JPS6235465A - 非水二次電池 - Google Patents
非水二次電池Info
- Publication number
- JPS6235465A JPS6235465A JP60172422A JP17242285A JPS6235465A JP S6235465 A JPS6235465 A JP S6235465A JP 60172422 A JP60172422 A JP 60172422A JP 17242285 A JP17242285 A JP 17242285A JP S6235465 A JPS6235465 A JP S6235465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- discharge
- battery
- polymer
- liquid range
- 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
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Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (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、自己放電が小さく、
サイクル寿命が長く、かつ充・放電効率(クーロン効率
)の良好な非水二次電池に関するものである。
サイクル寿命が長く、かつ充・放電効率(クーロン効率
)の良好な非水二次電池に関するものである。
[従来の技術]
主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物を電極に用い
た、いわゆるポリマー電池は、高エネルギー密度二次電
池として期待されている。
た、いわゆるポリマー電池は、高エネルギー密度二次電
池として期待されている。
ポリマー電池に関してはすでに多くの報告がなされてお
り、例えば、ビー・ジエー・ナイグレイ等、ジャーナル
・オブ・ザ・ケミカル・ツナイアティ、ケミカル・コミ
ュニケーション、1979年。
り、例えば、ビー・ジエー・ナイグレイ等、ジャーナル
・オブ・ザ・ケミカル・ツナイアティ、ケミカル・コミ
ュニケーション、1979年。
第 594頁(P、J、Nigrey等、J、C,S、
、 Chcm。
、 Chcm。
Cou+un、 、ユ979 594) 、ジャーナル
・エレクトロケミカル・ソサイアティ、 1981年、
第1651頁(J、EIectroche++、 So
c、、 1981 1651 ) 、特開昭56−13
6469号、同57−121168号、同59−387
0号、同59−3872号、同59−3873号、同5
9−196566号、同59−196573号、同59
−203368号、同59−203369号等をその一
部としてあげることができる。
・エレクトロケミカル・ソサイアティ、 1981年、
第1651頁(J、EIectroche++、 So
c、、 1981 1651 ) 、特開昭56−13
6469号、同57−121168号、同59−387
0号、同59−3872号、同59−3873号、同5
9−196566号、同59−196573号、同59
−203368号、同59−203369号等をその一
部としてあげることができる。
また、共役系高分子の一種であるアニリンを酸化重合し
て得られるポリアニリンを水溶液系または非水溶媒系の
電池の電極として用いる提案もすでになされている〔エ
イ・ジー・マツクダイアーミド等、ポリマー・プレブリ
ンツ、第25巻、ナンバー2.第 248頁(1981
1年) [A、G、HacDiarmid等、Pol
ymer Preprints、旦N0.2.248(
1984)] 、佐々木等、電気化学協会第50回大会
要旨集、123(1983) 、電気化学協会第51回
大会要旨集、228(1984)) 。
て得られるポリアニリンを水溶液系または非水溶媒系の
電池の電極として用いる提案もすでになされている〔エ
イ・ジー・マツクダイアーミド等、ポリマー・プレブリ
ンツ、第25巻、ナンバー2.第 248頁(1981
1年) [A、G、HacDiarmid等、Pol
ymer Preprints、旦N0.2.248(
1984)] 、佐々木等、電気化学協会第50回大会
要旨集、123(1983) 、電気化学協会第51回
大会要旨集、228(1984)) 。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、従来公知のポリマーをI[iに用いたポリマー
電池では、(i)高エネルギー密度、(ii)低自己放
電、(iii )高充・放電効率および(iV)長サイ
クル寿命を同時に満足するものは得られていなかった。
電池では、(i)高エネルギー密度、(ii)低自己放
電、(iii )高充・放電効率および(iV)長サイ
クル寿命を同時に満足するものは得られていなかった。
[問題点を解決するための手段]
本発明者らは、前記4つの電池性能を同時に満足する二
次電池を得るべく種々検討した結果、ポリアニリン系化
合物を正極に用い、電解液中に特定の金属イオンを含有
する電解液を用いることにより、上記の4つの性能を同
時に満足することのできる非水二次電池が得られること
を見い出し、本発明に到達した。
次電池を得るべく種々検討した結果、ポリアニリン系化
合物を正極に用い、電解液中に特定の金属イオンを含有
する電解液を用いることにより、上記の4つの性能を同
時に満足することのできる非水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、本発明は、正極がポリアニリン系化合物からなり
、電解液がNa+、K”、Mg”+およびAN3+から
