JPS59196571A - Cell - Google Patents

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JPS59196571A
JPS59196571A JP58069936A JP6993683A JPS59196571A JP S59196571 A JPS59196571 A JP S59196571A JP 58069936 A JP58069936 A JP 58069936A JP 6993683 A JP6993683 A JP 6993683A JP S59196571 A JPS59196571 A JP S59196571A
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JP
Japan
Prior art keywords
polymer
quinacin
doping
battery
base structure
Prior art date
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Pending
Application number
JP58069936A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Kobayashi
小林 征男
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.)
Hitachi Ltd
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK, Hitachi Ltd filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP58069936A priority Critical patent/JPS59196571A/en
Publication of JPS59196571A publication Critical patent/JPS59196571A/en
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
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/60Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a cell having high energy density, high charge/discharge efficiency, long cycle life, low self-discharge rate and flat discharge voltage by employing kinason polymer having Schiff base structure for electrode. CONSTITUTION:Kinason polymer having Schiff base structure is produced through reaction between quinone compound and aromatic di-isocyanate compound or tri-isocyanate compound and can be employed as a film, powder, short fiber, etc. Other conductive material such as graphite, carbon black, acetylene black, metal powder, carbon fiber, etc. may be mixed or a metal mesh may be placed as a current collector. Conductive kinason polymer to be produced by doping said kinason polymer can also be employed for the positive or negative electrode.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シッフ塩基構造を有するキナシンポリマーt
+は該キナシンポリマーにドーパントをドープして得ら
れる電導性キナゾンポ1)マーを正極および負極の電極
に用いた電池に関する。
Detailed Description of the Invention The present invention provides a quinacin polymer t having a Schiff base structure.
+ refers to a battery in which the conductive quinazone polymer obtained by doping the quinacin polymer with a dopant is used for the positive and negative electrodes.

遷移金属化合物と有機金属化合物とからなる。It consists of a transition metal compound and an organometallic compound.

いわゆるチーグラー・ナツタ触媒を用いてアセチレンを
重合して得ら名るアセチレン高重合体はその電気伝導度
が半導体領域にあることにより、電気・電子素子として
有用な有機半導体材料であることはすでに知らおている
。アセチレン高重合体の実用的成形品を製造する方法と
しては、(ハ)粉末状アセチレン高重合体を加圧成形す
る方法、および (ロ)特殊な重合条件下で重合と同時に膜状に成形して
、繊維状微結晶(フィブリル)構造を有し、かつ機械的
強度の大きい膜状アセチレン高重合体を得る方法(特公
昭48−32581号)。
It is already known that the famous acetylene polymer obtained by polymerizing acetylene using the so-called Ziegler-Natsuta catalyst is an organic semiconductor material useful as electrical and electronic devices because its electrical conductivity is in the semiconductor region. I'm laying down. Methods for producing practical molded products of acetylene high polymers include (c) pressure molding of powdered acetylene high polymers, and (b) molding into a film at the same time as polymerization under special polymerization conditions. A method for obtaining a membranous acetylene polymer having a fibrous microcrystalline (fibril) structure and high mechanical strength (Japanese Patent Publication No. 32581/1981).

が知られていkO 上記(イ)の方法で得らねる粉末状アセチレン高重合体
成形品をBF3.BCl3.HCl%C12,S02、
NO2、HCN、 02、NO等の電子受容性化合物(
アクセプター)で化学的に処理すると電気伝導度が最高
3桁上昇し、逆にアンモニアやメチルアミンのような電
子供与性化合物(ドナー)で処理すると電気伝導度が最
高4桁低下することもすでに知られている(D、J 、
Berets et al 、、Trans、 Far
ady Soc、 、 64゜823  (1968)
]。
kO is known.The powdered acetylene polymer molded product that cannot be obtained by the method (a) above is BF3. BCl3. HCl%C12,S02,
Electron-accepting compounds such as NO2, HCN, 02, NO, etc.
It is already known that chemical treatment with an acceptor (acceptor) increases the electrical conductivity by up to three orders of magnitude, and conversely, treatment with an electron-donating compound (donor) such as ammonia or methylamine decreases the electrical conductivity by up to four orders of magnitude. (D, J,
Berets et al., Trans., Far.
ady Soc, , 64°823 (1968)
].

また、(ロ)の方法で得られる膜状アセチレン高重合体
に、I2、(J’2、Br2、Icl、 IBr、As
F、 、SbF、、P几等の如き電子受容性化合物まt
はNa、に、 Liの如き電子供与性化合物を化学的に
ドープすることによってアセチレン高重合体の電気導度
を10=〜103Ω−1・LM−’の広い範囲にわたっ
て自由にコントロールできることもすでに知られている
[J 、C,S 、Chem、 Com&、 578(
1977) 、 Phys 、 Rev。
In addition, I2, (J'2, Br2, Icl, IBr, As
Electron-accepting compounds such as F, SbF, P, etc.
It is already known that the electrical conductivity of an acetylene polymer can be freely controlled over a wide range of 10=~103Ω-1・LM-' by chemically doping Na, with an electron-donating compound such as Li. [J, C, S, Chem, Com &, 578 (
(1977), Phys, Rev.

T、ett、 、 39 、1098(1977)、J
 、Am、 Soc、 、 ■曵。
T, ett, 39, 1098 (1977), J
, Am, Soc, , ■曵.

