JPS6124176A - 二次電池 - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、サイクル寿命、自己放電および放電時の電圧
の平担性の改良され九二次電池に関するものである。
の平担性の改良され九二次電池に関するものである。
従来よシ、アセチレン高重合体を電池の正極および負極
の両極に用いた電池はよく知られている(例えば特開昭
56−136469号、特開昭57−121168号、
特開昭58−38465号)。
の両極に用いた電池はよく知られている(例えば特開昭
56−136469号、特開昭57−121168号、
特開昭58−38465号)。
し゛かし、アセチレン高重合体は、空気中で酸素によっ
て徐々に酸化反応をうけやすく、電池性能を低下させる
ばかシでなく、電気化学的にも充電中の副反応生成物や
不純物、場合によっては用いる電解液そのものによって
も酸化劣化をうけやすい。従ってアセチレン高重合体を
電池の正極に用いる場合は、用いる電解液の電解質およ
び溶媒は、電気化学的安定範囲が相当広いものが要求さ
れ、なおかつ電解液は高水準の精製度のものが必要であ
る。
て徐々に酸化反応をうけやすく、電池性能を低下させる
ばかシでなく、電気化学的にも充電中の副反応生成物や
不純物、場合によっては用いる電解液そのものによって
も酸化劣化をうけやすい。従ってアセチレン高重合体を
電池の正極に用いる場合は、用いる電解液の電解質およ
び溶媒は、電気化学的安定範囲が相当広いものが要求さ
れ、なおかつ電解液は高水準の精製度のものが必要であ
る。
また、上記の如く、高純度で、かつ電気化学的安定範囲
の広い電解液を用いてもアセチレン高重合体を正極に用
いた場合には、比較的低い酸化電位でも、酸化劣化をう
け、電池性能を低下させる。
の広い電解液を用いてもアセチレン高重合体を正極に用
いた場合には、比較的低い酸化電位でも、酸化劣化をう
け、電池性能を低下させる。
例えば電解液中でLi/Li+参照極基準で正極のアセ
チレン高重合体が3.5V以上になると劣化反応をうけ
やすくなる。
チレン高重合体が3.5V以上になると劣化反応をうけ
やすくなる。
この原因の一つとして、アセチレン高重合体自体が酸化
劣化しやすい物質であることがあげられる。よグて当該
業者の間では、電極自体の劣化が少なく充電保存時の自
己放電量が小さく、かつ充・放電の繰シ返し寿命の長φ
、よシ高性能の電池を開発することは大きな課題であっ
た。
劣化しやすい物質であることがあげられる。よグて当該
業者の間では、電極自体の劣化が少なく充電保存時の自
己放電量が小さく、かつ充・放電の繰シ返し寿命の長φ
、よシ高性能の電池を開発することは大きな課題であっ
た。
本発明者らは、上記の点に鑑みて、よシ高性能の電池を
得るべく程々検討した結果、電解液にチオフェン化合物
を添加することによシ、電池性能を大幅に向上させるこ
とができることを見い出し、本発明に到達した。
得るべく程々検討した結果、電解液にチオフェン化合物
を添加することによシ、電池性能を大幅に向上させるこ
とができることを見い出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、アセチレン高重合体を正極または正極
と負極に用いた二次電池において、電解液が有機溶媒、
支持電解質および下記の一般式で表わされるチオフェン
化合物からなることを特徴とする二次電池に関する。
と負極に用いた二次電池において、電解液が有機溶媒、
支持電解質および下記の一般式で表わされるチオフェン
化合物からなることを特徴とする二次電池に関する。
〔但し、式中Rは炭素数が5以下のアルキル基、nは0
,1または2である。〕 本発明において、電解液にチオフェン化合物を添加する
ことによって、何故に電池性能を向上させることができ
るかは必ずしも明らかではないが、電池の充・放電時に
アセチレン高重合体電極上にチオフェン化合物の重合物
が生成することがその原因の一つと想定される。
,1または2である。〕 本発明において、電解液にチオフェン化合物を添加する
ことによって、何故に電池性能を向上させることができ
るかは必ずしも明らかではないが、電池の充・放電時に
アセチレン高重合体電極上にチオフェン化合物の重合物
が生成することがその原因の一つと想定される。
本発明の二次電池の電極に用いるアセチレン高重合体の
製造方法としては、種々報告されているが、その具体例
としては特公昭48−32581号、l#公昭56−4
5365号、特開昭55−129404号、同55−1
28419号、同55−142012号、同56−10
428号。
製造方法としては、種々報告されているが、その具体例
としては特公昭48−32581号、l#公昭56−4
5365号、特開昭55−129404号、同55−1
28419号、同55−142012号、同56−10
428号。
同56−133133号+ Trans Farady
−8’oc、+64.823 (1968) r J、
Polymer Set、。
−8’oc、+64.823 (1968) r J、
Polymer Set、。
A−1,1,3419(1969) r Makrom
ol。
ol。
Chem、+Rapid Comm、+ 1 + 62
1 (1980) *J、Chem、Phys、、 6
9 (1) 、 106 (1978)、。
1 (1980) *J、Chem、Phys、、 6
9 (1) 、 106 (1978)、。
5ynthetic Matals+ 4 + 81
(1981)等の方法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。
(1981)等の方法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。
