JPS5842172A - 電池 - Google Patents

電池

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Publication number
JPS5842172A
JPS5842172A JP56140284A JP14028481A JPS5842172A JP S5842172 A JPS5842172 A JP S5842172A JP 56140284 A JP56140284 A JP 56140284A JP 14028481 A JP14028481 A JP 14028481A JP S5842172 A JPS5842172 A JP S5842172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
acetylene
positive electrode
electrode active
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP56140284A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Kobayashi
小林 征男
Masaaki Kira
吉良 正明
Kaneya Yamaguchi
山口 金哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
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Priority to DE8282300247T priority patent/DE3276842D1/de
Priority to EP82300247A priority patent/EP0058469B1/en
Publication of JPS5842172A publication Critical patent/JPS5842172A/ja
Priority to US06/531,577 priority patent/US4496640A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

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、アセチレン高重合体K Hv;アニオンをド
ープして得られる電導性アセチレン高重合体を正極活物
質として用い、軽金属を負極活物質として用いたことを
特徴とする電池に関する。
従来から、軽金属とりわけリチウムを負極活物質として
用いる高エネルギー密度電池に関する提AgP %Nl
F2、Ou C62、Ag0t2、Ni0t2s Oo
F、 、OrF  %MnF6、SbF、、0dr2.
 AMF、、HgF2.0uBr、CdCt2、PbC
62、NIC6及びOo OL 2等のような金属ハロ
ゲン化物、Ag8ON %0u8ON及びNr (SO
N )2  等のような金属ロダン化物s MnO2、
C「202、v205、物、N IS 、AgB5 %
Ou BS %P b 2 B 28 s及びMnB4
84  等のような金属硫化物、T I82、NbSe
及びWS2等のような層状化合物、フッ化黒鉛、更には
ベンゾキノン類、ジニトロベンゼン等の有機化合物及び
POC62,5oat2及び502Ct2等のようなオ
キシランハライド等を用いた電池が提案されている。そ
して具体的には、例えば、正極活物質として、黒鉛及び
フッ素のインターカレーション化合物、負極活物質とし
てリチウム金属をそれぞれ使用した電池が知られており
(米国特許第3514337号明細書参照)、又、フッ
化黒鉛を正極活物質としたリチウム電池(検子電器社製
)及び二酸化マンガンを正極活物質としたリチウム電池
(三洋電機社製)がすでに市販されている。しかしなが
ら、これらの電池はその電池特性から必ずしも十分であ
るとはいえなかった。
また、ポリアセチレンにハロゲン(ot2、Br2、■
2、IOZ −IBr 、l01s等)%又は電子求引
性物質(PP s −A s F s、SbF5、BP
、等)を化学的にドーピングしたものを正極活物質とし
、リチウムを負極とした超薄譚固体電解質電池も提案さ
れている(特開昭56−52868号)。
さらに、電気化学的にBr4−1sbp、−、5bat
;、AsF; 、 PF、−1I「、cto、−1ap
、soy t−ホリ7セチレンにドープする方法も開発
され、ポリアセチレンを電極に用いたバッテリーの開発
が活発に行なわれるようになった( J、0.S、Oh
em、 Oommu、+ 197L594 、 O& 
BN  Jan、、26.39(1981)、J、O,
B、 Ohem。
Oommu、 、 198L 317 )。
しかしながら、従来知られているドーパントをポリアセ
チレンにドープする場合、そのドープ量はポリアセチレ
ンが酸化劣化を受けて放電容量が低下してしまう欠点が
あった。
本発明は、このような現状に鑑みて渣されたものであシ
、その目的は小型であl、かつ放電容量が大で高エネル
ギー密度の電池を提供することである。
即ち、本発明は、アセチレン高重合体に1(F2−アニ
オンをドープして得られる電導性アセチレン高重合体を
正極活物質として用い、軽金属を負極活物質として用い
たことを特徴とする電池に関する。
本発明の電池の特徴は、正極活物質として、アセチレン
高重合体にHF2−アニオンをドープした電導性アセチ
レン高重合体を用いている点にある。
HF2″アニオンは、従来公知のドーパントに比Mして
、より多くの量をアセチレン高重合体にドープすること
ができるから本発明の電池は放電容量が大で高エネルギ
ー密度の電池であシ、工業的に非常に有用である。
本発明において、負極活物質として用いられる軽金属と
しては、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、アル
ミニウム、マグネシウム等を挙ケることができる。これ
らの軽金属は一般のリチウム電池のそれと同様にシート
状として用いてもよいし、又はそのシートをニッケル又
はステ/レス鋼に圧着したものでもよい。
本発明において使用されるアセチレン高重合体は、特に
制限はなく、粉末状、繊維状、膜状のいずれの形状のも
のでも使用することができるが、繊維状微結晶(フィブ
リル)構造を有するアセチレン高重合体が好ましい。こ
のようなアセチレン高重合体の具体的な製造例としては
、例えば特公昭48−32581号、J、 Ohem、
 Phys、+ 69(1)、 106111 (19
78)の方法、および本発明者等の一部がすでに提案し
た特開昭55−128419号、同55−129404
号、同55−142030号、同55−145710号
、同55−145711号、同56−10428号、特
願昭55−34687号等の方法があげられるが、必ず
しもこれらの方法によって得られるアセチレン高重合体
に限定されるものではない。
用いられるHF2−アニオンは通常、下記の一般式%式
%(1) (2) ) 〔但し、上式中R/ 、R#は水素原子または炭素数が
多くとも15ケのアルキル基・アリール(aryl )
基、 R”は炭素数が10ケ以下のアルキル基、アリー
ル(aryl )基、Xは酸素原子または窒素原子、n
は0または5以下の正の整数である。Mはアルカリ金属
である。〕 で表わされる化合物(フッ化水素塩)を支持電解質とし
て用いることによって、公知の電気化学的手法(J、O
’、8. C!hem、 Oommu、+ 1979.