1013(1975) 、、T 、Chem 、 Ph
ys 、 、 69.5098(1978):]。
1013 (1975), T. Chem, Ph.
ys, 69.5098 (1978):].

このドープされに膜状アセチレン高重合体を一次電池の
正極の材料として使用するという考えもすでに提案さ?
テいる(Molecular Metals 、 NA
TOConference 5eries、 5eri
es VI、 471−489(1978))。
The idea of using this doped membrane acetylene polymer as a positive electrode material for primary batteries has already been proposed.
Teil (Molecular Metals, NA
TOConference 5eries, 5eri
es VI, 471-489 (1978)).

一方、前記の化学的にドーピングする手法以外に、電気
化学的にClO4−、PFfi−1AsF6−、 Ag
F2−、 CF3−。
On the other hand, in addition to the above chemical doping method, electrochemical doping methods such as ClO4-, PFfi-1AsF6-, Ag
F2-, CF3-.

503−1BF4−等の如きアニオンおよびR’、N+
(R’:アルキル基)の如きカチオンをアセチレン高重
合体にドープしてP型およびn型の電導性アセチレン高
重合体を製造する方法もすでに開発されている〔J、C
,S、Chem、Commu、、1979594.C&
 ENJan。
Anions such as 503-1BF4- and R', N+
A method for producing P-type and n-type conductive acetylene polymers by doping cations such as (R': alkyl group) into acetylene polymers has already been developed [J, C
, S. Chem, Commu., 1979594. C&
ENJan.

26 、39(1981)、J、C,S、Chem、C
ommu 、 、 1981.317)。
26, 39 (1981), J.C.S., Chem.C.
ommu, 1981.317).

そして、(ロ)の方法で得られる膜状アセチレン高重合
体を用いて電気化学的ドーピングを利用して再充電可能
な電池が報告されている(Paper Present
edat the Internationnal C
onference on LowDim!l!n5i
ona+5ynthet ic Metals 、He
rs inger 、 Denmark、 10〜15
 。
A battery that can be recharged by electrochemical doping using a film-like acetylene polymer obtained by the method (b) has been reported (Paper Present
edat the International C
onference on LowDim! l! n5i
ona+5ynthetic Metals, He
rsinger, Denmark, 10-15
.

August 1980)−この電池は((ロ)の方法
で得られる。
August 1980) - This battery is obtained by the method ((b)).

′例えば0,1胴の厚さのアセチレン高重合体フィルム
二枚をそれぞれ正・負の電極とし、ヨウ化リチウムを含
むテトラハイドロフラン溶液にこれを浸して9■の直流
電源につなぐとヨウ化リチウムが電気分解され、正極の
アセチレン高重合体フィルムはヨウ素でドープされ、負
極のアセチレン高重合体フィルムはリチウムでドープさ
ねる。この電解ドーピングが充電過程に相当することに
なる。
'For example, if two acetylene polymer films with a thickness of 0 and 1 cylinder are used as positive and negative electrodes, respectively, and immersed in a tetrahydrofuran solution containing lithium iodide and connected to a 9-inch DC power source, iodide will be produced. Lithium is electrolyzed, the acetylene polymer film of the positive electrode is doped with iodine, and the acetylene polymer film of the negative electrode is doped with lithium. This electrolytic doping corresponds to the charging process.

ドープされた二つの電極に負荷をつなげばリチウムイオ
ンとヨウ素イオンが反応して電力が取り出せる。この場
合、開放端電圧(Voc)は2,8■、短絡電流密度は
5mA/alであり1電解液に過塩素酸リチウムのテト
ラハイドロフラン溶液を使用した場合、開放端電圧は2
.5v、短絡電流密度は約3     ′mA/c、l
であった。
When a load is connected to the two doped electrodes, lithium ions and iodine ions react to generate electricity. In this case, the open circuit voltage (Voc) is 2.8 ■, the short circuit current density is 5 mA/al, and when a tetrahydrofuran solution of lithium perchlorate is used as one electrolyte, the open circuit voltage is 2.
.. 5v, short circuit current density approximately 3'mA/c, l
Met.

この電池は、電極として軽量化および小型化が容易なア
セチレン高重合体をその電極材料として用いているので
、高エネルギー密度を有する軽量化・小型化が容易でか
つ安価な電池として注目を集めている。また、特開昭5
6−136469号では、アセチレン高重合体以外にも
ポリCP−フェニレン)、ポリ(m−フェニレン)、ポ
リ(硫化フェニレン)、ポリ(フェニルアセチレン)、
ポリピロール等も電極材料として有用であることが開示
されている。しかし、今までに知られている前記した主
鎖に共役二重結合を有する高分子化合物を電極の活物質
として用いた電池のサイクル寿命、放電時の電圧平担性
、充・放電効率等の性能は必ずしも満足できるものでは
なかっに0 本発明者は、上記の点に鑑みて、高エネルギー密度を有
し、サイクル寿命、充・放電効率及び放電時の電圧の平
担性が良好で、軽量化、小型化が容易で、かつ安価な電
池を得るべく種々検討した結果、本発明を完成しkもの
である。
This battery uses an acetylene polymer as its electrode material, which is easy to reduce weight and size, so it is attracting attention as an inexpensive battery that has high energy density and is easy to reduce weight and size. There is. Also, JP-A-5
6-136469, in addition to acetylene high polymers, poly(CP-phenylene), poly(m-phenylene), poly(phenylene sulfide), poly(phenylacetylene),
Polypyrrole and the like are also disclosed to be useful as electrode materials. However, the cycle life, voltage flatness during discharge, charging/discharging efficiency, etc. of batteries using the above-mentioned polymer compounds having conjugated double bonds in the main chain as active materials of the electrodes have been In view of the above points, the present inventor has developed a battery that has high energy density, good cycle life, good charging/discharging efficiency, and voltage flatness during discharging, and is lightweight. As a result of various studies aimed at obtaining a battery that is easy to miniaturize and is inexpensive, the present invention has been completed.

