JPS6282671A - 非水二次電池の充電方法 - Google Patents
非水二次電池の充電方法Info
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- JPS6282671A JPS6282671A JP60220356A JP22035685A JPS6282671A JP S6282671 A JPS6282671 A JP S6282671A JP 60220356 A JP60220356 A JP 60220356A JP 22035685 A JP22035685 A JP 22035685A JP S6282671 A JPS6282671 A JP S6282671A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- polymer
- secondary battery
- charging
- aqueous secondary
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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】
[産業上の利用分野]
本発明は、正極にアニリン系化合物の酸化重合体を用い
、負極に(i)軽金属、(ii)軽金属の合金、(ii
i )電導性高分子または(iv)軽金属または軽金属
の合金ど電導性高分子との複合体を用いたjl水二次電
池の充電方法に関し、特に電池のり゛イクル寿命を長く
し、かつ自己fllTxの少ない非水二次電池を与える
非水二次電池の充電方法に関するものである。
、負極に(i)軽金属、(ii)軽金属の合金、(ii
i )電導性高分子または(iv)軽金属または軽金属
の合金ど電導性高分子との複合体を用いたjl水二次電
池の充電方法に関し、特に電池のり゛イクル寿命を長く
し、かつ自己fllTxの少ない非水二次電池を与える
非水二次電池の充電方法に関するものである。
[従来の技術]
主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物を電極に用い
た、いわゆるポリマー電池は、高エネルギー密度二次電
池として期待されている。
た、いわゆるポリマー電池は、高エネルギー密度二次電
池として期待されている。
ポリマー電池に関してはすでに多くの報告がなされてお
り、例えば、ビー・ジエー・ナイグレイ等、ジャーナル
・オブ・ザ・ケミカル・ソサ゛イアティ、ケミカル・コ
ミュニケーション、1979年。
り、例えば、ビー・ジエー・ナイグレイ等、ジャーナル
・オブ・ザ・ケミカル・ソサ゛イアティ、ケミカル・コ
ミュニケーション、1979年。
第 594頁(P、 J、 N 1(lreV等、J、
C,S、、 Chem。
C,S、、 Chem。
Commun、、 1979 594) 、ジャーナル
・エレクトロケミカル・ソサイアテイ、 1981年、
第1651頁(J、EIectrochem、 Soc
、 、 1981 1651 ) 、特開昭56−13
6469号、同57−121168号、同59−387
0号、同59−3872号、同59−3873号、同5
9−196566号、同59−196573号、同59
−203368号、同59−203369号等をその一
部としてあげることができる。
・エレクトロケミカル・ソサイアテイ、 1981年、
第1651頁(J、EIectrochem、 Soc
、 、 1981 1651 ) 、特開昭56−13
6469号、同57−121168号、同59−387
0号、同59−3872号、同59−3873号、同5
9−196566号、同59−196573号、同59
−203368号、同59−203369号等をその一
部としてあげることができる。
また、共役系高分子の一種であるアニリンを酸化重合し
て1qられるポリアニリンを水溶液系または非水溶媒系
の電池の電極として用いる提案もすでになされている〔
エイ・ジー・マツクダイアーミド等、ポリマー・プレブ
リフッ。第25巻、ナンバー2.第248頁(i984
年) [A、G、HacDiarmid等、Poly
mer Preprints、 25 No、2.24
8(i984)] 、佐々木等、電気化学協会第50回
大会要旨集、123(i983) 、電気化学協会第5
1回大会要旨集、228(i984) )。
て1qられるポリアニリンを水溶液系または非水溶媒系
の電池の電極として用いる提案もすでになされている〔
エイ・ジー・マツクダイアーミド等、ポリマー・プレブ
リフッ。第25巻、ナンバー2.第248頁(i984
年) [A、G、HacDiarmid等、Poly
mer Preprints、 25 No、2.24
8(i984)] 、佐々木等、電気化学協会第50回
大会要旨集、123(i983) 、電気化学協会第5
1回大会要旨集、228(i984) )。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、従来公知のポリアニリンを非水溶媒系の電池の
正極として用いた電池の充電方法は、いずれも定電流充
電法であるため、実用的な電流密度(0,177LA/
ca+2以上)で充電して、高いエネルギー密度の電池
(高いドーピングレベル)として作動させる場合、充電
時に充電電圧が電解液の安定範囲を超えてしまうため、
サイクル寿命に限界があり、また、自己放電率も必ずし
も満足するものではなかった。
正極として用いた電池の充電方法は、いずれも定電流充
電法であるため、実用的な電流密度(0,177LA/
ca+2以上)で充電して、高いエネルギー密度の電池
(高いドーピングレベル)として作動させる場合、充電
時に充電電圧が電解液の安定範囲を超えてしまうため、
サイクル寿命に限界があり、また、自己放電率も必ずし
も満足するものではなかった。
[問題点を解決するための手段]
本発明者らは、前記従来法の問題点を解決することを目
的どして種々検討した結果、本発明の元部ら、本発明は
