JPS63133451A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JPS63133451A JPS63133451A JP61279666A JP27966686A JPS63133451A JP S63133451 A JPS63133451 A JP S63133451A JP 61279666 A JP61279666 A JP 61279666A JP 27966686 A JP27966686 A JP 27966686A JP S63133451 A JPS63133451 A JP S63133451A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer
- positive electrode
- battery
- secondary battery
- 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
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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】
[産業上の利用分野コ
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
)の良好な二次電池に関する。
サイクル寿命が長く、かつ充・放電効率(クーロン効率
)の良好な二次電池に関する。
[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・ジェー・ナイグレイ等、ジャーナル・
オプ・ザ・ケミカル・ソサイアティ、ケミカル・コミュ
ニケーション、第594頁(1979年)、ジャーナル
・エレクトロケミカル・ソサイアティ、第1651頁(
1981年)、特開昭56−136469号、同57−
121168号、同59−3870号、同59−387
2号、同59−3873号、同59−196566号、
同59−196573号、同59−203368号、同
59−203369号公報等をその一部としてあげるこ
とができる。
り、例えばビー・ジェー・ナイグレイ等、ジャーナル・
オプ・ザ・ケミカル・ソサイアティ、ケミカル・コミュ
ニケーション、第594頁(1979年)、ジャーナル
・エレクトロケミカル・ソサイアティ、第1651頁(
1981年)、特開昭56−136469号、同57−
121168号、同59−3870号、同59−387
2号、同59−3873号、同59−196566号、
同59−196573号、同59−203368号、同
59−203369号公報等をその一部としてあげるこ
とができる。
また、共役系ポリマー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・マックダイアーミド等、ポリマー・プレプ
リンッ、第25巻。
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・マックダイアーミド等、ポリマー・プレプ
リンッ、第25巻。
ナンバー2.第248頁(1984年〉、佐々木等、電
気化字協会第50回大会要旨集、 123 (1983
)、電気化学協会第51回大会要旨集、 228 (1
984))。
気化字協会第50回大会要旨集、 123 (1983
)、電気化学協会第51回大会要旨集、 228 (1
984))。
〔発明が解決しようとする問題点コ
しかし、上記共役高分子を電極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(1v)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。
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(1v)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。
本発明者等は、上記4つの電池性能を同時に満足する二
次電池を得るべく、その電極材料について種々検討した
結果、スルホン基、または硫酸基が置換基として導入さ
れたアニリン系化合物の酸化重合体を正極に用いること
が極めて有効であることを発見しな。
次電池を得るべく、その電極材料について種々検討した
結果、スルホン基、または硫酸基が置換基として導入さ
れたアニリン系化合物の酸化重合体を正極に用いること
が極めて有効であることを発見しな。
本発明は上記の発見に基づいて開発されたもので、上記
4つの電池特性の共に優れた二次電池を提供することを
目的とする。
4つの電池特性の共に優れた二次電池を提供することを
目的とする。
[問題点を解決するための手段]
本発明は上記の目的を達成すべくなされたもので、その
要旨は、正極、負極および非水電解液からなる二次電池
において、前記正極が下記の一般式(I)または(II
)で表わされるスルホン化アニリン系化合物、または一
般式(III)または(IV)で表わされる硫酸化アニ
リン系化合物の酸化重合体であり、 くスルホン化アニリン系化合物〉 〈硫酸化アニリン系化合物〉 〔但し、式中nは、0〜10の整数、式中R1゜R21
R3は同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数
が1〜10ケのアルキル基、または炭素数が1〜10ケ
のアルコキシ基である。〕前記負極が(i)軽金属、(
i i)軽金属の合金、(iii )電導性高分子、(
iV)軽金属または軽金属の合金と電導性高分子との複
合体、および(V)層間化合物から選ばれた物質からな
る二次電池にある。
要旨は、正極、負極および非水電解液からなる二次電池
において、前記正極が下記の一般式(I)または(II
)で表わされるスルホン化アニリン系化合物、または一
般式(III)または(IV)で表わされる硫酸化アニ
リン系化合物の酸化重合体であり、 くスルホン化アニリン系化合物〉 〈硫酸化アニリン系化合物〉 〔但し、式中nは、0〜10の整数、式中R1゜R21
R3は同一でも異なっていてもよく、水素原子、炭素数
