JPS62115663A - 有機電解液二次電池 - Google Patents

有機電解液二次電池

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JPS62115663A
JPS62115663A JP60255480A JP25548085A JPS62115663A JP S62115663 A JPS62115663 A JP S62115663A JP 60255480 A JP60255480 A JP 60255480A JP 25548085 A JP25548085 A JP 25548085A JP S62115663 A JPS62115663 A JP S62115663A
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JP
Japan
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secondary battery
aluminum
electrolyte
lithium
negative electrode
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JP60255480A
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Satoshi Taguchi
敏 田口
Toshihiko Tanaka
利彦 田中
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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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〉 本発明は有機電解液二次電池に関するものである。
〈従来の技術〉 近年、ポリアセチレン薄膜に適当なアニオン又はカチオ
ンを電気化学的にドーピングする方法が開発されて以来
、主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物(以下、共
役系高分子と略す)を電極活性材料(正極又は負極)と
する二次電池の研究が盛んに行われるようになった。共
役系高分子を正極として用いる二次電池は、一般に電解
質を有機溶媒に溶解した有機電解液が用いられており、
この二次電池は理論的には(i)高起電力である、(I
i)高電流密度充放電での充放電効率が高い。(ロ)高
短絡放電電流が得られる、ということが云われている。
この二次電池の構成としては(a)共役系高分子(アニ
・オンドーピング)正極/有機電解液/リチウム金属負
極、(b)共役系高分子(アニオンドーピング)正極/
有機電解液/共役系高分子(カチオンドーピング)負極
、負極が提案されているが、現実にはこのいずれの構成
でも共役系高分子を正極とする二次電池の上記特徴をす
べて満足することはできていない。
〈発明が解決しようとする問題点〉 (a)の構成では負極であるLi  が高電流密度下で
の充電ではもろい樹枝状となって析出するため、負極基
体より脱落し充放電効率が急激に低くなる。(b)の構
成では正負極とも共役系高分子を用いているため充放電
の程度による起電力の変化が大きく電圧平担性が劣ると
ともに、平均的な起電力もリチウム金属やりチウム−ア
ル疋ニウム合金を用いるものに対して低い。(C)の構
成においては高電流密度充放電において過電圧が大きく
なるために充放電効率が低下し、また短絡放電電流が小
さい。
このようにこれまでに開発されている共役系高分子を正
極とする二次電池では負極に基因する問題点のため共役
系高分子正極の特徴を充分発揮させることができなかっ
た。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らはかかる現状に鑑み、共役系高分子正極の特
徴を生かせる二次電池の構成について鋭意検討の結果、
繊維状又は多孔質のアルミニウム−リチウム合金を負極
として用いることにより従来の構成では得られなかった
高起電力、高電流密度充放電時における高充放電効率、
高短絡放電々流という共役系高分子正極の特徴をすべて
満足する二次電池になることを見出し、本発明に達した
すなわち本発明は共役系高分子又は該共役系高分子にア
ニオンをドーピングして得られる導電性高分子化合物を
正極に、リチウム塩を溶解した有機溶媒を電解液として
用いた二次電池において、負極として繊維状又は多孔質
のアルミニウム−リチウム合金を用いることを特徴とす
る有機電解液二次電池を提供する。
