JPS6017872A - 有機電池 - Google Patents
有機電池Info
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- JPS6017872A JPS6017872A JP58125798A JP12579883A JPS6017872A JP S6017872 A JPS6017872 A JP S6017872A JP 58125798 A JP58125798 A JP 58125798A JP 12579883 A JP12579883 A JP 12579883A JP S6017872 A JPS6017872 A JP S6017872A
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- conductive material
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- organic conductive
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- 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
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
-
- 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
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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。
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、有機導電月利を少なくとも一方の電極として
用いる有機２次電池に関し、特に電解液の改良に関する
。有機２次電池では、電解液中のイオンが、充電時には
、有機電極ヘドープされ、放電時には脱ドープされるこ
とによって電流が流れる仕組みとなっている。しかし、
過充電などにより、有機電極中へ、過剰にイオンがドー
プされた場合、そのイオンが解離し、活性な種、例えば
ラジカルが生じ、有機電極と反応し、その電導型を低下
させ、従って、電池性能が低下する。
用いる有機２次電池に関し、特に電解液の改良に関する
。有機２次電池では、電解液中のイオンが、充電時には
、有機電極ヘドープされ、放電時には脱ドープされるこ
とによって電流が流れる仕組みとなっている。しかし、
過充電などにより、有機電極中へ、過剰にイオンがドー
プされた場合、そのイオンが解離し、活性な種、例えば
ラジカルが生じ、有機電極と反応し、その電導型を低下
させ、従って、電池性能が低下する。
本発明は、電池性能の低下の原因となる活性種をトラッ
プするような物質を電解液中に添加することにより、有
機電極と、これらの活性種との反応を妨害し、従って、
電池寿命を延ば寸ことを目的とする。
プするような物質を電解液中に添加することにより、有
機電極と、これらの活性種との反応を妨害し、従って、
電池寿命を延ば寸ことを目的とする。
本発明者は、赤外吸収スペクトル及び表面分析の結果か
ら、イオンの過剰ドープによって生じた活性種が、有機
導電竹材料のπ結合と反応しやすいということを発見し
、有機導電材料Ｊ：りもπ電子密度、ざらに詳しくは、
フロンティア電子密度の高い物質を電解液中に添加する
ことを考案した。
ら、イオンの過剰ドープによって生じた活性種が、有機
導電竹材料のπ結合と反応しやすいということを発見し
、有機導電材料Ｊ：りもπ電子密度、ざらに詳しくは、
フロンティア電子密度の高い物質を電解液中に添加する
ことを考案した。
すなわち、本発明は、有機導電性月利を少なくとも一方
の電極として用いる有機２次電池において、その有機導
電性月利のフロンティア電子密度にりも大きなフロンテ
ィア電子密度を有する物質を電解液中に添加Ｊることを
特徴とする。本発明ににれば、これらの添加物は、右ｍ
’ｓ電性材料よりも活性種と反応しやすいため、活性種
と有機導電竹材料との反応を防ぐことに４【す、したが
って、有機導電性月利の電導型は低下することがなく、
電池寿命を大目］に向−１−させることができる。
の電極として用いる有機２次電池において、その有機導
電性月利のフロンティア電子密度にりも大きなフロンテ
ィア電子密度を有する物質を電解液中に添加Ｊることを
特徴とする。本発明ににれば、これらの添加物は、右ｍ
’ｓ電性材料よりも活性種と反応しやすいため、活性種
と有機導電竹材料との反応を防ぐことに４【す、したが
って、有機導電性月利の電導型は低下することがなく、
電池寿命を大目］に向−１−させることができる。
第１図は、本発明の有機２次電池の構造概念図を示す。
１は引出し電極であり、材質としては、Ｎｉ。
ＡＪｌ、 Ｔ＋等、電池の充放電時に電解液６中へ溶は
出さない導電体であればよく、炭素ｍＭ等の無機高分子
導電体でもよい。また、これらの導電体は、単体でも、
導電ゴムのような樹脂との複合材であってもよい。２は
、少なくとも一方が有機導電性材料からなる正及び負電
極である。有機導電性材料としてはポリアセチレン又は
ポリピロール等が用いられる。ポリパラフェニレン、ポ