即ち1本発明はシッフ塩基構造を有するキナシンポリマ
ーまkは該キナシンポリマーにドーパントをドープして
得らねる電導性キナシンポリマーる0 本発明の方法によって得られる電池は、前記した主鎖に
共役二重結合を有する高分子化合物または該高分子化合
物にドーパントヲドープして得られる電導性高分子化合
物を電極として用いた二次電池に比較して、中エネルギ
ー密度が大きい、 (ii)放電時の電圧の平担性が良
好である。(1)自己放電が少ない、(ψ充・放電の繰
り返しの寿命が長い。
That is, the present invention provides a quinacin polymer having a Schiff base structure or a conductive quinacin polymer obtained by doping the quinacin polymer with a dopant.A battery obtained by the method of the present invention has a quinacin polymer having a Schiff base structure. (ii) Compared to a secondary battery using, as an electrode, a polymer compound having a conjugated double bond or a conductive polymer compound obtained by doping the polymer compound with a dopant; (ii) Good voltage flatness during discharge. (1) Less self-discharge (ψ long life after repeated charging and discharging.

という利点を有する。It has the advantage of

本発明で用いられるシッフ塩基構造を有するキナシンポ
リマーは、キノン化合物と芳香族ジイソシアネート化合
物またはトリイソシアネート化合物との反応によって得
られるものであり、その反応の一例を示すと下記のごと
くである。
The quinacin polymer having a Schiff base structure used in the present invention is obtained by the reaction of a quinone compound and an aromatic diisocyanate compound or a triisocyanate compound, and an example of the reaction is as follows.

ここでいうキノン化合物の具体例としてはベンゾキノン
、ナフトキノン、アントラキノン等があげられ、また芳
香族ジイソシアネート化合物の具体例トしてはフェニレ
ン−1,3−ジイソシアネート、フェニレン−1,4−
ジイソシアネ−1,)I3レンジイソシアネート、ナフ
タレンジイソシアネートをあげることができる。キノン
化合物と芳香族ジイソシアネート化合物またはトリイソ
シアネート化合物との反応はH,A、Pohl and
 LT−T。
Specific examples of the quinone compound mentioned here include benzoquinone, naphthoquinone, anthraquinone, etc., and specific examples of the aromatic diisocyanate compound include phenylene-1,3-diisocyanate, phenylene-1,4-diisocyanate, etc.
Examples include diisocyanate-1,)I3 diisocyanate and naphthalene diisocyanate. The reaction between a quinone compound and an aromatic diisocyanate compound or a triisocyanate compound is performed by H, A, Pohl and
LT-T.

Englehardt、J、Phys、 ch認、 6
6、2085(1962)の方法に準じて行なうことが
できるが、必ずしもこの方法に限定さ引るものではない
Englehardt, J. Phys, ch. 6
6, 2085 (1962), but is not necessarily limited to this method.

本発明において用いられるシッフ塩基構造を有するキナ
シンポリマーは膜状、粉末状、短繊維状等、いすわの形
態のものも用いることができる。
The quinacin polymer having a Schiff base structure used in the present invention may be in the form of a film, powder, short fibers, or other forms.

1に、シッフ塩基構造を有するキナシンポリマーに他の
適当な導電材料、例えばグラファイト、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、金を粉。
1. A quinacin polymer having a Schiff base structure is powdered with other suitable conductive materials, such as graphite, carbon black, acetylene black, and gold.

炭素繊維等を混合することも、1′fc、集電体として
金属綱等を入わることも一向に差し支えない。
There is no problem in mixing carbon fiber or the like, or using metal wire as a current collector.

本発明の電池の正極および負極の電極としては、シッフ
塩基構造を有するキナシンポリマーはかりでなく該キナ
シンポリマーにドーパントをドープして得られる電導性
キナシンポリマーも用いることができる。シッフ塩基構
造を有するキナシンポリマーへのドーパントのドーピン
グ方法は、化学的ドーピングおよび電気化学的ドーピン
グのいずれの方法を採用してもよい。
As the positive and negative electrodes of the battery of the present invention, instead of a quinacin polymer having a Schiff base structure, a conductive quinacin polymer obtained by doping the quinacin polymer with a dopant can also be used. As a method for doping a dopant into a quinacin polymer having a Schiff base structure, either chemical doping or electrochemical doping may be employed.