本発明による負極を用いた有機電解液二次電池が優れた
性能を有する理由としては、繊維状又は多孔質のアルミ
ニウム−リチウム合金を用いているため電解液との接触
面を大きくできる放電極反応の場を広くとることができ
ることやアルミニウム内のリチウムの拡散距離が短くな
るためであると推測される。
以下本発明について詳細に説明する。
本発明に用いられるa雄状又は多孔質アルミニウム−リ
チウム合金の製造方法には特に制限はなく、アルミニウ
ム−リチウム合金を加工してlam状物又は多孔質物と
してもよいし、繊維状又は多孔質アルミニウムとリチウ
ムを合金化してもよいし、繊維状又は多孔質アルミニウ
ムを二次電池負極とし、リチウム塩を電解質として組み
込んだのち充電することによって合金化してもよい。
繊維径は通常1000μm以下、好ましくは200μm
以下、特に好ましくは50μm以下である。繊維の長さ
には特に制限はなく電極の形状を構成できるものであれ
ばよく、10μmの短m紬のものから1m以上の連続4
m雑のものまで用いることができる。
多孔質体としては、有機電解液が多孔質体内部に浸入で
きる構造であればよく、気孔率が20%以上で平均細孔
径が約0.1μm〜約1mの範囲であればよい。気孔率
の上限は電極としての強度により制限され、約90%以
下である。これらの細孔は多孔質体内部に均一に分散し
ておりまた表面から連続しているものが好ましい。
アルミニウム−リチウムの合金組成はアルミニウム10
0重量部に対しリチウム0.5〜100iffi部のも
のが用いることができるが1〜50重量部が好ましく、
2〜80重量部のものが特;ζ好ましい。
正極としては共役系高分子で適当なアニオンが電気化学
的にドーピングできるものであればよい。そのような共
役系高分子としては、ポリアセチレンやその置換体、ポ
リ−p−フェニレンやその置換体、ポリ−p−フェニレ
ンビニレンやその置換体、ポリチェニレンやその置換体
、ポリピロールやその置換体、ポリアニリンやその置換
体が例示される。÷れ:くシ:=65)=ゴそi−:ち
=ビ7コ”−4−”ノー−ニル二 =−フー=2.:ニ
ニ=::二1.ζ=六−ノニー七ゴ三=;==:=【2
−=;;l:ご呵=【ミ署の1を換4本1ニポ博−二チ
シνニョレーlや4シの11換4171Fシニア−二二
戸ノーニンーや−そ1χ置−撰[伸iか一例反艮1−ね
=る弓 これらのうちでポリ−p−フェニレンビニレン
やその置換体、ポリチェニレンやその置換体、ポリアニ
リンやその置換体が好ましく、ポリアニリン及び2,5
−ジメトキシ置換ポリ−p−)ユニしンビニレンが特に
好ましい。
電解質としては共役系高分子に電気化学的にドーピング
できるアニオンを含むリチウム塩が用いられる。このよ
うな電解質としては、LiCIO4,LilO4,Li
PF5 、 LiAsF5 、 Li8bFs。
LII 、 LiAlCl4. Liz804. Li
8Fs80畠が例示される。
有機溶媒としては前記電解質を溶解し、アルミニウム−
リチウム合金やアニオンをドーピングした兵役系高分子
と反応しないものであればよい。このような有機溶媒と
しては高EL E率を有する非プロトン系のものが好ま
しい。プロビレンカーボネ−1・、テトラヒドロンラン
やその置換体、ジオキソランやその置換体、1 、2−
ジメトキシエタン、スルホランやその置換体、ジクロル
エタン、γ−プチロラタトン、ジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセト
ニトリル、ベンゾニトリルやその置換体、ク ニトロメーンが例示されるがこれらに限定されるもので
はない。Oれらの有機溶媒は単独でも2櫨以上混合して
用いてもよい。またこれらの有機溶媒は使用する前に脱
水や脱酸素処理を施こすのが好ましい。
これらの有機溶媒に前記電解質を溶解して有機電解液と
して用いる。電解液中の電解質〜20モル/lが好まし
く、0.01〜5モル/lがより好ましい。
以上述べた繊維状又は多孔質のアルミニウム−リチウム
合金を負aに、共役系高分子を正極に用い、有機[層液
と組み合わせることによって二次電池を構成することが
できる。
〈発明の効果〉 本発明による繊維状又は多孔質のアルミニウム−リチウ
ム合金を負極とした二次電池は共役系高分子正極と組み
合わせることにより、8v以上の高起電力を有し、高電
流密度下での充放電において高い充放電効率を有し、高
短絡放電々流密度が得られることから、二次電池として
工業的暑こ極めて有用である。
〈実施例〉 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない
実施例1 直径18μmのアルミニウム連続a紬を24■の長さに
折り曲げ銅のり−ト線に圧着し、接液部を14−となる
