JPS59228373A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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Publication number
JPS59228373A
JPS59228373A JP58101725A JP10172583A JPS59228373A JP S59228373 A JPS59228373 A JP S59228373A JP 58101725 A JP58101725 A JP 58101725A JP 10172583 A JP10172583 A JP 10172583A JP S59228373 A JPS59228373 A JP S59228373A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
doped
cation
anion
positive
acetylene
Prior art date
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Pending
Application number
JP58101725A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Kobayashi
小林 征男
Kazumi Naito
一美 内藤
Soichiro Kawakami
総一郎 川上
Hidenori Nakamura
英則 中村
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK, Hitachi Ltd filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP58101725A priority Critical patent/JPS59228373A/en
Publication of JPS59228373A publication Critical patent/JPS59228373A/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
    • 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

Abstract

PURPOSE:To obtain a battery having high energy density, good cycle life, light weight, and compact size. CONSTITUTION:In a secondary battery in which high molecular compound having conjugated double bond in principal chain is used in positive and negative electrodes, a positive electrode 3 is doped with anion of halogen compound of element selected from IIIa, IVa, and Va groups of the periodic table, perchlorate ion, or HF2<-> ion, and a negative electrode 5 is doped with cation of metal of I a group of the periodic table, or cation of quaternary ammonium salt, and salts of anion and cation which are the same as anion and cation doped in the positive and negative electrodes respectively are used as the supporting electrolyte of electrolyte. This secondary battery is lightweight, compact, and has high energy density. Therefore, it is suitable for portable appliance, electric car, gasoline car, and power storage applications.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、性能の良好な二次電池に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a secondary battery with good performance.

遷移金属化合物と有機金属化合物とからなる、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
得られ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れている。
Acetylene polymers obtained by polymerizing acetylene using so-called Ziegler-Natsuta catalysts, which are composed of transition metal compounds and organometallic compounds, have electrical conductivity in the semiconductor region, making them useful as electrical and electronic devices. It is already known that it is an organic semiconductor material.

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、 (イ)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)、が知られていた。
Methods for producing practical molded products of acetylene high polymers include (a) a method of pressure molding powdered acetylene high polymers;
and (b) a method of obtaining a film-like acetylene polymer having a fibrous microcrystalline (fibril) structure and high mechanical strength by forming it into a film at the same time as polymerization under special polymerization conditions ( Special Publication No. 48-32581) was known.

上記(イ)の方法で得られる粉末状アセチレン高重合体
成形品をBF3、BCl3、HCl5C12、SO2、
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。
The powdered acetylene polymer molded product obtained by the method (a) above is mixed with BF3, BCl3, HCl5C12, SO2,
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. It is being

また、(ロ)の方法で得られる膜状アセチレン高重合体
に、】2、C12、Br2.1cls lBrXAsF
5、SbF5、PF6等の如き電子受容性化合物または
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伝導度を
1.0 〜10Ω ・α 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。
In addition, the film-like acetylene polymer obtained by the method (b) contains ]2, C12, Br2.1cls lBrXAsF
5. By chemically doping an electron-accepting compound such as SbF5, PF6, etc. or Na with an electron-donating compound such as Li, the electrical conductivity of the acetylene polymer can be varied over a wide range of 1.0 to 10Ω・α. It is also already known that it can be freely controlled over a range.

このドープされた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れ
ている。
The idea of using this doped film-like acetylene polymer as a material for the positive electrode of a primary battery has already been proposed.

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cao−1PF;、AsF55  AsFQ、
CF;、SO;、BF;等の如きアニオンおよび駅(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。
On the other hand, in addition to the above chemical doping method, electrochemical doping methods such as cao-1PF;, AsF55 AsFQ,
Anions such as CF;, SO;, BF; etc. and stations (R
A method has also been developed for doping acetylene polymers with cations such as / , alkyl groups) to produce P-type and n-type conductive acetylene polymers.

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た再充電可能
な電池が報告されている。
A rechargeable battery using electrochemical doping using a film-like acetylene polymer obtained by the method (b) has been reported.

