JPS6229077A - 非水系二次電池 - Google Patents
非水系二次電池Info
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- JPS6229077A JPS6229077A JP60167630A JP16763085A JPS6229077A JP S6229077 A JPS6229077 A JP S6229077A JP 60167630 A JP60167630 A JP 60167630A JP 16763085 A JP16763085 A JP 16763085A JP S6229077 A JPS6229077 A JP S6229077A
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- Japan
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- mixed solvent
- alkyl group
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (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。
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、エネルギー密度が高く、充放電の可逆性が良
好であり、自己放電率が極めて低く、かつ低温特性及び
熱安定性のすぐれた高性能非水系二次電池に関する。
好であり、自己放電率が極めて低く、かつ低温特性及び
熱安定性のすぐれた高性能非水系二次電池に関する。
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点]現在
、汎用されている二次電池には、鉛蓄電池、Nt/Cd
電池等がある。これらの二次電池は、単セルの電池電圧
がせいぜい2.0V程度であり、一般には水溶液系電池
である。近年、電池電圧を高くとることができる二次電
池として、l−iを負極に用いた電池の二次電池化の研
究が盛んに行なわれている。
、汎用されている二次電池には、鉛蓄電池、Nt/Cd
電池等がある。これらの二次電池は、単セルの電池電圧
がせいぜい2.0V程度であり、一般には水溶液系電池
である。近年、電池電圧を高くとることができる二次電
池として、l−iを負極に用いた電池の二次電池化の研
究が盛んに行なわれている。
L+を電極に用いた場合には、水とliとの高い反応性
のため、電解液としては非水系を用いることが必要であ
る。
のため、電解液としては非水系を用いることが必要であ
る。
しかし、liを負極活物質として二次電池反応を行なう
場合には、充電時にし−が還元されるときにデンドライ
トが生じ、充放電効率の低下及び正・負極の短絡等の問
題がある。そのため、デンドライトを防止し、負極の充
放電効率、サイクル寿命を改良するだめの技術開発も数
多く報告されており、例えばメチル化した環状エーテル
系溶媒を電池の電解液の溶媒として用いる方法〔ケー・
エム・アブラハム等“リチウムバッチリーズ″。
場合には、充電時にし−が還元されるときにデンドライ
トが生じ、充放電効率の低下及び正・負極の短絡等の問
題がある。そのため、デンドライトを防止し、負極の充
放電効率、サイクル寿命を改良するだめの技術開発も数
多く報告されており、例えばメチル化した環状エーテル
系溶媒を電池の電解液の溶媒として用いる方法〔ケー・
エム・アブラハム等“リチウムバッチリーズ″。
ジェー・ビー・カルバノ編集、アカデミツクプレス発行
、ロンドン(1983年) <K、H,Abraha
IIletat、 in ”Lithiljlll
Batteries ” 、 J、P、GabanO
。
、ロンドン(1983年) <K、H,Abraha
IIletat、 in ”Lithiljlll
Batteries ” 、 J、P、GabanO
。
editor、 Academicpress、
London (1983) ) ) や電
解液系に添加物を配合したり、電極自体をA1と合金化
することにより、Llのデンドライトを防止する方法〔
特開昭59−108281号〕等が提案されている。
London (1983) ) ) や電
解液系に添加物を配合したり、電極自体をA1と合金化
することにより、Llのデンドライトを防止する方法〔
特開昭59−108281号〕等が提案されている。
また、負極活物質として、アルカリ金属やLl−Aiの
ごときアルカリ金属合金の他に主鎖に共役二重結合を有
する電導性高分子を用いることも知られている〔ジエー
・エイチ・カーフマン。
ごときアルカリ金属合金の他に主鎖に共役二重結合を有
する電導性高分子を用いることも知られている〔ジエー
・エイチ・カーフマン。
ジエー・ダブル・カウファ一、ニー・ジエー・ヒーガー
、アール・カーナー、ニー鴫ジーもマクダイアミド、フ
ィジックスレビュー、。
、アール・カーナー、ニー鴫ジーもマクダイアミド、フ
ィジックスレビュー、。
326巻、第2327頁(1982年) (J、H,
Kaufman。
Kaufman。
J、 )1.にawfer、 A、J、Heeger、
