JPH06243715A - Manufacture of polypyrrole molding - Google Patents

Manufacture of polypyrrole molding

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JPH06243715A
JPH06243715A JP5026765A JP2676593A JPH06243715A JP H06243715 A JPH06243715 A JP H06243715A JP 5026765 A JP5026765 A JP 5026765A JP 2676593 A JP2676593 A JP 2676593A JP H06243715 A JPH06243715 A JP H06243715A
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polypyrrole
ion
negative ion
discharge
anions
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和彦 佐藤
Hiroyuki Tanaka
広幸 田中
Kaoru Iwata
薫 岩田
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Teijin Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable the charge and discharge at a high current density, and to obtain a comp molding effective as the active material for polymer secondary battery having a high charge and discharge capacity by dipping negative ion, which is included in polypyrrole obtained by the electrolytic polymerizing method, in the polar organic solvent before/after changing the negative ion to smaller negative ion. CONSTITUTION:Polypyrrole is obtained by dipping an electrode substrate for polymerization in the solvent, in which support salt including negative ion and positive ion at a large ion size and pyrrole are dissolved evenly, and performing the electrolytic oxidation polymerization. The negative ion at a large ion size is surrounded by the polymer at the time of polymerizing polypyrrole, and the operation for exchanging the negative ion with a smaller negative ion is performed. When this polypyrrole negative ion is exchanged, polypyrrole is dipped in the organic solvent having a high affinity with the polypyrrole before or after the exchange. Movement of the small negative ion for diffusion is thereby facilitated to obtain a molding having a high charge and discharge capacity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、改良されたポリマー二
次電池用電極に適したポリピロール成形体の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a polypyrrole molded article suitable for an improved polymer secondary battery electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に導電性重合体は、高い導電度を示
すことに加えて、電気化学的に酸化・還元される性質を
有することが知られている。そして、導電性重合体の酸
化・還元反応に伴って、それに含まれる陰イオンの出入
りが起こることが知られている。この機能を用いること
により電極として利用され、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリアニリンなどを用いた電極が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Generally, it is known that a conductive polymer has a property of being oxidized and reduced electrochemically in addition to exhibiting a high conductivity. It is known that the anions contained in the conductive polymer come in and out with the oxidation / reduction reaction of the conductive polymer. An electrode using polypyrrole, polythiophene, polyaniline, or the like has been proposed by utilizing this function as an electrode.

【0003】しかしながら、従来提案されている導電性
高分子をこれらの電極として用いる場合、高い充放電容
量が得にくい。この現象は特に高電流密度での充放電に
おいて認められる。例えば、高容量タイプの厚膜電極の
場合において高出力を得にくい原因となっている。
However, when the conventionally proposed conductive polymer is used as these electrodes, it is difficult to obtain a high charge / discharge capacity. This phenomenon is observed especially in charge and discharge at high current density. For example, in the case of a high-capacity type thick film electrode, it is difficult to obtain a high output.

【0004】これらの問題点を解決する目的で、特開昭
62―2468号公報や特開平2―119051号公報
において、あらかじめイオン半径の大きい陰イオンを含
む導電性高分子を作成し、電池に組み込むに当たりイオ
ン半径の小さい陰イオンを含む電解質を用いる提案がな
されている。しかしながら、この方法でも薄膜の場合に
は多少の効果が認められるものの、厚膜においてはその
効果は十分ではない。
In order to solve these problems, a conductive polymer containing an anion having a large ionic radius is prepared in advance in Japanese Patent Laid-Open No. 62-2468 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-119051 to prepare a battery. It has been proposed to use an electrolyte containing anions having a small ionic radius for incorporation. However, even with this method, some effects are recognized in the case of a thin film, but the effects are not sufficient in a thick film.

【0005】さらに、特開平4―181652号公報で
は、あらかじめ大きい陰イオンを含むポリピロールを電
解重合とアンドーピングを繰り返しながら、言い換えれ
ば陰イオンを出し入れしながら厚膜のポリピロール重合
を行い、しかる後、電気化学的あるいは化学的方法によ
って小さい陰イオンに交換する方法が提案されている。
この方法は、重合時に陰イオンを出し入れすることによ
り陰イオンの拡散通路(チャンネル)を確保し、さらに
小さい陰イオンに交換することにより陰イオンの拡散を
容易にするという思想に基づいている。この方法による
と高い電流密度でもかなり高い充放電容量が得られる
が、それでも十分な容量を得るには達していない。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-181652, thick film polypyrrole polymerization is carried out by repeating electrolytic polymerization and undoping of polypyrrole containing a large anion in advance, that is, while anion is being taken in and out. A method of exchanging small anions by an electrochemical method or a chemical method has been proposed.
This method is based on the idea that the anion diffusion passages (channels) are secured by moving anions in and out during polymerization, and the anions are facilitated by exchanging with smaller anions. According to this method, a considerably high charge / discharge capacity can be obtained even at a high current density, but it still does not reach a sufficient capacity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリマー二
次電池のかかる欠点に鑑み、高い電流密度での充放電を
可能にし、かつ高い充放電容量を得ることのできるポリ
マー二次電池の活物質として有用なポリピロール成形体
を得ることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the drawbacks of the polymer secondary battery, the present invention provides a polymer secondary battery which can be charged and discharged at a high current density and can obtain a high charge and discharge capacity. The purpose is to obtain a polypyrrole molded product useful as a substance.

【0007】そのためには、ポリピロール成形体中の陰
イオンの放散を高めてやることが有効である。ポリピロ
ールのような密な成形体では、充放電に伴う陰イオンの
出入り、すなわち陰イオンの成形体中の拡散を円滑に進
行させるためには、あらかじめ大きい陰イオンを含むポ
リピロールを電解重合とアンドーピングを繰り返して陰
イオンを出し入れしながら重合した後、小さい陰イオン
に交換するということは有効な方法であるが、その操作
だけでは必ずしも十分とは言えない。
For that purpose, it is effective to enhance the emission of anions in the polypyrrole molded article. In dense compacts such as polypyrrole, in order to smoothly move in and out of anions associated with charging and discharging, that is, to facilitate the diffusion of anions in the compact, polypyrrole containing large anions is preliminarily electropolymerized and undoped. It is an effective method to repeat the above procedure to polymerize while anion is taken in and out, and then to exchange it with a smaller anion, but the operation alone is not always sufficient.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、電解重合法に
より得られたポリピロールに含まれる陰イオンを、より
小さい陰イオンに交換することからなるポリピロール成
形体の製造方法において、交換前および/または交換後
に極性有機溶媒により浸漬処理することを特徴とするポ
リピロール成形体の製造方法である。
The present invention provides a method for producing a polypyrrole molded article, which comprises exchanging anions contained in a polypyrrole obtained by an electrolytic polymerization method with smaller anions, before and / or after exchange. Alternatively, it is a method for producing a polypyrrole molded article, which comprises immersing the substrate in a polar organic solvent after replacement.

【0009】本発明者らは、ポリピロール中の陰イオン
の出入り(拡散)をさらに高める点に着目し、上記の陰
イオン交換に際し交換前および/または交換後にポリピ
ロールとの親和性の高い極性有機溶媒に浸漬すれば、イ
オン拡散のチャンネル成形が円滑に進行するものと考え
鋭意検討の結果本発明を完成するに至った。
The present inventors have paid attention to the point of further increasing the inflow / outflow (diffusion) of anions in polypyrrole, and in the above-mentioned anion exchange, a polar organic solvent having a high affinity with polypyrrole before and / or after exchange. It was thought that the channel formation of ion diffusion would proceed smoothly by immersing it in, and as a result of intensive studies, the present invention was completed.

