JPS60264051A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

Info

Publication number
JPS60264051A
JPS60264051A JP59119818A JP11981884A JPS60264051A JP S60264051 A JPS60264051 A JP S60264051A JP 59119818 A JP59119818 A JP 59119818A JP 11981884 A JP11981884 A JP 11981884A JP S60264051 A JPS60264051 A JP S60264051A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
secondary battery
battery
poly
benzothiophene
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.)
Pending
Application number
JP59119818A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Kobayashi
小林 征男
Riichi Shishikura
利一 獅々倉
Hiroshi Konuma
博 小沼
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.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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 filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP59119818A priority Critical patent/JPS60264051A/en
Publication of JPS60264051A publication Critical patent/JPS60264051A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Abstract

PURPOSE:To provide a secondary battery which has a high energy density, shows less self-discharge and assures a high charging and discharging efficiency by utilizing the benzothiophane system polymer at least to the one of positive and negative electrodes. CONSTITUTION:The benzothiophane system polymer which is indicated by generatl expression (R is alkyl group with a number of C of 5 or less, n is 0 or 4 or less) and has the benzothiophane group as the repetition unit is used at least to the one of the positive and negative electrodes of a secondary battery. This polymer resembles in the conjugated structure the cis-form polyacetylene and includes the sulphur atoms. Therefore, it can be expected as the conductive material having the specific electron structure. A secondary battery which shows less deterioration of electrode even after the use for a long period of time and assures excellent performance can be formed by utilizing this polymer.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はベンゾチオフェン基を繰返し単位として有する
ベンゾチオフェン系重合体を正極または負極の少なくと
も一方の極に用いたことを特徴とする2次電池に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a secondary battery characterized in that a benzothiophene polymer having a benzothiophene group as a repeating unit is used for at least one of a positive electrode and a negative electrode.

従来よシ、アセチレン高重合体を電池の正極及び負極の
両極に用いる電池はよく知られている(例えば特開昭5
6−136469号、特開昭57−1 :21168号
、特開昭58−38465号)。
Conventionally, batteries using an acetylene polymer as both the positive and negative electrodes of the battery are well known (for example, JP-A-5
6-136469, JP-A-57-1:21168, JP-A-58-38465).

しかし、アセチレン高重合体は、空気中で酸素によって
徐々に酸化反応をうけやすく、電池性能を低下させるば
かシでなく、電気化学的にも充電中の副反応生成物や不
純物、場合によっては用いる電解液そのものによっても
酸化及び還元劣化をうけやすく、従って用いる電解液の
電解質及び溶媒は、電気化学的安定範囲が相当広いもの
が要求され、なおかつ電解液は高水準の精製度のものが
必要である。
However, acetylene high polymers are susceptible to gradual oxidation reactions due to oxygen in the air, which does not reduce battery performance, and electrochemically produces side reaction products and impurities during charging. The electrolyte itself is susceptible to oxidative and reductive deterioration, so the electrolyte and solvent used must have a fairly wide electrochemical stability range, and the electrolyte must have a high level of purity. be.

また、上記の如く、高純度で、かつ電気化学的安定範囲
の広い電解液を用いてもアセチレン高重合体を電極に用
いた場合は、比較的低い酸化電位でも、酸化劣化をうけ
、電池性能を低下させる。
In addition, as mentioned above, even if an electrolyte with high purity and a wide electrochemical stability range is used, if an acetylene polymer is used as an electrode, even at a relatively low oxidation potential, it will suffer from oxidative deterioration, resulting in poor battery performance. decrease.

例えば電解液中でL i/L i+参照極基準で正極の
アセチレン高重合体が3.5v以上にな、ると劣化反応
をうけやすくなる。
For example, if the acetylene high polymer of the positive electrode reaches 3.5 V or more based on Li/L i + reference electrode in the electrolytic solution, it becomes susceptible to deterioration reactions.

この原因の一つとして、アセチレン高重合体自−身が酸
化劣化しやすい物質であることがあげられる。よって当
該業者の間では、電極自身の劣化が少なく充電保存時の
自己放電量が小さく、かつ充・放電の繰シ返し寿命の長
い、よシ高性能の電池を開発することは太き彦課題であ
った。
One of the reasons for this is that the acetylene polymer itself is a substance that easily deteriorates due to oxidation. Therefore, among those involved, it is a matter of great importance to develop a high-performance battery that has little deterioration of the electrode itself, a small amount of self-discharge during storage, and a long service life after repeated charging and discharging. Met.

本発明者らは上記の点にかんがみ、種々研究を重ねた結
果、正極または負極の少なくとも一方の極にベンゾチオ
フェン系重合体を用いた2次電池は、従来のアセチレン
高重合体を電極に用いた2次電池に比較して性能が良好
であることを見出し、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 and found that a secondary battery using a benzothiophene-based polymer for at least one of the positive electrode and the negative electrode uses a conventional acetylene polymer for the electrode. It was discovered that the performance was better than that of conventional secondary batteries, and the present invention was completed.

