JPS6220251A - Secondary battery - Google Patents
Secondary batteryInfo
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- JPS6220251A JPS6220251A JP60158282A JP15828285A JPS6220251A JP S6220251 A JPS6220251 A JP S6220251A JP 60158282 A JP60158282 A JP 60158282A JP 15828285 A JP15828285 A JP 15828285A JP S6220251 A JPS6220251 A JP S6220251A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の札几光1
本発明は、充放電の可逆性が段好であり、自己放電率が
極めて低く、かつ高電流密度での稼動が可能な二次電池
に関するものである。Detailed Description of the Invention Industrial Sapporo Hikari 1 The present invention relates to a secondary battery that has excellent charge/discharge reversibility, has an extremely low self-discharge rate, and is capable of operating at high current density. It is something.
従来のI■11−/A lil? しようとする同鼾現
在、汎用されている二次電池には、鉛蓄電池、N1/C
d電池等がある。これらの二次電池は、中セルの電池ミ
ルがせいぜい2.0V程度であり、一般には水溶液系電
池である。近年、電池電圧を高くとることができる二次
電池どして、liを負極に用いた電池の二次電池化の研
究が盛んに行なわれている。Conventional I■11-/A lil? Currently, commonly used secondary batteries include lead acid batteries, N1/C
There are d batteries etc. These secondary batteries have a battery mill with a medium cell voltage of about 2.0V at most, and are generally aqueous batteries. In recent years, research has been actively conducted on the development of secondary batteries that use lithium as a negative electrode, such as secondary batteries that can achieve high battery voltage.
l−iを負極に用いた場合には、水とl−iとの高い反
応性のため、電解液としては非水系を用いることが必要
である。When l-i is used for the negative electrode, it is necessary to use a non-aqueous electrolyte because of the high reactivity between water and l-i.
しかし、l−iを負極活物質として二次電池反応を行な
う場合には、充電時に、L i+が還元されるときにデ
ンドライトが生じ、充放電効率の低下及び正・負極の短
絡等の問題がある。そのため、デンドライトを防止し、
負極の充放電効率、サイクル寿命を改良するための技術
開発も数多く報告されており、例えばメチル化した環状
エーテル系溶媒を電池の電解液の溶媒として用いる方法
(ケー・エム・アブラハム等“リチウム バッチリーズ
″、ジエー・ビー−カルバフ1編集、アカデミツクプレ
ス発行、ロンドン(1983年)〈に、H,Abral
lalll et al、 in “l it
hllmaatteries ” 、 J、P、Gab
ano、 edfjOr、 Academicpres
s、 London (1983)) )や電解液系に
添加物を配合したり、電極自体をAllと合金化するこ
とにより、L iのデンドライトを防子する方法〔特開
昭59−108281号〕等が提案されている。However, when carrying out a secondary battery reaction using l-i as a negative electrode active material, dendrites occur when Li+ is reduced during charging, resulting in problems such as a decrease in charge/discharge efficiency and a short circuit between the positive and negative electrodes. be. Therefore, it prevents dendrites,
Many technological developments have been reported to improve the charge/discharge efficiency and cycle life of negative electrodes. Leeds'', edited by J. B. Calbuff 1, published by Academic Press, London (1983), by H. Abral.
lall et al, in “l it
hllmaatteries”, J, P, Gab
ano, edfjOr, academicpres
s, London (1983)), a method of preventing Li dendrites by adding additives to the electrolyte system, or alloying the electrode itself with Al [JP-A-59-108281], etc. is proposed.
また、負極活物質として、アルカリ金属やLi/Aρの
ごどきアルカリ金属合金の他に主鎖に共役二重結合を有
りる導電性高分子を用いることも知られている〔ジ■−
・■イチ・カーフマン。In addition to alkali metals and alkali metal alloys such as Li/Aρ, it is also known to use conductive polymers having a conjugated double bond in the main chain as negative electrode active materials [di■-
・■Ichi Curfman.
ジl−・ダブル・カウファ一、ニー・ジ■−・ヒーガー
、アール・カーブー−、ニー・ジー・マクダイアミド、
フィジックスレビ’]、−、、826巻。G. Double Kaufer, N. G. Heeger, R. Kaboo, N. G. McDiarmid,
Physics Levi'], -, 826 volumes.
第2327頁(1982年><J、II にaufma
n、 J、W、にaw4cr。Page 2327 (1982)
n, J, W, aw4cr.
A、J、tleeger、 R,にaner、 A、G
、HacDiarmid、 phys。A, J, treeger, R, nianer, A, G
, HacDiarmid, phys.
Rev、、 呼L2327 (1982) ) )こ
の方法で用いられる導電性高分子としては、ポリアセチ
レンをはじめ、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン及
びポリピロール等がよく知られている。Rev. L2327 (1982) ) Well-known conductive polymers used in this method include polyacetylene, polythiophene, polyparaphenylene, polypyrrole, and the like.