【0010】本発明のポリピロールは複素五員環の無置
換あるいは置換ピロールからなる共役系導電性高分子で
ある。置換基を有するものとして、3位および/または
4位がアルキル基、アルコキシ基、カルボキシ基、カル
ボキシメチル基などで置換されているものが挙げられ
る。
The polypyrrole of the present invention is a conjugated conductive polymer composed of an unsubstituted or substituted pyrrole having a five-membered heterocyclic ring. Examples of those having a substituent include those in which the 3-position and / or the 4-position are substituted with an alkyl group, an alkoxy group, a carboxy group, a carboxymethyl group or the like.

【0011】本発明の一般的な実施態様は次の通りであ
る。すなわち、ポリピロールはイオンサイズの大きな陰
イオンと陽イオンを含む支持塩とピロールとを均一に溶
解させた溶液中で重合用電極基板を浸漬し、電解酸化重
合させて得られる。イオンサイズの大きな陰イオンはポ
リピロールを重合する際に重合体に取り込まれ、さらに
小さな陰イオンに交換する操作を加える。このポリピロ
ールの陰イオンを交換するに際して、交換前または交換
後にポリピロールをそれと親和性の高い特定の極性有機
溶媒に浸漬処理する。以下、順を追って説明する。
A general embodiment of the present invention is as follows. That is, polypyrrole can be obtained by immersing a polymerization electrode substrate in a solution in which a supporting salt containing an anion and a cation having a large ionic size and pyrrole are uniformly dissolved and electrolytically oxidatively polymerizing the electrode substrate. The anion having a large ion size is incorporated into the polymer when the polypyrrole is polymerized, and an operation of exchanging the anion with a smaller anion is added. When exchanging the anions of the polypyrrole, the polypyrrole is immersed in a specific polar organic solvent having a high affinity before or after the exchange. Hereinafter, description will be made step by step.

【0012】(電解重合)本発明において電解重合に用
いる支持塩の陰イオンは、ポリピロール成形体、すなわ
ち電極として使用する際の成形体に含まれる陰イオンに
比べて十分に大きい必要がある。そうでないと、陰イオ
ンを交換してもイオン拡散が円滑に進行しないことにな
る。そのためには、電解重合に用いる支持塩の陰イオン
の分子量は150以上であることが好ましい。また、支
持塩の陰イオンのサイズは、8オングストローム以上が
好ましい。ここで陰イオンのイオンサイズは、イオン化
原子を含んで、その分子の長軸方向の長さである。
(Electrolytic Polymerization) The anion of the supporting salt used for electrolytic polymerization in the present invention must be sufficiently larger than the anion contained in the polypyrrole molded product, that is, the molded product when it is used as an electrode. Otherwise, even if the anions are exchanged, the ion diffusion will not proceed smoothly. For that purpose, the molecular weight of the anion of the supporting salt used for electrolytic polymerization is preferably 150 or more. The size of the anion of the supporting salt is preferably 8 angstroms or more. Here, the ion size of the anion is the length in the major axis direction of the molecule including the ionized atom.

【0013】これらのイオンサイズの大きな支持塩の陰
イオンとしては、Cn 2n+1SO3 - (n=4〜12)
で示されるパーフルオロアルカンスルホン酸イオン、一
般式Cn 2n+1SO3 - (n=4〜12)で示されるア
ルカンスルホン酸イオン、一般式Cn 2n+1OSO3 -
(n=4〜12)で示されるパーフルオロアルキル硫酸
エステルイオン、一般式Cn 2n+1OSO3 - (n=4
〜12)で示されるアルキル硫酸エステルイオン、無置
換および置換ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン
酸などのスルホン酸類の各イオンなどが挙げられる。ま
た、カルボン酸としては、無置換および置換安息香酸が
挙げられる。これらのうち、より好ましくは、イオンサ
イズおよび形状から、ベンゼンスルホン酸、トルエンス
ルホン酸、p―tert―ブチルベンゼンスルホン酸、
2,4,6―トリイソプロピルベンゼンスルホン酸、オ
クチルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン
酸などのアルキルベンゼンスルホン酸、メトキシベンゼ
ンスルホン酸、5―スルホイソフタル酸、5―スルホイ
ソフタル酸ジメチルエステル、5―スルホイソフタル酸
ジヒドロキシエチルエステル、ナフタレンスルホン酸な
どが挙げられる。
The shadow of these large ionic size supporting salts
As an ion, CnF2n + 1SO3 -(N = 4 to 12)
A perfluoroalkanesulfonate ion represented by
General formula CnH2n + 1SO3 -(N = 4 to 12)
Rucan sulfonate ion, general formula CnF2n + 1OSO3 -
Perfluoroalkyl sulfuric acid represented by (n = 4 to 12)
Ester ion, general formula CnH2n + 1OSO3 -(N = 4
~ 12) alkyl sulfate ester ion
Substituted and substituted benzenesulfonic acid, naphthalene sulfone
Each ion of sulfonic acids such as acid can be used. Well
Further, as the carboxylic acid, unsubstituted and substituted benzoic acids are
Can be mentioned. Of these, more preferred is ion
Size and shape, benzenesulfonic acid, toluene
Rufonic acid, p-tert-butylbenzenesulfonic acid,
2,4,6-triisopropylbenzenesulfonic acid, o
Cutylbenzene sulfonic acid, dodecyl benzene sulfone
Alkylbenzene sulfonic acid such as acid, methoxybenze
Acid, 5-sulfoisophthalic acid, 5-sulfoi
Sophthalic acid dimethyl ester, 5-sulfoisophthalic acid
Dihydroxyethyl ester, naphthalene sulfonic acid
Which can be mentioned.

【0014】これらを構成成分とする支持塩としては、
これらの陰イオンの対イオンであるテトラメチルアンモ
ニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テト
ラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニ
ウムイオンなどのテトラアルキルアンモニウムイオンと
の塩、Li、Na、Kなどのアルカリ金属イオンの塩な
どが挙げられる。
The supporting salt containing these as components is
Tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, and other tetraalkylammonium ion salts, which are counterions of these anions, salts of alkali metal ions such as Li, Na, and K, etc. Is mentioned.

【0015】本発明の電解重合は、前記のイオンサイズ
の大きな陰イオンを含む支持塩を電解質として、溶媒に
対して0.0001M〜1M、好ましくは0.001M
〜0.5Mの濃度で溶解した電解液を用いて行う。
In the electrolytic polymerization of the present invention, the supporting salt containing an anion having a large ion size is used as an electrolyte in an amount of 0.0001M to 1M, preferably 0.001M, with respect to the solvent.
Conducted using an electrolytic solution dissolved at a concentration of 0.5M.

【0016】本発明の電解重合の電解液に用いられる溶
媒としては、一般に電気化学反応に用いられる溶媒、例
えばアセトニトリル、ベンゾニトリル、水、プロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、ニトロベンゼ
ン、テトラヒドロフラン、ニトロメタン、スルホラン、
ジメトキシエタン、さらにエチレングリコール、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテルなどおよびそれらの混合溶媒が用い
られる。
The solvent used in the electrolytic solution of the electropolymerization of the present invention is a solvent generally used in electrochemical reactions such as acetonitrile, benzonitrile, water, propylene carbonate, ethylene carbonate, nitrobenzene, tetrahydrofuran, nitromethane, sulfolane,
Dimethoxyethane, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, and the like, and mixed solvents thereof are used.

【0017】また、電解重合に用いられる電極も特に限
定はないが、電気化学反応に用いられる白金、パラジウ
ム、金、銀、ニッケル、ステンレス鋼などの金属、また
はこれらに類した導電性材料や炭素材料の電極などが用
いられる。
The electrode used in the electrolytic polymerization is not particularly limited, but metals such as platinum, palladium, gold, silver, nickel, stainless steel, etc. used in the electrochemical reaction, or conductive materials similar to these or carbon are used. The material such as an electrode is used.

