JPS58121569A - プラスチツク２次電池 - Google Patents

プラスチツク２次電池

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JPS58121569A
JPS58121569A JP57004510A JP451082A JPS58121569A JP S58121569 A JPS58121569 A JP S58121569A JP 57004510 A JP57004510 A JP 57004510A JP 451082 A JP451082 A JP 451082A JP S58121569 A JPS58121569 A JP S58121569A
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JP
Japan
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electrolyte
plastic
secondary battery
electrode
oxyacid
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JP57004510A
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Tatsuo Horiba
達雄 堀場
Kazunori Fujita
一紀 藤田
Shinpei Matsuda
松田　臣平
Koki Tamura
弘毅 田村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電極に導電性プラスチックを用いた２次電池に
関するものである。
ポリアセチレンなどの、イオンをドープすることによっ
て高導電体化するプラスチックからなる電極と（ｎ　−
Ｂ　ｕ４Ｎ）　ＣｌＯ２あるいはｒ、皿ｒｉ電解質物質
として含む有機電解液とにより構成されたプラスチック
２次電池は単位重量あたりの充。
放電容量が太きく、丑だ充電の際の樹枝状析出の問題も
なく、さらに軽量であるなどの利点から最近注目を集め
ている。しかし、現状では電池性能が十分満足できる寸
でに至っておらず、寸だ実用化さｎていない。
本発明はこのような事情に鑑みてなさｎたもので、その
目的とするところは、電池特性のすぐれたプラスチック
２次電池を提供することにある。
本発明のプラスチック２次電池の１つの特徴は、正極ま
たは電極の少ｌくとも一方が導電、性プラスチックであ
って、非酸素酸系電解質物質金有すること、寸だ他の特
徴は正極と負極および有機電解液中含み、少なくとも負
極は陽イオンをドープすることによって高導電体に変化
しつるプラスチックであり、有機電解液中の電解質物質
は非酸素酸系多原子陰イオン金倉むものであることにあ
る。
本発明者らは電１１／ｉｌ！物質について種々検討した
結果、Ｃ／−０４−のような酸素酸イオンあるいは■−
などのハロゲン化物イオンは充電時電極であるポリアセ
チレンなどのプラスチック全酸化し易いこと、あるいは
自己放電が大きいという欠点を発見した。この結果、非
酸素酸系陰イオン、特に非酸累酸系多原子陰イオンを含
む電解質物質が有効であること全見出した。
本発明に用いられる前記陰イオンの例としては、ｌ−ｌ
Ｂｒ”、Ｃ／＝−などがある。こｎらのイオンは特に負
極として金属リチウムなどのアルカリ余積、正極として
導電性プラスチック音用いた電池に有効である。即ち、
負極表面に不働態膜を形成し、負極の安定化に寄与する
。“まだ、負極として導電性プラスチック、正極として
二酸化マンガンなどの金属酸化物を用いた電池にも有効
である。
この場合は正極として４％性ラプラスチック使用してい
ないので、・・ロゲンイオンによる正極劣化の問題か生
じない。本発明に用いら扛る他の陰イオンの例としては
、ＢＦ４−　、Ａ／、Ｃ／−４−。
Ａ　ＳＦ６　”’　＋　Ｐ　Ｆ　ｓ　−＊　Ｓ　ＣＮ−
＋　　Ｓ　ｂＦ６−　＋　Ｎ　ｂＦ６−１ＴａＦ、−な
どがある。ｆた、こびらと糸目合わされる陽イオンの例
としては、Ｌ　ｉ　＋　、　Ｎ　ａ＋　、　Ｋ　＋など
のアルカリ金属イオン、（ＣＨ３）、　Ｎ”、（ＣｔＨ
ｓ　）４　Ｎ”　、　　（Ｃ３Ｈ７）４　Ｎ”　、（Ｃ
Ｈ３）・（Ｃ４Ｈ，）　Ｎ”　、　（Ｃ２１−Ｔ、　）
３　（Ｃ１ｌ　Ｈ１３）　Ｎ”　。
（’　　　　ＣａＨｕ）４　Ｎ”＋　　　（’　　　　
ＣｎＩＬｓ）４　　Ｎ”＊（ｎ−０８’（Ｉ？）４Ｎ”
　ｌ　（ｎＣ４ＨＱ）３　Ｎ”　（ＣＨ２−Ｃｏ　Ｈ，
）　、　（ＣＨ３）・（Ｃ２Ｈａ　）・（Ｃ６ｆｌ、　
