JPS59157974A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
- Publication number
- JPS59157974A JPS59157974A JP58029942A JP2994283A JPS59157974A JP S59157974 A JPS59157974 A JP S59157974A JP 58029942 A JP58029942 A JP 58029942A JP 2994283 A JP2994283 A JP 2994283A JP S59157974 A JPS59157974 A JP S59157974A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- carbon fiber
- high polymer
- metals
- coated
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Secondary Cells (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二次電池に関し、更に詳細には第１の電極とし
て金属電極？用い、第２の電極として炭素繊維上に導電
性高分子化合物を被覆させｆｃ電極を用いた、電池の充
放電特性の向上及び電池の電圧保持性の向上を可能にし
た二次電池に関する。
て金属電極？用い、第２の電極として炭素繊維上に導電
性高分子化合物を被覆させｆｃ電極を用いた、電池の充
放電特性の向上及び電池の電圧保持性の向上を可能にし
た二次電池に関する。
近年エネルギー問題が重要視されるに従い新しい型の軽
量で高エネルギー密度の電池の開発が熱望されるように
々ってきている。この要望？満たすための研究として、
ポリアセチレンを電極として用いる報告があり、この方
法によｎば電池自体の性能としてはほぼ満足できるもの
であるが、電極であるポリアセチレン目体が不安定であ
るという難点があった。本発明者らは先にかかる欠点を
解消するものとして、炭素繊維、殊に比表面積の大きい
炭素繊維を電極として用いた電池を開発し・特許出願し
た（特願昭５６−１３４６９０号）。
量で高エネルギー密度の電池の開発が熱望されるように
々ってきている。この要望？満たすための研究として、
ポリアセチレンを電極として用いる報告があり、この方
法によｎば電池自体の性能としてはほぼ満足できるもの
であるが、電極であるポリアセチレン目体が不安定であ
るという難点があった。本発明者らは先にかかる欠点を
解消するものとして、炭素繊維、殊に比表面積の大きい
炭素繊維を電極として用いた電池を開発し・特許出願し
た（特願昭５６−１３４６９０号）。
との発明により、従来公知のものより軽量で、かつ品エ
ネルギー密度の電池會得ることができるが、更に性能の
よい電池紫得ようとすると工夫の余地はあり、例えば、
二次電池として用いる場合に充放ＴＺ特性を向上せしめ
、電池の電圧保持性？向上せしめると、更に電池の用途
を著しく拡げることができるものと期待することができ
る。
ネルギー密度の電池會得ることができるが、更に性能の
よい電池紫得ようとすると工夫の余地はあり、例えば、
二次電池として用いる場合に充放ＴＺ特性を向上せしめ
、電池の電圧保持性？向上せしめると、更に電池の用途
を著しく拡げることができるものと期待することができ
る。
そこで１本発明者らは、かかる要望ケ満すべく鋭意研究
を重ねた結果、炭素繊維業４電性高分子で処理した電イ
ヘ全用いｎは充放電特性及び＠池の電圧保持特性が良好
な７ｔ ｈ ｋ構成しうる′ａ極を得ることができるこ
と？見出し本発明紮完成した。
を重ねた結果、炭素繊維業４電性高分子で処理した電イ
ヘ全用いｎは充放電特性及び＠池の電圧保持特性が良好
な７ｔ ｈ ｋ構成しうる′ａ極を得ることができるこ
と？見出し本発明紮完成した。
丁なわち１本発明は電解質？溶解した溶液に電極を浸漬
して々る電池において、第１の電極として金属電極？用
い、第２の電極として導電性高分子で被覆した炭素繊維
電極音用いた二次電池紮提供するものである。
して々る電池において、第１の電極として金属電極？用
い、第２の電極として導電性高分子で被覆した炭素繊維
電極音用いた二次電池紮提供するものである。
不発明において、第１の電極として用いられる金属は・
特に限定ざｎないが、アルカリ金属、アルカリ土類金属
及び周期律表第３族の金属等が好ましく、例えば、リチ
ウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、バリウム、ス
トロンチウム、カルシウム、ナトリウム、マクネシウム
等を挙げることができ、就中。
特に限定ざｎないが、アルカリ金属、アルカリ土類金属
及び周期律表第３族の金属等が好ましく、例えば、リチ
ウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、バリウム、ス
