JPH04137362A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JPH04137362A JPH04137362A JP2257692A JP25769290A JPH04137362A JP H04137362 A JPH04137362 A JP H04137362A JP 2257692 A JP2257692 A JP 2257692A JP 25769290 A JP25769290 A JP 25769290A JP H04137362 A JPH04137362 A JP H04137362A
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Classifications
-
- 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
- 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】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は、導電性ポリマーを用いた二次電池に関する。
(ロ)従来の技術
近年、導電性ポリマーを利用した導電材料が提案されて
いる。この導電性ポリマーは、各種アニオンやカチオン
などをドーパントとしたドーピング並びにアンド−ピン
グ処理が可能であり、このドーピング処理により導電性
を飛躍的に上昇させることが可能である。また、アニオ
ンがドーピングされる導電性ポリマーを正極材料として
、カチオンがドーピングされる導電性ポリマーを負極材
料として各々使用すると共に、上記ドーパントを含有す
る溶液を電解液として用い、ドーピング及びアンド−ピ
ングを電気化学的に可逆的に行なうことにより充放電可
能な電池が構成される。
いる。この導電性ポリマーは、各種アニオンやカチオン
などをドーパントとしたドーピング並びにアンド−ピン
グ処理が可能であり、このドーピング処理により導電性
を飛躍的に上昇させることが可能である。また、アニオ
ンがドーピングされる導電性ポリマーを正極材料として
、カチオンがドーピングされる導電性ポリマーを負極材
料として各々使用すると共に、上記ドーパントを含有す
る溶液を電解液として用い、ドーピング及びアンド−ピ
ングを電気化学的に可逆的に行なうことにより充放電可
能な電池が構成される。
このような導電性ポリマーとしては、従来よりポリアセ
チレン、ポリパラフェニレン、ポリチェニレン、ポリピ
ロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレンな
どのような兵役二重結合を有する重合体が知られている
。
チレン、ポリパラフェニレン、ポリチェニレン、ポリピ
ロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレンな
どのような兵役二重結合を有する重合体が知られている
。
(ハ) 発明が解決しようとする課琶
これらは粉末状、フィルム状で得られるが、分子量分布
がブロードであり、電池の電極材料として用いた場合、
その電極容量が低いという欠点ノある。
がブロードであり、電池の電極材料として用いた場合、
その電極容量が低いという欠点ノある。
そこで本発明は斯る問題点に鑑みて成された(のであっ
て、導電性ポリマーを電極材料として月い、放電容量の
大きな二次電池を提供するもの7ある。
て、導電性ポリマーを電極材料として月い、放電容量の
大きな二次電池を提供するもの7ある。
(ニ)課題を解決するための手段
本発明の二次電池は、化学的に合成した導電セボリマー
を溶剤に分散させた後、−過・乾燥によって取り出した
沈澱成分を、電極材料として井いたことを特徴とするも
のである。
を溶剤に分散させた後、−過・乾燥によって取り出した
沈澱成分を、電極材料として井いたことを特徴とするも
のである。
ここで前記溶剤としては、窒素原子を含む環状化合物が
望ましく、更には、具体例として、ピロリドン及びその
誘導体、ピロリジン及びその誘導体、ピロリン及びその
誘導体からなる群より選択された少なくとも1種が好適
である。
望ましく、更には、具体例として、ピロリドン及びその
誘導体、ピロリジン及びその誘導体、ピロリン及びその
誘導体からなる群より選択された少なくとも1種が好適
である。
ここで用いる導電性ポリマーとしては、溶剤に溶解する
ものならばその種類を問わないが、具体的には、ポリア
ニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの共役二重
結合を有する導電性ポリマーが望ましい。
ものならばその種類を問わないが、具体的には、ポリア
ニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの共役二重
結合を有する導電性ポリマーが望ましい。
(ホ)作用
本発明者等は、導電性ポリマーとして分子量が高いもの
を電極材料として用いた場合、電極特性が優秀であり、
高容量まで充電可能な電極が得られることを見いだし、
本発明を完成するに至ったものである。即ち、化学的に
合成された導電性ポリマーを窒素原子を含む環状化合物
からなる溶剤に分散させることによって、導電性ポリマ
ーの低分子量成分が溶解し、導電性ポリマーの高分子量
