JPS61133562A - Secondary battery and its electrode - Google Patents

Secondary battery and its electrode

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Publication number
JPS61133562A
JPS61133562A JP59254536A JP25453684A JPS61133562A JP S61133562 A JPS61133562 A JP S61133562A JP 59254536 A JP59254536 A JP 59254536A JP 25453684 A JP25453684 A JP 25453684A JP S61133562 A JPS61133562 A JP S61133562A
Authority
JP
Japan
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electrode
benzidine
discharge
battery
secondary battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP59254536A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Hirai
隆一 平井
Isao Maruyama
功 丸山
Yoshihiro Sakon
左近 義博
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.)
Cosmo Oil Co Ltd
Original Assignee
Maruzen Oil Co 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 Maruzen Oil Co Ltd filed Critical Maruzen Oil Co Ltd
Priority to JP59254536A priority Critical patent/JPS61133562A/en
Publication of JPS61133562A publication Critical patent/JPS61133562A/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
    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a secondary battery having light weight and high energy density by using benzidine or its derivative as an electrode material. CONSTITUTION:Benzidine or its derivative is used in at least one electrode as electrode material. Although benzidine or its derivative can be used in a positive electrode and a negative electrode, use in the positive electrode is preferable because it gives good charge-discharge cycle life, charge-discharge coulomb efficiency, storage life after charging, discharge voltage flatness. For example, a secondary battery is constituted by using N,N'-diphenyl benzidine as material for electrodes 4, 7, fibers mainly comprising carbon as current collectors 2, 8, and a glass fiber filter paper as a separator 5, and propylene carbonate solution containing lithium perchlorate as electrolyte.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はベンジジンまたはベンジジン誘導体を電極構成
材料としている電気化学的二次電池用電極および少なく
とも一方の電極にこの電極を用いてなる二次電池に関す
るものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an electrode for an electrochemical secondary battery using benzidine or a benzidine derivative as an electrode constituent material, and a secondary battery using this electrode for at least one electrode. It is related to.

石油危機以来エネルギー問題が重要視されるようになり
、また公害問題が取りあげられるようKなってから無公
害の電気自動車が注目されるようになった。この様な情
況下で軽量で高エネルギー密度の新しい型の電池の開発
が検討されるようになり、各種材料を電極に応用する試
みがなされてきた。軽量で高エネルギー密度の電池の開
発はまた人工衛星や航空機等の分野でも強く望まれてき
たものである。本発明はこれらの要求に応える新規な電
極およびそれを用いた電池を与えるものである。
Since the oil crisis, energy issues have become more important, and since pollution issues have come to the fore, pollution-free electric vehicles have started to attract attention. Under these circumstances, the development of a new type of battery that is lightweight and has high energy density has been considered, and attempts have been made to apply various materials to electrodes. The development of lightweight, high-energy-density batteries has also been strongly desired in fields such as artificial satellites and aircraft. The present invention provides a novel electrode that meets these demands and a battery using the same.

(従来の技術) 最近になって高分子化合物を電極とする新しい二次電池
が開発されつつある。この高分子化合物を電極とする二
次電池はドーピングという方法が見出されてはじめて実
現した。本来絶縁体である高分子重合体にドーピングと
いう操作で成る種の物質をドープすると電気伝導性が著
しく向上し、半導体または良導体の領域の電気伝導性を
示す高分子重合体が最近相法いで見出された。これらの
例としては、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリチ
オフェンおよびポリピロール等が挙げられる。またドー
ピング操作の方法としては一般に次の2つの方法が採用
されている。
(Prior Art) Recently, new secondary batteries using polymer compounds as electrodes are being developed. Secondary batteries using this polymer compound as electrodes were not realized until a method called doping was discovered. When polymers, which are originally insulators, are doped with a type of substance through a process called doping, their electrical conductivity is significantly improved, and polymers that exhibit electrical conductivity in the region of semiconductors or good conductors have recently been discovered using phase processes. Served. Examples of these include polyacetylene, polyphenylene, polythiophene, polypyrrole, and the like. In addition, the following two methods are generally adopted as methods of doping operation.

(1)高分子重合体とドーパントを気相、液相または固
相で接触または混合する方法でドーパントとしてルイス
酸性を示す物質(例えば■2.PF5.803. Fe
e)3等)およびアルカリ金属(Li 、 Na、 K
等)を用いる化学ドーピング法。
(1) A substance exhibiting Lewis acidity as a dopant (for example, ■2.PF5.803.Fe
e) 3 etc.) and alkali metals (Li, Na, K
etc.) chemical doping method.