本発明において、電極として用いるベンゾチオフェン系
重合体は、空気中でも酸化劣化をうけにくり、アセチレ
ン高重合体に比べ非常に安定であシ、電気化学的にも酸
化劣化をうけにくいことが確認できた。例えば、プロピ
レンカーボネートに溶解したリチウムパークレートの1
モル/!溶液を電解液として用いてL i/L 1 参
照極を基準としてベンゾチオフェン系重合体の正極特性
を調べたところ、I、i/Lx 参照極に対しベンゾチ
オフェン系重合体電極が3.8■でも比較的安定であシ
、アンド−ピングで放電できた電気量は、3.8Vでド
ーピングした電気量の97チ以上が得られた。
In the present invention, it has been confirmed that the benzothiophene polymer used as the electrode is resistant to oxidative deterioration even in the air, is much more stable than acetylene polymers, and is also less susceptible to oxidative deterioration electrochemically. Ta. For example, 1 liter of lithium perclate dissolved in propylene carbonate
Mol/! When the positive electrode characteristics of the benzothiophene-based polymer were investigated using the solution as an electrolyte and based on the L i/L 1 reference electrode, the benzothiophene-based polymer electrode had a ratio of 3.8 mm to the I, i/Lx reference electrode. However, it was relatively stable, and the amount of electricity that could be discharged by undoping was 97 times more than the amount of electricity that was obtained by doping at 3.8V.

本発明は、正極または負極の少なくとも一方の極にベン
ゾチオフェン系重合体を用いることによって、高エネル
ギー密度を有し、充電保存中の自己放電量が少なく、高
い充・放電幼木で多くの充・放電の繰り返しが可能な、
長期間経過しても電極劣化の小さい性能の優秀な電池を
提供するものである。
By using a benzothiophene polymer for at least one of the positive and negative electrodes, the present invention has a high energy density, a small amount of self-discharge during storage, and a high charge/discharge rate for young trees.・It is possible to repeat the discharge,
The present invention provides an excellent battery with low electrode deterioration even after a long period of time.

従来よジベンゾチオフェン基を繰返し単位として有する
ベンゾチオフェン系重合体については、その共役構造が
シス型ポリアセチレンに類似し、また硫黄原子を含むこ
とから、その特異的電子構造を有するものとして電導性
材料として期待されている。
Conventionally, benzothiophene-based polymers having dibenzothiophene groups as repeating units have been used as electrically conductive materials because their conjugated structure is similar to cis-type polyacetylene and they also contain sulfur atoms. It is expected.

ベンゾチオフェン系高重合体の合成法としては、以下の
方法φ考えられるが、必ずしもこれらの方法に限定され
るものではない。
As a method for synthesizing the benzothiophene-based high polymer, the following method φ can be considered, but it is not necessarily limited to these methods.

1 (1) (II) (III) (但し、式中Rは炭素数が5以下のアルキル基。1 (1) (II) (III) (However, in the formula, R is an alkyl group having 5 or less carbon atoms.

X線ハロゲン原子) (i) モノマー(1)から直接、m硫酸でベンゾチオ
フェン系高菖合体を得る方法。
(X-ray halogen atom) (i) A method for obtaining a benzothiophene-based polymer polymer directly from monomer (1) using m-sulfuric acid.

(ii) 七ツマー但)を電気化学的に酸化重合する方
法・ (iil ) 触媒()I2so4t cuct、yh
tcts、 TCNQ )を用いてカチオン重合する方
法。
(ii) Method for electrochemically oxidatively polymerizing 7-mer () (iii) Catalyst () I2so4t cut, yh
tcts, TCNQ).

(1■)七ツマ−(2)をダリニャール化し、N1 *
 C。
(1■) Convert Nanatsuma (2) into Dalignard, N1 *
C.

系触媒で重合する方法。A method of polymerization using a system catalyst.

本発明で用いられるベンゾチオフェン系重合体の具体例
としては、ポリ(ベンゾチオフェン)#ポリ(3−メチ
ルベンゾチオフェン)、ポリ(3,3’−ジメチルベン
ゾチオフェン)、ポリ(4−メチルベンゾチオフェン)
、ポリ(3,4−ジメチルベンゾチオフェン)、ポリ(
4,4’−ジメチルベンゾチオフェン)等をあげること
ができるが、これらのうちでもポリ(ベンゾチオフェン
)が好ましい。
Specific examples of benzothiophene-based polymers used in the present invention include poly(benzothiophene) #poly(3-methylbenzothiophene), poly(3,3'-dimethylbenzothiophene), poly(4-methylbenzothiophene) )
, poly(3,4-dimethylbenzothiophene), poly(
Among them, poly(benzothiophene) is preferred.

本発明の2次電池は、ベンゾチオフェン系重合体を(i
)正極のみに用いたもの、(it)負極のみに用いたも
の、(iiD正極および負極の両極に用いたもののいず
れの電池であってもよい。(i)のタイプの2次電池の
場合、対極の負極としては、他の共役系高分子化合物、
Li 、 Na等のアルカリ金属、黒鉛、炭素繊維、T
l52等が用いられる。(ii)のタイプの2次電池の
場合、対極の正極としては、他の共役系高分子化合物が
用いられる。
The secondary battery of the present invention comprises a benzothiophene polymer (i
) It may be a battery used only for the positive electrode, (it) used only for the negative electrode, or (ii D used for both the positive and negative electrodes. In the case of the type (i) secondary battery, As the negative electrode of the counter electrode, other conjugated polymer compounds,
Alkali metals such as Li and Na, graphite, carbon fiber, T
l52 etc. are used. In the case of the secondary battery of type (ii), another conjugated polymer compound is used as the counter positive electrode.