594. J、C,S。
Oh’em、 Oommu、、 1981.317 )
によりドープすることができるが、必ずしもこれらの化
合物に限定されるものではなく、本発明の主旨はあくま
でも11F2−アニオンをアセチレン高重合体にドープ
して得られる電導性アセチレン高重合体にある。これら
の化合物の具体例としてはH4N ” HF2.8tu
: N” HF %Na ” HF  −K @HF 
−L+ @HF2および2          2  
         2アセチレン高重合体にドープされ
るllF2−アニオンのドープ量は、アセチレン高重合
体のくり返し単位CHIモル当シ5〜40モルチであり
、好ましくは5〜30モルチである。HF2″アニオン
のドープ量が5モルチ未満では電池の放電容量が不充分
であり、また、ドープ量が40モルチより多い場合は、
アセチレン高重合体が酸化劣化を受けるので好ましくな
い。
HF2″アニオンを電気化学的にアセチレン高重合体に
ドープする方法は、すでに公知の方法[J、0゜8、 
 Chem、  Oommu、、  1979. 59
4. 1bid、+  19JIヱ、317゜J、 B
lectroanal、 Chem、、 111.11
5(1980) )に準じて行なうことができるが、通
常、非プロトン性で、かつ高誘電率の有機溶媒に支持電
解質のフッ化水素塩を溶解して電解液とし、アセチレン
高重合体がアノード極になるように0.8v以上の直流
電圧を印加することによって行かうことができる。
HF2−アニオンのドープ量は電解の際に流れた電気量
を測定することによって自由に制御することができる。
一定電流下でも一定電圧下でもまた電流及び電圧の変化
する条件下のいずれの方法でドーピングを行なってもよ
い。ドーピングの際の電流値、電圧値及びドーピング時
間等は、用いるアセチレン高重合体の嵩さ密度、面積、
ドーパントの種類、電解液の種類、要求される電導性ア
セチレン高重合体の電気伝導度等によって異なるので一
概に規定することはできない。
本発明の電池に用いる電解液としては、例えばプロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラ
クトン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ホル
ムアミド、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン等の非
プロトン性有機溶媒とLi0tO、LiAt0L4、L
 + BP 4、LiO4等のリチウム塩1 との組合せ又はLi  を伝導体とする固体電解賀或い
は溶融塩など、一般にリチウムを負極活物質として用い
た電池で使用される既知の電解質を用いることができる
又、電池構成上、必要ならば多孔質のポリプロピレン等
よシなる隔膜を使用してもよい。
次に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
らによシなんら限定されるものではない。
なお、実施例において電池作製はアルゴンガス雰囲気下
で行なった。
実施例 l 〔アセチレン高重合体の製造〕 窒素雰囲気下で内容積500−のガラス製反応容器に、
5.17!(15,0ミリモル)のチタニウムテトラブ
トキサイドを加え、20.0 fntのトルエンに溶し
%5.47 (40ミリモル)のトリエチルアルミニウ
ムを攪拌しながら加えて反応させ触媒溶液を調製した。
この反応容器を液体窒素で冷却して、系中の窒素ガスを
真空ポンプで排気し、次いでこの反応容器を一78℃に
冷却した。
反応容器を回転させて触媒溶液を反応容器の内壁に均一
に付着させた後、反応容器を静置させた状態で直”ちに
1気圧の圧力の精製アセチレンガスを導入して重合を開
始した。重合開始と同時に反応容器の内壁に金属光沢を
有するアセチレン高重合体が析出した。−78℃の温度
で、アセチレン圧を1気圧の状態に保って1時間1合反
応を行なった後、未反応のアセチレンを真空ポンプで排
気して重合を停止した。窒素雰囲気下で残存触媒溶液を
注射器で除去した後、−78℃に保ったまま精製トルエ
ン1007で6回洗滌を繰り返し、次いて室温で真空乾
燥した。
触媒溶液が反応器内壁に付着した部分に、その部分と面
積が等しく、厚さが90μmでシス含量が98%の膜状
アセチレン高重合体が得られた。
この膜状アセチレン高重合体の電気伝導度(直流四端子
法)は20℃で2.5 X 10−80−’ 、(7m
−1であった。
〔ドーピング実験〕
上記方法で製造したアセチレン高重合体より。
幅が0.5crnで長さが2.0αの小片を切り出して
、白金線に機械的に圧着固定してアノード極とし、もう