(2)高分子重合体を電解質と液相または同相で接触さ
せ、高分子重合体に正または負の電圧を加えて、電解質
のイオン解離によって生じたカチオンまたはアニオンを
ドープする電気化学的ドーピング法。
(2) Electrochemical doping method in which a polymer is brought into contact with an electrolyte in liquid phase or in the same phase, a positive or negative voltage is applied to the polymer, and the polymer is doped with cations or anions generated by ion dissociation of the electrolyte. .

以上の2つの方法の内(2)の電気化学的なドーピング
と二次電池の充放電の間に密接な関係があり、即ち電気
化学的にドーピングされたドーパントはまた電気化学的
に脱ドーピングすることも出来1通常ドーピング操作と
脱ドーピング操作は可逆的に起るのでこの原理を応用し
た二次電池が提案された。
Among the above two methods, there is a close relationship between electrochemical doping (2) and charging and discharging of secondary batteries, that is, the dopant doped electrochemically is also dedoped electrochemically. 1. Normally, doping and dedoping operations occur reversibly, so a secondary battery was proposed that applied this principle.

□このように可逆的な電気化学的ドーピングおよび脱ド
ーピング現象を応用した新しいタイプの二次電池が最近
相欠いで発明され例えば、ポリアセチレンを主体とした
電極を用いる二次電池(特開昭56−136469. 
 特開昭57−121168等)、ポリパラフェニレン
を主体とした電極を用いる二次電池(特開昭58−11
2271等)、フェロセン含有共役系高分子を主体とす
る電極を用いる二次電池(特開昭59−46760等)
およびポリチオフェンを主体とする電極を用いる二次電
池(特開昭57−197759等)がある。
□New types of secondary batteries that apply reversible electrochemical doping and dedoping phenomena have recently been invented one after another. 136469.
JP-A-57-121168, etc.), secondary batteries using electrodes mainly composed of polyparaphenylene (JP-A-58-11)
2271, etc.), secondary batteries using electrodes mainly composed of ferrocene-containing conjugated polymers (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-46760, etc.)
There are also secondary batteries (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-197759, etc.) that use electrodes mainly composed of polythiophene.

一方、正極に高分子重合体でない通常の有機化合物であ
る2、4.7−)リストロー9−フルオレノン等を使用
し、負極にリチウム金属を用いた例も知られている。(
J、 Electrochem−5oc−。
On the other hand, an example is also known in which 2,4,7-)listlow-9-fluorenone, which is a normal organic compound other than a polymer, is used for the positive electrode, and lithium metal is used for the negative electrode. (
J, Electrochem-5oc-.

Vol、 131. /Ii1 第57頁(1984年
)参照)。
Vol, 131. /Ii1, p. 57 (1984)).

(解決しようとする問題点) ・ 本発明者らは軽量で高エネルギー密度が得らる電池
の開発を鋭意研究した結果1重合体ではない通常□の単
量体であるベンジジンおよびその誘導体が優れた電気化
学的二次電池用電極の材料となり得ることを見出し、本
発明誉完成した。
(Problems to be Solved) - The inventors of the present invention have conducted extensive research into developing batteries that are lightweight and have high energy density. As a result, benzidine and its derivatives, which are not monopolymers but are usually □ monomers, are superior. It was discovered that the present invention could be used as a material for electrodes for electrochemical secondary batteries, and the present invention was completed.

すなわち本発明の目的は有機材−料である゛ベンジジン
またはその誘導体を電極の構成材料とする軽量で高エネ
ルギー密度の電気化学的二次電池ならびにそれに用いる
電極を与えること1である。
That is, an object of the present invention is to provide a lightweight, high-energy-density electrochemical secondary battery in which the organic material benzidine or a derivative thereof is used as a constituent material of the electrode, and an electrode for use therein.

本発明の他の目的は電極材料の製造に重合などの特殊な
操作を必要とせず、一般の低分子量□有機゛化合物をそ
のまま用いる電気化学的二次電池およびそれに用いる電
極を与える゛ことである。
Another object of the present invention is to provide an electrochemical secondary battery and an electrode for use therein, which do not require special operations such as polymerization in the production of electrode materials, and use common low-molecular-weight organic compounds as they are. .

本発明のさらに他の目的は不用となった電極を容易に焼
却処分できる電気化学的二次電池およびキれに用いる電
極を与えることである。
Still another object of the present invention is to provide an electrochemical secondary battery whose unused electrodes can be easily disposed of by incineration, and an electrode used for cleaning.