R,Kaner。
R,Kaner。
A、G、HacDiarmid、 phys、 Rev
、、 826.2327(1982) > ) この方法で用いられる電導性高分子としては、ポリアセ
チレンをはじめ、ポリチオフェン及びポリパラフェニレ
ン等がよく知られている。またグラファイトや他の層間
化合物を負極活物質に用いることも知られている。
、、 826.2327(1982) > ) この方法で用いられる電導性高分子としては、ポリアセ
チレンをはじめ、ポリチオフェン及びポリパラフェニレ
ン等がよく知られている。またグラファイトや他の層間
化合物を負極活物質に用いることも知られている。
上記のごとき負極活物質を用いて、二次電池を構成した
場合には、その電池の電解液としては、溶液の電気化学
的安定範囲が広い非水溶媒を用いることが必要である。
場合には、その電池の電解液としては、溶液の電気化学
的安定範囲が広い非水溶媒を用いることが必要である。
しかし、一般に非水溶媒として用いられているプロピレ
ンカーボネートは、負極においてアルカリ金属カチオン
を負極活物質と可逆的に酸化還元させて電池反応を行な
う場合には、負極側の電気化学的安定範囲が狭く、結局
このような電池には用いることができないという難点を
有する(ニー・エヌ・ディ、アンド・ビー・ビー・スリ
パン、ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイ
アテイー、、第117%。
ンカーボネートは、負極においてアルカリ金属カチオン
を負極活物質と可逆的に酸化還元させて電池反応を行な
う場合には、負極側の電気化学的安定範囲が狭く、結局
このような電池には用いることができないという難点を
有する(ニー・エヌ・ディ、アンド・ビー・ビー・スリ
パン、ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサイ
アテイー、、第117%。
11Q2.第 222頁〜第 224頁(1970年)
〈^、N、Dey & B、P、5ullivan、
J、EIectrochem。
〈^、N、Dey & B、P、5ullivan、
J、EIectrochem。
Soc、、 Vol、 117、NO,2,222〜2
24 (1970)> )。
24 (1970)> )。
また同様に、従来公知の環状エーテル系溶媒、例えばテ
トラヒドロフラン、ジオキソラン、2−メチル−テトラ
ヒドロフラン及び4−メチル−ジオキソランのような溶
媒を単独で用いても、アルカリ金属塩との高い反応性や
、その電界液の電気伝導度が低い等の問題があり、高重
合<177LA/crn2以上)で充放電を行なうこと
は不可能であり、高エネルギー密度の二次電池を得るこ
とは困難である。
トラヒドロフラン、ジオキソラン、2−メチル−テトラ
ヒドロフラン及び4−メチル−ジオキソランのような溶
媒を単独で用いても、アルカリ金属塩との高い反応性や
、その電界液の電気伝導度が低い等の問題があり、高重
合<177LA/crn2以上)で充放電を行なうこと
は不可能であり、高エネルギー密度の二次電池を得るこ
とは困難である。
[問題点を解決するための手段及び作用コ本発明者らは
、前記従来技術の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、
特定の電解質と特定組成の混合溶媒からなる電解液を用
いることによって、充放電の可逆性が良好であり、サイ
クル寿命が長く、高エネルギー密度を有し、自己放電率
が極めて低く、かつ熱安定性の良好な高性能の非水系二
次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに至
った。
、前記従来技術の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、
特定の電解質と特定組成の混合溶媒からなる電解液を用
いることによって、充放電の可逆性が良好であり、サイ
クル寿命が長く、高エネルギー密度を有し、自己放電率
が極めて低く、かつ熱安定性の良好な高性能の非水系二
次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに至
った。
即ち、本発明は、正極が次の一般式(1)〔式中、R1
−R4は異なっていても同一でもよく、水素原子、炭素
数が1〜6のアルキル基、炭素数が1〜6のアルコキシ
基または炭素数が6〜15のアリール(aryl )基
である。〕で表わされるアニリル系化合物の酸化重合体
がらなり、負極が軽金属、軽金属の合金または軽金属も
しくは軽金属の合金と電導性高分子との複合体からなり
、電解液が下記の一般式(2)または(3)〔式中、M
はアルカリ金属、Xは周期律表第Va族の元素を示し、
R5〜R1oは異なっていても同一でもよく、水素原子
、ハロゲン原子、炭素数が1〜15のアルキル基、アリ
ール(aryl)基、アリル(allyl)基、アラル
キル基またはハロゲン化アルキル基を示す。〕 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第ma族の元
素を示し、R11〜R14は巽なっても同一でもよく、