この電池は(ロ)の方法で得られる、例えば0.1 m
m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9v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れる。この電解
ドーピングが充電過程に相当することになる。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28v1短絡電流密度は5 mAl
crlであり、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/cmであった。
This battery is obtained by the method (b), for example, 0.1 m
Two acetylene polymer films with a thickness of m are used as positive and negative electrodes, respectively, and when these are immersed in a tetrahydrofuran solution containing lithium iodide and connected to a 9V DC power supply, lithium iodide 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. 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 28v1 and the short circuit current density is 5 mAl
crl, and when a tetrahydrofuran solution of lithium perchlorate is used as the electrolyte, the open circuit voltage is 2.5V.
, the short circuit current density was about 3 mA/cm.

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56
−136469号には、アセチレン高重合体以外にも、
ポリ(p−7エニレン)、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)お
よび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は、電導性の低い主鎖に共役二重
結合を有する高分子化合物をそのまま電極として用いて
いたため、充・放電サイクルの初期に過電圧かがかって
、溶媒の副反応、溶媒と電極との反応、電極の劣化反応
等が起って、電池のサイクル寿命は必ずしも満足できる
ものではなかった。
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-56
-136469, in addition to acetylene high polymers,
Poly(p-7 enylene), poly(m-phenylene), poly(phenylene sulfide), poly(phenylacetylene), polypyrrole, and the like have also been disclosed to be useful as electrode materials. However, the batteries that use the above-mentioned polymer compounds having conjugated double bonds in the main chain as the active material of the electrodes that have been known up to now have low electrical conductivity. Since the battery was used as an electrode as it is, overvoltage is applied at the beginning of the charge/discharge cycle, and side reactions of the solvent, reactions between the solvent and the electrode, and deterioration reactions of the electrode occur, so the cycle life of the battery is not necessarily satisfactory. It wasn't something.

本発明者らは、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
を完成したものである。
In view of the above points, the present inventors have conducted various studies to obtain a battery that has high energy density, good cycle life, is easy to reduce weight and size, and is inexpensive, and as a result, they have developed the present invention. It is completed.

即ち、本発明は、主鎖に共役二重結合を有する高分子化
合物を正極および負極に用いた二次電池において、正極
が予め周期律表の第1TIa族、第1Va族および第V
a族から選ばれた元緊のハロゲン化物のアニオン、過塩
素酸イオンまたはHF′2のアニオンでドープされ、負
極が予め周期律表の第1a族の金属のカチオンまたは4
級アンモニウムイオンのカチオンでドープされており、
かつ電解液の支持電解質として正極および負極に予めド
ープされているアニオンおよびカチオンと同一のアニオ
ンとカチオンとの塩を用いたことを特徴とする二次電池
に関する。
That is, the present invention provides a secondary battery in which a polymer compound having a conjugated double bond in the main chain is used as a positive electrode and a negative electrode.
The negative electrode is doped with a basic halide anion selected from Group A, perchlorate ion, or HF'2 anion, and the negative electrode is predoped with a cation of a metal from Group IA of the periodic table or
Doped with class ammonium ion cations,
The present invention also relates to a secondary battery characterized in that a salt of an anion and a cation which is the same as the anion and cation with which the positive electrode and the negative electrode are doped in advance is used as the supporting electrolyte of the electrolytic solution.

本発明の二次電池は、電導性の低い主鎖に共役二重結合
を有する高分子化合物(以下、共役高分子化合物という
)をそのまま電極として用いた従来の二次電池に比較し
て、何故に長いサイクル寿命を有するのかは必ずしも明
らかではないが、共役高分子化合物に予め上記のごとき
アニオンまたはカチオンをドープして共役高分子化合物
の電導性を高めたものを電極として用い、かつ電解液の
支持電解質として正極および負極に予めドープされてい
るアニオンおよびカチオンと同一のアニオンとカチオン
との塩を用いたため、従来のごとき溶媒の副反応、溶媒
と電極の反応、電極の劣化反応等が抑制されてサイクル
寿命が向上するものと想定される。
The secondary battery of the present invention has several advantages compared to conventional secondary batteries that use a polymer compound having a conjugated double bond in its main chain (hereinafter referred to as a conjugated polymer compound) with low conductivity as an electrode. Although it is not necessarily clear whether the conjugated polymer compound has a long cycle life, it is possible to use as an electrode a conjugated polymer compound doped with the above-mentioned anions or cations to increase the conductivity of the conjugated polymer compound, and Because a salt of the same anions and cations as the anions and cations pre-doped into the positive and negative electrodes was used as the supporting electrolyte, conventional side reactions of the solvent, reactions between the solvent and the electrodes, and deterioration reactions of the electrodes were suppressed. It is assumed that the cycle life will be improved.

