JPS6358774A - 二次電池の運転方法 - Google Patents
二次電池の運転方法Info
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- JPS6358774A JPS6358774A JP61202409A JP20240986A JPS6358774A JP S6358774 A JPS6358774 A JP S6358774A JP 61202409 A JP61202409 A JP 61202409A JP 20240986 A JP20240986 A JP 20240986A JP S6358774 A JPS6358774 A JP S6358774A
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- JP
- Japan
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- voltage
- secondary battery
- end voltage
- aniline
- discharge
- Prior art date
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- Pending
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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
-
- 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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- 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、エネルギー密麿が高く、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[1ン効
率)の良好な二次電池の運転方法に関する。
サイクル寿命が長く、かつ充、放電効率(クー[1ン効
率)の良好な二次電池の運転方法に関する。
(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、^エネルギー密度二次電
池としてII II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
I−・ナイグレイ等、ジ1ノーナル・オブ・ザ・ケミカ
ル・ソサイアディ、ケミカル・コミュニケーション、1
979年、第594頁(P、J、Nigrey et
at、 J、C,S、、Chem、Commun、、1
979゜594) 、ジV−ナル・エレクトロケミカル
・ソサイアティ、1981年、第1651頁(J、Ne
ctrochem。
た、いわゆるポリマー電池は、^エネルギー密度二次電
池としてII II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
I−・ナイグレイ等、ジ1ノーナル・オブ・ザ・ケミカ
ル・ソサイアディ、ケミカル・コミュニケーション、1
979年、第594頁(P、J、Nigrey et
at、 J、C,S、、Chem、Commun、、1
979゜594) 、ジV−ナル・エレクトロケミカル
・ソサイアティ、1981年、第1651頁(J、Ne
ctrochem。
Soc、、1981.1651) 、特開昭56−13
64t39号、同57−121168号、同59−38
70号、同59−3872号、同59−3873号、同
SL 196566′;i、同59−196573j−
′J、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。
64t39号、同57−121168号、同59−38
70号、同59−3872号、同59−3873号、同
SL 196566′;i、同59−196573j−
′J、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、アニリンを電解酸化重合して得られるポリアニン
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、第2号
、第248頁(1984年)(A、G、MacDiar
mid et al、Polymer Preprin
ts、25゜Nα2.248(1984) > 、佐々
木等、電気化学協会第51大会要旨集、123 (19
83) 、電気化学協会第51大会要旨集、228 <
1984) )。
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、第2号
、第248頁(1984年)(A、G、MacDiar
mid et al、Polymer Preprin
ts、25゜Nα2.248(1984) > 、佐々
木等、電気化学協会第51大会要旨集、123 (19
83) 、電気化学協会第51大会要旨集、228 <
1984) )。
しかし、アニリン系化合物の酸化重合体は、生成時に、
ある程度酸化された状態で得られるため、そのままもし
くはアルカリ処理して電池の正極に用いると、ドーピン