化学的にドーピングするドーパントとしては、従来知ら
ねている種々の電子受容性化合物および電子供与性化合
物、即ち、(I)ヨウ素、臭素およびヨウ化臭素の如き
ハロゲン、■五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、四フ
ッ化ケイ素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化アルミニ
ウム、臭化アルミニウム、フッ化アルミニウム、 Nb
F、 、TaF、、 、 WF6、FeCl3およびC
dCl2等の如き金属ハロゲン化物、亜硫酸、過塩素酸
、−硝酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタン硫酸およ
びクロロ硫酸の如きプロトン酸、〈■三酸化イオウ、二
酸化窒素、ジフルオロスルホニルパーオキシドの如き酸
化剤、 MAgC104−(Vl)テトラシアノエチレ
ン、テトラシアノキノジメタン、フロラニール、2.3
−ジクロル−5,6−ジシアツバラベンゾキノン、2,
3−ジブロム−5,6−シンアツバラヘンゾキノン、(
vIDCrO2C12、■0C13゜(VlめNO4−
8I)凡−、No: 5bF6−、 NO”As凡−、
NO”P几−1NO□’−PIi”6−、 NO’−B
F4−1NO+Cll04−1■2,4.6−1リニト
ロフエノール、2,4.6− ) IJニトロフェニル
スルホン酸、2,4,6−ドリニトロフエニルカルボン
酸、(X)T、i、Na、Kの如きアルカリ金属等をあ
げることができる。
Dopants to be chemically doped include various conventionally known electron-accepting compounds and electron-donating compounds, such as (I) halogens such as iodine, bromine, and bromine iodide, ■ arsenic pentafluoride, pentafluoride; Antimony chloride, silicon tetrafluoride, phosphorus pentachloride, phosphorus pentafluoride, aluminum chloride, aluminum bromide, aluminum fluoride, Nb
F, , TaF, , WF6, FeCl3 and C
Metal halides such as dCl2, protic acids such as sulfurous acid, perchloric acid, -nitric acid, fluorosulfuric acid, trifluoromethanesulfuric acid and chlorosulfuric acid, oxidizing agents such as sulfur trioxide, nitrogen dioxide, difluorosulfonyl peroxide, MAgC104 -(Vl) Tetracyanoethylene, Tetracyanoquinodimethane, Floranil, 2.3
-dichloro-5,6-dicyatsubarabenzoquinone, 2,
3-dibrome-5,6-sinatsubarahenzoquinone, (
vIDCrO2C12,■0C13゜(Vlme NO4-
8I) Normal-, No: 5bF6-, NO”As normal-,
NO"P 几-1NO□'-PIi"6-, NO'-B
F4-1NO+Cll04-1■2,4.6-1linitrophenol, 2,4.6-) IJ nitrophenyl sulfonic acid, 2,4,6-dolinitrophenylcarboxylic acid, (X)T, i, Examples include alkali metals such as Na and K.

一方、電気化学的にドーピングするドーパントとしては
、(i)PF6−1ST)R6−1AsTi’6−5s
bc4.−の如きva族ノ元素のハロゲン化物アニオン
、BP’4−の如キ鼎族の元素のハロゲン化物アニオン
、I−(L−)、Br−、C1−の如きハロゲンアニオ
ン、 ClO4−の如き過塩素酸アニオンなどの陰イオ
ン、ドーパントおよび(jj) L i +、 K+、
Na+の如きアルカリ金属イオン。
On the other hand, as a dopant to be electrochemically doped, (i) PF6-1ST) R6-1AsTi'6-5s
bc4. Halide anions of group elements such as -, halide anions of group elements such as BP'4-, halogen anions such as I-(L-), Br-, C1-, halogen anions such as ClO4-, Anions such as chlorate anions, dopants and (jj) L i +, K+,
Alkali metal ions such as Na+.

R4N+(R:炭素数1〜20の炭化水素基)の如き4
級アンモニウムイオンなどの陽イオン・ドーパント等を
あげることができるが、必ずしもこわ等に限定されるも
のではない。
4 such as R4N+ (R: hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms)
Examples include cations and dopants such as class ammonium ions, but are not necessarily limited to stiffness and the like.

上述の陰イオン・ドーパントおよび陽イオン壽ドーパン
ト’(z与える化合物の具体例としてけLiPF6、L
iSbF6. LiAsF、 、 LiC70,、Na
I、NaPF、 、 Na5bF、。
Specific examples of compounds providing the above-mentioned anionic dopants and cationic dopants (z) include LiPF6, L
iSbF6. LiAsF, , LiC70,, Na
I, NaPF, , Na5bF,.

KCAQ 、 〔(n −13u )4N)” ・(A
sF6)−1((n−Bu)4N〕” −(PFa)−
、[(n−BulN)”−CAO4,LiAfflC4
、LiBF、等をあげることが必ずしもこれ等に限定さ
れるものではない。これらのドーパントは一種類、また
は二種類以上を混合して使用してもよい。
KCAQ, [(n −13u)4N)” ・(A
sF6)-1((n-Bu)4N]”-(PFa)-
, [(n-BulN)"-CAO4, LiAfflC4
, LiBF, etc. are not necessarily limited to these. These dopants may be used alone or in combination of two or more.