(問題点を解決するための手段)   −従って第1の
発明の要旨は、少なくとも一方の電極がベンジジンまた
はベンジジン誘導体を電極構成材料としていることを特
徴とする電気化学的二次電池に存し、第2の発明の要旨
は。
(Means for solving the problem) - Therefore, the gist of the first invention resides in an electrochemical secondary battery characterized in that at least one electrode uses benzidine or a benzidine derivative as an electrode constituent material, What is the gist of the second invention?

ベンジジンまたはベンジジン誘導体な電極構成材料とし
ている電気化学的二次電池用電極に存する。
The present invention relates to an electrode for an electrochemical secondary battery that uses benzidine or a benzidine derivative as an electrode constituent material.

本発明の電池および電極は前述した二種のドーピング操
作のうち(2)の電気化学的なドーピングを利用するも
のであり、そして従来提案されてきた高分子重合体を使
用せずに1通常の有機化合物を使用したところに特徴が
ある。
The battery and electrode of the present invention utilize (2) electrochemical doping of the above-mentioned two types of doping operations, and do not use the conventionally proposed high molecular weight polymer, but instead use (1) the conventional doping operation. It is characterized by the use of organic compounds.

本発明の電池ならびに電極の作用機構の理解を容易なら
しめるために、以下に電気化学的には類似の機構によっ
て働くポリアセチレン電極の場合を例にとり説明する。
In order to facilitate understanding of the working mechanism of the battery and electrode of the present invention, the case of a polyacetylene electrode which works by an electrochemically similar mechanism will be explained below as an example.

ポリアセチレンを正極および負極に用いた場合には、正
極における反応は電解質物質(塩)の解離によって生じ
たアニオンのポリアセチレンへの取り込み(¥−ピング
)による充電反応とアニオンの放出(脱ドーピング)K
よる放電6一 反応であり、負極の反応はカチオンの取込みによる充電
反応とカチオンの放出による放電反応である。
When polyacetylene is used for the positive and negative electrodes, the reaction at the positive electrode is a charging reaction due to the incorporation of anions generated by dissociation of the electrolyte substance (salt) into the polyacetylene (¥-ping), and anion release (dedoping).
The negative electrode reaction is a charging reaction due to the uptake of cations and a discharging reaction due to the release of cations.

ポリアセチレンを(CH)nで示し、電解質として過塩
素酸リチウム(LI Cl04)を用いた場合の反応式
は次のどと(である。
When polyacetylene is represented by (CH)n and lithium perchlorate (LI Cl04) is used as the electrolyte, the reaction formula is as follows.

正極反応 (CH) n+ n xcl 04″″負極反応 (CH)。+nxe+nxL+ このように電気化学的に酸化または還元され得る高分子
重合体は二次電池の正極または負極のいずれとしても機
能するので、ポリアセチレン電極以外の負極または正極
と組合わせることは勿論1両極ともにポリアセチレンを
用いても二次電池を構成することが出来る。
Positive electrode reaction (CH) n+ n xcl 04″″ Negative electrode reaction (CH). +nxe+nxL+ Since a high molecular weight polymer that can be electrochemically oxidized or reduced in this way functions as either the positive electrode or the negative electrode of a secondary battery, it is of course possible to combine it with a negative electrode or positive electrode other than a polyacetylene electrode. A secondary battery can also be constructed using .

しかしながら、従来提案されてきたこれらの高分子重合
体は単量体を重合反応させて合成しなければならないが
1本発明において使用されるベンジジンおよびベンジジ
ン誘導体は重合させて高分子重合体とすることなく、そ
のま〜二次電池用電極に使用される。従って高分子重合
体の製造に必要な重合工程が不要であるので製造コスト
の面からも有利である。
However, these high molecular weight polymers that have been proposed in the past must be synthesized by polymerizing monomers, but benzidine and benzidine derivatives used in the present invention cannot be synthesized by polymerizing them. Instead, it is used as is for secondary battery electrodes. Therefore, since the polymerization step necessary for producing a high molecular weight polymer is not necessary, it is also advantageous from the viewpoint of production cost.

また単量体の精製は重合体の精製に比べて極めて容易で
あるので高純度品の入手が容易である。本発明の電池ま
たは電極として使用されるベンジジンまたはその誘導体
の純度は%に規制されないが、純度が高い方が良いこと
は勿論である。電極として作用しない不純物の量が多け
れば、それだけ単位重量あたりの電極として作用し得る
物質の量が少なくなり、単位重量あたりのエネルギー密
度が低下することになるばかりでなく、不純物の種類に
よってはドーピングおよび脱ドーピングの作用を減殺し
、電極材料としての機能を阻害することも考えられるか
らである。
Furthermore, since purification of monomers is much easier than purification of polymers, it is easy to obtain highly purified products. The purity of benzidine or its derivative used as the battery or electrode of the present invention is not limited to %, but it goes without saying that higher purity is better. The larger the amount of impurities that do not act as electrodes, the smaller the amount of substances that can act as electrodes per unit weight, which not only lowers the energy density per unit weight, but also causes doping depending on the type of impurity. This is because it is also possible that the dedoping effect is reduced and the function as an electrode material is inhibited.