リヂオフエン等の他の有機導電性材料も用いることがで
きる。一方の電極にのみ有機導電性材料を用いる場合は
、他方の電極の材料は、電解液に侵されないものならよ
く、例えば、Ｎｉ 、、ＡＪ、Ｐｔ等の金属、あるいは
、グラファイトや炭素繊維等の無機導電体でもよい。ま
た、有機電極は、本出願人の出願に係る特願昭５７−１
２０７７０に記載の有機電池の電極形成方法により、有
機電極の少なくとも一方の側の一部に金属薄膜層を設り
たものでもよい。この方法は、右＋ｉ電極の少なくとも
一方の側の少なくとも一部の表面に金属薄膜層を、該有
機月利が劣化しないような温度で形成し、次いで反跳イ
オン注入法により該金属薄膜層と該電極シートどの間の
界面に原子相互拡散層を形成するというものである。３
は引出し電極１の引出ｊノロの封市栓であり、材質とし
ては、後）ホする容器５と同−材質を用いてもよいし、
完全に気密が保たれ、かつ、２つの電極間の絶縁性を保
つものなら他の樹脂又は金属を用いてもよい。４は、両
電極の接触を防ぎ、かつ電解液６中のイオンは透過させ
る性質をもったけパレータ−である。材質としては、ポ
リプロピレンの不織布やガラスフィルター等が用いられ
る。５は、電池ケースであり、材質としては電解液６に
侵されないものであればよく、例えばポリプロピレン、
テフロン等の絶縁月利はもちろん、引出１ノ電極との絶
縁が保たれるならば、アルミニウムやステンレス鋼のよ
うな導電材料であってもかまわない。６は、電解液であ
る。電解液は、電解質の非水溶媒溶液であり、実施例で
は過塩素酸リチウムのプロピレンカーボネート溶液を用
いた。電解質は過塩素酸リチウムの他に有１１Ｎ極と反
応せずイオンに解離するホウフッ化リチウムといった伯
の電解質でもよい。実施例では、電解液の溶媒として、
プロピレンカーボネートを挙げたが、γ−ブチロラクト
ン、テトラハイドロフランといった他の溶媒も用いるこ
とができる。
出さない導電体であればよく、炭素ｍＭ等の無機高分子
導電体でもよい。また、これらの導電体は、単体でも、
導電ゴムのような樹脂との複合材であってもよい。２は
、少なくとも一方が有機導電性材料からなる正及び負電
極である。有機導電性材料としてはポリアセチレン又は
ポリピロール等が用いられる。ポリパラフェニレン、ポ
リヂオフエン等の他の有機導電性材料も用いることがで
きる。一方の電極にのみ有機導電性材料を用いる場合は
、他方の電極の材料は、電解液に侵されないものならよ
く、例えば、Ｎｉ 、、ＡＪ、Ｐｔ等の金属、あるいは
、グラファイトや炭素繊維等の無機導電体でもよい。ま
た、有機電極は、本出願人の出願に係る特願昭５７−１
２０７７０に記載の有機電池の電極形成方法により、有
機電極の少なくとも一方の側の一部に金属薄膜層を設り
たものでもよい。この方法は、右＋ｉ電極の少なくとも
一方の側の少なくとも一部の表面に金属薄膜層を、該有
機月利が劣化しないような温度で形成し、次いで反跳イ
オン注入法により該金属薄膜層と該電極シートどの間の
界面に原子相互拡散層を形成するというものである。３
は引出し電極１の引出ｊノロの封市栓であり、材質とし
ては、後）ホする容器５と同−材質を用いてもよいし、
完全に気密が保たれ、かつ、２つの電極間の絶縁性を保
つものなら他の樹脂又は金属を用いてもよい。４は、両
電極の接触を防ぎ、かつ電解液６中のイオンは透過させ
る性質をもったけパレータ−である。材質としては、ポ
リプロピレンの不織布やガラスフィルター等が用いられ
る。５は、電池ケースであり、材質としては電解液６に
侵されないものであればよく、例えばポリプロピレン、
テフロン等の絶縁月利はもちろん、引出１ノ電極との絶
縁が保たれるならば、アルミニウムやステンレス鋼のよ
うな導電材料であってもかまわない。６は、電解液であ
る。電解液は、電解質の非水溶媒溶液であり、実施例で
は過塩素酸リチウムのプロピレンカーボネート溶液を用
いた。電解質は過塩素酸リチウムの他に有１１Ｎ極と反
応せずイオンに解離するホウフッ化リチウムといった伯
の電解質でもよい。実施例では、電解液の溶媒として、
プロピレンカーボネートを挙げたが、γ−ブチロラクト
ン、テトラハイドロフランといった他の溶媒も用いるこ
とができる。
本発明においては、上記の電解液（以下、母電解液とい
う）に、電子供与性物質あるいは電子供与性基を持つ物
質であって、さらに、そのフロンティア電子密度が有機
導電性材料のフロンティア電子密度よりも大きな物質を
添加する。添加物の具体例を第２図に示す。有機導電性
材料として、ポリアセチレンを用いた場合は、ポリアセ
チレンのフロンティア電子密度は０．３５であるので、
添加物としては、フロンティア電子密度が０．３５より
大きい、ジメチルイミダゾリジノン、トルエン、シフ■
ニルアミン、ジメチルアニリン−５＝ を用いればにい。添加物は、そのフロンティア電子密度
が有機導電性材料の電子密度より大きなものなら、他の
物質であってもよい。また、添加物として単一成分の場
合のみ述べたが、複数の成分からなる混合物であっても
よい。
う）に、電子供与性物質あるいは電子供与性基を持つ物
質であって、さらに、そのフロンティア電子密度が有機
導電性材料のフロンティア電子密度よりも大きな物質を
添加する。添加物の具体例を第２図に示す。有機導電性
材料として、ポリアセチレンを用いた場合は、ポリアセ
チレンのフロンティア電子密度は０．３５であるので、
