JPS60216463A - 電池 - Google Patents
電池Info
- Publication number
- JPS60216463A JPS60216463A JP59070426A JP7042684A JPS60216463A JP S60216463 A JPS60216463 A JP S60216463A JP 59070426 A JP59070426 A JP 59070426A JP 7042684 A JP7042684 A JP 7042684A JP S60216463 A JPS60216463 A JP S60216463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- batteries
- battery
- ion
- ethylene oxide
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- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
- H01M6/181—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte with polymeric electrolytes
-
- 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)
- Primary 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】
（技術分野）
本発明は電波に関し、とくに高分子化合物を主成分とす
るイオン導電性化合物を含有する電池に関する。
るイオン導電性化合物を含有する電池に関する。
（従来技術）
近年、小型あるいは携帯用の電子機器のめずましい普及
に伴い、その電源として小型で高性能な電池の需要が急
速に伸びている。これらの電池には高エネルギー密度や
高率放電など高性能化はむろんのこと、長寿命、高信頼
性など様々な要求が課せられている。
に伴い、その電源として小型で高性能な電池の需要が急
速に伸びている。これらの電池には高エネルギー密度や
高率放電など高性能化はむろんのこと、長寿命、高信頼
性など様々な要求が課せられている。
一般に電池は使用される材料によって湿式電池と固体電
池とに大別されるが、現状では湿式電池と称される電池
が良好な特性を有し、かつ低価格であるため広く実用化
されている。
池とに大別されるが、現状では湿式電池と称される電池
が良好な特性を有し、かつ低価格であるため広く実用化
されている。
しかし、湿式電池はイオン導電性材料として電解質溶液
、すなわち材料に水または有機溶媒などの液体を含有す
る材料を用いているため、電池外部への漏液という問題
が常に存在し、との漏液により電池の性能劣化や周辺部
品の損傷を引き起す場合がある。湿式電池ではこの漏液
の改良のために多大の努力が払われているが、未だに漏
液の危険性を完全に払拭することはできず高信頼性の面
で不十分である欠点を有する。
、すなわち材料に水または有機溶媒などの液体を含有す
る材料を用いているため、電池外部への漏液という問題
が常に存在し、との漏液により電池の性能劣化や周辺部
品の損傷を引き起す場合がある。湿式電池ではこの漏液
の改良のために多大の努力が払われているが、未だに漏
液の危険性を完全に払拭することはできず高信頼性の面
で不十分である欠点を有する。
一方、固体電池は、本質的に高信頼性の長寿命な電池と
なりうるものであるが、主にそのイオン導電性材料とな
る固体電解質の特性２価格および加工性などの欠点によ
って広く実用化されるに至っていない。
なりうるものであるが、主にそのイオン導電性材料とな
る固体電解質の特性２価格および加工性などの欠点によ
って広く実用化されるに至っていない。
発明者らは、以上のような従来の電池の欠点を改善すべ
く、一連の高分子化合物を主成分とする固形体のイオン
導電性材料を開発している。すなわち、特願昭５６−０
２２５７０．５６−０２２５７１ 。
く、一連の高分子化合物を主成分とする固形体のイオン
導電性材料を開発している。すなわち、特願昭５６−０
２２５７０．５６−０２２５７１ 。
５６−０２９０９０，５６−０２９０９１号明細書に示
すところのイオン導電性円形体組成物がそれである。
すところのイオン導電性円形体組成物がそれである。
イオン導電性円形体組成物は有機高分子化合物。
有機溶媒および電解質の３成分を主体とするものであり
、比較的高いイオン導電率と良好な機械的加工性を有す
る。このイオン導電性材料を用いた電池は、信頼性の面
で湿式電池より優れ、実用性の面で固体電池より優れる
ものである。
、比較的高いイオン導電率と良好な機械的加工性を有す
る。このイオン導電性材料を用いた電池は、信頼性の面
で湿式電池より優れ、実用性の面で固体電池より優れる
ものである。
しかしながら、従来のイオン導電性円形体組成物は有機
