JPS5973864A - 積層型シ−ト状ポリマ２次電池 - Google Patents

積層型シ−ト状ポリマ２次電池

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JPS5973864A
JPS5973864A JP57182776A JP18277682A JPS5973864A JP S5973864 A JPS5973864 A JP S5973864A JP 57182776 A JP57182776 A JP 57182776A JP 18277682 A JP18277682 A JP 18277682A JP S5973864 A JPS5973864 A JP S5973864A
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polymer
secondary battery
laminated sheet
film
positive electrode
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Kazunori Fujita
一紀 藤田
Shigeoki Nishimura
西村　成興
Hiroyuki Sugimoto
博幸 杉本
Noboru Ebato
江波戸　昇
Shinpei Matsuda
松田　臣平
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
Hitachi Ltd
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はポリアセチレンのようなポリマ電極を用いたシ
ート状の２次電池に関する。
〔従来技術〕
ポリアセチレンのような共役二重結合を有するポリマを
電極とした電池はエネルギー密度が高く、小型、軽量化
も容易で・あることから最近注目を集めている。
ところで、本発明者らはフレキシブルで、屈曲しても使
用可能で、特に２次電池としての耐久性にもすぐれたシ
ート状電池を開発するための種々研究を行った。この結
果、前述のポリアセチレンのような共役二重結合を有す
るポリマは耐屈曲性にすぐれ、シート状２次電池として
好適であることを見出した。しかし、本発明者らの研究
によれば、単電池を複数枚積層して用いる場合は、隣接
する電極相互はいずれか一方のみに金属薄層を設けただ
けのものでも、一応、電池として基本的には動作したも
のの、十分な充、放電性能を示さないことを確認した。
そ−じて、この原因が集電効果が十分に発揮されないこ
とにあることも確認した。
〔発明の目的〕
本発明の１つの目的は、折シ曲げて用いることも可能な
シート状の２次電池を提供することにある。
また、他の目的は、屈曲しても電池特性が低下しない、
シート状２次電池を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の積層型シート状ポリマ２次電池は、次の（ａ）
〜（Ｃ）の要素、 （ａ）　　陰イオンを可逆的にドーピングおよびアンド
ドーピングしうるものであって、一方の面に金属薄層を
設けてなる共役二重結合を有するフィルム状ポリマから
なる正極、 （ｂ）　　陽イオンを可逆的にドーピングおよびアンド
−ピングしうるものであって、一方の面に金属薄層を設
けてなる共役二重結合を有するフィルム状ポリマからな
る負極、 （Ｃ）　　上記正極と負極間に介在され、かつドーパン
）ｆ含む電解質を担持してなる絶縁性多孔質セパレータ
、 を誉むシート状単位電池を複数枚積層してなることを特
徴とする。
本発明を図面によシ説明する。先ず、第１図は本発明の
一実施例になる電池の構造を示す一部断面図で、１は正
極、２は負極で、それぞれ共役二重結合を有するフィル
ム状ポリマで、前者には陰イオンが、後者には陽イオン
が可逆的にドーピン薄層、４ａおよび４ｂＦｉ負極の一
方面に設けられた金属薄層で、それぞれ例えば金属蓋Ｎ
膜など、５は電解質−を担持したセパレータである。本
発明−の１つの特徴はこの金属薄層にある。即ち、単位
電池を積層する場合、基本的には、金属薄層３日または
４ａのいずれか一方だけ設けるか、もしくは隣接する正
極と負極間に１枚の金属薄層（図示せず）を設ければ電
池として動作するものであるが、前述の通り、本発明者
らは、いずれの場合も集電効果に問題を生じることを確
認し、隣接する金属薄層３ａと４８が必要であることを
発見し、本発明を見出すに至ったものである。特に正極
または負極に設ける金属薄層が蒸着膜の場合には極めて
効果的である。５は絶縁性多孔質セパレータでドーパン
トを含む肛層液を担持したものである。
６は電池保持体、７は電池ケースである。
本発明における他の特徴は、前記正極および負極の双方
共ポリアセチレンのような共役二重結合を有するフィル
ム状ポリマを用いたことであり、シート状２次電池に要