【0018】本発明におけるポリピロールの電解重合
は、例えば「導電性高分子材料」(雀部博之監修、シー
エムシー、昭和58年発行)、「新・導電性高分子材
料」(雀部博之監修、シーエムシー、1987年発
行)、「Handbood of Conducting Polymers 」(T.A. S
kotheim(ed.)、Marcel Dekker, New York,1986)に
開示されている方法によることができる。
The electropolymerization of polypyrrole in the present invention is performed by, for example, "conductive polymer material" (supervised by Hiroyuki Sparrow, CMC, published in 1983), "new conductive polymer material" (supervised by Hiroyuki Sparrow, CMC). , 1987), "Handbood of Conducting Polymers" (TA S
Kotheim (ed.), Marcel Dekker, New York, 1986).

【0019】(アンドーピング)本発明のポリピロール
成形体の電池特性をより効果的に引き出すには、重合操
作中に電解重合およびアンドーピングを繰り返し行うこ
とが好ましい。ここで、アンドーピングとは、ポリピロ
ール中に含まれる陰イオンをポリピロール中から引き出
すことを意味する。そのためには、一般には陽極と陰極
間の電位差、すなわち電圧値が時間と共に正と負との間
を交互に反復して変化しかつ正電圧値である期間が大な
る対称電圧を印加した電解重合法をとる。非対称電圧の
印加によってもよい。この場合、電解時の電流は零→正
→負→零というサイクルを繰り返し、零→正→零の期間
で陽極表面でポリピロールの電解重合がおこる。この期
間では、電解重合が進行すると共にその前の期間でアン
ドーピングされたポリピロール重合体のドーピングが進
行する。従って、正電圧期間が大とすると、この間に重
合、ドーピングの両反応が充分進行することができる。
零→負→零の期間では上記の重合は起こらず、ポリピロ
ールのアンドーピングが起きる。上記の操作により、以
上の支持塩の陰イオンがアンドーピングとドーピングを
繰り返し、ポリピロール成形体中にイオンの拡散通路が
形成される。
(Undoping) In order to more effectively bring out the battery characteristics of the polypyrrole molded article of the present invention, it is preferable to repeatedly carry out electrolytic polymerization and undoping during the polymerization operation. Here, undoping means that anions contained in polypyrrole are extracted from the polypyrrole. To this end, in general, the potential difference between the anode and the cathode, that is, the electrolytic weight applied with a symmetrical voltage in which the voltage value changes alternately with time between positive and negative and the period of the positive voltage value is large. Take legality. It is also possible to apply an asymmetric voltage. In this case, the current during electrolysis repeats the cycle of 0 → positive → negative → zero, and during the period of 0 → positive → zero, electrolytic polymerization of polypyrrole occurs on the surface of the anode. In this period, the electrolytic polymerization proceeds and the doping of the undoped polypyrrole polymer proceeds in the preceding period. Therefore, if the positive voltage period is long, both polymerization and doping reactions can sufficiently proceed during this period.
In the period of zero → negative → zero, the above-mentioned polymerization does not occur, and undoping of polypyrrole occurs. By the above operation, the anions of the above supporting salt are repeatedly undoped and doped to form ion diffusion paths in the polypyrrole molded article.

【0020】電解重合時に加える電位は、単量体の酸化
還元電位以上を上限として、また重合体の還元電位以下
を下限としてその間で行う。印加電位の上限は、好まし
くは単量体、溶媒、支持塩などの副反応が併発しない範
囲の、重合酸化電位以上の電位が用いられる。また、印
加電位の下限は、好ましくは、ポリマーの還元電位以下
の電位が用いられる。電解時に印加される上限電位は、
0.7〜1.5V(対Ag/AgCl)、好ましくは
0.8〜1.2Vが用いられ、下限電位は−1.5〜−
0.3V、好ましくは−1.0〜−0.4Vが用いられ
る。陽極に印加する電位を、ポリマーの酸化電位よりも
高い電位と還元電位よりも低い電位の間で昇降させれば
陰イオンの出入りが起こり、単量体の酸化電位の下限以
上になれば重合が起こる。従って、ポリマー生成と陰イ
オンの出入りのバランスを考えて電位とその保持時間を
設定すればよい。以下このように陽極に印加する電位を
時間とともに上限電位と下限電位との間で変えさせる操
作を、電位を昇降するとよぶ。
The potential applied during the electropolymerization is carried out between the oxidation-reduction potential of the monomer and the upper limit, and below the reduction potential of the polymer and the lower limit. As the upper limit of the applied potential, a potential higher than the polymerization oxidation potential is preferably used within a range in which side reactions such as a monomer, a solvent and a supporting salt do not occur simultaneously. The lower limit of the applied potential is preferably a potential lower than the reduction potential of the polymer. The upper limit potential applied during electrolysis is
0.7 to 1.5 V (vs Ag / AgCl), preferably 0.8 to 1.2 V is used, and the lower limit potential is -1.5 to-.
0.3V, preferably -1.0 to -0.4V is used. If the potential applied to the anode is raised or lowered between a potential higher than the oxidation potential of the polymer and a potential lower than the reduction potential, anions will enter and leave, and polymerization will occur if the oxidation potential of the monomer becomes lower than the lower limit. Occur. Therefore, the potential and the holding time thereof may be set in consideration of the balance between polymer generation and anion inflow / outflow. Hereinafter, the operation of changing the potential applied to the anode between the upper limit potential and the lower limit potential with time is referred to as raising and lowering the potential.

【0021】陽極に印加する電位の波形には特に制限は
ないが、一般には矩形波、三角波、正弦波あるいはそれ
らを重畳した波形が用いられる。
The waveform of the potential applied to the anode is not particularly limited, but generally a rectangular wave, a triangular wave, a sine wave or a waveform in which they are superimposed is used.

【0022】また、本発明における電解重合は、両極間
に通電する電流を時間とともに正と負との間を交互に反
復して変化しかつ正電流を通電する期間が大なる電流を
通電した電解重合法によることができる。非対称電圧の
印加によってもよい。この場合、電解時の電流は零→正
→負→零というサイクルを繰り返し、正電流の通電期間
で電解重合が起こる。この期間では、電解重合が進行す
るとともにその前の負電流期間でアンドーピングされた
ポリピロール重合体のドーピングが進行する。従って、
正電流期間を大とすると、この間に重合、ドーピングの
両反応が充分進行することができる。零→負→零の期間
では上記の重合は起こらず、アンドーピングが起きる。
上記の操作により、以上の支持塩の陰イオンがアンドー
ピングとドーピングを繰り返し、ポリピロール成形体中
にイオンの拡散通路が形成される。
The electropolymerization in the present invention is an electrolysis in which a current flowing between both electrodes is alternately changed over time between positive and negative and a positive current is supplied for a long period. The polymerization method can be used. It is also possible to apply an asymmetric voltage. In this case, the current during electrolysis repeats the cycle of 0 → positive → negative → zero, and electrolytic polymerization occurs during the period of passing the positive current. During this period, the electropolymerization proceeds and the doping of the undoped polypyrrole polymer proceeds during the preceding negative current period. Therefore,
When the positive current period is made large, both reactions of polymerization and doping can sufficiently proceed during this period. In the period of zero → negative → zero, the above-mentioned polymerization does not occur, and undoping occurs.
By the above operation, the anions of the above supporting salt are repeatedly undoped and doped to form ion diffusion paths in the polypyrrole molded article.