溶媒を含有するため、保存環境、とくに高温環境におい
ては有機溶媒が微量ながら気化する傾向があり、このた
めにイオン導電率が経時劣化する場合がある。このよう
な経時劣化はたとえその程度が非常に小さいものであっ
ても、長寿命。
溶媒を含有するため、保存環境、とくに高温環境におい
ては有機溶媒が微量ながら気化する傾向があり、このた
めにイオン導電率が経時劣化する場合がある。このよう
な経時劣化はたとえその程度が非常に小さいものであっ
ても、長寿命。
高信頼性が要求される電池においては大きな欠点となっ
ている。
ている。
（発明の目的）
本発明の目的はかかる従来欠点を除去した電池を提供す
ることにある。
ることにある。
（発明の構成）
本発明によれば電池のイオン導電性材料として、表わさ
れるジメチルシロキサンとポリ（エチレンオキサイド）
との共重合体と、周期律表の■族または■族の金属イオ
ンから成る電解質とを含むイオン導電性化合物を主成分
として用いることを特徴とする電池が得られる。
れるジメチルシロキサンとポリ（エチレンオキサイド）
との共重合体と、周期律表の■族または■族の金属イオ
ンから成る電解質とを含むイオン導電性化合物を主成分
として用いることを特徴とする電池が得られる。
ジメチルシロキサンとポリ（エチレンオキサイド）の共
重合体は、一般的にはジメチルジクロルシランとポリ（
エチレングリコール）とを反応させ、脱塩酸重縮合反応
で交互共１合体として得られる。ジ（エチレングリコー
ル）、トリ（エチレングリコール）あるいはテトラ（エ
チレングリコール）など繰返し単位の比較的小さいポリ
（エチレングリコール）を使用した共重合体は液状であ
る。この共重合体は、エチレンオキサイド基を主鎖中に
有するところから、容易に過塩素酸リチウムやチオシア
ン酸ナトリウム々どの電解質を溶解・解離することがで
きる。また、ジメチルシロキサン基は共重合体のガラス
転移点を下げ、イオンの易動度を増す働きをするもので
ある。
重合体は、一般的にはジメチルジクロルシランとポリ（
エチレングリコール）とを反応させ、脱塩酸重縮合反応
で交互共１合体として得られる。ジ（エチレングリコー
ル）、トリ（エチレングリコール）あるいはテトラ（エ
チレングリコール）など繰返し単位の比較的小さいポリ
（エチレングリコール）を使用した共重合体は液状であ
る。この共重合体は、エチレンオキサイド基を主鎖中に
有するところから、容易に過塩素酸リチウムやチオシア
ン酸ナトリウム々どの電解質を溶解・解離することがで
きる。また、ジメチルシロキサン基は共重合体のガラス
転移点を下げ、イオンの易動度を増す働きをするもので
ある。
このような性質を有する共重合体を架橋固化し、さらに
電解質を分散させることにより、固体のイオン導電性化
合物が得られる。したがって、リチウム電池などを形成
する場合には、固体の正極活物質を用いることにより、
完全な固体電池が得られる。また、このイオン導電性化
合物は、高分子化合物の有する優れた機械的性質を具現
できる材料であり、積層型、巻き型あるいはシート状な
ど様々な電池形状にも容易に加工できるものである。
電解質を分散させることにより、固体のイオン導電性化
合物が得られる。したがって、リチウム電池などを形成
する場合には、固体の正極活物質を用いることにより、
完全な固体電池が得られる。また、このイオン導電性化
合物は、高分子化合物の有する優れた機械的性質を具現
できる材料であり、積層型、巻き型あるいはシート状な
ど様々な電池形状にも容易に加工できるものである。
（実施例）
５−
以下、本発明を実施例にて第１図、第２図を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
負極活物質にリチウム、正極活物質に二酸化マンガンを
用い、第１図のようなコイン型電池を作製した場合につ
いて説明する。
用い、第１図のようなコイン型電池を作製した場合につ
いて説明する。
イオン導電性隔膜１は次のように準備した。
ジメチルジクロルシラン６５．１ ｇｒ とテトラ（エ
チレングリコール）５５．６ｇｒ をベンゼン中で温度
０℃を保持して７２時間攪拌反応し、さらにこれを温度
６０℃に昇温して７２時間反応を促進した後、これを温
度６０℃のまま減圧下で４８時間反応させて反応を完結
レジメチルシロキサンとテトラ（エチレングリコール）
の共重合体を得た。目的とする反応の進行および完結は
核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ，）により確認した。
チレングリコール）５５．６ｇｒ をベンゼン中で温度
０℃を保持して７２時間攪拌反応し、さらにこれを温度
６０℃に昇温して７２時間反応を促進した後、これを温
度６０℃のまま減圧下で４８時間反応させて反応を完結
レジメチルシロキサンとテトラ（エチレングリコール）
の共重合体を得た。目的とする反応の進行および完結は
核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ，）により確認した。