本発明で電極材料に使用するベンジジンおよびベンジジ
ン誘導体とは次の構造式で表わされる化合物であり、従
来の高分子重合体とは全く異なるタイプの電極材料であ
る。
Benzidine and benzidine derivatives used as electrode materials in the present invention are compounds represented by the following structural formula, and are a completely different type of electrode material from conventional high molecular weight polymers.

この構造式において、x、x’、yおよびVは水素、ア
ルキル、アルケニルおよびアリールの残基を示し、それ
ぞれ同一でも異なっていてもよい。Zl @ Z2 g
 Z3 @Z4 @ Z1’ @ Z2’ g Z3・
およびZ4′は水素、アルキル、アルケニル、ハ四ゲン
およびアリールの残基を示し、それぞれ同一でも異なっ
ていてもよい。x、x’、yおよびyは水素、メチルま
たはフェニルであることが好ましく、Z1〜z4.zl
’〜Z4′は水素またはへロゲンであることが好ましい
In this structural formula, x, x', y and V represent hydrogen, alkyl, alkenyl and aryl residues, and may be the same or different. Zl @ Z2 g
Z3 @Z4 @ Z1' @ Z2' g Z3・
and Z4' represent hydrogen, alkyl, alkenyl, hydrogen, and aryl residues, and each may be the same or different. Preferably, x, x', y and y are hydrogen, methyl or phenyl, and Z1 to z4. zl
' to Z4' are preferably hydrogen or halogen.

ベンジジンおよびベンジジン誘導体は市販品を特別な加
工をすることもなくそのま〜粉末状で使用し得る。
Benzidine and benzidine derivatives are commercially available products that can be used as they are or in powder form without any special processing.

本発明によるベンジジンおよびベンジジン誘導体電極は
正極および負極のいずれにも使用し得るが、正極に使用
する方が充放電の繰り返し性、充放電クーロン効率およ
び充電状態での保存性および放電時の電圧の平坦性が特
に優れているので好ましい。
The benzidine and benzidine derivative electrodes according to the present invention can be used as both positive and negative electrodes, but it is better to use them as positive electrodes to improve charge/discharge repeatability, charge/discharge coulombic efficiency, storage stability in a charged state, and voltage during discharge. It is preferable because it has particularly excellent flatness.

本発明で用いるベンジジンまたはその誘導体が電極とし
て作用するその機構は未だ詳細に解明されてはおらず、
以下の説明によって本発明はなんら拘束されるものでは
ないが1本発明者らは次の如き機構で電極として働くも
のと一応考えている。すなわち、正極においては充電過
程で次の反♂が起こっていると考えられる。N。
The mechanism by which benzidine or its derivatives used in the present invention acts as an electrode has not yet been elucidated in detail;
Although the present invention is not restricted in any way by the following explanation, the present inventors believe that the electrode functions as follows. In other words, it is thought that the following reaction occurs at the positive electrode during the charging process. N.

=10− 充電 である。=10- charging It is.

充電過程では、上の式で生じた虻カチオンと過塩素酸ア
ニオン(CJ 047 )の相互作用でドーピングが起
こり、放電過程では逆反応が起こるものと考えられる。
It is thought that during the charging process, doping occurs due to the interaction between the cations generated in the above formula and perchlorate anions (CJ 047 ), and a reverse reaction occurs during the discharging process.

負極として正極と同一の物質を用いた場合の負極での反
応は、充電時にはリチウムがベンジジンおよびその誘導
体の結晶構造において分子1’lfl、 IIIKベン
ゼン環とベンゼン環の間に挿入する(インターカレーシ
ョン)ものと推測される。
When the same material as the positive electrode is used as the negative electrode, the reaction at the negative electrode is such that during charging, lithium is inserted between the molecules 1'lfl, IIIK benzene rings and benzene rings in the crystal structure of benzidine and its derivatives (intercalation). ) is assumed to be a thing.

勿論、負極として金属材料を用いる場合には。Of course, if a metal material is used as the negative electrode.

負極上に金属リチウムが析出することにより作用する。It works by depositing metallic lithium on the negative electrode.

過塩素酸リチウム以外の電解質を用いた場合も同様に考
えられる。
The same can be considered when using an electrolyte other than lithium perchlorate.