本発明において用いられる共役高分子化合物は、単独重
合体であっても共重合体であってもよく、具体例として
は、アセチレン高重合体(ポリアセチレン)、ポリフェ
ニルアセチレン、ポリパラフェニレン、ボリメタフェこ
レン、ポリ(25−チェニレン)、ポリ(3−メチル−
2,5−チェニレン)、ポリピロール、ポリイミド、ポ
リアクリルニトリルおよびポリ−α−シアノアクリルの
熱分解物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く、共役高分子化合物であれば良い
。上記の共役高分子化合物のうちでも好ましいものとし
ては、アセチレン高重合体、ポリパラフェニレン、ポリ
(25−チェニレン)、ポリピロールをあげることがで
き、好ましいものとしてはアセチレン高重合体、特に好
ましくは高結晶性のアセチレン高重合体をあげることが
できる。
The conjugated polymer compound used in the present invention may be a homopolymer or a copolymer, and specific examples include acetylene polymer (polyacetylene), polyphenylacetylene, polyparaphenylene, and polymethane. Ren, poly(25-chenylene), poly(3-methyl-
2,5-chenylene), polypyrrole, polyimide, polyacrylonitrile, and poly-α-cyanoacrylic thermal decomposition products, etc., but are not necessarily limited to these, and as long as it is a conjugated polymer compound. good. Among the above conjugated polymer compounds, acetylene polymers, polyparaphenylene, poly(25-chenylene), and polypyrrole are preferable, and acetylene polymers are particularly preferable, and polymers are particularly preferable. Examples include crystalline acetylene polymers.

本発明で好ましく用いられるアセチレン高重合体の製造
方法は特に制限はなく、いずれの方法でも用いられるが
、その具体例としては特公昭48−32581号、特公
昭56−45365号、特開昭55−129404号、
同55−128419号、同55−142012号、同
56−10428号、同56−133133号、Tra
ns 。
The method for producing the acetylene polymer preferably used in the present invention is not particularly limited, and any method can be used. -129404,
No. 55-128419, No. 55-142012, No. 56-10428, No. 56-133133, Tra
ns.

Farady Soc、 、 64.823(1,96
8)、 J、 Po lymerSci、、A−1,J
 3419(1969)、 Makromol、Che
m、。
Farady Soc, , 64.823 (1,96
8), J, Polymer Sci, A-1, J
3419 (1969), Makromol, Che
m.

Rapid Comm、 、 1.621 (] 98
0)、 J、 Chem。
Rapid Comm, , 1.621 (] 98
0), J. Chem.

Phys、、 69(IL ] 06(1978)、 
SyntheticMetals。
Phys, 69 (IL) 06 (1978),
Synthetic Metals.

ユ、81(1681)  等の方法をあげることができ
る。
Examples include methods such as Yu, 81 (1681).

本発明で用いられる共役高分子化合物は膜状、粉末状、
短繊維状等、いずれの形態のものも用いることができる
が、膜状以外のものは当該業者に公知の方法で成形して
必要な機械的強度を有する成形品としておくことが望ま
しい。また、共役高分子化合物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
ランク、金属粉、炭素繊維等を混合することも、また、
集電体として金属網等を入れることも一向に差し支えな
い。
The conjugated polymer compound used in the present invention can be in the form of a film, powder,
Any form such as a short fiber form can be used, but it is preferable that forms other than a film form are molded by a method known to those skilled in the art to form a molded product having the necessary mechanical strength. In addition, other suitable conductive materials can be added to the conjugated polymer compound,
For example, it is also possible to mix graphite, carbon black, acetylene blank, metal powder, carbon fiber, etc.
There is no problem in using a metal net or the like as a current collector.