本発明の2次電池の特徴を最大限に発揮できる2次電池
の型式としては、上記した型式のうち、(i)または(
iii)のタイプの2次電池であシ、特に(i)のタイ
プで対極に他の共役系高分子化合物を用いたものが好ま
しい。
Among the above-mentioned types, (i) or (
A secondary battery of the type iii) is particularly preferred, and a type (i) in which another conjugated polymer compound is used as the counter electrode is particularly preferred.

ここでいう他の共役系高分子化合物としては、ポリ(p
−フェニレン)、ポリ(m−フェニレン)、ポリピロー
ル、ポリ(フェニレンサルファイド)、ポリ(アリーレ
ンキノン)類、ポリ(アゾフェニレン)、ポリ(シッフ
塩基)、ポリ(アミノキノン)類、ポリ(ペンツイミダ
ゾール)類、ポリアセンキノン類、および特開昭57−
195731号、EP−67,444に記載されている
電気活性ポリマーやポリイミド、ポリアクリルニトリル
、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、必ずしもこれらに限定されるものではない
。前記の他の共役系高分子化合物のうち、ポリ(アリー
レンキノン)類、ポリ(アゾフェニレン)、ポリ(シッ
フ塩基)、ポリ(アミノキノン)類、ポリ(ベンツイミ
ダゾール)類の具体例については、J、E、 KATO
N編、土田英俊訳「高分子有機半導体」昭晃堂、19’
72年発行)のP、87〜P、 112に記載されてい
る。
Other conjugated polymer compounds mentioned here include poly(p
-phenylene), poly(m-phenylene), polypyrrole, poly(phenylene sulfide), poly(arylenequinone), poly(azophenylene), poly(Schiff base), poly(aminoquinone), poly(penzimidazole) , polyacenequinones, and JP-A-57-
Examples include, but are not necessarily limited to, electroactive polymers, polyimides, polyacrylonitrile, thermal decomposition products of poly-α-cyanoacrylic, etc. described in No. 195731 and EP-67,444. . Among the other conjugated polymer compounds mentioned above, specific examples of poly(arylene quinones), poly(azophenylene), poly(Schiff bases), poly(aminoquinones), and poly(benzimidazoles) can be found in J. , E, KATO
N ed., translated by Hidetoshi Tsuchida, "Polymer Organic Semiconductors", Shokodo, 19'
Published in 1972), pages 87 to 112.

上記の他の共役系高分子化合物のうちでも好ましいもの
としては、ポリ(p−)汗ニレン)、ポリピロールをあ
げることができる。
Among the other conjugated polymer compounds mentioned above, preferred are poly(p-)pyrrole) and polypyrrole.

本発明において用いられるペンゾチオフヱン系重合体、
および対極として用いられる他の共役系高分子化合物(
以下、両者を含めて共役系高分子化合物と略称する)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。
Penzothiophene-based polymer used in the present invention,
and other conjugated polymer compounds used as counter electrodes (
The conjugated polymer compound (hereinafter referred to as a conjugated polymer compound) may be in any form such as a film, a powder, or a short fiber.

まだ、共役系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、力iポンブラック、アセチレンブラッ
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。
However, it is also possible to mix other suitable conductive materials, such as graphite, carbon black, acetylene black, metal powder, carbon fiber, etc. with the conjugated polymer compound, or to insert a metal net etc. as a current collector. There is no problem at all.

また、ポリエチレン、変性ポリエチレン、2す(テトラ
フロロエチレン)等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
Further, it may be reinforced with a thermoplastic resin such as polyethylene, modified polyethylene, or tetrafluoroethylene.

本発明の2次電池の正極または電極の電極としては、共
役系高分子化合物ばかりでなく該共役系高分子化合物に
支持電解質(ドーパント)をドープして得られる電導性
共役系高分子化合物も用いることができる。
As the positive electrode or electrode of the secondary battery of the present invention, not only a conjugated polymer compound but also a conductive conjugated polymer compound obtained by doping the conjugated polymer compound with a supporting electrolyte (dopant) is used. be able to.

共役系高分子化合物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。
The method for doping the conjugated polymer compound with a dopant may be either chemical doping or electrochemical doping.

本発明の2次電池の充電および放電はそれぞれカチオン
およびアニオンの電極への電気化学的なドーピングおよ
びアンド−ピングに対応している。
Charging and discharging of the secondary battery of the present invention correspond to electrochemical doping and undoping of cations and anions to the electrodes, respectively.

電気化学的にドーピングするドーパントとしては、(i
) PF;、sbp;、As F’;、、5bct、の
如きVa族の元素のハロケゝン化物アニオン、BF、’
の如きlla族の元素のハI:lダン化物アニオン、I
−(I、−)、Br−1CI、−の如きハロゲンアニオ
ン、CtO;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(iD Li+、 Na” 、 K+
の如きアルカリ金属イオン、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、
必ずしもこれ等に限定されるものではない。
As a dopant to be electrochemically doped, (i
) PF;, sbp;, As F';, 5bct, halocanide anions of elements of the Va group, BF,'
I of elements of the lla group such as I:l Danide anion, I
Anions such as halogen anions such as -(I,-), Br-1CI, -, perchlorate anions such as CtO;
Dopants and (iD Li+, Na”, K+
Alkali metal ions such as R4N” (R: carbon number 1
Examples include cations and dopants such as quaternary ammonium ions (~20 hydrocarbon groups), etc.
It is not necessarily limited to these.

