JPS609066A - 無隔膜電池 - Google Patents

無隔膜電池

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Publication number
JPS609066A
JPS609066A JP58114301A JP11430183A JPS609066A JP S609066 A JPS609066 A JP S609066A JP 58114301 A JP58114301 A JP 58114301A JP 11430183 A JP11430183 A JP 11430183A JP S609066 A JPS609066 A JP S609066A
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JP
Japan
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battery
polymer compound
polymer
doping
compound
Prior art date
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Pending
Application number
JP58114301A
Other languages
English (en)
Inventor
Riichi Shishikura
利一 獅々倉
Masao Kobayashi
小林 征男
Saburo Shimodaira
下平 三郎
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 JP58114301A priority Critical patent/JPS609066A/ja
Publication of JPS609066A publication Critical patent/JPS609066A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • 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
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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】 本発明は、主鎖に共役二重結合を石する高分子化合物ま
たは該高分子化合物にドーパン1へをドープして得られ
る電導性高分子化合物を正極65 Jζび負極として用
いた電池に43いて、両極の前記高分子化合物が連続し
て一体化しているか、または接触していることをR’6
’iどす″る、性能の良好な無隔膜電池に関づ゛るもの
である。
遷移金属化合物と有機全屈化合物とからなる、いわゆる
デーグラ−・ナツタ触媒を用いてアセチレンを重合しで
得られるアレヂレン高小合体は、−どの電気伝導度が半
導体領域にあることより、電気・電子素子としC石川な
右は半導体月利であること(Jずでに知られている。
]?レチレン高重合体の実用的な成型品を製造する方法
としては (イ) 粉末状アセチレン高重合体を加圧成形Jる方2
人、および (D ) !1.’r ’z2.イ11 、x条1′1
下で11合とjiiJ Il、yにb!状に成形し−C
,楳紐状微結晶(フィブリル)構造を゛fJし、かつ(
幾械的強j哀の人きい膜状アレチレン高重合体を得る方
ン人(特公昭48−32581)−シ)、が知られてい
た。
上、7(イ)の方i1、でI’t I−3:FLる粉末
状ノ′セチレン高fiQ14rJk型品ヲB F 3 
、B CfJ、3、HCl 。
C−(j2、SO2、NO2,1−ICN、02 、N
OWの電子受容1ヒ[化合物(アクレブター)で化学的
に処理すると電気法QrCt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グ(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IZす
ることムずでに知られている。
また、(ロ)の方法で得られる膜状アセチレン高重合体
に、12 、CfL2、Br2 、ICu。
rsr 、As Far 1Sb F5 、PFa等の
如き電子受容性化合物z1、たはNa、K、Llの如き
電子供与性化合物′を化学的にドープづることによって
アセチレン高重合体の電気伝台度を10−8〜103Ω
−1・Cnじ1の広い範囲にわたって自由にコン1〜ロ
ールできることもずでに知られている。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1E極の祠旧ど
して使用するという考えしりでに提案されている。
一層、前記の化学的にドーピングJる手法以外に、電気
化学的にCub; 、PFこ、AS F[;、As f
:λ、CF3 、SOi 、BF2等の如きアニオンJ
3よびR’ < N+ (R’ :アル、1−ル基)の
如きカチオンをアレチレン高重合14(にドープしてp
型J5 J、びn型の電導性アセチレン高重合体を製造
り゛る方法しり−Cに開発されている。そして、(ロ)
の方法で1′1られる膜状アセチレン高重合体を用いで
電気化学的ドーピングを4・IJ用した再充電可能な電
池が)・1!色されている。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
高子合体フイルム二枚をそれぞれ正・負の電極とし、ヨ
ウ化すブウムを合む−11へラバイド[」フラン溶液に
これを浸しU9Vの直流電源につなぐとヨウ化リチウム
が電気分解され、正極のアレヂレン高重合1ホフイルム