次に、得られた共重合体１．Ｏｇｒ とトリエチレング
リコールジメタアクレート０．１５ ｇｒ と過酸化ヘ
ンジイル０．１２ ｇｒ の王者を混合し、これをテフ
ロン板上に流延した後、温度１２０℃で２４時間加熱し
”Ｃ架橋固化させ厚さ６０μｍの白色膜６− を得た。
リコールジメタアクレート０．１５ ｇｒ と過酸化ヘ
ンジイル０．１２ ｇｒ の王者を混合し、これをテフ
ロン板上に流延した後、温度１２０℃で２４時間加熱し
”Ｃ架橋固化させ厚さ６０μｍの白色膜６− を得た。
この膜をアセトンに浸漬し、分解生成物、未架橋物、未
反応モノマーなどを洗浄した後、膜２０重量部に対して
３１景部の過塩素酸リチウムをアセトンに溶解した溶液
を膜中に膨潤させた後、アセトンを乾燥・除去して固体
化しイオン導電性化合物の薄膜を得た。この操作により
電解質である過塩素酸リチウムは膜中に導入された。な
お、導入された過塩素酸リチウムをハロゲン分析で定量
したところ１３１ｉ％の組成比となった。この薄膜を直
径２０ｍｍで打ち抜いてイオン導電性隔膜１を得た。
反応モノマーなどを洗浄した後、膜２０重量部に対して
３１景部の過塩素酸リチウムをアセトンに溶解した溶液
を膜中に膨潤させた後、アセトンを乾燥・除去して固体
化しイオン導電性化合物の薄膜を得た。この操作により
電解質である過塩素酸リチウムは膜中に導入された。な
お、導入された過塩素酸リチウムをハロゲン分析で定量
したところ１３１ｉ％の組成比となった。この薄膜を直
径２０ｍｍで打ち抜いてイオン導電性隔膜１を得た。
上述のイオン導電性化合物の薄膜を直径１０ｍに打ち抜
き、これをリチウム箔ではさみ、周波数ｌ Ｋ Ｈｚの
交流でイオン導電率を測定したところ３．２Ｘ１０ ８
／ｃ、ｍの値が得られた。捷だ、この薄膜は良好な強度
と柔軟性を有するものであり、様々な形状に容易に加工
できるものであった。
き、これをリチウム箔ではさみ、周波数ｌ Ｋ Ｈｚの
交流でイオン導電率を測定したところ３．２Ｘ１０ ８
／ｃ、ｍの値が得られた。捷だ、この薄膜は良好な強度
と柔軟性を有するものであり、様々な形状に容易に加工
できるものであった。
正極体２は次のように準備した。
イオン導電性材料としては、ポリフッ化ビニリデン、過
塩素酸リチウムおよびプロピレンカーボネイトからなる
イオン導電性向形体組成物を用い、これと二酸化マンガ
ンおよび導電剤であるカーボンを各々重量比で４：１５
：１で混合し、さらにこの混合物０．７ｇｒを圧力ｚｏ
ｏｏｋｇ／ｃｄで加圧成型した。これにより、直径１８
ｍ、厚さ約１．０ｍｍの正極体２を得た。
塩素酸リチウムおよびプロピレンカーボネイトからなる
イオン導電性向形体組成物を用い、これと二酸化マンガ
ンおよび導電剤であるカーボンを各々重量比で４：１５
：１で混合し、さらにこの混合物０．７ｇｒを圧力ｚｏ
ｏｏｋｇ／ｃｄで加圧成型した。これにより、直径１８
ｍ、厚さ約１．０ｍｍの正極体２を得た。
負極体３は厚さ０．４ ｒｒｖｎのリチウムシートを直
径１７ｗｎに打ち抜いて準備した。
径１７ｗｎに打ち抜いて準備した。
次に正極体２．イオン導電性隔膜１．負極体３を第１図
のように上下の外装ケース４，５内に積層して収容し、
外装ケース５の端部を絶縁リング６を介してカシメて密
封し、外径２２叫、厚さ２３■のコイン型電池を作製し
た。この電池に１００にΩの負荷抵抗を接続して放電特
性を測定し、第２図のＡにその結果を示す。さらに、こ
の電池を温度６０℃の恒温槽内に２０日間保存した後、
同様に放電特性を測定した。その結果を第２図のＢに示
す。高温中で保存したにもかかわらず、特性劣化はほと
んどなく良好な特性が得られた。また、この電池は保存
や特性測定中にも漏液や破裂など全くなかった。
のように上下の外装ケース４，５内に積層して収容し、
外装ケース５の端部を絶縁リング６を介してカシメて密
封し、外径２２叫、厚さ２３■のコイン型電池を作製し
た。この電池に１００にΩの負荷抵抗を接続して放電特
性を測定し、第２図のＡにその結果を示す。さらに、こ
の電池を温度６０℃の恒温槽内に２０日間保存した後、
同様に放電特性を測定した。その結果を第２図のＢに示
す。高温中で保存したにもかかわらず、特性劣化はほと
んどなく良好な特性が得られた。また、この電池は保存
や特性測定中にも漏液や破裂など全くなかった。
なお、（イ）本実施例では電池作１！８！までの全ての
工程はアルゴン不活性ガス雰囲気中でなされた。
工程はアルゴン不活性ガス雰囲気中でなされた。
（ロ）本実施例では、イオン導電性隔膜１の材料トシテ
ジメチルシロキサンとテトラ（エチレンオキサイド）と
の共重合体を架橋固化した高分子化合物を用いたが、共
重合体の繰夛返し単位中のエチレンオキサイド基の数を
変えても、すなわちジ（エチレンオキサイド）、トリ（
エチレンオキサイド）など同様の効果が得られた。
ジメチルシロキサンとテトラ（エチレンオキサイド）と
の共重合体を架橋固化した高分子化合物を用いたが、共