選ばれた少なくとも一種の金属イオンとLi+を含有す
ることを特徴とする非水二次電池に関する。
、電解液がNa+、K”、Mg”+およびAN3+から
選ばれた少なくとも一種の金属イオンとLi+を含有す
ることを特徴とする非水二次電池に関する。
本発明の非水二次電池の正極に用いられるポリアニリン
系化合物は、下記の一般式(1〉と(2)、および構造
式(3)から選ばれた少なくとも一種のアニリン系化合
物を酸化重合または酸化共重合することによって得られ
る。
系化合物は、下記の一般式(1〉と(2)、および構造
式(3)から選ばれた少なくとも一種のアニリン系化合
物を酸化重合または酸化共重合することによって得られ
る。
〔但し、式中、R+ 、R2は炭素数が5以下のアルキ
ル基または炭素数が5以下のアルコキシ基、X、Yは0
.1または2である。〕 一般式が(1)および(2)で表わされるアニリン系化
合物の具体例としては、アニリン、2−メチル−アニリ
ン、2,5−ジメチル−アニリン、2−メトキシ−アニ
リン、2,5−ジメトキシ−アニリン、オルソ−フェニ
レンジアミン、3−メチル−1,2−ジアミノ−ベンゼ
ン等があげられる。式(1)〜(3)で表わされるアニ
リン系化合物のうちでも好ましいものとしては、アニリ
ン、オルソ−フェニレンジアミン、トリフェニルアミン
があげられ、特に好ましいものとしてはアニリンがあげ
られる。
ル基または炭素数が5以下のアルコキシ基、X、Yは0
.1または2である。〕 一般式が(1)および(2)で表わされるアニリン系化
合物の具体例としては、アニリン、2−メチル−アニリ
ン、2,5−ジメチル−アニリン、2−メトキシ−アニ
リン、2,5−ジメトキシ−アニリン、オルソ−フェニ
レンジアミン、3−メチル−1,2−ジアミノ−ベンゼ
ン等があげられる。式(1)〜(3)で表わされるアニ
リン系化合物のうちでも好ましいものとしては、アニリ
ン、オルソ−フェニレンジアミン、トリフェニルアミン
があげられ、特に好ましいものとしてはアニリンがあげ
られる。
本発明に用いられるアニリン系化合物の酸化重合体また
は酸化共重合体(以下、両者を合せて酸化重合体と略称
する)は、電気化学的重合法または化学的重合法のいず
れの方法でも製造することができる。
は酸化共重合体(以下、両者を合せて酸化重合体と略称
する)は、電気化学的重合法または化学的重合法のいず
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1〜
20mA/α2の電流密度が用いられる。多くは1〜3
00ボルトの電圧が印加される。
合は陽極酸化により行われる。そのためには例えば1〜
20mA/α2の電流密度が用いられる。多くは1〜3
00ボルトの電圧が印加される。
重合は好ましくは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。水と混合しうる溶剤を使用するときは少
量の水を添加してもよい。優れた有磯溶剤は、アルコー
ル、エーテル例えばジオキサンまたはテトラヒドロフラ
ン、アセトンまたはアセトニトリル、ベンゾニトリル、
ジメチルホルムアミドまたはN−メチルピロリドンであ
る。
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。水と混合しうる溶剤を使用するときは少
量の水を添加してもよい。優れた有磯溶剤は、アルコー
ル、エーテル例えばジオキサンまたはテトラヒドロフラ
ン、アセトンまたはアセトニトリル、ベンゾニトリル、
ジメチルホルムアミドまたはN−メチルピロリドンであ
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BF? 、As Fi 、ASFi 。
オンとしてBF? 、As Fi 、ASFi 。
Sb Fi 、Sb Cj−、PFii 、CM O″
4゜を含有する塩を意味する。
4゜を含有する塩を意味する。
これらの塩は、カチオンとして例えばH+、4級アンモ
ニウムカチオン、リチウム、ナトリウムまたはカリウム
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。
ニウムカチオン、リチウム、ナトリウムまたはカリウム
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。
酸化重合体を化学的方法で製造する場合には、例えばア
ニリン系化合物を水溶液中で強酸例えば塩酸および無機
の過酸化物例えば過硫酸カリウムにより1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。これらの方法においても塩が存在するので、
酸化重合体は対応するアニオンにより錯化合物になって
いる。
ニリン系化合物を水溶液中で強酸例えば塩酸および無機
の過酸化物例えば過硫酸カリウムにより1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。これらの方法においても塩が存在するので、
酸化重合体は対応するアニオンにより錯化合物になって
いる。
電極として使用しうる成形体は、種々の方法により得ら
れる。例えばアニリン系化合物の陽極酸化の場合は、ア
ニオンにより錯化合物化され、そして使用陽極の形を呈
する重合体が形成される。
れる。例えばアニリン系化合物の陽極酸化の場合は、ア
ニオンにより錯化合物化され、そして使用陽極の形を呈
する重合体が形成される。
陽極が平らな形状ならば、重合体の平らな層が形成され
る。酸化重合体微粉末の製法を利用するときは、この微
粉末を既知方法により加圧および加熱下に成形体に圧縮
成形することができる。多くの場合室温〜300℃の温
度および10〜10,0OOKy/crt+2の圧力が
用いられる。アニオン性の錯化合物化した酸化重合体を