グレベルが高々50Tニル%であり、従って高エネルギ
ー密度電池を得ることは困難であった。また、このよう
なアニリン系化合物の酸化重合体を正極に用いたポリマ
ー電池では、低自己放電、高充放電効率および艮勺イク
ル寿命を同時に満足するものも1すられていなかった。
ある程度酸化された状態で得られるため、そのままもし
くはアルカリ処理して電池の正極に用いると、ドーピン
グレベルが高々50Tニル%であり、従って高エネルギ
ー密度電池を得ることは困難であった。また、このよう
なアニリン系化合物の酸化重合体を正極に用いたポリマ
ー電池では、低自己放電、高充放電効率および艮勺イク
ル寿命を同時に満足するものも1すられていなかった。
従って、本発明は、烏コ〕ネルギー密度、低自己放電、
1充・放電効率および良サイクル寿命を同時に満足する
二次電池の運転方法を11?供することを目的とする。
1充・放電効率および良サイクル寿命を同時に満足する
二次電池の運転方法を11?供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
本発明者らは、前記4つの電池性能を同時に満デする二
次電池を1qるべく鋭意検討した結果、予め化学的に還
元された下記の一般式(1)で表わされるlll5造の
物質を50モル%以上含n9るポリアニリン系化合物を
正極に、リチウム金民またはその合金をf′J極に用い
、電解液の溶媒がプロピレンカーボネート(以下PCと
いう)と1・2−ジメトキシエクン(以下DMEという
)の混合溶媒−(・ある二次電池の運転方法において、
充電紡止電圧が4.5V以下、放°電終止電圧が1.5
V以りの範囲内で行なうことにより、前記り、た4つの
電池性能を同時に満足りることができることを見出し本
発明に到達した。
次電池を1qるべく鋭意検討した結果、予め化学的に還
元された下記の一般式(1)で表わされるlll5造の
物質を50モル%以上含n9るポリアニリン系化合物を
正極に、リチウム金民またはその合金をf′J極に用い
、電解液の溶媒がプロピレンカーボネート(以下PCと
いう)と1・2−ジメトキシエクン(以下DMEという
)の混合溶媒−(・ある二次電池の運転方法において、
充電紡止電圧が4.5V以下、放°電終止電圧が1.5
V以りの範囲内で行なうことにより、前記り、た4つの
電池性能を同時に満足りることができることを見出し本
発明に到達した。
(但し、R+〜R4は責なっていても同一て・もよく、
水素原子、炭素数が1〜10ケのアルキル阜、または炭
素数が1〜10ケのアルコキシ1jを承り。)〔発明の
具体的橘成J3よび作用〕 以下本発明の詳細な説明Jる。
水素原子、炭素数が1〜10ケのアルキル阜、または炭
素数が1〜10ケのアルコキシ1jを承り。)〔発明の
具体的橘成J3よび作用〕 以下本発明の詳細な説明Jる。
本発明において用いられるポリアニリン系化合物は、一
般式(2)で表わされるアニリン系化合物を酸化重合し
て得られる。
般式(2)で表わされるアニリン系化合物を酸化重合し
て得られる。
ていても同一でt>J、く、水メ・、原子、炭素数が
1・〜10りのアル1ルM1まt(は炭素数が1・〜、
10りのフルー11シ+、1 <、−示り1.) 前記一般式〈2)で表わされるアニリン系化合物の代表
例としては、アニリン、オルトまたはメタトルイジン、
キシリジン、オルトまたはメタアニシジン、2,5−ジ
メトキシアニリン、2.5−ジメトキシアニリン、3.
5−ジメトキシアニリン、2,6−ジメトキシアニリン
等があげられるが、エネルギー密度の良好な二次電池を
得る点からは、アニリンの使用が好ましい。
1・〜10りのアル1ルM1まt(は炭素数が1・〜、
10りのフルー11シ+、1 <、−示り1.) 前記一般式〈2)で表わされるアニリン系化合物の代表
例としては、アニリン、オルトまたはメタトルイジン、
キシリジン、オルトまたはメタアニシジン、2,5−ジ
メトキシアニリン、2.5−ジメトキシアニリン、3.
5−ジメトキシアニリン、2,6−ジメトキシアニリン
等があげられるが、エネルギー密度の良好な二次電池を
得る点からは、アニリンの使用が好ましい。
上記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11合のいずれの方法でも製造することが
できる。
または化学的11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手
合は陽gIM化により行われるが、そのためには例えば
2〜20m^/C屑の電流密度が用いられ、多くは10
〜300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イ≧補助液体の存在rで行われ
、そのためには水または極性右tS溶剤が使用できる。
合は陽gIM化により行われるが、そのためには例えば
2〜20m^/C屑の電流密度が用いられ、多くは10
〜300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イ≧補助液体の存在rで行われ
、そのためには水または極性右tS溶剤が使用できる。
水と混合しつる溶剤を使用するときは少量の水を添加し
てもよい、、、優れた右i溶剤は、アルコール、エーテ
ル例えばジオキ+すン、テトラヒドロフラン、ア廿トン
、アセトニトリル、ジメチルホルムアミドまたはN−メ
チルピロリドン等である。
