JPS62170150A

JPS62170150A - プラスチツク電池用電極

Info

Publication number: JPS62170150A
Application number: JP61010808A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yokoishi; 章司横石; Yasuhiro Nonobe; 康宏野々部; Toru Onishi; 徹大西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1987-07-27

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、カーボン繊維からなるシート状の集電体を間
隔を有して複数枚重ね合わせたプラスチック電池用電極
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、電極として導電性高分子材料を用いたプラスチッ
ク電池が知られている。このプラスチック電池は鉛電池
に比較して開路電圧が大きく、しかも軽量であるため出
力密度が大きいという優れた利点を有する。

ところで、導電性高分子は通常数百μｍの薄膜形状であ
るため、自動車等の輸送用車両に利用されている電池の
電極として用いる場合には振動、衝撃等の外部要因を受
けるために耐久性に問題があるとされている。しかし、
このような電池においては、導電性高分子材料をそのま
ま電極として用いていることから、電極の構造が薄膜構
造となって十分な機械的強度を得ることができず、例え
ば、電極自体が変形することはもとより、電極を外部の
回路と接続した際に電極が破損しやすいという欠点があ
った。

そこで、本件出願人は、導電性高分子材料をカーボン製
シートからなる導電製基板上に電解重合して電極を形成
するこにより、十分な機械的強度を付与した電極を提案
した（特願昭５９−８２３１６号、プラスチック電極）
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようなプラスチック電極においては
、カーボン繊維をシート状に編み、厚さが０．４ｆｌ程
度の集電体を形成するとともに、この集電体に導電性高
分子材料を電解重合によって薄膜に析出させて電極とし
ているため、単一電極としては容量が小さく、従って複
数枚を重ね合わせて容量を大きくする必要がある。こめ
ため、複数枚の集電体のそれぞれに０．５ｎφ程度のリ
ード線を取り付ける際に、集電体が薄いたに取付は作業
が煩雑となることはもとより、電極として完成した際に
ショートする可能性を有している不具合がある。

従って、この発明は、上記の不具合を解消するためにな
されたもので、カーボン繊維からなるシート状の第１集
電体とシート状のアルミニウム板の第２集電体のそれぞ
れに突出片を形成して交互に間隔を有して複数枚重ね合
わせ、その同一突出片間に導電性樹脂を介在させること
によって、リード線の取り付けを容易とするとともに、
電極として完成した際のショートの可能性を排除するこ
とにある。

ｃ問題点を解決するための手段〕すなわち、この発明に係るプラスチック電池用電極にお
いては、カーボン繊維によって繊維間に間隔を有するよ
うにシート状の集電体を形成するとともに、その端部に
突出片を形成し、この集電体の突出片を除（部位に導電
性高分子材料からなる薄膜を形成して第１集電体とし、
端部に突出片を有するシート状のアルミニウム板にリチ
ウムの薄膜を形成して第２築電体とせしめ、さらに、こ
の第１集電体と第２集電体を突出片が交互に位置するよ
うに間隔を有して複数枚重ね合わせ、その同一突出片間
に導電性樹脂を介在させて同種の集電体同志を結着し、
第１集電体の突出片の導電性樹脂部に正極のリード線を
接続するとともに、第２集電体の突出片の導電性樹脂部
に負極のリード線を接続したものである。

そして、第１集電体としては、軽量で電解液と反応する
ことなない材料であるカーボン繊維を用い、繊維間に間
隔を有するようにシート状に加工したものが通している
。なお、カーボン繊維は導電性を有するために、特に他
の導電性材料を被覆する必要はないが、より導電性を向
上させるた′めに他の導電性材料を被覆したものを用い
てもよい。

この導電性材料としては、金、銀、銅等の金属材料の他
、Ｉｎｇｏｔ　　５ｎＯｚの固溶体等を用いることがで
きる。そして、導電性材料は真空蒸着法、イオンブレー
ティング、スパッタリング等の適宜手段によってカーボ
ン繊維上に形成することができる。

また、導電性高分子材料としては、ポリピロール、ポリ
チェニレン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチオ
フェン等を挙げることができ、これらの導電性高分子材
料は集電体の突出片を除く部位に電解重合等によって形
成される。

また、第２集電体は、シート状のアルミニウム板が適し
ており、リチウムを析出させる手段としては、通常一般
に行われている電気めっき方法を利用して薄膜を形成す
ることができる。

そして、本発明のプラスチック電池用電極を用いて電池
を形成する際の電解質としては、ＬｉＣ１０、、、Ｒ，
ＮＣｌＯ４（Ｒ：アルキル基、以下同じ）、Ｒ，ＮＢＦ
、、Ｒ４Ｎ　Ｐ　Ｆ　６等を挙げることができる。また
、これらの電解質を溶かす有機溶媒としては、プロピレ
ンカーボネート、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニ
トロメタン、スルホラン等及びこれらの混合物を挙げる
ことができる。

