万のものが好ましく用いられる。又
この超高分子量ポリエチレンの１３５℃、デカリン溶媒
中で測定した極限粘度は、４００ml／g〜５０００ml／g
が好ましい。極限粘度が４００ml／g未満であると得ら
れた複合シートの強度が十分でなく、又５０００ml／g
を越えると成形が困難になる傾向がある。更に超高分子
量ポリエチレンの形状は、粒状が好ましい。粒径は５μ
m〜８００μm、特に１０μm〜２５０μmが好ましい。粒
径が５μm未満の物は、二次凝集を起こしやすく、また
８００μmを越えるものは十分な強度を有する複合シー
トが得られにくくなる。そのため必要に応じ、粉砕、ふ
るい分け等を行ってもよい。そのような超高分子量ポリ
エチレンは、公知の如何なる物も使用でき、市販品(例
えば、ＰＥ−ＣＯＭＰ−１４０７、東洋インキ社製)と
しても入手し得る。超高分子量ポリエチレンの配合量
は、複合電極全重量に対し、５〜９０wt％、好ましくは
１０〜５０wt％である。
ポリエチレンとしては、通常の分子量約１０万以下のポ
リエチレンとは異なり、優れた力学的特性、摺動特性を
示す材料である事が知られている。超高分子量ポリエチ
レンの分子量は、粘度法による測定値で１００万以上、
特に３００〜８００万のものが好ましく用いられる。又
この超高分子量ポリエチレンの１３５℃、デカリン溶媒
中で測定した極限粘度は、４００ml／g〜５０００ml／g
が好ましい。極限粘度が４００ml／g未満であると得ら
れた複合シートの強度が十分でなく、又５０００ml／g
を越えると成形が困難になる傾向がある。更に超高分子
量ポリエチレンの形状は、粒状が好ましい。粒径は５μ
m〜８００μm、特に１０μm〜２５０μmが好ましい。粒
径が５μm未満の物は、二次凝集を起こしやすく、また
８００μmを越えるものは十分な強度を有する複合シー
トが得られにくくなる。そのため必要に応じ、粉砕、ふ
るい分け等を行ってもよい。そのような超高分子量ポリ
エチレンは、公知の如何なる物も使用でき、市販品(例
えば、ＰＥ−ＣＯＭＰ−１４０７、東洋インキ社製)と
しても入手し得る。超高分子量ポリエチレンの配合量
は、複合電極全重量に対し、５〜９０wt％、好ましくは
１０〜５０wt％である。
【００１２】本発明の複合電極に配合されるＡl−Ｌi合
金としては、あらゆるものが使用できるが、好ましくは
Ｌiの含有量が２０〜９５wt％、より好ましくは４０〜
９０wt％のものが好ましい。Ｌi含有量が２０wt％未満
であると充分な電池特性が得られにくくなり、９５wt％
を越えるとデンドライトが発生しやすくなる。またＡl
−Ｌi合金のサイクル特性、充放電特性の向上を目的と
して、Ａl−Ｌi合金には更に添加剤として、Ｐb、Ｍg、
Ｍn、Ｚn等のＡl−Ｌiと合金を形成し得る金属を加えて
もよい。添加量としては、例えばＡl−Ｌi合金全重量に
対し０.０１〜２０wt％が好ましい。Ａl−Ｌi合金の複
合電極への配合量は、複合電極全重量に対し１０〜９５
wt％、好ましくは４０〜８５wt％である。Ａl−Ｌi合金
の配合量が１０wt％未満であると十分な充放電特性を有
せず、また９５wt％を越えると強度が十分でなくなる。
更にＡl−Ｌi合金は、粉体状が好ましい。粉体の粒径
は、５〜８００μm、特に２０〜３００μmが好ましい。
粒径が５μm未満では二次凝集しやすく、８００μmを越
えると超高分子量ポリエチレンと均一に混ざらなくなる
傾向がある。
金としては、あらゆるものが使用できるが、好ましくは
Ｌiの含有量が２０〜９５wt％、より好ましくは４０〜
９０wt％のものが好ましい。Ｌi含有量が２０wt％未満
であると充分な電池特性が得られにくくなり、９５wt％
を越えるとデンドライトが発生しやすくなる。またＡl
−Ｌi合金のサイクル特性、充放電特性の向上を目的と
して、Ａl−Ｌi合金には更に添加剤として、Ｐb、Ｍg、
Ｍn、Ｚn等のＡl−Ｌiと合金を形成し得る金属を加えて
もよい。添加量としては、例えばＡl−Ｌi合金全重量に
対し０.０１〜２０wt％が好ましい。Ａl−Ｌi合金の複
合電極への配合量は、複合電極全重量に対し１０〜９５
wt％、好ましくは４０〜８５wt％である。Ａl−Ｌi合金
の配合量が１０wt％未満であると十分な充放電特性を有