てもよい、、、優れた右i溶剤は、アルコール、エーテ
ル例えばジオキ+すン、テトラヒドロフラン、ア廿トン
、アセトニトリル、ジメチルホルムアミドまたはN−メ
チルピロリドン等である。
重合は支持電解質の存在下で行われる。これは、アニオ
ンとしてBF4 、△S F4− 。
ンとしてBF4 、△S F4− 。
△5Fs−,5bF6−.5bCJ−、PF5−。
ClO2−、H3O4−およびSO42−の基を含有す
る塩を怠味する。得られる酸化重合体は、対iするアニ
オンにより錯化合物になっている。
る塩を怠味する。得られる酸化重合体は、対iするアニ
オンにより錯化合物になっている。
これらの塩は、カチオンとして例えば4級アン七ニウム
カブーAン、リチウムカヂオン、ナトリウムカチオンま
たはカリウムカチオンを含有する。
カブーAン、リチウムカヂオン、ナトリウムカチオンま
たはカリウムカチオンを含有する。
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。
はない。
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
するには、例えば、アニリン系化合物を強酸水溶液中で
無機の過酸化物により、重合させることができる。この
方法によると、アニリン系化合物の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アニオンが存在
するので、アニリン系化合物の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。
するには、例えば、アニリン系化合物を強酸水溶液中で
無機の過酸化物により、重合させることができる。この
方法によると、アニリン系化合物の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アニオンが存在
するので、アニリン系化合物の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。
アニリン系化合物の酸化重合体を化学的に製造する場合
に用いられる無機過酸化物は、強酸水溶液に溶Mするも
のであれば特に限定はなく、例えば過硫酸アンモニウム
、過IJMカリウム、過酸化水素、″A硫酸アンしニウ
ム−Fe (U)イオンレドックス系、過酸化水素−
Fe (II)イオンレドックス系、車りロム耐カリ
ウム、過マンガン酸カリウム、塩素酸ナトリウム等があ
げられるが、電池性能の良好な二次電池を得る点からは
、過硫酸アンモニウム、過硫酸アンモニウム−Fe
(II)イオンレドックス系、過酸化水素−Fe(II
)イオンレドックス系が好ましい。
に用いられる無機過酸化物は、強酸水溶液に溶Mするも
のであれば特に限定はなく、例えば過硫酸アンモニウム
、過IJMカリウム、過酸化水素、″A硫酸アンしニウ
ム−Fe (U)イオンレドックス系、過酸化水素−
Fe (II)イオンレドックス系、車りロム耐カリ
ウム、過マンガン酸カリウム、塩素酸ナトリウム等があ
げられるが、電池性能の良好な二次電池を得る点からは
、過硫酸アンモニウム、過硫酸アンモニウム−Fe
(II)イオンレドックス系、過酸化水素−Fe(II
)イオンレドックス系が好ましい。
アニリン系化合物の酸化重合体は、そのまま還元剤によ
って化学的に還元してもよいが、予め酸化重合体を塩基
により補償してから化学的に19元することが好ましい
。
って化学的に還元してもよいが、予め酸化重合体を塩基
により補償してから化学的に19元することが好ましい
。
この補償に使用する塩基としては、アンモニア水や炭素
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無
膿七l、トリlプルアミン苫の低級脂lI/I fゑア
ミンのよう41右機塩1jを用いろことができるが、こ
れらの中でもアンモニア水が好ましい。
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無
膿七l、トリlプルアミン苫の低級脂lI/I fゑア
ミンのよう41右機塩1jを用いろことができるが、こ
れらの中でもアンモニア水が好ましい。
塩基τ・補償してlrIられるポリアニリン系化合物(
、L、ポリアニリンを例にとれば下式(3)のエメラル
ディン構造を多く含有覆る。
、L、ポリアニリンを例にとれば下式(3)のエメラル
ディン構造を多く含有覆る。
このように燻瓦(で補tαされたアニリン系化合物の酸
化重合体を還元剤で還元でる方法は狛に制限されないが
、一般には還元剤の溶液にアニリン系化合物の酸化重合
体を没し、撹拌もしくは超畠波’h f)) ’jる方
法が採用それる。還元剤の溶液は、均一・系でも不均一
系であってもよい。
化重合体を還元剤で還元でる方法は狛に制限されないが
、一般には還元剤の溶液にアニリン系化合物の酸化重合
体を没し、撹拌もしくは超畠波’h f)) ’jる方
法が採用それる。還元剤の溶液は、均一・系でも不均一
系であってもよい。
還元剤としく’ f、L、ヒドラジン、抱水ヒドラジン
、フ1ニルじドワジン等のヒドラジン類]、水バ、化リ
ブウ/、アン1ニウ11、水酸化/1、つ素ノトリウム
秀の水素化金属類およびメルカカブタン等があげられる
。これら還元剤のうちで好ましいものは、ヒドラジン類
、特に好ましくはフェニルヒドラジンがあげられる。還
