JPS6132357A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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Publication number
JPS6132357A
JPS6132357A JP59153744A JP15374484A JPS6132357A JP S6132357 A JPS6132357 A JP S6132357A JP 59153744 A JP59153744 A JP 59153744A JP 15374484 A JP15374484 A JP 15374484A JP S6132357 A JPS6132357 A JP S6132357A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polypyrrole
secondary battery
electrode
present
polymer
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
JP59153744A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuyoshi Suzuki
鈴木 哲身
Akane Okada
岡田 茜
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Industries 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 Mitsubishi Chemical Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Priority to JP59153744A priority Critical patent/JPS6132357A/ja
Publication of JPS6132357A publication Critical patent/JPS6132357A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二次電池に関するものである。詳しくは@量
、小型で高いエネルギー密度を有する二次電池に関する
ものである。
〔従来の技術とその問題点〕
近年、ポリアセチレンに電気化学的にBF7.0404
7、BbXP; 、 PP6− 等の如きアニオンまた
はTJi”、NI!L+、R,N”(Rはアルキル基を
表わす)の如きカチオンを、可逆的にドーピングする方
法が見出され、ポリアセチレンを正極または負極の少な
くとも一方に用い、電解液として上記イオン等を含有す
る溶液を使用した、二次電池の開なわれている。
しかし、ポリアセチレンは、それ自体でも、また、ドー
ピングを受けた状態でも空気片の酸素によって容易に酸
化される極めて不安定な化合物で砂って、酸fヒによシ
ボリマーが劣化し、電極としての性能が低下するという
欠点があった〇 一方、空気中の酸素に対して安定でらって、かつポリア
セチレンと同様に、可逆的にドーピング可能なポリマー
としてポリピロールが知られ、このポリマーは貴金属を
電極としてビロールを電気化学的に重合する事によって
得られることが知られている(例えば、J−Chem、
 Soc。
Ohem、 Commun、、  /97?、rjg頁
)。
しかしながら、か\る方法で得られたポリピロールは、
−〇+易以上の結晶性部分を有し、しかもそのポリマー
は均一なフィルム状として得られる為に、圧縮成形や、
他の材料との混合が困難で、二次電池の電極に用いるに
は問題が多い。
〔発明の目的〕
従って、本発明の目的は、酸化によって劣化する事がな
く、成形および加工性の優れたポリマーから成る電極を
有する優れた二次゛電池を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の点に鑑み、鋭意検討した結果、特
殊のポリピロール又は、ポリ−N−アルキルビロールを
用いれば、か\る欠点のない優れた二次電池が得られる
ことを見い出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨は正極、負極および電解洒から成る
二次電池において、正極または負極の少なくとも一力の
電極に、粉末状で、かつ実質に存する。
本発明を更に詳しく説明するに、本発明は電極に粉末状
で、かつ実質的に非晶質であるポリピロール、又はポリ
−N−アルキルビロールを用いることを特徴とするもの
であるが、本発明で使用するか\るポリマーは、銅又は
銅よシ卑な材料を陽極とし、ビロール又はN−アルキル
ビロールを電気化学的に重合することによって容易に得
ることができる。か\るポリi−の電気化学的な重合方
法について更に詳しく説明するに、重合は次の様にして
行なわれる。
反応容?身中に、ビロール又はIJ−でルキルビロール
(以下「ビロール」と略す)と支持を解質を溶剤に溶解
して入れる。これに陽極と陰極を浸漬し、両1!極間に
電位差を与え、電気rヒ学・的重合反応を行なわしめる
該ポリマーの原料モノマーはビロール又はN−アルキル
ビロールである。アルキール基としては01〜O,まで
の直鎖又は分枝アルイル基が好ましく、またモノマーμ
重合反応の1u前に不純物を取除くため高空蒸留した熱
色珈明のものを用いるのが好ましい。
