JPS63198256A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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JPS63198256A
JPS63198256A JP62028146A JP2814687A JPS63198256A JP S63198256 A JPS63198256 A JP S63198256A JP 62028146 A JP62028146 A JP 62028146A JP 2814687 A JP2814687 A JP 2814687A JP S63198256 A JPS63198256 A JP S63198256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
conductive polymer
positive electrode
synthesized
secondary battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP62028146A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masataka Takeuchi
正隆 武内
Mutsumi Kameyama
亀山 むつみ
Masao Kobayashi
小林 征男
Kazuko Kimura
木村 和子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK, Hitachi Ltd filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP62028146A priority Critical patent/JPS63198256A/en
Publication of JPS63198256A publication Critical patent/JPS63198256A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01M4/60Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To obtain battery performance of high energy density, low self- discharge, high charge and discharge efficiency and long cycle life by obtaining a conductive polymer used for a positive electrode in such a way that a composite polymer is synthesized in the presence of polymer electrolyte and the polymer electrolyte is removed from the synthesized composite polymer. CONSTITUTION:A conductive polymer sued for positive electrode is synthesized in the presence of polymer electrolyte, which is included in the synthesized conductive polymer/polymer electrolyte composite and removed from it. By the arrangement, a secondary battery with high energy density, small self- discharge rate, high charge and discharge efficiency and long cycle life can be obtained.

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、自己放電率が小さく
、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。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a secondary battery that has high energy density, low self-discharge rate, long cycle life, and good charge/discharge efficiency (Coulombic efficiency). Regarding.

[従来の技術] 主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物(共役高分子
)を電極に用いた、いわゆるポリマー電池は、高エネル
ギー密度を有する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、ピー・ジエー・ナイグレイ等、ジャーナルφオ
ブ・ザ・ケミカル・ソサイアティ、ケミカル・コミュニ
ケーション、  1979年、第594頁CP、 J、
 Nigrey等、J、 C,S、、 Chem、 C
ommun、、  1979.594 :l、ジャーナ
ル0エレクトロケミカルψソサイアテイ。
[Prior Art] A so-called polymer battery, which uses a polymer compound (conjugated polymer) having a conjugated double bond in its main chain as an electrode, is expected to be a secondary battery with high energy density. There have already been many reports regarding polymer batteries.
For example, P. G. Nigley et al., Journal of the Chemical Society, Chemical Communication, 1979, p. 594 CP, J.
Nigrey et al., J.C.S., Chem, C.
ommun,, 1979.594: l, Journal 0 Electrochemical ψ Society.

1981年、第1651頁(J、 Electroch
em、 Soc、、 1981゜1B511 、エイ・
ジー・マックダイアーミド等。
1981, p. 1651 (J, Electroch.
em, Soc, 1981゜1B511, A.
G. MacDiarmid et al.

ポリマー・プレプリンッ、第25巻、ナンバー2゜第2
48頁(i984年)  (A、 G、 MacDia
rmid et al。
Polymer Preprint, Volume 25, Number 2゜No. 2
48 pages (i984) (A, G, MacDia
rmid et al.

Po1yn+er Preprints、  25. 
ffi、2.248 (i984) :l、佐々木等、
電気化学協会第50回大会要旨集、123(i983)
、電気化学協会箱50回大会要旨集、228(i984
)、特開昭56−138489号、同59−3870号
、同59−3872号、同59−3873号、同59−
2033[f9号公報等をその一部としてあげることが
できる。
Polyn+er Preprints, 25.
ffi, 2.248 (i984):l, Sasaki et al.
Proceedings of the 50th Conference of the Electrochemical Society, 123 (i983)
, Electrochemical Society Box 50th Conference Abstracts, 228 (i984
), JP 56-138489, JP 59-3870, JP 59-3872, JP 59-3873, JP 59-
2033 [F9 Publication etc. can be mentioned as part of this.

また、共役高分子を高分子電解質の存在下に重合し、そ
の機能性を高める報告も最近注目され始め、例えば、清
水等が第53回電気化学協会大会要旨集、 D121 
(i98G)でポリピロールと高分子電解質との重合体
、兵頭等が高分子学会予稿集。
In addition, reports on increasing the functionality of conjugated polymers by polymerizing them in the presence of polymer electrolytes have recently begun to attract attention; for example, Shimizu et al., Proceedings of the 53rd Electrochemical Society of Japan Conference, D121
(i98G), a polymer of polypyrrole and a polymer electrolyte, Hyodo, etc., in the Proceedings of the Society of Polymer Science and Technology.

35、 ND、3.612 (i98B)でポリアニリ
ンとポリスチレンスルホン酸の重合体について報告して
いる。
35, ND, 3.612 (i98B), reports on a polymer of polyaniline and polystyrene sulfonic acid.

[発明が解決しようとする問題点] 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、(i1)低自己放電、(iii )商
売・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い。
[Problems to be solved by the invention] Polymer batteries using conjugated polymers as electrodes have problems such as (i) high energy density, (i1) low self-discharge, (iii) commercial/discharge efficiency, and (IV) long cycle. I haven't been able to find anything that satisfies longevity at the same time.