成分が残る。この高分子量成分を用いて電極を作製する
ことにより、放電容量が大きく、電池特性に優れた二次
電池が提供できる。
を電極材料として用いた場合、電極特性が優秀であり、
高容量まで充電可能な電極が得られることを見いだし、
本発明を完成するに至ったものである。即ち、化学的に
合成された導電性ポリマーを窒素原子を含む環状化合物
からなる溶剤に分散させることによって、導電性ポリマ
ーの低分子量成分が溶解し、導電性ポリマーの高分子量
成分が残る。この高分子量成分を用いて電極を作製する
ことにより、放電容量が大きく、電池特性に優れた二次
電池が提供できる。
(へ)実施例
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
[実施例1コ
アニリンをホウフッ化水素酸水溶液に溶解し、窒素雰囲
気で撹拌しながら、室温でホウフッ化第二銅、アセトニ
トリル溶液を滴下した。滴下とともに反応液は直ちに黒
色に変化し、反応液はスラリー状を呈した。反応終了後
、室温で一夜放置した。その後、この反応生成物をr別
、乾燥して、化学的に合成したポリアニリン粉末を得た
。
気で撹拌しながら、室温でホウフッ化第二銅、アセトニ
トリル溶液を滴下した。滴下とともに反応液は直ちに黒
色に変化し、反応液はスラリー状を呈した。反応終了後
、室温で一夜放置した。その後、この反応生成物をr別
、乾燥して、化学的に合成したポリアニリン粉末を得た
。
このポリアニリン粉末を、溶剤であるN−メチル−2−
ピロリドン[窒素原子を含む環状化合物コに溶解させ、
黒色の液体を得た。この液体をr過した後、沈澱成分を
、80℃で真空乾燥し、正極材料として使用した。
ピロリドン[窒素原子を含む環状化合物コに溶解させ、
黒色の液体を得た。この液体をr過した後、沈澱成分を
、80℃で真空乾燥し、正極材料として使用した。
ここで用いたポリアニリンの導電率は、3. 0XIO
−’S/cmであり、1ケ月放置後も導電率に変化はな
かった。
−’S/cmであり、1ケ月放置後も導電率に変化はな
かった。
一方、負極にはリチウム−アルミニウム合金を用い、電
解液としてはホウフッ化リチウム/プロピレンカーボネ
ート溶液を用いて、第1図に示した構造を有する本発明
電池AIを作製した。
解液としてはホウフッ化リチウム/プロピレンカーボネ
ート溶液を用いて、第1図に示した構造を有する本発明
電池AIを作製した。
第1図は、本発明電池の縦断面図である。第1図中、1
は正極、2は負極であり、これらはセパレータ3により
隔離されている。また、4は正極缶であり前記正極lを
収納しており、一方、5は負極針であり前記負極2を収
納している。6は正極集電体であって前記正極缶4内に
固定されており、7は負極集電体であって前記負極針5
内に固定されている。そして前記正極缶4と前記負極針
5とは、絶縁バッキング8を介して、絶縁、密閉されて
いる。
は正極、2は負極であり、これらはセパレータ3により
隔離されている。また、4は正極缶であり前記正極lを
収納しており、一方、5は負極針であり前記負極2を収
納している。6は正極集電体であって前記正極缶4内に
固定されており、7は負極集電体であって前記負極針5
内に固定されている。そして前記正極缶4と前記負極針
5とは、絶縁バッキング8を介して、絶縁、密閉されて
いる。
[比較例1]
比較例として、化学合成によって得たポリアニリンをそ
のまま用いて正極材料とした以外は、前記本発明電池A
1と同様にして、比較電池X1を組み立てた。
のまま用いて正極材料とした以外は、前記本発明電池A
1と同様にして、比較電池X1を組み立てた。
[実施例2]
導電性ポリマーとして同様の方法でピロールからポリピ
ロールを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以外は
、前記本発明電池A1と同様にして、本発明電池A2を
組み立てた。
ロールを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以外は
、前記本発明電池A1と同様にして、本発明電池A2を
組み立てた。
[比較例2]
導電性ポリマーとして同様の方法でピロールからポリピ
ロールを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリピロール
をそのまま用いた以外は、前記本発明電池A2と同様に
して、比較電池X2を組み立てた。
ロールを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリピロール
をそのまま用いた以外は、前記本発明電池A2と同様に
して、比較電池X2を組み立てた。
[実施例3コ
導電性ポリマーとして同様の方法でチオフェンからポリ
チオフェンを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以
外は、前記本発明電池A1と同様にして、本発明電池A
3を組み立てた。
チオフェンを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以
外は、前記本発明電池A1と同様にして、本発明電池A
3を組み立てた。
[比較例3]
導電性ポリマーとして同様の方法でチオフェンからポリ