正極にアニリン系化合物の酸化m合体を用い、負極に(
i)軽金属、(ii)軽金属の合金、(iii )電導
性高分子または(iv)軽金属または軽金属の合金と電
導性高分子との複合体を用いた非水二次電池の充電方法
において、定電圧で充電を行なうことを特徴とする非水
二次電池の充電方ン人に関するものである。
的どして種々検討した結果、本発明の元部ら、本発明は
正極にアニリン系化合物の酸化m合体を用い、負極に(
i)軽金属、(ii)軽金属の合金、(iii )電導
性高分子または(iv)軽金属または軽金属の合金と電
導性高分子との複合体を用いた非水二次電池の充電方法
において、定電圧で充電を行なうことを特徴とする非水
二次電池の充電方ン人に関するものである。
本発明の非水二次電池の正極に用いられるアニリン系化
合物の酸化重合体は、下記の一般式(i)どく2)、お
よび構造式(3)から選ばれた少なくとも一種のアニリ
ン系化合物を酸化重合または酸化共重合することによっ
て得られる。
合物の酸化重合体は、下記の一般式(i)どく2)、お
よび構造式(3)から選ばれた少なくとも一種のアニリ
ン系化合物を酸化重合または酸化共重合することによっ
て得られる。
〔但し、式中、R+ 、R2は炭素数が5以下のアルギ
ル基または炭素数が5以下のアルコキシ基、X、Yは0
.1または2である。〕 一般式が(i)または〈2)で表わされるアニリン系化
合物の具体例どしては、アニリン、2−メチル−アニリ
ン、2,5−ジメチルアニリン、2−メトキシ−アニリ
ン、2,5−ジメトキシ−アニリン、O−フェニレンジ
アミン、3−メチル−1,2−ジアミノ−ベンゼン等が
あげられる。式(i)〜〈3)で表わされるアニリン系
化合物のうちでも好ましいものとしては、アニリン、O
−フェニレンジアミン、トリフェニルアミンがあげられ
、特に好ましいものとしてはアニリンがあげられる。
ル基または炭素数が5以下のアルコキシ基、X、Yは0
.1または2である。〕 一般式が(i)または〈2)で表わされるアニリン系化
合物の具体例どしては、アニリン、2−メチル−アニリ
ン、2,5−ジメチルアニリン、2−メトキシ−アニリ
ン、2,5−ジメトキシ−アニリン、O−フェニレンジ
アミン、3−メチル−1,2−ジアミノ−ベンゼン等が
あげられる。式(i)〜〈3)で表わされるアニリン系
化合物のうちでも好ましいものとしては、アニリン、O
−フェニレンジアミン、トリフェニルアミンがあげられ
、特に好ましいものとしてはアニリンがあげられる。
本発明に用いられるアニリン系化合物の酸化m合体また
は酸化共重合体(以下、画布を合けて酸化m合体と略称
する)は、電気化学的重合法または化学的組合法のいず
れの方法でも製造することができる。
は酸化共重合体(以下、画布を合けて酸化m合体と略称
する)は、電気化学的重合法または化学的組合法のいず
れの方法でも製造することができる。
電気化学的重合法を用いる場合、アニリン系化合物の重
合は陽極酸化により行われる。そのためには、例えば1
〜20TrLA/cm2の電流密度が用いられる。多く
は1〜300ボルトの電圧が印加される。重合は好まし
くはアニリン系化合物が可溶な補助液体の存在下で行わ
れる。そのためには水にたは極性有機溶剤を使用できる
。水と混合しうる溶剤を使用するときは少ωの水を添加
してbよい。
合は陽極酸化により行われる。そのためには、例えば1
〜20TrLA/cm2の電流密度が用いられる。多く
は1〜300ボルトの電圧が印加される。重合は好まし
くはアニリン系化合物が可溶な補助液体の存在下で行わ
れる。そのためには水にたは極性有機溶剤を使用できる
。水と混合しうる溶剤を使用するときは少ωの水を添加
してbよい。
優れた有機溶剤は、アルコール、エーテル例えばジオキ
サンまたはテトラヒドロフラン、アセトンまたはアヒト
ニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルホルムアミドまた
はN−メブルピロリドンである。
サンまたはテトラヒドロフラン、アセトンまたはアヒト
ニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルホルムアミドまた
はN−メブルピロリドンである。
重合は錯化合物化剤の存在下で行われる。これは、アニ
オンとしてBFイ、As Fイ、ASFi 。
オンとしてBFイ、As Fイ、ASFi 。
Sb Fi 、Sb C1−、PFi 、CI
O: 。
O: 。
H8O:i 、SO42−およびCt(3−()−8O
Hの基を含有する塩を意味する。
Hの基を含有する塩を意味する。
これらの塩は、カヂオンとして例えばプロトン<1−1
”)、4級アンモニウムカブオン、リチウムイオン、ナ
トリウムイオンまたはカリウムイオンを含有する。この
種の化合物の使用は既知であって、本発明の対やではな
い。これらの化合物は、通常は酸化重合体がアニオン性
錯化合物化剤を20〜100モル%含有する吊で用いら
れる。
”)、4級アンモニウムカブオン、リチウムイオン、ナ
トリウムイオンまたはカリウムイオンを含有する。この
種の化合物の使用は既知であって、本発明の対やではな
い。これらの化合物は、通常は酸化重合体がアニオン性
錯化合物化剤を20〜100モル%含有する吊で用いら
れる。
酸化共重合体を化学的重合方法で製造する場合には、例
えばアニリン系化合物を水溶液中で強酸例えば塩酸およ
び無機の過酸化物例えば過硫酸カリウムにより重合させ
ることができる。この方法によると、酸化重合体が微粉
末状で得られる。これらの方法においても塩が存在する
ので、酸化重合体は対応するアニオンにより錯化合物に
なっている。
えばアニリン系化合物を水溶液中で強酸例えば塩酸およ
び無機の過酸化物例えば過硫酸カリウムにより重合させ
ることができる。この方法によると、酸化重合体が微粉
末状で得られる。これらの方法においても塩が存在する
ので、酸化重合体は対応するアニオンにより錯化合物に
なっている。
電極として使用しうる成形体は、種々の方法により1q
