JPS5968169A - 電池 - Google Patents
電池Info
- Publication number
- JPS5968169A JPS5968169A JP57176278A JP17627882A JPS5968169A JP S5968169 A JPS5968169 A JP S5968169A JP 57176278 A JP57176278 A JP 57176278A JP 17627882 A JP17627882 A JP 17627882A JP S5968169 A JPS5968169 A JP S5968169A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrode
- polyacetylene
- titanium
- current collector
- 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
- H01M10/05—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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (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】
〔発明の利用分野〕
本発明はポリアセチレン等の導電性高分子化合物を電極
とし、該電極の側面に特定の金属集電体を設けた高強度
で安定な電極を有する電池に関する。
とし、該電極の側面に特定の金属集電体を設けた高強度
で安定な電極を有する電池に関する。
主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物としては、ポ
リアセチレン、ポリフェニレン、ポリチェニレン及びポ
リピロール等があるが、現在、電池用゛電極としては、
ポリアセチレンが望ましいことが知られてお９、更に、
ポリアセチレンにＣＺＯ４＋ ＢＦ４ ＋ ＰＦｅ
等のアニオン並ひにＬ ｉ ＋及び（Ｃ４Ｉ４９）４Ｎ
＋等のカチオンを電気化学的にドーピングすると、それ
ぞれｎ型並びにｐ型導区性ポリアセチレンが生成し、こ
れらを電池用電極として使用しうろことが知られている
。
リアセチレン、ポリフェニレン、ポリチェニレン及びポ
リピロール等があるが、現在、電池用゛電極としては、
ポリアセチレンが望ましいことが知られてお９、更に、
ポリアセチレンにＣＺＯ４＋ ＢＦ４ ＋ ＰＦｅ
等のアニオン並ひにＬ ｉ ＋及び（Ｃ４Ｉ４９）４Ｎ
＋等のカチオンを電気化学的にドーピングすると、それ
ぞれｎ型並びにｐ型導区性ポリアセチレンが生成し、こ
れらを電池用電極として使用しうろことが知られている
。
ポリアセチレン自体の電気伝導度は半導体領域にあり、
その値は１０−８〜１０−９Ω″１・１ｆｆｌ −’程
度であるが、前記ドーピングを行うと導電性は向上し、
金属のそれと匹敵する１０−５〜１０４ Ω−１・ｃｒ
ｎ−’程度の値をとるようになる。しかしながら、ポリ
アセチレンのみで集電体を兼ねることは、ポリアセチレ
ン自体の電気伝導度の値及びその酸化安定性の点から問
題がある。そのために、ポリアセチレン以外の導電性材
料を集電体として用いる必要がある。
その値は１０−８〜１０−９Ω″１・１ｆｆｌ −’程
度であるが、前記ドーピングを行うと導電性は向上し、
金属のそれと匹敵する１０−５〜１０４ Ω−１・ｃｒ
ｎ−’程度の値をとるようになる。しかしながら、ポリ
アセチレンのみで集電体を兼ねることは、ポリアセチレ
ン自体の電気伝導度の値及びその酸化安定性の点から問
題がある。そのために、ポリアセチレン以外の導電性材
料を集電体として用いる必要がある。
ポリアセチレン電池の基本構成を図面にょシ説明する。
すなわち、第１図は一般的なポリアセチレンを電極とす
る電池の構成を示した断面概略図であシ、１，５は集電
体、２，４はポリアセチレンｆｆｌ極、３はセパレータ
を示す。電池は、ポリアセチレン′覗極２，４を対向さ
せて配置し、その間に、電解液を含浸させたセパレータ
３（材質はガラス、ポリエチレン及びポリプロピレン等
）を挾み、ポリアセチレン電極２，４の外側又は内側に
集電体１．５を配置する。
る電池の構成を示した断面概略図であシ、１，５は集電
体、２，４はポリアセチレンｆｆｌ極、３はセパレータ