上述の陰イオン・ドーパントおよび陽イオン・ドーパン
トを与える化合物の具体例としてはLiSF6t Li
SbF6. LiSbF6# LiCz04t NaI
 5NaPF6 p NrSbF6t NaAsF6 
t NaClO2,KI 、KPF6゜KSbF6 、
s KAsF6 # KClO4e [(”−”)4N
l”(AsF6)″。
Specific examples of compounds providing the above-mentioned anionic dopants and cationic dopants include LiSF6t Li
SbF6. LiSbF6# LiCz04t NaI
5NaPF6 p NrSbF6t NaAsF6
tNaClO2, KI, KPF6°KSbF6,
s KAsF6 # KClO4e [(”-”)4N
l"(AsF6)".

((n−Bu)4N)”−(PF6)″e ((n−B
u)4N)”C1o; *1、IAAct4. LiB
F4. No2・BF4. No−BF4#NO2’A
lF6 @ NO”AsF6# NO2”Cff14 
、 NO”ClO4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。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。
((n-Bu)4N)"-(PF6)"e ((n-B
u)4N)"C1o; *1, IAAct4. LiB
F4. No2・BF4. No-BF4#NO2'A
lF6 @ NO”AsF6# NO2”Cff14
, NO''ClO4, but 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・ドーノ臂ントとしてはHF″2ア
ニオンであシ、また、前記以外の陰イオン・ドーパント
としては次式(1)で表わされるビリリウムまたはピリ
ジニウム・カチオン: (式中、X紘酸素原子また社窒素原子、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、R“はハロr:、/原子
または炭素数が1〜10のアルキル基、炭素数が6〜1
5のアリ−/l/ (aryl m、mはXが酸素原子
のと′t50であシ、Xが窒素原子のとt!1である。
The anion dopant other than the above may be an HF anion, and the anion dopant other than the above may be a biryllium or pyridinium cation represented by the following formula (1): An oxygen atom or a nitrogen atom, R' is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, and 6 to 15 carbon atoms.
aryl group, R" is halo r:, / atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 6 to 1 carbon atoms
5's aryl/l/ (aryl m, m is 't50 when X is an oxygen atom, and t!1 when X is a nitrogen atom.

nは0または1〜5である。)または次式(IOもしく
は(至)で表わされるカルがニウム・カチオン; および R4C+ (2) 1 〔上式中、R’ e R2e R”は水素原子(R1゜
R2、R5は同時に水素原子であるととはない)、炭素
数1〜15のアルキル基、アリル(allyl )基、
炭素数6〜15のアリール(aryl )基または一〇
−基、但しR5は炭素数が1〜10のアルキル基′また
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。
n is 0 or 1-5. ) or the following formula (IO or (to)); and R4C+ (2) 1 [In the above formula, R' e R2e R'' is a hydrogen atom (R1゜R2, R5 are hydrogen atoms at the same time) ), an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an allyl group,
an aryl group having 6 to 15 carbon atoms or a 10-group, provided that R5 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms;
R4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. ].

用いられるHF″2アニオンは通常、下記の一般式%式
%(): () () 〔但し、上式中R’、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−/l/ 
(aryl )基、R″′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Oまたは5以下の正の
整数である。Mはアルカリ金属である〕で表わされる化
合物(フッ化水素塩)を支持電解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。上式(IV)
 、 (V)および(M)で表わされる化合物の具体例
としてはH4N”HF2 tBu N”HF e Na
”LIP p K4HF e Li”HF2および4 
2 2 2 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、式(1)で表わされるカチオンとcz
o2 、 BP″; 、 AtC1; e FeC1″
4.8nCti s PF; 。
The HF″2 anion used usually has the following general formula %(): () () [However, in the above formula, R′ and R″ are hydrogen atoms or have 1 carbon atom.
~15 alkyl group, aryl having 6 to 15 carbon atoms/l/
(aryl) group, R″′ is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms,
is an oxygen atom or a nitrogen atom, and n is O or a positive integer of 5 or less. M is an alkali metal] by dissolving the compound (hydrogen fluoride salt) in a suitable organic solvent using as a supporting electrolyte. Above formula (IV)
, (V) and (M) include H4N"HF2 tBu N"HF e Na
“LIP p K4HF e Li”HF2 and 4
2 2 2 The biryllium or pyridinium cation represented by the above formula (I) has a cz
o2, BP″; , AtC1; e FeC1″
4.8nCtis PF;

pct″6. sbp″6e AaF″M 、 CF、
So″s、HF′2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 等をあげることができる0 上記式Ql)または(至)で表わされるカルボニウム・
カチオンの具体例としては(C4H5)IC” % (
0M3)、C+。
pct″6. sbp″6e AaF″M, CF,
It can be obtained by dissolving a salt with an anion such as So''s or HF'2 as a supporting electrolyte in a suitable organic solvent.Specific examples of such salts include 0 The above formula Ql ) or (to) carbonium
A specific example of a cation is (C4H5)IC”% (
0M3), C+.

