JPS6340257A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
- Publication number
- JPS6340257A JPS6340257A JP61183158A JP18315886A JPS6340257A JP S6340257 A JPS6340257 A JP S6340257A JP 61183158 A JP61183158 A JP 61183158A JP 18315886 A JP18315886 A JP 18315886A JP S6340257 A JPS6340257 A JP S6340257A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pyrrole
- secondary battery
- water
- anode
- electrochemically
- 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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
-
- 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)
- 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】
技権立災
本発明は、電解質溶液として水溶液を用いた、導電性高
分子を電極とする二次電池に関する。
分子を電極とする二次電池に関する。
災來挟夏
ポリアセチレンのような共役二重結合を有する有機高分
子化合物は、電気化学的にアニオンまたはカチオンをド
ーピングすることにより、ｐ型あるいはｎ型の導電性高
分子となることが知られている（Ｊ 、 Ｃ、Ｓ 、
Ｃｈｅｍ、 Ｃｏｍｎ、、５９４−５９５ （１９７９
））。このような導電性高分子を電極として用いた電池
は、従来の二次電池に比べてエネルギー密度が高く、軽
量、薄型化が可能であることから注目されており、その
代表的なものとしてポリアセチレン電池が知られている
。
子化合物は、電気化学的にアニオンまたはカチオンをド
ーピングすることにより、ｐ型あるいはｎ型の導電性高
分子となることが知られている（Ｊ 、 Ｃ、Ｓ 、
Ｃｈｅｍ、 Ｃｏｍｎ、、５９４−５９５ （１９７９
））。このような導電性高分子を電極として用いた電池
は、従来の二次電池に比べてエネルギー密度が高く、軽
量、薄型化が可能であることから注目されており、その
代表的なものとしてポリアセチレン電池が知られている
。
ポリアセチレン電池自体の性能はほぼ満足しうるちので
あるが、ポリアセチレン自体が不安定であるという難点
は未だ解消されていない。
あるが、ポリアセチレン自体が不安定であるという難点
は未だ解消されていない。
また、電解質を溶解している溶媒としては有機化合物が
使用されているが、一般に、工業的には経済性および安
全性の面からみて、有機溶媒よりも水を使用することが
望ましい。
使用されているが、一般に、工業的には経済性および安
全性の面からみて、有機溶媒よりも水を使用することが
望ましい。
光里勿ｌ煎
本発明は、水ないし酸素に対して安定で、電解質の溶媒
として水を使用することが可能な有機高分子化合物を用
いた二次電池を提供するものである。
として水を使用することが可能な有機高分子化合物を用
いた二次電池を提供するものである。
ｍソ」暖
本発明の二次電池は、電気化学的に可逆的に水溶性電解
質無機陰イオンをドープし得るピロール類重合膜が陰極
系を構成することを特徴とする。
質無機陰イオンをドープし得るピロール類重合膜が陰極
系を構成することを特徴とする。
以下、添付図面に沿って本発明をさらに詳細に説明する
。
。
第１図は、本発明の二次電池の構成例を示す説明図であ
り、電解質水溶液１３に陰極１１が浸漬されて、陰極系
が、また、陽極２１が浸漬されて陽極系が形成されてい
る。１５は電槽を、１７．１９はリード線を示す。
り、電解質水溶液１３に陰極１１が浸漬されて、陰極系
が、また、陽極２１が浸漬されて陽極系が形成されてい
る。１５は電槽を、１７．１９はリード線を示す。
陰極系は、陰極１１と電解質水溶液１３とから構成され
ている。陰極１１の活物質としては、水溶性電解質の無
機陰イオンが電気化学的に可逆的にドープ可能なピロー
ル類重合膜が用いられる。
ている。陰極１１の活物質としては、水溶性電解質の無
機陰イオンが電気化学的に可逆的にドープ可能なピロー