を示す。電池は、ポリアセチレン′覗極２，４を対向さ
せて配置し、その間に、電解液を含浸させたセパレータ
３（材質はガラス、ポリエチレン及びポリプロピレン等
）を挾み、ポリアセチレン電極２，４の外側又は内側に
集電体１．５を配置する。
ここで、集電体１，５は、導電性であれば何でも良いと
は言えず、ｉ［池の作動電圧範囲において集電体自体が
安定して酸化、還元等を受けず、又、集電体の表面で、
ドーパント及び溶媒の酸化、還元、重合及び分解等が起
らないことが望ましいうこれまで、電極の集電体として
は、金、白金等の金属が用いられており、これらは安定
電位幅が広く、集電体として良好な性質を示すが、高価
であり、かつ’ＦＪｆ Ｍ液中にリチウムを用いる場合
には、これら全縮とリチウムが合金をつくることがあり
、実用的ではない。（白金を作用極とし、リチウム／リ
チウムイオンを参照極として電位走査を行った結果は後
記第２図に示す） 〔発明の目的〕 小発明の目的Ｃユ、特冗の双価な金属集′Ｉｉｆ本を用
い高強度で安定な高分子化＠物電極を有する電池を提供
することである。
は言えず、ｉ［池の作動電圧範囲において集電体自体が
安定して酸化、還元等を受けず、又、集電体の表面で、
ドーパント及び溶媒の酸化、還元、重合及び分解等が起
らないことが望ましいうこれまで、電極の集電体として
は、金、白金等の金属が用いられており、これらは安定
電位幅が広く、集電体として良好な性質を示すが、高価
であり、かつ’ＦＪｆ Ｍ液中にリチウムを用いる場合
には、これら全縮とリチウムが合金をつくることがあり
、実用的ではない。（白金を作用極とし、リチウム／リ
チウムイオンを参照極として電位走査を行った結果は後
記第２図に示す） 〔発明の目的〕 小発明の目的Ｃユ、特冗の双価な金属集′Ｉｉｆ本を用
い高強度で安定な高分子化＠物電極を有する電池を提供
することである。
本発明につき概ａ兄すれば、本発明の電池は、主鎖に共
役二重結合を有するｊ−分子化合物又は、該高分子化合
物にドーパントをドープしで得られる導電性高分子化合
物を少なくとも１つの電極とする電池において、該電極
の集電体としてチタン又はチタンで核層した金属を用い
ることを特徴とするものである。
役二重結合を有するｊ−分子化合物又は、該高分子化合
物にドーパントをドープしで得られる導電性高分子化合
物を少なくとも１つの電極とする電池において、該電極
の集電体としてチタン又はチタンで核層した金属を用い
ることを特徴とするものである。
本発明における上記高分子化合物は、冒頭に述べた各棟
のものを適用でき、そのうちでポリアセチレンが特に有
用であり、その製造方法は各種の方法が報告され、本発
明においてはそのいずれの方法によるものでも適用可能
である。
のものを適用でき、そのうちでポリアセチレンが特に有
用であり、その製造方法は各種の方法が報告され、本発
明においてはそのいずれの方法によるものでも適用可能
である。
又、このようなポリアセチレンに電気化学的にドーピン
グされるドーパントとしては、前にも触れたように、（
ａ）Ｐ Ｆｉ 、 ８ｂＦｉ 、 ｋｓＦｉ 及び５
ｂｃｔ；のようなＶａ族元素のハロゲン化アニオン、Ｂ
Ｆｊのような１ｌｌａ族元素のノ・ロケン化アニオン、
Ｉ（■：；）、Ｂｒ−及びＣｔ−のよりなノ・ロゲンア
ニオン並びにＣ６０１のような過塩素酸アニオン等の陰
イオンドーパント、するいは（ｂ） Ｌじ。
グされるドーパントとしては、前にも触れたように、（
ａ）Ｐ Ｆｉ 、 ８ｂＦｉ 、 ｋｓＦｉ 及び５
ｂｃｔ；のようなＶａ族元素のハロゲン化アニオン、Ｂ
Ｆｊのような１ｌｌａ族元素のノ・ロケン化アニオン、
Ｉ（■：；）、Ｂｒ−及びＣｔ−のよりなノ・ロゲンア
ニオン並びにＣ６０１のような過塩素酸アニオン等の陰
イオンドーパント、するいは（ｂ） Ｌじ。
Ｎａ”、Ｋ”及びＣ８＋のようなアルカリ金属イオン、
几４ｉｉ”（几は炭素数１〜２０個を有する炭化水素基
を示す）のような第４級アンモニウムイオン並びに几４
Ｐ“（Ｒは炭素数１〜２０個を有する炭化水素基を示す
）のようなホスホニウムイオン等の陽イオンドーパント
がめり、又、陰イオンドーパント及び陽イオンドープく
ントを与える化合物の具体例としては、Ｌ ｉＢＦ ４
＋ Ｌ ｉ Ｐ Ｆ ６゜ＬｉＣｔＯｉ＋Ｎ ａ Ｉ、
ＮａＣ７０４ｒ ＫＩ 、ＫＣｌ−０４１ｎ Ｂ”４
ＮＣ７０４及びＥｔ４Ｎｃｔ０４等を挙げることがで
きるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、又
、これらのドーパントは単独又は混合して使用すること
もできる◇ 一方、本発明における゛電解液は、上記ドーパントを水
又は非水溶媒に溶解したものであるが、電池系としては
非水溶媒の方が望ましい。このような溶媒としては、例
えばエーテル類、ケトン類、二） ＩＪル川用アミン類
、アミド類、各種硫黄化合′吻、塩素化炭化水素類、カ
ーボネート類及びニトロ化合物等を挙げることができ、
具体的には、テ）７’にニドｏフラン、２−メチルテト
ラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、モノグリム、ア
セトニトリル、プロピオニトリル、■、２−ジクロロエ
タン、ｒ−ブチロラクトン、ジメトキ７エタン、メチル
ホーメート、プロピレンカーボネート、ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホルムア
ミド及びスルホラン等ヲ適用することができ、又、これ
らは単独又は混合して用いてもよい。電解液中の電解質
の製置は、電解質（ドーパント）の種類によって異なる
が、通常はｏ−ｏｏｉ〜１０モル／ｌの範囲内とするこ
とが適当である。
几４ｉｉ”（几は炭素数１〜２０個を有する炭化水素基
を示す）のような第４級アンモニウムイオン並びに几４
Ｐ“（Ｒは炭素数１〜２０個を有する炭化水素基を示す
）のようなホスホニウムイオン等の陽イオンドーパント
がめり、又、陰イオンドーパント及び陽イオンドープく
ントを与える化合物の具体例としては、Ｌ ｉＢＦ ４
＋ Ｌ ｉ Ｐ Ｆ ６゜ＬｉＣｔＯｉ＋Ｎ ａ Ｉ、
ＮａＣ７０４ｒ ＫＩ 、ＫＣｌ−０４１ｎ Ｂ”４
ＮＣ７０４及びＥｔ４Ｎｃｔ０４等を挙げることがで
きるが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、又
、これらのドーパントは単独又は混合して使用すること
もできる◇ 一方、本発明における゛電解液は、上記ドーパントを水
又は非水溶媒に溶解したものであるが、電池系としては
非水溶媒の方が望ましい。このような溶媒としては、例
えばエーテル類、ケトン類、二） ＩＪル川用アミン類
、アミド類、各種硫黄化合′吻、塩素化炭化水素類、カ
ーボネート類及びニトロ化合物等を挙げることができ、
具体的には、テ）７’にニドｏフラン、２−メチルテト
ラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、モノグリム、ア
セトニトリル、プロピオニトリル、■、２−ジクロロエ
タン、ｒ−ブチロラクトン、ジメトキ７エタン、メチル
ホーメート、プロピレンカーボネート、ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホルムア
ミド及びスルホラン等ヲ適用することができ、又、これ
らは単独又は混合して用いてもよい。電解液中の電解質
の製置は、電解質（ドーパント）の種類によって異なる
が、通常はｏ−ｏｏｉ〜１０モル／ｌの範囲内とするこ
とが適当である。
ポリアセチレン電池の基本構成の一例は、前記した第１
図に示したとおりであり、電極の集電体が重要な役割を
果す。本発明においては、副分子化合物よシなる電極側
の集電体として、チタン又はチタンで被覆した全極を用
いて、良好な電池性能を発揮することができる。本発明
者等は、集電体として白金を用いた場合とチタンを用い
た場合の電池の性能を実験により比較しだので、その結
果を次に示す。
図に示したとおりであり、電極の集電体が重要な役割を
果す。本発明においては、副分子化合物よシなる電極側
の集電体として、チタン又はチタンで被覆した全極を用
いて、良好な電池性能を発揮することができる。本発明
者等は、集電体として白金を用いた場合とチタンを用い
た場合の電池の性能を実験により比較しだので、その結
果を次に示す。
すなわち、第２図は従来の白金の電位走査線、認を示し
たグラフであシ、この場合、作用極を白金とし、過塩素
酸リチウムをプロピレンカーボネートとジメトキシエタ
ンの１：１（容量化）の混合溶媒に０．５モル／ｌの濃
度になるように溶解した溶液を用いで、Ｌ１／ＬＩ＋を
参照極とし、５ＱｍＶ／ｓで電位走査を行った。第２図
のグラフから明らかなように、約４．５Ｖで酸化電流が
流れ出している。
たグラフであシ、この場合、作用極を白金とし、過塩素