はヨウ素て゛ドープされ、負極のアセチ1ノン高重合体
フィルムはリチウムでドープされる。この電解ドーピン
グか充電過程に相当することに4ヱる。ドープされた二
つの電(へに口前をつなげばリチウムイオンとヨウZ;
イAンが反応して電力が取り出lる。この場合、開放端
電圧(VOC)Ll2.8V、短紹電流密P’f−i、
’L 51n△/ cm2て゛あり、電FJ7液に過J
M −A 酸リチウムの7トラハイドロフラン溶液を1
史用しl、:場合、開放端電圧は2.5v、短絡、電流
密度は約3m A 7’ cm2 ’cあった。
この電池は、従来の電池に比較して軽(IJWアセチレ
ンt′6千合千木1木の電極拐ねどじで用いているので
、エネルギー密度が昌く、かつ軽部化、小型化が容易で
かつ安1111iな電ill!どし)て江口を集めてい
る。
しかし、この電池は、正(M4 d3 に ’CF Q
 極を固定して両(小間に間隙を設(]、両(う1の接
触を防止する処置を47Hするか、または両極間に隔1
1A ’lIJスペイリーー秀を設けて両極の接触を防
1−覆る等の処置がとられているため、製造工程が増大
して製j告」ストが上がり゛るぽかりではなく、隔膜や
スペイサ−等のiQ ff1かの二1ネルギー畜瓜の低
下をjflいたりづ−る欠点を右する。
一般に電池型♀を櫂成り−る要:aとしては、両極話物
質重吊、集電’rA重量、電解液小品、隔膜重量、電池
1) +i:j n fl!、ぞノ池ノ電池(1°;1
成イA J’l ’、’7が化えられるが、エネルギー
bり瓜を高くづるには、電池のエネルギー容器あたりの
十記各重吊を軽1緘ザる必要がある。
前述したごとく、膜状アセチレン高重合体本のJ、うな
高分子化合物その乙のの重量(Jl、11Y字化に適し
雷)東側2′31として右利であるが、なお一層の高エ
ネルギー密度を右する電池を得るためには、東電拐、電
・FiY4+?、F吊〃シ)、電池容器、イの他電池重
昂を構成づ−る各物質の重量を必要最小限に軽減する必
要かある1゜ 従)1!、、電池の、1ネルギー密Iσを向上さμる方
法どして、電解液伝を減少させる方法や電池容器の容(
3′1をで3るだ(〕減少さlる方法等が提案されてい
る。しかし、これらのhr大(ま、ある程疫の]−ネル
−1−1°ン;麿を向にさUることかでいるものの、圧
(4スど角(・1ズの間に隔膜ヤ)スペイリーー等を設
けているため、電池のiF n)軽減が充分で’eh 
<、より一層の一1ニーンルF 1jjV、 1.iの
高い電ン山を1′する(二(よいまl、′清1犀刀へさ
ノリンノ(では4gい。
ホ発明者ら(ユ、上記のJiaに鑑みて高エネルギー密
度を右し1.I、Jら]化、小モ°(化を実現でさる電
池を冑るl\く伸々検詞した結果、本発明を見出したも
の(ある1゜ 即ら、本発明は、主鎖にバ役二小結合を右Jる1’j’
:+分子化合物または該高分子化合物にドーパントをド
ープL、て冑られる電導スl[高分子化合物を正極J5
 J:び負(咀ど]ノで用いた電池にd5いて、正極J
5 J:ぴ負aλの間に間隙、jjよびl’i;4那)
・を−右ロヂ、両4〜の前記高分子化合物か連続して一
1小化しているか1または接触し−Cいることを1・、
フ徴どり◇無1ife膜“電池に関づる。
本発明にJ、れば、所望の厚みと形状を有り−る主鎖に
共役二車結合を右づる高分子化白物または該高分子化合
物にドーバン1〜をドープして1″、1られる電導性高
分子化合物よりイlる成型品1 f;i J、たはこの
成型品の少なくとも2箇を面接接hi:さlだ積重品を
用いて、一端を正極=ルコターに接続し、他端を(1極
コレロタ−に按1−売した後、この成型品または相市品
を電M:液に浸)CIシ、一定電)、1コ下で所望の電
気扇を充電′す”ることににす、成型品:しだは441
重品の一端がアニオンで′ドープされて正(川となり、
他端か7JチAンでドープされて負極とイiることによ
り、°電池どして充電電気:vlに応したR吊を1゛)
ることがでさるばかりでなく、充電後、電池系を開回路
で放置し’C6’jいても、自己放電が極めて少イアい
という利点をイj 1J’る。また、充電電気量に応じ
た電気量の放電が1す能である。
本発明のii Hi+ II) J、ひfI4+Jiの
間に間1;Jljおよび隔膜を(jL! =J”、両極
が連続し−(−fホ化し−Cいるか、またにL JX 
if!! Lでいる〕ijl 1i7j II!、!電
池の効果(31極めて顕著であり、ぞの作用bM 4i
4のシ)廁は明Iうかではないが、に 111に J(
1ジ I ・;)11− 合 を イj リ る。
高分子化n物また(J、該高分子化合物にドーバン1〜
をドープして11)られる電導’lll I:’;分子
化合物にりなる成型品J、た(よこの成型品の少なくと
も2個を111接接触さL! 7.:仔J用品の両j、
litにぞれぞれアニオンお3上ひカチオンのドーバン
1〜をドープすることにJ、す、該1:′う分子−II
s合物の一端から#)型電導fホ領域が形成いれ、−万
lip端から1]型電ii、、”i 4本領域が形成さ
れ、1)型と11型の接1リリ:部Cは電子と正孔の中
和が起こって絶縁14\領域が形成されるため、正極お
よび負(4λの間に間隙や隔n>!をイ4’ L/ ’
、=C<て−し正極、負極の電イ、;コ勘;洩が防止さ
れ、電池の11j性を肩f11でさ−るbのとJf[定
される。
本発明の電池(、L1従C1′、法の正イ々、負極間に
間隙を’J=’A IJ 7Jす、litΔ1jう)や
スペイサ−等を52(づた電池に比較して、−次電池の
場合(よ(丁)放電容昂が大サイ、(II ) 電r+
二ノー!F In ’!牛が良りT (、アル。(II
I>電池形状を自由かつ容易に変えることができる、と
いう利点を(jし、一方、7次電池の場合には、(I)
土ネルギー密疫が人さ″い、(1■)電圧の平IU! 