チオフェンを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリチオ
フェンを用いた以外は、前記本発明電池A3と同様にし
て、比較電池X3を組み立てた。
チオフェンを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリチオ
フェンを用いた以外は、前記本発明電池A3と同様にし
て、比較電池X3を組み立てた。
これらの電池A1、A2、A3、Xl、X2、X3につ
いて充放電試験を行なった。充電は充電電流1mAで3
.6Vまで、放電は放it流1mAで2.5Vまでとし
た。
いて充放電試験を行なった。充電は充電電流1mAで3
.6Vまで、放電は放it流1mAで2.5Vまでとし
た。
第2図に、これらの電池の充放電特性を示す。
いずれの電池も充放電効率は100%を示したが、本発
明電池A1、A2、A3は6田Ah以上充電できるのに
対し、比較電池X1、X2、X3は4 mAh以下しか
充電できない。これは本発明の如く処理を施した導電性
ポリマーのほうが、未処理の導電性ポリマーよりも、重
合度が大きいためと考えられる。
明電池A1、A2、A3は6田Ah以上充電できるのに
対し、比較電池X1、X2、X3は4 mAh以下しか
充電できない。これは本発明の如く処理を施した導電性
ポリマーのほうが、未処理の導電性ポリマーよりも、重
合度が大きいためと考えられる。
[実施例4コ
アニリンをホウフッ化水素酸水溶液に溶解し、窒素雰囲
気で撹拌しながら、室温でホウフッ化第二銅、アセトニ
トリル溶液を滴下した。滴下とともに反応液は直ちに黒
色に変化し、反応液はスラリー状を呈した。反応終了後
、室温で一夜放置した。
気で撹拌しながら、室温でホウフッ化第二銅、アセトニ
トリル溶液を滴下した。滴下とともに反応液は直ちに黒
色に変化し、反応液はスラリー状を呈した。反応終了後
、室温で一夜放置した。
このようにして化学的に合成したポリアニリンを、ピロ
リジン[窒素原子を含む環状化合物]に溶解させ、黒色
の液体を得た。この液体を一過した後、沈澱成分を、8
0℃で真空乾燥し、正極材料として使用した。
リジン[窒素原子を含む環状化合物]に溶解させ、黒色
の液体を得た。この液体を一過した後、沈澱成分を、8
0℃で真空乾燥し、正極材料として使用した。
ここで使用したポリアニリンの導電率は3.0XIO−
’S/cmであり、1ケ月放置後も導電率に変化はなか
った。
’S/cmであり、1ケ月放置後も導電率に変化はなか
った。
一方、負極にはりチウム−アルミニウム合金を用い、電
解液としてはホウフッ化リチウム/プロピレンカーボネ
ート溶液を用いて、前記第1図に示したものと同一構造
を有する本発明電池B1を作製した。
解液としてはホウフッ化リチウム/プロピレンカーボネ
ート溶液を用いて、前記第1図に示したものと同一構造
を有する本発明電池B1を作製した。
[比較例4]
比較例として、化学合成によって得たポリアニリンをそ
のまま用いて正極材料とした以外は、前記本発明B1と
同様にして、比較電池Y1を組み立てた。
のまま用いて正極材料とした以外は、前記本発明B1と
同様にして、比較電池Y1を組み立てた。
[実施例5]
導電性ポリマーとして同様の方法でピロールからポリピ
ロールを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以外は
、前記本発明電池B1と同様にして、本発明電池B2を
組み立てた。
ロールを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以外は
、前記本発明電池B1と同様にして、本発明電池B2を
組み立てた。
[比較例5コ
導電性ポリマーとして同様の方法でピロールからポリピ
ロールを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリピロール
を用いた以外は、前記本発明電池B2と同様にして、比
較電池Y2を組み立てた。
ロールを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリピロール
を用いた以外は、前記本発明電池B2と同様にして、比
較電池Y2を組み立てた。
[実施例6]
導電性ポリマーとして同様の方法でチオフェンからポリ
チオフェンを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以
外は、前記本発明電池B1と同様にして、本発明電池B
3を組み立てた。
チオフェンを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以
外は、前記本発明電池B1と同様にして、本発明電池B
3を組み立てた。
[比較例6]
導電性ポリマーとして同様の方法でチオフェンからポリ
チオフェンを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリチオ
フェンを用いた以外は、前記本発明電池B3と同様にし
て、比較電池Y3を組み立てた。
チオフェンを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリチオ
フェンを用いた以外は、前記本発明電池B3と同様にし
て、比較電池Y3を組み立てた。
これら電池B1、B2、B3、Yl、Y2、Y3につい
て充放電試験を行なった。充電は充電電流1mAで3.