が1〜10ケのアルキル基、または炭素数が1〜10ケ
のアルコキシ基である。〕前記負極が(i)軽金属、(
i i)軽金属の合金、(iii )電導性高分子、(
iV)軽金属または軽金属の合金と電導性高分子との複
合体、および(V)層間化合物から選ばれた物質からな
る二次電池にある。
[発明の具体的構成および作用]
本発明の二次電池の正極に用いられるアニリン系化合物
の酸化重合体は、前記一般式〔■〕。
の酸化重合体は、前記一般式〔■〕。
([)、 (I[[)、 (IV)で表わされるア
ニリン系化合物を、電気化学的または化学的に酸化重合
することによって得られる。
ニリン系化合物を、電気化学的または化学的に酸化重合
することによって得られる。
アニリン系化合物は、前記一般式で表わされるものであ
ればいずれでもよく、好ましい範囲としては、前記一般
式のn=o〜4で、さらに好ましくはn=1.2である
。その具体的な例としては、oCH3H3CO が挙げられる。
ればいずれでもよく、好ましい範囲としては、前記一般
式のn=o〜4で、さらに好ましくはn=1.2である
。その具体的な例としては、oCH3H3CO が挙げられる。
アニリン系化合物を電気化学的に重合する場合には、陽
極酸化により行われ、電流密度は約0.01〜5(1m
A/as2、電解電圧は通常0.1〜300vの範囲で
定電流法、定電圧法およびそれ以外のいかなる方法をも
用いることができる。
極酸化により行われ、電流密度は約0.01〜5(1m
A/as2、電解電圧は通常0.1〜300vの範囲で
定電流法、定電圧法およびそれ以外のいかなる方法をも
用いることができる。
アニリン系化合物を化学的に重合する場合番こは、種々
の酸化剤が用いられる。酸化剤の例としては、Fe C
fI2 、 Fe CfI 3 、 Cu CfJ 2
等の金属塩、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の無機
過酸化物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物が挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。
の酸化剤が用いられる。酸化剤の例としては、Fe C
fI2 、 Fe CfI 3 、 Cu CfJ 2
等の金属塩、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の無機
過酸化物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物が挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。
酸化剤の使用量は、アニリン系化合物のモル数に対して
0.2〜2.0倍モルの範囲であればよいが、好ましく
は、アニリン系化合物1モルに対して0.8〜1.5モ
ルの範囲である。
0.2〜2.0倍モルの範囲であればよいが、好ましく
は、アニリン系化合物1モルに対して0.8〜1.5モ
ルの範囲である。
電気化学的または化学的重合に用いられる溶媒としては
、前記アニリン系化合物が溶解するものであればいずれ
でもよく、具体例としては、水、エタノール等のアルコ
ール類、アセトニトリル等のニトリル類、テトラヒドロ
フラン等のエーテル類、アセトン等のケトン類が挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。
、前記アニリン系化合物が溶解するものであればいずれ
でもよく、具体例としては、水、エタノール等のアルコ
ール類、アセトニトリル等のニトリル類、テトラヒドロ
フラン等のエーテル類、アセトン等のケトン類が挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。
また、これらの溶媒は一種類のみを用いても二種類以上
を混合して用いてもよい。
を混合して用いてもよい。
電気化学的または化学的重合において使用する溶媒中に
支持塩を加えると、重合効率が良好になる。加えられる
支持塩としては、H(1。
支持塩を加えると、重合効率が良好になる。加えられる
支持塩としては、H(1。
HBF4 、H2SO4、HCjl 04等のプロトン
酸、Li BF4 、Lt PF6 、Li Cj 0
4 。
酸、Li BF4 、Lt PF6 、Li Cj 0
4 。
Na BF4 、Na PF6 、Na CJ 04
。
。
KCj! 04 、Li As F6等のアルカリ金属
塩、(CH3)4 N−Cjl 04 、 (C4H
q )4 N・CI!04.(C4Hg )4N−BF
4等の四級アンモニウム塩が挙げられる。
塩、(CH3)4 N−Cjl 04 、 (C4H
q )4 N・CI!04.(C4Hg )4N−BF
4等の四級アンモニウム塩が挙げられる。
これら支持塩の量はアニリン系化合物1モルに対して、
0.1モル以上であり、好ましくは、0.5〜1.5モ
ルの範囲である。
0.1モル以上であり、好ましくは、0.5〜1.5モ
ルの範囲である。
かくして得られるアニリン系化合物の酸化重合体を電極
として使用する場合は、これを従来公知の方法により加
圧および加熱下に圧縮成形して用いることができる。成
形は、多くの場合、室温〜300℃の温度および50〜
150barの圧力が用いられ、真空下で行われる。
として使用する場合は、これを従来公知の方法により加
圧および加熱下に圧縮成形して用いることができる。成
形は、多くの場合、室温〜300℃の温度および50〜
150barの圧力が用いられ、真空下で行われる。
また、アニリン系化合物の酸化重合体は、二次電池の正
極として使用する前に、電池の電解液に使用される溶媒
で洗浄した方が好ましいが、未洗浄のものを使用しても
差支えない。
極として使用する前に、電池の電解液に使用される溶媒
で洗浄した方が好ましいが、未洗浄のものを使用しても
差支えない。
本発明の二次電池の電極として用いられるアニリン系化
合物の酸化重合体および電導性高分子には、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gi