本発明において電極として用いられるアセチレン高重合
体は、膜状、粉末状、短繊維状等、いずれの形態のもの
も用いることができる。また、アセチレン高重合体には
他の適当な導電材料、例えばグラファイト、カーボンブ
ラック、アセチレンブラック、金属粉、炭素繊維等を混
合することも、また、集電体として金属網等を入れるこ
とも4向に差し支えない。また、ポリエチレン、変性ポ
リエチレン、ポリ(テトラフロロエチレン)、ポリブタ
ジェン等の熱可星性樹脂で補強してもよい。
体は、膜状、粉末状、短繊維状等、いずれの形態のもの
も用いることができる。また、アセチレン高重合体には
他の適当な導電材料、例えばグラファイト、カーボンブ
ラック、アセチレンブラック、金属粉、炭素繊維等を混
合することも、また、集電体として金属網等を入れるこ
とも4向に差し支えない。また、ポリエチレン、変性ポ
リエチレン、ポリ(テトラフロロエチレン)、ポリブタ
ジェン等の熱可星性樹脂で補強してもよい。
また本発明においては、アセチレン高重合体ばかシでな
く、このアセチレン高重合体に予めドー・(ントをドー
プして得られる電導性のアセチレン高重合体も電極とし
て用いることができる。
く、このアセチレン高重合体に予めドー・(ントをドー
プして得られる電導性のアセチレン高重合体も電極とし
て用いることができる。
アセチレン高重合体へのドー/ぐントのドーピング方法
は、化学的ドーピングおよび電気化学的ドーピングのい
ずれの方法を採用してもよい。
は、化学的ドーピングおよび電気化学的ドーピングのい
ずれの方法を採用してもよい。
本発明の二次電池においては、゛アセチレン高重合体は
、正極の゛み、または正極、負極の両極に用いられる。
、正極の゛み、または正極、負極の両極に用いられる。
アセチレン高重合体を正極のみに用い゛る場合、負極と
してはLi、Na、に、AAの如き軽金属、ポリ(チオ
フェン)、ポリ(3−メチル−チオフェン)、ポリ(ピ
ロール)、ポリ(N−メチル−ビロール)、ポリキノリ
ン(特開昭57−195731号)、ポリ(パラフェニ
レン)、フェノール樹脂焼成体(特−昭58−69’
234号)、 赤高分子焼成体(特開昭58−931
76号)等の電導性高分子等が使用されるが、必ずしも
これらに限定されるものではない。
してはLi、Na、に、AAの如き軽金属、ポリ(チオ
フェン)、ポリ(3−メチル−チオフェン)、ポリ(ピ
ロール)、ポリ(N−メチル−ビロール)、ポリキノリ
ン(特開昭57−195731号)、ポリ(パラフェニ
レン)、フェノール樹脂焼成体(特−昭58−69’
234号)、 赤高分子焼成体(特開昭58−931
76号)等の電導性高分子等が使用されるが、必ずしも
これらに限定されるものではない。
本発明の二次電池の充電および放電はそれぞれカチオン
およびアニオンの電極への電気化学的なドーピングおよ
びアンド−ピングに対応している。
およびアニオンの電極への電気化学的なドーピングおよ
びアンド−ピングに対応している。
電気化学的にドーピングするビー/4’ントとしては、
(i) PF″6r sbp’; l AsF; +
5bC1;、の如きVa族の元素のハロダン化物アニオ
ン、BF;の如きlla族の元素のハロダン化物アニオ
ンJ I−(I5) pBr−rCt−の如きハロゲン
アニオン、 cto’、の如き過塩素酸アニオンなどの
陰イオンeドーノ(ントおよび(n)Li” 、 Na
” 、 K+の如きアルカリ金属イオン、RN”。
(i) PF″6r sbp’; l AsF; +
5bC1;、の如きVa族の元素のハロダン化物アニオ
ン、BF;の如きlla族の元素のハロダン化物アニオ
ンJ I−(I5) pBr−rCt−の如きハロゲン
アニオン、 cto’、の如き過塩素酸アニオンなどの
陰イオンeドーノ(ントおよび(n)Li” 、 Na
” 、 K+の如きアルカリ金属イオン、RN”。
(R:炭素数1〜20の炭化水素基)の如き4級アンモ
ニウムイオンなどの陽イオン・ドープやント等をあげる
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。
ニウムイオンなどの陽イオン・ドープやント等をあげる
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。
上述の陰イオン・ドーパントおよび陽イオン・ドーパン
トを与える支持電解質の具体例としてはLiPF r
LiAsF6+ LiSbF6r LiBF41 N
aI rNaPF 、 NaSbF6. NaSbF
6’t NaC104r KI +KPF6゜KSbF
6. KAsF6. KClO2[Et3BuN]”(
BF4)−。
トを与える支持電解質の具体例としてはLiPF r
LiAsF6+ LiSbF6r LiBF41 N
aI rNaPF 、 NaSbF6. NaSbF
6’t NaC104r KI +KPF6゜KSbF
6. KAsF6. KClO2[Et3BuN]”(
BF4)−。
〔(n−Bu)4N〕1・(AsF6)−1〔(n−B
u)4N:l+・(PF6)−1(:(n−Bu)4N
:l”・CZO; l LiAtC441LiBF41
No2@BF4゜NO”BF4 、 NO2”As
F6 、 NO”AsF6 * NO2壷C
lO4。
u)4N:l+・(PF6)−1(:(n−Bu)4N
:l”・CZO; l LiAtC441LiBF41
No2@BF4゜NO”BF4 、 NO2”As
F6 、 NO”AsF6 * NO2壷C
lO4。
NO・C404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。これらの支持電解は一種類
、または二種類以上を混合して使用してもよい。