0 0 これらのカルボニウムカチオンは、それらと陰イオンの
塩(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、Bl; t AlC1’;
; 、 AtBr、Ct−、Fact″4* 8nC1
; 、 PF″6゜pczス、 5bcz″6. sb
r″6e ”l’:): * c:r、so^等をあげ
ることかでき、また、カルぎニウム塩の具体例としては
、例えば(C6H5)3C−BF4.(CH3)3C−
BF4゜HCO−AtC44,HCO−BF4.C6H
3CO−8nCt5等をあげることができる。
0 0 These carbonium cations can be obtained by dissolving salts of them and anions (carbonium salts) in a suitable organic solvent as a supporting electrolyte. Representative examples of anions used here include Bl; tAlC1';
; , AtBr, Ct-, Fact″4*8nC1
; , PF″6゜pcz, 5bcz″6. sb
r''6e ``l':): * c:r, so^, etc. can be mentioned, and specific examples of calginium salts include (C6H5)3C-BF4. (CH3)3C-
BF4゜HCO-AtC44, HCO-BF4. C6H
Examples include 3CO-8nCt5.

本発明の2次電池の電解液としては、非水の有機溶媒に
前記のドーパントを溶かしたものである。
The electrolytic solution for the secondary battery of the present invention is one in which the above dopant is dissolved in a non-aqueous organic solvent.

ここでいう有機溶媒としては、非プロトン性でかつ高誘
電率のものが好ましい。例えばエーテル類。
The organic solvent mentioned here is preferably one that is aprotic and has a high dielectric constant. For example, ethers.

ケトン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、硫黄化合
物、リン酸エステル系化合物、亜すン酸エステル系化合
物、ホウ酸エステル系化合物、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、スルホラン類
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。
Ketones, nitriles, amines, amides, sulfur compounds, phosphate ester compounds, sulfite ester compounds, borate ester compounds, chlorinated hydrocarbons, esters, carbonates, nitro compounds, Sulfolanes, etc. can be used, and among these, ethers and ketones.

ニトリル類、リン酸エステル系化合物、ホウ酸エステル
系化合物、塩素化炭化水素類、カーボネート類、スルホ
ラン類が好ましい。これらの代表例としては、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tモノグリム。
Nitriles, phosphate ester compounds, borate ester compounds, chlorinated hydrocarbons, carbonates, and sulfolanes are preferred. Representative examples of these include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-
Dioxane T monoglyme.

アセトニトリル、プロピオニトリル、4−メチル−2+
 ’ンタノン、フチロニトリル、バレロニトリル、ベン
ゾニトリル、 1.2− ジクロロエタン。
Acetonitrile, propionitrile, 4-methyl-2+
'anthanone, phthyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, 1,2-dichloroethane.

γ−ブチロラクトン、パレロラク゛トン、ジメトキシエ
タン、メチルフォルメート、プロピレンカーボネート、
エチレンカーデネート、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、リン酸エ
チル、リン酸メチル、クロロベンゼン、スルホラン、3
−メチルスルホラン等をあげることができる。これらの
うちでもニトリル類、スルホラン類が好ましく、特に好
ましいのは芳香族ニトリル類である。
γ-butyrolactone, parerolactone, dimethoxyethane, methylformate, propylene carbonate,
Ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylthioformamide, ethyl phosphate, methyl phosphate, chlorobenzene, sulfolane, 3
-Methylsulfolane and the like can be mentioned. Among these, nitriles and sulfolanes are preferred, and aromatic nitriles are particularly preferred.

これらの有機溶媒は一種類または二種類以上の混合溶媒
として用いてもよい。用いる電池の型式によっては、こ
れらの溶媒中の酸素や水またはプロトン性溶媒等が電池
の特性を低下させる場合もあるので、その場合は、常法
に従い精製しておくことが好ましい。
These organic solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more. Depending on the type of battery used, oxygen, water, protic solvents, etc. in these solvents may deteriorate the battery characteristics, so in that case, it is preferable to purify them according to a conventional method.

充電時に電極のベンゾチオフェン系重合体にドーグされ
る。ドーパントの量は、ペンゾチオフェンルに対して4
〜80そルチであり、好ましくは10〜60モルチであ
る。
During charging, it is absorbed into the benzothiophene polymer of the electrode. The amount of dopant is 4 for penzothiophene.
-80 moles, preferably 10-60 moles.

ドーグ量は電解の際に流れた電気量を測定することによ
って自由に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ず
れの方法でドーピングを行なってもよい。ドーピングの
際の電流量、電圧値およびドーピング時間等は、ベンゾ
チオフェン系重合体の嵩さ密度9面積ウド−/4ントの
種類、電解液の種類によって異なるので一概に規定する
ことはできない。
The amount of doge can be freely controlled by measuring the amount of electricity flowing during electrolysis. The doping can be carried out either under constant current, constant voltage or under varying conditions of current and voltage. The amount of current, voltage value, doping time, etc. during doping cannot be unconditionally specified because they vary depending on the type of bulk density of the benzothiophene polymer and the type of electrolyte.

また本発明の2次電池においては、前記した電解質以外
にポリエチレンオキサイドとNaIやNa5CN等から
なる高イオン伝導性有機固体電解質や、電解質(ドi)
母ント)と有機溶媒を単に混合してペース、ト状とした
ものも用いることができるし、さらにまた溶媒を使用し
ない液体電解、例えば1,3−ジアルキルイミダゾリウ
ムクロライドや1−ブチルピリジニウムクロライドと3
塩化アルミニウムの混合物を液体電解質として溶媒を使
用しないでそのまま用いることもできる。
Furthermore, in the secondary battery of the present invention, in addition to the electrolyte described above, a highly ion conductive organic solid electrolyte consisting of polyethylene oxide and NaI, Na5CN, etc.
It is also possible to use a paste or a paste obtained by simply mixing a mother chloride and an organic solvent, or a liquid electrolysis method that does not use a solvent, such as 1,3-dialkylimidazolium chloride or 1-butylpyridinium chloride. 3
A mixture of aluminum chloride can also be used directly as a liquid electrolyte without using a solvent.