先に述べた通り二次電池の電極に高分子重合体でない有
機化合物1例えば2,4.7− )リートロー9−フル
オレノン等の電子受容体を用いる例が知られている。し
かし、これらの電池ではいずれの場合にも正極のみに使
用され、負極には金属リチウムが使用されている場合が
多い。
As mentioned above, examples are known in which an electron acceptor such as an organic compound other than a high molecular weight polymer, such as 2,4,7-)Lielow-9-fluorenone, is used in the electrode of a secondary battery. However, in all of these batteries, only the positive electrode is used, and metallic lithium is often used for the negative electrode.

これらの二次電池の反応を放電の場合を例にとり説明す
ると、負極の金属リチウムがイオン化してリチウムカチ
オンとなりこれが正極の電子受容体にドーピングされる
ものとされている。
To explain the reaction of these secondary batteries using the case of discharge as an example, metallic lithium in the negative electrode is ionized to become lithium cations, which are doped into the electron acceptor in the positive electrode.

例えば先に述べたようにポリアセチレンを両極に用いる
場合には充電時には電解質である過塩素酸リチウム(L
iCJO4)の解離によりリチウムカチオンおよび過塩
素酸アニオンがそれぞれ負極および正極にドープされる
。また正極にポリアセチレンおよび負極にリチウムを用
いた場合には、充電時には電解質である過塩素酸リチウ
ムが解離して生じたリチウムカチオンは還元されて負極
であるリチウム極上に析出し、一方過塩累酸アニオンは
正極であるポリアセチレンにドープされる。放電時には
これらの逆の反応が起こるとされている。
For example, as mentioned earlier, when polyacetylene is used for both electrodes, lithium perchlorate (L) is used as an electrolyte during charging.
Due to the dissociation of iCJO4), lithium cations and perchlorate anions are doped into the negative and positive electrodes, respectively. Furthermore, when polyacetylene is used as the positive electrode and lithium as the negative electrode, lithium cations generated by dissociation of lithium perchlorate, which is the electrolyte, are reduced and deposited on the lithium electrode, which is the negative electrode. The anion is doped into polyacetylene, which is the positive electrode. It is said that the opposite reaction occurs during discharge.

電子受容体を用いた二次電池においては、電解質として
過塩素酸リチウムを用いたとしても。
In secondary batteries using electron acceptors, even if lithium perchlorate is used as the electrolyte.

ドープされるのはリチウムカチオンのみで過塩素酸アニ
オンは関与しないという点で従来公知の低分子量の電子
受容体を電極として用いる場合とポリアセチレンのごと
き高分子材料を電極として用いる場合とでは、電池とし
ての作用機構が異なっている。
In that only lithium cations are doped and no perchlorate anions are involved, the difference between using a conventionally known low molecular weight electron acceptor as an electrode and using a polymeric material such as polyacetylene as an electrode is that the battery The mechanisms of action are different.

従って、低分子量の電子受容体を電極とする二次電池の
特徴としては、電池組立て直後に充電を行なわずに放電
から開始できること、ならびにその電極は正極圧しか用
い得ないことであり、これらの点でポリアセチレン電池
等とは明瞭に相違している。
Therefore, the characteristics of a secondary battery using a low molecular weight electron acceptor as an electrode are that it can start discharging immediately after battery assembly without charging, and that the electrode can only use positive electrode pressure. In this respect, it is clearly different from polyacetylene batteries and the like.

本発明の電極に使用されるベンジジンおよびベンジジン
誘導体は従来の高分子重合体であるポリアセチレン電極
等のように同時に両極に使用することが可能であり、上
記の電子受容体を使用する電極とは異なるタイプのもの
である。
The benzidine and benzidine derivatives used in the electrode of the present invention can be used as both electrodes at the same time, like conventional high molecular weight polyacetylene electrodes, and are different from the electrodes using electron acceptors as described above. It is of type.

13一 本発明の電池において内部抵抗を少なくするためにベン
ジジン電極に金属板、金属網、グラファイト、カーボン
線維などの補助集電極(電極)を裏張りすることが好ま
しい。また電極としてベンジジンまたはその誘導体その
ものを用いる代りにカーボンブラックと混合して用いる
ことも表面積を増大させ接触を良くする効果が得られる
ので一つの実施態様である。また電池の充電放電の際に
ドープされるドーパントとなる電解質としては各種の電
解質を用いることができ、たとえば過塩素酸リチウム、
LiBF4、テトラアルキルアンモニウムバークロレー
ト。
13- In order to reduce internal resistance in the battery of the present invention, it is preferable to line the benzidine electrode with an auxiliary collector electrode (electrode) such as a metal plate, metal mesh, graphite, carbon fiber, etc. Furthermore, instead of using benzidine or its derivative itself as an electrode, it is also possible to use it in combination with carbon black, since this has the effect of increasing the surface area and improving contact. In addition, various electrolytes can be used as the dopant that is doped during battery charging and discharging, such as lithium perchlorate,
LiBF4, tetraalkylammonium barchlorate.