に限定されるものではない。これらの支持電解は一種類
、または二種類以上を混合して使用してもよい。
前記した陽イオンのうちでも、一般式が次式で表わされ
る非対称4級アンモニウムイオンが好ましい。
る非対称4級アンモニウムイオンが好ましい。
〔式中、R1* R2r R3およびR4は炭素数がl
〜16のアルキル基、またはアリール(aryl )基
である。但し、すべてのRlr R2* R3およびR
4は同時に同一の基であることはない。〕 非非対称4級アンモニウムイオン具体例としては、トリ
メチルプロピルアンモニウム、ドリメチルツチルアンモ
ニウム、トリメチルへキジルア7−T−ニウム、トリメ
チルオキシルアンモニウム、トリメチルインブチルアン
モニウム、トリメチルターシャリ−ブチルアンモニウム
、トリメチルインゾロビルアンモニウム、トリメチルイ
ソブチルアンモニウム、トリメチルヘキサデシルアンモ
ニウム、トリメチル4ンチルアンモニウム、トリメチル
フェニルアンモニウム、トリエチルブチルアンモニウム
、トリエチルゾロビルアンモニウム、トリエチルメチル
アンモニウム、トリエチルヘキシルアンモニウム、トリ
エチルフェニルアンモニウム1 トリエチルブチルアン
モニウム、トリブチルエチルアンそニウム、トリブチル
エチルアンそニウム、゛ジブチルジメチルアンモニウム
、ジブチルジメチルアンモニウム、ジブチルジメチルア
ンモニウム、ジメチルジフェニルアンそニウム、ジエチ
ルジフェニルアンモニウム、ジプチルエチルメチルアン
モニウム、ジプチルエチルメチルアンモニウム、プチル
グロビルエチルメチルアンモニウム等がわけられる。
〜16のアルキル基、またはアリール(aryl )基
である。但し、すべてのRlr R2* R3およびR
4は同時に同一の基であることはない。〕 非非対称4級アンモニウムイオン具体例としては、トリ
メチルプロピルアンモニウム、ドリメチルツチルアンモ
ニウム、トリメチルへキジルア7−T−ニウム、トリメ
チルオキシルアンモニウム、トリメチルインブチルアン
モニウム、トリメチルターシャリ−ブチルアンモニウム
、トリメチルインゾロビルアンモニウム、トリメチルイ
ソブチルアンモニウム、トリメチルヘキサデシルアンモ
ニウム、トリメチル4ンチルアンモニウム、トリメチル
フェニルアンモニウム、トリエチルブチルアンモニウム
、トリエチルゾロビルアンモニウム、トリエチルメチル
アンモニウム、トリエチルヘキシルアンモニウム、トリ
エチルフェニルアンモニウム1 トリエチルブチルアン
モニウム、トリブチルエチルアンそニウム、トリブチル
エチルアンそニウム、゛ジブチルジメチルアンモニウム
、ジブチルジメチルアンモニウム、ジブチルジメチルア
ンモニウム、ジメチルジフェニルアンそニウム、ジエチ
ルジフェニルアンモニウム、ジプチルエチルメチルアン
モニウム、ジプチルエチルメチルアンモニウム、プチル
グロビルエチルメチルアンモニウム等がわけられる。
前記以外の陰イオン・ドー・ぐントとしてはy;アニオ
ンであシ、また、前記以外の陽イオン・ビー/4ントと
しては次式(1)で表わされるビリリウムまたはピリジ
ウム・カチオン: (式中、Xは酸素原子または窒素原子、R′は水素原子
または炭素数が1〜15のアルキル基、炭素数6〜15
のアリール(aryl )基、rはハロダン原子または
炭素数が1−10のアルキル基、炭素数が6〜15のア
リール(aryl )基、mはXが酸素原子のとき0で
あシ、Xが窒素原子のときlである。nは0または1〜
5である。) または次式α)もしくは■で表わされるカルボニウム・
カチオン: および C4c+ (2) 轟 〔上式中、R1、12、R11は水素原子(R’ #
R2mB5は同時に水素原子であることはな−)、炭素
数l情15のアルキル基、アリル(allyl )基、
炭素数6〜15のアリール(aryl )基または−O
R’基、但しR5は炭素数が1−10のアルキル基また
−は炭素数6〜15のアリール(aryl )基を示
し、Rは水素原子、炭素数が1−15のアルキル基、炭
素数6〜15o−アリール基である。〕である。
ンであシ、また、前記以外の陽イオン・ビー/4ントと
しては次式(1)で表わされるビリリウムまたはピリジ
ウム・カチオン: (式中、Xは酸素原子または窒素原子、R′は水素原子
または炭素数が1〜15のアルキル基、炭素数6〜15
のアリール(aryl )基、rはハロダン原子または
炭素数が1−10のアルキル基、炭素数が6〜15のア
リール(aryl )基、mはXが酸素原子のとき0で
あシ、Xが窒素原子のときlである。nは0または1〜
5である。) または次式α)もしくは■で表わされるカルボニウム・
カチオン: および C4c+ (2) 轟 〔上式中、R1、12、R11は水素原子(R’ #
R2mB5は同時に水素原子であることはな−)、炭素
数l情15のアルキル基、アリル(allyl )基、
炭素数6〜15のアリール(aryl )基または−O
R’基、但しR5は炭素数が1−10のアルキル基また
−は炭素数6〜15のアリール(aryl )基を示
し、Rは水素原子、炭素数が1−15のアルキル基、炭
素数6〜15o−アリール基である。〕である。
用いられるHF;アニオンは通常、下記の一般式%式%
): 〔但し、上式中a’、FeIは水素原子または炭素数が
l〜15のアルキル基、炭素数6〜15のアリ−/I/
(mryl )基、「は炭素数が1〜10のアルキル基
、炭素数6〜15のアリール(aryl)基、Xは酸素
原子または窒素原子、nはOまたは5以下の正の整数で
ある・Mはアルカリ金属である〕で表わされる化合物(
)、化水素塩)を支持電解質として用−て適当な有機溶
媒に溶解することによって得られる。上式(ト)、(V
)および(2)で表わされる化合物の具体例としてはH