製造するためのこの既知方法によれば、任意の形の成形
体を畳ることができる。
る。酸化重合体微粉末の製法を利用するときは、この微
粉末を既知方法により加圧および加熱下に成形体に圧縮
成形することができる。多くの場合室温〜300℃の温
度および10〜10,0OOKy/crt+2の圧力が
用いられる。アニオン性の錯化合物化した酸化重合体を
製造するためのこの既知方法によれば、任意の形の成形
体を畳ることができる。
即ち例えば薄膜、板または立体形態の成形物が用いられ
る。
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取
り除いたものを正極として用いてもよい。
まま本発明の非水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取
り除いたものを正極として用いてもよい。
本発明の非水二次電池の電解液中の支持電解質のカチオ
ン成分は、Na +、K” 、Mg2+およびA13+
から選ばれた少なくとも一種の金属イオンとli +で
ある。
ン成分は、Na +、K” 、Mg2+およびA13+
から選ばれた少なくとも一種の金属イオンとli +で
ある。
支持電解質の代表的なアニオン成分としては、例えばC
ρO’;+、PFi 、AS Fi 、As F’q。
ρO’;+、PFi 、AS Fi 、As F’q。
303 CFi 、BF″4、およびSRイ(但し、R
は炭素数が1〜10のアルキル基またはアリール基)等
があげられる。
は炭素数が1〜10のアルキル基またはアリール基)等
があげられる。
支持電解質の金属塩の具体例としては、し1PFa、L
i5bFe、Licjo4゜Li As Fa 、CF
3803 Li 、Li BF4 。
i5bFe、Licjo4゜Li As Fa 、CF
3803 Li 、Li BF4 。
Li B (80)4.1i B (Ej)2(Btl
)2゜Na PFe 、Na BF4 、Na As
Fs 。
)2゜Na PFe 、Na BF4 、Na As
Fs 。
Na B (Bu)4. KB (BIJ)4 、 K
As Fa 。
As Fa 。
M(+ (CfJ 04 )2 、M(1804
。
。
AJ K (804)2 、 AM Na
(804)2 。
(804)2 。
八ρ2(304)3などをあげることができるが、必ず
しもこれらに限定されるものではない。
しもこれらに限定されるものではない。
1−i+とNa ” 、 K” 、 M(II 2+お
よびA13+から選ばれた少なくとも一種の金属イオン
(他の金属イオン)の混合割合は、Li+1モルに対し
て他の金属イオンを0.01〜0.5モル、好ましくは
0.01〜0.1モルの範囲内であることが望ましい。
よびA13+から選ばれた少なくとも一種の金属イオン
(他の金属イオン)の混合割合は、Li+1モルに対し
て他の金属イオンを0.01〜0.5モル、好ましくは
0.01〜0.1モルの範囲内であることが望ましい。
なお、上記において、他の金属イオンを二種以上使用す
る場合は、それらの合計伍として計算する。
る場合は、それらの合計伍として計算する。
電解液中にL1+が存在しない場合、または他の金属イ
オンが存在しない場合は、本発明の顕著な効果が得られ
ない。
オンが存在しない場合は、本発明の顕著な効果が得られ
ない。
支持電解質の濃度は、正極に用いる酸化重合体の種類、
陰極の種類、充電条件、作動温度、支持電解質の種類お
よび有様溶媒の種類等によって異なるので一概には規定
することはできないが、一般には0.5〜10モル/ρ
の範囲内であることが好ましい。電解液は均−系でも不
均一系でもよい。
陰極の種類、充電条件、作動温度、支持電解質の種類お
よび有様溶媒の種類等によって異なるので一概には規定
することはできないが、一般には0.5〜10モル/ρ
の範囲内であることが好ましい。電解液は均−系でも不
均一系でもよい。
本発明の非水二次電池に用いられる負極は特に制限はな
く、例えばポリピロールおよびポリピロール誘導体、ボ
リアオフエンおよびポリチオフェン誘導体、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
等の電導性高分子、グラファイト、TiS2等の層間化
合物、Ll。
く、例えばポリピロールおよびポリピロール誘導体、ボ
リアオフエンおよびポリチオフェン誘導体、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
等の電導性高分子、グラファイト、TiS2等の層間化
合物、Ll。
1j−AJ等のアルカリ金属またはその合金、Li金属
またはその合金と電導性高分子との複合体等があげられ
るが、これらのうちで好ましいものとしてはポリアセチ
レン、ポリパラフェニレン、Li−/M1合金および複
合体、特に好ましくはL i −A1合金および複合体
をあげることができる。
またはその合金と電導性高分子との複合体等があげられ
るが、これらのうちで好ましいものとしてはポリアセチ
レン、ポリパラフェニレン、Li−/M1合金および複
合体、特に好ましくはL i −A1合金および複合体
をあげることができる。
本発明の非水二次電池の電極として用いられる酸化重合
体および電導性高分子には、当該業者に良く知られてい
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、金底m雑、炭素繊維等
を混合してもよい。
体および電導性高分子には、当該業者に良く知られてい
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、金底m雑、炭素繊維等
を混合してもよい。
また、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ボリプロピレ