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、電導性高分子を高分子電解質の存在下で合成し、
その電導性高分子/高分子電解質複合重合体から高分子
電解質を取り除いたものが電極材料に極めて有効である
ことを発見した。
In order to obtain a secondary battery that satisfies the above four battery performances at the same time, the present inventors conducted various studies on electrode materials, and as a result, synthesized a conductive polymer in the presence of a polymer electrolyte.
We have discovered that a conductive polymer/polyelectrolyte composite polymer from which the polymer electrolyte has been removed is extremely effective as an electrode material.

本発明は上記発見に基づいてなされたもので、(i)高
エネルギー密度、(i1)低自己放電、(+11 )商
売・放電効率、(IV)長サイクル寿命の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。
The present invention was made based on the above-mentioned discovery, and has excellent battery characteristics including (i) high energy density, (i1) low self-discharge, (+11) commercial/discharge efficiency, and (IV) long cycle life. The purpose is to provide secondary batteries.

[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、正極が電導性高分子、負極が(i)アルカリ金
属、(it)アルカリ土属合金、(iii)電導性高分
子、または(iv)電導性高分子とアルカリ金属もしく
はアルカリ土属合金との複合体、及び非水電解液からな
る二次電池において、正極の電導性高分子は高分子電解
質の存在下で合成され、かつ、その合成された電導性高
分子/高分子電解質複合重合体から高分子電解質が除去
されている二次電池にある。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to achieve the above object, and the gist thereof is that the positive electrode is made of a conductive polymer, the negative electrode is made of (i) an alkali metal, (it) an alkaline earth metal. In a secondary battery consisting of an alloy, (iii) a conductive polymer, or (iv) a composite of a conductive polymer and an alkali metal or alkaline earth alloy, and a non-aqueous electrolyte, the conductive polymer of the positive electrode is The secondary battery is synthesized in the presence of a polymer electrolyte, and the polymer electrolyte is removed from the synthesized conductive polymer/polymer electrolyte composite polymer.

[発明の具体的構成および作用] 以下本発明の詳細な説明する。[Specific structure and operation of the invention] The present invention will be explained in detail below.

本発明の二次電池の正極に用いられる電導性高分子とし
ては、主鎖に共役二重結合を有するものであれば特に制
限はないが、その具体例としては、ポリアセン、ポリア
セノアセン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリカル
バゾール、ポリジアセチレン、ポリフラン、ポリ−(i
,6−へブタジェン)、ポリイソチアナフテン、ポリパ
ラフェニレン、ポリパラフェニレンサルファイド、ポリ
−ベリーナフタレン、ポリピリダジン、ポリピロール、
ポリキノリン、ポリセレノフェン、ポリチオフェン、ポ
リ−(トリフェニルメタン)及びこれ等の誘導体を挙げ
ることができる。
The conductive polymer used in the positive electrode of the secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it has a conjugated double bond in its main chain, but specific examples include polyacene, polyacenoacene, polyacetylene, polyaniline. , polycarbazole, polydiacetylene, polyfuran, poly(i
, 6-hebutadiene), polyisothianaphthene, polyparaphenylene, polyparaphenylene sulfide, poly-berynaphthalene, polypyridazine, polypyrrole,
Mention may be made of polyquinoline, polyselenophene, polythiophene, poly-(triphenylmethane) and derivatives thereof.

上記電導性高分子は、高分子電解質の存在下で合成され
るが、用いられる高分子電解質は、数平均分子量が20
0以上で、分子内にカルボキシルアニオンおよび/また
はスルホキシルアニオンおよび/またはサルフエイトア
ニオンを少なくとも1ヶ以上含有するものであれば特に
制限は無い。
The above conductive polymer is synthesized in the presence of a polymer electrolyte, and the polymer electrolyte used has a number average molecular weight of 20
There is no particular restriction as long as it is 0 or more and contains at least one carboxyl anion, sulfoxyl anion and/or sulfate anion in the molecule.

通常、次の一般式で表わされるものが用いられる。Generally, those expressed by the following general formula are used.

(以下余白) = 5− たは−so  −であり、a、  bは0またはto以
これら高分子電解質の具体例としては、数平均分子量が
200以上のポリアクリル酸アニオン、ポリメタクリル
酸アニオン、ポリビニルスルポン酸アニオン、ポリアリ
ルスルホン酸アニオン、ポリスチレンスルホン酸アニオ
ン等を挙げることかできる。
(Left space below) = 5- or -so -, and a and b are 0 or to Specific examples of these polymer electrolytes include polyacrylic acid anions, polymethacrylic acid anions, and polymethacrylic acid anions having a number average molecular weight of 200 or more. Examples include polyvinylsulfonate anion, polyallylsulfonate anion, polystyrenesulfonate anion, and the like.

本発明の二次電池の正極に用いられる電導性高分子は高
分子電解質の存在下、モノマー溶液を公知の方法で化学
的または電気化学的に重合することによって得られる。
The conductive polymer used in the positive electrode of the secondary battery of the present invention can be obtained by chemically or electrochemically polymerizing a monomer solution by a known method in the presence of a polymer electrolyte.