せず、また９５wt％を越えると強度が十分でなくなる。
更にＡl−Ｌi合金は、粉体状が好ましい。粉体の粒径
は、５〜８００μm、特に２０〜３００μmが好ましい。
粒径が５μm未満では二次凝集しやすく、８００μmを越
えると超高分子量ポリエチレンと均一に混ざらなくなる
傾向がある。
【００１３】本発明の複合電極は気孔率が２０〜８０
％、好ましくは３５〜５５％である。気孔率(％)とは、
多孔質シート全容積に対する気孔容積の割合を百分率で
表したものである。かかる気孔率(％)は次のようにして
測定される。まず、複合電極の乾燥重量Ｗ(g)と体積Ｖ
(cm3)を測定する。次に、複合電極を粉末状にして複合
電極の真密度ρ(g／cm3)を測定し、気孔率(％)を次式: 気孔率(％)＝１００×[１−(Ｗ／ρＶ) により算出する。かかる気孔率が２０％未満では、後述
の連続気孔の割合も少なくなり通気性が低下するので好
ましくない。一方、気孔率が８０％を越えると、複合電
極の曲げ強度等の力学的特性が低下する傾向があるので
好ましくない。
％、好ましくは３５〜５５％である。気孔率(％)とは、
多孔質シート全容積に対する気孔容積の割合を百分率で
表したものである。かかる気孔率(％)は次のようにして
測定される。まず、複合電極の乾燥重量Ｗ(g)と体積Ｖ
(cm3)を測定する。次に、複合電極を粉末状にして複合
電極の真密度ρ(g／cm3)を測定し、気孔率(％)を次式: 気孔率(％)＝１００×[１−(Ｗ／ρＶ) により算出する。かかる気孔率が２０％未満では、後述
の連続気孔の割合も少なくなり通気性が低下するので好
ましくない。一方、気孔率が８０％を越えると、複合電
極の曲げ強度等の力学的特性が低下する傾向があるので
好ましくない。
【００１４】気孔としては、連続気孔を有するのが好ま
しい。連続気孔としては、一方の面から他方の面に貫通
しているもの、例えば比較的直線的に貫通しているもの
が挙げられる。本発明において連続気孔の有無は次のよ
うにして判断する。まず、厚さ２ｍｍの複合電極から直
径１０ｍｍの円板を切り抜き、この円板に１Ｎ／minの
割合でアルゴンを流した場合に、圧力損失が２０００mm
Ｈ2Ｏ以下の場合に連続気孔を有すると判断する。上記
アルゴンを流した場合の圧力損失が小さいほど多孔質シ
ートに占める連続気孔の割合が多いことを意味する。ま
た上記圧力損失は、複合電極の通気性の程度をも表すも
のである。本発明の複合電極においては、上記圧力損失
が１５００mmＨ2Ｏ以下であることが好ましく、特に好
ましくは５００mmＨ2Ｏ以下である。上記のような本発
明の複合電極は、曲げ強度５kg／cm2以上を有し得る。
しい。連続気孔としては、一方の面から他方の面に貫通
しているもの、例えば比較的直線的に貫通しているもの
が挙げられる。本発明において連続気孔の有無は次のよ
うにして判断する。まず、厚さ２ｍｍの複合電極から直
径１０ｍｍの円板を切り抜き、この円板に１Ｎ／minの
割合でアルゴンを流した場合に、圧力損失が２０００mm
Ｈ2Ｏ以下の場合に連続気孔を有すると判断する。上記
アルゴンを流した場合の圧力損失が小さいほど多孔質シ
ートに占める連続気孔の割合が多いことを意味する。ま
た上記圧力損失は、複合電極の通気性の程度をも表すも
のである。本発明の複合電極においては、上記圧力損失
が１５００mmＨ2Ｏ以下であることが好ましく、特に好
ましくは５００mmＨ2Ｏ以下である。上記のような本発
明の複合電極は、曲げ強度５kg／cm2以上を有し得る。
【００１５】本発明の複合電極は、超高分子量ポリエチ
レンとアルミニウム−リチウム合金とを混合し、混合物
を金型等に挿入して圧縮成形する事により製造される。
尚混合する際に、複合電極の導電性を向上させる為にカ
ーボン粉末などの導電剤を添加することもできる。
レンとアルミニウム−リチウム合金とを混合し、混合物
を金型等に挿入して圧縮成形する事により製造される。
尚混合する際に、複合電極の導電性を向上させる為にカ
ーボン粉末などの導電剤を添加することもできる。
【００１６】次に、本発明の複合電極の製造法の好まし
い一態様について具体的に説明するが、本発明はこれに
限定されるものではない。不活性雰囲気(例えばアルゴ