6■まで、放電は放電電流1mAで2.5vまでとした
。
て充放電試験を行なった。充電は充電電流1mAで3.
6■まで、放電は放電電流1mAで2.5vまでとした
。
第3図に、これらの電池の充放電特性を示す。
いずれの電池も充放電効率は100%を示したが、本発
明電池B1、B2、B3は6 mAh以上充電できるの
に対し、比較電池Y1、Y2、Y3は4 mAh以下し
か充電できない。これは本発明の如く処理を施した導電
性ポリマーのほうが、未処理の導電性ポリマーよりも、
重合度が大きいためと考えられる。
明電池B1、B2、B3は6 mAh以上充電できるの
に対し、比較電池Y1、Y2、Y3は4 mAh以下し
か充電できない。これは本発明の如く処理を施した導電
性ポリマーのほうが、未処理の導電性ポリマーよりも、
重合度が大きいためと考えられる。
[実施例7コ
アニリンをホウフッ化水素酸水溶液に溶解し、窒素雰囲
気で攪拌しながら、室温でホウフッ化第二銅、アセトニ
トリル溶液を滴下した。滴下とともに反応液は直ちに黒
色に変化し、反応液はスラリー状を呈した。反応終了後
、室温で一夜放置した。その後、反応生成物をr別、乾
燥してポリアニリン粉末を得た。
気で攪拌しながら、室温でホウフッ化第二銅、アセトニ
トリル溶液を滴下した。滴下とともに反応液は直ちに黒
色に変化し、反応液はスラリー状を呈した。反応終了後
、室温で一夜放置した。その後、反応生成物をr別、乾
燥してポリアニリン粉末を得た。
このように化学合成して得られたポリアニリンを、2−
ビロリン[窒素原子を含む環状化合物]に溶解させ、黒
色の液体を得た。この液体をr過した後、沈澱成分を、
80℃で真空乾燥し、正極材料として使用した。
ビロリン[窒素原子を含む環状化合物]に溶解させ、黒
色の液体を得た。この液体をr過した後、沈澱成分を、
80℃で真空乾燥し、正極材料として使用した。
ここで使用したポリアニリンの導電率は3.0XIO−
’S/cmであり、1ケ月放置後も導電率に変化はなか
った。
’S/cmであり、1ケ月放置後も導電率に変化はなか
った。
一方、負極にはりチウム−アルミニウムlを′用い、電
解液としてはホウフッ化リチウム/プロピレンカーボネ
ート溶液を使用して、前記第1図に示したものと同一構
造を有する、本発明電池CIを作製した。
解液としてはホウフッ化リチウム/プロピレンカーボネ
ート溶液を使用して、前記第1図に示したものと同一構
造を有する、本発明電池CIを作製した。
[比較例7]
比較例として、化学合成によって得たポリアニリンをそ
のまま用いて正極材料とした以外は、前記本発明電池C
1と同様にして、比較電池Z1を組み立てた。
のまま用いて正極材料とした以外は、前記本発明電池C
1と同様にして、比較電池Z1を組み立てた。
[実施例8]
導電性ポリマーとじて同様の方法でピロールからポリピ
ロールを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以外は
、前記本発明電池C1と同様にして、本発明電池C2を
組み立てた。
ロールを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以外は
、前記本発明電池C1と同様にして、本発明電池C2を
組み立てた。
[比較例8]
導電性ポリマーとして同様の方法でピロールからポリピ
ロールを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリピロール
を用いた以外は、前記本発明電池C2と同様にして、比
較電池Z2を組み立てた。
ロールを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリピロール
を用いた以外は、前記本発明電池C2と同様にして、比
較電池Z2を組み立てた。
[実施例9]
導電性ポリマーとして同様の方法でチオフェンからポリ
チオフェンを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以
外は、前記本発明電池CIと同様にして、本発明電池C
3を組み立てた。
チオフェンを合成し、ポリアニリンの代わりに用いた以
外は、前記本発明電池CIと同様にして、本発明電池C
3を組み立てた。
[比較例9]
導電性ポリマーとして同様の方法でチオフェンからポリ
チオフェンを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリチオ
フェンを用いた以外は、前記本発明電池C3と同様にし
て、比較電池Z3を組み立てた。
チオフェンを合成し、ポリアニリンに代えて、ポリチオ
フェンを用いた以外は、前記本発明電池C3と同様にし
て、比較電池Z3を組み立てた。
これらの電池CI、C2、C3、Zl、Z2、Z3を用
いて充放電試験を行なった。このときの充電は充電電流