LiPF6などが用いられる。またこれらの電解質を溶
解する非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、ジ
クロロメタン、スルホラン、テトラヒドロフランなどを
挙げることが出来る。
LiPF6 or the like is used. Examples of non-aqueous solvents that dissolve these electrolytes include propylene carbonate, dichloromethane, sulfolane, and tetrahydrofuran.

用いる電極がいずれも水に対して安定である場合には水
も溶媒として用いることが可能であり。
Water can also be used as a solvent if all electrodes used are stable to water.

この場合にはドーパントとしてヨウ化カリウム等広い範
囲の電解質が使用され得る。陰極として金属材料を用い
る場合にはリチウム金属を用いるのが通常であるが、特
にリチウムに限定されるものではなく、用いる電解質に
よっては亜鉛、アルミニウムなど他の金属が使用され得
て、場合によっては炭素を用いることも可能である。
In this case, a wide variety of electrolytes can be used as dopants, such as potassium iodide. When using a metal material as a cathode, lithium metal is usually used, but it is not limited to lithium; other metals such as zinc and aluminum can be used depending on the electrolyte used; It is also possible to use carbon.

本発明の電池において負極として金属リチウムを使用す
る場合には、電池をアルゴン雰囲気下に保つことが必要
である。負極の材料および用いる電解質の種類によって
はそれ以外の雰囲気も使用可能であるが、一般にはアル
ゴン雰囲気の使用が確実である。
When using metallic lithium as the negative electrode in the battery of the present invention, it is necessary to maintain the battery under an argon atmosphere. Although other atmospheres can be used depending on the material of the negative electrode and the type of electrolyte used, it is generally reliable to use an argon atmosphere.

(発明の効果) 本発明によれば1重合などの特別な操作を用いることな
く1通常の低分子量有機化合物をそのまま電極として用
いることができ、軽量で単位重量当たりの荷電密度が高
(腐食性を有さす。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a normal low molecular weight organic compound can be used as an electrode as it is without special operations such as polymerization, and it is lightweight and has a high charge density per unit weight (corrosive have.

取り扱いの容易な電池が与えられ、これは充放電効率も
良く、放電時の電圧の平坦性にも優れている。
This provides a battery that is easy to handle, has good charge/discharge efficiency, and has excellent voltage flatness during discharge.

(実施例) 次に実施例をもって具体的に説明する。(Example) Next, the present invention will be specifically explained using examples.

実施例1 電極材料としてN、 N−ジフェニルベンジジンの粉末
、集電体としてカーボンを主体とした繊維(日本カーボ
ン製、商品名カーボロン)。
Example 1 N,N-diphenylbenzidine powder was used as an electrode material, and carbon-based fiber (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd., trade name: Carboron) was used as a current collector.

および隔膜としてガラス繊維ν紙を用いて第1図および
第2図に示す様なサンドイッチ構造の電池を組立てた。
A battery having a sandwich structure as shown in FIGS. 1 and 2 was assembled using glass fiber ν paper as a diaphragm.

第1図は本実施例で用いた電池の構成を示した概略説明
図であり、第2図はその展開図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of the battery used in this example, and FIG. 2 is a developed diagram thereof.

1および9は集電端子、2および8は集電体(何れも1
2X17mmの長方形で厚さ0.31m5+)。
1 and 9 are current collector terminals, 2 and 8 are current collectors (both 1
2x17mm rectangle with a thickness of 0.31m5+).

3および6はガラス繊維ν紙で中央に10×15mmの
長方形の窓を開け、その中に60 mllのN、N’−
ジフェニルベンジジン粉末(4および7)を充填したも
の%5はガラス繊維F紙隔膜をそれぞれ表わす。10は
テフロン板、そして11は直径が32mのポリエチレン
製容器である。テフロン板10を設けた目的は電池の各
層の接触を良好かつ均一にするために上からスクリュー
で押えた力を全体に分散させるため、および金属性のス
クリューが電池に直接触れないようにするためのもので
ある。
3 and 6, a rectangular window of 10 x 15 mm was opened in the center using glass fiber ν paper, and 60 ml of N, N'-
Filled with diphenylbenzidine powder (4 and 7) %5 represents glass fiber F paper septum respectively. 10 is a Teflon plate, and 11 is a polyethylene container with a diameter of 32 m. The purpose of providing the Teflon plate 10 is to disperse the force exerted by the screw from above over the entire layer in order to ensure good and uniform contact between each layer of the battery, and to prevent the metal screw from directly touching the battery. belongs to.