水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜15のアルキル
基、アリール(aryl)基、アリル(allyl)基
、アラルキル基またはハロゲン化アルキル基を示す。) で表わされるアルカリ金属塩と、下記の一般式<4〉〔
式中、Rは水素原子、炭素数が1〜15のアルキル基ま
たは炭素数が6〜15のアリール(aryl)基、nは
Oまたは4以下の正の整数である。〕で表わされるスル
ホラン系化合物とエーテル系化合物の混合溶媒とからな
り、かつ混合溶媒はスルホラン系化合物を5〜50容量
%含有することを特徴とする非水系二次電池に関する。
−R4は異なっていても同一でもよく、水素原子、炭素
数が1〜6のアルキル基、炭素数が1〜6のアルコキシ
基または炭素数が6〜15のアリール(aryl )基
である。〕で表わされるアニリル系化合物の酸化重合体
がらなり、負極が軽金属、軽金属の合金または軽金属も
しくは軽金属の合金と電導性高分子との複合体からなり
、電解液が下記の一般式(2)または(3)〔式中、M
はアルカリ金属、Xは周期律表第Va族の元素を示し、
R5〜R1oは異なっていても同一でもよく、水素原子
、ハロゲン原子、炭素数が1〜15のアルキル基、アリ
ール(aryl)基、アリル(allyl)基、アラル
キル基またはハロゲン化アルキル基を示す。〕 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第ma族の元
素を示し、R11〜R14は巽なっても同一でもよく、
水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜15のアルキル
基、アリール(aryl)基、アリル(allyl)基
、アラルキル基またはハロゲン化アルキル基を示す。) で表わされるアルカリ金属塩と、下記の一般式<4〉〔
式中、Rは水素原子、炭素数が1〜15のアルキル基ま
たは炭素数が6〜15のアリール(aryl)基、nは
Oまたは4以下の正の整数である。〕で表わされるスル
ホラン系化合物とエーテル系化合物の混合溶媒とからな
り、かつ混合溶媒はスルホラン系化合物を5〜50容量
%含有することを特徴とする非水系二次電池に関する。
本発明において、アルカリ金属塩と、スルホラン系化合
物とエーテル系化合物とを特定割合で混合してなる混合
溶媒とからなる電解液を用いた効果は極めて顕著であり
、その作用機構の詳細は明らかではないが、電解質とし
てのアルカリ金R怨に対して、スルホラン系化合物とエ
ーテル系化合物からなる混合溶媒が熱的に安定であり、
しかも混合溶媒が電解質自体の分解を抑制する効果があ
り、そしてまた、電解質の混合溶媒への溶解性が良(、
電解液の電気伝導度が従来公知の単独溶媒系に比べて高
いため本発明の効果が発現するものと考えられる。特に
本発明の混合溶媒においてスルホラン系化合物が混合溶
媒の全量に基づいて5容量%から50容四%で用いた場
合、電解液の電気伝導度を特異的に高く維持できること
も大きな効果をもたらす理由と考えられる。
物とエーテル系化合物とを特定割合で混合してなる混合
溶媒とからなる電解液を用いた効果は極めて顕著であり
、その作用機構の詳細は明らかではないが、電解質とし
てのアルカリ金R怨に対して、スルホラン系化合物とエ
ーテル系化合物からなる混合溶媒が熱的に安定であり、
しかも混合溶媒が電解質自体の分解を抑制する効果があ
り、そしてまた、電解質の混合溶媒への溶解性が良(、
電解液の電気伝導度が従来公知の単独溶媒系に比べて高
いため本発明の効果が発現するものと考えられる。特に
本発明の混合溶媒においてスルホラン系化合物が混合溶
媒の全量に基づいて5容量%から50容四%で用いた場
合、電解液の電気伝導度を特異的に高く維持できること
も大きな効果をもたらす理由と考えられる。
本発明で電解質として用いられるアルカリ金属塩は、前
記一般式(2)または(3)で表わされるものである。
記一般式(2)または(3)で表わされるものである。
アルカリ金属塩のアルカリ金属カチオンとしては、例え
ばlt”、Na”、K 。
ばlt”、Na”、K 。
Rb+があげられる。アルカリ金属塩の具体例としては
、Li 8F 、Li PF 、L+ As F6
。
、Li 8F 、Li PF 、L+ As F6
。
Li B (Et ) 、L+ BP h 4 。
L + 8 P h 3 F 、L + B P h
3CfJ、 N a B F 4゜Na B (Bu
) 、Na PF 、Na As F6゜Rb B
F 、Rb PF6等があげられる。
3CfJ、 N a B F 4゜Na B (Bu
) 、Na PF 、Na As F6゜Rb B
F 、Rb PF6等があげられる。
本発明で用いられる混合溶媒の一方の成分であるエーテ
ル系化合物としては、脂肪族エーテル類、飽和環状エー
テル類、芳香族エーテル類があげられる。これらエーテ
ル系化合物の具体例としては、1.2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジェトキシエタン、1,3−ジオキソラン
、4−メチル−1゜3−ジオキソラン、4.4−ジメチ
ル−1,3−ジオキソラン、4.5−ジメチル−1,3