(American Chemical 5ociet
y、 # 181603−′−1’ 605 (197
9) e Inorg、 Chem、旦1263〜12
64 (1982) 、 J、 ofElectroc
hemical 5ociety 130 (1983
) )本発明の2次電池において用いられる電解質(ド
ーパント)の濃度は、用いる正極または負極の種類、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
いが電解質をそのまま、液体電解質として使用する以外
は、通常は、0.001〜10モル/!の範囲である。
(American Chemical
y, # 181603-'-1' 605 (197
9) e Inorg, Chem, 1263-12
64 (1982), J. ofElectroc.
chemical 5ociety 130 (1983
)) The concentration of the electrolyte (dopant) used in the secondary battery of the present invention varies depending on the type of positive electrode or negative electrode used, charging/discharging conditions 1 operating temperature, type of electrolyte, type of organic solvent, etc., so it is not generally specified. However, unless the electrolyte is used as it is as a liquid electrolyte, it is usually 0.001 to 10 mol/! is within the range of

電解液は均一系であっても不均一系であっても良い。The electrolyte may be homogeneous or heterogeneous.

本発明において必要ならば硝子、ポリエチレン。Glass or polyethylene if necessary in the present invention.

ポリプロピレンのごとき合成樹脂製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。
There is no problem in using a porous membrane made of synthetic resin such as polypropylene or natural fiber paper as the diaphragm.

本発明の2次電池は、サイクル寿命が長く高エネルギー
密度を有し、自己放電率、電圧の平坦性および充・放電
効率が良好である。また、本発明の2中電池は、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。
The secondary battery of the present invention has a long cycle life, high energy density, and good self-discharge rate, voltage flatness, and charge/discharge efficiency. In addition, the 2 medium battery of the present invention is lightweight,
Portable equipment and electric vehicles are small and have high energy density.

ガン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。
Ideal as a battery for automobiles and power storage.

以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 〔ベンゾチオフェノ重合体の製造〕 市販のグリニヤール試薬用金属マグネシウム2.01g
−(82,7ミリモル)を温度計、還流冷却管、滴下ロ
ートを付した100ゴの三ツロフラスコに入れ、フラス
コ内部を充分乾燥窒素ガスで置換した。これに乾燥精製
テトラヒドロフラン6〇−を加え、マグネチックスター
ラーでかきまぜながら、20t(827ミリモル)の2
,7−ジプロ滴下した。滴下と同時に反応が始まシ、有
機マグネシウム化合物が生成した。滴下終了後、油浴上
でテトラヒト四フランの還流温度で9時間反応させた。
Example 1 [Production of benzothiophenopolymer] 2.01 g of commercially available metallic magnesium for Grignard reagent
- (82.7 mmol) was placed in a 100-hole Mitsuro flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a dropping funnel, and the inside of the flask was sufficiently purged with dry nitrogen gas. Add 60% of dry purified tetrahydrofuran to this, and while stirring with a magnetic stirrer, 20t (827 mmol) of 2
, 7-dipro were added dropwise. A reaction started simultaneously with the dropwise addition, and an organomagnesium compound was produced. After the dropwise addition was completed, the mixture was reacted on an oil bath at the reflux temperature of tetrahydrofuran for 9 hours.

この時、生成物を酸分解しエーテル抽出してガスクロ分
析することにより、83モルチで2を認めた。その後、
油浴温度を120℃迄上昇させ、常圧次いで減圧でテト
ラヒト日フランを留去し赤褐色油状残留物を得た。
At this time, the product was decomposed with acid, extracted with ether, and subjected to gas chromatography analysis, and 2 was found at 83 mol. after that,
The oil bath temperature was raised to 120°C, and tetrahydrofuran was distilled off under normal pressure and then reduced pressure to obtain a reddish brown oily residue.

この油状残留物に乾燥精製アニソール60mA、ジク四
口(2,2’−ビピリジン)ニッケル80■(0,28
f リモル)を加え、152℃で2時間反応させた後、
5oo−の塩酸酸性メタノール中にφ あ 洗浄した。この操作を2回繰返した後、ろ過し、ろ
過残渣を熱メタノールで13時間、次いで熱クロロホル
ムで50時間ソックスレー抽出したところ熱クロロホル
ム不溶部は6.1g−の黒褐色の微粉末でアシ、熱クロ
ロホルム可溶部は0.31であった。
To this oily residue, 60 mA of dry purified anisole was added, and 80 μm (0,28
After adding f remol) and reacting at 152°C for 2 hours,
Washed in 5oo- of hydrochloric acid and methanol. After repeating this operation twice, it was filtered, and the filtration residue was Soxhlet-extracted with hot methanol for 13 hours and then with hot chloroform for 50 hours. The soluble part was 0.31.

このようにして得られたベンゾチオフェン重合体を1ト
ンプレス機で圧縮成形したところ、やや柔軟性のある板
状成形物が得られた。この板状成形物は形を崩すことな
くナイフで容易に切ることができた。
When the benzothiophene polymer thus obtained was compression molded using a 1-ton press, a slightly flexible plate-shaped molded product was obtained. This plate-shaped molded product could be easily cut with a knife without losing its shape.