前記以外の陰イオン・ドーパントとしてはI−(R′2
−アニオンであり、1−前記以外の陽イオン・ドーパン
トとしては次式a)で表わされるビリリウム′!!りは
ピリジニウム・カチオン: (式中、Xは酸素原子または窒素原子、R′は水素原子
または炭素数が1〜15のアルキル基、炭素数6〜15
のアリール(aryl)基、R11はハロゲン原子また
は炭素数が1〜1oのアルキル基、炭素数が6〜15の
アリール(aryl)基、mはXが酸素原子のと@Oで
あり、Xが窒素原子のとき1である。nは0または1〜
5である。) または次式〇もしくはσIDで表わされるカルボニウム
祷カチオン: T?l および R4−C+         亜 1 〔上式中、R1、R2、R3は水素原子(R1,R2゜
R3け同時に水素原子であることはない)、炭素数1〜
15のアルキル基、アリル(allyl)人災素数6〜
15のアリール(aryl)基または−OR5基、但し
R6は炭素数が1〜10のアルキル基1には炭素数6〜
15のアリール(aryl)基を示し、R4は水素原子
、炭素数が1〜15のアルキル基、炭素数6〜15のア
リール基である。〕 である。
Anion dopants other than those mentioned above include I-(R'2
- anion, and 1 - a cation dopant other than the above is virylium' represented by the following formula a)! ! R is a pyridinium cation: (wherein, X is an oxygen atom or a nitrogen atom, R' is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, and
aryl group, R11 is a halogen atom, an alkyl group having 1 to 1 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, m is @O when X is an oxygen atom, and It is 1 for nitrogen atoms. n is 0 or 1~
It is 5. ) or a carbonium cation represented by the following formula 〇 or σID: T? l and R4-C+ Sub1 [In the above formula, R1, R2, R3 are hydrogen atoms (R1, R2゜R3 are not hydrogen atoms at the same time), carbon number 1-
15 alkyl groups, allyl human disaster prime number 6~
15 aryl groups or -OR5 groups, provided that R6 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 has 6 to 10 carbon atoms.
15 aryl groups, R4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. ] It is.

用いられるT(F2−アニオンは通常、下記の一般式■
、Mlには帥: R’、N −I−Ip2           ■M−
T(F’2                    
        (V)(R“′)n 〔但し、上式中R’4 R”は水素原子または炭素数が
1〜15のアルキル基、炭素数6〜15のアリール(a
ryl)基’fJ、IIIは炭素数が1〜10のアルキ
ル基、炭素数6〜15のアリール(aryl)基、Xは
酸素原子または窒素原子、nは0ま介は5以下の正の整
数である。Mはアルカリ金属である〕 で表わさねる化合物(フッ化水素塩)を支持電解質とし
て用いて適当な有機溶媒に溶解することによって得らね
る。上式(IV)、(ト)および帥で表わされる化合物
の具体例としてけI−I、N−HE’2、Bu4r″N
−I−([i’2゜Na−H]F%、K−FIF2.L
i・HF2オヨび上記式(I)で表わされるビリリウム
もしくはピリジニウムカチオンは、弐a)で表わさ名る
カチオンとc4o4−113民−、AACJ4−、 F
eCIQ−1SnC4−PF6−1pcl、、;5bF
6−、 AsF6−1CF3so、y、l−lF2−等
のアニオンとの塩を支持電解質として用いて適当な有機
溶媒に溶解することによって得られる。そのような塩の
具体例としては I■ 等をあげることができる。
The T(F2- anion used is usually represented by the following general formula
, Ml has a command: R', N -I-Ip2 ■M-
T(F'2
(V)(R"')n [However, in the above formula, R'4 R" is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms (a
ryl) group 'fJ, III is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, X is an oxygen atom or a nitrogen atom, and n is a positive integer of 5 or less. It is. M is an alkali metal] It can be obtained by dissolving a compound represented by (hydrogen fluoride) as a supporting electrolyte in a suitable organic solvent. Specific examples of the compounds represented by the above formulas (IV), (g), and
-I-([i'2゜Na-H]F%, K-FIF2.L
The biryllium or pyridinium cation represented by i.HF2 and the above formula (I) is the cation represented by 2a) and c4o4-113min-, AACJ4-, F
eCIQ-1SnC4-PF6-1pcl, ;5bF
It can be obtained by dissolving a salt with an anion such as 6-, AsF6-1CF3so, y, l-lF2- as a supporting electrolyte in an appropriate organic solvent. Specific examples of such salts include I■.

上記式〇または価で表わされるカルボニウム・カチオ/
の具体例としては(C6Iも)、C+、(CH3)3C
+。
Carbonium cation represented by the above formula 〇 or valence/
Specific examples include (C6I as well), C+, (CH3)3C
+.

こワタらのカルボニウムカチオンは、そわらと陰イオン
の堪(カルボニウム塩)を支持電解質として適当な有機
溶媒に溶解することによって得られる。ここで用いられ
る陰イオンの代表例としては。
The carbonium cation of Kowata et al. can be obtained by dissolving Sowara and an anion (carbonium salt) in a suitable organic solvent as a supporting electrolyte. Typical examples of anions used here are:

BF’4−、 l’JcIJ4−、 AfflBr3C
A−、FeC4−、5uC4−、PF6−、 PC&−
BF'4-, l'JcIJ4-, AfflBr3C
A-, FeC4-, 5uC4-, PF6-, PC&-
.

5bcz6−%5bF6−1CJO,−1cF3so;
 等をあげることができ、また、カルボニウム塩の具体
例としては。
5bcz6-%5bF6-1CJO, -1cF3so;
Specific examples of carbonium salts include:

例えば(QII(6)3C・BF、、((5い、C・B
几、 HCO・MC4,1−TQ)−BF4. C,H
,Co ・SnO&等をあげることができる。
For example, (QII(6)3C・BF,,((5、C・B
几, HCO・MC4,1-TQ)-BF4. C,H
, Co, SnO&, etc.