4NaHF2. Bu4N拳HF2゜N1韮21 x*
I(F2. Li・I(F2および上記式(1)で表わ
されるピリリウムもしくはピリジニウムカチオンは、式
CI)で表わされるカチオンとCto″4 、BF4
* KtC14、FsCti 、 8nC651pr。
): 〔但し、上式中a’、FeIは水素原子または炭素数が
l〜15のアルキル基、炭素数6〜15のアリ−/I/
(mryl )基、「は炭素数が1〜10のアルキル基
、炭素数6〜15のアリール(aryl)基、Xは酸素
原子または窒素原子、nはOまたは5以下の正の整数で
ある・Mはアルカリ金属である〕で表わされる化合物(
)、化水素塩)を支持電解質として用−て適当な有機溶
媒に溶解することによって得られる。上式(ト)、(V
)および(2)で表わされる化合物の具体例としてはH
4NaHF2. Bu4N拳HF2゜N1韮21 x*
I(F2. Li・I(F2および上記式(1)で表わ
されるピリリウムもしくはピリジニウムカチオンは、式
CI)で表わされるカチオンとCto″4 、BF4
* KtC14、FsCti 、 8nC651pr。
Pct; 、 5bFi 、 A■v−* cr3so
; + y;等のアニオンとの塩を支持電解質として用
いて適当な有機溶媒に溶解することによって得られる。
; + y;等のアニオンとの塩を支持電解質として用
いて適当な有機溶媒に溶解することによって得られる。
そのような塩の具体例としては
等をあげることができる。
上記式〇)または(至)で表わされるカルボニウム・カ
チオンの具体例としては(C6H5)、C”、CaH2
)5c7 *これらのカルボニウムカチオイは、それら
と陰イオンの塩(カルボニウム塩)を支持電解質として
適当な有機溶媒に溶解することによって得られる。ここ
で用いられる陰イオンの代表例としては、BF’; +
ktC1’、 + ktBr3C1−’ 、 Fe
C1; r 5nC6; 1’pv−、pct−、’5
bct−、Sll;F−; cto−、CF So“等
をあげることができ、また、カルボニウム塩の具体例と
しては、例えば(C6H5)3C−BF4゜(CH3)
3C・BF4. T(Co参Atct4. IC恭BF
4゜C6H3COaSnCt5等をあげることができる
。
チオンの具体例としては(C6H5)、C”、CaH2
)5c7 *これらのカルボニウムカチオイは、それら
と陰イオンの塩(カルボニウム塩)を支持電解質として
適当な有機溶媒に溶解することによって得られる。ここ
で用いられる陰イオンの代表例としては、BF’; +
ktC1’、 + ktBr3C1−’ 、 Fe
C1; r 5nC6; 1’pv−、pct−、’5
bct−、Sll;F−; cto−、CF So“等
をあげることができ、また、カルボニウム塩の具体例と
しては、例えば(C6H5)3C−BF4゜(CH3)
3C・BF4. T(Co参Atct4. IC恭BF
4゜C6H3COaSnCt5等をあげることができる
。
本発明において用いられる電解液の有機溶媒としては、
脂肪族ニトリル系化合物、芳香族ニトリル系化合物、エ
ーテル類、エステル類、アミド類、カーボネート類、ス
ルホラン系化合物、ハロゲン化合物等があげられるが、
打首しく I4脂肪族ニトリル系化合物、芳香族ニトリ
ル系化合物があげられ、特に好ましくは芳香族ニトリル
系化合物があげられる。
脂肪族ニトリル系化合物、芳香族ニトリル系化合物、エ
ーテル類、エステル類、アミド類、カーボネート類、ス
ルホラン系化合物、ハロゲン化合物等があげられるが、
打首しく I4脂肪族ニトリル系化合物、芳香族ニトリ
ル系化合物があげられ、特に好ましくは芳香族ニトリル
系化合物があげられる。
これら有機溶媒の具体例としては、テトラヒドロフラン
、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン
、アニソール、モノグリム、アセトニトリル、プロピオ
ニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、4−メチ
ル−2−ペンタノン、ベンンニトリル、O” Fルニト
リル、rr+L)ルニトリル、p−トルニトリル、α−
トルニトリル、112−ジクロロエタン、r−ブチロラ
クトン、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト、グロ
ビレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチル
ホルムアミド、ツメチルスルホキシド、ジメチルチオホ
ルムアミド、スルホラン、3−メチル−スルホラン、リ
ン酸トリメチル、リン酸トリエチル等°をあげることが
できるが、この中でも好ましい溶媒としては、アセトニ
トリル、ゾロ“ビオニトリル、ブチロニトリル、バレロ
ニトリル、ベンゾニトリル、α−トルニトリル、’ O
−トルニトリル、m−トルニトリル、P−)ルニトリル
があげられ、。
、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン
、アニソール、モノグリム、アセトニトリル、プロピオ
ニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、4−メチ
ル−2−ペンタノン、ベンンニトリル、O” Fルニト
リル、rr+L)ルニトリル、p−トルニトリル、α−
トルニトリル、112−ジクロロエタン、r−ブチロラ
クトン、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト、グロ
ビレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチル
ホルムアミド、ツメチルスルホキシド、ジメチルチオホ
ルムアミド、スルホラン、3−メチル−スルホラン、リ
ン酸トリメチル、リン酸トリエチル等°をあげることが
できるが、この中でも好ましい溶媒としては、アセトニ
トリル、ゾロ“ビオニトリル、ブチロニトリル、バレロ
ニトリル、ベンゾニトリル、α−トルニトリル、’ O
−トルニトリル、m−トルニトリル、P−)ルニトリル
があげられ、。
特に好ましい溶媒としてはベンゾニトリル、〇−トルニ
トリル、m−)ルニトリル、P−)ルニトリルがあげら
れる。これらの有機溶媒は、混合溶媒として用いても一
向に差し支えない。
トリル、m−)ルニトリル、P−)ルニトリルがあげら
れる。これらの有機溶媒は、混合溶媒として用いても一
向に差し支えない。
本発明の二次電池において用いられる支持電解質の濃度
は用いる正極または負極の種類、充・放電条件、作動温
度、電解質の種類および有機溶媒の種類等によって異な
るので一概に規定するととはできないが、通常は0.5
〜10モル/!の範囲である。電解液は均一系でも不均
一系でも一向に差し支えない。
は用いる正極または負極の種類、充・放電条件、作動温
度、電解質の種類および有機溶媒の種類等によって異な
るので一概に規定するととはできないが、通常は0.5
〜10モル/!の範囲である。電解液は均一系でも不均
一系でも一向に差し支えない。
本発明において用いられるチオフェン化合物は、〔但し
、式中Rは炭素数が5以下のアルキル基、nは0.1ま
たは2である。〕 で表わされるものである。チオフェン化合物の具体例と
しては、チオフェン、3−メチルチオフェン、3.3’
−ジメチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3.3
’−ジエチルチオフェン等をあげることができる。
、式中Rは炭素数が5以下のアルキル基、nは0.1ま
たは2である。〕 で表わされるものである。チオフェン化合物の具体例と
しては、チオフェン、3−メチルチオフェン、3.3’
−ジメチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3.3
’−ジエチルチオフェン等をあげることができる。
チオフェン化合物の添加量は、正極のアセチレン高重合
体100Iに対してO,1〜10gの範囲内であること
が好ましい。この範囲外では電池性能の大幅な向上は望
めない。
体100Iに対してO,1〜10gの範囲内であること
が好ましい。この範囲外では電池性能の大幅な向上は望
めない。
また、本発明の二次電池において、アセチレン高重合体
にドープされるドー・母ントイ量は、アセチレン高重合
体の繰り返し単位(−cH−) 1モルに対して、1〜
15モルチであシ、好ましくは3〜10モルチである。
にドープされるドー・母ントイ量は、アセチレン高重合
体の繰り返し単位(−cH−) 1モルに対して、1〜
15モルチであシ、好ましくは3〜10モルチである。
ドープ量は電解の際に流れた電気量を測定することによ
りて自由に制御することができる。一定電流下でも一定
電圧下でもまだ電流および電圧の変イヒする条件下のい
ずれの方法でドーピングを行なってもよい。
りて自由に制御することができる。一定電流下でも一定
電圧下でもまだ電流および電圧の変イヒする条件下のい
ずれの方法でドーピングを行なってもよい。
本発明において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。
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、本発明において用いられるアセチレン高重合体は
、酸素によって徐々に酸化反応をうけ、電池の性能が低
下する場合もあるので、電池は゛密閉式にして実質的に
無酸素の状態であることが望ましい。
、酸素によって徐々に酸化反応をうけ、電池の性能が低
下する場合もあるので、電池は゛密閉式にして実質的に
無酸素の状態であることが望ましい。
本発明の二次電池は、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、放電時の電圧の平担性が良好である。まだ、本発明
の二次電池は、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機器、電気自動車、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。・ 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。
電効率が高く、サイクル寿命が長く、自己放電率が小さ
く、放電時の電圧の平担性が良好である。まだ、本発明
の二次電池は、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機器、電気自動車、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。・ 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。
実施例1
〔膜状アセチレン高重合体の製゛造〕
窒素雰囲気化で内容積5 、、、p 、Odのfラス製
反応容器に1.7−のチタニウムテトラブトキサイドを
加え、30−のアニソールに溶かし、次いで2.7−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。
反応容器に1.7−のチタニウムテトラブトキサイドを
加え、30−のアニソールに溶かし、次いで2.7−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んだ。