ll維、炭素繊維等を混合してもよい。
合物の酸化重合体および電導性高分子には、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gi
ll維、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、ポリプロピレ
ン、ポリテトラフロロエチレン、エチレンープロピレン
ージエンーターボリマー(EPDM) 、スルホン化E
PDM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、エチレンープロピレン
ージエンーターボリマー(EPDM) 、スルホン化E
PDM等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
本発明の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以下のものがあげられ
る。
して用いられる有機溶媒としては以下のものがあげられ
る。
アルキレン ニトリル:例、クロトニトリル(液状範囲
−51,1°C〜120°C)トリアルキル ボレー
ト:例、ホウ酸トリメチル、(CH30)3 B (液
状範囲 −29,3°C〜67℃)テトラアルキル シ
リケート二側、ケイ酸テトラメチル、(CH30)4
S! (沸点121°C)ニトロアルカン二側、ニト
ロメタン、 CH3NO2(液状範囲 −17℃〜100.8°C)
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
二側、ジメチルホルムアミド、HCON (CH3)2 (液状範囲 −60,48℃〜149°C)ラクタム二
側、N−メチルピロリドン 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・ルトエステル:例、ト
リメチルオルトホルメート、HC(OCH3)3 (
沸点 103℃)ラクトン二側、γ−ブチロラクトン 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、プロピレンカーボネー
ト、 (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:例、テトラヒドロフラン(液状範囲 −
65〜67℃)、L 3−ジオキソラン(液状範囲 −
95〜78℃) ニトロ芳香族:例、ニトロベンゼン (液状範囲5.7〜210.8℃) 芳香族カルボン酸ハロゲン化物:例、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’C) 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側、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二側、ベンゼン チオホスホニル
ジクロライド(沸点 圧力5鴎H9で124℃) アルキル スルホン酸ハロゲン化物二側、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側、塩化アセチル
(液状範囲 −112〜50.9’C)、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側、テトラしドロチオフェン(液
状範囲 −96〜121℃)、3−メチル−2−オキサ
ゾリドン(M点15.9℃)ジアルキル スルファミン
酸 ハロゲン化物二側、ジメチル スルファミル クロ
ライド (沸点 圧力16閲H9で80°C) アルキル ハロスルホネート:例、クロロスルホン酸エ
チル(沸点151°C) 不飽和複素環カルボン酸ハロゲン化物二側、塩化2−フ
ロイル(液状範囲 −2〜173℃)五層不飽和複素環
式化合物二側、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
(液状範囲一85.65〜31.36℃)、 二塩基カルボン酸のエステルおよび/またはハロゲン化
物二側、エチル オキサリル クロライド (沸点13
5℃) 混合アルキルスルホン酸ハロゲン化物/カルボン酸ハロ
ゲン化物二側、クロロスルホニルアセチル クロライド
(沸点 圧力10+++mH9で98℃) ジアルキル スルホキシド二側、ジメチルスルホキシド
(液状範囲 18.4〜189℃)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 サルファイト二側、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側、塩化メチレン(液状範囲 −
95〜40℃)、t、3−ジクロロプロパン(液状範囲
−99,5〜120.4°C)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、ニトロベン
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、
スルホラン、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
シエタンである。なぜならば、これらの有機溶媒は、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°C〜120°C)トリアルキル ボレー
ト:例、ホウ酸トリメチル、(CH30)3 B (液
状範囲 −29,3°C〜67℃)テトラアルキル シ
リケート二側、ケイ酸テトラメチル、(CH30)4
S! (沸点121°C)ニトロアルカン二側、ニト
ロメタン、 CH3NO2(液状範囲 −17℃〜100.8°C)
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
二側、ジメチルホルムアミド、HCON (CH3)2 (液状範囲 −60,48℃〜149°C)ラクタム二
側、N−メチルピロリドン 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・ルトエステル:例、ト
リメチルオルトホルメート、HC(OCH3)3 (