一方、正極活物質として番よ、負極活物質と同様に導電
1/l高分子を用いることが知られており、また、T
+ 82のごときアルカリ金属等と層間化合物を構成す
るものや他のカル]ゲナイト化合物や無機酸化物等を用
いることも知られている。On the other hand, it is known that conductive 1/l polymers are used as positive electrode active materials, similar to negative electrode active materials, and T
It is also known to use compounds that form intercalation compounds with alkali metals such as +82, other calgenite compounds, inorganic oxides, and the like.
正極活物質として用いられる導電性高分子としては、0
極に用いられるものと同様にポリアレブレンをはじめ、
ポリブオフェン、ボリチAフTン誘導体、ボリパラフr
ニレン、ボリパラフにレン誘導体、ボリビ[]−ル、ポ
リピロール誘導体等があり、イの他アニリンやアニリン
誘導体の重合体がよく知られている。また、正極活物質
とl、で用いられるカル]ゲナイト化合物及び無機酸化
物の具体例としては、Ti S2をはじめ、Nl) S
、Mo s 、CoS 、FeS2゜V20
5.Cr2O5,MnO2,5f02゜C002,5n
02などが知られている。As a conductive polymer used as a positive electrode active material, 0
Including polyalebrene, similar to those used for poles,
Polybuophene, Vorithi A phton derivative, Voriparaf R
There are nylene, polyparafine derivatives, polypyrrole derivatives, polypyrrole derivatives, etc., and polymers of aniline and aniline derivatives are well known. In addition, specific examples of calgenite compounds and inorganic oxides used in the positive electrode active material include TiS2, Nl)S
, Mo s , CoS , FeS2°V20
5. Cr2O5, MnO2, 5f02゜C002,5n
02 etc. are known.
これらの正極活物質のうち、空気中でその酸化状態、還
元状態ども比較的安定であり、電池に用いた場合、放電
平用刊がよく、高い充敢雷電密で作動でき、自己放電が
小さく、しかも丁ネルギー密麿が高い活物質としてあげ
ることができるものは、アニリンまたはアニリン誘導体
の重合体である。Among these positive electrode active materials, both the oxidation state and the reduction state are relatively stable in the air, and when used in batteries, they have good discharge normality, can operate with high charging density, and have low self-discharge. An example of an active material having a high energy density is aniline or a polymer of an aniline derivative.
アニリンまたはアニリン誘導体の重合体を製造する方法
どしては、電気化学的手合法と化学的重合法が知られて
いる。Electrochemical methods and chemical polymerization methods are known as methods for producing polymers of aniline or aniline derivatives.
電気化学的重合法としての公知文献の一例としては、日
本化学会誌、描11.1801頁(1984年)が知ら
れており、また、化学的重合法の公知文献の一例として
は、エイ・ジー・グリーン及びエイ・イー・ウッドヘッ
ド、ジャーナル・オブ・ザ・ケミカル・ソ1ナイアティ
・、第2388頁、 1910年[^、G、Green
and A、E、Woodhead、、1. ’Ch
em、Soc、。An example of a known document on the electrochemical polymerization method is Journal of the Chemical Society of Japan, 11.1801 pages (1984), and an example of a known document on the chemical polymerization method is A.G. Green and A. E. Woodhead, Journal of the Chemical Society, p. 2388, 1910 [^, G. Green
and A, E, Woodhead, 1. 'Ch
em, Soc.
2388 (19’IO)]が知られているが、一般的
にはアニリンまたはアニリン誘導体の重合体は、次の方
法によってV造されている。2388 (19'IO)] is known, but generally, polymers of aniline or aniline derivatives are produced by the following method.
電気化学的重合法の場合には、アニリンまたはアニリン
誘導体の重合は陽極酸化により行われ、約0.01〜5
0m A / cra 2、電解電圧は通常1〜300
Vの範囲で、定電流法、定電圧法及びそれ以外のいかな
る方法をも用いることができる。重合は水溶液中、非水
溶媒中例えばアルコール類、ニトリル類またはこれらの
混合溶媒中で行われるが、好ましくは水溶液中で行うの
がよい。非水溶媒は生成り−る重合体(酸化重合体)が
溶解しても、また溶解【ノなくでもよい。In the case of electrochemical polymerization, the polymerization of aniline or aniline derivatives is carried out by anodic oxidation, with a
0m A/cra 2, electrolysis voltage is usually 1-300
Within the range of V, a constant current method, a constant voltage method, and any other method can be used. The polymerization is carried out in an aqueous solution or a non-aqueous solvent such as an alcohol, a nitrile, or a mixed solvent thereof, but it is preferably carried out in an aqueous solution. The non-aqueous solvent may or may not dissolve the resulting polymer (oxidized polymer).
好適?r雷解液のpl+は特に制限は4にいが、好まし
くはpHが3以下、特に好ましく番よpHが2以下であ
る。pHの調節に用いる酸の具体例としては、HCJI
、 1−IB F 、 CF
3 Cool−1,ト12 S 04及びトl
NO3等をあげることができるが、特にこれらに限定さ
れるものではない。Suitable? The pl+ of the lightning solution is particularly limited to 4, but the pH is preferably 3 or less, particularly preferably 2 or less. Specific examples of acids used for pH adjustment include HCJI
, 1-IBF, CF
3 Cool-1, To12 S 04 and Tol
Examples include NO3, but are not particularly limited to these.