られる。例えばアニリン系化合物の陽極酸化の場合は、
アニオンにより錯化合物化され、そして使用陽極の形を
呈する酸化重合体が形成される。陽極が平らな形状なら
ば、酸化重合体の平らな層が形成される。酸化重合体微
粉末の製法を利用するときは、この微粉末を既知方法に
より加圧および加熱下に成形体に圧縮成形することがで
きる。多くの場合室温〜300℃の温度および10〜1
0.000Kg/cI112の圧力が用いられる。アニ
オン性の錯化合物化した酸化重合体を製造するためのこ
の既知方法によれば、任意の形の成形体を得ることがで
さ゛る。即ち、例えば薄膜、根または立体形態の成形物
が用いられる。
られる。例えばアニリン系化合物の陽極酸化の場合は、
アニオンにより錯化合物化され、そして使用陽極の形を
呈する酸化重合体が形成される。陽極が平らな形状なら
ば、酸化重合体の平らな層が形成される。酸化重合体微
粉末の製法を利用するときは、この微粉末を既知方法に
より加圧および加熱下に成形体に圧縮成形することがで
きる。多くの場合室温〜300℃の温度および10〜1
0.000Kg/cI112の圧力が用いられる。アニ
オン性の錯化合物化した酸化重合体を製造するためのこ
の既知方法によれば、任意の形の成形体を得ることがで
さ゛る。即ち、例えば薄膜、根または立体形態の成形物
が用いられる。
アニオンで錯化合物化して得られる酸化重合体は、その
まま本発明の非水二次電池の正極として用いてもよいし
、または錯化したアニオンを化学的または電気化学的に
取り除いたものを正極として用いてもよい。
まま本発明の非水二次電池の正極として用いてもよいし
、または錯化したアニオンを化学的または電気化学的に
取り除いたものを正極として用いてもよい。
本発明の非水二次電池の電解液の支持電解質としては、
アルカリ金B塩が用いられる。アルカリ金属塩のアルカ
リ金属としては、l−i、NaおよびKの金属があげら
れ、好ましくはl−i金属があげられる。
アルカリ金B塩が用いられる。アルカリ金属塩のアルカ
リ金属としては、l−i、NaおよびKの金属があげら
れ、好ましくはl−i金属があげられる。
支持電解質の代表的なアニオン成分としては、例えば(
llO″4.PFii、AsFii、AsFイ。
llO″4.PFii、AsFii、AsFイ。
803 CFi 、BFイ、およびBRイ (但し、R
は炭素数が1〜10のアルキル基またはアリール基)等
があげられる。
は炭素数が1〜10のアルキル基またはアリール基)等
があげられる。
支持電解質としてのアルカリ金属塩の具体例としてtよ
、L! PFe 、Li Sb Fe 。
、L! PFe 、Li Sb Fe 。
Li CN 04 、Li AS Fe 、CF380
3 Li 。
3 Li 。
Li BF4 、 Li B (BL114 。
Li B (Et)2(Bu)2 。
Na PFa 、Na BF4 、Na As Fa
。
。
Na B (Bu)4.KB (Bud4.KAs F
e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。これらのアルカリ金Ii1塩は一
種類または二種類以上を混合して使用してちにい。
e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。これらのアルカリ金Ii1塩は一
種類または二種類以上を混合して使用してちにい。
アルカリ金属塩の濃度は、正極に用いる酸化重合体の種
類、陰極の種類、充電条件、作動温度、支持電解質の種
類および有様溶媒の種類等によって異なるので一種には
規定することはできないが、一般には0.5〜10モル
/flの鞘囲内であることが好ましい。電解液は均一系
でも不均一系でもよい。
類、陰極の種類、充電条件、作動温度、支持電解質の種
類および有様溶媒の種類等によって異なるので一種には
規定することはできないが、一般には0.5〜10モル
/flの鞘囲内であることが好ましい。電解液は均一系
でも不均一系でもよい。
本発明の非水二次電池の電解液の溶媒どして単独、また
は混合して用いられる有機溶媒としては以下のものがあ
げられる。
は混合して用いられる有機溶媒としては以下のものがあ
げられる。
アルキレン ニトリル:例、クロ1〜ニトリル(液状範
囲、−51,1℃〜120℃)1〜リアルキル ボレー
lへ:例、ホウ酸トリメデル、<Cl−130)3 B
(液状範囲、−29,3℃〜67℃)テトラアルキル
シリケート二個、ケイ酸テトラメチル、(CH30)
4 Si (沸点、121℃)二1〜ロアルカン:例
、ニトロメタン、CH3NO2(液状範囲、−17℃〜
100.8°C)アルキルニトリル:例、アピトニ1−
リル、CH3CN (液状範囲、−45℃〜81.6℃
)ジアルキルアミド二側、ジメチルホルムアミド、HC
ON (CH3)2 (液状範囲、−Go、 48℃〜149℃)モノカルボ
ン酸エステル二例、酢酸エチル(液状範囲、−836〜
77.06℃)オルトエステル二個、1ヘリメチルオル
トホルメート、f−IC(OCH3)3 (沸点、1
03℃)ラクトン:例、γ−ブヂロラクトン ジアルキル カーボネート:例、ジメブルカーボネート
、QC(OCH3)2 (液状範囲、2〜90℃) アルキレン カーボネート二例、プロピレンカーボネー
ト、 Lノエーデル二個、ジエヂルエーテル (液状範囲、−116〜34.5℃) ポリエーテル:例、1,1−おにび1,2−ツメ1〜キ
シエタン(′f&状範囲、それぞれ−113,2ヘ一6
45℃および一58〜83℃) 環式エーテル二例、テトラヒドロフラン(液状範囲、−
65〜67℃):1,3−ジオキソラン(液状範囲、−
95〜78℃) ニトロ芳香族二個、ニトロベンゼン (液状範囲、5,7〜210.8℃) 芳香族カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化ベンゾイル(
液状範囲、0〜197℃)、臭化ベンゾイル(液状範囲
、−24〜218℃) 芳香族スルホン酸ハロゲン化物:例、ベンゼンスルホニ