添加物としては、フロンティア電子密度が０．３５より
大きい、ジメチルイミダゾリジノン、トルエン、シフ■
ニルアミン、ジメチルアニリン−５＝ を用いればにい。添加物は、そのフロンティア電子密度
が有機導電性材料の電子密度より大きなものなら、他の
物質であってもよい。また、添加物として単一成分の場
合のみ述べたが、複数の成分からなる混合物であっても
よい。
実施例
母電解液の過塩素酸リチウムのプロピレンカーボネート
溶液に、第２図中で最も電子密度の高いジメチルイミダ
ゾリジノンを添加した溶液を電解液とし、有機電池を構
成し、耐久加速試験を行った。比較のために無添加のも
の、逆に、活性種の反応を促進する四塩化炭素を加えた
電解液についても同様の試験を行った。正極にポリアセ
チレン電極を用い、負極にはアルミニウムを用いた場合
の結果を第３図に示す。充放電条件としては、電極１ｃ
ｍ２当たり１ ｍＡの定電流で、ｉ Ｃｌ１１２当たり
４Ｃの電気量を充電した後、１１０Ωの抵抗を介して、
１Ｖ０１［まで放電させるパターンを１サイクルとした
。第３図中、１は１Ｍ Ｌｉ Ｃｊ１０４／ＰＣｆｎ電解液にジメチルイミダゾ
６− リジノンを１％加えた場合を示し、・は四塩化炭素を１
％加えた場合であり、○は無添加の場合である。ジメチ
ルイミダゾリジノンを１％加えたものは、無添加のもの
に比べ３倍も寿命が延びた。
溶液に、第２図中で最も電子密度の高いジメチルイミダ
ゾリジノンを添加した溶液を電解液とし、有機電池を構
成し、耐久加速試験を行った。比較のために無添加のも
の、逆に、活性種の反応を促進する四塩化炭素を加えた
電解液についても同様の試験を行った。正極にポリアセ
チレン電極を用い、負極にはアルミニウムを用いた場合
の結果を第３図に示す。充放電条件としては、電極１ｃ
ｍ２当たり１ ｍＡの定電流で、ｉ Ｃｌ１１２当たり
４Ｃの電気量を充電した後、１１０Ωの抵抗を介して、
１Ｖ０１［まで放電させるパターンを１サイクルとした
。第３図中、１は１Ｍ Ｌｉ Ｃｊ１０４／ＰＣｆｎ電解液にジメチルイミダゾ
６− リジノンを１％加えた場合を示し、・は四塩化炭素を１
％加えた場合であり、○は無添加の場合である。ジメチ
ルイミダゾリジノンを１％加えたものは、無添加のもの
に比べ３倍も寿命が延びた。
その他の、トル］−ン、ジフェニルアミン、ジメヂルア
ニリンを加えた場合も、無添加のものに比べ、寿命は大
巾に延びた。なお、添加物の添加間は、加える母電解液
の種類や、添加物の種類自体によって当然異なってくる
ので一概に断定することはできない。しかし、母電解液
として、１ＭＬｉＣｊｌＣ）４／プロビレンカーボネ−
１〜溶液を用い、有機導電性材料として、ポリアセチレ
ンを用いた場合は、第４図に示すように体積分率で１０
％以下が適当であった。第４−ａ図は、添加物としてジ
メチルイミダゾリジノンを用いた場合であり、第４−ｂ
図はトルエンを用いた場合である。
ニリンを加えた場合も、無添加のものに比べ、寿命は大
巾に延びた。なお、添加物の添加間は、加える母電解液
の種類や、添加物の種類自体によって当然異なってくる
ので一概に断定することはできない。しかし、母電解液
として、１ＭＬｉＣｊｌＣ）４／プロビレンカーボネ−
１〜溶液を用い、有機導電性材料として、ポリアセチレ
ンを用いた場合は、第４図に示すように体積分率で１０
％以下が適当であった。第４−ａ図は、添加物としてジ
メチルイミダゾリジノンを用いた場合であり、第４−ｂ
図はトルエンを用いた場合である。
それぞれ、充放電効率が４０％を下回る寿命（サイクル
数）と添加物の体積分率（Ｖ０１％）の関係を示す。
数）と添加物の体積分率（Ｖ０１％）の関係を示す。
第１図は、本発明の有機２次電池の構造概念図を示す。
１・・・引出し電極、２・・・正及び負極、３・・・月
＋Ｌ栓、４・・・セパレーター、５・・・電池ケース、
６・・・電解液。 第２図は、添加物のフロンティア電子密度を示す。 第３図は、有機電池の充放電効率（％）と充放電サイク
ル数の関係を示すグラフである。 第４′＋、ａ図は、ジメチルイミダゾリジノンについて
、 第４％ｌ）図は、トルエンについて、それぞれ、有機電
池の充放電効率が４０％を下回る充放電サイクル寿命と
添加物の体積分率（Ｖ０１％）の関係を示すグラフであ
る。 代理人 浅 村 皓 ｔｐ−＼ｌＦ？麹→ト鼾 第３図 第４ｑ図 。「−−］ 第４ｂ図 う宿か物瀞腫／ガ〒（Ｖｏ１％）
＋Ｌ栓、４・・・セパレーター、５・・・電池ケース、
６・・・電解液。 第２図は、添加物のフロンティア電子密度を示す。 第３図は、有機電池の充放電効率（％）と充放電サイク
ル数の関係を示すグラフである。 第４′＋、ａ図は、ジメチルイミダゾリジノンについて
、 第４％ｌ）図は、トルエンについて、それぞれ、有機電
池の充放電効率が４０％を下回る充放電サイクル寿命と
添加物の体積分率（Ｖ０１％）の関係を示すグラフであ
る。 代理人 浅 村 皓 ｔｐ−＼ｌＦ？麹→ト鼾 第３図 第４ｑ図 。「−−］ 第４ｂ図 う宿か物瀞腫／ガ〒（Ｖｏ１％）
Claims (1)
- 有機導電性ＩＪ ｌ！＋を少なくとも一方の電極として
用いる有機２次電池において、その有機導電性月利のフ
ロンティア電子密度よりも大きなフロンティア電子密度
を有する物質を電解液中に添加することを特徴とする有