電導性高分子の合成時に使用する上記高分子電解質の量
は特に制限は無いが、通常、電導性高分子モノマー10
0重量部に対して高分子電解質1〜500重量部、好ま
しくは、2〜200重量部を重合溶液に加える この際、高分子電解質は重合溶液に溶解していることが
望ましいが、溶解しないスラリー状態であっても差し支
えない。
There is no particular limit to the amount of the above-mentioned polymer electrolyte used during the synthesis of the conductive polymer, but it is usually 10% of the conductive polymer monomer.
When adding 1 to 500 parts by weight, preferably 2 to 200 parts by weight, of the polymer electrolyte to the polymerization solution based on 0 parts by weight, it is preferable that the polymer electrolyte is dissolved in the polymerization solution, but it is preferable that the polymer electrolyte be dissolved in the polymerization solution. It doesn't matter if it's in any condition.

上記方法で合成した電導性高分子は、高分子電解質と複
合化した状態で得られる。本発明では、取り込まれた高
分子電解質を再度取り除くことが必要である。高分子電
解質を取り除く方法としては、種々考えられるが、通常
、得られた電導性高分子/高分子電解質複合体を塩基性
溶液で補償することによって行われる。
The conductive polymer synthesized by the above method is obtained in a composite state with a polymer electrolyte. In the present invention, it is necessary to remove the entrapped polyelectrolyte again. Although various methods can be considered for removing the polymer electrolyte, it is usually carried out by compensating the obtained conductive polymer/polymer electrolyte composite with a basic solution.

この補償に使用する塩基としては、アンモニア水や炭酸
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無
機塩基、トリエチルアミン等の低級脂肪族アミンのよう
な有機塩基を用いることができる。
As the base used for this compensation, inorganic bases such as aqueous ammonia, sodium carbonate, potassium hydroxide, and sodium hydroxide, and organic bases such as lower aliphatic amines such as triethylamine can be used.

補償後、電導性高分子は蒸留水で充分に洗浄した後乾燥
させる。
After compensation, the conductive polymer is thoroughly washed with distilled water and then dried.

この様にして得られた電導性高分子は、1.2−ジメト
キシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン等の電解液
に用いられる非水溶剤で予め、洗浄して用いた方が好ま
しい。
It is preferable to use the conductive polymer obtained in this way after washing it in advance with a nonaqueous solvent used in an electrolytic solution, such as 1,2-dimethoxyethane or 2-methyltetrahydrofuran.

本発明の二次電池に用いられる負極は、(i)アルカリ
金属、(it)アルカリ金属合金、(i; >電導性高
分子、または(iv)アルカリ金属もしくはアルカリ金
属合金と電導性高分子との複合体で′ある。
The negative electrode used in the secondary battery of the present invention includes (i) an alkali metal, (it) an alkali metal alloy, (i) a conductive polymer, or (iv) an alkali metal or an alkali metal alloy and a conductive polymer. It is a complex of '.

(i)アルカリ金属としては、Li、Na、に等があげ
られ、(i1)アルカリ金属合金としては、Li/Aj
)合金、Li /Hg合金、Li/Zn合金、Li /
Cd合金、Li/Sn合金、L1/pb合金、Na/P
b合金およびこれら合金に用いられたアルカリ金属を含
む3種以上の金属の合金、例えば、Ll /Aρ/Mg
 、Li /AΩ/Sn、Li/AΩ/Pb、LI/A
Ω/Zn。
(i) Examples of alkali metals include Li, Na, etc. (i1) Examples of alkali metal alloys include Li/Aj
) alloy, Li/Hg alloy, Li/Zn alloy, Li/
Cd alloy, Li/Sn alloy, L1/pb alloy, Na/P
b alloys and alloys of three or more metals containing alkali metals used in these alloys, such as Ll/Aρ/Mg
, Li/AΩ/Sn, Li/AΩ/Pb, LI/A
Ω/Zn.

Ll /Aρ/Hg等があげられる。Examples include Ll/Aρ/Hg.

これらの合金は電気化学的方法および化学的方法のいず
れの方法で製造したものでもよいが、電気化学的に合金
化したものがより好ましい。
These alloys may be manufactured by either an electrochemical method or a chemical method, but those alloyed electrochemically are more preferable.

