JPS5893176A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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JPS5893176A
JPS5893176A JP56190489A JP19048981A JPS5893176A JP S5893176 A JPS5893176 A JP S5893176A JP 56190489 A JP56190489 A JP 56190489A JP 19048981 A JP19048981 A JP 19048981A JP S5893176 A JPS5893176 A JP S5893176A
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JP
Japan
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electrode
high molecular
burnt
secondary battery
negative electrode
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Pending
Application number
JP56190489A
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English (en)
Inventor
Jun Tsukamoto
遵 塚本
Koji Daito
弘二 大東
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPS5893176A publication Critical patent/JPS5893176A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (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】 一本発明は、電極として共役系を有する高分子焼成体を
用いた軽量でかつ無公害な二次電池に関するものである
一従来の二次電池は鉛電池に代表されるように。
態量が重く、また公害上問題になる金属を用いている。
このため、U重かつ無公害な二次電池の実現は古くから
望まれている。このような二次電池が実現すれば、単に
従来の′電池に置き換えて使用可能となるばかりではな
く、軽量かつ無公害なため0例えば電気り動車の実用化
も可能となるであろう。
近年、軽量かつ無公害な二次電池として、ポリアセチレ
ンを電極として使用したものが研究され始めている。こ
の二次電池は1例えば従来古くから知られている鉛電池
が充・放電においては電極面での酸化還元による化学反
応を利用しているのとは異なり、用いる電解液中のイオ
ンの電極への注入、離脱による電極電位の変化を利用し
ている。
したがって1.このポリアセチレン電極による電池では
、電極自体、は、上記従来の酸化還元による化ミカル反
応を利用し、電解液中のイオンの高分子焼成体からなる
電極へのドーピングと離脱による充電・放電を行なうも
のである。したがって、近年研究が進められているこの
ポリアセチレン!fflを用いた電池においては、従来
古くから存在する例えば鉛電池に比べると充電・放電が
可逆的に行なわれ、くり返し使用が可能という利点を有
する。
しかし、ポリアセチレンは酸素によって非常に酸化され
やす<、m化されると電極としての機能を失うので5不
活性ガス雰囲気中に保管する必要があるなど取扱いが厄
介である。また、ポリアセチレンは不融・不溶であるた
め、加工が困難であり、電極として種々の形状に成形し
て利用することができないという欠点を有している。
そこで本発明者らは、近年応用が盛んになシっつある上
記ポリアセチレンを電極とした二次電池におけると同じ
メカニズムを応用し、したがってくり返し使用に耐える
という長所を生かし、かつポリアセチレン電極の欠点を
解消した軽量・安定な二次電池を提供することを目的と
して技術的検討を進め1本発明を成すに至った。かかる
本発明の二次電池は、共役系を有する高分子焼成体を。
陽極および/′またけ陰極として用いることを特徴とす
る。
上記構成からなる本発明において使用される高分子材料
としては、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン、あるいはポリイミド類9例えばポリ
オキシジフェニレン、ピロメリットイミド、ポリペンゾ
オギサゾールイミド。
ポリイミダゾピロロンイミド、′ポリアミドイミド。
ポリヒドラジドイミド、あるいはポリアミド、ポリセミ
カルバジド、ポリベンゾキサジノン、等焼成によって脱
水素、脱塩素などを生ぜしめ、その結果、共役系化合物
が得られるものである。これらの高分子材料は溶融、あ
るいは溶解による成形が可能であるため、繊維、フィル
ム等への加工ができ、かつその共役化合物からなる焼成
体は空気中に′おいても安定である。ここで用いられる
高分子材料が繊維状、あるいは薄膜状に成形できるとい
うことは、その有する表面積が特に繊維状の場合には大
きくとれるので、したがって電解液と接する実効面積を
大きくすることが可能であることを示しており、このこ
とは二次電池としてより多くの電気エネルギーを蓄える
ことを可能とさせるものである。
高分子材料の焼成は、真空中または不活性ガス中で加熱
することによって行なわれる。焼成温度は共役二重結合
が形感されはじめる温度以上、すなわち、約600℃以
上で行なわれるが、前記トポケミカル反応のメカニズム