ル クロライド(液状範囲、14.5〜251℃) 芳香族ホスホン酸二ハロゲン化物二側、ベンゼンホスホ
ニル ジクロライド(沸点、258℃)芳香族ヂオホス
ホン酸二ハロゲン化物二個、ベンゼン ヂオホスホニル
ジクロライド(沸点、5#で124℃) (融点、22℃) 3−メチルスルホラン (融点、−1℃)アルキル ス
ルホン酸ハロゲン化物:例、メタン スルホニル クロ
ライド (沸点、161℃) アルキル カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化アヒチル
(液状範囲、−112〜50.9℃)、臭化アセデル(
液状範囲、−96〜76℃)、塩化プロピオニル(液状
範囲、−94〜80℃) 飽和複素環式化合物二例、デトラヒドロヂオフエ′ン(
液状範囲、−96〜121℃)=3−メチル−2−オキ
サゾリドン(Ila点、159℃)ジアルキル スルフ
ァミン酸 ハロゲン化物二個、ジメチル スルフ7ミル
クロライド (沸点、16#で80℃) アルキル ハロスルホネート二例、クロロスルホン酸エ
ヂル(沸点、151℃) 不飽和複素環カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化2−フ
ロイル(液状範囲、−2〜173℃)五〇不飽和複索環
式化合物二個、1−メチルピロール(沸点、114℃)
、2.4−ジメブルチア二塩基カルボン酸のエステルお
よび/またはハロゲン化物二個、エチル オキサリル クロライド (沸点、135℃) 混合アルキルスルホン酸ハロゲン化物/カルボン酸ハロ
ゲン化物二個、クロロスルホニルアセチル クロライド
(沸点、10mで98℃)ジアルキル スルホキシド:
例、ジメチルスルホキシド (液状範囲、18.4〜1
89℃)ジアルキルサルフェート:例、ジメチルサルフ
ェート(液状範囲、−31,75〜188.5℃)ジア
ルキル サルファイド:例、ジメチルサルファイト (
沸点、126℃) アルキレン サルファイド:例、エチレングリコール
サルファイド(液状範囲、−11〜173℃) ハロゲン化アルカン二個、塩化メヂレン(液状範囲、−
95〜40℃)、1.3−ジクロロプロパン(液状範囲
、−99,5〜120.4℃)前記のうちで好ましい有
機溶媒は、スルホラン、クロトニトリル、ニトロベンゼ
ン、テトラヒドロフラン、メチル置換テトラヒドロフラ
ン、1.3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾ
リドン、プロピレンまたはエチレンカーボネート、スル
ホラン、γ−ブチロラクトン、エチレン グリコール
サルファイド、ジメチルサルフェート、ジメチル スル
ホキシド、および1.1−ならびに1,2−ジメトキシ
エタンであり、特に好ましくはプロピレンカーボネート
と1.2−ジメトキシエタン、およびスルホランと1.
2−ジメトキシエタンの混合溶媒をあげることができる
。なぜならばこれらは電池成分に対して化学的に最も不
活性であると思われ、また広い液状範囲を有するからで
あり、特にこれらは正極物質を高度に、かつ効率的に利
用可能とするからである。
囲、−51,1℃〜120℃)1〜リアルキル ボレー
lへ:例、ホウ酸トリメデル、<Cl−130)3 B
(液状範囲、−29,3℃〜67℃)テトラアルキル
シリケート二個、ケイ酸テトラメチル、(CH30)
4 Si (沸点、121℃)二1〜ロアルカン:例
、ニトロメタン、CH3NO2(液状範囲、−17℃〜
100.8°C)アルキルニトリル:例、アピトニ1−
リル、CH3CN (液状範囲、−45℃〜81.6℃
)ジアルキルアミド二側、ジメチルホルムアミド、HC
ON (CH3)2 (液状範囲、−Go、 48℃〜149℃)モノカルボ
ン酸エステル二例、酢酸エチル(液状範囲、−836〜
77.06℃)オルトエステル二個、1ヘリメチルオル
トホルメート、f−IC(OCH3)3 (沸点、1
03℃)ラクトン:例、γ−ブヂロラクトン ジアルキル カーボネート:例、ジメブルカーボネート
、QC(OCH3)2 (液状範囲、2〜90℃) アルキレン カーボネート二例、プロピレンカーボネー
ト、 Lノエーデル二個、ジエヂルエーテル (液状範囲、−116〜34.5℃) ポリエーテル:例、1,1−おにび1,2−ツメ1〜キ
シエタン(′f&状範囲、それぞれ−113,2ヘ一6
45℃および一58〜83℃) 環式エーテル二例、テトラヒドロフラン(液状範囲、−
65〜67℃):1,3−ジオキソラン(液状範囲、−
95〜78℃) ニトロ芳香族二個、ニトロベンゼン (液状範囲、5,7〜210.8℃) 芳香族カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化ベンゾイル(
液状範囲、0〜197℃)、臭化ベンゾイル(液状範囲
、−24〜218℃) 芳香族スルホン酸ハロゲン化物:例、ベンゼンスルホニ
ル クロライド(液状範囲、14.5〜251℃) 芳香族ホスホン酸二ハロゲン化物二側、ベンゼンホスホ
ニル ジクロライド(沸点、258℃)芳香族ヂオホス
ホン酸二ハロゲン化物二個、ベンゼン ヂオホスホニル
ジクロライド(沸点、5#で124℃) (融点、22℃) 3−メチルスルホラン (融点、−1℃)アルキル ス
ルホン酸ハロゲン化物:例、メタン スルホニル クロ
ライド (沸点、161℃) アルキル カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化アヒチル
(液状範囲、−112〜50.9℃)、臭化アセデル(
液状範囲、−96〜76℃)、塩化プロピオニル(液状
範囲、−94〜80℃) 飽和複素環式化合物二例、デトラヒドロヂオフエ′ン(
液状範囲、−96〜121℃)=3−メチル−2−オキ
サゾリドン(Ila点、159℃)ジアルキル スルフ
ァミン酸 ハロゲン化物二個、ジメチル スルフ7ミル
クロライド (沸点、16#で80℃) アルキル ハロスルホネート二例、クロロスルホン酸エ
ヂル(沸点、151℃) 不飽和複素環カルボン酸ハロゲン化物:例、塩化2−フ