酸リチウムをプロピレンカーボネートとジメトキシエタ
ンの１：１（容量化）の混合溶媒に０．５モル／ｌの濃
度になるように溶解した溶液を用いで、Ｌ１／ＬＩ＋を
参照極とし、５ＱｍＶ／ｓで電位走査を行った。第２図
のグラフから明らかなように、約４．５Ｖで酸化電流が
流れ出している。
これに対し、第３図は本発明によるチタンの屯位走食線
図を示したグラフであり、この場合、作用極をチタンと
し、第２図における条件と同一の、条件で′電位走査を
、ｊつだ。第３図のグラフから明らかなように、約５．
５ｖで酸化電流が流れ出し、安定電位幅は白金のそれよ
り貴の電位で１Ｖ近くも大きく、果Ｆｌｉ体として１夕
めで良好な性買を示すことが判明した。
図を示したグラフであり、この場合、作用極をチタンと
し、第２図における条件と同一の、条件で′電位走査を
、ｊつだ。第３図のグラフから明らかなように、約５．
５ｖで酸化電流が流れ出し、安定電位幅は白金のそれよ
り貴の電位で１Ｖ近くも大きく、果Ｆｌｉ体として１夕
めで良好な性買を示すことが判明した。
又、この効果は、本発明における導市性高分子化き物（
ポリアセチレン等）との接触面及び′電解板との接触面
がチタンであればよく、他の金属（例えばアルミニウム
、ＳＵＳ等）上にチタンを薄膜状に被＋オ形成させたも
のでめっでも同上の性能を示す。
ポリアセチレン等）との接触面及び′電解板との接触面
がチタンであればよく、他の金属（例えばアルミニウム
、ＳＵＳ等）上にチタンを薄膜状に被＋オ形成させたも
のでめっでも同上の性能を示す。
又、本発明において、チタン集電体はポリアセアレン電
極の外側に設けるのが一般的であるが、屯屏液を通す金
網状のものを用いる場合には、該１極の内側に設けてｆ
１集箪効果を向上させることもできる。
極の外側に設けるのが一般的であるが、屯屏液を通す金
網状のものを用いる場合には、該１極の内側に設けてｆ
１集箪効果を向上させることもできる。
本発明におけるチタン集電体は、電池の作動′電圧範囲
においてそれ自体安定で酸化、還元を受けず、又、集電
体表面で、ドーパント及び溶媒の酸化、還元、重合及び
分解等を起さない要件を満すものである。
においてそれ自体安定で酸化、還元を受けず、又、集電
体表面で、ドーパント及び溶媒の酸化、還元、重合及び
分解等を起さない要件を満すものである。
次に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれ
らによりなんら限定されるものではない。
らによりなんら限定されるものではない。
実施例１
第４図は本実施例の実験に用いた′電池の構成を示しだ
断面概略図であり、１〜５は前記第１図に示したものと
同じ意味を有し、６，７は集電端子、８はテフロン製電
池ケースを示す。
断面概略図であり、１〜５は前記第１図に示したものと
同じ意味を有し、６，７は集電端子、８はテフロン製電
池ケースを示す。
電極とし”Ｃ１密度” ５ ｇ ／ ’ ％厚み１５０
μｍｓ直径１０ｒｒｎｎのポリアセチレン電極２，４を
用い、ドーパントとして、ＬＩＣｔＯ４、溶媒として、
プロピレンカーボネートとジェトキシメタンの１＝１（
容量化）混合物を用い、０．５モル／ｌの＃厩の電解板
を含浸させたセパレータ３を挾み、ポリアセチレン電極
２，４の外側に、集電体１，５として、厚み０．５ ｒ
ｔａｎの２枚のチタン板を配置して電池を組んだ。
μｍｓ直径１０ｒｒｎｎのポリアセチレン電極２，４を
用い、ドーパントとして、ＬＩＣｔＯ４、溶媒として、
プロピレンカーボネートとジェトキシメタンの１＝１（
容量化）混合物を用い、０．５モル／ｌの＃厩の電解板
を含浸させたセパレータ３を挾み、ポリアセチレン電極
２，４の外側に、集電体１，５として、厚み０．５ ｒ
ｔａｎの２枚のチタン板を配置して電池を組んだ。
このｔ池を用いて、１１１１Ａ〆肩２の電流密度で３０
分充放電を繰返し、電池特性を調べた。その結果、電流
効率約シ）０％が得られ、繰返し回数１００回まで安定
であった。
分充放電を繰返し、電池特性を調べた。その結果、電流
効率約シ）０％が得られ、繰返し回数１００回まで安定
であった。
比較例
集電体を白金のみとした以外は、実施例１と同様にして
実験を行った。その結果、３０回の充放電を繰返したと
ころ、白金率’を体はもろくなっていた。
実験を行った。その結果、３０回の充放電を繰返したと
ころ、白金率’を体はもろくなっていた。
実施例２