沸点 103℃)ラクトン二側、γ−ブチロラクトン 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、プロピレンカーボネー
ト、 (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:例、テトラヒドロフラン(液状範囲 −
65〜67℃)、L 3−ジオキソラン(液状範囲 −
95〜78℃) ニトロ芳香族:例、ニトロベンゼン (液状範囲5.7〜210.8℃) 芳香族カルボン酸ハロゲン化物:例、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’C) 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側、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二側、ベンゼン チオホスホニル
ジクロライド(沸点 圧力5鴎H9で124℃) アルキル スルホン酸ハロゲン化物二側、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側、塩化アセチル
(液状範囲 −112〜50.9’C)、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側、テトラしドロチオフェン(液
状範囲 −96〜121℃)、3−メチル−2−オキサ
ゾリドン(M点15.9℃)ジアルキル スルファミン
酸 ハロゲン化物二側、ジメチル スルファミル クロ
ライド (沸点 圧力16閲H9で80°C) アルキル ハロスルホネート:例、クロロスルホン酸エ
チル(沸点151°C) 不飽和複素環カルボン酸ハロゲン化物二側、塩化2−フ
ロイル(液状範囲 −2〜173℃)五層不飽和複素環
式化合物二側、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
(液状範囲一85.65〜31.36℃)、 二塩基カルボン酸のエステルおよび/またはハロゲン化
物二側、エチル オキサリル クロライド (沸点13
5℃) 混合アルキルスルホン酸ハロゲン化物/カルボン酸ハロ
ゲン化物二側、クロロスルホニルアセチル クロライド
(沸点 圧力10+++mH9で98℃) ジアルキル スルホキシド二側、ジメチルスルホキシド
(液状範囲 18.4〜189℃)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 サルファイト二側、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側、塩化メチレン(液状範囲 −
95〜40℃)、t、3−ジクロロプロパン(液状範囲
−99,5〜120.4°C)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、ニトロベン
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、
スルホラン、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
シエタンである。なぜならば、これらの有機溶媒は、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。
本発明の二次電池の電解液に用いられる支持電解質の代
表的なカチオン成分としては、例えば、ポーリングの電
気陰性度値が1.6を超えない金属の金属陽イオンかま
たは一般式がR4−xMHX+またはRaE”(但し、
Rは炭素数が1〜10のアルキル基、またはアリール基
、MはN、PまたはASJji(子、Eは0またはS原
子、Xは0から4までの整数)で表わされる有機陽イオ
ンがあげられる。また、支持電解質の代表的なアニオン
成分としでハ、例えばC10:i 、PFi 、As
Fi 。
表的なカチオン成分としては、例えば、ポーリングの電
気陰性度値が1.6を超えない金属の金属陽イオンかま
たは一般式がR4−xMHX+またはRaE”(但し、
Rは炭素数が1〜10のアルキル基、またはアリール基
、MはN、PまたはASJji(子、Eは0またはS原
子、Xは0から4までの整数)で表わされる有機陽イオ
ンがあげられる。また、支持電解質の代表的なアニオン
成分としでハ、例えばC10:i 、PFi 、As
Fi 。
As Fi 、303 CFi 、BF″4.およびB
R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。
R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。
支持電解質の具体例としては、Li PF6 。
Li Sb F6 、Li Cρ04 、 Li As
F6 。
F6 。
CF3SO3Li 、 Li BF4 、 Li B
(BIJ)4 。
(BIJ)4 。
Li B (Et )2 (BU )2 、 Li
B (Ph)+ 。
B (Ph)+ 。
Na PFe 、Na BF4 、Na AS F6
。
。
NaB(Bu )4.KB(Bu )4.KASFe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。これらの支持電解質は一種類または二
種類以上を混合して使用してもよい。
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。これらの支持電解質は一種類または二
種類以上を混合して使用してもよい。
支持電解質の濃度は、正極に用いるアニリン系化合物の
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機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/j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。