本発明において、正極としての共役高分子化合物に予め
ドープされるアニオンは、周期律表の第1II a族、
第1Va族およびVa族から選ばれた元素のハロゲン化
物のアニオン、過塩素酸イオン(CA−)およびHF;
である。周期律表の第1IIa族、第1Va族および第
Va族から選ばれた元素の/10ゲン化物のアニオンの
具体例としては、BF;、 Alcl″、。
In the present invention, the anions pre-doped into the conjugated polymer compound as the positive electrode are group 1IIa of the periodic table,
Halide anions of elements selected from Group 1 Va and Va, perchlorate ions (CA-) and HF;
It is. Specific examples of /10genide anions of elements selected from Group 1IIa, Group 1Va, and Group Va of the periodic table include BF;, Alcl'', and.

SiF;、PF、−、AsF−’  SbF、−等があ
げられる。
Examples include SiF;, PF, -, AsF-' SbF, -, and the like.

I 負極としての共役高分子化合物に予めドープされるカチ
オンは、周期律表の第1a族の金属のカチオンおよび4
級アンモニウムイオンである。周期律表の第1a族の金
属カチオンの具体例としては、Li+、 Na+、 K
+、  Cs+等があげられ、4級アンモニウムイオン
の具体例としては、Bu4N+。
I The cations pre-doped into the conjugated polymer compound as the negative electrode include cations of metals in Group 1a of the periodic table and cations of metals in Group 1a of the periodic table.
It is a class ammonium ion. Specific examples of metal cations in Group 1a of the periodic table include Li+, Na+, K
+, Cs+, etc., and a specific example of the quaternary ammonium ion is Bu4N+.

Et N++  Me4N+ 等があげられる。Et N++  Me4N+ etc.

共役高分子化合物にアニオンまたはカチオンをドーピン
グする方法としては、従来公知の化学的にドーピングす
る方法または電気化学的にドーピングする方法のいずれ
の方法を採用してもよい。
As a method for doping the conjugated polymer compound with an anion or a cation, any conventionally known chemical doping method or electrochemical doping method may be employed.

ドープ後の兵役高分子化合物の電気伝導度は、10−2
Ω−1’Cr1L−1以上、好ましくは10−1Ω−1
・cIrL−1以上、特に好ましくは、lΩ−1・cI
rL−1以上であることが好ましい。また、予めドープ
された正極と負極の電気伝導度は同一でも異なっていて
もよい。
The electrical conductivity of the military service polymer compound after doping is 10-2
Ω-1'Cr1L-1 or more, preferably 10-1Ω-1
・cIrL−1 or more, particularly preferably lΩ−1・cI
It is preferable that it is rL-1 or more. Further, the electric conductivities of the pre-doped positive and negative electrodes may be the same or different.

本発明の二次電池に用いられる電解液の溶媒としては例
えばエーテル類、ケトン類、芳香族または脂肪族こトリ
ル類、アミン類、アミド類、硫黄化合物、塩素化炭化水
素類、工゛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、芳香族または脂肪族ニトリル類、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。
Examples of the solvent for the electrolytic solution used in the secondary battery of the present invention include ethers, ketones, aromatic or aliphatic hydroxides, amines, amides, sulfur compounds, chlorinated hydrocarbons, and esters. , carbonates, nitro compounds,
Phosphoric ester compounds, sulfolane compounds, etc. can be used, and among these, ethers, ketones, aromatic or aliphatic nitriles, chlorinated hydrocarbons, carbonates, and sulfolane compounds are preferred.

コレラの代表例としては、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、ブチロニトリル、ペン
ゼニトリル、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、ジメチルチオボル
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。
Representative examples of cholera include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, anisole, monoglyme, acetonitrile, propionitrile, 4-methyl-2-pentanone, butyronitrile, penzenitrile, 1,2-dichloroethane, γ- Examples include butyrolactone, dimethoxyethane, methylformate, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylthioborumamide, sulfolane, 3-methyl-sulfolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, etc. It is not limited to these.