−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、
2.4−ジメチル−1,3−ジオキソラン、テトラハイ
ドロフラン、テトラハイドロビラン、2−メチル−テト
ラハイドロフラン、2,5−ジメチル−テトラハイドロ
フラン、2−メトキシーテ1へラハイドロフラン、アニ
ソール等があげられる。
ル系化合物としては、脂肪族エーテル類、飽和環状エー
テル類、芳香族エーテル類があげられる。これらエーテ
ル系化合物の具体例としては、1.2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジェトキシエタン、1,3−ジオキソラン
、4−メチル−1゜3−ジオキソラン、4.4−ジメチ
ル−1,3−ジオキソラン、4.5−ジメチル−1,3
−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、
2.4−ジメチル−1,3−ジオキソラン、テトラハイ
ドロフラン、テトラハイドロビラン、2−メチル−テト
ラハイドロフラン、2,5−ジメチル−テトラハイドロ
フラン、2−メトキシーテ1へラハイドロフラン、アニ
ソール等があげられる。
また、混合溶媒の他の一方の成分である前記一般式(4
)で表わされるスルホラン系化合物の具体例としては、
スルホラン、3−メチルスルホラン、3−エチルスルホ
ラン、3−ブチルスルホラン、3−フェニルスルホラン
、3.4−ジメチルスルホラン、3.4−ジエチルスル
ホラン等をあげることができるが、これらのうちでも3
−メチルスルホラン、3−エチルスルホラン、スルホラ
ンが好ましい。
)で表わされるスルホラン系化合物の具体例としては、
スルホラン、3−メチルスルホラン、3−エチルスルホ
ラン、3−ブチルスルホラン、3−フェニルスルホラン
、3.4−ジメチルスルホラン、3.4−ジエチルスル
ホラン等をあげることができるが、これらのうちでも3
−メチルスルホラン、3−エチルスルホラン、スルホラ
ンが好ましい。
スルホラン系化合物とエーテル系化合物との混合割合は
、スルホラン系化合物が混合溶媒の全珊に基づいて5〜
50容量%の範囲内であるように混合される。スルホラ
ン系化合物の混合割合が本発明の範囲外の場合には、電
解液の電気化学的安定範囲が狭く、かつ電気伝導度も低
いので、性能の良好な電池が得られ難い。
、スルホラン系化合物が混合溶媒の全珊に基づいて5〜
50容量%の範囲内であるように混合される。スルホラ
ン系化合物の混合割合が本発明の範囲外の場合には、電
解液の電気化学的安定範囲が狭く、かつ電気伝導度も低
いので、性能の良好な電池が得られ難い。
電解質としてのアルカリ金属塩の濃度は、0゜5〜5モ
ル/誌、好ましくは電気伝導度の高い濃度の1.0〜2
.5モル/交の範囲内である。電解液は、アルカリ金属
塩が混合溶媒に対して完全に溶解した状態で用いてもよ
いし、またアルカリ金属塩が混合溶媒に対して飽和以上
の濃度で析出している状態で用いてもよい。かくして得
られる電解液は、その電気化学的安定範囲が極めて広い
。
ル/誌、好ましくは電気伝導度の高い濃度の1.0〜2
.5モル/交の範囲内である。電解液は、アルカリ金属
塩が混合溶媒に対して完全に溶解した状態で用いてもよ
いし、またアルカリ金属塩が混合溶媒に対して飽和以上
の濃度で析出している状態で用いてもよい。かくして得
られる電解液は、その電気化学的安定範囲が極めて広い
。
本発明において用いられる正極活物質は、前記一般式(
1)で表わされるアニリン系化合物の酸化重合体である
。アニリン系化合物の酸化重合体の代表例としては、ポ
リアニリン、ポリ−2−メチル−アニリン、ポリ−2,
5−ジメチル−アニリン、ポリ−2メトキシ−アニリン
、ポリ−2,5−ジメトキシ−アニリン、ポリ−オルソ
フェニレンジアミン等をあげることができる。これらの
酸化重合体のうち好ましいものとしてはポリアニリン、
ポリ−2メチル−アニリン、ポリ−2−メトキシ−アニ
リンをあげることができ、特に好ましいのはポリアニリ
ンをあげることができる。
1)で表わされるアニリン系化合物の酸化重合体である
。アニリン系化合物の酸化重合体の代表例としては、ポ
リアニリン、ポリ−2−メチル−アニリン、ポリ−2,
5−ジメチル−アニリン、ポリ−2メトキシ−アニリン
、ポリ−2,5−ジメトキシ−アニリン、ポリ−オルソ
フェニレンジアミン等をあげることができる。これらの
酸化重合体のうち好ましいものとしてはポリアニリン、
ポリ−2メチル−アニリン、ポリ−2−メトキシ−アニ
リンをあげることができ、特に好ましいのはポリアニリ
ンをあげることができる。
アニリン系化合物の酸化重合体は、電気化学的重合また
は化学的重合のいずれの方法でも製造することができる
。
は化学的重合のいずれの方法でも製造することができる
。
電気化学的重合法を用いる場合、アニリン系化合物の重
合は陽極酸化により行われる。そのためには例えば0.
1〜50rrLA/cm2の電流密度が用いられる。多
くは1〜100ボルトの電圧が印加される。重合は好ま
しくはポリアニリン系化合物が可溶な補助液体の存在下
で行われる。そのためには水または極性有機溶剤を使用
できる。
合は陽極酸化により行われる。そのためには例えば0.