実施例１と同様の第４図に示したセルを用い、ただし、
ドーパントとして（Ｃ＋Ｈｓ）４ＮＣ１Ｏ４の０５モル
／を濃度のもの、溶媒として、プロピレンカーボネート
とジメトキシエタンの１：１（容是比）混合物を用いて
、実施例１と同様の実験を行った。１ｍＡ／ｃｍ’の電
流密度で６０分間充放電を線区したところ、電流効率約
８８〜９０％が得られ、まだ繰ジ返し回数２００回まで
安定であった。
ドーパントとして（Ｃ＋Ｈｓ）４ＮＣ１Ｏ４の０５モル
／を濃度のもの、溶媒として、プロピレンカーボネート
とジメトキシエタンの１：１（容是比）混合物を用いて
、実施例１と同様の実験を行った。１ｍＡ／ｃｍ’の電
流密度で６０分間充放電を線区したところ、電流効率約
８８〜９０％が得られ、まだ繰ジ返し回数２００回まで
安定であった。
以上の実施例及び比較例の結果から明らかなように、ポ
リアセチレンのような導電性高分子化合物を少なくとも
１つの電極とする電池において、集電体としてチタンを
用いることにより、商強度で安定な電極を有し、かつ安
価な電池を提供することができる。
リアセチレンのような導電性高分子化合物を少なくとも
１つの電極とする電池において、集電体としてチタンを
用いることにより、商強度で安定な電極を有し、かつ安
価な電池を提供することができる。
第１図は一般的なポリアセチレンを電極とする電池の構
成を示した断面概略図、第２図は従来の白金の覗位走査
線図を示したグラフ、第３図は本発明によるチタンα電
位走査線図を示しだグラフ、第４図は本発明の実施例の
実験に用いた電池の構成を示した断面概略図である。 １．５・・・集電体、２，４・・・ポリアセチレン電極
、３・・・−１ｚハ１７−タ、６，７・・・東軍端子、
８・・・テフロン製電池り−ス。 第 １ 図 箔 ３ 口 宅４−凶
成を示した断面概略図、第２図は従来の白金の覗位走査
線図を示したグラフ、第３図は本発明によるチタンα電
位走査線図を示しだグラフ、第４図は本発明の実施例の
実験に用いた電池の構成を示した断面概略図である。 １．５・・・集電体、２，４・・・ポリアセチレン電極
、３・・・−１ｚハ１７−タ、６，７・・・東軍端子、
８・・・テフロン製電池り−ス。 第 １ 図 箔 ３ 口 宅４−凶
Claims (1)
- ｌ、主鎖に共役二重ｒＦ結合を有する高分子化合物又は
、核高分子化合物にドーパントをドープして得られる導
電性高分子化合物を少なくとも１つの電極とする電池に
おいて、該電極の集電体としてチタン又はチタンで被覆
した金属を用いること特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57176278A JPS5968169A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57176278A JPS5968169A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968169A true JPS5968169A (ja) | 1984-04-18 |
Family
ID=16010779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57176278A Pending JPS5968169A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968169A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61133557A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-20 | ヴアルタ・バツテリー・アクチエンゲゼルシヤフト | ポリマー電極を有する電池およびその製法 |
-
1982
- 1982-10-08 JP JP57176278A patent/JPS5968169A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61133557A (ja) * | 1984-11-29 | 1986-06-20 | ヴアルタ・バツテリー・アクチエンゲゼルシヤフト | ポリマー電極を有する電池およびその製法 |
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