）　Ｎ”などのアンモニウムイオ／＋　　（ＣａＨａ）
４　　Ｆ”。
（ＣＨ３）・（Ｃ６Ｈａ　Ｌ　Ｐ”　、（ＣＨｓ）ｔ・
（ＣａＨｓ　）　ｔＰ”　、　（ｃＨｓ　）３　（Ｃａ
Ｈ６）　Ｐ”　、　（Ｃ２Ｊ−Ｔｆｉ）・（Ｃ６Ｈ５）
ｓ　Ｐ”　、（Ｃ２Ｌ）ｔ・（Ｃ６Ｈ，）２Ｐ”　。
Ｃ戸Ｐ“（Ｃｅ’Ｈａ　）　ｓ　、（Ｃｓ　Ｈ７）・（
Ｃ６Ｈａ　）ｓＰ“。
（ｃＨｔ　＝ＣＩ（ＣＨ，）・（Ｃａｂｓ）ｓｒ”、　
（ＣＨｔ）ｓ−Ｐ”（Ｃ，Ｈ４・ＣａＨｓ）ｔ　、（Ｃ
Ｈ２）−Ｐ７（Ｃｏ　Ｈ４・Ｃａ　Ｈ４”　ａ　Ｈｓ　
）　２式中、ｎは６，１０呼たは１２、（ＣＨ，・ＣＴ
Ｉ　Ｈ！ｌ　）　−Ｐ”　（Ｃａ　Ｈ！ｌ　）一式％式
％ ） （ ） （Ｃ１ｌ　Ｈ，５）ｓ　Ａ　Ｓ　”　！どのアルソニウ
ムイオンなどがある。こ扛らの電解質物質は少なくとも
１種以上が有機溶媒に溶解さｎ、電解液として使用され
る。
有機溶媒としては電極やその他の構成材料に対して不活
性であり、かつ電解質物質を溶解可能かつ溶解によって
高い導電性を与え、充放電によっても分解しないような
物質であｎは使用可能である。
たとえば、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、
テトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン。
１．２−ジメトキシエタン、ジオキサン、ジクロルエタ
ン、１．２−ジクロルエタ７．Ｎ、Ｎ−ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルサルファイド
、エチレンカーボネート、１゜３−ジオキソラン、ニト
ロメタン、ホルムアミド。
ギ酸メチル、２−メチルテトラヒドロフランなどの少な
くとも１種が用いら扛る。
陽イオン寸たは陰イオン全ドープすることによって高導
電体に変化しつる負極寸たけ正極としてのプラスチック
としては例えばポリアセチレン。
ポリフェニレン、ポリ（１，６−へブタジイン）。
ポリピロール、ポリチェニレン、ポリ（ｐ−）二二しン
ビニレ／）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィト）、ボ＋
１（ｍ−）ｌニレンスルフイド）、ホＩＪ（ｐ−フェニ
レンオキシド）すどが用いらｎる。
本発明においては正極についても上記と同様のプラスチ
ックを用いることができる。この場合、正負両極ともプ
ラスチック化できることになり、さらに電池の小型軽量
化が可能であるという点でさらに有利である。
上記電極は、その合成の際、金属あるいはカーボン成形
体上で直接合成反応を行うことにより、該集電体と電極
とを一体構造にしたものが有用である。即ち、このもの
は集電体とプラスチック電極が当初より一体化しており
、しかもその間の密着性が良好であるので接触抵抗も小
さいため、集電体と電極と全一体化する工程が必要なく
、その上抵抗による電気エネルギの損失が少ないためで
ある。
導電プラスチック以外の電極材料としては例えば、鉄フ
タロシアニン、銅フタロシアニン、コバルトフタロシア
ニンなどの金属フタロシアニン錯体およびその重合体、
鉄ポルフィリン、銅ポルフィリン、ニッケルポルフィリ
ン、コバルトフタロシアニン、マグネシウムポルフィリ
ンなどの金属ボルフィリ／錯体のような環状錯体、ある
いは三酸化モリブデン、五酸化バナジウム、三酸化タン
。
ダステン、酸化クロム、二硫化チタン、二硫化タンタル
、汐セレン化ニオブなどの遷移金属カルコゲン化物など
が使用可能である。
正極両極の間には両極の接触による短絡を防ぐために隔
膜が用いら【ることか多い。この隔膜は正負両極および
電解液に対して化学的に安定であり、多孔性で電解液全
通したり含んだりすることが可能であるものでなければ
ならない。材質としてはポリテトラフルオロエチレン、
ポリプロビレ／、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、フ
ェノール樹脂などが可能である。その形状としては、不
織布、織布、網などのいずγしも用いることができる。
実施例 以下本発明の実施例を図面により、更に詳しく説明する
。第１図は、本発明になる電池の断面略図である。第１
図において、１は電池系全体全収納する電池槽である。
２は正負両極を隔てる隔膜である。３は電池の正極であ
り、正極り−ド６によって正極端子に接続している。４
は電池の負極であり、負極リード７によって負極端子に
接続している。５は電解液であり、有機溶媒と電解質と
なる塩とにより構成さ７している。ここで、正極３は活