(!I−が良好ζ゛ある、(Iff)杵り返しのh命か
長い、(IV)電池形状を自由かつ容易に敬えることが
でさるという利点を右りる。
本発明(゛用いられる主鎖にJ(iジX小結名を有づる
高分子化合物(31、(li独小手合体゛bノ!、重合
体であってしよく、子の具1本1列どしく iJ、、ア
ごチレン晶1巾合14−〈ポリ)lしヂレン)、ボリバ
ワノエニレン、ポリンタフ1ニレン、ポリ(2,5−チ
ェニレン)ポリピ1−」−ル、ポリイミド、ポリノー1
.ニルイアレチレン、ボリフルン1、ボリフ7レン1ニ
ノンラジソJル重合(ホ、シラノiV !+44’j 
7貴を(jする一I〕−ゾリンポリマー、ボリノ′リー
レン4−ノン頌、ポリアクリル二1ヘリル・11ンボリ
、イミドのF−A(分解物″、rJをあげることかCき
るが必ずしもこれ−5に1限定されるしのではイrく、
主鎖にJl役二EE r−i合を右づる高分子化合物で
あれ(ま良い。上記の高分子化合物のうちでし好、1.
シいしのとしては、アレブレン高重合体、ポリバラフJ
−ニレン、ポリ<2.5−’f−エニレン)、ポリピロ
ールを−(ν)げることかでδ″、特に々fましいもの
として【、j、アレブレン高重合体をあげることかでさ
る。
本発明で好、1、しく用いられるアレブレン高重合体の
製造方法IJ: ’!に制限はムく、いづ゛れの方法で
−す用いられるが、その具体例どしては持分11H48
32!+ 81 ;”シ、持分11i75(i −44
i3G!i号、13開昭55−12!6043”; 、
 1i15:i −128419r;、1ijl 、’
+、’+−142012月、同:1G−1(142d:
’7 、If !jG’ 13J’lJ+)7”7、王
1’al13゜「 111M1lI y ”>OC,、
GA、 823(1908) 、 Lノ 、 poly
mer3 ci、、 △ −−1,7,3419(+!
lG9 ン 、〜lakromol 。
Clt:m、、Rd11ijl C0111111,,
1,G2+(1り80)。
J 、 Cll(!nl 、 l ) ltys、J!
1 (1) 、 ’l0G(197B) 。
3 y++ll+ctic ヘ□I(!jals 、4
,81 (1981)等の方法をあ(Jることかできる
本発明(用いI5れる土jr1に共役−重結合を有刃る
高分子化合物は、11分状、′j5)木状、2.σれ(
i It(状等、い−=f’れの形態の6のし用いるこ
とができるが、膜状以外のbのLl″li該業者に公知
の方d、で形成して必“要な(幾械的強度をrj゛する
成型品としておくことか望ましい。
、1、Ic、1′鎖に共役二重結合を右りる高分子化合
物に他の適当(7電jC)性拐斜、例えばグラフフイ1
〜、カーボンシラツク、アLチレンブラック、金属粉、
炭素繊肩f、金属繊維等を混合づることも、また金属製
のネッ1−等の電導11網目状物質よりなる集電体省を
入れることら一向に差し支えない。
さらにj: fi:Jに」(役、−重結合を右する高分
子化合物にナノ1.:1ンや変性ポリエチレン翁のごと
ぎ結着イΔを配合し7−4補強しくもよい。
本発明C゛は主鎖に共役二重結合を右づる高分子化合物
ばかりC′なく該高分子化合物にドーバン1〜をドープ
し6行られる電2Sン性へ分子化合物も電(セとしζ−
用いることがでさ、特に本発明の電池を一次電池とじ−
(使用りる場合には電導性高分子化合物を用いることが
心裏(′ある。
主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物(以下、共役
高分子化合物と略称りる)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J、び電気化学的ドーピン
グのいずれの方法を採用しく−もよい。
共役高分子化合物に化学的にドーピング8J6F−パン
1〜としては、従来知られている種/(の電子受容性化
合物および電子供!ヲ↑1化合物、即ら、(I)ヨウ素
、臭素およびヨウ化臭素の如きハ[1ゲン、(IF)五
フッ化ヒ素、Lフッ化アンJしン、四フッ化りイ素、五
塩化リン、万フッ化リン、J2.1化アルミニウム、臭
化アルミニラl\おJ、びフッ化アルミニウムの如き金
属ハロゲン化物、(■) 1ifiH酸、硝酸、フルオ
ロ硫酸、トリフルオ[1メタン硫酸およびクロロ硫酸の
如きプml l〜ン酸、(IV )三酸化イオウ、二酸
化窒素、ジフル;l INNスルールバーオキシドの如
き酸化剤、(V)Agcxl、01、(Vl )デ1〜
ラシアノエチレン、デ1〜ラシアノ1ノジメタン、フロ
ラニール、2.3−ツク11ルー !1.G−シシアノ
パラベンゾキノン、2.3−ジブロム−5,6−ジシア
ツバラベンゾキノン等をあげることができる。
一方、」ξi2高分子化合物に電気化学的にドーピング
づるドーパントとじ−Cは、(I)l)F;、3 b 
r”+: 1.へ;11−こ、5bCfLt:の如’&
 V a族の元素のハト1グン化物アニオン、BF4の
如き1lla放の元;hのハ11グン化物アニオン、I
 (I;)、13r−、Cu−の如さハロゲンアニオン
、CnO:の如5\過Ji!、l素酩アニオン4jどの
陰イオン・ドーバン1−(いずれもP型電導性共役高分
子化合物をl)えるドーバン1〜としてイj効)および