1〜50rrLA/cm2の電流密度が用いられる。多
くは1〜100ボルトの電圧が印加される。重合は好ま
しくはポリアニリン系化合物が可溶な補助液体の存在下
で行われる。そのためには水または極性有機溶剤を使用
できる。
重合は錯化合物化剤の存在下で行われる。これは、アニ
オンとしてSF′4.As F: 、ASFi 。
オンとしてSF′4.As F: 、ASFi 。
Sb Fi 、Sb’Cjl −、PFi 、CJlO
: 。
: 。
H80iおよび3042−の基、またはCfJ−。
Bl”、I−などのハロゲン族イオンを含有する塩を意
味する。
味する。
これらの塩は、カチオンとして例えば4級アンモニウム
カチオン、li、NaまたはKを含有する。この種の化
合物の使用は既知であって、本発明の対象ではない。こ
れらの化合物は通常は酸化重合体がアニオン性錯化合物
化剤を20〜100モル%含有する量で用いられる。
カチオン、li、NaまたはKを含有する。この種の化
合物の使用は既知であって、本発明の対象ではない。こ
れらの化合物は通常は酸化重合体がアニオン性錯化合物
化剤を20〜100モル%含有する量で用いられる。
アニリン系化合物の酸化重合体を化学的重合方法で製造
する場合には、例えばアニリンを酸性水溶液中で酸化剤
、例えば過硫酸カリウムにより重合させることができる
。この方法によると、酸化重合体が微粉末状で得られる
。この方法においても塩が存在するので、酸化重合体は
反応するアニオンにより錯化合物になっている。
する場合には、例えばアニリンを酸性水溶液中で酸化剤
、例えば過硫酸カリウムにより重合させることができる
。この方法によると、酸化重合体が微粉末状で得られる
。この方法においても塩が存在するので、酸化重合体は
反応するアニオンにより錯化合物になっている。
アニオンで錯化合物化して得られる酸化重合体は、その
まま本発明の非水系二次電池の正極として用いてもよい
し、また錯化したアニオンを化学的または電気化学的に
とり除いてから正極として用いてもよい。
まま本発明の非水系二次電池の正極として用いてもよい
し、また錯化したアニオンを化学的または電気化学的に
とり除いてから正極として用いてもよい。
負極活物質として用いられる軽金属どしては、アルカリ
金属類、へ1等があげられ、軽金属の合金としては、L
i−AfJ、Li −Pb −8n 。
金属類、へ1等があげられ、軽金属の合金としては、L
i−AfJ、Li −Pb −8n 。
L i −Pb −8n −cct−si及びLi −
Pb −QtJ−3iなどがあげられる。軽金属または
軽金属の合金と電導性高分子からなる複合体を作製する
ために用いられる電導性高分子としては、ポリチオフェ
ン及びチオフェン誘導体の重合体、ポリキノリン、ボリ
アセン、ポリバラフェニレン、ポリアセチレン等があげ
られる。ここでいう複合体とは、軽金属または軽金属の
合金と電導性高分子との均一な混合物、積層体および基
体となる成分を他の成分で修飾した修飾体を意味する。
Pb −QtJ−3iなどがあげられる。軽金属または
軽金属の合金と電導性高分子からなる複合体を作製する
ために用いられる電導性高分子としては、ポリチオフェ
ン及びチオフェン誘導体の重合体、ポリキノリン、ボリ
アセン、ポリバラフェニレン、ポリアセチレン等があげ
られる。ここでいう複合体とは、軽金属または軽金属の
合金と電導性高分子との均一な混合物、積層体および基
体となる成分を他の成分で修飾した修飾体を意味する。
複合体の代表例としては、例えばAIとポリアセチレン
またはポリバラフェニレンからなる複合体、Li−Al
1合金とポリアセチレンまたはポリバラフェニレンから
なる複合体などをあげることができる。
またはポリバラフェニレンからなる複合体、Li−Al
1合金とポリアセチレンまたはポリバラフェニレンから
なる複合体などをあげることができる。
本発明の非水系二次電池の電極として用いられるアニリ
ン系化合物の酸化重合体には、当該業者によく知られて
いるように、他の適当な導電材料、例えばカーボンブラ
ック、アセチレンブラック、金属粉、金属繊維、炭素i
ii維等を混合してもよい。
ン系化合物の酸化重合体には、当該業者によく知られて
いるように、他の適当な導電材料、例えばカーボンブラ
ック、アセチレンブラック、金属粉、金属繊維、炭素i
ii維等を混合してもよい。
また、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−プロピレ
ン−ターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM等
の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
ン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−プロピレ
ン−ターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM等
の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
本発明においては、必要ならばポリエチレン、ポリプロ
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜、天然繊維紙やガ
ラス繊維等を隔膜として用いてもよい。
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜、天然繊維紙やガ
ラス繊維等を隔膜として用いてもよい。
また、本発明の非水系二次電池に用いられる電極のある
種のものは、酸素または水と反応して電池の性能を低下
させる場合もあるので、電池は密閉式にして実質的に無
酸素及び無水の状態であることが望ましい。
種のものは、酸素または水と反応して電池の性能を低下
させる場合もあるので、電池は密閉式にして実質的に無
酸素及び無水の状態であることが望ましい。
[発明の効果〕
本発明の非水系二次電池は、従来公知のプロピレンカー