化学的重合法の場合には、例えばアニリンまたはアニリ
ン誘導体を水溶液中で酸化性強酸により、または強酸ど
過酸化物例えば過1N!酸カリウムの絹合せにより酸化
重合させることができる。この方法によって得られる重
合体(酸化重合体)は、粉末状で1qることができるの
で、これを分離乾燥して用いることができる。In the case of chemical polymerization methods, for example, aniline or aniline derivatives can be treated in aqueous solution with oxidizing strong acids or with strong acids such as peroxides, such as 1N! Oxidative polymerization can be carried out by adding potassium acid. The polymer (oxidized polymer) obtained by this method can be made into a powder in a quantity of 1 q, and can be used after being separated and dried.
また、電気化学的重合法及び化学的重合法のいずれの場
合においても重合電解液中に池の添加物、例えばカーボ
ンブラック、テフロンパウダー、ポリエチレングリコー
ル、ポリエチレンオキ4Yイド等を添加して重合するこ
とも可能て°ある。In addition, in both the electrochemical polymerization method and the chemical polymerization method, additives such as carbon black, Teflon powder, polyethylene glycol, polyethylene oxide, etc. may be added to the polymerization electrolyte for polymerization. It is also possible.
上記の電気化学的重合法または化学的重合法によって得
られるアニリンまたはアニリン誘導体の重合体を電極活
物質に用いる場合にtよ、得られる重合体がすでに重合
時にドーピングされているので、乾燥してそのままの状
態で用いるか、重合体を水洗して不純物等を除去してか
ら減圧乾燥して用いるか、重合体を電池に使用する溶媒
で洗浄し、減圧乾燥してから用いるか、重合体が酸性溶
液中で製造されるため、アルカリで処即してから用いる
か、またはこれらの方法を1)1用してから用いられて
いる。When using a polymer of aniline or an aniline derivative obtained by the above electrochemical polymerization method or chemical polymerization method as an electrode active material, the resulting polymer has already been doped during polymerization, so it must be dried. Either use it as is, wash the polymer with water to remove impurities and then dry it under reduced pressure, or wash the polymer with a solvent used in batteries and dry it under reduced pressure before using it. Since it is produced in an acidic solution, it is used after being treated with an alkali, or after using these methods (1) and 1).
そして、1−配アニリンまたはアニリン誘導体の重合体
を電極に成形加工する方法としては、通常金属集電体」
−にアニリンまたはアニリン誘導体の重合体を載置した
後、加圧成形機によって圧着し、電極どしての形状に作
製する方法がとられている。The method of forming a polymer of 1-coupled aniline or an aniline derivative into an electrode is usually a metal current collector.
A method is used in which a polymer of aniline or an aniline derivative is placed on a substrate, and then pressed using a pressure molding machine to form the shape of an electrode.
この際、金属集電体とアニリンまたはアニリン誘導体の
小合体どの結合力が弱い場合には、ポリテトラフルオロ
−Lブレン等のごとき結着剤をアニリンまたはアニリン
誘導体の重合体に混合してから加圧成形リ−る方法が行
なわれている。At this time, if the bond between the metal current collector and the aniline or aniline derivative is weak, a binder such as polytetrafluoro-L-brene may be mixed with the aniline or aniline derivative polymer before addition. Pressure forming and reeling methods are used.
1ノかしながら、上記方法で加圧成形して得られる電極
は、アニリンまたはアニリン誘導体の重合体の嵩さ密度
が09〜1.5g/cm”と高いため、これを電池の電
極どして使用する場合、電極内部に含まれる電解液量が
限定され(電解液の吸蔵量が小さい)、高ドープが行な
えず、エネルギー効率が悪く、高電流密度の電池を得る
ことは困難であっ/、:。However, the electrode obtained by pressure molding by the above method has a high bulk density of 09 to 1.5 g/cm'' of aniline or aniline derivative polymer, so it is difficult to use it as a battery electrode. When used in batteries, the amount of electrolyte contained inside the electrode is limited (the amount of electrolyte absorbed is small), high doping is not possible, energy efficiency is poor, and it is difficult to obtain batteries with high current density. , :.
間−穎LL解−火ユ3Uり在悲王1
本発明省らは、これら従来技術の欠点を解決するために
種々検討した結果、正極として多孔質のアニリンまはた
はアニリン誘導体の重合体を用いることにより、高電流
密度での充放電が行える高性能の二次電池が得られるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。As a result of various studies conducted by the Ministry of Invention and others to solve the drawbacks of these conventional techniques, the Ministry of Invention and others have developed a method of using porous aniline or a polymer of aniline derivatives as a positive electrode. The present inventors have discovered that a high-performance secondary battery that can be charged and discharged at a high current density can be obtained by using the method, and have completed the present invention.
即ち、本発明は、正極にアニリンまたはアニリン誘導体
の重合体を用い、負極にアルカリ金属、アルカリ金属合
金もしくは導電性高分子またはアルカリ金属合金すしく
はアルミニウムと導電性高分子との複合体を用いる二次
電池において、前記正極として嵩さ密度が0.1〜0.