トロンチウム、カルシウム、ナトリウム、マクネシウム
等を挙げることができ、就中。
高い起電力が得られ、電池の軽量化が可能なリチウムが
好ましい。
好ましい。
本発明に使用される、第２の電極である導電性高分子を
被覆した炭素繊維電極における炭素繊維としては５００
〜４０００ ｍ” ／グの比表面積ｆ７Ｍ″Ｔるものが
好ましい。形状は棒状、シート状等、特に限定さｎ力い
が、直径が８〜３０μｍの炭素繊維から構成さｉ″した
シート状のものが好ましい。シートの構造はフェルト状
、紙状、ハニカム状等いづ扛であっても良い。本発明に
かかる炭素繊維で著しく効果の高いものは、１０〜２Ｏ
Ａ’の直径の無数の細孔？有し、その比表面積ｄ：１０
００〜４０００ｍ”／ｒとなる炭素繊維【以下活性炭素
繊維という）のシートである。この活性炭素繊維はフィ
ブリル構造を有し、旦つｐ面積が極めて太きいために、
電気化学的に大量のドーピングｒ行うことができる。
被覆した炭素繊維電極における炭素繊維としては５００
〜４０００ ｍ” ／グの比表面積ｆ７Ｍ″Ｔるものが
好ましい。形状は棒状、シート状等、特に限定さｎ力い
が、直径が８〜３０μｍの炭素繊維から構成さｉ″した
シート状のものが好ましい。シートの構造はフェルト状
、紙状、ハニカム状等いづ扛であっても良い。本発明に
かかる炭素繊維で著しく効果の高いものは、１０〜２Ｏ
Ａ’の直径の無数の細孔？有し、その比表面積ｄ：１０
００〜４０００ｍ”／ｒとなる炭素繊維【以下活性炭素
繊維という）のシートである。この活性炭素繊維はフィ
ブリル構造を有し、旦つｐ面積が極めて太きいために、
電気化学的に大量のドーピングｒ行うことができる。
また、第２の電極において用いられる導電性高分子とし
ては電気伝導度が１ ｏｈｍ−” ｃｍ−”以上で、か
つ常温で固体の有機化合物が好ましい。この導電性高分
子は、使用に際し電解質溶液に俗けてしまわないものｔ
選択する゛必要がある。また、導電性高分子は、高分子
化合物がドープさｎたことＫよｐ １０ｂｍ−”ｍ−”
以上の電気伝導度？持つに到ったものであってもよい。
ては電気伝導度が１ ｏｈｍ−” ｃｍ−”以上で、か
つ常温で固体の有機化合物が好ましい。この導電性高分
子は、使用に際し電解質溶液に俗けてしまわないものｔ
選択する゛必要がある。また、導電性高分子は、高分子
化合物がドープさｎたことＫよｐ １０ｂｍ−”ｍ−”
以上の電気伝導度？持つに到ったものであってもよい。
４電性高分子化合物として好ましいものとしては、例え
ば、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロー
ル、ポリチオフェン等？挙げることができる。
ば、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロー
ル、ポリチオフェン等？挙げることができる。
導電性高分子で炭素繊維を被覆する方法としては、炭素
繊維に導電性高分子？塗布する方法または炭素繊維上で
導電性高分子の前駆体もしくは単量体全重合する方法等
が挙げらｒる。炭素繊維に４寛性高分子ｒ塗布するには
、溶融又は溶媒に溶解した導電性高分子を炭素繊維に塗
布すればよい。炭素繊維上で導電性高分子の前駆体もし
くは単量体全重合するには、単１１体に触媒音訓えたも
の塗炭素繊維に塗布するか、またはピロール等の単量体
の溶液に炭素繊維ｒ浸漬して炭素繊維電極上で電解重合
下ればよい。炭素繊維ｒ被覆する導電性高分子の重量は
、炭素繊維に対し１〜２００重量矛、好ましくはｌＯ〜
１００重完１：チである。
繊維に導電性高分子？塗布する方法または炭素繊維上で
導電性高分子の前駆体もしくは単量体全重合する方法等
が挙げらｒる。炭素繊維に４寛性高分子ｒ塗布するには
、溶融又は溶媒に溶解した導電性高分子を炭素繊維に塗
布すればよい。炭素繊維上で導電性高分子の前駆体もし
くは単量体全重合するには、単１１体に触媒音訓えたも
の塗炭素繊維に塗布するか、またはピロール等の単量体
の溶液に炭素繊維ｒ浸漬して炭素繊維電極上で電解重合
下ればよい。炭素繊維ｒ被覆する導電性高分子の重量は
、炭素繊維に対し１〜２００重量矛、好ましくはｌＯ〜
１００重完１：チである。
本発明において用いらｎる電解質としてはテトラアルキ
ルアンモニウム塩（対陰イオンとしては過塩素酸イオン
、４フツ化ホウ素イオン、６７ツ化リンイオン、６フツ
化タリウムイオン、６フツ化ヒ素イオン、６７ツ化アン
チモンイオン、チオシアンイオン、ハロゲンイオン、硝
酸イオン、硫酸イオン、４酸化レニウムイオン等）、ア
ルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩（いずれも対陰イオ
ンは上記列挙したものに同じ）、遷移金属、希土類元素
、貴金属のハロゲン塩、過塩素酸塩、硝酸塩など一般公
知の寛解質が挙げられる。
ルアンモニウム塩（対陰イオンとしては過塩素酸イオン