重合体の繰夛返し単位中のエチレンオキサイド基の数を
変えても、すなわちジ（エチレンオキサイド）、トリ（
エチレンオキサイド）など同様の効果が得られた。
（ハ）本実施例では、イオン導電性隔膜１の電解質とし
て過塩素酸リチウムを用いたが、イオン導電性化合物中
のエチレンオキサイド基は檀々の電解質に対しても溶解
度を上げる効果を有するものであり、チオシアン酸リチ
ウム、ホウフッ化すチウムやチオシアン酸ナトリウムな
どの電解質を用いても同様の効果が得られた。
て過塩素酸リチウムを用いたが、イオン導電性化合物中
のエチレンオキサイド基は檀々の電解質に対しても溶解
度を上げる効果を有するものであり、チオシアン酸リチ
ウム、ホウフッ化すチウムやチオシアン酸ナトリウムな
どの電解質を用いても同様の効果が得られた。
以上、本発明により次の効果がある。
（１）漏液の危険性がなく高信頼性の固体電池ができる
。
。
９−
（ＩＩ）経時劣化が少なく、高温保存および高温使用が
できる。
できる。
（ｉｉｌ） イオン導電性隔膜の機械的な加工性が良好
で、種々の形状の電池が得られる。
で、種々の形状の電池が得られる。
第１図は本発明によるコイン型電池の断面図であり、第
２図はその放電特性である。 １・・・・・・イオン導電性隔膜、２・・・・・・正極
体、３・・・・・・負極体、４，５・・・・・・外装ケ
ース、６・・・・・°絶縁リング、Ａ・・・・・・放電
特性、Ｂ・・・・・・温度６０℃で２０日間保存後の放
電特性。 １０−
２図はその放電特性である。 １・・・・・・イオン導電性隔膜、２・・・・・・正極
体、３・・・・・・負極体、４，５・・・・・・外装ケ
ース、６・・・・・°絶縁リング、Ａ・・・・・・放電
特性、Ｂ・・・・・・温度６０℃で２０日間保存後の放
電特性。 １０−
Claims (1)
- 電池のイオン導電性材料として架橋固化したチルシロキ
サンとポリ（エチレンオキサイド）との共重合体と、周
期律表のＩ族または■族の金属イオンから成る電解質と
を含むイオン導電性化合物を主成分として用いることを
特徴とする電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070426A JPS60216463A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070426A JPS60216463A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60216463A true JPS60216463A (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=13431137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59070426A Pending JPS60216463A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60216463A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5112512A (en) * | 1989-09-28 | 1992-05-12 | Dow Corning Toray Silicone Company, Ltd. | Solid polymer electrolyte of an organopolysiloxane crosslinked with polyalkylene oxide |
| US5194180A (en) * | 1988-09-16 | 1993-03-16 | Toray Silicone Co., Ltd. | Ionically conductive material and method for its preparation |
-
1984
- 1984-04-09 JP JP59070426A patent/JPS60216463A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194180A (en) * | 1988-09-16 | 1993-03-16 | Toray Silicone Co., Ltd. | Ionically conductive material and method for its preparation |
| US5112512A (en) * | 1989-09-28 | 1992-05-12 | Dow Corning Toray Silicone Company, Ltd. | Solid polymer electrolyte of an organopolysiloxane crosslinked with polyalkylene oxide |
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