JPH02220371A - 偏平形ポリマー電池 - Google Patents

偏平形ポリマー電池

Info

Publication number
JPH02220371A
JPH02220371A JP1041146A JP4114689A JPH02220371A JP H02220371 A JPH02220371 A JP H02220371A JP 1041146 A JP1041146 A JP 1041146A JP 4114689 A JP4114689 A JP 4114689A JP H02220371 A JPH02220371 A JP H02220371A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
electrode active
battery
negative electrode
positive electrode
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
Application number
JP1041146A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Nakamura
安男 中村
Mitsuru Koseki
満 小関
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
Resonac Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Hitachi Ltd
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK, Hitachi Ltd, Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP1041146A priority Critical patent/JPH02220371A/ja
Publication of JPH02220371A publication Critical patent/JPH02220371A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • 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
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/40Alloys based on alkali metals
    • 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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は非水系2次電池に係り、特に電極活物質として
導電性ポリマーを用いた電池に関する。
近年、電子機器の発達に伴いICメモリーの保護を目的
としたバックアップ電源や太陽電池とのハイブリッド電
源として、小形、高電圧、高容量、高信頼性の2次電池
が求められている。
これらの要求に対して、従来より用いられている電池は
コイン形あるいはボタン形等の偏平形のリチウム(Li
) 1次電池やニッケル・カドミウム01i−Cd) 
2次電池あるいは電気二重層キャパシタである。しかし
、上記Li−次電池は充電して繰返し使用出来る2次電
池に比べ、使用可能な電気容量(可使容量)が数百mA
hと少なく、数マイクロアンペアの微小電流の場合のみ
長期間使用可能で、それ以上の電流では機器の寿命まで
バックアップ出来ず、信頼性に欠ける。
また、上記Ni−Cd電池は電池電圧が1ヶ当り1.2
vと低く、バックアップ電源として使用する際には3ヶ
直列に接続して用いることが余儀なくされており、機器
内の電池占有面積が増すという欠点がある。更に、電気
二重層キャパシタは容積当りの電気容量が少ないという
欠点がある。
これらの問題を解決するため、正極に二硫化チタン、負
極にLi金属あるいはLiとアルミニウム(AI)の合
金を用いたコイン形2次電池が提案されている〔第25
回電池討論会講演要旨集第296〜299頁(1984
)及び第26回電池討論会講演要旨集第49〜52頁(
1985)に記載〕。また、正極に導電性ポリマーであ
るポリアニリン、負極にLiとAIの合金を用いたコイ
ン形2次電池が提案されている〔電子通信学会技術研究
報告vo186、Nα319、第9〜12頁(1987
)及び同報告vo187、No、98、第27〜31頁
(1988)に記載〕。
発明が解決しようとする課題 上記二硫化チタン−Li電池は直径2011IIll、
厚み1.6Mのコイン形電池で、電池動作電圧2.5V
〜1.5■電気容量1mAhが得られている。電気容量
が0.5mAhまで低下するサイクル寿命は1500回
であり、可使容量は約1400mAhと見込まれる。バ
ックアップ電源としては電池動作電圧が低い。
一方、上記ポリアニリン・Li電池は同一寸法のコイン
形電池で、電池動作電圧3.0V〜2.0■と高く、電