電池を組立てた後、上部より押えつけたま〜の状態で、
過塩素酸リチウムのプロピレンカーボネート溶液(1モ
ル/l)を3づ加え10のテフロン板が浸るようにした
後に充放電試験を行なった。尚、電池の組立ておよび充
放電試験等はすべてアルゴン雰囲気下で行なった。
After assembling the battery, while holding it down from the top,
A charge/discharge test was conducted after adding 3 portions of a propylene carbonate solution of lithium perchlorate (1 mol/l) so that 10 Teflon plates were immersed. All battery assembly, charge/discharge tests, etc. were conducted under an argon atmosphere.

集電端子の両端に1.OmAの定電流を60分間流し続
けて充電した。その際、端子電圧は3.OVから3.2
■まで変化した。充電後直ちに0.57FLAの定電流
放電を行なったところ、端子電圧は初め3.Ovであっ
たが、その後浮々に下り、30分後に2.6■になった
。その後急激に下り始め1.Ovになったところで放電
を停止した。
1 on both ends of the current collector terminal. A constant current of 0 mA was continuously applied for 60 minutes to charge the battery. At that time, the terminal voltage is 3. 3.2 from OV
It changed to ■. When a constant current discharge of 0.57 FLA was performed immediately after charging, the terminal voltage was initially 3. It was Ov, but after that it went down and became 2.6■ after 30 minutes. After that, it started to go down rapidly.1. Discharge was stopped when the temperature reached Ov.

このサイクルを繰り返したところ次の様な結果が得られ
た。
When this cycle was repeated, the following results were obtained.

充   電     放   電   充放電13.0
3.23.02.340.8 22.83.33.22.470.0 42.93.53132.375.0 62.93.63.32.375.0 83.03.73.32.373.0 103.13.73.32.373.3充放電クーロン
効率は放電電圧が1■になるまでに得られた放電電流の
充電電流に対する割合である。
Charge Discharge Charge Discharge 13.0
3.23.02.340.8 22.83.33.22.470.0 42.93.53132.375.0 62.93.63.32.375.0 83.03.73.32.373. 0 103.13.73.32.373.3 Charge/discharge Coulombic efficiency is the ratio of the discharge current to the charging current obtained until the discharge voltage reaches 1■.

実施例2 実施例Iにおいて正極にN、 N’−ジフェニルベンジ
ジンの粉末60 mlおよび負極にリチウム泊(10x
15n+の長方形で0.2關の厚さのもの)を使用する
以外は実施例1と同様の電池を組立て、充放電試験を行
なった。
Example 2 In Example I, 60 ml of N,N'-diphenylbenzidine powder was used as the positive electrode, and lithium chloride (10x
A battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that a 15n+ rectangular battery with a thickness of 0.2 mm was used, and a charge/discharge test was conducted.

1 mAの定電流で60分間充電し、0.5mAの定電
流で端子電圧が1.Ovになるまで放電するサイクルを
10回繰り返し次の結果を得た。
Charged for 60 minutes at a constant current of 1 mA, and the terminal voltage reached 1.5 mA at a constant current of 0.5 mA. The cycle of discharging until Ov was repeated 10 times and the following results were obtained.

充   電     放   電   充放電(V) 
(V) (V) (V) (%)1.4.24.23.
33.070 23.94.23.33.073 44.04.33.32.978 64.24.43.32.8 B1 84.34.53.32.886 104.34.63.32.883 実施例3 実施例2において、10回目の充放電サイクルを繰り返
した後に48時間放置し、11回目の充放電を行なった
ところ、充放電クーロン効率は69%であった。更に引
き続き1 mAの定電流で1時間充電した後に24時間
放置し次に0.5mAの定電流〒端子電圧が1.0■に
なるまで放電したところ次の様な結果が得られた。
Charge Discharge Charge Discharge (V)
(V) (V) (V) (%)1.4.24.23.
33.070 23.94.23.33.073 44.04.33.32.978 64.24.43.32.8 B1 84.34.53.32.886 104.34.63.32.883 Implementation Example 3 In Example 2, after repeating the 10th charge/discharge cycle, the battery was left to stand for 48 hours, and then the 11th charge/discharge was performed, and the charge/discharge coulombic efficiency was 69%. Further, the battery was charged at a constant current of 1 mA for 1 hour, left for 24 hours, and then discharged at a constant current of 0.5 mA until the terminal voltage reached 1.0 sq. The following results were obtained.