ン、窒素)下、超高分子量ポリエチレンとアルミニウム
−リチウム合金を例えば、ドライブレンド、スーパーミ
キサー、ヘンシェルミキサー等により混合した後、加熱
下圧縮成形することにより行う。加熱下圧縮成形は、超
高分子量ポリエチレンとアルミニウム−リチウム合金の
混合物を金型に挿入し、熱圧縮法により行う。すなわ
ち、混合物を充填した金型を熱板に挟み高圧でプレスし
加圧下のままで冷却することにより複合電極を得る。加
熱温度は、１２０〜２００℃が好ましく、圧縮圧力は５
０〜１０００kg／cm2が好ましい。また加熱時間は１〜
１２０秒が好ましい。過熱温度が１２０℃未満で圧力が
５０kg／cm2未満で加熱時間が１秒未満では十分な強度
が得られず、逆にそれぞれ２００℃より高温で１０００
kg／cm2より大きい圧力で１２０秒を超過する加熱では
経済的ではない。
い一態様について具体的に説明するが、本発明はこれに
限定されるものではない。不活性雰囲気(例えばアルゴ
ン、窒素)下、超高分子量ポリエチレンとアルミニウム
−リチウム合金を例えば、ドライブレンド、スーパーミ
キサー、ヘンシェルミキサー等により混合した後、加熱
下圧縮成形することにより行う。加熱下圧縮成形は、超
高分子量ポリエチレンとアルミニウム−リチウム合金の
混合物を金型に挿入し、熱圧縮法により行う。すなわ
ち、混合物を充填した金型を熱板に挟み高圧でプレスし
加圧下のままで冷却することにより複合電極を得る。加
熱温度は、１２０〜２００℃が好ましく、圧縮圧力は５
０〜１０００kg／cm2が好ましい。また加熱時間は１〜
１２０秒が好ましい。過熱温度が１２０℃未満で圧力が
５０kg／cm2未満で加熱時間が１秒未満では十分な強度
が得られず、逆にそれぞれ２００℃より高温で１０００
kg／cm2より大きい圧力で１２０秒を超過する加熱では
経済的ではない。
【００１７】上記のようにして得られた本発明の複合電
極を用いて、電池を製造することが出来る。本発明の電
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。尚上記電解
液は、溶媒および電解質により構成されるが、固体電解
質で代替してもよい。
極を用いて、電池を製造することが出来る。本発明の電
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。尚上記電解
液は、溶媒および電解質により構成されるが、固体電解
質で代替してもよい。
【００１８】本発明の電池には、負極に本発明の上記複
合電極が用いられる。正極としては、電極活物質として
ＴiＳ2、ＭoＳ2、ＣoＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＦeＳ2、ＮbＳ2、Ｚ
rＳ2、ＮiＰＳ3、ＶＳe2、ＭnＯ2などの遷移金属酸化
物、遷移金属カルコゲン化物、有機物の熱重合物である
一次元グラファイト化物、フッ化カーボン、グラファイ
ト、あるいは、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリア
ニリン、ポリアズレンなどの導電性高分子材料を用いた
公知のものを使用してよい。
合電極が用いられる。正極としては、電極活物質として
ＴiＳ2、ＭoＳ2、ＣoＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＦeＳ2、ＮbＳ2、Ｚ
rＳ2、ＮiＰＳ3、ＶＳe2、ＭnＯ2などの遷移金属酸化
物、遷移金属カルコゲン化物、有機物の熱重合物である
一次元グラファイト化物、フッ化カーボン、グラファイ
ト、あるいは、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリア
ニリン、ポリアズレンなどの導電性高分子材料を用いた
公知のものを使用してよい。
【００１９】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
とができる。即ち陰イオンとしては、ＰＦ6 -、Ｓb
Ｆ6 -、ＡsＦ6 -、ＳbＣl6 -のようなＶa属の元素のハロゲ
ン化物アニオン：ＢＦ4 -、ＢＲ4 -(式中、Ｒはフェニル若