ル類重合膜が用いられる。
このようなどロール類重合膜は、水溶液中で導電性塩と
して無機塩の存在下で、電気化学的にピロールまたはそ
の誘導体モノマーを重合することにより行うことができ
る。このピロール類の電気化学的に重合により、重合と
同時に陰イオンのドーピングが起こり、無機陰イオンが
ドープされたピロール類重合膜が得られる。無機陰イオ
ンがドープされたピロール類重合膜は、陰極活物質とし
て機能し、水や酸素に対して安定であり、溶媒として水
を用いた二次電池を実現できる。
して無機塩の存在下で、電気化学的にピロールまたはそ
の誘導体モノマーを重合することにより行うことができ
る。このピロール類の電気化学的に重合により、重合と
同時に陰イオンのドーピングが起こり、無機陰イオンが
ドープされたピロール類重合膜が得られる。無機陰イオ
ンがドープされたピロール類重合膜は、陰極活物質とし
て機能し、水や酸素に対して安定であり、溶媒として水
を用いた二次電池を実現できる。
モノマーとしては、未置換ピロール単独の使用が好まし
い。しかし他のどロール類との混合物も用いられる。コ
モノマーとなりうる他のピロール類としては３位または
４位の炭素原子に置換基を有するピロール類特にモノア
ルキル−、ジアルキル−、モノハロゲン−又はジハロゲ
ン置換ピロールがあげられる。置換ピロールの例は、３
，４−ジアルキルピロール、特にアルキル基中に１〜４
個の炭素原子を有するもの、例えば３，４−ジメチルピ
ロール及び３，４−ジエチルピロール、ならびに３，４
−ジハロゲンピロール例えば３，４−ジクロルピロール
である。また、Ｎ位に置換基を有するもの、例えば、Ｎ
−メチルピロール、Ｎ−フェニルピロールを用いること
もできる。これらモノマーは、モノマー全体の１〜２５
重量％の量で用いられる。またモノマー濃度は、溶媒Ｉ
Ｑ当り一般にｏ、ｏｏｉ〜０．５モル好ましくは０．Ｏ
１〜０．２モルである。
い。しかし他のどロール類との混合物も用いられる。コ
モノマーとなりうる他のピロール類としては３位または
４位の炭素原子に置換基を有するピロール類特にモノア
ルキル−、ジアルキル−、モノハロゲン−又はジハロゲ
ン置換ピロールがあげられる。置換ピロールの例は、３
，４−ジアルキルピロール、特にアルキル基中に１〜４
個の炭素原子を有するもの、例えば３，４−ジメチルピ
ロール及び３，４−ジエチルピロール、ならびに３，４
−ジハロゲンピロール例えば３，４−ジクロルピロール
である。また、Ｎ位に置換基を有するもの、例えば、Ｎ
−メチルピロール、Ｎ−フェニルピロールを用いること
もできる。これらモノマーは、モノマー全体の１〜２５
重量％の量で用いられる。またモノマー濃度は、溶媒Ｉ
Ｑ当り一般にｏ、ｏｏｉ〜０．５モル好ましくは０．Ｏ
１〜０．２モルである。
無機陰イオンとしては、コバルト（ｍ）錯陰イオンおよ
びクローム（ＩＩＩ）錯陰イオン等が挙げられる。その
代表例として、塩素イオン、臭素イオン、硫酸イオン、
硝酸イオン、過塩素酸イオンをあげることができる。
びクローム（ＩＩＩ）錯陰イオン等が挙げられる。その
代表例として、塩素イオン、臭素イオン、硫酸イオン、
硝酸イオン、過塩素酸イオンをあげることができる。
陰極１１は、通常、ＩＴ○（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏ
ｘｉｄｅ）膜を形成したガラス板、Ｎｉ板等の導電体上
にピロール重合膜を担持させて構成される。この導電体
は、集電体の機能も兼ね具えている。電解質溶液１５は
、導電性塩の水溶液からなる。この導電性塩の陰イオン
としては、ピロール系重合膜に可逆的にドープされる無
機陰イオンが用いられ、ピロール類重合膜の酸化電流立
上り電位よりも大きな標準電位を有するものが使用され
る。代表的な陰イオンとしては、塩素イオン、臭素イオ
ン、硫酸イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン等を挙げ
ることができる。この導電性塩を構成する陽イオンとし
ては、陰極系の標準電極電位よりも小さな標準電極電位
を有するものが使用される。
ｘｉｄｅ）膜を形成したガラス板、Ｎｉ板等の導電体上
にピロール重合膜を担持させて構成される。この導電体
は、集電体の機能も兼ね具えている。電解質溶液１５は
、導電性塩の水溶液からなる。この導電性塩の陰イオン
としては、ピロール系重合膜に可逆的にドープされる無
機陰イオンが用いられ、ピロール類重合膜の酸化電流立
上り電位よりも大きな標準電位を有するものが使用され