を応用する本発明の電極としては、電極としての焼成体
へのイオンの導入・放出を行ないやすくするために、非
晶質を多く含む焼成体であることが望ましい。したがっ
て9本発明にかかる高分子焼成体は、一般に炭化と称す
る段階にその焼成温度を留めるべきで1例えば、ポリア
クリロニトリルQ・、焼成温度で言えば。
約700〜約1500℃程度に抑えるのが特に好ましい
。別言すると1本発明において用いられる前記の高分子
焼成体は、その密度が1.8 g/an’以下である高
分子焼成構造体であることが特に好ましく。
密度がこれより高くなったものは結・品性となるので、
前記理由によりトポケミカル反応を応用した電極として
はあま9好ましいものとは言えない。
このようにして得られた密度が1.8 g/an’以下
である特に好ましい高分子焼成体は、薄板状、繊維状等
の形状の電極として、二次電池の陽極・陰極の双方ある
いはいずれか一方の電極に使用される。
ここでは電解質としては、過塩素酸テトラ−nブチルア
ンモニウム、六フッ化リンテトラーnブチルアンモニウ
ム、過塩素酸リチウム等が、またそれらの溶媒としては
、プロピレンカーボネイト。
テトラヒドロフラン、1.2−ジメトキシエタン。
ブチロラクトン等が用いられる。
次に本発明の高分子焼成体よりなる二次電池の充電・蓄
電・放電機構をそれぞれ図(a) 、 (1))および
(C)に示す。−この図は、陽極および陰極が高分子焼
成体よりなり、電解質を過塩素酸テトラブチルアンモニ
ウムとした場合について示している。この時、充電(図
(a))によって陽極には電解質のア′ニオンが、一方
、陰極には電解質のカチオンがドーピングされる。その
結果、陽極側の高分子焼成体電極の電位が陰極に対して
高くなる。この状態で両極間に放電(図(C))を起こ
させると、充電(図(a))の場合と全く逆の反応、す
なわち陽極よりアニオンが、陰極からはカチオンが離脱
し、電流が陽極から陰極に流れる。この充電・放電はイ
オンの焼成体へのドーピングと離脱によるものであるの
で可逆的に行なわれ、くり返しが可能である。
一方の電極1例えば陰極に金属を用いる場合には。
リチウム電極を例にとると充電・放電では次のような反
応が起こっている。
放電 e  θ Li          Li+e 充電 この場合にも焼成体よシなる陽極側には電解質のカチオ
ンが充電によってドーピングされているため、放電する
と焼成体よりなる陽極か9金属に向って電流が流れる。
ここで用いられる。高分子材料を素材とした焼成体は、
他の方法9例えばピッチの焼成により作製することもで
き、このようにして得られる焼成体を電極として用いて
も当然以上に示したような二次電池をつくることができ
る。
実施例1 ポリベンゾオキサゾールイミドのフィルムラ石英板には
さみ、真空電気炉(10Torr以下)中で950℃で
加熱処理を行ない、−成体を得た。
・・□。
この際、具体的には設定温度(950℃)tで2時間で
到達するような焼成速度で昇温し、設定温−4に達した
後さらに1時間保ち、その後、電気炉の自然冷却によっ
て降温させた。この時得られた焼成フィルムの比抵抗は
1.75 x 10−2Ω電 であった。陽極および陰
極としてこの焼成フィルムを用いて二次電池を作製し、
一方、電解液としては過塩素酸二4−n−プチルアンモ
ニーウム(PBA)の0.1モル/lプロピレンカーボ
ネイト溶液を用いた。この電池に5ボルトの電圧を1時
間印加することによって充電した後、開放電圧(voc
)、  ’短絡電流(Jsc )の初期値を側御したと
ころ、それぞれ1,2ボルト、60μA7’m”が得ら
れた。
実施例2 ポリアクリロニトリル繊維を空気中で250℃で予備加
熱した後、1000℃で真空中で焼成を行ない、繊維状
焼成体を得た。この焼成体(繊維の径二〜10μm、長
さ:2−1総重量:20mg)を陽極および陰極とした
二次電池を作製した。電解液はP−B Aの0.3モ↑
1./lプロピレンカーボネイト溶液であった。この電
池を6ボルトで1.5時間充電した結±、初期値として
Voc〜1.2ボルト。
Jsc〜1mAが得られた。
実施例3 実施例2と同じポリアクリロニトリルによる繊維状焼成
体(総重量二〜25 mg )を陽極、 白金板を陰極
とした二次電池を作製した。電解液はPBAのプロピレ
ンカーボネイト溶fi(0,3モル//)であった。こ
の電池を5ボルトで1時間充電した後、 Vow、 J
ecの初期値を測定した結果。
それぞれ1.−4ポル)、4mAが得られた。
【図面の簡単な説明】
図61) 、 (b)および(0)は1本発明にかかる
高分子焼成体よりなる二次電池のそれぞれ、充電・蓄電
および放電機構を示す。 特許出願人  東 し 株 式 会 社(αン <C> 手  続  補  正  書 (方 式)昭和57年 
4月J)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190489号 2、発明の名−称 二次電池 5、?fiiFにより増加する発明の数  なし6、 
?IIIL  の 対 象   明細書の[図面の簡単
な説明1の欄1図(a )、(11>および・・・・・
・・・・を示す。1を[図は本発明にが330

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 共役系を有する超分子焼成体を、陽極および/または陰
    憔として用いることを籍徴とする二次電池。
JP56190489A 1981-11-30 1981-11-30 二次電池 Pending JPS5893176A (ja)

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