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機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/j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。
本発明で用いられる二次電池の負極は、(i)軽金属、
(ii)軽金属の合金、(iii )電導性高分子、(
iV)軽金ytJまたは軽金属の合金と電導性高分子と
の複合体および(v)/lW間化合物から選ばれた物質
である。
(ii)軽金属の合金、(iii )電導性高分子、(
iV)軽金ytJまたは軽金属の合金と電導性高分子と
の複合体および(v)/lW間化合物から選ばれた物質
である。
上記二次電池の負極として用いられるm軽金属としては
、リチウム、ナトリウムおよびカリウム等のアルカリ金
属、アルミニウム等があげられ、(11)軽金属の合金
としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−亜
鉛合金、リチウム−錫合金等があげられる。また、(i
ii )主導性高分子としては、ポリピロールおよびポ
リピロール誘導体、ポリチオフェ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、ポリパラフェニ
レンおよびポリパラフェニレン誘導体、ポリアセチレン
等があげられ、(iV)軽金属または軽金属の合金と電
導性高分子との複合体としては、アルミニウムとポリア
セチレン、ポリパラフェニレンまたはポリパラフェニレ
ン誘導体からなる複合体、リチウム−アルミニウム合金
とポリアセチレン、ポリパラフェニレンまたはポリパラ
フェニレン誘導体からなる複合体等があげられる。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。さらに、(v
)層間化合物としては、Fe2O3等の金属酸化物、T
i S2等の金属カルコゲナイドがあげられる。
、リチウム、ナトリウムおよびカリウム等のアルカリ金
属、アルミニウム等があげられ、(11)軽金属の合金
としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−亜
鉛合金、リチウム−錫合金等があげられる。また、(i
ii )主導性高分子としては、ポリピロールおよびポ
リピロール誘導体、ポリチオフェ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、ポリパラフェニ
レンおよびポリパラフェニレン誘導体、ポリアセチレン
等があげられ、(iV)軽金属または軽金属の合金と電
導性高分子との複合体としては、アルミニウムとポリア
セチレン、ポリパラフェニレンまたはポリパラフェニレ
ン誘導体からなる複合体、リチウム−アルミニウム合金
とポリアセチレン、ポリパラフェニレンまたはポリパラ
フェニレン誘導体からなる複合体等があげられる。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。さらに、(v
)層間化合物としては、Fe2O3等の金属酸化物、T
i S2等の金属カルコゲナイドがあげられる。
本発明の二次電池において、アニリン系化合物の酸化重
合体にドープされるドーパントの量は、酸化重合体のア
ニリン系化合物の繰り返し単位1モルに対して、0.2
〜1.0モルであり、好ましくは0.2〜0.8モルで
ある。
合体にドープされるドーパントの量は、酸化重合体のア
ニリン系化合物の繰り返し単位1モルに対して、0.2
〜1.0モルであり、好ましくは0.2〜0.8モルで
ある。
ドープ量は、電解の際に流れた電気量を測定することに
よって自由に制御することができる。
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。
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繊維紙を隔
膜として用いても一向に差し支えない。
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜や天然繊維紙を隔
膜として用いても一向に差し支えない。
また、本発明の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。
[実 施 例コ
以下、実施例および比敦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
およびその電極の製造〕
ガラス製反応容器に、HBF40.1モルとメタニル酸
0.05モルの水溶液を50m1入れ、これに2a11
の間隔で各々その電極面積が10C112の2つの白金
電極を挿入した後、撹拌下で10クーロンの電気量を流
して電解重合した。この際、陽極の白金電極上に黒色の
酸化重合体が析出した。電解重合終了後、被覆された陽
極を蒸留水、アセトン、次いで1.2−ジメトキシエタ
ンで洗浄後80°Cで5時間真空乾燥した。
0.05モルの水溶液を50m1入れ、これに2a11
の間隔で各々その電極面積が10C112の2つの白金
電極を挿入した後、撹拌下で10クーロンの電気量を流
して電解重合した。この際、陽極の白金電極上に黒色の
酸化重合体が析出した。電解重合終了後、被覆された陽
極を蒸留水、アセトン、次いで1.2−ジメトキシエタ
ンで洗浄後80°Cで5時間真空乾燥した。
次いで重合体を白金電極からH1llI!!シ、10重
量%のアセチレンブラックと混合した後、直径が15n
+mの円板に成型した。
量%のアセチレンブラックと混合した後、直径が15n
+mの円板に成型した。
前記の方法で得られたメタニル酸の酸化重合体の成型品
およびLi−A1合金(原子比が94:6)をそれぞれ
正極及び負極の活物質として、電池を構成した。
およびLi−A1合金(原子比が94:6)をそれぞれ
正極及び負極の活物質として、電池を構成した。
第1図は、本発明の一具体例である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20鴎、80メツシユの負極用白金網集電
体、3は直径20m+の円板状負極、4は直径20閤の