一方の電極として白金板を用い、 NH・llF2の濃
度が0.3モル/lのプロピレンカーボネート溶液を電
解液として用い、一定電流下(1,o m A)で5時
間ドーピングを行なった。ドーピング終了後、ドープさ
れたアセチレン高重合体フィルムをプロピレンカーボネ
ートで繰り返し洗滌し、金色の金属光沢を有するドープ
アセチレン高重合体を得た。このドープアセチレン高重
合体フィルムの組成は元素分析よ!+I: 0H(HF
2)0.181″lxであり、その電気伝導度(直流四
端子法)は1540Ω 命α であった。
〔電池の放電実験〕
前記の方法で得られたHF2−をドープした電導性アセ
チレン高重合体を正極活物質、リチウムを負極活物質と
して電池を構成した。
第1図は本発明の一具体例であるボタン型電池の特性測
定用電池セルの断面概略図であり1はNiメッキを施し
た黄銅製容器、2は直径2G11+11の円板形リチウ
ム負極、3は直径26W+の円形の多孔質ポリプロピレ
ン製隔膜、4は直径261tllの円形のカーボン繊維
よシなるフェルト、5は正極、6は平均径2μmの穴を
有するテフロン製シート(住友電工製、フルオロポアP
P−200)、7は円形の断面を有するテフロン製容器
、8は正極固定用のテフロン製リング、9はNiリード
線を示す。
前記足極(HF2−をドープした電導性アセチレン高重
合体)を容器lの下部の凹部に入れ、更に多孔性円形テ
フロン製シート6を正極に重ねて入れた後テフロン製り
ング8で締めつけて固定した。
フェルト4は容器1の上部の凹部に入れて正極と重ね、
電解液を含浸させた後、隔膜3を介してリチウム負極2
を載置し、容器7で締めつけて電池を作製した。電解液
としては蒸留脱水プロピレンカーボネートに溶解したL
 r OZO4の1モル/を溶液を用いた。
このようにして作製した電池の開路電圧は3,7Vであ
っ九。
この電池をアルゴン雰囲気中で0.3 m Aの定電流
放電を行なったところ、放電時間と電圧の関係は第2図
の曲線のようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一具体例であるボタン型電池の特性測
定用電池セルの断面概略図、第2図は本発明の実施例に
おける電池の放電時間と電圧の関係を示した図である。 l・・・・・・容器 2・・・・・・リチウム負極 3・・・・・・隔膜 4・・・・・・フェルト 5・・・・・・正極 6・・・・・・多孔性テフロン製シート7・・・・・・
テフロン製容器 8・・・・・・テフロン製リング 9・・・・・・Niリード線 特許出願人 昭和電工株式会社 代 理 人 弁理士 菊地精− 第1因 放電時間(醪) 手続補正書 昭和56年lρ月7日 特許庁長官 島田春樹殿 1、事件の表示 昭和56年特許願第140284号 2、発明の名称 電  池 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 住 所  東京都港区芝大門−丁目13番9号名称 (
200)昭和電工株式会社 代表者岸本泰延 4、代理人〒105 居 所  東京都港区芝大門−丁目13番9号昭和電工
株式会社内 氏名 (7037)弁理士菊地精− 5、補正命令の日付 自    発 6、補正により増加する発明の数 な  し 7、 補正の対象 ■ 明細書の「発明の詳細な説明」の欄■図面 8、補正の内容 ■ 発明の詳細な説明の欄を次のとおりに補正する。 (1)明細書第3頁第15〜17行の「そのドープ量は
ポリアセチレンが酸化劣化を受けて放電容量が低下して
しまう欠点があった。」をrそのドープ量はポリアセチ
レンの繰り返し単位CH1モル当り高々6モルチであり
、それ以上のドープ量ではポリアセチレンが酸化劣化を
受けて放電容量が低下してしまう欠点があった。1と訂
正する。 (2)同第4頁最下行のr鋼に圧着したものでもよい。 」を1の網に圧着したものでもよい。1と訂正する。 (3)同第12頁第15行の1は第2図の曲線のように
なった。」をrは第2図の曲線(、)のようになった。 −と訂正する。 (4)同第12頁第15行の1丁は第2図の曲線のよう
になった。」の次に、改行して次の客車を挿入する。 「実施例 2 〔アセチレン高重合体の製造〕 窒素ガスで完全に置換したII!のガラス製反応器に、
重合溶媒として常法に従って精製したトルエン200 
ml、触媒としてテトラブトキシチタニウム2.94ミ
リモル及びトリエチルアルミニウム?、 34 ミIJ
モルを順次に室温で仕込んで触媒溶液を調製した。触媒
溶液は均一溶液であった。次い゛で、反応器を液体窒素
で冷却して系中の窒素ガスを真空ポンプで排気した。−
78℃に反応器を冷却し、触媒溶液を静置した状態で1
気圧の圧力の精製アセチレンガスを吹き込んだ。アセチ