、４フツ化ホウ素イオン、６７ツ化リンイオン、６フツ
化タリウムイオン、６フツ化ヒ素イオン、６７ツ化アン
チモンイオン、チオシアンイオン、ハロゲンイオン、硝
酸イオン、硫酸イオン、４酸化レニウムイオン等）、ア
ルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩（いずれも対陰イオ
ンは上記列挙したものに同じ）、遷移金属、希土類元素
、貴金属のハロゲン塩、過塩素酸塩、硝酸塩など一般公
知の寛解質が挙げられる。
捷た、本発明において用いら扛る溶媒としては、ジメチ
ルスルホキシド、アセトニトリル、プロピレンカーボネ
ート、４−ブナロラクトン、ホルムアミド、ジメチルホ
ルムアミド、メチルホルムアミド、テトラヒドロフラン
、ｌ、２−ジメトキシエタン等、一般に電池に用いらｎ
ている有機溶媒を挙げることができる。
ルスルホキシド、アセトニトリル、プロピレンカーボネ
ート、４−ブナロラクトン、ホルムアミド、ジメチルホ
ルムアミド、メチルホルムアミド、テトラヒドロフラン
、ｌ、２−ジメトキシエタン等、一般に電池に用いらｎ
ている有機溶媒を挙げることができる。
以下、−笑施例會示す図面とともに本発明ヶ説明する。
第１図において、１は導電性高分子？被覆した炭素繊維
から万る陽極である。２は七ノくレータ−でガラスファ
イバーからガるもので、 （炭素繊維陽極１と金属陰極
３の間に介在ゼしめてシる。４は集電板で白金からなる
もので、炭素繊維陽極１と金属陰極３の七）くレータ−
２とは反対側にそれぞｎ貼着せしめである。
から万る陽極である。２は七ノくレータ−でガラスファ
イバーからガるもので、 （炭素繊維陽極１と金属陰極
３の間に介在ゼしめてシる。４は集電板で白金からなる
もので、炭素繊維陽極１と金属陰極３の七）くレータ−
２とは反対側にそれぞｎ貼着せしめである。
５は白金よりなるリード線である。
次に、炭素繊維をその約５０重量多相当の電解重合ポリ
ピロールで被覆したものを陽極１リチウム金属ｒ陰極、
セして４フツ化ホウ素リチウムの１モルプロピレンカー
ボネート溶液？電解液に用い、図１と同様の二次電池（
本発明品）及び本発明品の陽極の代りに炭素繊維２その
まま陽極とした二次電池（従来品）について、充電サイ
クル寿命及び起電力の電圧安定性？調べた結果？示す。
ピロールで被覆したものを陽極１リチウム金属ｒ陰極、
セして４フツ化ホウ素リチウムの１モルプロピレンカー
ボネート溶液？電解液に用い、図１と同様の二次電池（
本発明品）及び本発明品の陽極の代りに炭素繊維２その
まま陽極とした二次電池（従来品）について、充電サイ
クル寿命及び起電力の電圧安定性？調べた結果？示す。
′９ 充放電サイクル寿命
Ｑ、５ｍＡ／ｃｍ”の定電流で充放電（充電終止電圧４
．ＯＶ：放電終止電圧３．３Ｖ）’ｚ繰り返し行い、充
放電のサイクル数と充放電効率との関係を調べた。この
結果を第２図に示す。なお充放電効率は次式により求め
た。
．ＯＶ：放電終止電圧３．３Ｖ）’ｚ繰り返し行い、充
放電のサイクル数と充放電効率との関係を調べた。この
結果を第２図に示す。なお充放電効率は次式により求め
た。
ただし、式中、放電時間は充電終止電圧から放電終止定
圧に、また充電時間は放電終止定圧から充電終止電圧に
到るまでの所要時間である。
圧に、また充電時間は放電終止定圧から充電終止電圧に
到るまでの所要時間である。
第２図から、導電性高分子紫被徨した炭素繊維陽極全使
用した本発明品は、炭素繊維ｒそのまま陽極とした従来
品に比べ充放電ザイクル寿命が延びていることがわかる
。
用した本発明品は、炭素繊維ｒそのまま陽極とした従来
品に比べ充放電ザイクル寿命が延びていることがわかる
。
（オ 電圧安定性
１．０ｍＡ／ｃｗ？の定電流で３．８■に力るまで充電
ｒ行った後、開回路電圧の時間変化ケ６νた。この結果
ｒ第３図に示す。
ｒ行った後、開回路電圧の時間変化ケ６νた。この結果
ｒ第３図に示す。
第３図から、本発明品は従来品に比べ電圧安定性に針ｎ
ていることがわかる。
ていることがわかる。
第１図は、本発明の二次電池の構成例の断面図？示す。
第２図は２本発明の二次電池と、従来の二次電池につい
て、充放電サイクル数と充放電効率の関係ゲ示す。 第３図は、本発明の二次電池と、従来め二次電池につい
て、電池電圧の経時変化忙示す。 １−一一一 導電性高分子を被覆した炭素繊維電極２−
一一一セパレータ− ３−一一一金属電極 ４−一一一集電板 ５−一一一 リード線 以上 、ど７Ｘ図 第 ２ 図 充放電ザイクル数
て、充放電サイクル数と充放電効率の関係ゲ示す。 第３図は、本発明の二次電池と、従来め二次電池につい
て、電池電圧の経時変化忙示す。 １−一一一 導電性高分子を被覆した炭素繊維電極２−
一一一セパレータ− ３−一一一金属電極 ４−一一一集電板 ５−一一一 リード線 以上 、ど７Ｘ図 第 ２ 図 充放電ザイクル数