ようにシールし負極とした。ジメトキシ置換ポリ−p 
−フェニレンビニレン膜を白金メツシュに圧着したもの
を正極にし、過塩素酸リチウムを1モル/を溶解したプ
ロピレンカーボネートを電解液としビーカー型セルに組
み込んだ。アルミニウムに対し0.29 rnA/wq
の電流密度で14,4モル%充電しアルミニウム−リチ
ウム合金を作成したtごちに同じ電流密度で端子電圧2
■まで放電するサイクルを繰り返した。第1サイクルで
77%であった充放電効率は第6サイクルから87%を
超え、その後20サイクルまで87〜91%で推移し劣
化は認められなかった。
比較例1 厚さ100μmのアルミニウム板を負極とした他は実施
例1と同様にしてセルを作成した。アルミニウムに対し
0.28 mA/Wの電流密度で18.9モル%充電し
アルミニウム−リチウム合金を作成し、ただちに同じ電
流密度で端子電圧2■まで放電するサイクルを繰り返し
た。第1サイクルで68%であった充放″#ぼ効率は、
第6サイクルで8096となったがそれ以上は向上せず
、75〜80%で推移した。
実施例2 直径18μのアルミニウム連続繊維全2Hiヲ約I C
nIの長さに折り曲げ白金メツシュに圧着して負極とし
た。ジメトキシ置換ポリ−p−フェニレンビニレン膜を
白金メツシュに圧着しtこものを正極した。ホウフッ化
リチウムを0.5モル/を溶解した電解液を含浸したP
紙をスペーサーとして正極及び負極を対向させ、白金線
をリート線として外部へとり出す以外はアクラC−22
(トリフロロクロロエチレン膜、アライド社製)で包み
、加熱シールしてペーパー型電池を作成した。この電池
を直流電源に接続して、アルミニウムに対し約6モル%
充電したのち端子電圧が2■になるまで放電するサイク
ルを5回繰り返した。引き続き充電を行なったのちの開
放電圧は8.8V。
初期短絡電流は33mAであった。これはアルミニウム
重1当り16.5 mA/ivとなる。
実施例8 厚み18μのアルミニウム板を稀塩酸水溶液中で′IJ
L解エツチングを行ない気孔率40%、平均孔径lOμ
の貫通孔のあいた多孔質アルミニウムを得tこ。仁のa
、 t qを負極とし1こ以外は実施例2と同様にペー
パー型電池を作成し、充放電を行なった。第6サイクル
の充゛屯後の開放電圧は8.4■初期短絡電流は46m
Aであった。これはアルミニウムM量当り14.8 m
A/■となる。
実施例4 アニリンを含む過ms酸水溶液より電解酸化重合により
白金メツシュ上にポリアニリンを析出させた。ポリアニ
リンを析出させた白金メツシュを正極に、実施例8で得
られた多孔質アルミニウム8.5 m9を負極に、過塩
素酸リチウムを1モル/を含むプロピレンカーボネート
を電解液に用いた以外ハ、実施例2と同様にしてペーパ
ー型電池を作成し、充放電を行なった。第6サイクルの
充電後の開放電圧は8.IV、初期短絡電流は58mA
であった。これはアルミニウム重量当りl 5. l 
mA/岬となる。
比較例2 厚み18μのアルミニウム板8.9qをそのまま負極と
した以外は、実施例2と同様にペーパー型電池を作成し
、充放電を行なった。第6サイクルの充電後の開放電圧
はa、aV、初期短絡電流は35mAであった。
これはアルミニウム重量当り9.2 mA/■にすぎな
い。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主鎖に共役系二重結合を有する高分子化合物又は該高分
    子化合物にアニオンをドープして得られる導電性高分子
    化合物を正極に、リチウム塩を溶解した有機溶媒を電解
    液として用いる二次電池において、負極として繊維状又
    は多孔質のアルミニウム−リチウム合金を用いることを
    特徴とする有機電解液二次電池。
JP60255480A 1985-11-14 1985-11-14 有機電解液二次電池 Pending JPS62115663A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011129020A1 (ja) * 2010-04-16 2011-10-20 株式会社コベルコ科研 負極活物質、これを用いた二次電池およびキャパシタ、ならびに蓄電デバイス
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JP2012023889A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Kobelco Kaken:Kk 電源システムおよびこれを用いた車両

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