本発明の二次電池において、共役高分子化合物に前記の
ごときアニオンまたはカチオンを予めドープして得られ
る電導性共役高分子化合物を正極および負極に用いる場
合、電解液の支持電解質としては、正極としての共役高
分子化合物に予めドープされたアニオンと負極としての
共役高分子化合物に予めドープされたカチオンと同一の
アニオンとカチオンとの塩が用いられる。正極と負極に
予めドープされたアニオンおよびカチオンと、支持電解
質としてのアニオンとカチオンとの塩が異なる場合は、
性能の良好な電池が得られない。
In the secondary battery of the present invention, when a conductive conjugated polymer compound obtained by doping a conjugated polymer compound with an anion or a cation as described above is used for the positive electrode and the negative electrode, the supporting electrolyte of the electrolytic solution is used as the positive electrode. A salt of an anion and a cation which are the same as the anion pre-doped into the conjugated polymer compound and the cation pre-doped into the conjugated polymer compound serving as the negative electrode is used. If the anions and cations doped in the positive and negative electrodes are different from the anions and cations used as supporting electrolytes,
A battery with good performance cannot be obtained.

アニオンにカチオンとの塩の具体例としてはLiPF6
、Li5bF、、LiAsF6、Llclo4、NaP
F6、NaSbF6、NaAsF6、Na(J?0.、
KPF、、KSbF6、KAsF6、KC#04、〔(
n−Bu)aN)”(AsF6)−1[(n−Bu)、
Na”(PF6)−1[(n B u ) 4N”l’
 ・CIO,、LiAlCA、、LiBF4、Et 、
N−BF、をあげることができるが必ずしもこれらに限
定されるものではない。
A specific example of a salt with an anion and a cation is LiPF6
, Li5bF, , LiAsF6, Llclo4, NaP
F6, NaSbF6, NaAsF6, Na(J?0.,
KPF, KSbF6, KAsF6, KC#04, [(
n-Bu)aN)”(AsF6)-1[(n-Bu),
Na"(PF6)-1[(n Bu) 4N"l'
・CIO,, LiAlCA,, LiBF4, Et,
N-BF, but is not necessarily limited to these.

本発明の電池において用いられる支持電解質の濃度は用
いる正極および負極の種類、充・放電条件、作動温度、
支持電解質の種類および有機溶媒の種類等によって異な
るので一部に規定することはできないが、通常は0.0
01〜10モル/4の範囲であり、電解質が一部未溶解
状態のスラリー状やヘースト状であってモ良い。
The concentration of the supporting electrolyte used in the battery of the present invention depends on the types of positive and negative electrodes used, charging/discharging conditions, operating temperature,
It cannot be specified as it varies depending on the type of supporting electrolyte and the type of organic solvent, etc., but it is usually 0.0
It is in the range of 0.01 to 10 mol/4, and may be in the form of a slurry or haste in which the electrolyte is partially undissolved.

本発明においては、予めアニオンでドープされた電導性
共役高分子化合物が正極として用いられ、予めカチオン
でドープされた電導性共役高分子化合物が負極として用
いられる。
In the present invention, a conductive conjugated polymer compound pre-doped with an anion is used as a positive electrode, and a conductive conjugated polymer compound pre-doped with a cation is used as a negative electrode.

二次電池の場合の具体例としては、例えば、ドープされ
たアセチレン高重合体を(cH)xとすると、[(CH
)+0”2′(ClO4)−”2′]パ正極) y (
n−Bu、N)’・(ClO,)”(支持電解質) ’
 [(n−Bu、N)+0−024(CHΣ0.024
)X(負極)、[(CH)+0°06(PF6)−00
6〕工(泊極) / (Et、N)’−・(PF6)”
(支持電解質)/[(r、i)+0.06(CH)−0
,06)X(負極)、C(cu:ff0゛0”(CIO
4)−0050〕x(正極) / (Li )+・(C
AO,)−(支持電解質) /[(CH)+0.020
(ClO,)−0,020)]X(負極)、[(n−B
u4N)+002(CHΣ0.02)X(正極)/(n
−Bu 、N) +・(ClO4)−(支持電解質) 
/ C(Bu。
As a specific example in the case of a secondary battery, for example, if the doped acetylene polymer is (cH)x, then [(CH
)+0”2′(ClO4)−”2′]P positive electrode) y (
n-Bu, N)'・(ClO,)" (supporting electrolyte) '
[(n-Bu, N)+0-024(CHΣ0.024
)X (negative electrode), [(CH)+0°06(PF6)-00
6] Engineering (Tomari pole) / (Et, N)'-・(PF6)”
(Supporting electrolyte)/[(r,i)+0.06(CH)-0
,06)X(negative electrode),C(cu:ff0゛0''(CIO
4)-0050]x (positive electrode)/(Li)+・(C
AO,)-(supporting electrolyte)/[(CH)+0.020
(ClO,)-0,020)]X (negative electrode), [(n-B
u4N)+002(CHΣ0.02)X(positive electrode)/(n
-Bu, N) +・(ClO4)- (supporting electrolyte)
/C(Bu.