8g/cm3の多孔質のアニリンまたはアニリン誘導体
の重合体を用いることを特徴どする二次電池に関する。That is, the present invention uses aniline or a polymer of an aniline derivative for the positive electrode, and uses an alkali metal, an alkali metal alloy, a conductive polymer, or a composite of an alkali metal alloy or aluminum and a conductive polymer for the negative electrode. In a secondary battery, the positive electrode has a bulk density of 0.1 to 0.
The present invention relates to a secondary battery characterized in that it uses a porous aniline or aniline derivative polymer of 8 g/cm3.
本発明において正極どして用いられる嵩さ密度が0.1
−0.8’J/crtr3の多孔質のアニリンまたはア
ニリン誘導体の重合体は、例えばアニリンまたはアニリ
ン誘導体の重合体にイ1機昇華竹物質を配合して加F[
成形した後、常圧下または減圧下で有機昇華性物質の昇
華温度に加熱しC有機昇華性物質を譬華除去さUること
によって製造することができる。In the present invention, the bulk density used as the positive electrode is 0.1
-0.8'J/crtr3 porous aniline or aniline derivative polymer can be prepared, for example, by blending a sublimated bamboo material into a polymer of aniline or aniline derivative and adding F[
After molding, it can be produced by heating to the sublimation temperature of the organic sublimable substance under normal pressure or reduced pressure to remove the organic sublimable substance.
多孔質のアニリンまたはアニリン誘導体の重合体を製造
するために用いられるアニリンまたはアニリン誘導体の
重合体は、下記の一般式で示されるアニリンまた1、1
アニリン誘導イホの酸化重合体を意味する。The aniline or aniline derivative polymer used to produce the porous aniline or aniline derivative polymer may be aniline or 1,1
Refers to an oxidized polymer of aniline-derived ipho.
3 R4
〔式中、R1−R4は異なっていても同一でもよく、水
素原子、炭素数が1〜10のアルキル基、炭素数が1〜
10のアル]ギシLt1アリル基または炭素数が6〜1
0のアリール基を示づ。〕〕1−記一般でボされるアニ
リンまたはアニリン誘導体の代表例どしては、アニリン
、2−メト1シーアニリン、3−メト1シーアニリン、
2,3−ジメトキシ−アニリン、2,5−ジメトキシ−
アニリン、2,6−ジメトギシーアニリン、3゜5−ジ
メトキシ−アニリン、2− I j〜キシ〜3−メトキ
シ−アニリン、2.5−シフ■ニルーアニリン、2−フ
ェニル−3−メヂルーアニリン、2゜3.5−t〜リメ
トキシーアニリン、2,3−ジメヂルーアニリン、2,
3,5.6−テトラメチル−アニリン等があげられるが
、これらの中【最も好ましいものはアニリンである。3 R4 [In the formula, R1-R4 may be different or the same, and are hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms.
10 Al]gisyl Lt1 allyl group or carbon number 6-1
0 aryl group is shown. ] Typical examples of aniline or aniline derivatives generally referred to in item 1-1 include aniline, 2-meth-1-cy aniline, 3-meth-1-cy aniline,
2,3-dimethoxy-aniline, 2,5-dimethoxy-
Aniline, 2,6-dimethoxyaniline, 3゜5-dimethoxy-aniline, 2-Ij~xy~3-methoxy-aniline, 2.5-Schif∙niruaniline, 2-phenyl-3-methoxyaniline, 2゜3.5-t~rimethoxyaniline, 2,3-dimedyruaniline, 2,
Examples include 3,5,6-tetramethyl-aniline, among which aniline is the most preferred.
アニリンまたはアニリン誘導体の重合体は、前記のごと
く、電気化学的重合法または化学的重合法のいずれの方
法によっても製造覆ることができる。As mentioned above, the polymer of aniline or aniline derivative can be produced by either electrochemical polymerization method or chemical polymerization method.
アニリンまたはアニリン誘導体のII¥合体に配合され
る有機昇華性物質どしては、ジメ′fルベンゾキノン、
トル4ノン、クロモン、犬フタレン、ナフトキノン、ベ
ンジル安息香酸、クロ1]安息香酸、トリク[10安息
香酸、トリクロロヒト[1キノン、ベンゾキノリン等が
あげられる。これらの有機昇華性物質の昇華温度は40
℃から250℃の範囲内であることが好ましい。また、
右nu華性物質の配合量は、アニリンまたはアニリン誘
導体の重合体に対して10〜1500重1%、好ましく
は100へ−1000重量%であることが望ましい。The organic sublimable substances to be added to the II compound of aniline or aniline derivatives include dimethylbenzoquinone,
Examples include tolu4one, chromone, canine phthalene, naphthoquinone, benzylbenzoic acid, chloro1]benzoic acid, tric[10benzoic acid, trichlorohuman[1quinone, and benzoquinoline]. The sublimation temperature of these organic sublimable substances is 40
Preferably, the temperature is within the range of 250°C to 250°C. Also,
It is desirable that the compounding amount of the natural substance is 10 to 1500% by weight, preferably 100 to 1000% by weight, based on the polymer of aniline or aniline derivative.