ボネートやテトラヒドロフランを単独で用いた二次電池
に比較して、(1)エネルギー密度が大きい、(ii)
電圧の平坦性が良好である、(iii )自己放電が少
ない、(iV)繰り返し寿命が長い、(V)低温特性が
良好である、(Vi)熱安定性がh好である、という利
点を有する。
ボネートやテトラヒドロフランを単独で用いた二次電池
に比較して、(1)エネルギー密度が大きい、(ii)
電圧の平坦性が良好である、(iii )自己放電が少
ない、(iV)繰り返し寿命が長い、(V)低温特性が
良好である、(Vi)熱安定性がh好である、という利
点を有する。
本発明の非水系二次電池は、軽量、小型で、かつ高いエ
ネルギー密度を有するからポータプル機器、電気自動車
、ガソリン自動車及び電力貯蔵用バッテリーとして有用
である。
ネルギー密度を有するからポータプル機器、電気自動車
、ガソリン自動車及び電力貯蔵用バッテリーとして有用
である。
[実 施 例]
以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
実施例 1
正極に化学的に酸化重合して得たポリアニリンを用い、
負極にL;とA1の原子比が40:60のLi−Al1
合金を用い、電解液としてはスルホランの含有率が20
容伍%のスルホランと1.2−ジメトキシエタンの混合
溶媒と1iPFaからなるLi PFaの濃度が1モル
/ρの溶液を用い、第1図の実験セルを用いて電池のサ
イクルテストを行った。
負極にL;とA1の原子比が40:60のLi−Al1
合金を用い、電解液としてはスルホランの含有率が20
容伍%のスルホランと1.2−ジメトキシエタンの混合
溶媒と1iPFaからなるLi PFaの濃度が1モル
/ρの溶液を用い、第1図の実験セルを用いて電池のサ
イクルテストを行った。
充放電の電流密度を5.0mA/a++2の一定電流と
し、放電終止電圧を1,0■に規定し、放電から始め、
次いで直ちに充N電気量を正極ポリアニリンの繰り返し
単位当りの分子に対し20モル%相当(この電気量は、
負極に用いたLi−A愛合金の全リチウムの反応量の了
/3に相当する。)にして、充放電を繰り返したところ
、繰り返し回数50回目の放電電圧と時間の関係は、第
2図の(a)の曲線になった。その時の充放電効率は9
5%であった。また、繰り返し回数5回目の充電後、開
回路にして24時間放置後放電を行なったところ、繰り
返し回数4回目の充放電効率が99%であったのに対し
、24時間の自己放電テストでの充放電効率は94%で
あった。この電池の繰り返し回数50回目の放電曲線か
ら計算した正極及び負極の活物質に対する理論エネルギ
ー密度は、182W −hr/ K9であった。なお、
電池実験はすべて室温く20℃)で行なった。
し、放電終止電圧を1,0■に規定し、放電から始め、
次いで直ちに充N電気量を正極ポリアニリンの繰り返し
単位当りの分子に対し20モル%相当(この電気量は、
負極に用いたLi−A愛合金の全リチウムの反応量の了
/3に相当する。)にして、充放電を繰り返したところ
、繰り返し回数50回目の放電電圧と時間の関係は、第
2図の(a)の曲線になった。その時の充放電効率は9
5%であった。また、繰り返し回数5回目の充電後、開
回路にして24時間放置後放電を行なったところ、繰り
返し回数4回目の充放電効率が99%であったのに対し
、24時間の自己放電テストでの充放電効率は94%で
あった。この電池の繰り返し回数50回目の放電曲線か
ら計算した正極及び負極の活物質に対する理論エネルギ
ー密度は、182W −hr/ K9であった。なお、
電池実験はすべて室温く20℃)で行なった。
比較例 1
電解液の溶媒として従来公知のプロピレンカーボネート
を単独で用いた以外は、両電極の物質及び重量等はずべ
て実施例1と全く同様の方法で実験を行なったところ、
繰り返し回数50回目の放電電圧と時間の関係は、第2
図の(b)の曲線になつだ。その時の充放電効率は78
%であった。また繰り返し回数5回目の充電後、開回路
にして24時間の自己放電テストを行なったところ、繰
り返し回数4回目の充放電効率は88%であったのに対
し、自己放電テストでの充放電効率は81%であった。
を単独で用いた以外は、両電極の物質及び重量等はずべ
て実施例1と全く同様の方法で実験を行なったところ、
繰り返し回数50回目の放電電圧と時間の関係は、第2
図の(b)の曲線になつだ。その時の充放電効率は78
%であった。また繰り返し回数5回目の充電後、開回路
にして24時間の自己放電テストを行なったところ、繰
り返し回数4回目の充放電効率は88%であったのに対
し、自己放電テストでの充放電効率は81%であった。
また、繰り返し回数50回目の放電曲線から計算した正
極及び負極の活物質に対するエネルギー密度ハ154W
−hr/I’(9であった。
極及び負極の活物質に対するエネルギー密度ハ154W
−hr/I’(9であった。
実施例 2
正極に化学的に酸化重合して得たポリ−2−メトキシ−
アニリンを用い、負極にチーグラー・ナツタ触媒を用い
て化学重合を行なって得たポリアセチレンに、あらかじ
めリチウムを電気化学的にアセチレンの繰り返し分子量
単位当り、8モル%ドーピングしたものを用い、電解液
としてスルホランの含有率が20容量%であるスルホラ
ンと1゜2−ジメトキシエタンの混合溶媒としi BF
4からなる1iBF4のm度が1モル/ρの溶液を用い
、実施例1と同じセルを用いて電池のサイクルテストを
行なった。
アニリンを用い、負極にチーグラー・ナツタ触媒を用い
て化学重合を行なって得たポリアセチレンに、あらかじ
めリチウムを電気化学的にアセチレンの繰り返し分子量
単位当り、8モル%ドーピングしたものを用い、電解液
としてスルホランの含有率が20容量%であるスルホラ
ンと1゜2−ジメトキシエタンの混合溶媒としi BF
4からなる1iBF4のm度が1モル/ρの溶液を用い
、実施例1と同じセルを用いて電池のサイクルテストを
行なった。
充放電の電流密度を2.0′IrLA/CIn2の一定