元剤は、通常溶剤に溶解して使用される。使用される溶
剤としては、例えば水、ジエチルエーテルのごときエー
テル類、メチルアルコール、エチルアルコール等のごと
きアルコール類があげられる。
、フ1ニルじドワジン等のヒドラジン類]、水バ、化リ
ブウ/、アン1ニウ11、水酸化/1、つ素ノトリウム
秀の水素化金属類およびメルカカブタン等があげられる
。これら還元剤のうちで好ましいものは、ヒドラジン類
、特に好ましくはフェニルヒドラジンがあげられる。還
元剤は、通常溶剤に溶解して使用される。使用される溶
剤としては、例えば水、ジエチルエーテルのごときエー
テル類、メチルアルコール、エチルアルコール等のごと
きアルコール類があげられる。
還元剤の使用量は特に限定されないが、一般にはアニリ
ン系化合物の酸化重合体の含む窒素1原子に対して1原
子の水素を与える出量上に使用されるが、好ましくは酸
化重合体の含む窒素原子の1.5〜3倍原子吊であるよ
うに使用される。還元反応に要Jる時間は、通常数十分
乃至数時間であり、多くの場合、1時間反応させればよ
い。還元反応は、室温でも充分速やかに進行するので、
特に加熱を要しないが、必要に応じて加熱下に還元反応
を行と【つてもよい。還元反応終了後、還元されたアニ
リン系化合物の酸化重合体は、還元剤の溶液と同f’ト
の溶剤で充分に洗浄し、還元剤を除去した4股に乾燥さ
せる。このようにして(りられた遠冗されたアニリン系
化合物の酸化重合体は、通常、酸化されやηい状態にあ
るので、これら−・連の還元処理は不活性ガス雰囲気下
で(jなうことが好ましい。
ン系化合物の酸化重合体の含む窒素1原子に対して1原
子の水素を与える出量上に使用されるが、好ましくは酸
化重合体の含む窒素原子の1.5〜3倍原子吊であるよ
うに使用される。還元反応に要Jる時間は、通常数十分
乃至数時間であり、多くの場合、1時間反応させればよ
い。還元反応は、室温でも充分速やかに進行するので、
特に加熱を要しないが、必要に応じて加熱下に還元反応
を行と【つてもよい。還元反応終了後、還元されたアニ
リン系化合物の酸化重合体は、還元剤の溶液と同f’ト
の溶剤で充分に洗浄し、還元剤を除去した4股に乾燥さ
せる。このようにして(りられた遠冗されたアニリン系
化合物の酸化重合体は、通常、酸化されやηい状態にあ
るので、これら−・連の還元処理は不活性ガス雰囲気下
で(jなうことが好ましい。
還元されたポリアニリン系化合物は、ポリアニリンを例
にとれば下式(4)ぐ示されるルイコエメラルデイン構
造をより多く含有する。
にとれば下式(4)ぐ示されるルイコエメラルデイン構
造をより多く含有する。
本発明で用いられる還元処理されたポリアニリン系化合
物は一般式(1)の構造の物質を50モル%以上、好ま
しくは65モル%以上、特に好ましくは75モル%以上
含有したものが用いられる。
物は一般式(1)の構造の物質を50モル%以上、好ま
しくは65モル%以上、特に好ましくは75モル%以上
含有したものが用いられる。
正極どして使用しつる成形体は、種々の方法にJ、すl
F7られる。例えばアニリン系化合物の陽14M化の場
合は、アニオンにより1;1化合物化され、イ(7−(
使用陽極の形をiTI″!Jる酸化重合体が形成されろ
、、陽極が]Iらむ形状イ1らば、酸化重合体の平らな
居が形成される。アニリン系化合物の醇化重合体微粉末
の製法を利用Jるときは、この微り末を既知方法により
加n−および加熱下に成形体に圧縮成形づることがでさ
る。多くの場合、室温〜300℃の温度および50〜1
50バールの圧力が用いられる。この既知方法によれば
、任意の形の成形体を得ることができる。即ち、例えば
薄膜、仮または立体形態の成形物が用いられる。
F7られる。例えばアニリン系化合物の陽14M化の場
合は、アニオンにより1;1化合物化され、イ(7−(
使用陽極の形をiTI″!Jる酸化重合体が形成されろ
、、陽極が]Iらむ形状イ1らば、酸化重合体の平らな
居が形成される。アニリン系化合物の醇化重合体微粉末
の製法を利用Jるときは、この微り末を既知方法により
加n−および加熱下に成形体に圧縮成形づることがでさ
る。多くの場合、室温〜300℃の温度および50〜1
50バールの圧力が用いられる。この既知方法によれば
、任意の形の成形体を得ることができる。即ち、例えば
薄膜、仮または立体形態の成形物が用いられる。
還元されたポリアニリン系化合物に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
素繊Iff等を8合してbよい。
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
素繊Iff等を8合してb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、ボリデトラフルAロエチレン、エチレンープロビレ
ンージ■ンータ〜ポリマー(EPDM)、スルホン化E
P D M ?7の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
ン、ボリデトラフルAロエチレン、エチレンープロビレ
ンージ■ンータ〜ポリマー(EPDM)、スルホン化E
P D M ?7の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
本発明で用いられる二次電池の負極はリチウム金属また