アニリンまたはアニリン誘導体の重合体と有機昇華性物
質との混合物を加圧成形して電極を伯製する際の圧力は
、通常10Kg/cm2から5↑/cm2の範OIであ
るが、好ましくは500 Kg/ cm 2から21’
/ cm 2の範囲である。加圧するどきの湿度tよ
、使用した有機y1華性物質のテを華と4度以下、好ま
しくは30℃以下であることが望ましい。The pressure when producing an electrode by pressure molding a mixture of a polymer of aniline or an aniline derivative and an organic sublimable substance is usually in the range of 10 Kg/cm2 to 5↑/cm2, but preferably 500 Kg/cm2 to 5↑/cm2. Kg/cm 2 to 21'
/cm2 range. It is desirable that the humidity at the time of pressurization is 4 degrees Celsius or less, preferably 30 degrees Celsius or less, for the organic material used.
成形した電極は、右R胃華性物質の昇華温度で加熱し、
常圧」“たは減圧下で右I14華竹物看を4華さ14で
多孔質の電極と覆る。The formed electrode is heated at the sublimation temperature of the right R gastric substance,
Under normal pressure or reduced pressure, cover the right I14 bamboo tube with a four-way diameter 14 porous electrode.
尚、成形、昇華、加熱等の操作は、アルゴンや窒素等の
不活性ガスの雰囲気下または真空下で行うことが好まし
い。このようにして、嵩さ密度が0.1’J/crn3
から0.8g/cra3の多孔質のアニリンよ!、:は
アニリン誘導体の重合体電極を製造することができる。Incidentally, operations such as molding, sublimation, and heating are preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen or under vacuum. In this way, the bulk density is 0.1'J/crn3
Porous aniline with a weight of 0.8g/cra3! , : can produce polymer electrodes of aniline derivatives.
これらの嵩さ密度のうら、本発明においては、0.15
へ・0.65g/cm3の嵩さ密mのものを正極どして
用いることが好ましい。The other side of these bulk densities is 0.15 in the present invention.
It is preferable to use a material having a bulk density m of 0.65 g/cm3 as the positive electrode.
多孔質のアニリンまたはアニリン誘導体の重合体電極の
嵩さ密度が0.1g/cm3未満では、機械的強度が低
くて好ましくなく、かつ電池体積当りのエネルギー密度
が小さクイ【る。一方、嵩さ密度が0.8g/cm3よ
り大きい場合には、電解液の保持容吊が少ないため、高
電流密度での充IJII電が困難であるばかりでなく、
電極内に局在化してドーピングが起り、高ドーピングレ
ベルでの稼動もできないため、自己放電率が高く、電池
重量当りのエネルギー密度も小さくなる。If the bulk density of the porous aniline or aniline derivative polymer electrode is less than 0.1 g/cm3, the mechanical strength is undesirably low and the energy density per battery volume is low. On the other hand, if the bulk density is greater than 0.8 g/cm3, the holding capacity of the electrolyte is small, which not only makes charging at high current density difficult;
Doping occurs locally within the electrode, and operation at high doping levels is not possible, resulting in a high self-discharge rate and low energy density per battery weight.
本発明において負極活物質として用いられるアルカリ金
属としては、I−i、Na、に等があげられ、アルカリ
金属合金どしては、li/Al。Examples of the alkali metal used as the negative electrode active material in the present invention include I-i, Na, etc., and examples of the alkali metal alloy include li/Al.
Li /H9,Li /Zn 、 l−i /Cd 、
I−i /Sn 、Li /Pb及びこれら合金に用
いられたアルカリ金属を含む三種以上の金属の合金等が
あげられる。また、導電性高分子としては、ポリピロー
ル及びポリピロール誘導体、ポリチオフェン及びポリチ
オフェン誘導体、ポリキノリン、ポリアセン、ポリパラ
フェニレン、ポリアセチレン等があげられる。さらに複
合体としては、アルカリ金属合金例えばii/A1合金
と各種導電性高分子との複合体、またはアルミニウムと
各種導電性高分子との複合体があげられる。ここでいう
複合体とは、アルカリ金属合金またはアルミニウムと導
電性高分子との均一なffj含物、積層体及び基体とな
る成分を他の成分で修飾した修飾体を意味する。Li/H9, Li/Zn, li/Cd,
Examples include I-i/Sn, Li/Pb, and alloys of three or more metals including alkali metals used in these alloys. Examples of the conductive polymer include polypyrrole and polypyrrole derivatives, polythiophene and polythiophene derivatives, polyquinoline, polyacene, polyparaphenylene, polyacetylene, and the like. Furthermore, examples of the composite include a composite of an alkali metal alloy such as ii/A1 alloy and various conductive polymers, or a composite of aluminum and various conductive polymers. The term "composite" as used herein refers to a modified product in which a uniform ffj inclusion, a laminate, and a base component of an alkali metal alloy or aluminum and a conductive polymer are modified with another component.