気容量は0.3mAが放電時3mAhが得られている。
この容量が得られる放電々流は0.5mA以下である。
サイクル寿命は1 mAhのとき1000回で、可使容
量は100100Oと見込まれ、まだ十分とはいえない
このような公知技術に対して、本発明の目的とするとこ
ろは、高容量を有し、高電流での充放電が可能で、且つ
サイクル特性に優れた偏平形ポリマー電池を提供するこ
とにある。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明の偏平形ポリマー電池
は正極の活物質がアニリンの重合体、好ましくは該重合
体と炭素質物質との複合体、負極の活物質がリチウムと
鉛(pb)を主成分とする合金、好ましくは該合金に少
量のマグネシウム(Mg) 、イツトリウム(Y)の内
の1種類、又はそれ以上が含有されているもの、電解液
がリチウム塩と非プロトン性有機溶媒から成るもので構
成される。
作用 本発明の正極活物質であるアニリンの重合体は鋭意検討
の結果、粉末状で用いることにより充放電容量が向上す
ることが分った。すなわち、該重合体粉末に結着剤(例
えばポリテトラフロロエチレンやエチレンプロピレンゴ
ム等)や溶媒(例えば水、アルコールやキシレン等)を
加えて混練し、ス)リー状あるいはペースト状と現 したものを、乾燥・加圧成形あるいは芯材への塗着・乾
燥、又は押出し成型・乾燥等で電極に成型し、該活物質
の嵩密度を0.4 g /c4〜0.7 g/cdの範
囲に調整するのが好ましい。また、上記混練物に炭素質
物質としてアセチレンブラック、ファーネスブラック、
ケッチエンブラック等の各種カーボンブラックや活性炭
やグラファイト及びポリマーの熱重合物の内の1種類か
それ以上を5〜15重量%加えることにより、更に高容
量化が図れるので本発明の正極活物質として好適に使用
し得る。
尚、本発明に用いられるアニリンの重合物はアニリンモ
ノマー0.1〜1 mal/I含む0.5〜5mol/
l酸性水溶液中で電解酸化重合しても得られるし、該ア
ニリンモノマーを含む酸性水溶液にアニリンモノマーに
対して等ma1以上の過硫酸アンモニウム等の酸化物を
加えて化学的に重合しても良い。用い得る酸はIIBF
、、)Icl、1Iclo。
いずれでも良い。該アニリンの重合物はいずれの重合法
においても酸化状態で重合されるので、アンモニア水等
で中和したり、ヒドラジン等で還元して、重合物の酸化
レベルを調整することが可能である。更に重合時に生成
する低分子量体を有機溶媒(例えば1.2−ジメトキシ
エタン、ジメチルスルフオキシド、ジメチルホルムアミ
ド、N−メチルピロリドン等)で溶解除去することが望
ましい。
本発明の負極活物質であるLiとpbを主成分とする合
金は、鋭意検討の結果、その組成がLi3.。
P b ” L i s、ワ、Pbを用いることにより
サイクル特性に優れたものが得られることが分った。ま
た、上記合金にpbに対する原子比で0.01〜0.0
5のMg。
Yの少なくとも1種類を含有するものは更にサイクル特
性を向上させるので本発明の負極活物質として好適に使
用し得る。該合金は各原料金属を800〜900°Cで
混合溶解することによって得られる。尚、溶解後冷却の
途中融点以下の温度(例えば500〜700’C)でア
ニールすることは特に好ましい。冷却後、該合金はボー
ルミル等通常の方法により粉砕し、該合金粉末を加圧成
型、多孔金属と共に加圧成型、あるいは結着剤を加えて
成型することにより、所望の形状のものを得ることがで
きる。
本発明に用いる電解液としては電解質濃度を3 mol
/1〜4 mol/1 とすることにより、少量の電解
液で大きな電池が得られることが分った。
電解質としてはLiclO,、LiBFa 、LiPF
、が好ましく用いられる。非プロトン性有機溶媒として
は炭酸プロピレンや炭酸エチレン等のカーボネ合したも
のが好ましく用いられる。
本発明の電池は上記正負極間にセパレータを介在させ、
これらに上記電解液を含浸させることによって構成され
る。セパレータとしてはポリプロピレンやポリエチレン
の不織布あるいは微孔性フィルム、ガラスの不織布を単
独あるいは複数ラミネートして用いる。特にポリプロピ
レンの不織布あるいはガラスの不織布とポリプロピレン
の微孔性フィルムをラミネートして用いるのが好ましい
本発明の電池は上記構成であり、正負極活物質が粉末状
であるため、任意の形状の電極が得られ、特に偏平形電
池に好適である。偏平形電池のパッケージングは第1図
に示したようにガスケットを介したクリンプシール方式
のもの、第2図に示したようなレーザー溶接シール方式
のもの、第3図に示した接着性熱可塑性樹脂による溶着
シール方式のものが好適である。
実施例 以下に本発明を実施例により更に説明する。
実施例1 正極活物質は次の様に作成した。0.2mol/1のア
ニリンモノマーを含む1 mol/1HBFn溶液を重
合液として、該重合液ILに対して1 s+ol/lの
過硫酸アンモニウム水溶液200m lを約1時間かけ
て滴下しながら、撹拌下で反応させた。この間重合液の
温度25°C±5°Cに保った。生成したアニリンの重
合物は水洗した後、アンモニウム水で中和し、更に1.