ン、ポリ(テトラフロロエチレン)、エチレンープロビ
レンージエンーターボリマー(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(テトラフロロエチレン)、エチレンープロビ
レンージエンーターボリマー(EPDM)、スルホン化
EPDM等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
本発明の非水二次電池の電解液の溶媒として単独または
混合して用いられる有機溶媒としては次のものがあげら
れる。
混合して用いられる有機溶媒としては次のものがあげら
れる。
アルキレン ニトリル:例、クロトニトリル(液状範囲
、−51,1℃〜120℃)トリアルキル ボレート二
個、ホウ酸トリメチル、(CH30)3 B (液状範
囲、−29,3℃〜67℃)テトラアルキル シリケー
ト二側、ケイ酸テトラメチル、(CI−h O)4 S
i (沸点、121℃)ニトロアルカン:例、ニトロ
メタン、 CH3NO2(液状範囲、−11℃〜ioo、a℃)ア
ルキルニトリル:例、アセトニトリル、CH3CN (
液状範囲、−45℃〜81.6℃)ジアルキルアミド二
個、ジメチルホルムアミド、トIC0N (CH3
)2 (液状範囲、−60,48℃〜149℃)(液状範囲、
−16℃〜202℃) モノカルボン酸エステル二側、酢酸エチル(液状範囲、
−83,6〜77.06℃)オルソエステル二個、トリ
メチルオルソホルメート、HC(OCH3)3 (沸
点、 103℃)(液状範囲、−42〜206℃) ジアルキル ネート、QC (OCH3 )2 (液状範囲、2〜
90℃) アルキレン カーボネート:例、プロピレンカー(液状
範囲、−48〜242℃) モノエーテル:例、ジエチルエーテル (液状範囲、−116〜34.5℃) ポリエーテル:例、1,1−および1.2−ジメトキシ
エタン(液状範囲、それぞれ −113.2〜64.5
℃および一58〜83℃) 環式エーテル二個、テトラヒドロフラン(液状範囲、−
65〜67℃):1.3−ジオキソラン(液状範囲、−
95〜78℃) ニトロ芳香族二個、ニトロベンゼン (液状範囲、5,1〜210.8℃) 芳香族カルボン酸ハロゲン化物二個、塩化ベンゾイル(
液状範囲、0〜197℃)、臭化ベンゾイル(液状範囲
、−24〜218℃) 芳香族スルホン酸ハロゲン化物:例、ベンゼンスルホニ
ル クロライド(液状範囲、14.5〜251℃) 芳香族ホスホン酸二ハロゲン化物二個、ベンゼンホスホ
ニル ジクロライド(沸点、258℃)芳香族チオホス
ホン酸二ハロゲン化物:例、ベンゼン チオホスホニル
ジクロライド(沸点、5Mで124℃) (融点、22℃) 3−メチルスルホラン (融点、−1℃)アルキル ス
ルホン酸ハロゲン化物二個、メタン スルホニル クロ
ライド (沸点、161℃) アルキル カルボン酸ハロゲン化物二個、塩化アセチル
(液状範囲、−112〜50.9℃)、臭化アセチル(
液状範囲、−96〜76℃)、塩化プロピオニル(液状
範囲、−94〜80℃) 飽和複素環式化合物二個、テトラヒドロチオフェン(液
状範囲、−96〜121℃):3−メチル−2−オキサ
ゾリドン(融点、15.9℃)ジアルキル スルファミ
ン酸 ハロゲン化物二個、ジメチル スルファミル ク
ロライド (沸点、16mで80℃) アルキル ハロスルホネート二個、クロロスルホン酸エ
チル(沸点、151℃) 不飽和複素環カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化2−フ
ロイル(液状範囲、−2〜173℃)五員不飽和複素環
式化合物:例、1−メチルピロール(沸点、114℃)
、2.4−ジメチルチアゾール(沸点、144℃)、フ
ラン(液状範囲、−85,65〜31.36℃)、 二塩基カルボン酸のエステルおよび/またはハロゲン化
物:例、エチル オキサリル クロライド (沸点、135℃) 混合アルキルスルホン酸ハロゲン化物/カルボン酸ハロ
ゲン化物二個、りOロスルホニルアセチル クロライド
(沸点、10履で98℃)ジアルキル スルホキシド二
個、ジメチルスルホキシド (液状範囲、18.4〜1
89℃)ジアルキルサルフェート:例、ジメチルサルフ
ェート(液状範囲、−31,75〜188.5℃〉ジア
ルキル サルファイト二側、ジメチルサルファイド (
沸点、126℃) アルキレン サルファイド:例、エチレングリコール
サルファイド(液状範囲、−11〜173℃) ハロゲン化アルカン二個、塩化メチレン(液状範囲、−
95〜40℃)、1.3−ジクロロプロパン(液状範囲
、−99,5〜120.4℃)前記のうちで好ましい有
機溶媒はスルホラン、クロトニトリル、ニド0ベンゼン
、テトラヒドロフラン、メチル置換テトラヒドロフラン
、1.3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾリ
ドン、プロピレンまたはエチレンカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、エチレン グリコール サルファイド、
ジメチルサルファイド、ジメチル スルホキシド、およ
び1.1−ならびに1,2−ジメトキシエタンであり、
特に好ましくはプロピレンカーボネートと1.2−ジメ
トキシエタンとの混合溶媒、スルホランと1,2−ジメ
トキシエタンの混合溶媒をあげることができる。なぜな
らばこれらは電池成分に対して化学的に最も不活性であ
ると思われ、また広い液状範囲を有するからであり、特
にこれらは正極物質を高度に、かつ効率的に利用可能と
するからである。
、−51,1℃〜120℃)トリアルキル ボレート二
個、ホウ酸トリメチル、(CH30)3 B (液状範
囲、−29,3℃〜67℃)テトラアルキル シリケー