N))0.07 (CHΣ0.07)x(負極)等をあ
−けることができる。
N))0.07 (CHΣ0.07)x (negative electrode), etc. can be opened.

ポリバラフェニレンの場合には前記の(cH)xL:D
代わりに(C6H4)Xを、ポリ(25−チェニレン)
の場合には(CH)xの代りに(C4H3S)Xを、ポ
リピロールの場合には(CH)xの代りに(C,H3N
)xとし7て前記と同じ型の二次電池として用いられる
In the case of polyvaraphenylene, the above (cH)xL:D
Instead of (C6H4)X, poly(25-thennylene)
In the case of (CH)x, (C4H3S)X is used, and in the case of polypyrrole, (C,H3N) is used instead of (CH)x.
) x is used as a secondary battery of the same type as above.

また、本発明では正極、負極にそれぞれ異なった兵役高
分子化合物を用いることもでき、その具体例としては(
CH) x xL IC’E04 / (C6H4) 
X 1(CH)X/LiCAO,/(C,H2S)、(
C6H4)xZLICIO4/(C4H2S)x等をあ
げることができる。
In addition, in the present invention, different military polymer compounds can be used for the positive electrode and the negative electrode, and specific examples thereof include (
CH) x xL IC'E04 / (C6H4)
X 1(CH)X/LiCAO,/(C,H2S), (
Examples include C6H4)xZLICIO4/(C4H2S)x.

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
て用いても一部に差し支えない。
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 a diaphragm.

また、本発明において用いられる共役高分子化合物のあ
る種のものは、酸素によって徐々に酸化反応をうけ、電
池の性能を低下させるものもあるので、電池は密閉式に
して実質的に無酸素の状態であることが必要である。ま
た、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
れぞれ自体を巻くかまたは螺旋状にしてもよい。
In addition, some of the conjugated polymer compounds used in the present invention undergo gradual oxidation reactions with oxygen, reducing the performance of the battery. It is necessary to be in the state. Additionally, the cells of the present invention may be thin cells, even paper-thin cells, and may have multiple layers stacked on top of each other and coupled together in series or parallel, or may be made up of one long cell each on its own. It may be wound or spiraled.

本発明の二次電池は、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、本発明
の二次電池は、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。
The secondary battery of the present invention has high energy density, high charge/discharge efficiency, long cycle life, low self-discharge rate, and good voltage flatness during discharge. Furthermore, the secondary battery of the present invention is lightweight, compact, and has a high energy density, so it is suitable 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 〔膜状アセチレン高重合体の製造〕 窒素雰囲気下で内容積500dのガラス製反応容器に1
.7m、lのチタニウムテトラブトキザイドを加え、3
0m1のア二ンールに溶がし、次いで2.7 mlのト
リエチルアルミニウムを攪拌しながら加えて触媒溶液を
調製した。
Example 1 [Production of film-like acetylene polymer] 1 was placed in a glass reaction vessel with an internal volume of 500 d under a nitrogen atmosphere.
.. Add 7 m, l of titanium tetrabutoxide,
A catalyst solution was prepared by dissolving in 0 ml of aninole and then adding 2.7 ml of 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た。次いで、この反応容器を一78
℃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, and the nitrogen gas in the system was exhausted using a vacuum pump. Next, this reaction vessel was
After cooling to 0.degree. C. and keeping the catalyst solution stationary, purified acetylene gas at a pressure of 1 atmosphere was bubbled through.