ロイル(液状範囲、−2〜173℃)五〇不飽和複索環
式化合物二個、1−メチルピロール(沸点、114℃)
、2.4−ジメブルチア二塩基カルボン酸のエステルお
よび/またはハロゲン化物二個、エチル オキサリル クロライド (沸点、135℃) 混合アルキルスルホン酸ハロゲン化物/カルボン酸ハロ
ゲン化物二個、クロロスルホニルアセチル クロライド
(沸点、10mで98℃)ジアルキル スルホキシド:
例、ジメチルスルホキシド (液状範囲、18.4〜1
89℃)ジアルキルサルフェート:例、ジメチルサルフ
ェート(液状範囲、−31,75〜188.5℃)ジア
ルキル サルファイド:例、ジメチルサルファイト (
沸点、126℃) アルキレン サルファイド:例、エチレングリコール
サルファイド(液状範囲、−11〜173℃) ハロゲン化アルカン二個、塩化メヂレン(液状範囲、−
95〜40℃)、1.3−ジクロロプロパン(液状範囲
、−99,5〜120.4℃)前記のうちで好ましい有
機溶媒は、スルホラン、クロトニトリル、ニトロベンゼ
ン、テトラヒドロフラン、メチル置換テトラヒドロフラ
ン、1.3−ジオキソラン、3−メチル−2−オキサゾ
リドン、プロピレンまたはエチレンカーボネート、スル
ホラン、γ−ブチロラクトン、エチレン グリコール
サルファイド、ジメチルサルフェート、ジメチル スル
ホキシド、および1.1−ならびに1,2−ジメトキシ
エタンであり、特に好ましくはプロピレンカーボネート
と1.2−ジメトキシエタン、およびスルホランと1.
2−ジメトキシエタンの混合溶媒をあげることができる
。なぜならばこれらは電池成分に対して化学的に最も不
活性であると思われ、また広い液状範囲を有するからで
あり、特にこれらは正極物質を高度に、かつ効率的に利
用可能とするからである。
本発明で用いられる非水二次電池の負極とじては、(i
)軽金属、(ii)軽金属の合金、(iii )電導性
高分子または(iv)軽金属または軽金属の合金と電導
性高分子との複合体があげられる。これらのうちでも(
ti)、 (iii )および(iv)が好ましく、
特に(iv)が好ましい。
)軽金属、(ii)軽金属の合金、(iii )電導性
高分子または(iv)軽金属または軽金属の合金と電導
性高分子との複合体があげられる。これらのうちでも(
ti)、 (iii )および(iv)が好ましく、
特に(iv)が好ましい。
上記非水二次電池の負極として用いられる(i)軽金属
としては、リチウム、ナ、トリウムJ3よびカリウム等
のアルカリ金属、アルミニウム等があげられ、(ii)
軽金属の合金としては、リチウム−アルミニウム合金、
リチウム−亜鉛合金、リチウム−錫合金等があげられる
。また、(iii )電導性高分子としては、ポリピロ
ールおよびポリピロール誘導体、ポリチオフェンおよび
ポリチオフェン誘導体、ポリキノリン、ボリアセン、ポ
リパラフェニレンおよびポリパラフェニレン誘導体、ポ
リアセチレン等があげられる。さらに、(iv)軽金属
または軽金属の合金と電導性高分子との複合体としては
、アルミニウムとポリアセチレン、ポリパラフェニレン
またはポリパラフェニレン誘導体からなる複合体、リチ
ウム−アルミニウム合金とポリアセチレン、ポリパラフ
ェニレンまたはポリパラフェニレン誘導体からなる複合
体等があげられる。
としては、リチウム、ナ、トリウムJ3よびカリウム等
のアルカリ金属、アルミニウム等があげられ、(ii)
軽金属の合金としては、リチウム−アルミニウム合金、
リチウム−亜鉛合金、リチウム−錫合金等があげられる
。また、(iii )電導性高分子としては、ポリピロ
ールおよびポリピロール誘導体、ポリチオフェンおよび
ポリチオフェン誘導体、ポリキノリン、ボリアセン、ポ
リパラフェニレンおよびポリパラフェニレン誘導体、ポ
リアセチレン等があげられる。さらに、(iv)軽金属
または軽金属の合金と電導性高分子との複合体としては
、アルミニウムとポリアセチレン、ポリパラフェニレン
またはポリパラフェニレン誘導体からなる複合体、リチ
ウム−アルミニウム合金とポリアセチレン、ポリパラフ
ェニレンまたはポリパラフェニレン誘導体からなる複合
体等があげられる。
ここでいう複合体とは、軽金属または軽金属の合金と電
導性高分子との均一な混合物、積層体および基体となる
成分を他の成分で修飾した修飾体を意、味する。
導性高分子との均一な混合物、積層体および基体となる
成分を他の成分で修飾した修飾体を意、味する。
本発明の非水二次電池の電極として用いられる酸化重合
体および電導性高分子には、当該業者に良く知られてい
るように他の適当な1m材料、例えばカーボンブラック
、アセチレンブラック、金属粉、金属繊維、炭素IJA
H等を混合してもよい。
体および電導性高分子には、当該業者に良く知られてい
るように他の適当な1m材料、例えばカーボンブラック
、アセチレンブラック、金属粉、金属繊維、炭素IJA
H等を混合してもよい。
また、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ(テトラフロロエチレン)、エチレン−プロビ
レ・ンージエンーターボリマ−(EPDM)、スルホン
化EPDM等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
ン、ポリ(テトラフロロエチレン)、エチレン−プロビ
レ・ンージエンーターボリマ−(EPDM)、スルホン
化EPDM等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
本発明の非水二次電池において、正極の酸化重合体にド
ープされるドーパントのωは、酸化重合体中のN原子1
原子に対して、0.2〜1.5T−ルであり、好ましく
は0.2〜1.0モルである。
ープされるドーパントのωは、酸化重合体中のN原子1
原子に対して、0.2〜1.5T−ルであり、好ましく
は0.2〜1.0モルである。
電池の充電方法は、定電圧であれば特に制限はないが、
電池性能の良好な電池を+7る点からは3.5V〜4.