ト二側、ケイ酸テトラメチル、(CI−h O)4 S
i (沸点、121℃)ニトロアルカン:例、ニトロ
メタン、 CH3NO2(液状範囲、−11℃〜ioo、a℃)ア
ルキルニトリル:例、アセトニトリル、CH3CN (
液状範囲、−45℃〜81.6℃)ジアルキルアミド二
個、ジメチルホルムアミド、トIC0N (CH3
)2 (液状範囲、−60,48℃〜149℃)(液状範囲、
−16℃〜202℃) モノカルボン酸エステル二側、酢酸エチル(液状範囲、
−83,6〜77.06℃)オルソエステル二個、トリ
メチルオルソホルメート、HC(OCH3)3 (沸
点、 103℃)(液状範囲、−42〜206℃) ジアルキル ネート、QC (OCH3 )2 (液状範囲、2〜
90℃) アルキレン カーボネート:例、プロピレンカー(液状
範囲、−48〜242℃) モノエーテル:例、ジエチルエーテル (液状範囲、−116〜34.5℃) ポリエーテル:例、1,1−および1.2−ジメトキシ
エタン(液状範囲、それぞれ −113.2〜64.5
℃および一58〜83℃) 環式エーテル二個、テトラヒドロフラン(液状範囲、−
65〜67℃):1.3−ジオキソラン(液状範囲、−
95〜78℃) ニトロ芳香族二個、ニトロベンゼン (液状範囲、5,1〜210.8℃) 芳香族カルボン酸ハロゲン化物二個、塩化ベンゾイル(
液状範囲、0〜197℃)、臭化ベンゾイル(液状範囲
、−24〜218℃) 芳香族スルホン酸ハロゲン化物:例、ベンゼンスルホニ
ル クロライド(液状範囲、14.5〜251℃) 芳香族ホスホン酸二ハロゲン化物二個、ベンゼンホスホ
ニル ジクロライド(沸点、258℃)芳香族チオホス
ホン酸二ハロゲン化物:例、ベンゼン チオホスホニル
ジクロライド(沸点、5Mで124℃) (融点、22℃) 3−メチルスルホラン (融点、−1℃)アルキル ス
ルホン酸ハロゲン化物二個、メタン スルホニル クロ
ライド (沸点、161℃) アルキル カルボン酸ハロゲン化物二個、塩化アセチル
(液状範囲、−112〜50.9℃)、臭化アセチル(
液状範囲、−96〜76℃)、塩化プロピオニル(液状
範囲、−94〜80℃) 飽和複素環式化合物二個、テトラヒドロチオフェン(液
状範囲、−96〜121℃):3−メチル−2−オキサ
ゾリドン(融点、15.9℃)ジアルキル スルファミ
ン酸 ハロゲン化物二個、ジメチル スルファミル ク
ロライド (沸点、16mで80℃) アルキル ハロスルホネート二個、クロロスルホン酸エ
チル(沸点、151℃) 不飽和複素環カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化2−フ
ロイル(液状範囲、−2〜173℃)五員不飽和複素環
式化合物:例、1−メチルピロール(沸点、114℃)
、2.4−ジメチルチアゾール(沸点、144℃)、フ
ラン(液状範囲、−85,65〜31.36℃)、 二塩基カルボン酸のエステルおよび/またはハロゲン化
物:例、エチル オキサリル クロライド (沸点、135℃) 混合アルキルスルホン酸ハロゲン化物/カルボン酸ハロ
ゲン化物二個、りOロスルホニルアセチル クロライド
(沸点、10履で98℃)ジアルキル スルホキシド二
個、ジメチルスルホキシド (液状範囲、18.4〜1
89℃)ジアルキルサルフェート:例、ジメチルサルフ
ェート(液状範囲、−31,75〜188.5℃〉ジア
ルキル サルファイト二側、ジメチルサルファイド (
沸点、126℃) アルキレン サルファイド:例、エチレングリコール
サルファイド(液状範囲、−11〜173℃) ハロゲン化アルカン二個、塩化メチレン(液状範囲、−
95〜40℃)、1.3−ジクロロプロパン(液状範囲
、−99,5〜120.4℃)前記のうちで好ましい有
機溶媒はスルホラン、クロトニトリル、ニド0ベンゼン
、テトラヒドロフラン、メチル置換テトラヒドロフラン
、1.3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾリ
ドン、プロピレンまたはエチレンカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、エチレン グリコール サルファイド、
ジメチルサルファイド、ジメチル スルホキシド、およ
び1.1−ならびに1,2−ジメトキシエタンであり、
特に好ましくはプロピレンカーボネートと1.2−ジメ
トキシエタンとの混合溶媒、スルホランと1,2−ジメ
トキシエタンの混合溶媒をあげることができる。なぜな
らばこれらは電池成分に対して化学的に最も不活性であ
ると思われ、また広い液状範囲を有するからであり、特
にこれらは正極物質を高度に、かつ効率的に利用可能と
するからである。
本発明の非水二次電池おいて、ポリアニリン系化合物に
ドープされるドーパントの聞は、ポリアニリン系化合物
中のN原子1原子に対して、0.2〜1.5モルであり
、好ましくは0,2〜1.0モルである。
ドープされるドーパントの聞は、ポリアニリン系化合物
中のN原子1原子に対して、0.2〜1.5モルであり
、好ましくは0,2〜1.0モルである。
ドープmは、電解の際に流れた電気mを測定することに
よって自由に制御することができる。一定電流下でも一
定電圧下でもまた電流および電圧の変化する条件下のい
ずれの方法でドーピングを行なってもよい。
よって自由に制御することができる。一定電流下でも一
定電圧下でもまた電流および電圧の変化する条件下のい
ずれの方法でドーピングを行なってもよい。
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や天然[i紙を隔
膜として用いても一向に斧し支えない。
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜や天然[i紙を隔