(I[)ii ” 、Na 4、K’の如き7)Ltカ
リ金屈イオン、R4N″ (lヌ:炭素数1へ・20の
炭化水素基)の如さ/1級アシモニウムー(Aンなどの
陽イ到ン・ドーバン1−(いり゛れ(3n型電導性共役
高分子化合物を!うえるドーバン1〜として有効)等を
あげることが−(゛さるか、必ヂしbこれ等に限定され
るものではない。
」二連の陰イΔン・ドーバン1〜おにび1嬰、イオン・
トーバン1〜を)える化合物の具体例としてはl i 
PI”a 、 L! Sll Fe 、l−! APL
 FB+、l i C見0+ 、Na I、Na PF
a、Na Sb Fe 、Na As Fe 、Na 
CfLC)4 、K 1.KPFa 、KSb Fs 
、にΔSF6 、KCnOq 、 ((n −3u )4 )” ・(AS F[+ >−
、((If −BU )4 N)” ・(PFa )−
、((n −BLI ) 4 N)→ ・Cf、01 
、]−1A又C見4 、Li BF4をあ(」ることか
できるが必ずしもこれ等に限定されるものでは4fい。
これらのドーパン1〜は一種類、または二種5Ji以上
を混合して使用してもよい。
前記以外の陰イオン・ドーバン1〜としU fJ+−I
 F ;アニオンであり、また、前記以外の賜インjン
・ドーパン1−としては次式(丁)表わされるビ(式中
、Xは酸素原子または窒素原子、IR′ は水素原子ま
たはrA水素数1〜15のアルコ1ル基、炭素数6〜1
5のアリール(aryl)基、Rnはハロゲン原子また
は炭;)二数が 1・〜10のアルキル基、炭素数かC
r〜Biのフッリール(aryl)4t1.nはXが酸
素原子のとさくHあり、Xが窒素原子のどぎ1である。
。は0,1、た1、Ll・〜j)である。)、したは次
式(Il)L)シ<は(I[I)で表わされるカルボニ
ウム・力f−71ン: J3 、J:び 1?4−C”(m) 1 (−L jl:中、R’ 、R2,R3は水素原子([
R1,1で2 、 R31よ同11)Iこ水素原子であ
ることはない)、炭素数1・〜・15のノノルニトルj
lX 、フノリル(allyl ) m、炭素数6・〜
15のアリール(a1″yl)塁または一〇[マ53:
t、イUし[ぐ5は炭素数が 1〜H1のアル:1−ル
基または炭メ・;シ9.6〜1jjのアリール(ary
l)基を示し、R4は水7:D4r了、1匁素数が1〜
15のアルキル基、炭素数G−1:iのノアリール基で
ある。]である。上述のHF;アニオンならびに式(、
F)で表わされるカルボニウム・カチオンは、Jl、役
I−“ち分子化合物に多聞にドープづ−ることが(−サ
、従−)T、inられる電池は放電容量が大きく畠エネ
ル1′−密度のものとなる。
用いられるHF;アニオンは通常、下記の一般式(、I
V )、(V)または(Vl):R’ 4 N ・ ト
1 「 2 (IV)M・1月:2 (V)  n 〔但し、上式中R/ 、RIIは水系原fまたは炭素数
が1〜15のアルキル基、炭素数6〜1!Iのアリール
(aryl) %、R7は炭素数がi−,10のアル−
1ル塁、炭素数6〜15のアリール(旧゛V1)基、y
は酸素原子または窒素原子11、は0また1、15以下
の■の整数である。Mはアルカリ金属である〕て1(わ
δれる化合物(フッ化水索塩)を支持電解質としく用い
て適当へ右1幾溶碌に溶解づ−ることにJ、 −) ’
(、胃られる。 、、1. ’、iC(IV )、(V
)および(■1)で表わされる化合物の具体例どじCは
84日・1−112.13u2 Nll「2、Na 1
−HF2、K・H[2、l i ・1lF2J3よび 上記式(]’ )で表わされるビリリウムもしく(ラビ
リシーウム/J j’ :dンは、−1℃(I)で表4
つされるカチオンとC工、 O: 、 13「; 、、
ΔN、 CN、λ、FOCバ、S++C玖; 、 p 
Fこ、PCp、、:、Sll R6、As [r、 、
 CF3 SOJ 、1−HF2 宿のアーAンどのI
+n! ’に表1°1電解貿としC用いC適当な141
?l ’tR’A冒こ211片)ηることによって得ら
れる。そのJ、うイC塩の明(本例とし−((,1−1 等をあげることができる。
上記式(II)または(I[I)で表4つされるカルボ
ニウムカチオンの具体例としては (C61−1!l ) 3 C”、(CI−13) 3
CI、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)を支持電解質どしくj釣
書tx ’(jl;lt ??7循1にン合解りること
に、」:つ−C胃られる。
ここで用いられる陰イオンの代表例として(ま、l−3
1” : 、△9.C1!、s、Δi”、l3r3(、
Jj−1F[! Cv、: 、Sn C9,; 、Pl
r、、PCF、Sb C,i!、t、 、 Sb Iこ
、0話0″4、CF35Oイ宿をあ0ることハ\(さ、
また、カルボニウム]nのJl(本例としく(ま、1列
えは (C6lb ) :+ C・ 13 に 1 、(CI
 h )C・ ]3 [二 、、1−ICO・ /\ 
文 C,94,1−I G O−r=31−′イ 、C
61−1b CO−Sn C共5 等をあげることがで
きる。
共役高分子化合物にドープされるドーパン1〜のrf!