はその合金である。リチウム金属合金の1体例としては
LlとAJ、Mo、Zn、Hg。
はその合金である。リチウム金属合金の1体例としては
LlとAJ、Mo、Zn、Hg。
Cd 、3nから選ばれた少なくとも1種の金属との合
金である。これらの合金は化学的、電気化学的および物
理的方法のいずれの方法で製造されたものでも一向に差
し支えない。また、合金の組成については特に制限は無
く、いかなる組成のものも用いることができる。
金である。これらの合金は化学的、電気化学的および物
理的方法のいずれの方法で製造されたものでも一向に差
し支えない。また、合金の組成については特に制限は無
く、いかなる組成のものも用いることができる。
本発明で用いられる二次電池の電解液の溶媒はプロピレ
ンカーボネートと1.2−ジメトキシエタンの混合溶媒
から成るものであって、その混合割合については特に制
限はないが通常プロピレンカーボネートの容積割合が2
0〜80%、好ましくは30〜70%、特に好ましくは
40〜60%である。
ンカーボネートと1.2−ジメトキシエタンの混合溶媒
から成るものであって、その混合割合については特に制
限はないが通常プロピレンカーボネートの容積割合が2
0〜80%、好ましくは30〜70%、特に好ましくは
40〜60%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を越えない金属の金属陽イオンかまた
は一般式がRMH+ま4−x x た4よR3E”(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As原子
、E f、t O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ては、例えばCJ
Oa −、PFs −。
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を越えない金属の金属陽イオンかまた
は一般式がRMH+ま4−x x た4よR3E”(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As原子
、E f、t O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ては、例えばCJ
Oa −、PFs −。
ASF6−・ASF・−2803CF3− 。
BFM−1およびBRt−(但し、R1ま炭素数が1〜
10のアルキルL1、またはアリール基)等があげられ
る。
10のアルキルL1、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、1iPF6゜Ll Sb
R6、L: C,fO4,Ll As R6゜CF3
SO3Li 、Li BF4 、Li B (Bu)
、+ 。
R6、L: C,fO4,Ll As R6゜CF3
SO3Li 、Li BF4 、Li B (Bu)
、+ 。
Li B (Et)z (BU)2 、 Na PF
s 。
s 。
Na BF4 、 Na As Fs 、 Na B
([3!J)4 。
([3!J)4 。
KB (BIJ)4.KAs R6イにどをあげること
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’a[質は一種類またtよ二種類以上を
混合して使用してもよい。好ましい支持電解質としTハ
L i CJ Os 、L i As Fs 。
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’a[質は一種類またtよ二種類以上を
混合して使用してもよい。好ましい支持電解質としTハ
L i CJ Os 、L i As Fs 。
し1BFa及びLl PFsが、特に好ましいものとし
てはLl BF4を挙げることが出来る。
てはLl BF4を挙げることが出来る。
支持電解質の温度は、正極に用いるポリアニリン系化合
物の種類、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0.5〜1
0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。
物の種類、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0.5〜1
0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。
本発明の二次電池において、ポリアニリン系化合物にド
ープされるドーパントのかは、酸化重合体の繰り返し単
位1モルに対して、40〜100モル%であり、好まし
くは50〜100モル%である。
ープされるドーパントのかは、酸化重合体の繰り返し単
位1モルに対して、40〜100モル%であり、好まし
くは50〜100モル%である。
本発明の特徴は前記した構成要素からなる二次電池を4
.5Vと1.5Vの電圧範囲内、好ましくは4.3Vと
1.7Vの電圧範囲内、特に好ましくは4.1V〜1,
9Vの電圧範囲内で運転することである。この電圧範囲
内であれば定電流法、定電圧法、電流パルス法、及び電
圧パルス法、のいずれの充電方法でも用いることが可能
である。
.5Vと1.5Vの電圧範囲内、好ましくは4.3Vと
1.7Vの電圧範囲内、特に好ましくは4.1V〜1,