1mAで3.6Vまで、放電は放電電流1mAで2.5
Vまでとした。
いて充放電試験を行なった。このときの充電は充電電流
1mAで3.6Vまで、放電は放電電流1mAで2.5
Vまでとした。
第4図に、これらの電池の充放電特性を示す。
いずれの電池も充放電効率は100%を示したが、本発
明電池C1、C2、C3は6 mAh以上充電できるの
に対し、比較電池Z1、z2、Z3は4 mAh以下し
か充電できない。これは本発明の如く処理を施した導電
性ポリマーのほうが、未処理環の導電性ポリマーよりも
、重合度が大きいためであると考えられる。
明電池C1、C2、C3は6 mAh以上充電できるの
に対し、比較電池Z1、z2、Z3は4 mAh以下し
か充電できない。これは本発明の如く処理を施した導電
性ポリマーのほうが、未処理環の導電性ポリマーよりも
、重合度が大きいためであると考えられる。
(ト) 発明の効果
以上述べた如く、本発明によれば、導電性ポリマーを用
いた二次電池の高容量化が可能となり、その工業的価値
は極めて大きい。
いた二次電池の高容量化が可能となり、その工業的価値
は極めて大きい。
第1図は本発明電池の縦断面図、第2図乃至第4図は電
池の充放電特性を示す図である。 1・・・・正極、2・・・・負極、3・・・・セパレー
タ、4・・・・正極缶、5・・・・負極缶、6・・・・
正極集電体、7・・・・負極集電体、8・・・・絶縁バ
ッキング、AI、A2、A3、B1、B2、B3、cl
、C2、C3・・・・本発明電池、 Xl、X2、X3、Yl、Y2、Y3、zl、Z2、z
3・・・・比較電池。
池の充放電特性を示す図である。 1・・・・正極、2・・・・負極、3・・・・セパレー
タ、4・・・・正極缶、5・・・・負極缶、6・・・・
正極集電体、7・・・・負極集電体、8・・・・絶縁バ
ッキング、AI、A2、A3、B1、B2、B3、cl
、C2、C3・・・・本発明電池、 Xl、X2、X3、Yl、Y2、Y3、zl、Z2、z
3・・・・比較電池。
Claims (3)
- (1)化学的に合成した導電性ポリマーを溶剤に分散さ
せた後、ろ過・乾燥によって取り出した沈澱成分を、電
極材料として用いたことを特徴とする二次電池。 - (2)前記溶剤が、窒素原子を含む環状化合物であるこ
とを特徴とする請求項1記載の二次電池。 - (3)前記窒素原子を含む環状化合物が、ピロリドン及
びその誘導体、ピロリジン及びその誘導体、ピロリン及
びその誘導体からなる群より選択された少なくとも1種
であることを特徴とする請求項2記載の二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2257692A JP2994717B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2257692A JP2994717B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04137362A true JPH04137362A (ja) | 1992-05-12 |
| JP2994717B2 JP2994717B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17309786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2257692A Expired - Fee Related JP2994717B2 (ja) | 1990-09-26 | 1990-09-26 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994717B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100609360B1 (ko) * | 1999-06-16 | 2006-08-04 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 | 접착테이프 배킹 |
-
1990
- 1990-09-26 JP JP2257692A patent/JP2994717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100609360B1 (ko) * | 1999-06-16 | 2006-08-04 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 | 접착테이프 배킹 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2994717B2 (ja) | 1999-12-27 |
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