機電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58125798A JPS6017872A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 有機電池 |
| DE19843425396 DE3425396A1 (de) | 1983-07-11 | 1984-07-10 | Elektrolyt fuer organische sekundaerelemente |
| US06/629,455 US4579796A (en) | 1983-07-11 | 1984-07-10 | Organic cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58125798A JPS6017872A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 有機電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017872A true JPS6017872A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14919151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58125798A Pending JPS6017872A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 有機電池 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4579796A (ja) |
| JP (1) | JPS6017872A (ja) |
| DE (1) | DE3425396A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01281678A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-13 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 非水電解液電池 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3611123A1 (de) * | 1986-04-03 | 1987-10-08 | Varta Batterie | Wasserfreier organischer elektrolyt |
| DE3838329A1 (de) * | 1987-11-11 | 1989-05-24 | Ricoh Kk | Negative elektrode fuer sekundaerbatterie |
| US5652072A (en) * | 1995-09-21 | 1997-07-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Battery containing bis(perfluoroalkylsulfonyl)imide and cyclic perfluoroalkylene disulfonylimide salts |
| US5691081A (en) * | 1995-09-21 | 1997-11-25 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Battery containing bis(perfluoroalkylsulfonyl)imide and cyclic perfluoroalkylene disulfonylimide salts |
| JPH09204932A (ja) * | 1996-01-25 | 1997-08-05 | Fujitsu Ltd | リチウム二次電池用電解液及びリチウム二次電池 |
| US6492064B1 (en) | 1998-06-04 | 2002-12-10 | California Institute Of Technology | Organic solvents, electrolytes, and lithium ion cells with good low temperature performance |
| US10320033B2 (en) | 2008-01-30 | 2019-06-11 | Enlighten Innovations Inc. | Alkali metal ion battery using alkali metal conductive ceramic separator |
| KR20110139197A (ko) * | 2009-03-16 | 2011-12-28 | 세라마테크, 인코오포레이티드 | 실질적으로 비다공성 멤브레인을 구비한 나트륨-황 배터리 및 개선된 캐소드 활용방법 |
| EP2497133B1 (en) | 2009-11-05 | 2018-12-26 | Field Upgrading USA, Inc. | Solid-state sodium-based secondary cell having a sodium ion conductive ceramic separator |