2−ジメトキシエタンで低分子量物を溶解除去した。該
重合物を過剰のヒドラジン水溶液中で還元し、減圧乾燥
した後、15゜メツシュ以下に粉砕した。この重合体粉
末に固形分として10重量%のエチレン・プロピレンゴ
ム(EPDM)のキシレン溶液を結着剤として加え、更
に10重量%のファーネスブラックを加え、混練してペ
ースト状にした。これを乾燥、加圧成型により電極とし
た。
負極活物質は次のように作成した。Lt+、 sPb、
Liz、 sPb−Lgo、。3、Li:+、 5Pb
−Y6.。1の組成になる様それぞれ採取した原料金属
を軟鋼製ルツボに入れ、アルゴンガス雰囲気下800°
C〜900″Cで約2時間溶解した後、500℃〜70
0″Cで約4時砕し、ステンレス鋼製金網と共に加圧成
型して電極とした。
上記方法で作成した正極活物質42mgと各組成の負極
活物質200…gを用いて第1図に示す電池(直径20
mm、厚み1.6ml1)を組み立てた。図中の1は正
極活物質、2は負極活物質、3はステンレス鋼製金網、
4はポリプロピレン製不織布(厚み80μm)、5はポ
リプロピレン製微孔性フィルム(厚み25μm)で4と
5は部分的な熱溶着によりラミネートされたセパレータ
、6はステンレス鋼製電池ケース、7はポリプロピレン
製ガスケットである。電解液は4molのLiPFhを
11の炭酸プロピレンと1.2−ジメトキシエタンの混
合溶媒(等景況合物)に溶解させたものをセパレークと
活物質に80μl含浸させた。
これら電池を0.5a+Aと1.Ow^の電流で電池電
圧4、Ovと2. OVO間を充放電させた。このとき
の放放電深度30%で充放電サイクルを行った際の可使
容量も第1表に示した。
比較例1 正極活物質を実施例1と同様の重合液を用いて、電解酸
化によって重合した。重合は作用極と対極に白金板を用
い、飽和カロメル参照電極に対して0.8V−1,OV
の電位を約1時間作用極に印加することによって行った
。生成した重合物を水洗し、そのままプレス乾燥して、
アニリン重合物のフィルム(厚み0.15mm、嵩密度
0.8g/c+if)を得た。
正極活物質44mg (上記フィルム)と負極活物質と
してLi金属70mgを用いて、実施例1と同様の電池
を組立て、同様の試験を行った。その結果を第1表に示
した。
第  1 表 比較例2 正極活物質は比較例1と同様に作成した。
負極活物質は市販のLi、、 、A1合金の粗粉末を使
用した。該粗粉末をアルゴンガス雰囲気中でボールミル
より100メツシユ以下に粉砕し、ステンレス鋼製金網
と共に加圧成形して電極とした。
正極活物質45n+gと負極活物質150mgを用いて
、? 実施例1と同様の電池を組へ同様の試験を行った。その
結果を第1表に示した 実施例2 実施例1と同様の方法で正負極活物質を作成し、第2図
に示す電池(直径23mm、高さ7+nm)を組み立て
た。正極は2枚で総括物質量95mg、350μlをセ
パレータと活物質に含浸させた。
図中、8はレーザー溶接部、9は金属端子、10は金属
リードである。
この電池を5mへの電流で電池電圧4.Ovと2.0ν
Φ間を充放電させたところ、放電容量は11.2+++
Ahであった。放電深度30%で充放電サイクルを行っ
たところ可使容量560(lnAhであった。
実施例3 実施例1と同様の方法で正負極活物質を作成し、第3図
に示す電池(幅40mn+、長さ40mo+、厚み0.