求される耐屈曲性を付与するのに不可欠な要件であるこ
とを見出した。
本発明に用いられる前記正極１および負極２としては、
前述のポリアセチレンの他に、ポリパラフェニレン、ホ
リヒロール、ポ！ｊ２，５−１エニレンなどがある。
また、全滅薄層３ａ、３ｂ、４Ｂ、４ｂとしては金属蒸
着膜が好適である。
ドーパントおよびその溶媒なども既に公知のものを用い
ることができる。ドーパントとしては例えばＣｌ−門Ｂ
　ｒ　−；　Ｉ　−；　ＣｌＯ４−、ＰＦ６−　ＨＡＳ
Ｆ６’″。
Ａｓ　Ｆ４−　Ｉ　ＣＦｇ　５Ｏｓ−＋　ＢＦ４−　な
どｐ製電導性共役高分子化合物を与えるもの、及び、Ｌ
　１　”、　Ｎ　ａ＋。
Ｋ、　”　、　Ｒ，、Ｎ”　（ＥＬ　：炭素数１〜２ｏ
の炭化水素基の第４級アンモニウムイオノ）などｎ梨型
、導性共役高分子化合物を与えるものなど、を用いるこ
とができる。溶媒としては例えばテトラヒドロフラン、
ジオキサン、ｒ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、
グロビレンカーボネート、アセトニトリル、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、エチ
レンカーボネートなどの少なくとも１種または２種以上
の混合物が用いられる。
また、本発明においては、電解質はベース−ト状あるい
は固体状であってもよい。
セパレータとしては例えばガラス繊維基材、アルミナ繊
維、チタン酸カリウム繊維、ポリエチレン、ポリプロピ
レンの如き合成樹脂の多孔質膜、天然繊維などが用いら
れる。また、本発明者らは、上記セパレータには氷炭あ
るいは電池反応によって分解生成するおそれのある物質
を吸着するだめの吸着剤粉末を担持しておくのが有効で
あることを見出した。これにより、充、放電の電流効率
を向上でき、かつ寿命を延長できる。吸着剤粉末として
は例えば多孔質アルミナ、シリカ、アルミノシリケート
ｆヒ合物（モレキュラーシープ）など無ｉＩＮ　着剤、
スチレン・ジビニルベンゼン架橋ケル、アクリルエステ
ル樹脂など有機合成樹脂、活性炭方どの１種以上が用い
られる。
さらに、本発明者らの研究によれば、第２図に示すよう
に、単位電池ｉＨ］　、即ち、隣接する金属薄層３ａと
４８の間に電解質不透過性の金属箔８を介在させるのが
有効であることを見出した。上記金属箔ｌＯを介在させ
ることにより、隣接電池相互における電解質の透過が防
止でき、電池特性の低下を防ぐことができることを確認
した。特に、金属薄層３ａ、４ａが蒸着膜の場合に極め
て効果であることを見出した。
本発明において、単位電池を積層する場合、電気的接続
において、直列接続、並列接続あるいはそれらを組合せ
て積層することができる。
また、本発明においては、外部からの酸素や水分の影響
（侵入）を防ぐために、電池本体と電池ケースとの間に
無機絶縁性の層などからなる遮へい層を設けたり、また
、前記第１図および第２図に示されている金属薄層３ｂ
および４ｂを厚くし、酸素および水分に対して不透過性
にすることも有効である。また、ケースをシールするこ
とも有効である。
〔実施例１〕 正極並びに負極に比重０．９１、厚み２３６μｍ、４ｃ
ｒｎｔの面積のボリア１チレンの片面に、スパッターリ
ング装置を用いて３００人の厚みの金属薄［（Ｃ＊Ｈａ
）４ＮＣ１０４〕ｆ、蒸留、脱水したアセトニトリル溶
媒に０．５　ｍｏｔ／　Ｌ溶解して支持電解質として用
い、セパレータとしてポリプロピレン不織布にアルミナ
（Ａ４０ｓＷ２００　　ｎｅｕｔｒａｌＭ、　Ｗｏｅｌ
ｍ　Ｅｓｃｈｗｅｇｅ社製）を１．：＋ｇ　？＞した厚
み６５０μｒｎものを用い、これに前述の支持電解質を
含浸し、第１図に示す構成の積層型シート状ポリマ２上 次電池〃製作した。本電池では第１図の金祠蒸着ｊ漠付
ポリアセチレン膜の金属薄層３日および４ａは互いに密
着するように構成した。
この電池を電流密度５　ｍ　Ａ　／　（１ｎ”で３０分
間光電し、′軽油電圧がＩｖになるまで５　ｍ　Ａ　／
♂の電流密度で放電し１、各充電サイクルでの電流効率
（充電電荷量に対する放電電荷伍の割合、％）を測定し
た。充放電を３０回行ったときのサイクル数と電流効率
番第３図Ａに示す。３ｏ回めの電流〔実施例２〕 セパレータとしてポリプロピレン不織布に２００ｍｅｓ
ｈに粉砕したシリカ（Ｓ目ｂｅａｄ　ＩＳＪ、　）水沢
化学工業社製）を保持した厚み６００μｍのものを用い
る以外は実施例１と同様の構成の積層型シート状ポリマ
２次電池を製作した。充放電試験は実施例１と同様の試
験を行い、その結果を第３図Ｂに示す。
〔実施例３〕 セパレータとしてポリプロピレン不織布にスチレン−ジ
ビニルベンゼン架橋ケル（ＸＡＤ−２゜２００　＋ｎｅ
ｓｈに粉砕、ロームアンドハース社製）を保持した厚み
７５０μｍのものを用いる以外は実施例１と同様の構成
の積層型シート状ポリマ２次電池を製作した。実施例１