重合に用いられる陽極材料としては、銅又は、銅よシ卑
な金属又はこれら金属を言む合金が使用される。剤よシ
卑な金属とは標準電極電位(銅の場合θ・jコV程悶)
が;駒よF) /J−さいものを8床する。それらを具
体的にあげれば銅、鉄鍋、ニック゛ル、ステンレス鋼等
である。
ま九京合に用いられる溶剤としては、比誘電率の高いす
なわちj、oy上の比誘電率を有する、好ましくは3Q
しζ上の比誘電量を有する溶剤が望ましく、例えばアセ
トニトリル、(比a電率37.5)プロピレンカーボネ
ート(6?、、弘)、γ−ブチロラクトン(3ワ)、N
、N−ジメチルホルムアミド(!λ、/)、ジメチルス
ルホキシド(4t6.t r )、N−メチルピロリド
ン(sx、のニトロメタン(j r、♂7)、テトラヒ
ドロフラン(7・j♂)、水(2,r・39)等の溶剤
があげられ、特にアセトニトリル、プロピレンカーボネ
ートが好ましい。浴MIJは使用の前に不純%7を取除
くため蒸留を行うのが好ましい。
更に址た%−冗合に用いられる支持電解質としては、上
gCのI illに可溶であって、かつイオンP!F、
離し易い有機又は無機の塩又は複塩であればいずれもが
使用できるが、支持電解質として後記する二次電池のド
ーピング剤として用いられる支持電解質を使用子れば、
該ポリマ一つ製造時に該ポリマーにドーピング剤がドー
プされて一得られるので好適である。か\る支持電解質
としては例えばテト、7フルオロホク岐リチウム、過塩
素酸リチウム、テトラフルオロホウ酸テト2ブチルアン
そニウム、過塩素酸ナト2エチルアンモニウム、m−ニ
トロベンセ′ンスルホン酸トリブチルアンモニウム等を
あげることができる。
該ポリマーの電気化学的な重合反応に於て、陽極と陰極
の間に与える電位差は大きすぎると溶媒の分解等の不都
合が起るので、10v以下、好ましくはjV以下、よシ
好ましくは3.!−VDJ、下である。重合反応は、定
電流法、定電工法等任意の方法で行うことができる。
か\る重合方法で得られたドープされ九ポリピロールは
黒色乃至循かつ色の粉末であシ、実質的に非晶質である
。実質的に非晶質とは結晶1ヒ度j%以下のものをいう
。この生成物は、X線回折によシ実質的に100%非晶
質であることが確かめられている。又、微粉末で得られ
るので、任意の形状と大きさに加圧成をできるので、二
次電池の電極に容易忙成型加工できる。
一方、従来技術である、白金や金等の貴金属を陽極材料
に用いる方法で得られる生成物は、均一でち密なフィル
ム状ポリピロールであル、おおよそ20%以上の結晶性
を有しておシ、微粉末化が困難で、極めて限定された用
途しか持ち得ない。
本発明では上記した粉末状で、かつ実質的に非晶質であ
るポリピロール又はポリ+N−アルキルピロール(以下
「ポリピロール」と略称する)を電極に成形加工して二
次?E池の正極として使用するが、本発明に於ては、電
極に加工するに際し、ポリピロールは導電性基体に担持
して使用してもよい。
該導tW注基体としては、例えば、カーボンブラック、
活性炭炭素繊維、活性炭繊維、グラファイト、グラファ
イト化カーボン、ステンレス、ニッケル、白金、チタン
等が挙げられる。
ポリピロールを導電性基体に担持させる方法としては、
例えば、両者を粋砕混合する方法がある。
担持するポリピロールは、導電性基体の約0.0!、−
〇重板倍の範囲から選ばれる。
また本発明においては、ポリピロールは、バインダーポ
リマー等と混合して使用してもよい。
電極に成形加工する方法は周知の種々の方法が採用し得
るが、圧縮成型によシ所望の形状と大きさを有する電極
が容易に作製し得るので、圧縮成型が好適である。
本発明の二次電池には、ポリピロールを用イたη正極を
正負両極に使用する場合と、−万の電極のみに該電極を
使用し、他の電極には金属、金属酸化物や他の無機化合
物、本発明のポリピロール以外のポリマーや有機化合物
、および有機金属比合物等を使用する場合とがある。例
えば正極にのみポリピロールを用いtc電極を使用し、
負極として金属を使用する場合には、負極を構成する金
属として電気陰性度かへ6以下のものを用いるのが好ま
しく、それらの例としてはLj、N9.、K、 Mg、
 A1等が挙げられる。特にLlが好ましい。
本発明の二次電池に用いられる電解液としては支持電解
質を有機溶剤に溶解した浴数が使用される。か\る支持
電解質としては、電気陰性度がへ6以下の金属の陽イオ
ンや有機カチオン等の陽イオンと陰イオンとの塩を吊げ
る事ができる。オニウムイオンの例として、Z級アンモ
ニウムイオン、カルボニウムイオン、オキソニウムイオ
ン等が挙げられる。陰イオンとして、BP、” 、 O
’lO,” 、PF6−1AaP6−1OF、SO,、
−、ニー、Br−’、0L−1F″″等が挙げられる。
支持電解質の具体例として、LiBF、、Lialo、
 、xt、NBy、 s。
nEu、N0IO,%L1工 等を挙げることができる
が、これらに限定噛れるものではない。支持を解質とし
て例えば、 LiBF、 i用い、正負両極にポリピロ
ールを用いfc′IIt池では、充電時には、正極側の
ポリピロールに、”4− がドーピングされ、負極側の
ポリピロールに、L1+がドーピングされ、放電時には
、逆に各々の極から、BP、−とLx+がt消液中にI
放出されると考えられる。
支持電解質を溶解する有機溶剤としては、高訪を率で、
非プロトン性のものが好ましく、ニトリル、カー〆ネー
ト、エーテル、ニトロ「と合物、アミド、宮硫黄比合物
、塩素化炭化水素、ケトン、エステル等を用いることが