12回目の充放電結果 充電時初門電圧 4.3V、  最終電圧   4.9
■放電時初期電圧 2.9V、  平坦部最終電圧 2
.6V充放電クーロン効率 48% 実施例4 実施例IにおいてN、 N’−ジフェニルベンジジy6
omIIの代りにN、 N、 N’、 N′−テトラメ
チルベンジジン50m1を使用する以外は実施例1と同
様の電池を組立て、その充放電試験を行為 なった。
12th charge/discharge result: Initial voltage during charging: 4.3V, final voltage: 4.9
■Initial voltage during discharge 2.9V, final voltage at flat area 2
.. 6V charge/discharge coulombic efficiency 48% Example 4 In Example I, N, N'-diphenylbenzidiy6
A battery was assembled in the same manner as in Example 1, except that 50 ml of N, N, N', N'-tetramethylbenzidine was used in place of omII, and a charge/discharge test was conducted.

1 mAの定電流で60分間充電し、0.27FIAの
定電流で端子電圧が1.OVになるまで放電するサイク
ルを繰り返し次の様な結果が得られた。
Charged at a constant current of 1 mA for 60 minutes, and the terminal voltage reached 1.2 mA at a constant current of 0.27 FIA. The following results were obtained by repeating the cycle of discharging until the voltage reached OV.

4   2.8  3.4  3.2  2.3  5
65   2.8  3.5   3.2  2.4 
 57実施例5 実施例1においてN、 N−ジフェニルベンジジン60
 mlの代りに2.2.5.5−7トラクロロベンジン
100 mlを使用する以外は実施例1と同様の電池を
組立て、その充放電試験を行なった。
4 2.8 3.4 3.2 2.3 5
65 2.8 3.5 3.2 2.4
57 Example 5 In Example 1, N, N-diphenylbenzidine 60
A battery was assembled in the same manner as in Example 1, except that 100 ml of 2.2.5.5-7 trachlorobenzine was used instead of 2.2.5.5-7 trachlorobenzine, and a charge/discharge test was conducted.

17FLAの定電流で60分間充電し、0.2mAの定
電流で端子電圧が1.0■になるまで放電するサイクル
を繰り返し次の結果を得た。
A cycle of charging at a constant current of 17 FLA for 60 minutes and discharging at a constant current of 0.2 mA until the terminal voltage reached 1.0 was repeated to obtain the following results.

2   3.3   3.8   3.0   473
   3.3   3.9   3.0   504 
  3.3   4.1   3.0   436  
 3.7   5.8   3.2   63
2 3.3 3.8 3.0 473
3.3 3.9 3.0 504
3.3 4.1 3.0 436
3.7 5.8 3.2 63

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

第1図は本実施例で用いた電池の構成を示した概略説明
図であり、第2図はその展開図である。 1.9・・・集電端子、2,8・・・集電体、3.6・
・・ガラス繊維濾紙、 4,7・−・ベンジジンまたは
その誘導体からなる電極材料、 5・・・ガラス僚維戸紙隔膜、  10・・・テフロン
板、  11−・・容器。 特許出願人 丸善石油化学株式会社 尾f閉 も2図 5【=)
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the configuration of the battery used in this example, and FIG. 2 is a developed diagram thereof. 1.9... Current collector terminal, 2,8... Current collector, 3.6.
...Glass fiber filter paper, 4,7... Electrode material made of benzidine or its derivative, 5... Glass fiber paper diaphragm, 10... Teflon plate, 11-... Container. Patent applicant: Maruzen Petrochemical Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも一方の電極がベンジジンまたはベンジ
ジン誘導体を電極構成材料としていることを特徴とする
電気化学的二次電池。
(1) An electrochemical secondary battery characterized in that at least one electrode uses benzidine or a benzidine derivative as an electrode constituent material.
(2)正極の構成材料がベンジジンまたはベンジジン誘
導体である特許請求の範囲第1項に記載の二次電池。
(2) The secondary battery according to claim 1, wherein the constituent material of the positive electrode is benzidine or a benzidine derivative.
(3)ベンジジンまたはベンジジン誘導体を電極構成材
料としている電気化学的二次電池用電極。
(3) An electrode for an electrochemical secondary battery using benzidine or a benzidine derivative as an electrode constituent material.
JP59254536A 1984-12-01 1984-12-01 Secondary battery and its electrode Pending JPS61133562A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014222590A (en) * 2013-05-13 2014-11-27 Jsr株式会社 Electrode active material, electrode, and power storage device

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