る。代表的な陰イオンとしては、塩素イオン、臭素イオ
ン、硫酸イオン、硝酸イオン、過塩素酸イオン等を挙げ
ることができる。この導電性塩を構成する陽イオンとし
ては、陰極系の標準電極電位よりも小さな標準電極電位
を有するものが使用される。
電解質溶液における導電性塩の濃度は、溶媒１Ｑ当たり
、一般的に０．００１〜２モル、好ましくは０．０５〜
０．５モルである。
、一般的に０．００１〜２モル、好ましくは０．０５〜
０．５モルである。
陽極系は、陽極２１および電解質水溶液１３から形成さ
れており、溶液が水溶液で、陰極系の標準電極電位より
小さな標準電極電位を有するものが用いられる。この代
表例としては、第１種電ｔモにあってはＺｎ／Ｚｎ”、
Ｎｉ／Ｎｉ”。
れており、溶液が水溶液で、陰極系の標準電極電位より
小さな標準電極電位を有するものが用いられる。この代
表例としては、第１種電ｔモにあってはＺｎ／Ｚｎ”、
Ｎｉ／Ｎｉ”。
Ｇ ｏ ／ Ｃｏ ２＋等を、酸化還元電極にあっては
Ｖ ”／ ｖ３’、 Ｃｒ”／ Ｃｒ”、 Ｅ ｕ”／
Ｅ ｕ”等を挙げることができる。また、インターカ
レーション電極も陽極系を構成することができる。
Ｖ ”／ ｖ３’、 Ｃｒ”／ Ｃｒ”、 Ｅ ｕ”／
Ｅ ｕ”等を挙げることができる。また、インターカ
レーション電極も陽極系を構成することができる。
挙げることができる。
陰極系と陽極系とを、セパレータによって隔てることも
できる。セパレータは、電気絶縁性で、用いられる電解
質に対して化学的に安定であり、かつ、多孔性で電解質
を通すものが用いられる。
できる。セパレータは、電気絶縁性で、用いられる電解
質に対して化学的に安定であり、かつ、多孔性で電解質
を通すものが用いられる。
本発明の二次電池は、各単位電池を直列もしくは並列に
、あるいはこれらを組み合せて接続することができる。
、あるいはこれらを組み合せて接続することができる。
ｍと弧薇
本発明によれば、水溶性電解質の無機陰イオンが電気化
学的に可逆的にドープ可能なピロール類重合膜を陰極系
に用いることにより、酸素もしくは水分に影響されず、
寿命特性に優れたピロール類重合体を用いた二次電池が
実現できる。この二次電池は、溶媒として水を用いるこ
とができるので、安定性および経済性の点で有利であり
、工業上の利益は顕著である。
学的に可逆的にドープ可能なピロール類重合膜を陰極系
に用いることにより、酸素もしくは水分に影響されず、
寿命特性に優れたピロール類重合体を用いた二次電池が
実現できる。この二次電池は、溶媒として水を用いるこ
とができるので、安定性および経済性の点で有利であり
、工業上の利益は顕著である。
以下、実施例により本発明の効果を具体的に確認する。
実施例１
以下の条件で電気化学的に重合を行ない、陽極としての
ＩＴＯガラス上に、硫酸イオンを電気化学的にドープし
たポリピロール膜（１■Ｘ１１）を作成した。
ＩＴＯガラス上に、硫酸イオンを電気化学的にドープし
たポリピロール膜（１■Ｘ１１）を作成した。
陽極：ＩＴＯガラス
陰極：白金板
電解液：ピロール０．０６Ｍ、硫酸カリウム０．１Ｍを
溶解した水溶液 印加電圧：飽和甘木電極に対して＋１．０ｖこのピロー
ル膜電極を作用素とし、対極に白金を、参照極に飽和甘
木電極を用い、電解質水溶液として０．１ｇ−当量の濃
度の硫酸カリウム水溶液を用い、電位走査による電気化
学的挙動を調へた。
溶解した水溶液 印加電圧：飽和甘木電極に対して＋１．０ｖこのピロー
ル膜電極を作用素とし、対極に白金を、参照極に飽和甘
木電極を用い、電解質水溶液として０．１ｇ−当量の濃
度の硫酸カリウム水溶液を用い、電位走査による電気化
学的挙動を調へた。
電位走査速度５０ｍＶ−ｓ−”のサイクリックポルタモ
グラムを第２図に示した。＋０．２ｖ付近に極大値を有
すると思われる酸化電流はＳＯ４２−のポリピロール膜
へのドープに対応し、−０，３５Ｖ付近にピークを有す
る還元電流は、ＳＯ４”−のピロール膜からの脱離に対
応している。換言すると、このポリピロール膜は、半波
電位が約−０，１３ν（対飽和甘木電極）で充電可能な
二次電池の陰極として機能する。
グラムを第２図に示した。＋０．２ｖ付近に極大値を有
すると思われる酸化電流はＳＯ４２−のポリピロール膜
へのドープに対応し、−０，３５Ｖ付近にピークを有す
る還元電流は、ＳＯ４”−のピロール膜からの脱離に対
応している。換言すると、このポリピロール膜は、半波
電位が約−０，１３ν（対飽和甘木電極）で充電可能な
二次電池の陰極として機能する。
実施例２
０．１ｇ−当量の濃度で硫酸亜鉛を溶解した水溶液中に