円形の多孔性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20鴎の円板状正極
、6は直径20鴎、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(登録商
5)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20鴎、80メツシユの負極用白金網集電
体、3は直径20m+の円板状負極、4は直径20閤の
円形の多孔性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20鴎の円板状正極
、6は直径20鴎、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(登録商
5)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(登録商
標)製容器8の凹部の下部に入れ、さらに正ff15を
正極用白金網集電体6の上に重ね、その上に多孔性ポリ
プロピレン製隔膜4を重ね、電解液を充分含浸させた後
、負f!!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(登録商標)製容器8を締めつ
けて電池を作製した。
標)製容器8の凹部の下部に入れ、さらに正ff15を
正極用白金網集電体6の上に重ね、その上に多孔性ポリ
プロピレン製隔膜4を重ね、電解液を充分含浸させた後
、負f!!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(登録商標)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・ジメトキシエタンの混合溶媒(
体積比1:1)に溶解したL! BF4の1モル/jl
溶液を用いた。
カーボネートと1.2・ジメトキシエタンの混合溶媒(
体積比1:1)に溶解したL! BF4の1モル/jl
溶液を用いた。
この様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(電流密度 Q、5mA/■2)で電池
電圧が1.5■になる菰で放電した。
で、一定電流下(電流密度 Q、5mA/■2)で電池
電圧が1.5■になる菰で放電した。
次いで正極へのドーピング量が60モル%に相当する電
気量を一定電流下(電流密度 0.5 mA/32)で
流して放電した。充電終了後、直ちに一定電流下(電流
密度 2.0 mA/ aa2)で、放電を行ない電池
電圧が1.5v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863回を記録した。
気量を一定電流下(電流密度 0.5 mA/32)で
流して放電した。充電終了後、直ちに一定電流下(電流
密度 2.0 mA/ aa2)で、放電を行ない電池
電圧が1.5v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863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150
W −hr/kgで最高光・放電効率は100%であっ
た。また、充電した。tまで55時間放置したところ、
その自己放電率は1.8%であった。
W −hr/kgで最高光・放電効率は100%であっ
た。また、充電した。tまで55時間放置したところ、
その自己放電率は1.8%であった。
実施例 2
実施例1において、正極に用いたメタニル酸の酸化重合
体の代わりに、実施例1と同様にして製を用いた以外は
、実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を行った。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、181回を記録した。
体の代わりに、実施例1と同様にして製を用いた以外は
、実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を行った。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、181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150
W −hr/ lqrで最高光・放電効率は100%で
あった。また充電したままで55時間放置しなところ、
その自己放電率は285%であった。
W −hr/ lqrで最高光・放電効率は100%で
あった。また充電したままで55時間放置しなところ、
その自己放電率は285%であった。
実施例 3〜6
実施例1において正極に用いたメタニル酸の酸化重合体
の代わりに、第1表に示したアニリン系化合物の酸化重
合体を用いた以外は、実施例1と全く同じ方法で〔電池
実験〕を行った。
の代わりに、第1表に示したアニリン系化合物の酸化重
合体を用いた以外は、実施例1と全く同じ方法で〔電池
実験〕を行った。
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、繰り返し回数5回目のエネル表の如くになっ
た。
返し回数、繰り返し回数5回目のエネル表の如くになっ
た。
比較例 l
実施例1において、正極に用いたメタニル酸の酸化重合
体の代わりに、実施例1と同様にして製造したアニリン
の酸化重合体を用いた以外は、実施例1と全く同じ方法
で電池実験を行った。
体の代わりに、実施例1と同様にして製造したアニリン
の酸化重合体を用いた以外は、実施例1と全く同じ方法
で電池実験を行った。
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、221回であった。
返し回数は、221回であった。
また、繰り返し回数5回目のエネルギー密度は145
W −hr/hgで最高光・放電効率は98%であった
。また充電したままで55時間放置したところ、その自
己放電率は7.3%であった。
W −hr/hgで最高光・放電効率は98%であった
。また充電したままで55時間放置したところ、その自
己放電率は7.3%であった。