シッフ塩基構造を有するキナシンポリマーにドープされ
るドーパントの量は、高分子の繰V返し単位1モルに対
して2〜150モル係であり、好ましくは4〜130モ
ル係%特に好甘しくは5〜100モル係である。ドープ
したドーパントの量が2モル係未満でも150モル%’
を越えても放電容量の充分大きい電池を得ることはでき
ない。
The amount of the dopant doped into the quinacin polymer having a Schiff base structure is 2 to 150 mol%, preferably 4 to 130 mol%, particularly preferably 4 to 130 mol%, per 1 mol of V repeating units of the polymer. It is in the range of 5 to 100 moles. Even if the amount of doped dopant is less than 2 mol%, it is 150 mol%'
It is not possible to obtain a battery with a sufficiently large discharge capacity even if the discharge capacity is exceeded.

ドープ量は電解の際に流り斤電気量をコントロールする
ことによって自由に匍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および電圧の変化する条
件下のいす名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。
The amount of doping can be freely controlled by controlling the amount of electricity flowing during electrolysis. Doping may be carried out in a constant manner under constant current, constant voltage, or under conditions of varying current and voltage. Current value during doping.

電圧値およびドーピング時間等は、用いるシッフ塩基構
造を有するキナシンポリマーの種類、嵩さ密度、面積、
ドーパントの種類、電解液の種類。
The voltage value and doping time etc. depend on the type of quinacin polymer having a Schiff base structure used, bulk density, area, etc.
Type of dopant, type of electrolyte.

要求される電気伝導度によって異なるので一概に規定す
ることはできない。電気化学的ドーピングの際の電解液
の有機溶媒としては例えばエーテル類、ケトン類、ニト
リル類、アミン類、アミド類。
It cannot be unconditionally defined because it varies depending on the required electrical conductivity. Examples of organic solvents for the electrolytic solution in electrochemical doping include ethers, ketones, nitriles, amines, and amides.

硫黄化合物、塩素化炭化水素類、エステル類、カーボネ
ート類、ニトロ化合物、リン酸エステル系化合物、スル
ホラン系化合物等を用いることができるが、これらのう
ちでもエーテル類、ケトン類、ニトリル類、塩素化炭化
水素類、カーボネート類、スルホラン系化合物が好まし
い。こねらの代表f1+としては、テトラヒドロフラン
、2−メチルテトラヒドロフラン% 1.4−ジオキサ
ン、アニソール、モノグリム、アセトニトリル、プロピ
オニトリル、4−メチル−2−ペンタノン、フチロニト
リル、1.2−ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン、
ジメトキシエタン、メチルフォルメイト、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホルムアミ
ド、スルホラン、3−メチル−スルホラン、リン酸トリ
メチル、リン酸トリエチル等をあげることができるが、
必ずしもこれ等に限定されるものではない。
Sulfur compounds, chlorinated hydrocarbons, esters, carbonates, nitro compounds, phosphate ester compounds, sulfolane compounds, etc. can be used, but among these, ethers, ketones, nitriles, chlorinated Hydrocarbons, carbonates, and sulfolane compounds are preferred. Konera's representative f1+ include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran% 1.4-dioxane, anisole, monoglyme, acetonitrile, propionitrile, 4-methyl-2-pentanone, phthyronitrile, 1.2-dichloroethane, γ-butyrolactone. ,
Examples include dimethoxyethane, methylformate, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylthioformamide, sulfolane, 3-methyl-sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, etc.
It is not necessarily limited to these.

本発明の電池において、シップ塩基構造を有するキナシ
ンポリマーまたは該キナシンポリマーにドーパントをド
ープして得らhる電導性キナシンポリマーを正極および
負極として用いる場合、電池の電解液の支持電解質は前
記の電気化学的ドーピングの際に用いたものと同様のも
のが用いられ、ドーピング方法も前記方法および従来公
知の方法(J、C,S、、Chem、Commu、、1
931 .317%準じて行なうことができる。
In the battery of the present invention, when a quinacin polymer having a ship base structure or a conductive quinacin polymer obtained by doping the quinacin polymer with a dopant is used as the positive electrode and the negative electrode, the supporting electrolyte of the electrolyte of the battery is The same method as that used in the electrochemical doping described above is used, and the doping method is also the same as that described above or a conventionally known method (J, C, S, Chem, Commu, 1
931. 317%.

本発明の電池において用いられる電解質の濃度は用いる
シップ塩基構造を有するキナシンポリマーの種類、充・
放電条件1作動温度、電解質の種類および有機溶媒の種
類等によって異なるので一概に規定することはできない
が1通常は0001〜10モル/lの範囲であり、過飽
和の状態でも使用することができる。
The concentration of the electrolyte used in the battery of the present invention is determined by the type of quinacin polymer having a ship base structure used, charging and
Discharge Conditions 1. Since they vary depending on the operating temperature, type of electrolyte, type of organic solvent, etc., they cannot be defined unconditionally, but 1 are usually in the range of 0001 to 10 mol/l, and can be used even in a supersaturated state.

本発明において、シッフ塩基構造を有するキナシンポリ
マーまたは該キナシンポリマーにドーパンをドープして
得られる電導性キナシンポリマーは、電池の正極および
負極の両極の電極として用0る。
In the present invention, a quinacin polymer having a Schiff base structure or a conductive quinacin polymer obtained by doping the quinacin polymer with dopane is used as both the positive and negative electrodes of a battery.