9Vの電圧範囲内で運転することである。この電圧範囲
内であれば定電流法、定電圧法、電流パルス法、及び電
圧パルス法、のいずれの充電方法でも用いることが可能
である。
電圧範囲を4.5V以上または1.5v以下にすると、
電解液の分解および/または電解液と電極活物質との反
応が起り、電池性能に悪い影響を与えるので好ましくな
い。
電解液の分解および/または電解液と電極活物質との反
応が起り、電池性能に悪い影響を与えるので好ましくな
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おいて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。
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。
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
く製造および還元処理〉
ガラス容器に、予め脱酸素した蒸留水、HBF4、アニ
リンを加え、HB F aの温度が1.5モル、アニリ
ンの濃度が035モルになるように調製した。水溶液中
に2 ctaの間隔で各々6 cmの2つの白金電極を
装入した後、撹拌下に電気量120アンペア・秒で電解
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、生成したアニリンの酸化重合体フィルムを
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28%のアンモニア水の中に浸漬して一夜放置した
後、アンモニア水を除去し、過剰の蒸留水で洗い、80
℃で真空乾燥した。得られたみ紫色のフィルムを窒素雰
囲気下で、フェニルヒドラジン1りを溶解したジエチル
ニーデル溶液10cc中に浸漬し、1時間超音波11i
!!71させた。その後、ジエヂル工−デル溶液を除去
し、窒素雰囲気下でtp液が着色しなくなるまでジエチ
ルエーテルで洗浄し、80℃で真空乾燥した。
リンを加え、HB F aの温度が1.5モル、アニリ
ンの濃度が035モルになるように調製した。水溶液中
に2 ctaの間隔で各々6 cmの2つの白金電極を
装入した後、撹拌下に電気量120アンペア・秒で電解
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、生成したアニリンの酸化重合体フィルムを
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28%のアンモニア水の中に浸漬して一夜放置した
後、アンモニア水を除去し、過剰の蒸留水で洗い、80
℃で真空乾燥した。得られたみ紫色のフィルムを窒素雰
囲気下で、フェニルヒドラジン1りを溶解したジエチル
ニーデル溶液10cc中に浸漬し、1時間超音波11i
!!71させた。その後、ジエヂル工−デル溶液を除去
し、窒素雰囲気下でtp液が着色しなくなるまでジエチ
ルエーテルで洗浄し、80℃で真空乾燥した。
得られた灰色フィルムの元素分析値は、C十[]+Nの
重M%が99.88であり、組成比がC:H:N= 6
.00 : 5.07 : 0.99であり、実質
的に下式(5)のようなアニリン酸化重合体が完全に還
元された状態であることを示していた。
重M%が99.88であり、組成比がC:H:N= 6
.00 : 5.07 : 0.99であり、実質
的に下式(5)のようなアニリン酸化重合体が完全に還
元された状態であることを示していた。
< ai池実験〉
前記の方法で得られた還元されたポリアニリンおよび膜
状LifL属から、(れぞれj’Jf’i! 20 m
tuの円板を切り扱いて、それぞれ正極および負極の活
物質として、°、釘池を構成した。
状LifL属から、(れぞれj’Jf’i! 20 m
tuの円板を切り扱いて、それぞれ正極および負極の活
物質として、°、釘池を構成した。
第1図は、本発明の一具体例である二次電池の特性測定
用電池セルの縦断面概略図であり、1は負極用白金リー
ド線、2は直径20#、80メツシコの負極用白金網集
電体、3は直径20mの円板状負極、4は直径20馴の
円形の多孔性ポリプロピレン製隔膜で、電+M液を充分
含浸できる厚さにしたもの、5はV11’? 20mm
の円板状正極、6は直(¥2omm、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
ポリテトラノル;4+11ブレンツ!容器を示り1゜ まず、前記、正極用白舎網集電体6をfダ器8の凹部の
Jζ部に入れ、さらにII−棒5を11極川白C絹集電
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用白金網集電体2を載置し、容器8
を締めつけて電池を作製した。
用電池セルの縦断面概略図であり、1は負極用白金リー
ド線、2は直径20#、80メツシコの負極用白金網集
電体、3は直径20mの円板状負極、4は直径20馴の
円形の多孔性ポリプロピレン製隔膜で、電+M液を充分
含浸できる厚さにしたもの、5はV11’? 20mm
の円板状正極、6は直(¥2omm、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
ポリテトラノル;4+11ブレンツ!容器を示り1゜ まず、前記、正極用白舎網集電体6をfダ器8の凹部の