膜として用いても一向に斧し支えない。
また、本発明の非水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
素および無水の状態であることが望ましい。
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
素および無水の状態であることが望ましい。
[発明の効果]
本発明の非水二次電池は、高エネルギー密度を有し、充
・放電効率が高く、サイクル寿命が長く、自己放電率が
小さく、放電時の電圧の平坦性が良好である。また、本
発明の非水二次電池は、軽分、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
ソリン自動車および電力貯蔵用バッテリーとして最適で
ある。
・放電効率が高く、サイクル寿命が長く、自己放電率が
小さく、放電時の電圧の平坦性が良好である。また、本
発明の非水二次電池は、軽分、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
ソリン自動車および電力貯蔵用バッテリーとして最適で
ある。
[実施例]
以下、実施例および比較例をあげて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
実施例 1
[M生型合体の製造方法]
ガラス容器に蒸留水、HBF4 、アニリンを加え、H
BF4の濃度が1.5モル、アニリンの濃度が0.7モ
ルになるように調製した。水溶液中に2傭の間隔で各々
612の2つの白金電極を装入した後、攪拌下に電気f
fi 120アンペア・秒で電解し゛ た。この際、陽
掩板上に黒紫色の酸化重合体が析出した。被覆された陽
極を蒸留水で3回繰り返し洗浄し、次いで70℃で真空
乾燥後、生成したアニリンの酸化重合体フィルムを白金
板から剥離した。
BF4の濃度が1.5モル、アニリンの濃度が0.7モ
ルになるように調製した。水溶液中に2傭の間隔で各々
612の2つの白金電極を装入した後、攪拌下に電気f
fi 120アンペア・秒で電解し゛ た。この際、陽
掩板上に黒紫色の酸化重合体が析出した。被覆された陽
極を蒸留水で3回繰り返し洗浄し、次いで70℃で真空
乾燥後、生成したアニリンの酸化重合体フィルムを白金
板から剥離した。
[膜状アセチレン高重合体の製造〕
窒素雰囲気下で内容積500m1!のガラス製反応容器
に1.7dのチタニウムテトラブトキサイドを加え、3
0−のアニソールに溶かし、次いで2.7dのトリエチ
ルアルミニウムを攪拌しながら加えて触媒溶液をW4製
した。
に1.7dのチタニウムテトラブトキサイドを加え、3
0−のアニソールに溶かし、次いで2.7dのトリエチ
ルアルミニウムを攪拌しながら加えて触媒溶液をW4製
した。
この反応容器を液体窒素で冷却して、系中の窒素ガスを
真空ポンプで排気した。次いで、この反応容器を一78
℃に冷却し、触媒溶液を静止したままで、1気圧の圧力
の精製アセチレンガスを吹き込んだ。
真空ポンプで排気した。次いで、この反応容器を一78
℃に冷却し、触媒溶液を静止したままで、1気圧の圧力
の精製アセチレンガスを吹き込んだ。
直ちに、触媒溶液表面で重合が起り、膜状のアセチレン
高重合体が生成した。アセチレン導入後、30分で反応
容器系内のアセチレンガスを排気して重合を停止した。
高重合体が生成した。アセチレン導入後、30分で反応
容器系内のアセチレンガスを排気して重合を停止した。
窒素雰囲気下で触媒溶液を注射器で除去した後、−78
℃に保ったまま精製トルエン100m1!で5回繰り返
し洗浄した。トルエンで膨潤した膜状アセチレン高重合
体は、フィブリルが密に絡み合った均一な膜状膨潤物で
あった。次いで、この膨潤物を真空乾燥して金属光沢を
有する赤紫色の厚さ180μmで、シス含ff198%
の膜状アセチレン高重合体を得た。また、この膜状アセ
チレン高重合体の嵩さ密度は0.309/CCであり、
その電気伝導度(直流四端子法)は20℃で3.2×1
0−9Ω−i、、、−iであった。
℃に保ったまま精製トルエン100m1!で5回繰り返
し洗浄した。トルエンで膨潤した膜状アセチレン高重合
体は、フィブリルが密に絡み合った均一な膜状膨潤物で
あった。次いで、この膨潤物を真空乾燥して金属光沢を
有する赤紫色の厚さ180μmで、シス含ff198%
の膜状アセチレン高重合体を得た。また、この膜状アセ
チレン高重合体の嵩さ密度は0.309/CCであり、
その電気伝導度(直流四端子法)は20℃で3.2×1
0−9Ω−i、、、−iであった。
[電池実!1ti1
前記の方法で得られたアニリンの酸化重合体フィルムお
よび膜状アセチレン高重合体から、それぞれ直径20t
mの円板を切り抜いて、それぞれを正極および負極の活
物質として、電池を構成した。
よび膜状アセチレン高重合体から、それぞれ直径20t
mの円板を切り抜いて、それぞれを正極および負極の活
物質として、電池を構成した。
図は、本発明の一興体例である非水二次電池の特性測定
用電池セルの断面概略図であり、1は負極用白金リード
線、2は直径20m、80メツシユの負極用白金網集電
体、3は直径20#の円板状負極、4は直径20as+
の円形の多孔質ポリプロピレン製隔膜で、電解液を充分
含浸できる厚さにしたもの、5は直径20amの円板状
正極、6は直径20m+、80メツシユの正極用白金網
集電体、7は正極リード線、8はねじ込み式テフロン製
容器を示す。
用電池セルの断面概略図であり、1は負極用白金リード
線、2は直径20m、80メツシユの負極用白金網集電
体、3は直径20#の円板状負極、4は直径20as+
の円形の多孔質ポリプロピレン製隔膜で、電解液を充分
含浸できる厚さにしたもの、5は直径20amの円板状
正極、6は直径20m+、80メツシユの正極用白金網
集電体、7は正極リード線、8はねじ込み式テフロン製