【0023】電解重合時の正電流は、陽極での電流密度
として0.01〜100mA/cm2、好ましくは0.0
5〜50mA/cm2 である。正電流の電流密度が大き過
ぎる場合には、陽極電位が上り過ぎて単量体、溶媒、支
持塩などの副反応が併発する恐れがある。また電流密度
が小さすぎる場合には、重合に要する時間が長くなり生
産性が極端に低下する。電解重合時の負電流は、陽極で
の電流密度として0.01〜100mA/cm2 、好まし
くは0.05〜50mA/cm2 である。負電流の電流密
度が大きすぎる場合には、陰イオンのアンドーピングが
不十分となる。また、負電流の電流密度が小さすぎる場
合にはアンドーピングに要する時間が長くなり生産性が
極端に低下する。従って、電位を昇降する場合と同様
に、ポリマー生成とイオンの出入りのバランスを考えて
電位とその保持時間を設定すればよい。電極間に通電す
る電流の波形には特に制限はないが、一般には矩形波、
三角波、正弦波あるいはそれらを重畳した波形が用いら
れる。
The positive current during electrolytic polymerization is 0.01 to 100 mA / cm 2 , preferably 0.0 as the current density at the anode.
It is 5 to 50 mA / cm 2 . If the current density of the positive current is too large, the anode potential may rise too much and side reactions such as monomers, solvents, supporting salts, etc. may occur at the same time. If the current density is too low, the time required for the polymerization will be long and the productivity will be extremely reduced. Negative current during electrolytic polymerization is, 0.01~100mA / cm 2 as a current density at the anode, preferably 0.05~50mA / cm 2. If the current density of the negative current is too high, undoping of anions will be insufficient. Further, if the current density of the negative current is too small, the time required for undoping becomes long, resulting in extremely low productivity. Therefore, as in the case of raising and lowering the potential, the potential and the holding time thereof may be set in consideration of the balance between polymer production and ion ingress and egress. There is no particular limitation on the waveform of the current flowing between the electrodes, but generally a rectangular wave,
A triangular wave, a sine wave, or a waveform in which they are superimposed is used.

【0024】次に、重合温度は、−50〜+50℃、好
ましくは−40〜+40℃の範囲が用いられる。それ未
満の温度では系の粘度が上がるため極間電圧が上がり過
ぎて副反応が起こり易くなるため好ましくなく、それを
越える温度では副反応が起こるため好ましくない。
The polymerization temperature is -50 to + 50 ° C, preferably -40 to + 40 ° C. If the temperature is lower than that, the viscosity of the system is increased, and the voltage between the electrodes is excessively increased to easily cause a side reaction, which is not preferable.

【0025】電解重合とアンドーピング処理の繰り返し
周期の1サイクル当たりで形成されるフイルムの厚さ
は、0.1〜50μm、より好ましくは0.3〜30μ
m、特に好ましくは0.5〜15μmである。
The thickness of the film formed per cycle of the repeating cycle of electrolytic polymerization and undoping treatment is 0.1 to 50 μm, more preferably 0.3 to 30 μm.
m, particularly preferably 0.5 to 15 μm.

【0026】電解重合とアンドーピング処理の繰り返し
周期は10〜10,000秒/サイクルであることが好
ましい。電解重合とアンドーピング処理の繰り返し周期
が10秒/サイクル未満では陰イオンの交換反応が追い
つかず、充分なイオンの出入りが起こらない。一方この
周期が10,000秒/サイクルを越える場合、1サイ
クル当たりの酸化電位に保持される時間が長くなるため
に、1サイクル当たりの重合フイルムの厚さが厚くなり
ポリマー中の陰イオンの出入りが困難となる。
It is preferable that the repeating period of the electrolytic polymerization and the undoping treatment is 10 to 10,000 seconds / cycle. If the repetition period of electrolytic polymerization and undoping treatment is less than 10 seconds / cycle, the anion exchange reaction cannot catch up, and sufficient ion entry / exit does not occur. On the other hand, if this cycle exceeds 10,000 seconds / cycle, the oxidation potential per cycle is held for a long time, and the thickness of the polymer film per cycle becomes thicker, and the anions in and out of the polymer flow in and out. Will be difficult.

【0027】ここで得られるポリピロールは、二次電池
の電極に供するに適した厚さ、すなわち50μm以上、
好ましくは50〜2,000μmである。
The polypyrrole obtained here has a thickness suitable for use as an electrode of a secondary battery, that is, 50 μm or more,
It is preferably 50 to 2,000 μm.

【0028】(陰イオンの交換)上記の方法で得られた
ポリピロールの陰イオンを小さい陰イオンに交換する際
に、交換前および/または交換後に極性有機溶媒に浸漬
処理することにより、本発明のポリピロール成形体が得
られる。
(Exchange of Anion) When the anion of the polypyrrole obtained by the above method is exchanged for a small anion, dipping treatment is carried out in a polar organic solvent before and / or after the exchange, whereby A polypyrrole molded product is obtained.

【0029】ポリピロールの陰イオンは以下の方法で交
換することができる。ポリピロールに導入・交換させる
小さい陰イオンは、ポリピロールの重合に用いた支持塩
の陰イオンと分子量あるいはイオンサイズの差が大きい
ほど好ましい。小さい陰イオンは、分子量150以下で
イオンサイズが8オングストローム以下のイオンであ
り、NO3 - 、HSO4 - 、BF4 - 、PF6 - 、CF
3 SO3 - 、ClO4 - などを挙げることができる。特
に二次電池に用いられる電解質を考慮した場合、BF4
- 、PF6 - およびClO4 - が特に好適である。
The anions of polypyrrole are combined by the following method.
Can be exchanged. Introduce / change polypyrrole
Small anions are the supporting salts used in the polymerization of polypyrrole
Large difference in molecular weight or ion size from anion of
Is more preferable. Small anions have a molecular weight of 150 or less
Ions with an ion size of 8 Å or less
No, no3 -, HSOFour -, BFFour -, PF6 -, CF
3SO3 -, ClOFour -And so on. Special
When considering the electrolyte used in the secondary battery,Four
-, PF6 -And ClOFour -Are particularly preferred.

【0030】上記の小さい陰イオンを含む電解質を溶解
する溶媒としては、電解質を溶解しやすいものであれば
良く、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート等の環状カーボネート、ジメチルアセトアミド、
ジメチルホルムアミド、N―メチルピロリドン、ジメチ
ルスルホキシド、テトラメチル尿素、スルホラン等の塩
基性極性溶媒、γ―ブチロラクトン、β―プロピオラク
トン等のラクトン類等の極性溶媒、また、その他ジメト
キシエタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロ
ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ニトロメ
タン、エチレングリコール、エチレングリコールモノメ
チルエーテル、水等が挙げられる。浸漬効果を有効にす
る観点からは、これらの溶媒の内、後述の極性有機溶媒
が好適である。これらの溶媒は、単独でも混合溶媒でも
良い。
As the solvent for dissolving the electrolyte containing the small anion, any solvent that can easily dissolve the electrolyte may be used, and examples thereof include cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, dimethylacetamide,
Basic polar solvents such as dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, tetramethylurea, sulfolane, polar solvents such as lactones such as γ-butyrolactone and β-propiolactone, and other dimethoxyethane, acetonitrile, benzo. Examples thereof include nitrile, nitrobenzene, tetrahydrofuran, dioxane, nitromethane, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, water and the like. Among these solvents, the polar organic solvent described later is preferable from the viewpoint of making the dipping effect effective. These solvents may be used alone or as a mixed solvent.

【0031】上記の交換用陰イオンを含む電解液中でポ
リピロール成形体に印加する電位を昇降させることによ
り、電解重合支持塩の陰イオンをそれよりイオンサイズ
の小さい陰イオン(陰イオン)でイオン交換することが
できる。電位を昇降させる方法は、前記重合時の方法に
準じた方法、条件で行えばよい。
By raising or lowering the potential applied to the polypyrrole molded body in the electrolytic solution containing the above-mentioned exchange anion, the anion of the electropolymerization supporting salt is anion with a smaller ion size (anion). Can be exchanged. The method of raising and lowering the potential may be performed according to the method and conditions according to the method at the time of polymerization.