また、(iii)電導性高分子としては、ポリピロール
、ポリピロール誘導体、ポリチオフェン、ポリチオフェ
ン誘導体、ポリキノリン、ポリアセン、ポリパラフェニ
レン、ポリパラフェニレン誘導体、ポリアセチレン等が
挙げられる。さらに、(iv)アルカリ金属もしくはア
ルカリ金属合金と電導性高分子との複合体としては、L
i /AN合金、Na/Pb合金と上記各種電導性高分
子、例えばポリパラフェニレンまたはポリアセチレンと
の複合体が挙げられる。これらのうちで好ましいものと
しては、例えばポリアセチレンとLi/AΩ合金との複
合体、ポリパラフェニレンとLj/Al11合金との複
合体、ポリパラフェニレンとNa/pb合金との複合体
があげられる。ここでいう複合体とは、アルカリ金属ま
たはアルカリ金属合金と電導性高分子の均一な混合物、
積層体および基−9= 体となる成分を他の成分で修飾した修飾体を意味する。
Examples of the conductive polymer (iii) include polypyrrole, polypyrrole derivatives, polythiophene, polythiophene derivatives, polyquinoline, polyacene, polyparaphenylene, polyparaphenylene derivatives, polyacetylene, and the like. Furthermore, (iv) as a complex of an alkali metal or an alkali metal alloy and a conductive polymer, L
Examples include composites of i/AN alloys, Na/Pb alloys, and the various conductive polymers described above, such as polyparaphenylene or polyacetylene. Among these, preferred examples include a composite of polyacetylene and Li/AΩ alloy, a composite of polyparaphenylene and Lj/Al11 alloy, and a composite of polyparaphenylene and Na/pb alloy. The composite referred to here is a homogeneous mixture of an alkali metal or alkali metal alloy and a conductive polymer.
It means a modified product in which a component forming a laminate and a group-9= body is modified with another component.

上記本発明の二次電池の電極には、当該業者に良く知ら
れている様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、炭素繊
維を混合してもよい。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−ジエン−ターポリマー(EP
DM)、スルホン化EPDM等の熱可塑性樹脂で補強し
てもよい。
The electrodes of the secondary battery of the present invention may be mixed with other suitable conductive materials, such as carbon black, acetylene black, metal powder, metal fibers, and carbon fibers, as is well known to those skilled in the art. . In addition, polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EP
DM) or a thermoplastic resin such as sulfonated EPDM.

本発明の二次電池の電解液の支持電解質は、アルカリ金
属塩である。アルカリ金属塩のアルカリ金属としては、
Ll、NaおよびKの金属があげられ、特にL1金属が
好ましい。
The supporting electrolyte of the electrolytic solution of the secondary battery of the present invention is an alkali metal salt. As the alkali metal of the alkali metal salt,
Mention may be made of the metals Ll, Na and K, with the metal L1 being particularly preferred.

支持電解質の代表的なアニオン成分としては、例えばC
I!O−1PF6−1AsF6−1AsF  −1SO
CF  −1BF  −5およびBR4(但し、Rは炭
素数が1〜IOのアルキル基またはアリール基)等が挙
げられる。
Typical anion components of the supporting electrolyte include, for example, C
I! O-1PF6-1AsF6-1AsF-1SO
Examples thereof include CF-1BF-5 and BR4 (wherein R is an alkyl group or aryl group having 1 to 10 carbon atoms).

支持電解質としてのアルカリ金属塩としては、例えばL
i PF6、Li Sb F6、Li CΩ04、Li
AsF6、CF35O3L1、LiBF4、Li B 
(Bu)4、LI B (Et)2 (Bu)2 、N
 a P F e 、N a B F 4 、N a 
A s F e  、Na B (Bu)4、K B 
(Bu)4、K As F e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
らのアルカリ金属塩は一種類または二種類以上を混合し
て使用してもよい。
As the alkali metal salt as a supporting electrolyte, for example, L
i PF6, Li Sb F6, Li CΩ04, Li
AsF6, CF35O3L1, LiBF4, Li B
(Bu)4, LI B (Et)2 (Bu)2, N
a P F e , N a B F 4 , N a
A s F e , Na B (Bu)4, K B
Examples include (Bu)4, K As Fe, etc., but are not necessarily limited to these. These alkali metal salts may be used alone or in combination of two or more.

アルカリ金属塩の濃度は、正極及び負極に用いる物質の
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/gの範囲内であることが好ましい。電解液は均一系
でも不均一系でもよい。
The concentration of the alkali metal salt cannot be unconditionally defined because it varies depending on the type of material used for the positive and negative electrodes, the type of cathode, charging conditions, operating temperature, type of supporting electrolyte, type of organic solvent, etc., but in general is preferably within the range of 0.5 to 10 mol/g. The electrolyte may be homogeneous or heterogeneous.

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次のものが挙げられる
Examples of organic solvents that can be used alone or in combination as a solvent for the electrolytic solution of the secondary battery of the present invention include the following.