 l;L 、 J’、 fjl:’r1分子化合物の練
り返し単位1しルにλ・[シて 2−40じル96(゛
あり、好ましくは4〜30モル%、狛に!ll’i’ 
i+、シックは5〜20モル%である。ドープしたトー
パン1への量が2′Uニル%以下でも40モル%以上(
゛b放電゛吉ωの充分大きい電池を147ることIJ 
C′さない。
共役高分子化合物の電気伝導磨はドーピング前におい(
+、、uo−bΩ−1− C11l−1以下であり、ド
ーパン1〜をドープして1qられる電うυ性JJ、役F
5分子化合物の電気伝導度は約10−”〜10′lΩ−
1・Cl1l−1の範囲である。一般に、ドープしで得
られる電導IJ1几1ジ11°b分子化合物の電気伝導
度は、−次電池の電極としで用いる場合的10−4Ω−
鵞・cnr’ J、り人である6とが好ましく、また、
二次電池の電i〜として用いる場合的10−5Ω)・C
l1l−1以下でdリー)でし、二I、た、約10−4
Ω−1・C11l−1より人であってもJ、い。
ドープ量は電解の際に:Aコれ!、−電気量を測定・J
ることににって自由に制御覆ることができる。一定電流
下でも一定電辻下でもまた電流および電りの変化する条
件下のいずれの方法でドーピングf’ljなってbJ、
い。ドーピングの際の電流110、雷1「1ifiおよ
びドーピング時間貸は、用いる共役高力j′化合物の種
類、高さ密度、面積、ドーパン1〜の(・[’ j:c
t、電解液の種類、要求される電気伝う9度によって冗
なるので一概に規定J−ることはでさない。
電気化学的ドーピングの際の電解液の溶媒としては有機
溶媒が望ましく、例えば土−チル類、り1−ン類、ニト
リル類、アミド類、硫黄化合物、塩水IL炭化水木ブ、
l〕、−1−スプル類、カーボネート類、二1−ロ化合
物、リン酸」−スTル系化合物、スルホラン系化合物Z
′を用いることがCきるが、これらのうち−Cもニーデ
ル類、ケ1−ン類、ニトリル類、1;。1木化炭化水素
類、カーボネート類、スルホラン系化合物か好、Lしい
。これらの代表例としては、ノ1、ノ’ L= 1・ニ
トリル、4−メヂル−2−ペンタノン、ベンゾニ1〜リ
ル、バレロニ1〜リル、1,2−ツク1111Lllン
、ン−−−7’アL1う//1−ン、ラメ1−キシLタ
ン、メブールノノjルメーr+へ、ブロビレンカーボ、
ン−1・、IJ−レン)J−ボネート、ジメチル小ルム
ノ7ミト、ンメブルスルホ:1ニシド、ジメチールヂA
ホルノ\アミド、スルボラン、3−メヂルースルホラン
、リン酸1〜リメチル、リン酸1〜リメチル等をあ(y
ることが(きるか、必ずしムこれ等に限定されるもので
′はイ; (r’ 。
本発明に、6い(、共役高分子化合物または導電性共役
11“ノ1分子化合物を電極どして用いる場合、正極お
よび負極は共役高分子化合物、しだは電と’、、’・I
I Jζζ嵩高分子化合物連続して一体化し7j成型品
′1箇からなっていでもよいし、またIJ、 jE □
I々、13J、び負イ市どしての兵役高分子化合物また
は電設(7I Jt役高か子化合物成型品をそれぞれ別
に作成しC1この2箇の成型品を直接接触させた仙重晶
(・あっ−C/)J、い。また、成型品を2箇より多く
直接接触さL!1(−v4小品であってもよい。積層品
(J、複数筒の成型品を単に積み重ねたものであるため
、各成111.1品(31介川可能である。
共役高分子化合物または電導IIt共役高力了化含物J
、りなる成型品は、同一または異種の共役tう分子化合
物または電設性共役、高分子化合物との積層品であって
もよい。成型品2箇以上を直1)?接触さ−Uた積層品
を電極として用いる場合は、成型品が同一の共役高分子
化合物また番、五電導性共役高分子であってもよいし、
またはそれぞれ巽41っL ノ’: IM高分子化合物
または電導性共役高分子化合物【−あってもよい。しか
し、本発明の11((隔膜電池の特徴を最大限に発揮す
るために(J、正極と負極がそれそれ回−のJ目ジ11
″、1分子化合!111111: /こは電力性共役高
力’7’ Iシ百物Jす<jる成型品、または同一の共
役高分子+e i/′i物まl、:は電導ツ11バ役1
島分子化合物との積層品Cあることか好ましい。
jl、ilU 、:°:+ 、5i ’l’ L r’
+ ’l’/l if、た(よ該11′に分子化合物ニ
ド−パン1−41・−1’ L/ Ct−7られる電導
性共役高分子化合物を7T、U′池の電4j社として用
いる場合、電池の電解)1シのシ持電解費、15J、び
溶媒(J riiJ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4L、ドーピング条1十