レンガスの圧力を1気圧に保ったままで10時間重合反
応をそのまま継続した。重合終了後、未反応のアセチレ
ンガスを除去し、系の温度を一78℃に保つたtt2o
om7!の精製トルエンで4回繰り返し洗浄し、トルエ
ンで膨潤した膜厚が約0.5crnのシート体膨潤了セ
チレン高重合体を得た。この膨潤アセチレン高重合体は
、300〜500Aの径の繊維状微結晶(フィブリル)
が規則的に絡み合った膨潤物であり、粉末状や塊状のポ
リマーは生成していなかった。 このシート状膨潤アセチレン高重合体をクロムメッキし
たフェロ板にはさみ、室温で1ookf/た均一で可撓
性のある膜厚120 /im のアセチレン高重合体の
フィルムを得た。このフィルムを5時間室温で真空乾燥
した。得られたアセチレン高重合体フィルムの嵩さ密度
h 1.05 fl / ccで、電子顕微鏡観察より
このフィルムは非多孔質であった。また、このアセチレ
ン高重合体フィルムはシス含量が90%、20℃での電
気伝導度(直流四端子法)が4.8X10  Ω・釧 
のP型半導体であった。 〔アセチレン高重合体のドーピング実験〕上記方法で製
造した嵩さ密度が1.05 Ji’ / CCのアセチ
レン高重合体より、幅が0,5crnで長さが2゜0c
rnの小片を切り出して、白金線に機械的に圧着固定し
てアノード極とし、もう一方の電極としてい、一定電流
下(1,omA)  で10時間ドーピングを行なった
。ドーピング終了後、ドープされたアセチレン高重合体
フィルムをプロピレンカーボネートで繰り返し洗浄し、
金色の金属光沢を有するドープアセチレン高重合体を得
た。このドープアセチレン高重合体フィルムの組成は元
素分析より(CH(HF2 ) ’0.lj’t 〕g
  であり、その電気伝導度(直流四端子法)は2,5
40Ω・m であった。 〔電池の放電実験〕 前記の方法で得られた組成がCCH(HF2)。、+a
olxの電導性アセチレン高重合体を正極活物質として
用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で〔電池の放
電実験〕を行なったところ、第2図の曲線(b)のよう
になった。また、この電池の開路電圧は3.7vであっ
た。4 ■ 図面の第2図を別紙のとおり補正する。 9、添付書類の目録 (1)図面の第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アセチレン高重合体にHF2−アニオンをドープしで得
    られる電導性アセチレン高重合体を正極活物質として用
    い、軽金属を負極活物質として用いたことを特徴とする
    電池。
JP56140284A 1981-01-22 1981-09-08 電池 Pending JPS5842172A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56140284A JPS5842172A (ja) 1981-09-08 1981-09-08 電池
DE8282300247T DE3276842D1 (en) 1981-01-22 1982-01-18 Battery having acetylene high polymer electrode
EP82300247A EP0058469B1 (en) 1981-01-22 1982-01-18 Battery having acetylene high polymer electrode
US06/531,577 US4496640A (en) 1981-01-22 1983-09-12 Battery having acetylene high polymer electrode

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JP56140284A JPS5842172A (ja) 1981-09-08 1981-09-08 電池

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565754A (en) * 1982-11-26 1986-01-21 Nippondenso Co., Ltd. Electrode for organic battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565754A (en) * 1982-11-26 1986-01-21 Nippondenso Co., Ltd. Electrode for organic battery

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