と同様の充放電試験を行い、その結果を第３図Ｃに示す
。
〔実施例４〕 正極、負極、支持電解質並びにセパレータは実施例１と
同様のものを用い、第２図に示す構成の積層型シート状
ポリマ２次電池を製作し、実施例１と同様の充放電試験
を行った。その結果を第３図りに示す。第３図中、金属
箔８としては厚さ５０μｍの８０８３０４を介在させた
。
３０回めの充放電サイクルの電流効率は９４％５．６ であシ、そのときの充を終了電池電圧は＠４ｖであった
。
〔比較例１〕 金属蒸着膜を付与しないポリアセチレン１枚と実施例１
と同様の金属蒸着膜を付与したポリアセチレン３枚を用
い、また、実施例１と同様の支持電解質並びにセパレー
タを用いて積層型シート状電池を製作した。
充放電試駆は実施例１と同体の試験を行い、その結果を
第３図Ｅに示す。
〔比較例２〕 セパレータとしてポリプロピレン不織布を積層した厚み
６００μｍのもののみを用いる以外は比較例１と同機の
構成の積層型シート状ポリマ２次電池を製作し、実施例
１と同様の充放電試験を行った。その結果を第３図Ｆに
示す。
〔発明の効果〕
以上の実施例並びに比較例から明らかなように、ポリア
セチレン近どの共役二重結合を有するフィルム状ポリマ
に金属蒸着膜を付与し、これを積層する場合、この面を
互いに密着させて集電することにより、集電効率を高め
ることができ、充放電の電流効率を向上させ、かつ寿命
を延ばす効果がある。一方シート状２次電池に要求され
る耐屈曲性を付与することに対し本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は本発明の一実施例になる積層型シ
ート状ポリマ２次電池の構造を示す一部断面図、第３図
は充放電サイクルと電流効率の関係を示・すグラフであ
る。 １・・・正極、２・・・負極、３ａ、３ｂ・・・正極の
一方の面に設けられた金属薄層、４ａ、４ｂ・・・負極
の一方の面に設けられた金属薄層、５・・・電解質を担
持したセパレータ、６・・・電池保持体、７・・・電池
ケース、８・・・金属薄層３ａと４ａ間に介在する金属
箔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　次の（ａ）〜（Ｃ）の要素、 （ａ）　　陰イオンを可逆的にドーピングおよびアンド
    −ピングしうるものであって、一方の面に金属薄層を設
    けてなる共役二重結合を有するフィルム状ポリマからな
    る正極、 （ｂ）　　陽イオンを可逆的にドーピングおよびアンド
    −ピングしうるもの一？ｌ’ｉつて、一方の面に金属薄
    層を設けてなる共役二重結合を有するフィルム状ポリマ
    からなる負極、 （Ｃ）　　上記正極と負極間に介在され、かつドーパン
    トヲ含む電解質を担持してなる絶縁性多孔質セパレータ
    、 を含むシート状単位電池を複数枚積層してなることを特
    徴とする積層型シート状ポリマ２次電池。 ２、正極および負極を構成するフィルム状ポリマがポリ
    アセチレンであることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の積層型シート状ポリマ２次電池。 ３　セパレータが吸着性を有するものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の積層型
    シート状ポリマ２次電池。 ４、　セパレータが吸着剤粉末を担持した線維状基材で
    あることｆ：ｔｈ徴とする特許請求の範囲第３項記載の
    積層型シート状ポリマ電池。 ５、吸着剤粉末が多孔質な無機化合物並びに有機高分子
    化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
    載の積層型シート状ポリマ２次電池。 ６、　次の（ａ）〜（Ｃ）の要素、 （ａ）　　陰イオンを可逆的にドーピングおよびアンド
    −ピングしうるものであって、一方の面に金属蒸着膜を
    形成してなる共役二重結合を有するフィルム状ポリマか
    らなる正極、 （ｂ）　　陽イオンを可逆的にドーピングおよびアンド
    −ピングしうるものであって、一方の面に金属蒸着膜を
    形成してなる共役二重結合を有　　、するフィルム状ポ
    リマからなる負極、 （Ｃ）　　上記正、極と負極間に介在され、かつドーパ
    ントを含む電解質を担持してなる絶縁性多孔質セパレー
    タ、 を含むシート状単位１＆Ｌ池ヲ亀解質不透過性の金属箔
    を介して複数枚積層してなることｅ％徴とする積層型シ
    ート状ポリマ２次電池。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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