容器を示す。
まず、前記、正極用白金網集電体6をテフロン製容器8
の凹部の下部に入れ、さらに正極5を正極用白金網集電
体6の上に重ね、その上に多孔性ボリプOピレン製隔1
II4を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重
ね、さらにその上に負極用白金網集電体、2を載置し、
テフロン製容器8を締めつけて電池を作製した。
の凹部の下部に入れ、さらに正極5を正極用白金網集電
体6の上に重ね、その上に多孔性ボリプOピレン製隔1
II4を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重
ね、さらにその上に負極用白金網集電体、2を載置し、
テフロン製容器8を締めつけて電池を作製した。
電解液としては、常法に従って蒸留脱水したプロピレン
カーボネートと1.2−ジメトキシエタンが等容量の混
合溶媒1pにLi BF4を1モルおよびNaBF4を
0,1モルを溶解した溶液を用いた。
カーボネートと1.2−ジメトキシエタンが等容量の混
合溶媒1pにLi BF4を1モルおよびNaBF4を
0,1モルを溶解した溶液を用いた。
このようにして作製した電池を用いて、アルゴン雰囲気
中で、一定電流下(2,0mA/C#+2)で正極およ
び負極へのドーピング吊がそれぞれ50モル%および6
モル%に相当する電気量を流して充電した。充電終了後
、直ちに一定電流下(2゜5mA/α2)で、放電を行
ない電池電圧が0.5Vになったところで再度前記と同
じ条件で充電を行なう充・放電の繰り返し試験を行なっ
たところ、充・放電効率が、70%に低下するまでに充
・放電の繰り返し回数は、695回を記録した。
中で、一定電流下(2,0mA/C#+2)で正極およ
び負極へのドーピング吊がそれぞれ50モル%および6
モル%に相当する電気量を流して充電した。充電終了後
、直ちに一定電流下(2゜5mA/α2)で、放電を行
ない電池電圧が0.5Vになったところで再度前記と同
じ条件で充電を行なう充・放電の繰り返し試験を行なっ
たところ、充・放電効率が、70%に低下するまでに充
・放電の繰り返し回数は、695回を記録した。
また繰り返し回数5回目のエネルギー密度は、170W
−hr/幻で、最高充・放電効率は100%であった
。また、充電したままで62時間放置したところ、その
自己放電率は2.1%であった。
−hr/幻で、最高充・放電効率は100%であった
。また、充電したままで62時間放置したところ、その
自己放電率は2.1%であった。
比較例 1
実施例1で電解液にNaBF4を添加しなかった以外は
、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、繰り返し回数は429回、エネルギー密度
は163W −hr/Kf、最高充・放電効率は98%
、自己放電率は5,1%であった。
、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、繰り返し回数は429回、エネルギー密度
は163W −hr/Kf、最高充・放電効率は98%
、自己放電率は5,1%であった。
実施例 2
実施例1において、負極に用いたアセチレン高重合体の
代りに、ブリチン・オブ・ザ・ケミカル・ソサイアテイ
・オブ・ジャパン、第51巻、第2091頁(1978
年> (Bull、 Chcm、 Soc、 Jap
an、。
代りに、ブリチン・オブ・ザ・ケミカル・ソサイアテイ
・オブ・ジャパン、第51巻、第2091頁(1978
年> (Bull、 Chcm、 Soc、 Jap
an、。
51、2091(1978))に記載されている方法で
製造したポリバラフェニレンをi ton /cm2の
圧力で20mφの円板状に成形したものを負極として用
い、そのドーピング率を40モル%にした以外は、実施
例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を行なった結果、充
・放電効率が70%に低下するまでの繰り返し回数は7
07回を記録した。この電池のエネルギー密度ハ179
W −hr/N9であり、最高充・tliTi効率は1
00%であった。また、充電したままで62時間放置し
たところその自己放電率は1.7%であった。
製造したポリバラフェニレンをi ton /cm2の
圧力で20mφの円板状に成形したものを負極として用
い、そのドーピング率を40モル%にした以外は、実施
例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を行なった結果、充
・放電効率が70%に低下するまでの繰り返し回数は7
07回を記録した。この電池のエネルギー密度ハ179
W −hr/N9であり、最高充・tliTi効率は1
00%であった。また、充電したままで62時間放置し
たところその自己放電率は1.7%であった。
実施例 3
実施例1において、負極に用いたアセチレン高重合体の
代りにLi−AJ)合金(原子比が1=1)を負極に用
い、その利用率を25%とした以外は、実施例1と全く
同じ方法で(電池実験)を行なった。その結果充・放電
効率が70%に低下するまでの繰り返し回数は850回
を記録した。この電池のエネルギー密度は241W −
hr/Kgであり、最高充・放電効率は100%であっ
た。また、充電したままで62時間放置したところその
自己放電率は1.1%であった。
代りにLi−AJ)合金(原子比が1=1)を負極に用
い、その利用率を25%とした以外は、実施例1と全く
同じ方法で(電池実験)を行なった。その結果充・放電
効率が70%に低下するまでの繰り返し回数は850回
を記録した。この電池のエネルギー密度は241W −
hr/Kgであり、最高充・放電効率は100%であっ