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、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。
Polymerization immediately occurred on the surface of the catalyst solution, producing a film-like acetylene high polymer. 49 minutes after the introduction of acetylene, the acetylene gas in the reaction vessel system was exhausted to stop the polymerization.

窒素雰囲気下で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100ml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
った。次いでこの膨潤物を真空乾燥して金属光沢を有す
る赤紫色で、シス含量98%の膜状アセチレン高重合体
を得た。また、この膜状アセチレン高重合体の嵩さ密度
は0.45g/ccであり、その電気伝導度(直流四端
子法)は20℃で3.2 X 10−9Ω−1・鑞−1
であった。
After removing the catalyst solution with a syringe under nitrogen atmosphere, -78
It was washed repeatedly with 100 ml of purified toluene five times while maintaining the temperature at °C. The film-like acetylene polymer swollen with toluene was a uniform film-like swollen product in which fibrils were tightly intertwined. This swollen product was then vacuum-dried to obtain a reddish-purple film with a metallic luster and a cis content of 98%. In addition, the bulk density of this film-like acetylene polymer is 0.45 g/cc, and its electrical conductivity (DC four-terminal method) is 3.2
Met.

〔予備ドーピング〕[Preliminary doping]

上記の方法で得られた膜状アセチレン高重合体より、2
.5cnLX 2.5cm  の2枚のフィルムを取り
出し、その1枚をNO吉・BF:を溶解したニトロメタ
ン溶液に浸漬して組成が[CH(BF、)0.09)ゆ
で電気伝導度が19.071・α−1のP型層導性アセ
チレン高重合体を得た。また、別の1枚のフィルムをN
a  ・ナフタレン−を溶解したテトラヒドロフラン溶
液に浸漬して組成が[:CH(Na)0.11]ゆで電
気伝導度が270−1・c77+、−1のn型電導性ア
セチレン高重合体を得た。
From the film-like acetylene polymer obtained by the above method, 2
.. Two films of 5cnL x 2.5cm were taken out, and one of them was immersed in a nitromethane solution in which NOKichi BF: was dissolved. - An α-1 P-type layer conductive acetylene polymer was obtained. Also, put another piece of film in N
a.N-type conductive acetylene polymer having a composition of [:CH(Na)0.11] and electrical conductivity of 270-1.c77+, -1 was obtained by immersion in a tetrahydrofuran solution in which a.naphthalene was dissolved. .

〔電池実験〕[Battery experiment]

第1図は本発明の二次電池の一実施例を示す構成説明図
である。第1図においては、ステンレス鋼製正極電池わ
く1の上に金属網からなる正極集電体2をスポット溶接
し、集電体2の上に直径15mmノ予めドーピングした
[CH(BF4)0.09:)。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing one embodiment of a secondary battery of the present invention. In FIG. 1, a positive electrode current collector 2 made of a metal mesh is spot welded onto a stainless steel positive electrode battery frame 1, and a diameter of 15 mm is pre-doped onto the current collector 2 [CH(BF4)0. 09:).

の正極3を設け、正極3の上にポリプロピレン不織布よ
りなる厚さ約2.0mmのセパレータ4を置き、セパレ
ータ4には、常法によって精製したN a B F 4
の濃度が1.0M/Lのプロピレンカーボネート溶液を
加え、さらに、セパレータ4の上には予めドープした[
CH(Na)0.11)工の負極5七金属網からなる負
極集電体6とを順次重ねた後、ステンレス鋼製負極電池
わく7を乗せ、正極電池ゎく1をかしめて密封しである
。8はバッキングである。
A separator 4 with a thickness of about 2.0 mm made of a polypropylene nonwoven fabric is placed on the positive electrode 3, and the separator 4 contains N a B F 4 purified by a conventional method.
A propylene carbonate solution with a concentration of 1.0 M/L was added, and the top of the separator 4 was doped in advance [
After sequentially stacking the negative electrode 5 made of CH (Na) 0.11) and the negative electrode current collector 6 made of a metal mesh, the stainless steel negative electrode battery frame 7 is mounted, and the positive electrode battery 1 is caulked and sealed. be. 8 is the backing.