物質としての二硫化チタン、導電剤としてのアセチレン
ブラック、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）微粉末全重量比で１０：１：１の割合で混
合した合剤をチタンの金網上プレスして得た。負極は厚
さ０．２＋＋＋＋＋＋のポリアセチレンフィルムに白金
線のリードを付け０．５ＭＴ、１ＡｓＦ’、ｅ含むテト
ラヒドロフラン溶液の入ったＨ型ガラスセル中で白金黒
を付けた白金板全対極として室温下１　ｍ　Ａ　／ｃｍ
２の電流密度で全重量の６％までＬｉ＋がドープされる
ように充電して得だものである。このようにして得だ正
極と負極を用い、０．５Ｍ　　ＬｊＡＳＦａのテトラヒ
ドロフラン溶液を電解液とし、ポリプロピレン不織布を
隔膜として用い、前記第１図に示す電池全組み立てた。
この電池全０．５　ｍ　Ａ　／ｌｙｎ’の電流密度でＬ
ｒ＋の含有量カポリアセチレンの６％と２％の間で変化
する充放電をくり返した。なお、放電下限電圧は１，４
ｖ充電上限電圧は４．ＯＶとした。その結果を第２図に
示す。第２図において曲線Ａ、およびＡ２は本発明にな
る電池の放電特性であり、曲線Ｂ、およびＢ、は従来技
術によるＬｉ／Ｌｉ５ｔ電池であり、上述した本発明電
池に対し負極に同一重量の金属リチウムを用いた点だけ
が異なって（９） いる。また、曲線ＣＩおよびＣ７はそ扛ぞれ曲線Ａ１お
よびＡ２に対応するものであり、正極および負極は本発
明によるものと同一であるが、電解液中の電解質物質−
＋ｏ、ｓＭ　Ｌｉｃｚ−ｏ、に変えた点だけ異なってい
るものである。第２図において本発明電池の性能Ａ、お
よびＡ２と従来電池の性能Ｂ、、Ｂ、、Ｃ，，Ｃ，全比
較すると、１回目放電のときの差は小さいが５０回目放
電で比較すると従来品に対し、１５〜２０％すぐれた放
電効率金示している。なお、各曲線は次の下記の放電特
性を示すものである。
Ａ１．　Ｂ、およびＣ，＋１回目の放電特性Ａ、　、　
Ｂ、およびＣ，：５０回目の放電特性以上から明らかな
ように本発明により、従来品に比較し、すぐ扛だ充放電
効率を示す高性能電池が得られるようになった。これは
負極の金属リチウムによる樹脂状結晶の析出という問題
がな（なったことおよびドーパントになる電解質陰イオ
ンの選択による電極の安定性向上すなわち自己放電の低
減によるものと考えらｎる。
（１０） 本発明は、電解質として、ヨウ化リチウムのような物質
？用いたプラスチック２次電池にも適用できる。この場
合の電池構成としては、次のものが考えられる。
（１）　プラスチック／ＬＩＩ／他の正極活物質（２）
　　他の負極活物質／Ｌ　ＩＩ／プラスチック
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例になるプラスチック２次電池
の断面略図および第２図はプラスチック２次電池の放電
容量と電池電圧との関係を示すグラフである。 １・・・電池槽、２・・・隔膜、３・・・正極、４・・
・負極、５・・・有機電解液、６・・・正極リード、７
・・・負極リード。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１１）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、正極または負極の少なくとも一方が導電性プラスチ
    ックであって、非酸素酸系電解質物質を有すること’ｒ
    ％徴とするプラスチック２次電池。 ２、正極と負極および有機電解液を含み、少なくとも負
    極は電解質物質の陽イオン捷たは陰イオンをドープする
    ことによって高導電体に変化しつるプラスチックであり
    、有機電解液中の電解質物質は非酸素酸系多原子陰イオ
    ンを含むものであることを特徴とするプラスチック２次
    電池。 ３、正極が電解質物質の陰イオン甘たは陽イオン全ドー
    プすることにより高導電体に変化するプラスチックであ
    ること全特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラス
    チック２次電池。 ４、プラスチックは集電体上で合成さ几たものであるこ
    と全特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
    のプラスチック２次電池。
JP57004510A 1982-01-14 1982-01-14 プラスチツク２次電池 Pending JPS58121569A (ja)

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