ら前記方法に11(シて行なうことがCさる。1 本発明の電池にJ、jいC−用いられる電解質の澗1豆
は用いる」F f’+4 =にたは負極の種類、充・放
電条件、fl動)1□41!、電解:l:’iの(小フ
コ゛! J3 J、びイj依溶碌の種ヲ;l雪ににつて
巽(7るの−C−1既に規定することはできないが、j
由!’J’; lまo、ooi−・1()シル/ J、
の範囲ひある。
電解液は、均−系でし不均一系でも一向に差し支えない
まり、本発明IJ−1i3いて用いlうれる共役高分子
化合物の 部(、!1、Q!l A4 (・−Jン> 
(:徐々に酸化反応をうけ、電池の性能を低下させるも
の−b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。
本発明の電池は、−次電池J3よび二次電池のいずれに
も用いることがC′きるが、本発明の電池の特長を最大
限に発揮づるためには、二次電池として用いることが好
ましい。
本発明の共役高分子化合物または電導vli共役’、H
’、4゜分子化合物を電極として用い、正極と負極の間
に間隙を設置ノリ“、隔膜やスペイ1ナー等を右μず、
両極が連続して一体化しているか、九たは接触しCいる
無隔膜電池は、電流の箭洩を引ぎ起こ・Jこともなく、
−次電池の場合は(I)放電容量が大さい、(n)電圧
の平担性が良好である、(III)電池形状を自由かつ
容易に変えることができる、という利点を有し、一方、
二次電池の場合に1.L、(I)エネルギー密度が大き
い、(1[)電L1の−II担性が良好である、(If
t>繰り返しの)j命が艮い。
(Iv)電池形状を自由かつ容易に変えることが(きる
という利点を有する。また、本発明の電池(J、)1′
f早、小型(、かつ高い二1−ネルギー密度を有刃るか
らポータプル1代器、電気自動車、ガソリン自動iJj
 J7 J、ひ電/J貯イ&用バツデリーどして最適で
ある。
以下に、実施例お、J、び比較例をあげて本発明を8ら
に晶111111.二部1月・Jる。
実hi!lI列 1 [IIシ) 1人 ツノ1! ノ“ 1.ノ ン 高 
Φ 合 1本 の 製 j聞 ]窒素雰囲気下で・内容
積!i 001HQのガラス製反応容:;::に 1 
、7 mNのブクーウムブ(ヘラブド−1−リイドを加
え、30 meのアニソールに溶かし、次いη′2.7
戒の1〜す」−fルアルミ、、−ラムを1鷺拌しながら
加えてFrl:!61. ンン1,1費 を 調 製 
し Iこ 。
この反応’71 ::’Aを油体窒素で冷却して、系中
の窒んカスを真?ポンプC゛IJI気した。次いで、こ
の反応容器478℃(J冷JJJ L、触媒溶液を静止
しlこまよ(゛、 1気L1のJ1ツノの精製アはチレ
ンガスを吹き込んだ。
直らに、(独’J1. ’+’(i i+if人面(゛
車台が起り、膜状のアセールン高中合体がくし成しlζ
。アヒチレン心人後、30分て′反応b’ +?i+系
内のアピチレンガスをIII気して重合を停止した。窒
素雰ll−11気下で触媒溶i+R’c ;4銅器で除
去した後、−78℃に保ったまま精製1〜ルJン100
〃βで5回繰り返し洗浄し/J、、I−ル土ンて膨潤し
た膜状アセチレン高重合体は、ノイグリルが密に絡み合
った均一な膜状膨潤物であった31次いでこの膨潤物を
真空乾燥し゛CC底屈光沢イアする赤紫色の厚さ 30
0μmで、シス合Q 98%σ月1つ)私ノ′lxチレ
ン高重合体を得た。また、この膜状ノノセヂレン高重合
体の高さ密度は0.25す7゛C(ばあり、その電気伝
導疾く直流四端子法)1.3.20’cで3,2x 1
0−リΩ」・Cl1l−1であった。
[電池実験] 前記の方法で(りられた膜状アレ”f−1ノンi”6Φ
合f4\より直径20 Ill mの円板状フィルムを
1枚切り抜い(、−面を正極側集電体と接触さu1仙而
をt〕極側集電体と接触させて電池を4を成した。
第1図は本発明ノー具体例’C: アル;QRI’a 
n’t! ’&池t7−+特性測定用電池セルの断面概
略図であり、1+、、t 、m極用白金リード線、2は
直径20m+n、 80メツシlの負極用白金金網集電
体、3はr+9. f¥2 On+ n+の円板状の1
1つ)状アレブレン11″7+−’n合体C′ある1、
また4は直径20 m m、80メツン」のiT:、t
t用白金金網集電体、5は正極用白金リード線、6はね
じ込み式テフロン製容器を承り。まず、前記、iE4へ
用白金金網集電体4をルー1j1ン製容!、;:: に
の凹?113の一ト部に、iE極用白金リすド綻5と完
全に接触するJ:う挿入し、更に前記プj法−(:、 
tr7に円板、払77 tヂレン高重合体フィルム33