この電池を電流密度2mA/ciで25分間充電しくド
ーピング率6モル%)、次に、同じ電流密度で1■にな
るまで放電するという条件で充・放電を繰り返した結果
、繰り返し回数が20707回目・放電のクーロン効率
が50%をきった。
This battery was charged for 25 minutes at a current density of 2 mA/ci (doping rate: 6 mol%), and then discharged at the same current density until it became 1. As a result, the number of repetitions was 20,707.・The coulombic efficiency of discharge was below 50%.

比較例 1 実施例1の〔電池実験〕において、負極としてNa+末
ドープのアセチレン高重合体を用いた以外は、実施例1
と同じ条件でサイクル試験を行なった。
Comparative Example 1 Example 1 was performed except that in the [battery experiment] of Example 1, an acetylene polymer doped with Na+ was used as the negative electrode.
A cycle test was conducted under the same conditions.

繰り返し回数が15353回目・放電のクーロン効率が
50%をきった。
The number of repetitions was 15,353, and the coulomb efficiency of discharge was below 50%.

比較例 2 実施例1の〔電池実験〕において、正極としてBF2 
 末ドープのアセチレン高重合体を用いた以外は、実施
例1と同じ条件でサイクル試験を行なった。
Comparative Example 2 In the [battery experiment] of Example 1, BF2 was used as the positive electrode.
A cycle test was conducted under the same conditions as in Example 1, except that a highly doped acetylene polymer was used.

繰り返し回数が16666回目・放電のクーロン効率が
50%をきった。
The number of repetitions was 16,666, and the coulomb efficiency of discharge was below 50%.

比較例 3 実施例1の〔電池実験〕において、正・負の両極にそれ
ぞれBF:とNa”’未ドープのアセチレン高重合体を
用いた以外は、実施例1と同じ条件でサイクル試験を行
なった。繰り返し回数が95回目で充・放電のクーロン
効率が50%をきった。
Comparative Example 3 In the [battery experiment] of Example 1, a cycle test was conducted under the same conditions as in Example 1, except that BF: and Na'' undoped acetylene polymer were used for both the positive and negative electrodes, respectively. At the 95th repetition, the coulombic efficiency of charging and discharging fell below 50%.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の二欣電池の一実施例を示す構成説明図
である。 2・・・正極集電体、3・・・正極、4・・・セパレー
タ、5・・・負極、6・・・負極集電体。 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 菊池 精− 第1図
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing one embodiment of the two-sink battery of the present invention. 2... Positive electrode current collector, 3... Positive electrode, 4... Separator, 5... Negative electrode, 6... Negative electrode current collector. Patent applicant Showa Denko Co., Ltd. Hitachi Ltd. Representative Patent attorney Sei Kikuchi Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物を正極および
負極に用いた二次電池において、正極が予め周期律表の
第ma族、第1Va族および第Va族から選ばれた元素
のハロゲン化物のアニオン、過塩素酸イオンまたはHF
門のアニオンでドープされ、負極が予め周期律表の第1
a族の金属のカチオンまたは4級アンモニウムイオンの
カチオンでドープされており、かつ電解液の支持電解質
として正極および負極に予めドープされているアニオン
およびカチオンと同一のアニオンとカチオンとの塩を用
いたことを特徴とする二次電池。
In a secondary battery in which a polymer compound having a conjugated double bond in the main chain is used for the positive and negative electrodes, the positive electrode is made of a halide of an element selected from Group Ma, Group 1 Va, and Group Va of the periodic table. anion, perchlorate ion or HF
The negative electrode is pre-doped with the anion of the periodic table.
It is doped with a cation of a group A metal or a cation of a quaternary ammonium ion, and a salt of the same anion and cation as the anion and cation pre-doped into the positive and negative electrodes is used as the supporting electrolyte of the electrolyte. A secondary battery characterized by:
JP58101725A 1983-06-09 1983-06-09 Secondary battery Pending JPS59228373A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61208759A (en) * 1985-03-14 1986-09-17 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

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