Jζ部に入れ、さらにII−棒5を11極川白C絹集電
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用白金網集電体2を載置し、容器8
を締めつけて電池を作製した。
電解液としては、常法に従ってM11+?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体積
比が1:1の混合溶媒に溶解したLiBF4の1モル/
J溶液を用いた。
ピレンカーボネートと1.2−ジメトキシエタンの体積
比が1:1の混合溶媒に溶解したLiBF4の1モル/
J溶液を用いた。
このようにして作製した電池を用いて、1.5+++八
/ c#iの定電流密度で電池電圧が4.OV 1.:
なるまで充電し、充電後5分間のレスト時間を置いた慢
、2.0mA/ ciの定電流密度で電池電圧が2.0
Vになるまで充電した。放Ti後5分間のレスト時間を
置いた後、前記したと同じ条件で充電した。この充・放
電の繰り返し試験の結果、サイクル数13回目で・最大
の放電容量が得られ、この時の活物質単位重量当りのエ
ネルギー密度は315W・tl r / Kyであった
。また、放雷容量が最大放電容量の172になるまでの
サイクル寿命は728回で、サイクル数50回目での1
週間後の自己放電率は6.9”(、であ)た。
/ c#iの定電流密度で電池電圧が4.OV 1.:
なるまで充電し、充電後5分間のレスト時間を置いた慢
、2.0mA/ ciの定電流密度で電池電圧が2.0
Vになるまで充電した。放Ti後5分間のレスト時間を
置いた後、前記したと同じ条件で充電した。この充・放
電の繰り返し試験の結果、サイクル数13回目で・最大
の放電容量が得られ、この時の活物質単位重量当りのエ
ネルギー密度は315W・tl r / Kyであった
。また、放雷容量が最大放電容量の172になるまでの
サイクル寿命は728回で、サイクル数50回目での1
週間後の自己放電率は6.9”(、であ)た。
実施例2〜4、比較例1〜3
充電終止電圧および放電終止電圧を、種々変えた他は、
実、に例1と同じにしてXji池特性を測定した。結果
を第1表に示す。
実、に例1と同じにしてXji池特性を測定した。結果
を第1表に示す。
第 1 表
実施例5〜7
TiN液を種々変えた他は、実施例1と同じにして電池
特性を測定した。結ユ!を第2表に示す。
特性を測定した。結ユ!を第2表に示す。
第2表
実施例8〜10
アニリンの代りに種々なアニリン系化合物を用いて、実
施例1と同じ方法により重合および還元処理したポリア
ニリン系化合物を得た。これら還元ポリアニリン系化合
物を正+Vに用いた以外1よ、実施例1と同じにして電
池特性を測定した。結果を第3表に示す。
施例1と同じ方法により重合および還元処理したポリア
ニリン系化合物を得た。これら還元ポリアニリン系化合
物を正+Vに用いた以外1よ、実施例1と同じにして電
池特性を測定した。結果を第3表に示す。
第3表
実施例11〜13
負極としてli金底の代りに種々なし1合金を用いた伯
は、実mI&41と同じにして電池1S性を測定した。
は、実mI&41と同じにして電池1S性を測定した。
結果を第4表に示す。
第 4 表
実施例14
〈アニリン酸化重合体の製造および還元処理〉予め脱酸
水した蒸留水4001Ili!と42%HB F 4水
溶液100dを1jの三つロフラスコに入れ、撹拌下約
1時間、窒素ガスをバブリングさせた。その後、系内を
窒素雰囲気にし、温度計、コンデンサーを取り付け、渇
水ぐ溶液温石を40℃にした。これにアニリン20gを
加えた。このアニリン水溶液に、撹拌下、過硫酸アンモ
ニウム46gを1規定のHBF4水溶液200ai!に
溶かした溶液を約210間かけて滴下し、その後40℃
で3時間反応させた。
水した蒸留水4001Ili!と42%HB F 4水
溶液100dを1jの三つロフラスコに入れ、撹拌下約
1時間、窒素ガスをバブリングさせた。その後、系内を
窒素雰囲気にし、温度計、コンデンサーを取り付け、渇
水ぐ溶液温石を40℃にした。これにアニリン20gを
加えた。このアニリン水溶液に、撹拌下、過硫酸アンモ
ニウム46gを1規定のHBF4水溶液200ai!に
溶かした溶液を約210間かけて滴下し、その後40℃
で3時間反応させた。
反応終了慢、濃緑色の反応液を)濾過した。冑られた濃
緑色のアニリン酸化重合体を28%アンモニア水500
Infl中で1時間撹拌した後、:濾過し、次いで20
0蛇の蒸留水で繰り返し3回洗浄し、イの後、80℃で
15時間真空乾燥した。19られた赤紫色粉末は18g
であった。この赤紫色粉末1.5gを窒素雰囲気下にフ
ェニルヒドラジン3びのジエヂルエーテル溶液50cc
中に誤用し、室温で1時間a拌後、;戸別し、ジエヂル
エーテルで1戸液が無色になるまで洗浄し、その後、8
0℃で15時間真空乾燥した。
緑色のアニリン酸化重合体を28%アンモニア水500
Infl中で1時間撹拌した後、:濾過し、次いで20
0蛇の蒸留水で繰り返し3回洗浄し、イの後、80℃で
15時間真空乾燥した。19られた赤紫色粉末は18g
であった。この赤紫色粉末1.5gを窒素雰囲気下にフ
ェニルヒドラジン3びのジエヂルエーテル溶液50cc
中に誤用し、室温で1時間a拌後、;戸別し、ジエヂル
エーテルで1戸液が無色になるまで洗浄し、その後、8
0℃で15時間真空乾燥した。