た。また、充電したままで62時間放置したところその
自己放電率は1.1%であった。
比較例 2
実施例3で電解液にNaBF4を添加しなかった以外は
、実施例3と全く同様の方法で〔電池実験〕を行なった
が、繰り返し回数は522回、エネルギー密度は229
W −hr/ K9、最高充・放電効率は95%、自己
放電率は6.0%であった。
、実施例3と全く同様の方法で〔電池実験〕を行なった
が、繰り返し回数は522回、エネルギー密度は229
W −hr/ K9、最高充・放電効率は95%、自己
放電率は6.0%であった。
実施例 4および5
実施例1の〔酸化重合体の製造方法〕において用いたア
ニリンの代りに、表に示したアニリン系化合物を用いて
酸化重合体を製造した。得られた酸化重合体を正極に用
いた以外は、実施例3と全く同じ条件で〔電池実験〕を
行なって表−1に示す結果を得た。
ニリンの代りに、表に示したアニリン系化合物を用いて
酸化重合体を製造した。得られた酸化重合体を正極に用
いた以外は、実施例3と全く同じ条件で〔電池実験〕を
行なって表−1に示す結果を得た。
表 −1
実施例 6〜8
実施例3で用いたNaBF4の代りに、表−2に示す金
属塩を表−2に示す吊だけ用いた以外は、実施例3と全
く同様の方法で〔電池実験〕を行なった。その結果を表
−2に示した。
属塩を表−2に示す吊だけ用いた以外は、実施例3と全
く同様の方法で〔電池実験〕を行なった。その結果を表
−2に示した。
実施例 9
実施例3で用いたものと同一のLi−Al1合金(原子
比が1:1)粉末10(l ffi部に対して実施例2
で製造したポリパラフェニレン粉末20重量部を均一に
混合し、この混合物を400℃で20分加熱加圧成形し
て直径2Gamの円板状成形品を得た。
比が1:1)粉末10(l ffi部に対して実施例2
で製造したポリパラフェニレン粉末20重量部を均一に
混合し、この混合物を400℃で20分加熱加圧成形し
て直径2Gamの円板状成形品を得た。
実施例3で用いた負極のLi −A1合金の代わりに上
記の方法で得た成形品を負極に用いた以外は、実施例3
と全く同じ条件で〔電池実験〕を行なった。その結果、
サイクル寿命は895回、エネルギー密度は237W
−hr/ Kg、最高充・放電効率は100%であった
。また、充電したままで62時間放置したところ、その
自己放電率は1.2%であった。
記の方法で得た成形品を負極に用いた以外は、実施例3
と全く同じ条件で〔電池実験〕を行なった。その結果、
サイクル寿命は895回、エネルギー密度は237W
−hr/ Kg、最高充・放電効率は100%であった
。また、充電したままで62時間放置したところ、その
自己放電率は1.2%であった。
図は本発明の一具体例である非水二次電池の特性測定用
電池セルの断面概略図である。 1・・・負極用白金リード線 2・・・負極用白金網集電体 3・・・負 極 4・・・多孔性ポリプロピレン製隔膜 5・・・正 極 6・・・正極用白金網集電体
7・・・正極リード線 8・・・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
電池セルの断面概略図である。 1・・・負極用白金リード線 2・・・負極用白金網集電体 3・・・負 極 4・・・多孔性ポリプロピレン製隔膜 5・・・正 極 6・・・正極用白金網集電体
7・・・正極リード線 8・・・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
Claims (1)
- 正極がポリアニリン系化合物からなり、電解液がNa^
+、K^+、Mg^2^+およびAl^3^+から選ば
れた少なくとも一種の金属イオンとLi^+を含有する
ことを特徴とする非水二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60172422A JPS6235465A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 非水二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60172422A JPS6235465A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 非水二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6235465A true JPS6235465A (ja) | 1987-02-16 |
Family
ID=15941673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60172422A Pending JPS6235465A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 非水二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6235465A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005108520A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP60172422A patent/JPS6235465A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005108520A (ja) * | 2003-09-29 | 2005-04-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
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