〔作用〕

かかる、プラスチック電池用電極においては、カーボン
繊維によって端部に突出片を有するシート状の集電体を
形成するとともに、突出片を除く部位に導電性高分子材
料からなる薄膜を形成して第１集電体とし、端部に突出
片を有するシート状のアルミニウム板にリチウムの薄膜
を形成して第２集電体とせしめ、この第１集電体と第２
集電体を突出片が交互に位置するように間隔を有して複
数枚重ね合わせ、その同一突出片間に導電性樹脂を介在
して結着されているので、導電性樹脂の厚さによって集
電体同志が接触しない範囲の間隔が形成されて電極とし
て使用した際のショートを防ぐことができる。また、リ
ード線を接続する際にも厚みのある導電性樹脂部に接続
するので、リード線の取付は作業を容易に実施すること
ができるとともに、集電体を破損することなく接続する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明る係るプラスチック電池用電極の斜視図
、第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿った断面図、第３図は
本発明のプラスチック電池用電極に用いられる第１集電
体の斜視図、第４図は第３図のＡ部円内を拡大した平面
図を示すものである。

第１図ないし第４図において、１０はプラスチック電池
用電極であって、このプラスチック電池用電極１０は第
１集電体１０ａと第２集電体１０ｂとからなっている。

そして、第１集電体１０ａは第３図および第４図に示す
ようにカーボン繊維１ａから間隔１ｂを有してシート状
に編まれており、その厚さは０．４　ｎ程度とさている
。また、この第１集電体１０ａの上端部には上方に延び
る突出片２ａが形成されている。さらに、第１集電体１
０ａの突出片２ａを除く部位には電解重合によって析出
された導電性高分子材料であるポリピロール３の薄膜が
形成されている。

また、第２集電体１０ｂはアルミニウムから厚さが３．
４ｍｍ程度のシート状に形成されており、その上端部に
は上方に延びる突出片２ｂが形成されている。そして、
この第２集電体１０ｂの突出片２ｂを除く部位には電解
重合によってリチウムの薄膜（図示せず）が形成されて
いる。

そして、ポリピロール３の形成された第１集電体１０ａ
とリチウムの形成された第２集電体１０ｂが、第１図お
よび第２図に示すように両者突出片２ａ、２ｂが交互に
位置するように重ね合ねさており、それぞれの集電体１
０ａ、１０ｂの間には間隔４が形成されている。また、
第１集電体１０ａの突出片２ａ問および第２集電体１０
ｂの突出片２ｂ間にはカーボンが添加されたエポキシ樹
脂からなる導電性樹脂５が介在されており、重ね合わさ
れた第１集電１０ａ同志および第２集電体１０ｂ同志が
結着されているとともに、第１集電体１０ａと第２集電
体１０ｂの間の間隔４が確保されている。

また、第１集電体１０ａの突出片２ａの導電性樹脂５部
には電圧供給源６の正極側のリード線７ａが接続されて
おり、第２集電体１０ｂの突出片２ｂの導電性樹脂５部
には電圧供給源６の負極側のリード線７ｂが接続されて
いる。

これによって、導電性高分子材料を用いたプラスチック
電池用電極１０を構成している。

次に、上述のように構成されたプラスチック電池用電極
１０を製造する方法について説明する。

まず、第３図および第４図に示すようにカーボン繊維１
ａを間隔１ｂが形成されるようにシート状に編み、厚さ
０．４鶴程度の第１集電体１０ａを形成するとともに、
その上端部に突出部２ａを形成する。次に、この第１集
電体１０ａの適所に直径が０．５　ｖｍの白金線からな
るリード線（図示せず）を接続し、これを電圧供給源（
図示せず）の正極側に接続する。同様にして厚さがＱ、
４ｍｍ程度のアルミニウム板を第１集電体１０ａと同じ
大きさに形成すると共に、上端部に突出片２ｂを形成し
て第２集電体１０ｂとする。そして、この第２集電体１
０ｂに直径が０．５ｆｌの白金線からなるリード線（図
示せず）を接続し、これを電圧供給源の負極側に接続す
る。

つづいて、１．０ないし０．２モル（ｍｏＡ／＃）のピ
ロール（Ｃ、ＨＳ　Ｎ）と１．０ないし０．２モール（
ｍｏｇ／ｊ２）のリチウムテトラフルオロボレート　（
ＬｉＢＦａ）をアセトニトリルにｌ容かして電解液を調
整する。そして、この電解液をモレキュラシーブス（脱
水剤）で脱水処理した後、この電解液中に上述の第１集
電体１０ａの突出片２ａを除く部位と第２集電体１０ｂ
の突出片２ｂを除く部位を浸漬し、電気分解を実施する
。