アルキレン ニトリル二側、クロトニトリル、(液状範
囲 −51,1℃〜120℃)トリアルキル ボレート
二側、ホウ酸トリメチル、(CH30)3B(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、(CH30) 4St  
(沸点 121℃)ニトロアルカン二側、ニトロメタン
、 CH3NO2(液状範囲 −17℃〜100.8℃)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 −80,48℃〜149℃)(液状範囲 
−16℃〜202℃) モノカルボン酸エステル:例、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、 ラクトン:例、γ−ブチロラクトン、 ジアルキル カーボネート二側、ジメチルカーボネート
、  OC(OCH3)2 (液状範囲 2℃〜90℃) アルキレン カーボネート二側、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 −
1168C〜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 −58°C〜83
°C)環式エーテル二側、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°C)ニトロ芳香族二側、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二側、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’C) 芳香族ホスホン酸ハロゲン化物:例、ベンゼンホスホニ
ル ジクロライド(沸点258°C)芳香族チオホスホ
ン酸二ノ10ゲン化物二側、ベンゼン チオホスホニル
 ジクロライド(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:例、メタン スルホニル クロ
ライド (沸点181°C) アルキル カルボン酸ハロゲン化合物例、塩化アセチル
(液状範囲 −1129C〜50.9℃)、臭化アセチ
ル(液状範囲 −966C〜76℃)、塩化プロピオニ
ル(液状範囲 −94℃〜80℃)飽和複素環式化合物
:例、テトラヒドロチオフェン(液状範囲 −96°C
〜121℃):3−メチル−2−オキサゾリドン(融点
15.9°C)−15= ジアルキル スルファミン酸 ハロゲン化物:例、ジメ
チル スルファミル クロライド アルキル ハロスルホネート二側、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例、塩化2−フ
ロイル(液状範囲 −2°C〜173℃)三員不飽和複
素環式化合物二側、1−メチルピロール(沸点114°
C) 、2.4−ジメチルチアゾール(沸点144℃)
、フラン(液状範囲一85.85℃〜31.36℃)、 二塩基カルボン酸のエステルおよび/またはノ10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;例、クロロスルホニルアセチル クロライ
ド(沸点 圧力10r++mHg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°C)ジアルキルサ
ルフエート二側、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側、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 −99,58C〜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、=   17 − 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、およびスルホランと1,2−ジ
メトキシエタンの混合溶媒を挙げることができる。
Alkylene nitrile, crotonitrile, (liquid range -51.1°C to 120°C) trialkyl borate, trimethyl borate, (CH30)3B (liquid range -29.3°C to 67°C) tetraalkyl silicate side, tetramethyl silicate, (CH30) 4St
(boiling point 121°C) nitroalkane side, nitromethane, CH3NO2 (liquid range -17°C to 100.8°C) alkyl nitrile: e.g., acetonitrile, CH3CN (liquid range -45°C to 81.6°C) dialkylamide side, Dimethylformamide, HCON(CH3)2 (liquid range -80,48℃~149℃) (liquid range
-16℃~202℃) Monocarboxylic acid esters: e.g., ethyl acetate (liquid range)
-83,6 to 77.06℃) Orthoester: e.g., trimethyl orthoformate, Lactone: e.g., γ-butyrolactone, dialkyl carbonate, dimethyl carbonate, OC(OCH3)2 (liquid range 2℃ to 90℃) Alkylene carbonate side, propylene carbonate, (liquid range -48℃~242℃) Monoether: e.g., diethyl ether, (liquid range -
1168C~34.5℃) Polyether: Example, 1,1-
and 1,2-dimethoxyethane (liquid range -113,2°C to 64,5°C and -58°C to 83°C, respectively)
°C) Cyclic ether diside, tetrahydrofuran (liquid range -65°C to 67°C) = 1.3-dioxolane (liquid range -95°C to 78°C) nitroaromatic diside, nitrobenzene (liquid range 5.7°C) ℃~210.8℃) Aromatic carboxylic acid halide side, benzoyl chloride (
Liquid range: 0°C to 197°C), benzoyl bromide (liquid range: -24°C to 218°C) Aromatic sulfonic acid halide: e.g., benzenesulfonyl chloride (liquid range:
14.5°C to 251'C) Aromatic phosphonic acid halide: e.g., benzenephosphonyl dichloride (boiling point 258°C) aromatic thiophosphonic acid dino-10 halide, benzene thiophosphonyl dichloride (melting point 22°C), 3- Methylsulfolane (melting point -1°C) Alkyl sulfonic acid halides: Examples, methane sulfonyl chloride (boiling point 181°C) Alkyl carboxylic acid halides Examples, acetyl chloride (liquid range -1129°C to 50.9°C), acetyl bromide ( liquid range -966C to 76C), propionyl chloride (liquid range -94C to 80C) saturated heterocyclic compounds: e.g., tetrahydrothiophene (liquid range -96C
~121°C): 3-Methyl-2-oxazolidone (melting point 15.9°C) -15= dialkyl sulfamic acid halide: e.g., dimethyl sulfamyl chloride alkyl halosulfonate diside, ethyl chlorosulfonate (boiling point 151°C) Two unsaturated heterocyclic carboxylic acid halides, 2-furoyl chloride (liquid range -2°C to 173°C), two three-membered unsaturated heterocyclic compounds, 1-methylpyrrole (boiling point 114°)
C), 2,4-dimethylthiazole (boiling point 144°C)
, furan (liquid range - 85.85°C to 31.36°C), esters and/or dibasic carboxylic acid esters: e.g., ethyl oxalyl chloride (boiling point 135°C), mixed alkylsulfonic acid halides/carboxylic acids Acid halides; e.g., chlorosulfonylacetyl chloride (boiling point 98°C at pressure 10r++ mHg) dialkyl sulfoxide diside, dimethyl sulfoxide (liquid range 18.4°C to 189°C) dialkyl sulfate diside, dimethyl sulfate (liquid range -
31.75℃~188.5℃) Dialkyl sulfite side, dimethyl sulfide (boiling point 126℃) Alkylene sulfide: e.g., ethylene glycol
Sulfide (liquid range -11℃~173℃) Halogenated alkane diside, methylene chloride (liquid range -
95°C to 40°C) 1,3-dichloropropane (liquid range -99,58°C to 120.4°C) Among the above, preferred organic solvents are sulfolane, crotonitrile, nitrobenzene, tetrahydrofuran, methyl-substituted tetrahydrofuran, = 17 - 1.3-dioxolane, 3-methyl-2-oxazolidone, propylene or ethylene carbonate, sulfolane, γ-butyrolactone, ethylene glycol sulfide, dimethyl sulfide, dimethyl sulfoxide, and 1,1- and 1,2-dimethoxyethane; Particularly preferably propylene carbonate and 1.
Examples include 2-dimethoxyethane and a mixed solvent of sulfolane and 1,2-dimethoxyethane.

