JPS6168864A - 電池 - Google Patents

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〕 本発明は正極活物質としてポリアニリンを含み、負極材
料としてアルミニウム、亜鉛、アルミニウムφリチウム
合金、亜鉛・リチウム合金から選ばれる少なくとも一種
を使用し、かつリチウムイオンをむ塩を電解質として含
有することを特徴とする電池に関する。

〔従来技術及びその問題点〕

近年、電池の軽量化を目的として、導電性ポリマーを電
極活物質として使用する電池について種々検討されてお
り、なかでもポリアニリンを正極活物質、リチウムを負
極活物質とする電池は大きなエネルギー密度が得られる
ものであるが、リチウムにいわゆるデンドライト現象が
発生する等の問題点があり二次電池として実用になり得
ないものである。また、負極活物質として各種の導電性
ポリマー、あるいはグラファイト系材料などを使用する
試みもなされているが、いずれも負極側の放電電圧平坦
性や、サイクル寿命に問題があり、しかもエネルギー密
度の小さい組合せしか得られていないのが現状であり、
実用になるすぐれた負極活物質の出現が大いに待たれて
いた。

〔発明の概要〕

本発明者らは、上記事情に鑑み、ポリアニリンを正極活
物質とし、これと組合せた場合にすぐれた性能を発揮す
る適切な負極材料につき鋭意研究を進めた結果、アルミ
ニウム、亜鉛、もしくはそれらとリチウムとの合金、す
なわちアルミニウム・リチウム合金、亜鉛・リチウム合
金から選ばれる少なくとも一種を負極材料に使用するこ
とによって、サイクル寿命が著しく改善され、しかもエ
ネルギー密度が大きく、放電電圧平坦性が改良された電
池が得られることを知見するに至った。

即ち、本発明はポリアニリンを正極として、アルすると
共に、リチウムイオンを含む塩を電解質に使用して電池
を構成すると、（イ）高出力であり、（ロ）放電電圧の
平坦が良好で（）＼）充放電効率が高く、かつ（ニ）サ
イクル寿命が著しく向上するといったすぐれた特徴を有
する電池が得られるのである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

〔発明の構成〕

本発明に用いられるポリアニリンについては特に制限は
なく、したがってその合成方法についても制限はなく、
いかなる方法を用いて得られたものであっても良いが、
例をあげれば、電解重合あるいは酸化重合によって得る
ことができる。

電解重合の場合、用いる溶媒としては、塩酸。

硫酸、硝酸、過塩素酸、はうふつ酸、臭化水素酸などの
酸性水溶液が好んで用いられるが、アセトニトリル、ピ
リジン、ベンゾニトリル等の有機溶媒を使用することも
出来る。酸化重合の場合、通常の酸化重合と同様に重合
触媒を使用しても良く、触媒作用を示すものならなんで
も良いが、中でも、アニリンの酸化電位よりも若干高い
酸化電位を持つもの例えば、塩化第二鉄などは特に好ま
しい。

本発明の負極に用いられる、アルミニウムおよび亜鉛に
ついては、特に制限はなく、通常のものが使用できる・ 本発明の負極に用いられるアルミニウム・リチウム合金
、亜鉛・リチウム合金についても特に制限なく、任意の
組成化をもつものを用いて良い。

合金の製造方法についても制限なく、例えば任意の重量
のアルミニウムあるいは亜鉛を、リチウムと溶融して得
ても良いし、また電気化学的処理によって得られたもの
を使用しても良い。

本発明に用いられる電解質は、リチウムイオンを含む塩
であることが必要である０例を挙げればＬｉＰＦａ、Ｌ
ｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、Ｌｉ５ｂＣ１Ｂ、Ｌ　ｉ　
Ｂ　Ｆ　４、ＬｉＩ、Ｌ　ｉＢｒ、ＬｉＣｌ２、Ｌ　ｉ
　ＣＩ　Ｏ４、ＬｉＨＦ２、ＬｉＣＮ５などがあるが、
これらを２種以上混ぜて使用することもできる。

これらの中でＬｉ　１．ＬｉＢｒが低電圧でも充電でき
、放電時の電圧平坦性がよいので好ましい。

電解質は、通常は溶媒によって溶解された状態で用いら
れる。溶媒については特に限定されないが、比較的極性
の大きい溶媒が好んで用いられる。具体例としては、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ベンゾ
ニトリル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、２−
メチルラトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、トリ
エチルホスフェート、トリエチルフォスファイト、硫酸
ジメチル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルフオキシド、ジオキサン、ジメトキシ
エタン、ポリエチレングリコール、スルフオラン、ジク
ロロエタン、クロルベンゼン、ニトロベンゼン、及びこ
れらの混合物であるが、必ずしもこれらに限定されるも
のではない。

本発明の電池において、必要ならばポリエチレン、ポリ
プロピレン等の合成樹脂製多孔質膜や、天然＃ｌｌＩ維
等を隔膜として用いても良い、また正極活物質であるポ
リアニリンに、必要に応じてカーボン粉末、金属粉末等
の導電材を混合して用いても良い。

〔発明の効果〕

本発明の電池は、正極としてポリアニリン、負極として
、アルミニウム、亜鉛、アルミニウムΦリチウム合金あ
るいは亜鉛・リチウム合金のいずれかを用いたことによ
り、軽量かつ高放電容量であり、サイクル寿命も大幅に
向上しているというすぐれた性能をもつ為に、カメラ、
時計などのポータプル機器、あるいは電気自動車、航空
機等の用途に好適である。以下、実施別によって本発明
をさらに詳しく説明する。

実施例１ アニリンを塩酸溶液中で電解重合して得たポリアニリン
を正極（集電極として白金を使用）に用い、負極にはア
ルミニウム片（純度９９％）、隔膜としてポリプロピレ
ン製多孔質膜を使用して電池を作成した。電解質は１モ
ルＬ　Ｅ　ＣＩ　Ｏａ　／プロピレンカーボネート溶液
を用いた。２ｍＡで３．８ｖまで充電し、その後同じ２
ｍＡで２．３Ｖまで放電させた。７サイクル目の充放電
効率は９２％、エネルギー密度はポリアニリン１Ｋｇあ
たり３２０Ｗ＠ｈｒであった。４０サイクル経過した後
も、充放電効率、エネルギー密度とも大きな低下はみら
れず、充放電可能であった。

比較例１ 負極にリチウム片を使用した以外は実施例１と同じ条件
で充放電を行なった。サイクルを重ねると共に充放電効
率の大きな低下がみられ、７サイクル目で充放電挙動を
示さなくなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正極活物質としてポリアニリンを含み、負極材料として
   アルミニウム、亜鉛、アルミニウム、リチウム合金、亜
   鉛・リチウム合金から選ばれる少なくとも一種を使用し
   、かつリチウムイオンを含む塩を電解質として含有する
   ことを特徴とする電池。