5vの範囲の電池電圧で充電するのが好ましく、特に、
3.75 V〜4.25 Vの範囲の電池電圧で充電す
るのが好ましい。電池電圧が3.5■より低い電池電圧
で充電した場合は、電気容…の充分大きな電池が得られ
ず、また、電池電圧が4.5vより高い電池電圧で充電
した場合は、電解液の劣化が起って、電池のサイクル寿
命が低下する結果となって好ましくない。本発明の非水
二次いることができる。
電池性能の良好な電池を+7る点からは3.5V〜4.
5vの範囲の電池電圧で充電するのが好ましく、特に、
3.75 V〜4.25 Vの範囲の電池電圧で充電す
るのが好ましい。電池電圧が3.5■より低い電池電圧
で充電した場合は、電気容…の充分大きな電池が得られ
ず、また、電池電圧が4.5vより高い電池電圧で充電
した場合は、電解液の劣化が起って、電池のサイクル寿
命が低下する結果となって好ましくない。本発明の非水
二次いることができる。
本発明においては、必要ならばポリエチレン、ポリプロ
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜や天然繊維紙を隔
膜として用いても一向に差し支えない。
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜や天然繊維紙を隔
膜として用いても一向に差し支えない。
また、本発明の非水二次電池に用いられる電極のある種
のものは、酸素または水と反応して°電池の性能を低下
させる場合もあるので、電池は密閉式にして実質的に無
酸素および無水の状態であることが望ましい。
のものは、酸素または水と反応して°電池の性能を低下
させる場合もあるので、電池は密閉式にして実質的に無
酸素および無水の状態であることが望ましい。
[発明の効果]
本発明の充電方法によって得られる非水二次電池は、高
エネルギー密度を有し、充・放電効率が高く、サイクル
寿命が長く、自己放電率が小さく、放電時の電圧の平坦
性が良好である。また、本発明の充電方法によって得ら
れる非水二次電池は、軽量、小型で、かつ高いエネルギ
ー密度を有するからポータプル8!器、電気自8車、ガ
ソリン自動車および電力貯蔵用バッテリーとして最適で
ある。
エネルギー密度を有し、充・放電効率が高く、サイクル
寿命が長く、自己放電率が小さく、放電時の電圧の平坦
性が良好である。また、本発明の充電方法によって得ら
れる非水二次電池は、軽量、小型で、かつ高いエネルギ
ー密度を有するからポータプル8!器、電気自8車、ガ
ソリン自動車および電力貯蔵用バッテリーとして最適で
ある。
[実施例]
以下、実施例および比較例をあげて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
実施例 1
[酸化重合体の製造]
ガラス容器に蒸留水、HBF4 、アニリンを加え、H
BF4の濃度が1.5モル、アニリンの濃度が0.7モ
ルになるように調製した。水溶液中に2aの間隔で各々
6cm2の2つの白金電極を装入した後、攪拌下に電気
m120アンペア・秒で電解した。この際、陽極板上に
黒紫色の酸化重合体が析出した。m覆されたI11極を
蒸留水で3回繰り返し洗浄し、次いで70℃で真空乾燥
後、生成したアニリンの酸化重合体フィルムを白金板か
ら剥離した。
BF4の濃度が1.5モル、アニリンの濃度が0.7モ
ルになるように調製した。水溶液中に2aの間隔で各々
6cm2の2つの白金電極を装入した後、攪拌下に電気
m120アンペア・秒で電解した。この際、陽極板上に
黒紫色の酸化重合体が析出した。m覆されたI11極を
蒸留水で3回繰り返し洗浄し、次いで70℃で真空乾燥
後、生成したアニリンの酸化重合体フィルムを白金板か
ら剥離した。
器に1.77のチタニウムテトラブトキサイドを加え、
3011eのアニソールに溶かし、次いで2.7mのト
リエチルアルミニウムを攪拌しながら加えて触媒溶液を
調製した。
3011eのアニソールに溶かし、次いで2.7mのト
リエチルアルミニウムを攪拌しながら加えて触媒溶液を
調製した。
この反応容器を液体窒素で冷却して、系中の窒素ガスを
真空ポンプで排気した。次いで、この反応容器を一78
℃に冷却し、触媒溶液を静止したままで、1気圧の圧力
の精製アセチレンガスを吹き込lしだ。
真空ポンプで排気した。次いで、この反応容器を一78
℃に冷却し、触媒溶液を静止したままで、1気圧の圧力
の精製アセチレンガスを吹き込lしだ。
直ちに、触媒溶液表面で重合が起り、膜状のアセチレン
高重合体が生成した。アセチレン導入後、30分で反応
容器系内のアセチレンガスを排気して重合を停止した。
高重合体が生成した。アセチレン導入後、30分で反応
容器系内のアセチレンガスを排気して重合を停止した。
窒素雰囲気下で触媒溶液を注射器で除去した後、−78
℃に保ったまま精製トルエン100dで5回繰り返し洗
浄した。トルエンで膨潤した膜状アセチレン高重合体は
、フィブリルが密に絡み合った均一な膜状膨潤物であっ
た。次いで、この膨潤物を真空乾燥して金属光沢を有す
る赤紫色の厚さ180μmで、シス含[9a%の膜状ア
セチレン高重合体を得た。また、この膜状アセチレン高
重合体の高さ密度は0.30 g/ccであり、その電
気伝導度(直流四端子法)は20℃で3゜2X 10’
Ω−1・cm−’であった。
℃に保ったまま精製トルエン100dで5回繰り返し洗
浄した。トルエンで膨潤した膜状アセチレン高重合体は
、フィブリルが密に絡み合った均一な膜状膨潤物であっ
た。次いで、この膨潤物を真空乾燥して金属光沢を有す
る赤紫色の厚さ180μmで、シス含[9a%の膜状ア
セチレン高重合体を得た。また、この膜状アセチレン高
重合体の高さ密度は0.30 g/ccであり、その電