このとき、電流密度は７ｍＡ／ω２とし、通電時間は１
時間とする。この時、電気分解を開始すると同時に、正
極側に接続されている第１集電体１０ａの突出片２ａを
除く部位にテトラフルオロボレートイオン（Ｂ　Ｆ　４
）がドープされた黒色で、しかも導電性のポリピロール
（Ｃ４ＨＩ　Ｎ）　ｎ　３（第１図参照）が表面全体に
重合され、負極側に接続されている第２集電体１０ｂの
突出片２ｂを除く部位にリチウム（Ｌｉ）が析出される
。そして、１時間後第１ｓ電体１０ａ、第２集電体１０
ｂを電解液中から取り出すとともに、正極側に接続され
ているリード線を取り除いてポリピロール３が形成され
た第１集電体１０ａを得る。また、負極側に接続されて
いるリード線を取り除いてリチウムが形成された第２集
電体１０ｂを得る。このようにして、ポリピロール３を
形成した第１集電体１０ａとリチウムが形成された第２
集電体１０ｂの複数枚を得る。

そして、ポリピロール３の形成された第１集電体１０ａ
とリチウムが形成された第２集電体１０ｂとを、第１図
および第２図に示すように両者突出片２ａ、２ｂが交互
に位置するように重ね合わせるとともに、それぞれの集
電体１０ａ、１０ｂの突出片２ａ、２ｂ間にカーボンが
添加されたエポキシ樹脂からなる導電性樹脂５を介在す
る。この時の導電性樹脂５の厚さは各々の集電体１０ａ
１０ｂの間に間隔４が形成される厚さとする。

この状態で、第１集電体１０ａの突出片２ａの導電樹脂
５部に電圧供給源６の正極側のリード線７ａを接続し、
第２集電体１０ｂの突出片２ｂの導電性樹脂５部に電圧
供給源６の負極側のリード線７ｂを接続する。その後、
１２０°Ｃに温度設定されている窒素（Ｎ２）雰囲気中
に１時間保持し、導電性樹脂５の硬化処理を実施する。

これによって、導電性高分子材料を用いたプラスチック
電池用電極ｌＯとして完成される。

ちなみに、上述の実施例になるプラスチック電池用電極
１０と比較例である導電性樹脂５を用いることなく各集
電体１毎に１本のリード線を取り付けたプラスチック電
池用電極について、単セルの充放電時における極間電位
を調査してみた。その結果を第５図に示す。

第５図から明らかなように、上述の実施例になるプラス
チック電池用電極１０と比較例である各集電体１毎にリ
ード線を取り付けたプラスチック電池用電極とも極間電
位は全く一致しており、°実施例になるプラスチック電
池用電極１ｏの抵抗増加は認められなかった。

なお、上述の実施例においては、カーボン繊維１ａから
なるシート状の第１集電体１０ａの表面に直接にポリピ
ロール３を形成したが、第１集電体１０ａの表面にＩＴ
Ｏ（酸化インジウム（Ｉｎ、Ｏｌ）と酸化錫（ＳｎＯ７
）の固溶体）等の導電性材料を被覆し、この表面にポリ
ピロール等の４電性高分子材料を形成することもできる
。

〔発明の効果〕

以上説明したよ゛うに、本発明る係るプラスチック電池
用電極においては、カーボン繊維からなるシート状の第
１集電体とアルミニウムの第２集電体のそれぞれに突出
片を形成して交互に間隔を有して複数枚重ね合わせ、そ
の同一突出片間に導電性樹脂を介在させたから、リード
線の取付は作業を容易に実施することができる効果があ
る。

また、本発明に係るプラスチック電池用電極においては
、電極として完成した際のショートの可能性を排除する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラスチック電池用電極の斜視図
である。第２図は第１図の■−■線に沿った断面図である。第３図は本発明のプラスチック電池用電極に用いられる
第１集電体の斜視図である。第４図は第３図のＡ部円内を拡大した平面図である。第５図は本発明る係るプラスチック電池用電極の極間電
位を示す図である。１０〜−一−−−プラスチック電池用電極１０ａ−−−
−−・第１集電体１０ｂ・−・−第２集電体２ａ、２ｂ−・−突出片３−・・・ポリピロール４−・−・間隔５・・−・導電性樹脂６−・−電圧供給源７ａ、７ｂ・・・−リード線第３図　　　　第４図

Claims

【特許請求の範囲】

　カーボン繊維によって繊維間に間隔を有するようにシ
ート状の集電体を形成するとともに、その端部に突出片
を形成し、この集電体の突出片を除く部位に導電性高分
子材料からなる薄膜を形成して第１集電体とし、端部に
突出片を有するシート状アルミニウム板にリチウムの薄
膜を形成して第２集電体とせしめ、さらに、この第１集
電体と第２集電体を突出片が交互に位置するように間隔
を有して複数枚重ね合わせ、その同一突出片間に導電性
樹脂を介在させて同種の集電体同志を結着し、第１集電
体の突出片の導電性樹脂部に正極のリード線を接続する
とともに、第２集電体の突出片の導電性樹脂部に負極の
リード線を接続したことを特徴するプラスチック電池用
電極。