しくはアルキル基)のようなIIIa属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、トリフルオロメ
タンスルホン酸アニオン等が例示でき、これらの１種以
上使用してよい。陽イオンとしては、Ｌi+、Ｎa+、Ｋ+
のようなアルカリ金属イオン、Ｒ'4Ｎ+[式中、Ｒ'はＣ1
〜Ｃ20の炭化水素基など。]等が挙げられ、これらの１
種以上使用してよい。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、ＫＰＦ6、ＮaＣlＯ4、ＫＩ、ＫＳbＦ6、Ｋ
ＡsＦ6、ＫＣlＯ4、[(n−Ｂu)4Ｎ] ・ＡsＦ6 -、[(n−Ｂ
u)4Ｎ] ・ＢＦ4、ＬiＡlＣl4、ＬiＢＦ4、ＬiＣＦ3ＳＯ
3等を挙げることができる。上記電解液濃度は適宜選択
されるが、例えば０.５〜５.０Ｍであってよい。
は、例えば以下の陰イオンまたは陽イオンを例示するこ
とができる。即ち陰イオンとしては、ＰＦ6 -、Ｓb
Ｆ6 -、ＡsＦ6 -、ＳbＣl6 -のようなＶa属の元素のハロゲ
ン化物アニオン：ＢＦ4 -、ＢＲ4 -(式中、Ｒはフェニル若
しくはアルキル基)のようなIIIa属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、トリフルオロメ
タンスルホン酸アニオン等が例示でき、これらの１種以
上使用してよい。陽イオンとしては、Ｌi+、Ｎa+、Ｋ+
のようなアルカリ金属イオン、Ｒ'4Ｎ+[式中、Ｒ'はＣ1
〜Ｃ20の炭化水素基など。]等が挙げられ、これらの１
種以上使用してよい。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、ＫＰＦ6、ＮaＣlＯ4、ＫＩ、ＫＳbＦ6、Ｋ
ＡsＦ6、ＫＣlＯ4、[(n−Ｂu)4Ｎ] ・ＡsＦ6 -、[(n−Ｂ
u)4Ｎ] ・ＢＦ4、ＬiＡlＣl4、ＬiＢＦ4、ＬiＣＦ3ＳＯ
3等を挙げることができる。上記電解液濃度は適宜選択
されるが、例えば０.５〜５.０Ｍであってよい。
【００２０】電解質溶液を構成する溶媒としては特に限
定されないが、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、ポリエチレングリコール、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種または２種以上の混合液を挙げることができ
る。
定されないが、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、ポリエチレングリコール、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種または２種以上の混合液を挙げることができ
る。
【００２１】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
のが好ましい。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
子ボアフィルタ不織布、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。
移動に対して低抵抗であり、かつ溶液保持性に優れたも
のが好ましい。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
子ボアフィルタ不織布、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。
【００２２】また、これらの電解液、セパレータにかわ
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、ＲbＡg4Ｉ5、ＲbＡg4Ｉ4ＣＮなど
が挙げられる。また、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、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、あるいはこれらのゲル架橋体、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。