気伝導度(直流四端子法)は20℃で3゜2X 10’
Ω−1・cm−’であった。
[電池実験]
前記の方法で得られたアニリンの酸化重合体フィルムお
よび膜状アセチレン高重合体から、それぞれ直径20t
ttmの円板を切り抜いて、それぞれを正極J3よび負
極の活物質として、電池を構成した。
よび膜状アセチレン高重合体から、それぞれ直径20t
ttmの円板を切り抜いて、それぞれを正極J3よび負
極の活物質として、電池を構成した。
図は、本発明の一具体例である非水二次電池の特性測定
用電池セルの断面概略図であり、1は負極用白金リード
線、2は直径20#、80メツシユの負極用白金網集電
体、3は直径20HRの円板状負極、4は直径20rm
の円形の多孔質ポリプロピレン製隔膜で、電解液を充分
含浸できる即さにしたもの、5は直径20.の円板状正
極、6は直径20Illll+、80メツシユの正極用
白金網集電体、7は正極リード線、8はねじ込み式テフ
ロン製容器を示す。
用電池セルの断面概略図であり、1は負極用白金リード
線、2は直径20#、80メツシユの負極用白金網集電
体、3は直径20HRの円板状負極、4は直径20rm
の円形の多孔質ポリプロピレン製隔膜で、電解液を充分
含浸できる即さにしたもの、5は直径20.の円板状正
極、6は直径20Illll+、80メツシユの正極用
白金網集電体、7は正極リード線、8はねじ込み式テフ
ロン製容器を示す。
まず、前記、正極用白金網集電体6をテフロン製容器8
の凹部の下部に入れ、さらに正極5を正極用白金網集電
体6の上に車ね、その上に多孔性ポリプロピレン製隔1
4を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重ね、
さらにその上に負極用白金網集電体2を載置し、テフロ
ン製容器8を締めつけて電池を作製した。
の凹部の下部に入れ、さらに正極5を正極用白金網集電
体6の上に車ね、その上に多孔性ポリプロピレン製隔1
4を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重ね、
さらにその上に負極用白金網集電体2を載置し、テフロ
ン製容器8を締めつけて電池を作製した。
電解液としては、常法に従って蒸留!況水したプロピレ
ンカーボネートと1.2−ジメトキシエタンの等容量の
混合溶媒に溶解したLi BF4の1モル/fJ溶液を
用いた。
ンカーボネートと1.2−ジメトキシエタンの等容量の
混合溶媒に溶解したLi BF4の1モル/fJ溶液を
用いた。
このようにして作製した電池を用いて、アルゴン雰囲気
中で、電池電圧4vで正極および負極へのドーピング伍
がそれぞれ40モル%および6モル%に相当する電気量
を流して充電した。充電終了後、直ちに一定電流下(2
,5mA/cI12)で、放電を行ない電池電圧が0,
5■になったところで再度前記と同じ条件で充電を行な
う充・放電の繰り返し試験を行なったところ、充・放電
効率が、70%に低下するまでに充・放電の繰り返し回
数は、159回を記録した。
中で、電池電圧4vで正極および負極へのドーピング伍
がそれぞれ40モル%および6モル%に相当する電気量
を流して充電した。充電終了後、直ちに一定電流下(2
,5mA/cI12)で、放電を行ない電池電圧が0,
5■になったところで再度前記と同じ条件で充電を行な
う充・放電の繰り返し試験を行なったところ、充・放電
効率が、70%に低下するまでに充・放電の繰り返し回
数は、159回を記録した。
また繰り返し回数5回目の活物質の単位重量当りのエネ
ルギー密度は161W −hr/Kgであり、最高充・
放電効率は100%であった。また、充電したままで6
2時間放置したところ、その自己放電率は1.1%であ
った。
ルギー密度は161W −hr/Kgであり、最高充・
放電効率は100%であった。また、充電したままで6
2時間放置したところ、その自己放電率は1.1%であ
った。
比較例 1
充電を2mA/ax2の定電流で行なった以外は、実施
例1と全く同様の方法で〔電池実験〕を行なったが、繰
り返し回数は429回、エネルギー密度は159W−h
r/ K9、最高充・放電効率は98%、自己放電率は
5.1%であった。
例1と全く同様の方法で〔電池実験〕を行なったが、繰
り返し回数は429回、エネルギー密度は159W−h
r/ K9、最高充・放電効率は98%、自己放電率は
5.1%であった。
実施例 2
実施例1において、負極に用いたアセチレン高重合体の
代りに、プルチン・オブ・ザ・ケミカル・ソサイアテイ
・オブ・ジャパン、第51巻、第2091頁(i978
年) (Bull、 Chem、Soc、 Jap
an、、 51゜2091(i918)〕に記載され
ている方法で製造したポリバラフェニレンを1 ton
/ cps 2の圧力で20履φの円板状に成形した
ものを負極として用い、そのドーピング率を40モル%
にした以外は、実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕
を行なった結果、充・放電効率が70%に低下するまで
の繰り返し回数は735回を記録した。この電池のエネ
ルギー密度は1713W −hr/ Kyであり、最高
充・放電効率は100%であった。また、充電したまま
で62時間放置したところその自己放電率は2.5%で
あった。
代りに、プルチン・オブ・ザ・ケミカル・ソサイアテイ
・オブ・ジャパン、第51巻、第2091頁(i978
年) (Bull、 Chem、Soc、 Jap
an、、 51゜2091(i918)〕に記載され
ている方法で製造したポリバラフェニレンを1 ton
/ cps 2の圧力で20履φの円板状に成形した
ものを負極として用い、そのドーピング率を40モル%