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んだ。
直ちに、触媒溶液表面で重合が起シ、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、−7
8℃に保ったまま精製トルエン100mで5回縁シ返し
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。
8℃に保ったまま精製トルエン100mで5回縁シ返し
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。
次いでと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、シス含量98チの膜状アセチ
レン高重合体を得た。また、この膜状アセチレン高重合
体の嵩さ密度は0.301!/rであり、その電気伝導
度(直流四端子法)は20℃で3,2x io Ω
・α であった。
紫色の厚さ180μmで、シス含量98チの膜状アセチ
レン高重合体を得た。また、この膜状アセチレン高重合
体の嵩さ密度は0.301!/rであり、その電気伝導
度(直流四端子法)は20℃で3,2x io Ω
・α であった。
前記の方法で得られた膜状アセチレン重合体から、直径
2011の円板2枚を切シ抜いて、それぞれを正極、負
極の活物質として、電池を構成した。
2011の円板2枚を切シ抜いて、それぞれを正極、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シ、lは負極用白金リード
線、2は直径201111,80メツシーの負極用白金
網集電体、3は直径20 IIIの円板状負極、4は直
径20闘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厚さにしたもの、5は直径’l Q
rnmの円板状正極、6は直径201!I11%80
メツシュの正極用白金網集電体、7は正極リード線、8
はねじ込み弐テフ、ロン製容器を示す。
用電池セルの断面概略図であシ、lは負極用白金リード
線、2は直径201111,80メツシーの負極用白金
網集電体、3は直径20 IIIの円板状負極、4は直
径20闘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厚さにしたもの、5は直径’l Q
rnmの円板状正極、6は直径201!I11%80
メツシュの正極用白金網集電体、7は正極リード線、8
はねじ込み弐テフ、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、更に正極5を正極用白金網集電体
6の上に重ね、その上に多孔性ポリプロピレン製隔膜4
を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重ね、更
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、更に正極5を正極用白金網集電体
6の上に重ね、その上に多孔性ポリプロピレン製隔膜4
を重ね、電解液を充分含浸させた後、負極3を重ね、更
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、常法に従って蒸留脱水したペンゾニ′
トリルに溶解したE t s BuN・BF4の2モル
/l溶液1tRtにチオフェン0. I Tnt(0,
1069)を添加したものを用いた。
トリルに溶解したE t s BuN・BF4の2モル
/l溶液1tRtにチオフェン0. I Tnt(0,
1069)を添加したものを用いた。
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、一定電流下(4,5mA/crn2)でドーピン
グ量5,3モル優に相当する電気量を流して充電した。
中で、一定電流下(4,5mA/crn2)でドーピン
グ量5,3モル優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(5,OmA/cm2)
で、放電を行ない電池電圧が0.3 V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・放電の繰シ返
し試験を行なったところ、充・放電効率が、70チに低
下するまでに充・放電の繰シ返し回数は、772回を記
録した。
で、放電を行ない電池電圧が0.3 V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・放電の繰シ返
し試験を行なったところ、充・放電効率が、70チに低
下するまでに充・放電の繰シ返し回数は、772回を記
録した。
また繰り返し回数5回目のエネルギー密度は、11°9
W”hr/klJで、充・放電効率は98チであった。
W”hr/klJで、充・放電効率は98チであった。
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23チであった。
己放電率は23チであった。
比較例1
実施例1において、電解液にチオフェンを添加しなかっ
た以外は実施例1と全く同様な方法で電池の充・放電の
繰り返し実験を行なったところ、最高光・放電効率は、
95チであり、繰シ返し回数553回目で放電が不可能
となった。
た以外は実施例1と全く同様な方法で電池の充・放電の
繰り返し実験を行なったところ、最高光・放電効率は、
95チであり、繰シ返し回数553回目で放電が不可能
となった。
また繰シ返し回数5回目のエネルギー密度は117 W
−hr/kllで、充・放電効率は95%であった。