電流とし、放電終止電圧を2. OVに規定し、実施例
1と同様放電から始めた。次いで、直ちに充電電気量を
負極ポリアセチレンに対し6モル%相当(この電気量は
、正極に用いたポリ−2−メトキシ−アニリンに対して
は約50モル%に相当する。)にして充放電を繰り返し
たところ、繰り返し回数50回目の充放電効率は99%
以上であった。
電流とし、放電終止電圧を2. OVに規定し、実施例
1と同様放電から始めた。次いで、直ちに充電電気量を
負極ポリアセチレンに対し6モル%相当(この電気量は
、正極に用いたポリ−2−メトキシ−アニリンに対して
は約50モル%に相当する。)にして充放電を繰り返し
たところ、繰り返し回数50回目の充放電効率は99%
以上であった。
また、実施例1と同様に繰り返し回数5回目に24時間
の自己放電テストを行なったところ、その時の充放電効
率は98%であった。
の自己放電テストを行なったところ、その時の充放電効
率は98%であった。
この電池の繰り返し回数50回目の放電曲線から計算し
た正極及び負極の活物質に対するエネルギー密度ハ17
7W −hr/ K9であった。
た正極及び負極の活物質に対するエネルギー密度ハ17
7W −hr/ K9であった。
比較例 2
実施例2で用いた混合溶媒の代りに、2−メチル−テト
ラヒドロフランの単独溶媒を用いた以外は、実施例2と
全く同様の方法で電池のサイクルテストを行なった。
ラヒドロフランの単独溶媒を用いた以外は、実施例2と
全く同様の方法で電池のサイクルテストを行なった。
この電池の繰り返し回数5回目の24時間の自己放電テ
ストを行なったときの充放電効率は86%であった。
ストを行なったときの充放電効率は86%であった。
また、この電池の繰り返し回数50回目のエネルギー密
度は152W −hr、”igであった。
度は152W −hr、”igであった。
実施例 3
実施例1で用いた電池と全く同様の電池を構成し、温度
特性を調べるため、実施例1と同様の条件でサイクル4
回目までは、室温(20℃)で電池実験を行ない、続い
て電池系を一30℃に保持しながらサイクル5回目から
は、1密、放電終止電圧は、1m時の実験と同様の条件
で低湿での充放電の繰り返し実験を行なった。この電池
の繰り返し回数20回目の充放電効率は99%以上であ
り、また繰り返し回数20回目の放電カーブから実施例
1と同様の方法で計算したエネルギー密度は174W・
hr/Kyであった。さらに、繰り返し回数25回目に
、24時間の自己放電テストを行なったところ、この時
の充放電効率は99%であった。続いて、26回目のサ
イクルから、電池系の温度を40°Cに昇温させて温度
を40℃の一定に保ちながら充放電の繰り返し実験を行
なったところ、繰り返し回数30回目の充放電効率は9
3%であった。この時のエネルギー密度は176W −
hr/l(9であった。さらに40℃での自己放電率を
調べるため、繰り返し回数35回目の24時間の自己放
電テストを行なったところ、その時の充放電効率は91
%であった。
特性を調べるため、実施例1と同様の条件でサイクル4
回目までは、室温(20℃)で電池実験を行ない、続い
て電池系を一30℃に保持しながらサイクル5回目から
は、1密、放電終止電圧は、1m時の実験と同様の条件
で低湿での充放電の繰り返し実験を行なった。この電池
の繰り返し回数20回目の充放電効率は99%以上であ
り、また繰り返し回数20回目の放電カーブから実施例
1と同様の方法で計算したエネルギー密度は174W・
hr/Kyであった。さらに、繰り返し回数25回目に
、24時間の自己放電テストを行なったところ、この時
の充放電効率は99%であった。続いて、26回目のサ
イクルから、電池系の温度を40°Cに昇温させて温度
を40℃の一定に保ちながら充放電の繰り返し実験を行
なったところ、繰り返し回数30回目の充放電効率は9
3%であった。この時のエネルギー密度は176W −
hr/l(9であった。さらに40℃での自己放電率を
調べるため、繰り返し回数35回目の24時間の自己放
電テストを行なったところ、その時の充放電効率は91
%であった。
比較例3
比較例1で用いた電池と全く同様の電池を構成し、実施
例3と全く同様の条件で温度特性を調べた。
例3と全く同様の条件で温度特性を調べた。
この電池の一30℃での充放電効率は93%であり一3
0℃でのエネルギー密度は141W −hr/ Kgで
あった。
0℃でのエネルギー密度は141W −hr/ Kgで
あった。
また、この温度で自己放電テストを行なった場合の充放
電効率は96%であった。さらに、40℃での繰り返し
回数30回目の充放電効率は80%でありこの時のエネ
ルギー密度は149W −hr/ Kyであった。また
、繰り返し回数35回目に自己放電テストを行なった時
の充放電効率は68%であった。
電効率は96%であった。さらに、40℃での繰り返し
回数30回目の充放電効率は80%でありこの時のエネ
ルギー密度は149W −hr/ Kyであった。また
、繰り返し回数35回目に自己放電テストを行なった時
の充放電効率は68%であった。
実施例1にJ5いて用いた混合溶媒の代わりに、表に示
した溶媒を用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で
電池実験を行なった。その結果を表に示した。
した溶媒を用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で
電池実験を行なった。その結果を表に示した。
表
第1図は本発明の一興体例である非水系二次電池の特性
測定用電池セルの新面概略図であり、第2図は実施例1
及び比較例1における繰り返し回数50回目の放電電圧
と放電時間との関係を示した図である。 1・・・負極用リード線 2・・・負極集電体3・・
・負 極 4・・・多孔質ガラスセパレーター 5・・・正 極 6・・・正極集電体7・・
・正極り−ド18・・・テフロン製容器特許出願人
昭和電工株式会社 株式会社日立製作所 代 理 人 弁理士 菊 地 精