本発明において必要ならばポリエチレン、ポリプロピレ
ンのごとき合成樹脂の多孔質膜や天然繊維紙を隔膜とし
て用いても一向に差し支えない。
In the present invention, if necessary, a porous membrane of synthetic resin such as polyethylene or polypropylene or natural fiber paper may be used as the diaphragm.

また1本発明の電池は薄い電池でよく、紙のように薄い
電池でさえよく、複数の層を互いに積み重ねて直列また
は並列に互いに結合してもよく、或いは一本の長い電池
をそれ自体を巻くがまたは螺旋状にしてもよい。
Also, the battery of the present invention can be a thin battery, even a paper-thin battery, and can have multiple layers stacked on top of each other and coupled together in series or parallel, or can be made into a single long battery by itself. It may be rolled or spirally shaped.

本発明のシッフ塩基構造を有するキナシンポリマーまた
は該キナシンポリマーにドーパントをドープして得られ
る電導性キナシンポリマーを正極および負極の両極の電
極として用いた電池は、高エネルギー密度を有し、充・
放電効率が高く、サイクル寿命が長く、自己放電率が小
さく、放電時の電圧の平担性が良好である。また1本発
明の電池は、軽量、小型で、かつ高いエネルギー密度を
有するからポータプル機器、電気自動車、ガソリン自動
車および電力貯蔵用バッテリーとして最適である。
A battery using the quinacin polymer having a Schiff base structure of the present invention or the conductive quinacin polymer obtained by doping the quinacin polymer with a dopant as both positive and negative electrodes has a high energy density, Mitsuru・
It has high discharge efficiency, long cycle life, low self-discharge rate, and good voltage flatness during discharge. Furthermore, the battery of the present invention is lightweight, compact, and has a high energy density, making it ideal for use in portable devices, electric vehicles, gasoline vehicles, and power storage batteries.

以下に、実施例および比較例をあげて本発明をさらに詳
細に説明する。
EXAMPLES The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1 〔シッフ塩基構造を有するキナシンポリマーの合成〕 等モルのナフトキノンとフェニレン−1,3−ジイソシ
アネート全文献T(、A、Pohl and EJLE
nglehardt。
Example 1 [Synthesis of quinacin polymer having a Schiff base structure] Equimolar naphthoquinone and phenylene-1,3-diisocyanate Complete literature T (A, Pohl and EJLE)
nglehardt.

J、Phys、 Chem 、 、662085(19
62)の方法に準じて合成した。得られたキナシンポリ
マーを1Qtory肩の圧力で加圧成形してシート状成
形品全得た。
J, Phys, Chem, , 662085 (19
It was synthesized according to the method of 62). The obtained quinacin polymer was pressure-molded at a pressure of 1Qtory to obtain a sheet-like molded product.

〔電池実験〕[Battery experiment]

前記の方法で得られにシート状シシフ塩基構造を有する
キナシンポリマーよυ、幅が0.5 cm テ長さが2
.0 cmの2枚の小片を切り出して、そわぞわ正極お
よび負極としに0正極と負極の間の距離は3mmにした
。Et4N・B凡 の濃度が1.0モル/lのスルホラ
ン溶液を電解液として用い、一定電流下(0,5rr+
A7?uJ )で45分間充電を行なった。(ドーピン
グ量7モル係に相当する電気量)。充電終了後、直ちに
一定電流下(05的ψ檀)で放電を行ない、電圧が1.
Ovになったところで再度前記と同じ条件で充電を行な
うという充・放電の繰り返し試験を行なったところ、繰
り返し回数が297回まで可能であつf?:。
The quinacin polymer having a sheet-like Sischiff base structure obtained by the above method has a width of 0.5 cm and a length of 2
.. Two small pieces of 0 cm were cut out to form a fidget positive electrode and a negative electrode, and the distance between the positive electrode and the negative electrode was 3 mm. A sulfolane solution with a concentration of 1.0 mol/l of Et4N・B was used as an electrolyte under a constant current (0.5rr+
A7? (uJ) for 45 minutes. (The amount of electricity corresponds to a doping amount of 7 moles). Immediately after charging, discharge under a constant current (05 ψdan) until the voltage reaches 1.
When we conducted a repeated charge/discharge test in which we charged the battery again under the same conditions as above when the battery reached Ov, we found that the number of repetitions was possible up to 297 times and f? :.

10回目の繰り返し試験の結果から、活物質IK9に対
するエネルギー密度(理論エネルギー密度)は241w
−hr7% ?あり、充・放電効率は95係であった。
From the results of the 10th repeated test, the energy density (theoretical energy density) for the active material IK9 is 241w
-hr7%? Yes, the charging/discharging efficiency was 95%.

また、放電時に電圧が1,5■までに低下するまでに放
電された電気量の全放電電気量に対する割合は94係で
あった。
Further, the ratio of the amount of electricity discharged until the voltage decreased to 1.5 μm during discharge to the total amount of electricity discharged was 94 times.

また、充電した状態で48時間放置したところ。Also, I left it in a charged state for 48 hours.

その自己放電率は6係であった。Its self-discharge rate was 6.