、実施例１と同様に工Ｔ○ガラス基板上で電気化学的に
重合して硫酸イオンをドープしたポリピロール膜を浸し
て陰極系とし、一方、亜鉛板を浸漬して陽極系として、
全体で１つの二次電池を作成した。この二次電池の開放
回路時の起電力の経時変化を第３＠に破線で示した。
、実施例１と同様に工Ｔ○ガラス基板上で電気化学的に
重合して硫酸イオンをドープしたポリピロール膜を浸し
て陰極系とし、一方、亜鉛板を浸漬して陽極系として、
全体で１つの二次電池を作成した。この二次電池の開放
回路時の起電力の経時変化を第３＠に破線で示した。
内部放電もなく電圧安定性に優れていることが確Ｗされ
る。
る。
また、この電池を０．０２ｍＡ−■−２の定電流密度で
放電させたときの起電力の経時変化を第３図に実線で示
した。充放電を繰返した後もほぼ同じ傾向の結果が見ら
れ、安定な特性が得られることが確認された。
放電させたときの起電力の経時変化を第３図に実線で示
した。充放電を繰返した後もほぼ同じ傾向の結果が見ら
れ、安定な特性が得られることが確認された。
第１図は、本発明の二次電池の構成例を示す説明図であ
る。 第２図は、硫酸イオンをドープしたポリピロール膜のサ
イクリックポルタモグラムを示す。 飽和甘木電極に対する電位の走査速度は５０ｍＶ−ｓ−
”である。 第３図は、本発明の二次電池の起電力の経時変化を示す
６ １１・・・陰極 １３・・・電解質水溶液 ２１・・・陽極 第３図 時間／ｍｉｎ
る。 第２図は、硫酸イオンをドープしたポリピロール膜のサ
イクリックポルタモグラムを示す。 飽和甘木電極に対する電位の走査速度は５０ｍＶ−ｓ−
”である。 第３図は、本発明の二次電池の起電力の経時変化を示す
６ １１・・・陰極 １３・・・電解質水溶液 ２１・・・陽極 第３図 時間／ｍｉｎ
Claims (1)
- １、電気化学的に可逆的に水溶性電解質無機陰イオンを
ドープし得るピロール類重合膜が陰極系を構成すること
を特徴とする二次電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61183158A JPS6340257A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 二次電池 |
| US06/915,000 US4818646A (en) | 1985-10-03 | 1986-10-03 | Polypyrrole film and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61183158A JPS6340257A (ja) | 1986-08-04 | 1986-08-04 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6340257A true JPS6340257A (ja) | 1988-02-20 |
Family
ID=16130812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61183158A Pending JPS6340257A (ja) | 1985-10-03 | 1986-08-04 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6340257A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134984A (en) * | 1990-08-13 | 1992-08-04 | Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel injection system of internal combustion engine |
-
1986
- 1986-08-04 JP JP61183158A patent/JPS6340257A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5134984A (en) * | 1990-08-13 | 1992-08-04 | Sanshin Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel injection system of internal combustion engine |
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