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、ＲbＡg4Ｉ5、ＲbＡg4Ｉ4ＣＮなど
が挙げられる。また、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、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、あるいはこれらのゲル架橋体、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。
【００２３】電池の形態は特に限定されるものではない
がコイン型、シート型、筒型、ガム型等の各種電池に実
装することができる。
がコイン型、シート型、筒型、ガム型等の各種電池に実
装することができる。
【００２４】
【実施例】以下実施例にて、本発明をより具体的に説明
する。 参考例１ １リットルの三口フラスコにアニリン２０gを５．５Ｎ
Ｈ2ＳＯ4５００gに溶解させた後、５℃で過硫酸アンモ
ニウム２０gを水２００gに溶解したものを３０分間かけ
て滴下し、さらに５℃で２時間撹拌した。得られた濃緑
色沈澱物を濾過しメタノールで洗浄し、ろ別した後、３
０℃、１２時間真空乾燥しポリアニリン粉末８gを得た
(電極活物質)。
する。 参考例１ １リットルの三口フラスコにアニリン２０gを５．５Ｎ
Ｈ2ＳＯ4５００gに溶解させた後、５℃で過硫酸アンモ
ニウム２０gを水２００gに溶解したものを３０分間かけ
て滴下し、さらに５℃で２時間撹拌した。得られた濃緑
色沈澱物を濾過しメタノールで洗浄し、ろ別した後、３
０℃、１２時間真空乾燥しポリアニリン粉末８gを得た
(電極活物質)。
【００２５】この電極活物質５g、グラッシーカーボン
１g(ＧＣＰ−１０Ｈ:ユニチカ社製)、ポリエステル繊維
０.５g(メルティー４０８０: ユニチカ社製)を水１０l
中に入れ５分間撹拌し、シートマシン(熊谷理機工業
(株)社製)によりシート化した。得られたシートを３０
℃、１２時間真空乾燥させた。次にこのシートを金型に
充填し１２０℃、１００kg／cm2で６０秒プレスを行
い、厚み０.８mm、曲げ強度６kg／cm2、気孔率７５％、
圧力損失２６０mmＨ2Ｏの導電性高分子複合電極(正極)
を得た。
１g(ＧＣＰ−１０Ｈ:ユニチカ社製)、ポリエステル繊維
０.５g(メルティー４０８０: ユニチカ社製)を水１０l
中に入れ５分間撹拌し、シートマシン(熊谷理機工業
(株)社製)によりシート化した。得られたシートを３０
℃、１２時間真空乾燥させた。次にこのシートを金型に
充填し１２０℃、１００kg／cm2で６０秒プレスを行
い、厚み０.８mm、曲げ強度６kg／cm2、気孔率７５％、
圧力損失２６０mmＨ2Ｏの導電性高分子複合電極(正極)
を得た。
【００２６】複合電極の製造 実施例１ アルゴン雰囲気中、超高分子量ポリエチレン(ＰＥ−Ｃ
ＯＭＰ−１４０７、東洋インキ社製)５gとＬi−Ａl合金
粉末(Ｌi含有量８０wt％、本城金属社製)１０gをドライ
ブレンドし、金型に挿入し成形圧力１５０kg／cm2成形
温度１５０℃で２０秒間プレスしそのまま冷却し、厚み
０.８mm、曲げ強度７.２kg／cm2、気孔率４５％、圧力
損失１８０mmＨ2Ｏの複合電極を得た。
ＯＭＰ−１４０７、東洋インキ社製)５gとＬi−Ａl合金
粉末(Ｌi含有量８０wt％、本城金属社製)１０gをドライ
ブレンドし、金型に挿入し成形圧力１５０kg／cm2成形
温度１５０℃で２０秒間プレスしそのまま冷却し、厚み
０.８mm、曲げ強度７.２kg／cm2、気孔率４５％、圧力
損失１８０mmＨ2Ｏの複合電極を得た。
【００２７】実施例２ 超高分子量ポリエチレン(ＰＥ−ＣＯＭＰ−１４０７、
東洋インキ社製)２gとＬi−Ａl合金粉末(本州金属社製)
１０gに変更した以外は実施例１と同様に行い、厚み０.
９mm、曲げ強度５.３kg／cm2、気孔率５２％、圧力損失
１５０mmＨ2Ｏの複合電極を得た。
東洋インキ社製)２gとＬi−Ａl合金粉末(本州金属社製)
１０gに変更した以外は実施例１と同様に行い、厚み０.