比較例1 〔膜状アセチレン高重合体の製造〕 窒素雰囲気下で内容積500イのガラス製反応容器に1
.7艷のチタニウムテトラブトキサイドを加え、30−
のアニソールに溶かし1次いで2.7−のトリエチルア
ルミニウムを攪拌しながら加えて触媒液を調製した。
Comparative Example 1 [Production of film-like acetylene polymer] 1 in a glass reaction vessel with an internal volume of 500 m under a nitrogen atmosphere
.. Add 7 liters of titanium tetrabutoxide, 30-
A catalyst solution was prepared by dissolving the mixture in anisole and adding 1 and 2.7-triethylaluminum with stirring.

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に0次いで、この反     ′応
答器′ffニー78℃ に冷却し、触媒溶液を静止した
ままで、1気圧の圧力の精製アセチレンガスを吹き込ん
だ。
This reaction vessel was cooled with liquid nitrogen, the nitrogen gas in the system was evacuated using a vacuum pump, the reaction vessel was cooled to 78°C, and the catalyst solution was kept stationary and heated to 1 atm. blown with purified acetylene gas at a pressure of .

直ちに、触媒溶液表面で重合が起り、膜状のアセチレン
高重合体が生成した。アセチレン導入後。
Immediately, polymerization occurred on the surface of the catalyst solution, producing a film-like acetylene high polymer. After introducing acetylene.

49分で反応容器系内のアセチレンガスを排気して重合
を停止した。窒素雰囲気下で触媒溶液を注射器で除去し
に後、−78℃に保つに甘ま精製トルエン100m1で
5回繰り返し洗浄した。トルエンで膨潤した膜状アセチ
レン高重合体は、フィブリルが密に絡み合った均一な膜
状膨潤物であつに0次いでこの膨潤物を真空乾燥して金
属光沢を有する赤紫色の厚さ85μmで、シス含量98
係の膜状アセチレン高重合体を得た。1k、この膜状ア
セチレン高重合体の嵩さ密度は0.45g、々であり、
その電気伝導度(直流四端子法)は20℃で3.2X1
0−9Ω−”1m−’であった。
After 49 minutes, the acetylene gas in the reaction vessel system was exhausted to stop the polymerization. After the catalyst solution was removed with a syringe under a nitrogen atmosphere, it was washed five times with 100 ml of sweet purified toluene while keeping the temperature at -78°C. The film-like acetylene polymer swollen with toluene is a uniform film-like swollen product in which fibrils are tightly intertwined.Then, this swollen product is vacuum-dried to a reddish-purple color with a metallic luster and a thickness of 85 μm. Content 98
A related membranous acetylene polymer was obtained. 1k, the bulk density of this film-like acetylene high polymer is 0.45g, and so on.
Its electrical conductivity (DC four terminal method) is 3.2X1 at 20℃
It was 0-9Ω-"1m-'.

〔電池実験〕[Battery experiment]

前記の方法で得られた膜状アセチレン高重合体を正極お
よび負極の両極に用いた以外は、実施例1と全く同様の
方法で電池の充・放電繰り返し実験を行なったところ、
繰り返し回数が12020回目電が不可能となっに0試
験後、膜状アセチレン高重合体を取り出してみると、膜
は破壊されており、その一部を元素分析、赤外分光法に
より解析したところ、大巾な劣化を受けていた。また、
電解液も茶色に着色していたつ 10回目の繰り返し試験の結果から、この電池の理論エ
ネルギー密度は221W −hr/Kgで充・放電効率
は87係であった。また、放電時に電圧が1.5Vに低
下するまでに放電された電気量の全放電電気量に対する
割合は87係であっに0 また。充電した状態で48時間放置したところ。
A battery charge/discharge cycle experiment was conducted in exactly the same manner as in Example 1, except that the film-like acetylene polymer obtained by the above method was used for both the positive and negative electrodes.
After the 12,020th repetition of the test, when the eye electrogram became impossible, the film-like acetylene polymer was taken out and found to have been destroyed, and part of it was analyzed by elemental analysis and infrared spectroscopy. , had suffered extensive deterioration. Also,
From the results of the 10th repeated test, in which the electrolyte was also colored brown, the theoretical energy density of this battery was 221 W-hr/Kg, and the charge/discharge efficiency was 87. Also, the ratio of the amount of electricity discharged until the voltage drops to 1.5V during discharge to the total amount of electricity discharged is 87%. I left it charged for 48 hours.

その自己放電率は12係であった。Its self-discharge rate was 12 times.

特許出願人 昭和電工株式会社 株式会社日立製作所 代理人 弁理士菊地精−Patent applicant: Showa Denko Co., Ltd. Hitachi, Ltd. Agent: Patent Attorney Sei Kikuchi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] シッフ塩基構造を有するキナシンポリマー1には該キナ
シンポリマーにドーパントをドープして得られる電導性
キナシンポリマーを正極および負極の電極に用いた電池
The quinacin polymer 1 having a Schiff base structure is a battery in which a conductive quinacin polymer obtained by doping the quinacin polymer with a dopant is used for the positive and negative electrodes.
JP58069936A 1983-04-22 1983-04-22 Cell Pending JPS59196571A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501668A (en) * 2002-10-03 2006-01-12 ゲン3 パートナーズ インコーポレイテッド Electrochemical capacitor and method of using the same
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
US7888229B2 (en) 2006-03-24 2011-02-15 Gen 3 Partners, Inc. Method for manufacturing an energy storage device

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