〔ポリ(p−フェニレン)の製造〕[Production of poly(p-phenylene)]

ブレタン・ケミカル・ソサアイティ・オブ・ジャパン、
51,2091(1978)に記載されている方法で製
造したポリ(p−フェニレン)粉末を1 t o n/
/crn2 の圧力で加圧成形した。
Bretan Chemical Society of Japan,
51, 2091 (1978), poly(p-phenylene) powder produced by the method described in
Pressure molding was performed at a pressure of /crn2.

〔電池実験〕[Battery experiment]

前記の方法で得られたベンゾチオフェン重合体およびポ
リ(p−フェニレン)から、それぞれ直径20間の円形
試料を切シ抜いて、・それぞれを正極および負極の活物
質として、電池を構成した。
A circular sample with a diameter of 20 mm was cut out from each of the benzothiophene polymer and poly(p-phenylene) obtained by the above method, and a battery was constructed using each sample as a positive electrode and a negative electrode active material.

図は、本発明の一具体例である2次電池の特性測定用電
池セルの断面概略図であシ、■は負極用白金リード線、
2は直径20諭、80メツシユの負極用白金網集電体、
3は直径20闘の円形状負極〔ポリ(p−フェニレン)
)、4は!径20Mの円形の多孔質ポリゾロピレン製隔
膜で、電解液を充分含浸できる厚さにしたもの、5は直
径20咽の円形状正極(ベンゾチオフェン重合体)、6
は直径20+nm、80メツシユの正極用白金網集電体
、7は正極リード線、8はねじ込み式テフロン製容器を
示す。
The figure is a schematic cross-sectional view of a battery cell for measuring the characteristics of a secondary battery, which is a specific example of the present invention, and ■ indicates a platinum lead wire for the negative electrode;
2 is a platinum wire mesh current collector for the negative electrode with a diameter of 20 mm and a mesh of 80;
3 is a circular negative electrode with a diameter of 20 mm [poly(p-phenylene)
), 4 is! 5 is a circular porous polyzoropylene diaphragm with a diameter of 20M and is thick enough to be sufficiently impregnated with the electrolyte, 5 is a circular positive electrode (benzothiophene polymer) with a diameter of 20M, 6
indicates a platinum wire mesh current collector for the positive electrode with a diameter of 20+ nm and 80 meshes, 7 indicates a positive electrode lead wire, and 8 indicates a screw-in Teflon container.

まず、前記、正極用白金網集電体6をテフロン製容器8
の凹部の下部に入れ、更に正極5を正極用白金網集電体
6の上に重ね、その上に多孔性ポリプロピレン製隔膜4
を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重ね、更
にその上に負極用白金網集電体2を載置し、テフロン製
容器8を締めつけて電池を作製した。
First, the platinum wire mesh current collector 6 for the positive electrode is placed in a Teflon container 8.
The positive electrode 5 is further placed on the positive electrode platinum wire mesh current collector 6, and the porous polypropylene diaphragm 4 is placed on top of the positive electrode platinum wire mesh current collector 6.
After stacking them and sufficiently impregnating them with the electrolytic solution, the negative electrode 3 was stacked, and the platinum wire mesh current collector 2 for the negative electrode was further placed thereon, and the Teflon container 8 was tightened to produce a battery.

電解液としては、常法に従って蒸留脱水ペンゾニトリル
に溶解しだEt3BuN−BF4の1.5モル/j溶液
を用いた。
As the electrolytic solution, a 1.5 mol/j solution of Et3BuN-BF4 dissolved in distilled and dehydrated penzonitrile according to a conventional method was used.

このようにして作製した電池を用いて、アルゴン雰囲気
中で、一定電流下(4,OmAlα2)で15分間充電
を行なった。ポ’J(p−フェニレン)の繰シ返し単位
当シのドーピング量23モルチ、ベンゾチオフェン重合
体へのドーピング量28モル襲に相当する電気量)。充
電終了後、直ちに一定電流下(2,0mA/cm2)で
、放電を行ない電池電圧が0、5 Vになったところで
再度前記と同じ条件で充電を行なう充・放電の繰シ返し
試験を行なったところ、充・放電効率が、50%に低下
するまでに充・放電の繰り返し回数は、522回を記録
した。
Using the thus produced battery, charging was performed for 15 minutes under a constant current (4, OmAlα2) in an argon atmosphere. The doping amount per repeating unit of p-phenylene is 23 mol, and the amount of electricity is equivalent to the doping amount of 28 mol to the benzothiophene polymer). Immediately after charging, the battery was discharged under a constant current (2.0 mA/cm2), and when the battery voltage reached 0.5 V, the battery was charged again under the same conditions as above, performing a repeated charging/discharging test. As a result, the number of repetitions of charging and discharging was recorded as 522 times before the charging and discharging efficiency decreased to 50%.

また繰シ返し回数5回目の充・放電効率は99チであっ
た。まだ、充電したままで62時間放置したところ、そ
の自己放電率は3.9%であった。
Further, the charging/discharging efficiency after the fifth repetition was 99 degrees. When the battery was left charged for 62 hours, its self-discharge rate was 3.9%.