−hr/kllで、充・放電効率は95%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7.9チであった。
己放電率は7.9チであった。
実施例2
実施例1において、チオフェンの代シに3−メチルチオ
フェンを用いた以外は実施例1と全く同様の方法で電池
の充・放電の繰シ返し実験を行なったところ、充・放電
効率が7=01に低下するまでの充・放電の繰シ返し回
数は792回であった。
フェンを用いた以外は実施例1と全く同様の方法で電池
の充・放電の繰シ返し実験を行なったところ、充・放電
効率が7=01に低下するまでの充・放電の繰シ返し回
数は792回であった。
また、繰シ返し回数5回目のエネルギー密度は −
119W−hr/kfJで、充−放電効率は98チであ
った。
119W−hr/kfJで、充−放電効率は98チであ
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2,2チであった。
己放電率は2,2チであった。
実施例3
窒素ガスで完全に置換した1jのガラス製反応容器ニ、
ステンレス・スチールの100メツシユの網を入れ、次
いで重合溶媒として常法に従って精製したトルエンlo
o+d、触媒としてテトラブトキシチタニウム4.41
ミリモルおよびトリモチ 、ルアルミニウム11.01
ミリモルを順次に室温で仕込んで触媒溶液を調製した。
ステンレス・スチールの100メツシユの網を入れ、次
いで重合溶媒として常法に従って精製したトルエンlo
o+d、触媒としてテトラブトキシチタニウム4.41
ミリモルおよびトリモチ 、ルアルミニウム11.01
ミリモルを順次に室温で仕込んで触媒溶液を調製した。
触媒溶液は均一溶液であった。次いで、反応器を液体窒
素で冷却して系中の窒素ガスを真空ポンダで排気した。
素で冷却して系中の窒素ガスを真空ポンダで排気した。
−78℃に反応器を冷却し、触媒溶液を静置した状態で
1気圧の圧力の精製アセチレンガスを吹き込んだ。
1気圧の圧力の精製アセチレンガスを吹き込んだ。
アセチレンガスの圧力を1気圧に保ったままで10時間
重合反応をそのまま継続した。系は赤紫色を呈した寒天
状であった。重合終了後、未反応のアセチレンガスを除
去し、系の温度を一78℃に保りたまま200−の精製
トルエンで4回繰り返し洗浄し、トルエンで膨潤した膜
厚が約015crrLのステンレス・スチールの網を含
むシート状膨潤アセチレン高重合体を得た。この膨潤ア
セチレン高重合体は、300〜500Xの径の繊維状微
結晶(フィブリル)が規則的に絡み合った膨潤物であり
、粉末状や塊状の、ff IJママ−生成していなかっ
た。
重合反応をそのまま継続した。系は赤紫色を呈した寒天
状であった。重合終了後、未反応のアセチレンガスを除
去し、系の温度を一78℃に保りたまま200−の精製
トルエンで4回繰り返し洗浄し、トルエンで膨潤した膜
厚が約015crrLのステンレス・スチールの網を含
むシート状膨潤アセチレン高重合体を得た。この膨潤ア
セチレン高重合体は、300〜500Xの径の繊維状微
結晶(フィブリル)が規則的に絡み合った膨潤物であり
、粉末状や塊状の、ff IJママ−生成していなかっ
た。
このステンレス・スチールの網を含むシート状膨潤アセ
チレン高重合体をクロムメッキしたフェロ板にはさみ、
室温で100kvt−IL2の圧力で予備プレスし、次
いで15 ton/em2の圧力でプレスして赤褐色の
金属光沢を持った均一で可撓性のある膜厚280μmの
複合体を得た。この複合体を5時間室温で真空乾燥した
。この複合体は43重量%のステンレス・スチールの網
を含有していた。
チレン高重合体をクロムメッキしたフェロ板にはさみ、
室温で100kvt−IL2の圧力で予備プレスし、次
いで15 ton/em2の圧力でプレスして赤褐色の
金属光沢を持った均一で可撓性のある膜厚280μmの
複合体を得た。この複合体を5時間室温で真空乾燥した
。この複合体は43重量%のステンレス・スチールの網
を含有していた。
前記の方法で得られた複合体から、直径20鴎の円板2
枚を切シぬいて正極活物質、負極活物質とした以外は実
施例1と全く同様の方法で電池の充・放電の繰シ返し実
験を行なったところ、充・放電効率が70俤に低下する
までの充・放電の繰り返し回数は821回であった。
枚を切シぬいて正極活物質、負極活物質とした以外は実
施例1と全く同様の方法で電池の充・放電の繰シ返し実
験を行なったところ、充・放電効率が70俤に低下する
までの充・放電の繰り返し回数は821回であった。
また、繰シ返し回数5回目のエネルギー密度は119
W−hr/kfJで、充・放電効率は98チであった。
W−hr/kfJで、充・放電効率は98チであった。
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2.0チであった。
放電率は2.0チであった。
実施例4
Bull、Chem、Soc、Japan、、 51
、2091(1978)に記載されている方法で製造し
たポリ(ノソラフェニレン)を1tonA1rL2の圧
力で20絽φの円板状に成形したものを負極とした以外
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・放電の繰シ返し試験783回まで第1回目の放
電時の電圧特性とほとんど・、同じであった。充・放電
効率が70係に低下するまでの繰返し回数は791回を
記録した。この電池のエネルギー密度は166W−h
r/kt7であシ、充・放電効率は93チであった。
、2091(1978)に記載されている方法で製造し
たポリ(ノソラフェニレン)を1tonA1rL2の圧
力で20絽φの円板状に成形したものを負極とした以外
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・放電の繰シ返し試験783回まで第1回目の放