できる。これらの代表例として、アセトニトリル、プロ
ビオニトリル、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、テトラヒドロ7ラン、/、g−ジオをザン、
ニトロメタン、N、N−ジメチルホルムアミド1、ジメ
チルスルホキシド、r−ブチロ2クトン等を榊げること
ができるが、これらに限定されるものではない。本発明
の電解液の導度は、通常O・θ0/〜/Qモル/Lで用
いられ、好ましくLθ・/〜4モル/lで用いられる。
本発明に於て、電解質中で、電極を固定するためにスノ
コ状ま7ヒは孔を有する力′ラス、テフロン、ポリエチ
レン板等を用いて電極金被覆してもよい。
また本発明において、ガンスフイルター戸紙デフ0ン、
ポリエチレ/、ポリプロピレン、ナイロン等の多孔質膜
を隔膜として用いてもよい。
〔発明の効果〕
発明のポリピロールを電極に使用した二次電池は′亀他
中のポリピロールが電解放中で電気化学的に、可逆的に
極めて容易にドーピングされる優れた二次電池であるが
、本発明で使用する?IC極はポリピロールが空気中の
酸素によって酸化されることはない。従ってポリマーの
劣化によるt4:能の低下がなく、定電流での充電およ
び定抵抗での放電を長期間り#)返し行ない得ると云う
特徴を有する優れた二次1池である。
本発明の電池は、軽量小型比が可能で、いかなる形状に
も作製することができるので、情報電子拐料分野での二
次電池に最適である。
〔実施例〕
v、、に本発明を実M例にて詳しく説明するが、本発明
は、その要旨を越えない限シ実m例に限定されるもので
はない。
実施fl+ / 200−のセ/ぐ2プル72スコにθ、lσ1のピロー
ルとj−、J 077 Q硼ふつ「ヒ水素酸テト乏プチ
ルアンモニクムと/θ0−のアセトニトリルを入れる。
この溶液に陽極として2譚x3α×0、Or副のステン
レス鋼板(svsJL/6)と陰極としてOaj an
 X / an X O*0 / Glの白金板を浸漬
し、ステンレス鋼板は白金線で屋亀圧電源の正極に結び
、白金板は白金縁で同じ電源の負極と結ぶ、反応系をg
ii素置換し、−1σVで7−〇時間゛に流を通じ電気
化学的重合を行なった。
陽極付近にθ・−29の燕色粉末が得〜られた。この生
成′#を元素分析したところ、炭素ミグと規格1ヒする
と、そのlユニットのm成は04H@+toNLOO(
”+)o、nであ夛、ピν−ルが脱水素重合し、ビロー
ルlユエツ10テトラフルオロホウ酸イオンがθ・3コ
モル、ドープした事を示していた。
この生成物ytXm回折したところ、100%の非晶質
を示した。この枡末生成物の加圧成型物の四端子法によ
る電気伝導度はコ・7Ω−1備−8であった。
上記で得られた重合体をJrvqと、電気化学工業1株
制のアセチレンブラック(商品名)(比1q面積、s 
o i / y )を73りと、ダイキン工業■製のポ
リラドラフ^゛オロエチレンを6−!岬とをよく乳ばぢ
で混合し、赤外スペクトル用錠剤成形器で直径10.の
ディスク状に成型しこのディスクに白金線を圧着し東洋
製紙■製ガ2スフィルタ・−p紙aasoで包み直径J
−の孔を等間隔で穿った−20.のテア0ン板ではさみ
正極とした。負極には、10ηのリチウムフォイルを用
いた。
両電極を1モル/ t O’1.1B’P、のプ胃ピレ
ンカーボネートm液−σWItK浸し電池を作製しえ。
本亀池嬬0.2 ! mAでの定′fIL流充電および
0JtJ”mAでの定電流放電をく)返し行える二次電
池であった放!開始時の関数電圧(voc)及び、短絡
電流(工so)は各々粘J V 、 J、J mAであ
った。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)正極、負極および電解液から成る二次電池におい
    て、正極または負極の少なくとも一方の電極に、粉末状
    で、かつ実質的に非晶質であるポリピロール又はポリ−
    N−アルキルピロールを用いることを特徴とする二次電
    池。
  2. (2)粉末状で、かつ実質的に非晶質であるポリピロー
    ル又はポリ−N−アルキルピロールが、銅又は、銅より
    卑な材料を陽極とし、ピロール又はN−アルキルピロー
    ルを電気化学的に重合したものであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の二次電池。
JP59153744A 1984-07-24 1984-07-24 二次電池 Pending JPS6132357A (ja)

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JP59153744A JPS6132357A (ja) 1984-07-24 1984-07-24 二次電池

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6372070A (ja) * 1986-09-12 1988-04-01 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6372070A (ja) * 1986-09-12 1988-04-01 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池

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