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、特にこれらは正極活物質を高度に、しかも効率的
に利用可能とするからである。
Because they appear to be the most chemically inert toward battery components and have a wide liquid range, they particularly allow for highly and efficient use of cathode active materials. It is from.

本発明の二次電池の充電方法は特に制限は無いが、通常
、(i)定電流法、(i1)定電圧法、(ii>パルス
電流法、及び(i■)パルス電圧法等の方法及びこれ等
の方法を組み合せた方法が用いられる。
The charging method for the secondary battery of the present invention is not particularly limited, but usually methods such as (i) constant current method, (i1) constant voltage method, (ii>pulsed current method, and (i■) pulsed voltage method) A method combining these methods is also used.

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
膜として用いても差し支えない。
In the present invention, if necessary, a porous membrane made of synthetic resin such as polyethylene or polypropylene or natural fiber paper may be used as the diaphragm.

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。
In addition, some of the electrodes used in the secondary battery of the present invention may react with oxygen or water and reduce the performance of the battery, so the battery should be sealed and substantially oxygen-free and water-free. It is desirable that the condition is as follows.

[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。
[Examples] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by referring to Examples and Comparative Examples.

実施例 1 く正極に用いる電導性高分子の製造〉 参照極付電解セルに、予め、脱酸素した蒸留水40m1
.アニリン2g、ポリビニル硫酸(数平均分子量が約1
0,000) 30%水溶液15ccを加えた。この水
溶液中に、2cmの間隔で各々25ctの2つの白金電
極を装入した後、飽和カロメル電極基準0.90Vで電
解した。この際、陽極板上に濃緑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、
次いで風乾後、生成したアニリン酸化重合体を白金板か
ら剥離した。この剥離したアニリンの酸化重合体を乳鉢
で粉砕後、28%のアンモニア水中で一夜攪拌し、つい
で、アンモニア水を除去し、過剰の蒸留水で洗い、80
’Cで5時間真空乾燥した。
Example 1 Production of conductive polymer used for positive electrode> 40 ml of deoxygenated distilled water was placed in an electrolytic cell equipped with a reference electrode in advance.
.. 2 g of aniline, polyvinyl sulfate (number average molecular weight approximately 1
0,000) 15 cc of 30% aqueous solution was added. Two platinum electrodes of 25 ct each were inserted into this aqueous solution at an interval of 2 cm, and then electrolyzed at 0.90 V based on a saturated calomel electrode. At this time, a dark green oxidized polymer was deposited on the anode plate. The coated anode was repeatedly washed three times with distilled water;
After air drying, the produced aniline oxidized polymer was peeled off from the platinum plate. This exfoliated oxidized aniline polymer was crushed in a mortar, stirred in 28% ammonia water overnight, and then the ammonia water was removed and washed with excess distilled water.
It was vacuum dried at 'C for 5 hours.

得られた青紫色粉末を窒素雰囲気下で、過剰の1.2−
ジメトキシエタンで洗浄し、150℃で5時間真空乾燥
した。
The obtained blue-violet powder was heated under a nitrogen atmosphere with an excess of 1.2-
It was washed with dimethoxyethane and vacuum dried at 150°C for 5 hours.

酸化重合体のアンモニア補償前後の元素分析値から重合
時に、23重量%含まれていたポリビニル硫酸がアンモ
ニア補償により取り除かれていることが分った。
Elemental analysis values of the oxidized polymer before and after ammonia compensation revealed that 23% by weight of polyvinyl sulfate was removed during polymerization by ammonia compensation.

〈電池実験〉 前記の方法で得られたポリアニリン粉末を既知の方法に
より、直径20mmの円板状に加圧成形したものと、リ
チウム箔(厚さ200μm)から切り抜いた直径20m
mの円板状のものをそれぞれ正極および負極の活物質と
して電池を構成した。
<Battery experiment> The polyaniline powder obtained by the above method was pressure-molded into a disc shape with a diameter of 20 mm by a known method, and a disc shape with a diameter of 20 m cut out from lithium foil (thickness 200 μm) was used.
A battery was constructed using the disk-shaped disks of m as positive and negative electrode active materials, respectively.