電時の電圧特性とほとんど・、同じであった。充・放電
効率が70係に低下するまでの繰返し回数は791回を
記録した。この電池のエネルギー密度は166W−h
r/kt7であシ、充・放電効率は93チであった。
また、充電したままで62時間放置したとと・ろその自
己放電率は3.7%であった。
己放電率は3.7%であった。
実施例5
員施例4で用いたポリ(・リフェニレン)の代りにJ、
Polym、Sci、 、Po、1ym、Lets、
1ed* +18+9(1980)に記載されている方
法で製造したポIJ(2,5−チェニレン)を負極に用
いた以外は実施例4と全く同じ方法で〔電池実験〕を行
なった。その結果光・放電効率が70%に低下するまで
の繰返し回数は747回を記録した。この電池のエネル
ギー密度は158W−hrAであシ、充・放電効率は9
7チであった。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3.2%であった。
Polym、Sci、 、Po、1ym、Lets、
1ed* +18+9(1980)に記載されている方
法で製造したポIJ(2,5−チェニレン)を負極に用
いた以外は実施例4と全く同じ方法で〔電池実験〕を行
なった。その結果光・放電効率が70%に低下するまで
の繰返し回数は747回を記録した。この電池のエネル
ギー密度は158W−hrAであシ、充・放電効率は9
7チであった。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3.2%であった。
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・・・多孔性ポリゾロピレン製
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 昭和電ニー株式会社 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・・・多孔性ポリゾロピレン製
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 昭和電ニー株式会社 株式会社日立製作所
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アセチレン高重合体を正極または正極と負極に用いた二
次電池において、電解液が有機溶媒、支持電解質および
下記の一般式で表わされるチオフェン化合物からなるこ
とを特徴とする二次電池。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔但し、式中Rは炭素数が5以下のアルキル基、nは0
、1または2である。〕
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59144495A JPS6124176A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59144495A JPS6124176A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6124176A true JPS6124176A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15363671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59144495A Pending JPS6124176A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6124176A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0265821A3 (de) * | 1986-10-27 | 1990-01-17 | BASF Aktiengesellschaft | Elektrolyt für elektrochemische Zellen |
JPH06262722A (ja) * | 1993-01-14 | 1994-09-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 金属銅と樹脂の複合体の製造方法 |
JP2001223022A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液二次電池 |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59144495A patent/JPS6124176A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0265821A3 (de) * | 1986-10-27 | 1990-01-17 | BASF Aktiengesellschaft | Elektrolyt für elektrochemische Zellen |
JPH06262722A (ja) * | 1993-01-14 | 1994-09-20 | Matsushita Electric Works Ltd | 金属銅と樹脂の複合体の製造方法 |
JP2001223022A (ja) * | 2000-02-08 | 2001-08-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液二次電池 |
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