９mm、曲げ強度５.３kg／cm2、気孔率５２％、圧力損失
１５０mmＨ2Ｏの複合電極を得た。
【００２８】実施例３ Ｌi−Ａl−Ｍg合金粉末(Ｌi:Ａl：Ｍg＝１９：７６：
５)を用いる以外は実施例１と同様にして複合電極を作
製した。この複合電極は厚み０.８mm、曲げ強度７.１kg
／cm2、気孔率４３％、圧力損失１８２mmＨ2Ｏであっ
た。
５)を用いる以外は実施例１と同様にして複合電極を作
製した。この複合電極は厚み０.８mm、曲げ強度７.１kg
／cm2、気孔率４３％、圧力損失１８２mmＨ2Ｏであっ
た。
【００２９】実施例４ 超高分子量ポリエチレン(ＰＥ−ＣＯＭＰ−１４０７、
東洋インキ社製)５gとＡl粉末２gをドライブレンドし、
金型に挿入し成形圧力１５０kg／cm2、成形温度１５０
℃で２０秒間プレスしてそのまま冷却した。これを１Ｍ
ＬiＣlＯ4／プロピレンカーボネート溶液中で１mＡ／
cm2で電解を行い複合電極を作製した。この複合電極
は、厚み０.８mm、曲げ強度９.５kg／cm2、気孔率４１
％、圧力損失１９２mmＨ2Ｏであった。
東洋インキ社製)５gとＡl粉末２gをドライブレンドし、
金型に挿入し成形圧力１５０kg／cm2、成形温度１５０
℃で２０秒間プレスしてそのまま冷却した。これを１Ｍ
ＬiＣlＯ4／プロピレンカーボネート溶液中で１mＡ／
cm2で電解を行い複合電極を作製した。この複合電極
は、厚み０.８mm、曲げ強度９.５kg／cm2、気孔率４１
％、圧力損失１９２mmＨ2Ｏであった。
【００３０】電池の製造 実施例５〜８ 実施例１〜４の各複合電極を負極に、参考例１で得た導
電性高分子電極を正極に用い、電解液として３ＭolのＬ
iＢＦ4−ＰＣ／ＤＭＥ(７／３)を用いてＣＲ−２０１６
タイプの各リチウム２次電池を構成した(それぞれ実施
例５〜８)。２次電池特性は１mＡ定電流で充放電を行い
評価した。結果を以下に示す。
電性高分子電極を正極に用い、電解液として３ＭolのＬ
iＢＦ4−ＰＣ／ＤＭＥ(７／３)を用いてＣＲ−２０１６
タイプの各リチウム２次電池を構成した(それぞれ実施
例５〜８)。２次電池特性は１mＡ定電流で充放電を行い
評価した。結果を以下に示す。
【００３１】 実施例５ 実施例６ 実施例７ 実施例８ Voc 3.30 3.30 3.30 3.30 Ah容量(mA) 50サイクル 5.8 7.1 5.9 5.7 200サイクル 5.6 6.8 5.8 5.4テ゛ント゛ライト の生成 無 無 無 無
【００３２】
【発明の効果】本発明の複合電極は、超高分子量ポリエ
チレンをポリマーとして使用しているので高強度で且つ
取り扱いが容易であり、デンドライトの生成がなく充放
電サイクル寿命が長く、任意の量の電極活物質を充填で
き多孔質であるため高放電容量を得ることができ、種々
の電池の電極として利用できる。
チレンをポリマーとして使用しているので高強度で且つ
取り扱いが容易であり、デンドライトの生成がなく充放
電サイクル寿命が長く、任意の量の電極活物質を充填で
き多孔質であるため高放電容量を得ることができ、種々
の電池の電極として利用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越後 良彰 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 大澤 利幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 加幡 利幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 木村 興利 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内
Claims (2)
- 【請求項１】 超高分子量ポリエチレン５〜９０wt％及
びアルミニウム−リチウム合金１０〜９５wt％を含有
し、気孔率２０〜８０％である複合電極。 - 【請求項２】 請求項１記載の複合電極を使用する電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211932A JPH0554892A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 複合電極および電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3211932A JPH0554892A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 複合電極および電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0554892A true JPH0554892A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16614071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3211932A Pending JPH0554892A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 複合電極および電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0554892A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049669A3 (en) * | 1999-02-19 | 2001-02-15 | Amtek Res Int Llc | Electrically conductive, freestanding microporous polymer sheet |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP3211932A patent/JPH0554892A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049669A3 (en) * | 1999-02-19 | 2001-02-15 | Amtek Res Int Llc | Electrically conductive, freestanding microporous polymer sheet |
| JP2002542574A (ja) * | 1999-02-19 | 2002-12-10 | アムテック リサーチ インターナショナル エルエルシー | 導電性自立マイクロポーラスポリマーシート |
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