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は負極用ニッケルリ
ード線、2は直径20+nm、 80メツシユの負極ニ
ッケル網集重体、3は直径20mmの負極、4は直径2
0mmの円形の多孔性ポリピロピレン製隔膜で、電解液
を充分含浸できる厚さにしたもの、5は直径20mmの
円板状正極、6は直径20mm。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a battery cell for measuring the characteristics of a secondary battery, which is a specific example of the present invention, in which 1 is a nickel lead wire for the negative electrode, 2 is a negative electrode nickel network aggregate with a diameter of 20+ nm and 80 meshes. , 3 is a negative electrode with a diameter of 20 mm, 4 is a diameter of 2
A circular porous polypropylene membrane with a diameter of 0 mm is thick enough to be sufficiently impregnated with an electrolytic solution, 5 is a disk-shaped positive electrode with a diameter of 20 mm, and 6 is a diameter of 20 mm.

80メツシユの正極白金網集電体、7は正極リード線、
8はねじ込み式ポリテトラフルオロエチレン製容器を示
す。
80 mesh positive electrode platinum wire mesh current collector, 7 is positive electrode lead wire,
8 indicates a screw-type polytetrafluoroethylene container.

まず、前記、正極白金網集電体6を容器8の凹部の下部
に入れ、さらに正極5を正極白金網集電体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、負極3を重ね、さらにその上に
負極ニッケル網集電体2を載置し、容器8を締めつけて
電池を作製した。
First, the positive electrode platinum wire mesh current collector 6 is placed in the lower part of the recess of the container 8, the positive electrode 5 is stacked on top of the positive electrode platinum wire mesh current collector 6, and the porous polypropylene diaphragm 4 is stacked on top of the positive electrode platinum wire mesh current collector 6. After sufficiently impregnating with the liquid, the negative electrode 3 was stacked, the negative electrode nickel mesh current collector 2 was further placed on top of the negative electrode 3, and the container 8 was tightened to produce a battery.

電解液としては、常法に従って蒸留脱水したプロピレン
カーボネートに溶解したLi As F6の2モル/ρ
溶液を用いた。
The electrolyte was 2 mol/ρ of Li As F6 dissolved in propylene carbonate distilled and dehydrated according to a conventional method.
A solution was used.

この様にして作製した電池を用いて、一定電流下(i,
25mA/cJ) 、電池電圧2.0V〜4.OVの範
囲で充・放電を繰り返した。
Using the battery prepared in this way, under a constant current (i,
25mA/cJ), battery voltage 2.0V to 4. Charge and discharge were repeated within the OV range.

その結果、放電容量は正負極活物質単位重量当リ、46
0Wφhr/kgであり、また放電容量が最大放電容量
の50%に低下するまでのサイクル数(以下を、′サイ
クル寿命”という)は350回であった。さらに充電し
たままで1週間放置したところ、その自己放電率は3.
8%であった。
As a result, the discharge capacity per unit weight of positive and negative electrode active materials was 46
0Wφhr/kg, and the number of cycles until the discharge capacity decreased to 50% of the maximum discharge capacity (hereinafter referred to as 'cycle life') was 350.Furthermore, when the battery was left charged for one week, , its self-discharge rate is 3.
It was 8%.

比較例 1 ポリビニル硫酸水溶液の代わりに、42重量%のHBF
4水溶液10m1を加えた以外は、実施例1と全く同じ
にしてポリアニリンを合成し、これを同様にアンモニア
補償して電極成型を行ない、電池実験を行った。その結
果、電池の最大放電容量は280 W−hr/ kg、
サイクル寿命は230回で、1週間後の自己放電率は1
0.4%であった。
Comparative Example 1 42% by weight HBF instead of polyvinyl sulfuric acid aqueous solution
Polyaniline was synthesized in exactly the same manner as in Example 1, except that 10 ml of the 4 aqueous solution was added, and this was similarly compensated with ammonia to form an electrode and conduct a battery experiment. As a result, the maximum discharge capacity of the battery is 280 W-hr/kg,
The cycle life is 230 times, and the self-discharge rate after 1 week is 1
It was 0.4%.

実施例 2 ポリビニル硫酸水溶液の代わりに、ポリスチレンスルホ
ン酸(数平均分子量約20,000) 30%水溶液3
0ccを用いた以外は実施例1と全く同じにして電池実
験を行った。
Example 2 Instead of the polyvinyl sulfuric acid aqueous solution, a 30% aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (number average molecular weight approximately 20,000) 3
A battery experiment was conducted in exactly the same manner as in Example 1 except that 0 cc was used.

その結果、電池の最大放電容量は、420W・hr/k
gサイクル寿命は380回で、1週間後の自己放電率は
3.5%であった。
As a result, the maximum discharge capacity of the battery is 420W・hr/k
The g-cycle life was 380 times, and the self-discharge rate after one week was 3.5%.