| US10020543B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-07-10 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature battery with molten sodium-FSA electrolyte |
| US10056651B2 (en) | 2010-11-05 | 2018-08-21 | Field Upgrading Usa, Inc. | Low temperature secondary cell with sodium intercalation electrode |
| US10224577B2 (en) | 2011-11-07 | 2019-03-05 | Field Upgrading Usa, Inc. | Battery charge transfer mechanisms |
| US10854929B2 (en) | 2012-09-06 | 2020-12-01 | Field Upgrading Usa, Inc. | Sodium-halogen secondary cell |
| EP2893590B1 (en) | 2012-09-06 | 2019-05-01 | Field Upgrading USA, Inc. | Sodium-halogen secondary cell |
| US9431682B2 (en) | 2012-12-19 | 2016-08-30 | Ceramatec, Inc. | Degradation protection of solid alkali ion conductive electrolyte membrane |
| ES3026672T3 (en) | 2019-01-17 | 2025-06-11 | Lg Energy Solution Ltd | Use of a compound as an additive of a non-aqueous electrolyte solution, non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery including the same |
| KR102695886B1 (ko) * | 2021-07-16 | 2024-08-16 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 비수 전해액, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3928070A (en) * | 1974-03-28 | 1975-12-23 | Yardney Electric Corp | Electrolyte for organic electrolyte cells |
| US4302520A (en) * | 1980-06-25 | 1981-11-24 | Union Carbide Corporation | Cathode comprising the reaction product of bismuth, sulfur and lead or iron |
| US4482616A (en) * | 1983-06-27 | 1984-11-13 | Standard Oil Company (Indiana) | Controlling solubility of lithium salts in liquid sulfur dioxide |
| US4463071A (en) * | 1983-11-30 | 1984-07-31 | Allied Corporation | Secondary batteries using room-temperature molten non-aqueous electrolytes containing 1,2,3-trialkylimidazolium halides or 1,3-dialkylimidazolium halide |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP58125798A patent/JPS6017872A/ja active Pending
-
1984
- 1984-07-10 DE DE19843425396 patent/DE3425396A1/de not_active Withdrawn
- 1984-07-10 US US06/629,455 patent/US4579796A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01281678A (ja) * | 1988-05-09 | 1989-11-13 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 非水電解液電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3425396A1 (de) | 1985-02-21 |
| US4579796A (en) | 1986-04-01 |
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