[発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、本発明の二次電池、す
なわち正極にスルホン化アニリン系化合物またはW、酸
化アニリン系化合物の酸化重合体、負極に(i)軽金属
、(ii)軽金属の合金、(iii )電導性高分子、
(iV)軽金属または軽金属の合金と電導性高分子との
複合体、および(V)層間化合物から選ばれた物質を用
いることによって、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な二次電池を提供するこ
とができるようになる。
なわち正極にスルホン化アニリン系化合物またはW、酸
化アニリン系化合物の酸化重合体、負極に(i)軽金属
、(ii)軽金属の合金、(iii )電導性高分子、
(iV)軽金属または軽金属の合金と電導性高分子との
複合体、および(V)層間化合物から選ばれた物質を用
いることによって、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な二次電池を提供するこ
とができるようになる。
第1図は本発明の一具体例である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IIA集
電体7・・・正極リード線 8・・・テフロン(登録商標)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IIA集
電体7・・・正極リード線 8・・・テフロン(登録商標)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)
- 【特許請求の範囲】 1、正極、負極および非水電解液からなる二次電池にお
いて、前記正極が下記の一般式〔 I 〕または〔II〕で
表わされるスルホン化アニリン系化合物、または一般式
〔III〕または〔IV〕で表わされる硫酸化アニリン系化
合物の酸化重合体であり、 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔II〕 〈スルホン化アニリン系化合物〉 ▲数式、化学式、表等があります▼〔III〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔IV〕 〈硫酸化アニリン系化合物〉 〔但し、式中nは、0〜10の整数、式中R_1、R_
2、R_3は同一でも異なっていてもよく、水素原子、
炭素数が1〜10ヶのアルキル基、または炭素数が1〜
10ヶのアルコキシ基である。〕前記負極が(i)軽金
属、(ii)軽金属の合金、(iii)電導性高分子、
(iv)軽金属または軽金属の合金と電導性高分子との
複合体、および(v)層間化合物から選ばれた物質から
なることを特徴とする二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61279666A JPS63133451A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61279666A JPS63133451A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133451A true JPS63133451A (ja) | 1988-06-06 |
Family
ID=17614168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61279666A Pending JPS63133451A (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63133451A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012173148A1 (ja) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | 三菱レイヨン株式会社 | 導電性ポリマー前駆体、導電性ポリマー、及び固体電解コンデンサ |
| CN103065815A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 华为技术有限公司 | 一种电能储能薄膜及其制备方法、电能储能装置 |
| WO2013075327A1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | Tongji University | Compositions and methods for detecting lead ions |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP61279666A patent/JPS63133451A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012173148A1 (ja) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | 三菱レイヨン株式会社 | 導電性ポリマー前駆体、導電性ポリマー、及び固体電解コンデンサ |
| WO2013075327A1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | Tongji University | Compositions and methods for detecting lead ions |
| US9217725B2 (en) | 2011-11-25 | 2015-12-22 | Tongji University | Compositions and methods for detecting lead ions |
| CN103065815A (zh) * | 2012-12-31 | 2013-04-24 | 华为技术有限公司 | 一种电能储能薄膜及其制备方法、电能储能装置 |
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