【0032】本発明の浸漬処理に用いる極性有機溶媒と
しては、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド、N―メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テ
トラメチル尿素、スルホラン等の塩基性極性溶媒、γ―
ブチロラクトン、β―プロピオラクトン等のラクトン類
等が挙げられる。特に、ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミド、N―メチルピロリドン等のアミド系極
性溶媒、プロピレンカーボネートが効果の点、経済性を
勘案すると好ましい。これらの溶媒は、単独でも混合溶
媒でも良い。
The polar organic solvent used in the immersion treatment of the present invention includes basic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, tetramethylurea and sulfolane, and γ-
Examples include lactones such as butyrolactone and β-propiolactone. Particularly, amide-based polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and the like, and propylene carbonate are preferable in consideration of the effect and economical efficiency. These solvents may be used alone or as a mixed solvent.

【0033】ポリピロールを浸漬処理する極性有機溶媒
には、電解質を溶解して用いることが好ましい。それ
は、電解質を添加しないと、浸漬処理の間にポリピロー
ルから陰イオンが溶媒中に抽出されポリピロールが不活
性化され充放電特性が低下する場合があるためである。
ここに電解質としては無機、有機の酸のアルカリ金属
塩、あるいは無機、有機の酸のテトラアルキルアンモニ
ウム塩などが挙げられる。本発明に好適に用いられる電
解質は、ポリピロールの電解重合に用いた支持塩の陰イ
オンよりイオンサイズの小さい陰イオンを前記ポリピロ
ール内に導入・交換させる際に用いる電解質である。上
記イオンサイズの小さい陰イオンは、サイズが8オング
ストローム以下で分子量150以下のイオンであり、N
3 - 、HSO4 - 、BF4 - 、PF6 - 、CF3 SO
3 - 、ClO4 - などを挙げることができる。特に二次
電池に用いられる電解質を考慮した場合、BF4 - 、P
6 -およびClO4 - が特に好適である。
An electrolyte is preferably dissolved in the polar organic solvent in which the polypyrrole is dipped. This is because, if the electrolyte is not added, anions may be extracted from the polypyrrole into the solvent during the dipping treatment, the polypyrrole may be inactivated, and the charge / discharge characteristics may deteriorate.
Examples of the electrolyte include alkali metal salts of inorganic or organic acids, or tetraalkylammonium salts of inorganic or organic acids. The electrolyte preferably used in the present invention is an electrolyte used when introducing or exchanging an anion having an ion size smaller than that of the supporting salt used for the electropolymerization of polypyrrole into the polypyrrole. The anion having a small ion size is an ion having a size of 8 angstroms or less and a molecular weight of 150 or less.
O 3 , HSO 4 , BF 4 , PF 6 , CF 3 SO
3 , ClO 4 − and the like can be mentioned. Especially when considering the electrolyte used in the secondary battery, BF 4 , P
F 6 and ClO 4 are particularly preferred.

【0034】浸漬溶媒の電解質濃度は特に制限はない
が、通常は0.1M以上である。
The electrolyte concentration of the immersion solvent is not particularly limited, but is usually 0.1 M or more.

【0035】浸漬時の浸漬溶媒の攪拌は、溶媒の循環や
振とう器、超音波発振器などでおこなっても良いし、無
攪拌でも良い。浸漬温度は、溶媒の凝固点以上、沸点以
下であれば良いが、温度が高すぎると副反応などの好ま
しくない反応が起きるため50℃以下が好ましい。
Stirring of the immersion solvent during immersion may be performed by circulating the solvent, using a shaker, an ultrasonic oscillator, or the like, or without stirring. The immersion temperature may be higher than or equal to the freezing point of the solvent and lower than or equal to the boiling point. However, if the temperature is too high, unfavorable reactions such as side reactions occur, and thus the temperature is preferably 50 ° C. or lower.

【0036】浸漬時間は攪拌の有無や温度などの条件に
よって決定されるが、通常は12時間から30日の範囲
である。
The immersion time is determined depending on the conditions such as the presence or absence of stirring and the temperature, but it is usually in the range of 12 hours to 30 days.

【0037】[0037]

【発明の効果】このようにしてポリピロール中の陰イオ
ンがそれよりイオンサイズの小さい陰イオンによってイ
オン交換される。重合時の電位の昇降でポリマー中での
大きな陰イオンの拡散が強制的に何回も繰り返し行われ
るために、陰イオンの大きさに対応するイオンの移動通
路(チャンネル)が成形体の厚さ全体にわたって形成さ
れる。さらに、イオン交換前および/または交換後にポ
リピロールと親和性の高い極性有機溶媒に浸漬すること
により、ポリマーが膨潤して上記のイオンチャンネルが
拡張されると考えられる。従って、この拡張されたチャ
ンネルにより、イオン交換後のポリピロール中の小さな
陰イオンの移動拡散は極めて容易に行われる。したがっ
て、本発明のポリピロール成形体をポリマー二次電池の
電極として用いることにより、高い電流密度での充放電
を可能にし、かつ高い充放電容量を得ることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY In this way, the anions in polypyrrole are ion-exchanged by anions having a smaller ion size. Since the diffusion of large anions in the polymer is forcibly repeated many times due to the rise and fall of the potential during polymerization, the ion migration path (channel) corresponding to the size of the anion has a thickness of the molded body. Formed throughout. Furthermore, it is considered that the above-mentioned ion channel is expanded by swelling the polymer by immersing in a polar organic solvent having a high affinity for polypyrrole before and / or after the ion exchange. Therefore, this expanded channel makes migration and diffusion of small anions in the polypyrrole very easy after ion exchange. Therefore, by using the polypyrrole molded article of the present invention as an electrode of a polymer secondary battery, it is possible to charge and discharge at a high current density and obtain a high charge and discharge capacity.

【0038】以上のようにして得られたポリピロール成
形体の電池特性の評価は次のように行った。すなわち、
得られたポリピロール成形体を正極とし、白金箔を負極
とし、Ag/AgCl電極を参照電極として、三電極電
解セルを構成し、1MのLiCl4 をプロピレンカーボ
ネートに溶かした液を電解液として、各電流密度での定
電流放電、および0.6V(対Ag/AgCl)での定
電位充電を行った。なお、以下の実施例において表記す
る電位はすべてAg/AgCl参照電極に対する電位を
用いた。
The battery characteristics of the polypyrrole molded article obtained as described above were evaluated as follows. That is,
The obtained polypyrrole molded body was used as a positive electrode, the platinum foil was used as a negative electrode, the Ag / AgCl electrode was used as a reference electrode to form a three-electrode electrolytic cell, and a liquid prepared by dissolving 1M LiCl 4 in propylene carbonate was used as an electrolytic solution. A constant current discharge at a current density and a constant potential charge at 0.6 V (vs. Ag / AgCl) were performed. The potentials shown in the following examples are all potentials with respect to the Ag / AgCl reference electrode.

【0039】[0039]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

【0040】[0040]

【実施例1】0.2Mのピロール単量体および0.2M
のp―トルエンスルホン酸テトラエチルアンモニウム塩
((Et)4 N・TsO)を1体積%の水を含むプロピ
レンカーボネートに溶かして電解液を調製した。重合時
にポリピロールに取り込まれる大きな陰イオンは、p―
トルエンスルホン酸イオン(TsOイオン)である。こ
の電解液に、陽極として200メッシュのステンレス
網、対極としてステンレス板を用いて重合セルとした。
Example 1 0.2M pyrrole monomer and 0.2M
P-toluenesulfonic acid tetraethylammonium salt of ((Et) 4 N.TsO) was dissolved in propylene carbonate containing 1% by volume of water to prepare an electrolytic solution. The large anion incorporated into polypyrrole during polymerization is p-
It is a toluene sulfonate ion (TsO ion). A 200 mesh stainless steel net was used as an anode and a stainless steel plate was used as a counter electrode in this electrolytic solution to form a polymerization cell.