本発明の二次電池に用いる電解液の溶媒としては、非プ
ロ]・ン性でかつ高誘電率のものが好ましい。例えば、
T、 −フル類、ケトン類、アミド類、硫黄化合物、リ
ン酸エステル系化合物、塩素化炭化水素類、エステル類
、カーボネート類、ニトロ化合物、スルホラン類等を用
いることができるが、これらのうちでも■−チル類、ケ
トン類、リン酸エステル系化合物、塩素化炭化水素類、
カーボネート類、スルホラン類が好ましい。これらの代
表例としては、テ]・ラヒドロフラン、2−メチルテト
ラヒドロフラン、1,4−ジオキ勺ン、モノグリム、4
−メチル−2−ペンタノン、1.2−ジクロロエタン、
γ−ブチロラクトン、バレロラクトン、ジメトキシエタ
ン、メチルフォルメート、プロピレンカーボネート、エ
チレンカーボネート、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、リン酸エチ
ル、リン酸メチル、クロロベンゼン、スルホラン、3−
メチルスルホラン等をあげることができる。これらの溶
媒は二種以下混合して用いてbよい。The solvent for the electrolytic solution used in the secondary battery of the present invention is preferably one that is nonprone and has a high dielectric constant. for example,
T, -fluors, ketones, amides, sulfur compounds, phosphate ester compounds, chlorinated hydrocarbons, esters, carbonates, nitro compounds, sulfolanes, etc. can be used, but among these, ■-Chils, ketones, phosphate ester compounds, chlorinated hydrocarbons,
Carbonates and sulfolanes are preferred. Typical examples of these include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioquinone, monoglyme,
-Methyl-2-pentanone, 1,2-dichloroethane,
γ-butyrolactone, valerolactone, dimethoxyethane, methylformate, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylthioformamide, ethyl phosphate, methyl phosphate, chlorobenzene, sulfolane, 3-
Examples include methylsulfolane. These solvents may be used in combination of two or more.
また、本発明の電池に用いる支持電解質の具体例として
は、+−z〕F6.円Sb F6゜Li C1JO,1
,−i As F6.CF35o31−i 。Further, specific examples of the supporting electrolyte used in the battery of the present invention include +-z]F6. Circle Sb F6゜Li C1JO,1
, -i As F6. CF35o31-i.
Li B[4,Li R(Fall >4゜口B([t
) (Fall> 、NaPF6゜NaBト 、
NaASF6.NaB(Bll)4゜KB(Bll >
、KAS F6な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。これらの支持電
解質は一種類または二種類以−Lを混合して使用しても
よい。Li B[4, Li R(Fall >4°mouth B([t
) (Fall>, NaPF6゜NaB,
NaASF6. NaB (Bll) 4゜KB (Bll >
, KAS F6, etc., but are not necessarily limited to these. These supporting electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
支持電解質の濃度は、正極に用いるアニリンまたはアニ
リン誘導体の重合体の種類、陰極の種類、充電条件、作
動温度、支持電解質の種類及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0.5〜10モル/、llの範仏1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。The concentration of the supporting electrolyte cannot be unconditionally defined because it varies depending on the type of aniline or aniline derivative polymer used in the positive electrode, the type of cathode, charging conditions, operating temperature, type of supporting electrolyte, type of organic solvent, etc. However, it is generally preferably within the range of 0.5 to 10 mol/liter. The electrolyte may be homogeneous or heterogeneous.
本発明の二次電池において、7ニリンまたはアニリン誘
導体の重合体にドープされるドーパントの串は、アニリ
ンまたはアニリン誘導体の重合体の繰り返し中位1モル
に対して、10〜180モル%であり、好ましくは20
〜100モル%である。In the secondary battery of the present invention, the dopant skewer doped into the polymer of 7-niline or aniline derivative is 10 to 180 mol % with respect to 1 mole of repeating medium of the polymer of aniline or aniline derivative, Preferably 20
~100 mol%.
ドープ吊は、電解の際に流れた電気量を測定することに
よって自由に制御することができる。一定電流下eも一
定電圧下でもまた電流及び電圧の変化する条件下のいず
れの方法でドーピングを行なってもよい。Dope suspension can be freely controlled by measuring the amount of electricity flowing during electrolysis. The doping may be carried out either under constant current, constant voltage or under varying conditions of current and voltage.
実 施 例
次に、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳細に
説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
実施例 1
〔ポリアニリンの製造〕
アニリンm度が0.22モル/ρのlN−1−111水
溶液100ccをマグネッ]・スターラーで攪拌しなが
ら、これに酸化剤として0,25モル/1相当の(NH
4)2S208を添加し、アニリンを化学重合させた。Example 1 [Manufacture of polyaniline] While stirring 100 cc of an aqueous solution of lN-1-111 with an aniline m degree of 0.22 mol/ρ using a magnetic stirrer, 0.25 mol/1 equivalent of ( N.H.
4) 2S208 was added to chemically polymerize aniline.
1qられたポリアニリンは、粉体状であった。これを濾
過し、減圧下、80℃で3時間乾燥した。The 1q polyaniline obtained was in powder form. This was filtered and dried at 80° C. for 3 hours under reduced pressure.