比較例」 実施例1において、正極と負極の両極にポリ(p−フェ
ーレン)を用いた以外は実施例1と全く同様の方法で電
池の充・放電の繰シ返し実験を行なったところ、最高光
・放電効率は、92%であり、繰シ返し回数183回目
で充電が不可能となった。
Comparative Example In Example 1, a battery was repeatedly charged and discharged in the same manner as in Example 1 except that poly(p-pherene) was used for both the positive and negative electrodes. The light/discharge efficiency was 92%, and charging became impossible after the 183rd repetition.

この電池実験での5回目の充・放電効率は92係であっ
た。また、充電したままで62時間放置したところ、そ
の自己放電率は83チであった。
The fifth charging/discharging efficiency in this battery experiment was 92%. When the battery was left charged for 62 hours, its self-discharge rate was 83 cm.

実施例2 ブレタン・ケミカル・ソザエティー・オブ・ジャパン、
 56 、985 (1983’)に記載されている方
法(−ロールモノマーから電気化学的にポリピロールを
合成)によってポリピロールフィルムを合成した。
Example 2 Bretan Chemical Society of Japan,
56, 985 (1983') (electrochemical synthesis of polypyrrole from -role monomer), a polypyrrole film was synthesized.

得られたポリピロールフィルムを負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・放電の繰シ返し実
験を行なったところ、最高の充・放電効率は96襲であ
り、繰シ返し回数427回目で充電が不可能であった。
A battery was repeatedly charged and discharged in the same manner as in Example 1 except that the obtained polypyrrole film was used as the negative electrode. Charging was not possible after the 427th return.

まだ、充電したままで62時間放置したところ、その自
己放電率は4.8%であった。
When the battery was left charged for 62 hours, its self-discharge rate was 4.8%.

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

図は本発明の一具体例である2次電池の特性測定用電池
セルの断面概略図である。 1・・・負極用白金リード線、2・・・負極用白金網集
電体、3・・・負極、4・・・多孔性ポリプロピレン製
隔膜、5・・・正極、6・・・正極用白金網集電体、7
・・・正極リード線、8・・・テフロン製容器。 特許出願人 昭和電工株式会社 代理人弁理士菊地精− 図
The figure is a schematic cross-sectional view of a battery cell for measuring characteristics of a secondary battery, which is a specific example of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Platinum lead wire for negative electrode, 2... Platinum wire mesh current collector for negative electrode, 3... Negative electrode, 4... Porous polypropylene diaphragm, 5... Positive electrode, 6... For positive electrode Platinum mesh current collector, 7
...Positive electrode lead wire, 8...Teflon container. Patent applicant Sei Kikuchi, patent attorney representing Showa Denko Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 下記の一般式で表わされる°ベンゾチオフェン基を繰返
し単位としたベンゾチオフェン系重合体を正極または負
極の少なくとも一方の極に用いたことを特徴とする2次
電池。 (但し、式中Rは炭素数が5以下のアルキル基、nは0
または4以下の正の整数である。)
[Scope of Claims] A secondary battery characterized in that a benzothiophene polymer having benzothiophene groups represented by the following general formula as repeating units is used for at least one of a positive electrode and a negative electrode. (However, in the formula, R is an alkyl group having 5 or less carbon atoms, and n is 0
or a positive integer less than or equal to 4. )
JP59119818A 1984-06-13 1984-06-13 Secondary battery Pending JPS60264051A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59119818A JPS60264051A (en) 1984-06-13 1984-06-13 Secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59119818A JPS60264051A (en) 1984-06-13 1984-06-13 Secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60264051A true JPS60264051A (en) 1985-12-27

Family

ID=14771002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59119818A Pending JPS60264051A (en) 1984-06-13 1984-06-13 Secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60264051A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62110257A (en) * 1985-11-08 1987-05-21 Sanyo Electric Co Ltd Secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62110257A (en) * 1985-11-08 1987-05-21 Sanyo Electric Co Ltd Secondary battery
JPH0658802B2 (en) * 1985-11-08 1994-08-03 三洋電機株式会社 Secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2479077C2 (en) Magnesium ion-containing non-aqueous electrolytic solution and electrochemical device using said solution
EP2667445A1 (en) Ionic compound and process for production thereof, and electrolytic solution and electrical storage device each utilizing the ionic compound
WO2003091198A1 (en) Ionic liquid, method of dehydration, electric double layer capacitor, and secondary battery
EP1189295B1 (en) Secondary battery and capacitor utilizing indole compounds
JP5818689B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP5663011B2 (en) Fused polycyclic aromatic compound, method for producing the same, and positive electrode active material for lithium ion secondary battery containing the same
JPS60264051A (en) Secondary battery
JPS59196573A (en) Cell
JPS6020476A (en) Secondary battery
JPS5942784A (en) Battery
JPS59196566A (en) Cell
JPS59196572A (en) Cell
JPS60264050A (en) Secondary battery
JPS5951483A (en) Battery
JPS6020467A (en) Secondary battery
JPS6124176A (en) Secondary cell
JPS60136179A (en) Secondary battery
JP2022164578A (en) Electrode active material, electrode, and manufacturing method thereof, secondary battery, and compound
JPS60172178A (en) Secondary battery
JPS58206078A (en) Battery
JPS6035473A (en) Secondary battery
JPS61153959A (en) Secondary battery
JPS62259350A (en) Secondary cell
JPS62157675A (en) Secondary battery
JPS632251A (en) Secondary battery