【0041】次に、両電極間に電流密度10mA/cm2
の正電流を300秒間通電して陽極のステンレス網表面
にポリピロールを電解重合させた後、電流を反転させて
電流密度5mA/cm2 の負電流を200秒間通電してポ
リピロールに取り込まれたTaOイオンのアンドーピン
グを行った。以上の正電流、負電流の通電を1サイクル
として、20サイクルまでポリピロールを重合した。重
合は窒素雰囲気に保ち、重合温度は25℃に保持した。
陽極のステンレス網に重合したポリピロールは、1サイ
クル当たり膜厚約10μmで、20サイクルでの膜厚は
約200μmであった。なお、2サイクル目以後は、正
電流を通電時にポリピロールが重合するとともに、直前
のサイクルでアンドーピングしたTsOイオンが再びド
ーピングされることになる。
Next, a current density of 10 mA / cm 2 was applied between both electrodes.
Positive current for 300 seconds to electropolymerize polypyrrole on the stainless steel surface of the anode, then reverse the current and apply a negative current with a current density of 5 mA / cm 2 for 200 seconds to trap TaO ions in the polypyrrole. Was undoped. Polypyrrole was polymerized up to 20 cycles with the above positive current and negative current as one cycle. The polymerization was kept in a nitrogen atmosphere and the polymerization temperature was kept at 25 ° C.
The film thickness of polypyrrole polymerized on the stainless steel net of the anode was about 10 μm per cycle, and the film thickness after 20 cycles was about 200 μm. After the second cycle, the polypyrrole is polymerized when a positive current is applied, and the TsO ions undoped in the immediately preceding cycle are doped again.

【0042】次いで、ステンレス網に重合したポリピロ
ールを、1Mの過塩素酸リチウム(LiClO4 )を溶
解したジメチルアセトアミドに5日間、室温下、無攪拌
で浸漬した。
Then, the polypyrrole polymerized on the stainless steel net was immersed in dimethylacetamide in which 1M lithium perchlorate (LiClO 4 ) was dissolved for 5 days at room temperature without stirring.

【0043】次いで、得られたポリピロールについて以
下の方法でイオン交換処理を行った。ポリピロールをス
テンレス網とともに陽極とし、白金箔を対極とし、Ag
/AgCl電極を参照極として、三電極電解セルを構成
した。電解液は、ジメチルアセトアミドに1Mの過塩素
酸リチウムを溶かした液を用いた。次に、陽極に印加す
る電位を、上限電位1.0V、下限電位−1.5Vの電
位範囲で、電位走査速度5mV/秒で5階の昇降を繰り
返した。こうして、重合時にポリピロールにドーピング
されたTsOイオンを、過塩素酸イオン(ClO4 イオ
ン)に交換する処理を行った。
Then, the obtained polypyrrole was subjected to ion exchange treatment by the following method. Polypyrrole with stainless steel mesh as anode, platinum foil as counter electrode, Ag
A three-electrode electrolytic cell was constructed using the / AgCl electrode as a reference electrode. As the electrolytic solution, a solution prepared by dissolving 1M lithium perchlorate in dimethylacetamide was used. Next, the potential applied to the anode was repeatedly raised and lowered on the fifth floor at a potential scanning speed of 5 mV / sec within a potential range of an upper limit potential of 1.0 V and a lower limit potential of −1.5 V. In this way, the TsO ion doped in the polypyrrole at the time of polymerization was exchanged for perchlorate ion (ClO 4 ion).

【0044】こうして得られたポリピロールをステンレ
ス網電極とともに直径1cmの円形に切り出して、電池特
性評価用の電解セルに組み込んだ。電池評価用の電解セ
ルは、正極にポリピロール、負極は白金箔、参照電極と
してAg/AgCl電極を用いて、電解液には1Mの過
塩素酸リチウムを溶かしたプロピレンカーボネート溶液
を用いた。電池特性は、正極電位0.6Vの定電位で3
0分間充電後、続いて電流密度1〜20mA/cm2 の定
電流で放電して、放電終止電位を−1.0Vとした時の
定電流放電容量を測定した。放電電流密度1mA/cm2
では乾燥ポリマー重量当たりの容量密度で66Ah/k
g、放電電流密度10mA/cm2 では容量密度70Ah
/kg、さらに放電電流密度20mA/cm2 でも容量密度
69Ah/kgと、大電流放電においても放電容量の低下
がほとんど見られず高い容量密度を維持した。
The polypyrrole thus obtained was cut into a circular shape having a diameter of 1 cm together with a stainless steel mesh electrode and incorporated into an electrolytic cell for battery characteristic evaluation. In the electrolytic cell for battery evaluation, polypyrrole was used as the positive electrode, platinum foil was used as the negative electrode, an Ag / AgCl electrode was used as the reference electrode, and a propylene carbonate solution in which 1M lithium perchlorate was dissolved was used as the electrolytic solution. The battery characteristics are 3 at a constant potential of positive electrode potential of 0.6V.
After charging for 0 minutes, the battery was subsequently discharged at a constant current with a current density of 1 to 20 mA / cm 2 , and the constant current discharge capacity was measured when the discharge end potential was set to -1.0V. Discharge current density 1mA / cm 2
Then 66 Ah / k in volume density per dry polymer weight
g, capacity density 70 Ah at discharge current density 10 mA / cm 2
/ Kg, and the capacity density was 69 Ah / kg even at a discharge current density of 20 mA / cm 2, and even when discharging a large current, almost no decrease in discharge capacity was observed and a high capacity density was maintained.

【0045】[0045]

【実施例2】実施例1と同様の方法で、ステンレス網電
極に膜厚約200μmのTsO- イオンを陰イオンとし
て含むポリピロールを重合した。次いで、得られたポリ
ピロールを、浸漬溶媒にジメチルホルムアミドを用い
て、実施例1と同様の条件で浸漬処理した。次いで、電
解液溶媒にジメチルホルムアミドを用いて、浸漬処理し
たポリピロールを実施例1と同様の方法でTsO- イオ
ンからClO4 - イオンに陰イオン交換処理を行った。
Example 2 In the same manner as in Example 1, a polypyrrole having a film thickness of about 200 μm and containing TsO ions as anions was polymerized on a stainless steel mesh electrode. Then, the obtained polypyrrole was subjected to an immersion treatment using dimethylformamide as an immersion solvent under the same conditions as in Example 1. Then, using dimethylformamide as an electrolyte solvent, the polypyrrole subjected to the immersion treatment was subjected to anion exchange treatment from TsO ion to ClO 4 ion in the same manner as in Example 1.

【0046】こうして得られたポリピロールを、実施例
1と同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流
密度1mA/cm2 では容量密度で61Ah/kgと実施例
1と同等の放電容量が得られ、放電電流密度10mA/
cm2 では容量密度65Ah/kg、さらに放電電流密度2
0mA/cm2 でも容量密度60Ah/kgと、大電流放電
において放電容量の低下がほとんど見られず高い容量密
度を維持した。
The polypyrrole thus obtained was evaluated for battery characteristics in the same manner as in Example 1. When the discharge current density was 1 mA / cm 2 , the capacity density was 61 Ah / kg, and a discharge capacity equivalent to that in Example 1 was obtained. Discharge current density 10mA /
In cm 2 , the capacity density is 65 Ah / kg, and the discharge current density is 2
Even at 0 mA / cm 2 , the capacity density was 60 Ah / kg, and a high capacity density was maintained with almost no decrease in discharge capacity observed in large current discharge.