を中ね、電A′(1りを充分含浸さぜた上で(電解;1
シは、両極どして用いたアUチレン高重合体フィルム中
に仝て含浸されるイ1へ1造となつCいるので、少4に
くども光電電気、70に見合った電解液量を保持しくい
/J、L’Jれぽならない。従って、電気伝導度を紐J
、′J!Iることを]’r l+if L/て必要量、
即ち充電で消費される゛市pi?貿fの約1.518の
電解質を含浸している。)負極用白金金網集電体2を重
ね入れた後、容器6を締めつ()(−電池を作製した。
電解液としく(J、常法に従す(、蒸留1[;(水ゾ1
」ビレンカーボネ−1〜に溶解し、たI’3urNCf
f1.Oiの1モル/見溶液を用いl、=、1 このJ、うに1.(作製し/j電池を用いて、アルゴン
雰囲気中で一定電流下(0,25mA、/CIl+2 
) ’(’2時間充電を行ない、充電終了後、直らに〜
定゛1ト流下(0,51TI A / C1112)で
放電を行41い、電池電圧が1vになったところで、再
19.1)a記と同じ条11で充電を行なう充放電の繰
り返し試験をjj/I:っだところ、初回の充放電効率
は78%で、2回[1の充・放電効率は94%を記1i
i(〕2200回1の充・h′y、電動率は2回目の効
率とほとんど変わらなか・)l、:。
この電池系のエネルギー密度をこの実験に使用り。
た(a)用いた円板状アレチレン高重合体−ノヂルム小
昂および(b)電解)1夕の申艶と(C)繰り返し回?
i9.2回目の放電uyの電池電圧か1VにII!小り
るまでの放電できた」ニネル1!−■より1・;1ピに
示I、ノた式(1)に従って!t n Lkところ、エ
ネルギー密度は25.0W f−1/ k(Jであった
また、充電したままで4 s u:i間装置しkどころ
、その自己放電率は、1.5%であった。
比較例 1 実/li!!例1と同様な製法′C重合1)′’Ci”
Jられた膜厚が15011m C高さ密度が0.25(
1/ CCの膜状アレチレン手合(AVJ、り直径20
 Ill Illの円板状フィルムを2枚切り抜いC−
てれでれを正極、負1〜の活物質として電池を1111
成した。、 us 2図は、実施例1と同じレルを用い
、止(4スと負極の間に、厚さ 100μm11、直径
20 m +++のポリゾロピレン製不織布を設けて比
較実験をtr <rつだレルの断面概略図Cある。7は
負(〜用白金り−1・線、8はiil径2 (l Il
l Ill、80メツシ1の負極用白金金網重電1本、
91ま1肖径20 m mの円板状アセチレン高手合1
小フィルム負極、10は直径20 m mの円jb4’
4’/’r ’/’しJレン高千0体フィルム正極、1
1は直径20 m m、80メツシjの正極用白金金1
11ff集電体、12は正極用白傘り−1・線、13は
ねじ込み式テフ[1ン製容器、+44Jp73100μ
m 、lil径20 u+rnのポリゾロピレン製不織
布からなる隔IIMを示り−0まづ゛、前記、圧伸用白
金金網集電体11をテフ1」ン″!A容器13の凹部の
ト部に挿入し、史にその上に電W(’dkを3浸さUな
がら円板状のアレチレン高重合体フィルム正極10.隔
1%14、円板状の〕′t flノン高重合体フィルム
負極9の順に玉ね、−その上に負極用白金金網集電体8
を載μに後、ラー7iニ1ン製容fi?3を締めつ(J
で電池を作製した。電解液(Jツ、j前例1と同一のも
のを使用し、充電力d、’によび/lり電方法等の電池
実験条(’lは実施例1と全く同様のh法で行なった。
実験の結果、繰返し回数が初回の光・放電効イ′は72
%、2回目の充・放電効率(491%、200回目の充
・放電効率は84%であり、実施例1と比1)Qシて若
干、効率及びザイクル性が悪かった。この原因は、実施
例1と較ぺU lid 116!抵抗が人さく、1?ル
電圧の抵抗過電圧が大きくなり、充・放電Qr+性にも
悪影響を与え−Cいるものと思われる。
また、この電池系のエネルギー密度をこの実験に使用し
た(a)正極のアセヂレン高壬合イΔ−ノイルム重伝、
(b)負極のアレチレン高重合1ホフィルム1ff)、
(c)!解液1ffi、J3よび(d)ドIA IIっ
)重量と(e)繰り返し回数2回目の放電す、テの電池
電圧が1vに低下するまでの放電できたエネル1−17
!J、す、[;記(ご示した式(2)に従って4枠した
ところ、]]ネルl′−1r、4は19.9W l−1
/ kgとなり実施1ダ11と比l\はるか(、:、土
ネルー1゛−密度が11(かっIこ。
イh JJ、当然ながl″)、電極活物υ1重吊は実施
例1ど比較1ケ11′1とで↑く同中吊である。
・1、た、比φQ例′1の」ネルギー密1.σを(d)
隔Bら)車61を除いて訓「目ッでも21.5 W N