粉体状ポリアニリン、有機4華付物質として2゜3−ジ
メチルベンゾキノン(昇華温度58℃)を用い、これら
を10:90の重量割合で充分混合したのち、10mφ
(7)金型ニ34Il+!?充填し、0.5t/cil
I2の圧力で成形して電極を作製した。次いで、電極を
ガラス管の中に入れ、電気炉中で減圧に引きながら、4
0℃において30分間保持したのち、冷却した。Powdered polyaniline and 2゜3-dimethylbenzoquinone (sublimation temperature 58°C) were used as the organic tetrachromatic substance, and after thoroughly mixing them in a weight ratio of 10:90, a 10 mφ
(7) Mold 234Il+! ? Filled, 0.5t/cil
An electrode was produced by molding at a pressure of I2. Next, the electrode was placed in a glass tube and heated in an electric furnace for 4 hours while reducing the pressure.
After being held at 0°C for 30 minutes, it was cooled.
真空ラインのトラップにはジメチルベンゾキノンの結晶
が捕集されていた。得られた電極は、厚みが0.036
c11、重さが4Itgであり、嵩さ密度は0.17g
/cm3であった。Dimethylbenzoquinone crystals were collected in the vacuum line trap. The resulting electrode has a thickness of 0.036
c11, the weight is 4Itg, and the bulk density is 0.17g
/cm3.
上記方法で成形した多孔質のポリアニリン電極を正極に
用い、負極には、111本隆本尺−山本明夫、ケミカル
◆レターズ、1977年、第353頁[’/alall
oto、 I and YalallOtO,^、Ch
eII1.1.ett。The porous polyaniline electrode formed by the above method was used as the positive electrode, and the negative electrode was used as the negative electrode.
oto, I and YallallOtO, ^, Ch
eII1.1. ett.
1977、353 ]に記載されている方法でジブnム
ベンゼンからグリニヤール試薬を用いて合成したボリパ
ラフIニレン粉末35IFI、アセチレンブラック3、
51Fl及びテフロンパウダー3.5Rgを混合し、こ
の混合物をニラクル金網上に載置して10.φの円板状
に圧着成形したものを用い、正極と負極の間に+−ts
F4のmlが1モル/Iのプロピレンカーボネートと1
,2−ジメキシエタンとの体積比が1:1の混合溶媒電
解液を浸み込ませたポリプロピレン製隔膜をはさんで図
の実験セルを用い電池特性を調べた。Voriparaff I nylene powder 35IFI, acetylene black 3, synthesized from dibenzene using Grignard reagent according to the method described in [1977, 353].
10. Mix 51Fl and 3.5Rg of Teflon powder, place this mixture on a Niracle wire mesh, and dry. Use a pressure-molded disk with a diameter of φ, and connect +-ts between the positive and negative electrodes.
ml of F4 is 1 mol/I of propylene carbonate and 1
, 2-dimexyethane, and 2-dimexyethane in a volume ratio of 1:1.The battery characteristics were investigated using the experimental cell shown in the figure, which was sandwiched between polypropylene diaphragms impregnated with a mixed solvent electrolyte having a volume ratio of 1:1.
充放電の電流密度を5 m A / cta 2に設定
し、まず放電方向から電池電圧が2.Ovになるまで放
電した。次いで、同一電流密度で電池電圧が4,3■に
なるまで充電した。以下、同じ条件で充放電の繰り返し
試験を行なった。The current density for charging and discharging is set to 5 mA/cta 2, and first the battery voltage is 2.0 mA/cta 2 from the discharge direction. It was discharged until it reached Ov. Next, the battery was charged at the same current density until the battery voltage reached 4.3 μ. Hereinafter, repeated charging and discharging tests were conducted under the same conditions.
サイクル数8回目でほぼ一定の充放電電気量に達し、そ
の値は11.63クーロンであり、正味の正極ポリアニ
リンに対しては65モル%のドーピングレベルに相当し
、また負極ポリパラフェニレンに対しては26モル%の
ドーピングレベルに相当する。At the 8th cycle, a nearly constant amount of charge and discharge electricity is reached, with a value of 11.63 coulombs, which corresponds to a doping level of 65 mol% for the net positive electrode polyaniline, and for the negative electrode polyparaphenylene. This corresponds to a doping level of 26 mol%.
この電池は、サイクル数200回目でも8回目の充放電
電気量とほぼ等しいN気量を充放電でき、す゛イクル数
201回目に120時間の自己放電試験を行なったとこ
ろ、自己放電率は約1ケ月で3.2%であった。Even at the 200th cycle, this battery can charge and discharge approximately the same amount of N air as the 8th charge/discharge charge, and when a 120-hour self-discharge test was conducted at the 201st cycle, the self-discharge rate was approximately 1. It was 3.2% in February.
実施例 2
有機昇華性物質としてノーフタレン(昇華温度80.5
℃)を用いたほかは、実施例1と同様におこなった。得
られた電極は、厚みがQ、036cmz重さカ18Rg
テアリ、嵩ざ密度は0.649/cm3であった。Example 2 Nophthalene (sublimation temperature 80.5
The procedure was carried out in the same manner as in Example 1, except that the temperature (°C) was used. The obtained electrode has a thickness of Q, 036 cm and a weight of 18 Rg.
The tear and bulk density was 0.649/cm3.