【0047】[0047]

【実施例3】実施例1と同様の方法で、ステンレス網電
極に膜厚約200μmのTsO- イオンを陰イオンとし
て含むポリピロールを重合した。次いで、得られたポリ
ピロールを、浸漬溶媒にN―メチルピロリドンを用い
て、実施例1と同様の条件で浸漬処理した。次いで、電
解液溶媒にN―メチルピロリドンを用いて、浸漬処理し
たポリピロールを実施例1と同様の方法でTsO- イオ
ンからClO4 - イオンに陰イオン交換処理を行った。
Example 3 In the same manner as in Example 1, polypyrrole having a film thickness of about 200 μm and containing TsO ions as anions was polymerized on a stainless steel mesh electrode. Next, the obtained polypyrrole was immersed in N-methylpyrrolidone as an immersion solvent under the same conditions as in Example 1. Then, the polypyrrole subjected to the immersion treatment was subjected to anion exchange treatment from TsO ion to ClO 4 ion in the same manner as in Example 1, using N-methylpyrrolidone as the electrolyte solvent.

【0048】こうして得られたポリピロールを、実施例
1と同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流
密度1mA/cm2 では容量密度で67Ah/kgと実施例
1と同等の放電容量が得られ、放電電流密度10mA/
cm2 では容量密度55Ah/kg、さらに放電電流密度2
0mA/cm2 でも容量密度47Ah/kgと、大電流放電
において放電容量の低下が少なく高い容量密度を維持し
た。
The polypyrrole thus obtained was evaluated for battery characteristics in the same manner as in Example 1. When the discharge current density was 1 mA / cm 2 , the capacity density was 67 Ah / kg, and a discharge capacity equivalent to that in Example 1 was obtained. Discharge current density 10mA /
In cm 2 , the capacity density is 55 Ah / kg, and the discharge current density is 2
Even at 0 mA / cm 2 , the capacity density was 47 Ah / kg, and there was little decrease in discharge capacity during high-current discharge, and high capacity density was maintained.

【0049】[0049]

【実施例4】実施例1と同様の方法で、ステンレス網電
極に膜厚約200μmのTsO- イオンを陰イオンとし
て含むポリピロールを重合した。次いで、得られたポリ
ピロールを、浸漬溶媒にプロピレンカーボネートを用い
て、実施例1と同様の条件で浸漬処理した。次いで、電
解液溶媒にプロピレンカーボネートを用いて、浸漬処理
したポリピロールを実施例1と同様の方法でTsO-
オンからClO4 - イオンに陰イオン交換処理を行っ
た。
Example 4 In the same manner as in Example 1, a polypyrrole having a film thickness of about 200 μm and containing TsO ions as anions was polymerized on a stainless steel mesh electrode. Then, the obtained polypyrrole was immersed in propylene carbonate as an immersion solvent under the same conditions as in Example 1. Then, using propylene carbonate as an electrolytic solution solvent, the polypyrrole subjected to the immersion treatment was subjected to anion exchange treatment from TsO ion to ClO 4 ion in the same manner as in Example 1.

【0050】こうして得られたポリピロールを、実施例
1と同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流
密度1mA/cm2 では容量密度で61Ah/kgと実施例
1と同等の放電容量が得られ、放電電流密度10mA/
cm2 では容量密度51Ah/kg、さらに放電電流密度2
0mA/cm2 でも容量密度40Ah/kgと、大電流放電
において放電容量の低下が少なく高い容量密度を維持し
た。
The polypyrrole thus obtained was evaluated for battery characteristics in the same manner as in Example 1. When the discharge current density was 1 mA / cm 2 , the capacity density was 61 Ah / kg, and a discharge capacity equivalent to that in Example 1 was obtained. Discharge current density 10mA /
In cm 2 , the capacity density is 51 Ah / kg, and the discharge current density is 2
Even at 0 mA / cm 2 , the capacity density was 40 Ah / kg, and there was little decrease in discharge capacity during high-current discharge, and high capacity density was maintained.

【0051】[0051]

【比較例1】実施例1と同様の方法で、ステンレス網電
極に膜厚約200μmのTsO- イオンを陰イオンとし
て含むポリピロールを重合した。次いで、得られたポリ
ピロールを溶媒浸漬処理を加えることなく、重合後すぐ
にプロピレンカーボネートに1Mの過塩素酸リチウムを
溶解した電解液中で実施例1と同様の方法でTsO-
オンからClO4 - イオンに陰イオン交換処理を行っ
た。
Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1, a polypyrrole containing TsO ions as anions having a thickness of about 200 μm was polymerized on a stainless steel mesh electrode. Then, the obtained polypyrrole was treated with TsO ion to ClO 4 − in the same manner as in Example 1 in an electrolytic solution in which 1M lithium perchlorate was dissolved in propylene carbonate immediately after polymerization without adding a solvent dipping treatment. The ions were subjected to anion exchange treatment.

【0052】こうして得られたポリピロールを、ステン
レス網とともに直径1cmの円形に切り出して、実施例1
と同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流密
度1mA/cm2 では容量密度で61Ah/kgと実施例1
と同等の放電容量が得られたが、放電電流密度10mA
/cm2 では容量密度37Ah/kg、さらに放電電流密度
20mA/cm2 では容量密度28Ah/kgと、大電流放
電において放電容量の低下が著しくなった。
The polypyrrole thus obtained was cut into a circular shape having a diameter of 1 cm together with a stainless steel net, and Example 1
When the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, the discharge current density was 1 mA / cm 2 , and the capacity density was 61 Ah / kg.
The same discharge capacity was obtained, but the discharge current density was 10mA.
/ Cm 2 , the capacity density was 37 Ah / kg, and the discharge current density was 20 mA / cm 2 , the capacity density was 28 Ah / kg.

【0053】この結果は、ポリピロールを溶媒浸漬処理
しない場合には、ポリピロール中の陰イオンの拡散が十
分円滑に行われないため、特に大電流放電のような短時
間では陰イオンが十分アンドーピングされないことを示
している。
This result shows that when polypyrrole is not soaked in a solvent, the anions in polypyrrole do not diffuse sufficiently smoothly, so that the anions are not sufficiently undoped especially in a short time such as a large current discharge. It is shown that.

【0054】[0054]

【比較例2】実施例1と同様の方法で、ステンレス網電
極に膜厚約200μmのTsO- イオンを陰イオンとし
て含むポリピロールを重合した。次いで、得られたポリ
ピロールを、浸漬溶媒にアセトニトリルを用いて、実施
例1と同様の条件で浸漬処理した。次いで、電解液溶媒
にアセトニトリルを用いて、浸漬処理したポリピロール
を実施例1と同様の方法でTsO- イオンからClO4
- イオンに陰イオン交換処理を行った。
Comparative Example 2 In the same manner as in Example 1, a polypyrrole containing TsO ions as anions having a film thickness of about 200 μm was polymerized on a stainless steel mesh electrode. Next, the obtained polypyrrole was immersed in acetonitrile as an immersion solvent under the same conditions as in Example 1. Then, using acetonitrile as an electrolytic solution solvent, polypyrrole subjected to the immersion treatment was treated with TsO ions to ClO 4 in the same manner as in Example 1.
- was the anion exchange process in ion.

【0055】こうして得られたポリピロールをステンレ
ス網とともに直径1cmの円形に切り出して、実施例1と
同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流密度
1mA/cm2 では乾燥ポリマー重量当たりの容量密度で
45Ah/kg、放電電流密度10mA/cm2 では容量密
度26Ah/kg、さらに放電電流密度20mA/cm2
は容量密度18Ah/kgと、放電容量が低下した。
The polypyrrole thus obtained was cut into a circle having a diameter of 1 cm together with a stainless steel net, and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1. At a discharge current density of 1 mA / cm 2 , the capacity density per dry polymer weight was measured. Discharge capacity decreased to 45 Ah / kg, discharge current density of 10 mA / cm 2 to capacity density of 26 Ah / kg, and discharge current density of 20 mA / cm 2 to capacity density of 18 Ah / kg.