 / k(Jとなり、実/li!119す1ど]Lハ、
劣−)iXいた。ン1、た自己放電率は、1.7%(゛
あ一ン1.:、。
実施例 2 比較1t’l I M にい(、円板状のルヂレン高1
■合体フィルム2枚の間からボリブ1−1ピレン製不械
布から4るfifA 〃4!を取り1q:いて両4〜を
接触さゼだ以外(3L、比較例゛1ど全く同様の方法で
電池実験を行なったところ、繰り3へし回数初回の光・
放電効率は77%、2 [!jl IIのダc−/19
.電効率は94%を記録シ、200回1五1のfc” 
71M 7ii効率(3L2回[1の充・放電効率と(
Jとんど変らなかった。
この電池のエネルギー密1良は24 、8W l−1、
/ kg (月。
較例1の式(2)から(d)隔膜子端を除い(’;’+
出した1直)、自己放電率1.!: 1.5%であフ1
2:。
実施例 3 3ull 、Cl1Onl 、3(1G、、J all
dll、、51. 2001(1978)に記載されて
いるJJ法て’ !W Ji’; ジノ、:ポリ(パラ
フェニレン)を0.5ton 、/am2の圧ツノーC
加圧成形して直径20 m m、嵩さ密19が0.54
g、=(Hの1q板状成型品を得た。この円板状成型品
24・9を−どれそれ正極J> J:び負極どしC接触
さL! 、 Bu 4 N F3F4の)製度が2モル
/見のアセトニトリル溶d夕を電解液として使用し、実
施例2ど同しJ、う【こレルを組立−(、充電重曹を0
 、5 mA、CIll 2としく、1]1.1間充電
を行なった。充電終了後、直ちに、敢市゛重曹0.5m
 A cm2で電池電圧が1 、 OVに低十りΦまで
放電を行ない、電池電圧が1.OVに達しl′:ら、直
ちに上記の充放電の繰返し実験を行なつl、:どころ、
放電できなくなるまでの繰返し回数は195回を記録し
、最高充・放電効率は、93%を記録した。
この11.1の1ネルギー密廖は、実施例2ど同様にし
c−、;I Gン41−jイ1−)だところ、23.5
W I−1/向であ−)だ1.また光電し、たままで4
旧1;l、間装置したところの自己/+(電・!” C
1,7、fi%(あった。
4、図面の筒中/、1に1明 第1図(、j1本本発の一具1本例である無隔膜電池の
特fJ’ if!!I定用電池1ビルのW1而面略図で
あり、第2図(,1、隔膜を右りる1“h池の’lsi
刊測定用電池レルのし面(1!!略1どl (d)る。
1・・・負(へ用白金リード線 2・・・<”s 4Q’+川白金;r銅集電体3・・・
円(反払〕7レヂレン高重合体電極4・・・j1シ重用
白金金網M、電1ホ5・・・+1(14を川内jリード
線 6・・・)゛ソ11ンji、+4容器 7・・・負極用向、↑7リード線 8・・・負41i用白1γ金粗東電体 9 ・・・ ノ′ し ヂ 1ノ ン 、:’、i、’
 jp 会 1ホロ4山10・・・ ア し ブー 1
.ノ ン+:゛5 、;n 合イ木正杉111・・・正
極用白金& M4 L!j電体12・・・正極用白金リ
ード線 13・・・テフロン製容器 14・・・ポリプロピレン製不織布からなる隔1jテ!
l?i 許 出願人 昭和電」−株式会社株式会着目立
製1′1所 代理人 弁理士 菊 地 苗 −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主鎖に共役二重結合を右する高分子化合物または該高分
    子化合物にドーバン1〜をドープして得られる電導性高
    分子化合物を正極および負極として用いた電池にJ5い
    て、両極の前記高分子化合物が連続して一体化しでいる
    か、;1、た13目&触していることを特徴どリ−る7
    1ハ(隔膜電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191618A4 (en) * 1999-04-08 2007-07-11 Matsushita Electric Industrial Co Ltd RECHARGEABLE BATTERY WITH NON-AQUEOUS ELECTROLYTES

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1191618A4 (en) * 1999-04-08 2007-07-11 Matsushita Electric Industrial Co Ltd RECHARGEABLE BATTERY WITH NON-AQUEOUS ELECTROLYTES

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