−第1図 1′
測定用電池セルの新面概略図であり、第2図は実施例1
及び比較例1における繰り返し回数50回目の放電電圧
と放電時間との関係を示した図である。 1・・・負極用リード線 2・・・負極集電体3・・
・負 極 4・・・多孔質ガラスセパレーター 5・・・正 極 6・・・正極集電体7・・
・正極り−ド18・・・テフロン製容器特許出願人
昭和電工株式会社 株式会社日立製作所 代 理 人 弁理士 菊 地 精
−第1図 1′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 正極が下記の一般式(1) ▲数式、化学式、表等があります▼(1) 〔式中、R_1〜R_4は異なっていても同一でもよく
、水素原子、炭素数が1〜6のアルキル基、炭素数が1
〜6のアルコキシ基または炭素数が6〜15のアリール
(aryl)基である。〕で表わされるアニリン系化合
物の酸化重合体からなり、負極が軽金属、軽金属の合金
または軽金属もしくは軽金属の合金と電導性高分子との
複合体からなり、電解液が次の一般式(2)または(3
)▲数式、化学式、表等があります▼(2) (式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第Va族の元
素を示し、R_5〜R_1_0は異なつていても同一で
もよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜15の
アルキル基、アリール(aryl)基、アリル(all
yl)基、アラルキル基またはハロゲン化アルキル基を
示す。〕 ▲数式、化学式、表等があります▼(3) 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第IIIa族の
元素を示し、R_1_1〜R_1_4は異なっても同一
でもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜15
のアルキル基、アリール(aryl)基、アリル(al
lyl)基、アラルキル基またはハロゲン化アルキル基
を示す。〕で表わされるアルカリ金属塩と、下記の一般
式(4) ▲数式、化学式、表等があります▼(4) 〔式中、Rは水素原子、炭素数が1〜15のアルキル基
または炭素数が6〜15のアリール(aryl)基、n
は0または4以下の正の整数である。〕で表わされるス
ルホラン系化合物とエーテル系化合物の混合溶媒とから
なり、かつ混合溶媒はスルホラン系化合物を5〜50容
量%含有することを特徴とする非水系二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60167630A JPS6229077A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 非水系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60167630A JPS6229077A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 非水系二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6229077A true JPS6229077A (ja) | 1987-02-07 |
Family
ID=15853342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60167630A Pending JPS6229077A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 非水系二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6229077A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150076389A1 (en) * | 2012-03-29 | 2015-03-19 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. | Electrolyte solution for electrochemical devices, aluminum electrolytic capacitor, and electric double layer capacitor |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP60167630A patent/JPS6229077A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150076389A1 (en) * | 2012-03-29 | 2015-03-19 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. | Electrolyte solution for electrochemical devices, aluminum electrolytic capacitor, and electric double layer capacitor |
US9583272B2 (en) * | 2012-03-29 | 2017-02-28 | Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. | Electrolyte solution for electrochemical devices, aluminum electrolytic capacitor, and electric double layer capacitor |
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