【0056】この結果は、ポリピロールと親和性の低い
アセトニトリルに浸漬すると、ポリピロール中の陰イオ
ン拡散が抑制されてしまい、充放電容量が低くなること
を示している。
The results show that when immersed in acetonitrile, which has a low affinity for polypyrrole, the diffusion of anions in polypyrrole is suppressed and the charge / discharge capacity becomes low.

【0057】表1に実施例1〜4および比較例1〜2の
放電特性をまとめた。ポリピロールのイオン交換の前に
ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N―メ
チルピロリドンおよびプロピレンカーボネートのいずれ
かの溶媒で浸漬処理を行った場合には、浸漬処理をしな
かった場合(比較例1)に比べて、放電電流密度が10
mA/cm2 ないし20mA/cm2 の大電流放電において
容量低下が少ない結果が得られた。
Table 1 shows the discharge characteristics of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. Before the ion exchange of polypyrrole, when the immersion treatment was carried out with any one of the solvents dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and propylene carbonate, compared with the case where the immersion treatment was not carried out (Comparative Example 1). , Discharge current density is 10
The result shows that the capacity decrease is small in the large current discharge of mA / cm 2 to 20 mA / cm 2 .

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】[0059]

【実施例5】比較例1で得られたイオン交換処理後のポ
リピロールを、1Mの過塩素酸リチウム(LiCl
4 )を溶解したジメチルアセトアミドに7日間、室温
下、無攪拌で浸漬処理した。
Example 5 The ion-exchanged polypyrrole obtained in Comparative Example 1 was treated with 1M lithium perchlorate (LiCl).
It was immersed in dimethylacetamide in which O 4 ) was dissolved for 7 days at room temperature without stirring.

【0060】こうして得られたポリピロールを、実施例
1と同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流
密度1mA/cm2 では容量密度で74Ah/kg、放電電
流密度10mA/cm2 では容量密度64Ah/kg、さら
に放電電流密度20mA/cm 2 でも容量密度57Ah/
kgが得られた。すなわち、比較例1のイオン交換処理の
みのポリピロールに比べて、浸漬処理により大電流放電
において放電容量の低下が少なく高い容量密度を保持し
た。
The polypyrrole thus obtained was used in Examples
The battery characteristics were evaluated in the same manner as in 1.
Density 1mA / cm2With a capacity density of 74 Ah / kg,
Flow density 10mA / cm2Then capacity density 64Ah / kg,
Discharge current density of 20mA / cm 2But capacity density 57Ah /
kg was obtained. That is, the ion exchange treatment of Comparative Example 1
Compared to Mino polypyrrole, a large current discharge by immersion treatment
The discharge capacity does not decrease much and the high capacity density is maintained.
It was

【0061】この結果は、イオン交換後にポリピロール
を溶媒浸漬処理することによっても放電特性が改善され
ることを示している。
The results show that the discharge characteristics are also improved by subjecting the polypyrrole to the solvent immersion treatment after the ion exchange.

【0062】[0062]

【実施例6】比較例1で得られたイオン交換処理後のポ
リピロールを、1Mの過塩素酸リチウム(LiCl
4 )を溶解したプロピレンカーボネートに7日間、室
温下、無攪拌で浸漬処理した。
Example 6 The polypyrrole obtained in Comparative Example 1 after the ion exchange treatment was treated with 1M lithium perchlorate (LiCl).
It was immersed in propylene carbonate in which O 4 ) was dissolved for 7 days at room temperature without stirring.

【0063】こうして得られたポリピロールを、実施例
1と同様にして電池特性評価を行ったところ、放電電流
密度1mA/cm2 では容量密度で65Ah/kg、放電電
流密度10mA/cm2 では容量密度52Ah/kg、さら
に放電電流密度20mA/cm 2 でも容量密度44Ah/
kgが得られた。すなわち、比較例1のイオン交換処理の
みのポリピロールに比べて、浸漬処理により大電流放電
において放電容量の低下が少なく高い容量密度を保持し
た。
The polypyrrole thus obtained was used in Examples
The battery characteristics were evaluated in the same manner as in 1.
Density 1mA / cm2The capacity density is 65 Ah / kg,
Flow density 10mA / cm2Then, the capacity density is 52 Ah / kg,
Discharge current density of 20mA / cm 2But capacity density 44Ah /
kg was obtained. That is, the ion exchange treatment of Comparative Example 1
Compared to Mino polypyrrole, a large current discharge by immersion treatment
The discharge capacity does not decrease much and the high capacity density is maintained.
It was

【0064】この結果は、イオン交換後にポリピロール
を溶媒浸漬処理することによっても放電特性が改善され
ることを示している。
The results show that the discharge characteristics are also improved by subjecting the polypyrrole to the solvent immersion treatment after the ion exchange.

【0065】[0065]

【実施例7】実施例1と同様の方法でジメチルアセトア
ミドに浸漬処理後、イオン交換したポリピロールを、1
Mの過塩素酸リチウム(LiClO4 )を溶解したプロ
ピレンカーボネートに7日間および14日間、室温下、
無攪拌で浸漬処理した。
Example 7 After dipping in dimethylacetamide in the same manner as in Example 1, the ion-exchanged polypyrrole was treated with 1
M propylene carbonate in which lithium perchlorate (LiClO 4 ) was dissolved for 7 days and 14 days at room temperature,
Immersion treatment was performed without stirring.

【0066】こうして得られたポリピロールを、実施例
1と同様にして電池特性評価を行った結果を表2に示
す。イオン交換前および交換後に溶媒浸漬処理すること
により大電流放電において放電容量の低下がほとんど見
られない高い容量密度を維持した。
The thus-obtained polypyrrole was evaluated for battery characteristics in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2. By carrying out the solvent immersion treatment before and after the ion exchange, a high capacity density was maintained in which a decrease in discharge capacity was hardly observed in a large current discharge.

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解重合法により得られたポリピロール
に含まれる陰イオンを、より小さい陰イオンに交換する
ことからなるポリピロール成形体の製造方法において、
交換前および/または交換後に極性有機溶媒により浸漬
処理することを特徴とするポリピロール成形体の製造方
法。
1. A method for producing a polypyrrole molded article, which comprises exchanging anions contained in polypyrrole obtained by an electrolytic polymerization method with smaller anions.
A method for producing a polypyrrole molding, which comprises dipping treatment with a polar organic solvent before and / or after replacement.
【請求項2】 該ポリピロールが、ピロールと、陽イオ
ンおよび分子量が150以上の陰イオンからなる支持塩
とを含む電解溶液中で、電解重合およびアンドーピング
を繰り返して行うことにより得られたものである請求項
1のポリピロール成形体の製造方法。
2. The polypyrrole obtained by repeating electrolytic polymerization and undoping in an electrolytic solution containing pyrrole and a supporting salt composed of a cation and an anion having a molecular weight of 150 or more. A method for producing a polypyrrole molded article according to claim 1.
【請求項3】 極性有機溶媒が、ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルホルムアミド、N―メチルピロリドン、プ
ロピレンカーボネートから選ばれた1種またはそれらの
混合溶媒であることを特徴とする請求項1または請求項
2記載のポリピロール成形体の製造方法。
3. The polar organic solvent is one selected from dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, or a mixed solvent thereof, wherein the polar organic solvent is a mixed solvent thereof. A method for producing a polypyrrole molded article.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006502569A (en) * 2002-10-07 2006-01-19 ゲン3 パートナーズ インコーポレイテッド Method for producing electrode for electrochemical device
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