実施例 3 〈正極に用いる電導性高分子の製造〉においてアニリン
の代わりにピロールを、ポリビニル硫酸30%水溶液の
代わりに、ポリビニル硫酸カリウム30%水溶液を用い
た以外は、実施例1と全く同じにしてポリピロールを製
造し、電池実験を行った。
Example 3 The procedure was exactly the same as Example 1, except that in <manufacture of conductive polymer used for the positive electrode>, pyrrole was used instead of aniline, and a 30% aqueous solution of potassium polyvinyl sulfate was used instead of a 30% aqueous solution of polyvinyl sulfate. We produced polypyrrole and conducted battery experiments.

その結果、最大放電容量は、380 W−hr/kg1
サイクル寿命280回、1週間後の自己放電率は7.3
%であった。
As a result, the maximum discharge capacity is 380 W-hr/kg1
Cycle life 280 times, self-discharge rate after 1 week is 7.3
%Met.

比較例 2 〈正極に用いる電導性高分子の製造〉においてアニリン
の代わりにピロールを、ポリビニル硫酸水溶液の代わり
に塩化ナトリウム5gを用いた以外は実施例1と全く同
じにしてポリピロールを製造し、電池実験を行った。
Comparative Example 2 Polypyrrole was produced in the same manner as in Example 1 except that pyrrole was used instead of aniline and 5 g of sodium chloride was used instead of the polyvinyl sulfuric acid aqueous solution in <Production of conductive polymer used for positive electrode>, and a battery was prepared. We conducted an experiment.

その結果、最大放電容量は200 W−hr/ kg−
サイクル寿命270回、1週間後の自己放電率は20.
8%であった。
As a result, the maximum discharge capacity is 200 W-hr/kg-
Cycle life is 270 times, self-discharge rate after 1 week is 20.
It was 8%.

−23= 実施例 4〜6 く電池実験〉で負極物質としてリチウムの代わりに、第
1表に示すものを用いた以外は実施例1と全く同じにし
て電池実験を行った。その結果を第1表に示す。
-23 = Examples 4 to 6 Battery experiment> A battery experiment was conducted in exactly the same manner as in Example 1 except that the negative electrode material shown in Table 1 was used instead of lithium. The results are shown in Table 1.

(以下余白) [発明の効果] 以上述べた様に本発明の二次電池は、正極が電導性高分
子、負極が(i)アルカリ金属、(i1)アルカリ金属
合金、(iii)電導性高分子、または(IV)電導性
高分子とアルカリ金属もしくはアルカリ金属合金との複
合体、及び非水電解液からなる二次電池において、正極
の電導性高分子は高分子電解質の存在下で合成され、そ
の合成された電導性高分子/高分子電解質複合重合体か
ら高分子電解質を除去したものであるので、エネルギー
密度が高く、自己放電率が小さく、サイクル寿命の長い
良好な電池である。また、本発明の二次電池は、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、ガソリン自動車および電力貯蔵用
バッテリーとして最適である。
(Left below) [Effects of the Invention] As described above, the secondary battery of the present invention has a positive electrode made of a conductive polymer, a negative electrode made of (i) an alkali metal, (i1) an alkali metal alloy, and (iii) a conductive polymer. In a secondary battery consisting of a molecule or (IV) a complex of a conductive polymer and an alkali metal or an alkali metal alloy, and a non-aqueous electrolyte, the conductive polymer of the positive electrode is synthesized in the presence of a polymer electrolyte. Since the polymer electrolyte is removed from the synthesized conductive polymer/polymer electrolyte composite polymer, it is a good battery with high energy density, low self-discharge rate, and long cycle life. In addition, the secondary battery of the present invention is lightweight,
Because it is small and has high energy density, it is ideal for portable devices, electric vehicles, gasoline vehicles, and power storage batteries.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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
電池の断面概略図である。 1・・・負極用ニッケルリード線 2・・・負極用ニッケル網集電体 = 26− 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
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a battery for measuring characteristics of a secondary battery, which is a specific example of the present invention. 1... Nickel lead wire for negative electrode 2... Nickel mesh current collector for negative electrode = 26- 3... Negative electrode 4... Porous polypropylene diaphragm 5... Positive electrode 6... For positive electrode Platinum mesh current collector 7...positive electrode lead wire

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、正極が電導性高分子、負極が(i)アルカリ金属、
(ii)アルカリ金属合金、(iii)電導性高分子、
または(iv)電導性高分子とアルカリ金属もしくはア
ルカリ金属合金との複合体、及び非水電解液からなる二
次電池において、前記正極の電導性高分子は高分子電解
質の存在下で合成され、かつ、その合成された電導性高
分子/高分子電解質複合重合体から高分子電解質が除去
されていることを特徴とする二次電池。
1. The positive electrode is a conductive polymer, the negative electrode is (i) an alkali metal,
(ii) alkali metal alloy, (iii) conductive polymer,
or (iv) in a secondary battery comprising a composite of a conductive polymer and an alkali metal or an alkali metal alloy, and a non-aqueous electrolyte, the conductive polymer of the positive electrode is synthesized in the presence of a polymer electrolyte, A secondary battery characterized in that the polymer electrolyte is removed from the synthesized conductive polymer/polymer electrolyte composite polymer.
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