5mm)を組立てた。正極活物質重量8Qmg、Li:
+、s Pb−Mgo、。3の組成の負極活物質重量6
3抛gである。電解液は電解質としてLiBFaを用い
た以外は実施例1と同様で、150μmをセパレータと
活物質に含浸させた。図中、11はポリエチレン製のガ
スケット、12は変性ポリエチレン製の熱接着性フィル
ムである。電池は11及び12の部分を押圧しながら、
180°C〜200’C,1分〜5分間加熱して封口し
た。
この電池を4.On+Aの電流で電池電圧4.Ovと2
.OVの間を充放電させたところ、放電容量は8.2m
Ahであった。放電深度30%で充放電サイクルを行っ
たところ可使容量4700mAhが得られた。
発明の効果 以上のように本発明の偏平形ポリマー電池は形状の自由
度が大きく、高容量を有し、高電流での充放電が可能で
、且つサイクル特性が優れているため可使容量が大きい
等の特徴を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の各実施例を示す概略図である
。 1・・・正極活物質、2・・・負掻活物質第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)正極、負極及び電解液を主たる構成要素とする電
    池において、正極の活物質がアニリンの重合体、負極の
    活物質がリチウムと鉛を主成分とする合金、電解液がリ
    チウム塩と非プロトン性有機溶媒から成ることを特徴と
    する偏平形ポリマー電池。
  2. (2)アニリンの重合体が炭素質物質を含んでいること
    を特徴とする第(1)項記載の偏平形ポリマー電池。
  3. (3)リチウムと鉛を主成分とする合金にマグネシウム
    、イットリウムのうちの少なくとも1種類が含有されて
    いることを特徴とする第(1)項または第(2)項記載
    の偏平形ポリマー電池。
JP1041146A 1989-02-21 1989-02-21 偏平形ポリマー電池 Pending JPH02220371A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1041146A JPH02220371A (ja) 1989-02-21 1989-02-21 偏平形ポリマー電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1041146A JPH02220371A (ja) 1989-02-21 1989-02-21 偏平形ポリマー電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02220371A true JPH02220371A (ja) 1990-09-03

Family

ID=12600278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1041146A Pending JPH02220371A (ja) 1989-02-21 1989-02-21 偏平形ポリマー電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02220371A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7351498B2 (en) Lithium ion polymer secondary battery its electrode and method for synthesizing polymer compound in binder used in adhesion layer thereof
EP0249331A1 (en) Method of manufacturing a secondary battery
KR100462668B1 (ko) 폴리머 전지
JP4830207B2 (ja) 電池
JP2740960B2 (ja) リチウム二次電池
JPH0346772A (ja) 非水性アルカリ電池
JPH02260375A (ja) 非水電解質二次電池
JP3237394B2 (ja) 電気化学素子
JP2871077B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極の製造法
JP2003303593A (ja) リチウム二次電池
JPH02220371A (ja) 偏平形ポリマー電池
JPH02204976A (ja) 電気化学的蓄電池、及びその製造方法
JPH07105952A (ja) リチウム二次電池用集電体およびリチウム二次電池
JPH08124597A (ja) 固体電解質二次電池
JPH02220370A (ja) 偏平形ポリマー電池
JPH01132045A (ja) 電池
JPH02220372A (ja) 偏平形ポリマー電池
JPH02220369A (ja) 偏平形ポリマー電池
JPS63307663A (ja) 非水電解質二次電池
JP2002033132A (ja) 非水系二次電池
JPH0357170A (ja) コイン形ポリマー電池
JPH01292753A (ja) 二次電池
JPH03190060A (ja) ポリアニリン電池
JPH06163078A (ja) 非水電解質二次電池
JPH02239572A (ja) ポリアニリン電池