1iIられた灰色粉末の元メ・;分析(ピロよ、C十H
+ Nの重量%が99.18%であり、組成比がC:
H: N= 6.00: 5.01 : 0.9
8であった。
+ Nの重量%が99.18%であり、組成比がC:
H: N= 6.00: 5.01 : 0.9
8であった。
く電池実験〉
前記の方法で19られた還元されたポリアニリンの粉末
から作製した直径20mの円板(100KI / ci
、加圧真空成型5分間、10%のカーボンブラックを含
む)を正極に用いた以外は、実施例1と全く同様の方法
で電池実験を行った。その結果、最大のエネルギー密度
は315■・fir/Kg、サイクル寿命は736回及
び自己放電率は74%であった。
から作製した直径20mの円板(100KI / ci
、加圧真空成型5分間、10%のカーボンブラックを含
む)を正極に用いた以外は、実施例1と全く同様の方法
で電池実験を行った。その結果、最大のエネルギー密度
は315■・fir/Kg、サイクル寿命は736回及
び自己放電率は74%であった。
以上述べたように、本発明の二次電池の運転方法によっ
て、高いエネルギー苦瓜ぐ、充放゛市効率が高く、サイ
クル寿命が良く、自己放電率が小さく、放電時の電圧の
平坦性が良好な電?l!!性能が1qられる。したがっ
て軽量、小型な二次電池により優れた性能が発揮される
ので、ポータプル機器、電気自動車、ガソリン自動車お
よび電力貯蔵型バッテリーとして最適である。
て、高いエネルギー苦瓜ぐ、充放゛市効率が高く、サイ
クル寿命が良く、自己放電率が小さく、放電時の電圧の
平坦性が良好な電?l!!性能が1qられる。したがっ
て軽量、小型な二次電池により優れた性能が発揮される
ので、ポータプル機器、電気自動車、ガソリン自動車お
よび電力貯蔵型バッテリーとして最適である。
第1図は本発明の一員体例である二次電池の特性測定用
電it!!セルのlji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・・・ポリテトラフルオロエチレン製容器。
電it!!セルのlji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・・・ポリテトラフルオロエチレン製容器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 負極がリチウム金属またはその合金、正極が下記の一般
式で表わされる構造の物質を50モル%以上含有する還
元型のポリアニリン系化合物、電解液の溶媒がプロピレ
ンカーボネートと1、2−ジメトキシエタンの混合溶媒
からなる二次電池の運転方法において、充電終止電圧が
4.5V以下、放電終止電圧が1.5V以上の範囲内で
行なうことを特徴とする二次電池の運転方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、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1〜10ケのアルキル基、または
炭素数が1〜10ケのアルコキシ基を示す。)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202409A JPS6358774A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 二次電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61202409A JPS6358774A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 二次電池の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6358774A true JPS6358774A (ja) | 1988-03-14 |
Family
ID=16457026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61202409A Pending JPS6358774A (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 二次電池の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6358774A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02199774A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム系二次電池 |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP61202409A patent/JPS6358774A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02199774A (ja) * | 1989-01-27 | 1990-08-08 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム系二次電池 |
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