以下、電池性能試験を実施例1と同様にして行なったと
ころ、サイクル数210回目にお+−Jる充放電効率は
100%であった。また、自己放電試験を211回目で
行なったところ、600時間で2.8%の自己放電率が
測定された。Hereinafter, a battery performance test was conducted in the same manner as in Example 1, and the charge/discharge efficiency at the 210th cycle was 100%. Further, when the self-discharge test was conducted for the 211th time, a self-discharge rate of 2.8% was measured in 600 hours.
比 較 例
実施例1と同じ粉体状ポリアニリンを34mg用い、こ
れに有機昇華性物質を加えないで成形した以外は、実施
例1ど同様な方法で電極を作製した。1qられた電極は
、厚みが0.043ctnz重さが34ηであり、嵩さ
密度は1.009 / crt+3であった。Comparative Example An electrode was produced in the same manner as in Example 1, except that 34 mg of the same powdered polyaniline as in Example 1 was used and molded without adding any organic sublimable substance. The 1q electrode had a thickness of 0.043ctnz, a weight of 34η, and a bulk density of 1.009/crt+3.
電池1!I能試験は、実施例1と同様27条件下では充
電電圧が充電中期より急激に一ト4し、所定電圧の4.
3Vに達するまでに充電できる電気間(ま少ないため、
5 In A / cm 2から3711△/cm2に
小さくして実施した。サイクル数200回目の充放電効
率Gj:98%であり、その次の回での自己放電率は、
600$ Il’i間で15%であった。Battery 1! In the performance test, under the same conditions as in Example 1, the charging voltage suddenly increased to 4 from the middle of charging, and the predetermined voltage reached 4.
Electricity that can be charged until it reaches 3V (because there is little,
The experiment was carried out by reducing the value from 5 In A/cm2 to 3711Δ/cm2. The charging/discharging efficiency Gj at the 200th cycle is 98%, and the self-discharging rate at the next cycle is:
It was 15% between 600$ Il'i.
発明の効果
以上記述したように、低い嵩さ密度の多孔質アニリンま
たはアニリン誘導体の重合体を正極に用いた本発明の二
次電池は、高い嵩さ密度のアニリンまたはアニリン誘導
体の重合体を正極に用いた従来の二次電池に比べて、高
電流密度での充放電特性、低い自己放電率等にすぐれた
特性を示1゜Effects of the Invention As described above, the secondary battery of the present invention uses a porous aniline or aniline derivative polymer with a low bulk density as the positive electrode. Compared to conventional secondary batteries used in
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
セルの断面概略図である。
1・・・負極用ニッケルリード線
2・・・負極用ニッケル網集電体
3・・・負極
4・・・多孔性ポリプロピレン製隔股
5・・・正 極
6・・・正極用ニッケル網東電体
7・・・正極リード線 8・・・テフロン製容器特許
出願人 昭和電工株式会ン1
株式会ネ1 日立製作所
代 理 人 弁理士 菊 地 精
−一 20 −
図The figure is a schematic cross-sectional view of a battery cell for measuring characteristics of a secondary battery, which is a specific example of the present invention. 1... Nickel lead wire for negative electrode 2... Nickel mesh current collector for negative electrode 3... Negative electrode 4... Porous polypropylene spacing 5... Positive electrode 6... Nickel mesh for positive electrode TEPCO Body 7... Positive electrode lead wire 8... Teflon container Patent applicant Showa Denko Co., Ltd. 1 Hitachi Ltd. Representative Patent attorney Sei Kikuchi 20 - Figure
Claims (1)
負極にアルカリ金属、アルカリ金属合金、もしくは導電
性高分子またはアルカリ金属合金もしくはアルミニウム
と導電性高分子との複合体を用いる二次電池において、
前記正極として嵩さ密度が0.1〜0.8g/cm^3
の多孔質のアニリンまたはアニリン誘導体の重合体を用
いることを特徴とする二次電池。Using aniline or aniline derivative polymer for the positive electrode,
In a secondary battery using an alkali metal, an alkali metal alloy, a conductive polymer, or an alkali metal alloy or a composite of aluminum and a conductive polymer as a negative electrode,
The positive electrode has a bulk density of 0.1 to 0.8 g/cm^3
A secondary battery characterized by using a porous aniline or aniline derivative polymer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158282A JPS6220251A (en) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | Secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60158282A JPS6220251A (en) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | Secondary battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220251A true JPS6220251A (en) | 1987-01-28 |
Family
ID=15668188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60158282A Pending JPS6220251A (en) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | Secondary battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6220251A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124970A (en) * | 1987-11-10 | 1989-05-17 | Hitachi Maxell Ltd | Lithium secondary battery |
| JPH0215566A (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-19 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous type electrolyte battery |
| JPH06220515A (en) * | 1993-01-28 | 1994-08-09 | Nippon Steel Corp | Method for avoiding danger by observing exhaust gas composition in converter |
| JP2010164220A (en) * | 2009-01-14 | 2010-07-29 | Denso Corp | Heat exchanger including air cleaning function and method of manufacturing the same |
| JP2012028018A (en) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Nec Corp | Electrode and method of manufacturing the same, and power storage device with the electrode and method of manufacturing the same |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60158282A patent/JPS6220251A/en active Pending
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