にした以外は、実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕
を行なった結果、充・放電効率が70%に低下するまで
の繰り返し回数は735回を記録した。この電池のエネ
ルギー密度は1713W −hr/ Kyであり、最高
充・放電効率は100%であった。また、充電したまま
で62時間放置したところその自己放電率は2.5%で
あった。
実施例 3
実施例1において、負極に用いたアセチレン高重合体の
代りにL 1−A1合金(原子比が1:1)を負極とし
て用い、その利用率を50%とした以外は、実施例1ど
全く同じ方法で〔電池実験〕を行なった。その結果、充
・放電効率が70%に低下げるまでの繰り返し回数は8
20回を記録した。この電池のエネルギー密度は241
W −hr/Nffであり、最高充・放電効率は100
%であった。また、充電したままで62時間放置したと
ころその自己放電率は048%であった。
代りにL 1−A1合金(原子比が1:1)を負極とし
て用い、その利用率を50%とした以外は、実施例1ど
全く同じ方法で〔電池実験〕を行なった。その結果、充
・放電効率が70%に低下げるまでの繰り返し回数は8
20回を記録した。この電池のエネルギー密度は241
W −hr/Nffであり、最高充・放電効率は100
%であった。また、充電したままで62時間放置したと
ころその自己放電率は048%であった。
実施例 4
実施例2で負極として用いたポリパラフェニレン109
と実施例3で負極として用いたLi −Al1合金10
gを粉砕混合し、次いで、この混合物を1ton/ca
2の圧力で加圧成形して複合体を作製した。この複合体
を負極に用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で〔
電池実験〕を行なった。その結果、充・放電効率が70
%に低下するまでの繰り返し回数は925回であった。
と実施例3で負極として用いたLi −Al1合金10
gを粉砕混合し、次いで、この混合物を1ton/ca
2の圧力で加圧成形して複合体を作製した。この複合体
を負極に用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で〔
電池実験〕を行なった。その結果、充・放電効率が70
%に低下するまでの繰り返し回数は925回であった。
この電池のエネルギー密度は215す・hr/Ngであ
り、最高充・放電効率は100%であった。また、充電
したままで62時間放置したところ、その自己放電率は
015%であった。
り、最高充・放電効率は100%であった。また、充電
したままで62時間放置したところ、その自己放電率は
015%であった。
実施例 5〜6
実施例1において、充電方法を表に示した条件で行なっ
た以外は、実施例1と全く同様の方法で電池実験を行な
った。その結果を表に示した。
た以外は、実施例1と全く同様の方法で電池実験を行な
った。その結果を表に示した。
図は本発明の一興体例である非水二次電池の特性測定用
電池セルの断面概略図である。 1・・・負極用白金リード線 2・・・負極用白金網集電体 3・・−負 極 4・・・多孔性ポリプロピレン製隔膜 5・・・正 極 6・・・正極用白金網集電体
7・・・正極リード線 8・・・テフロン製容器特許
出願人 昭和電工株式会社 株式会社 日立製作所
電池セルの断面概略図である。 1・・・負極用白金リード線 2・・・負極用白金網集電体 3・・−負 極 4・・・多孔性ポリプロピレン製隔膜 5・・・正 極 6・・・正極用白金網集電体
7・・・正極リード線 8・・・テフロン製容器特許
出願人 昭和電工株式会社 株式会社 日立製作所
Claims (1)
- 正極にアニリン系化合物の酸化重合体を用い、負極に(
i)軽金属、(ii)軽金属の合金、(iii)電導性
高分子または(iv)軽金属または軽金属の合金と電導
性高分子との複合体を用いた非水二次電池の充電方法に
おいて、定電圧で充電を行なうことを特徴とする非水二
次電池の充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220356A JPS6282671A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 非水二次電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220356A JPS6282671A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 非水二次電池の充電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6282671A true JPS6282671A (ja) | 1987-04-16 |
Family
ID=16749852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60220356A Pending JPS6282671A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 非水二次電池の充電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6282671A (ja) |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60220356A patent/JPS6282671A/ja active Pending
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