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 電解質全溶解した溶液に電極全浸漬して々る電池
において、第１の電極として金属電極を用い、第２の電
極として導電性高分子で被覆した炭素繊維電極を用いた
こと′ｆ特徴とする二次電池。 ２、 炭素繊維電極が５００〜４０００ｍ”／ｌの比表
面積葡有する活性炭素繊維である特許請求の範囲第１項
記載の二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029942A JPH0793148B2 (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029942A JPH0793148B2 (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59157974A true JPS59157974A (ja) | 1984-09-07 |
| JPH0793148B2 JPH0793148B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12290036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58029942A Expired - Lifetime JPH0793148B2 (ja) | 1983-02-24 | 1983-02-24 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793148B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61218060A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Kanebo Ltd | 有機電解質電池 |
| EP0217099A2 (de) * | 1985-08-30 | 1987-04-08 | BASF Aktiengesellschaft | Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung von Kohlenstoff-Fasern |
| US4740437A (en) * | 1985-10-15 | 1988-04-26 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Electrochemical battery having an electrolytically reduced product of a saccharide as the electrode material |
| JP2001135303A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Sony Corp | 負極及び非水電解質電池 |
-
1983
- 1983-02-24 JP JP58029942A patent/JPH0793148B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61218060A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Kanebo Ltd | 有機電解質電池 |
| EP0217099A2 (de) * | 1985-08-30 | 1987-04-08 | BASF Aktiengesellschaft | Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung von Kohlenstoff-Fasern |
| US4740437A (en) * | 1985-10-15 | 1988-04-26 | Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. | Electrochemical battery having an electrolytically reduced product of a saccharide as the electrode material |
| JP2001135303A (ja) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Sony Corp | 負極及び非水電解質電池 |
| JP4639410B2 (ja) * | 1999-11-05 | 2011-02-23 | ソニー株式会社 | 負極及び非水電解質電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0793148B2 (ja) | 1995-10-09 |
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