JPS59112584A - 電池 - Google Patents

電池

Info

Publication number
JPS59112584A
JPS59112584A JP57222157A JP22215782A JPS59112584A JP S59112584 A JPS59112584 A JP S59112584A JP 57222157 A JP57222157 A JP 57222157A JP 22215782 A JP22215782 A JP 22215782A JP S59112584 A JPS59112584 A JP S59112584A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
acetylene
polymer compound
doping
electrode
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
Application number
JP57222157A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Kobayashi
小林 征男
Hidenori Nakamura
英則 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK, Hitachi Ltd filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP57222157A priority Critical patent/JPS59112584A/ja
Publication of JPS59112584A publication Critical patent/JPS59112584A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/137Electrodes based on electro-active polymers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電極の活物質として、集電体側の面に金属膜
層を有する、主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物
1ftは該高分子化合物にドーパントをドープして得ら
れる電導性高分子化合物を用いた性能の良好な電池に関
する。
遷移金属化合物と有機金属化合物とからなる。
いわゆるチーグラー・ナツタ触媒を用いてアセチレンを
重合して得られるアセチレン高重合体はその、し気伝導
度が半導体領域にあることにより、電気・電子素子とし
て有用な有機半導体材料であることはすでに知られてい
る。しかし、このようにして得られるアセチレン高重合
体は、加熱しても溶融せず、丑た加熱下では容易に酸化
劣化を受けるため、通常の熱可塑性樹脂の如き成形方法
によっては成形することはできない。甘た、このアセチ
レン高重合体を溶解する溶媒も見い出されていない。従
って、従来アセチレン高重合体の実用的成形品を製造す
る方法としては、 (ハ)粉末状アセチレン高重合体を加圧成形する方法、
あるいは @ 特殊な重合条件下で重合と同時に膜状に成形して、
繊維状微結晶(5フイブリル)構造を有し、かつ機械的
強度の大きい膜状アセチレン高重合体を得る方法(特公
昭48−32581号)、に限られていた。
しかしながら%(イ)の方法では、機械的強度の低い成
形品しか得らねず、一方、(ロ)の方法では、(イ)の
方法によって得らね、る成形品に比べて、機械的強度が
高いという利点を有するものの、得られるアセチレン高
重合体成形品の嵩さ密度が高々0.609 / CC,
(具化II−]、 20 !y/cc ) テ多孔質の
フィルムしか得ることができないという難点があった。
上記(へ)の方法で得られる粉末状アセチレン高重合体
成形品をBF3. BC7,、l−1cl、 C12,
S(’J 、 No2.11CN、02、NO等の電子
受容性化合物(アクセプター)で化学的に処理すると電
気伝導度が最高3桁」二重し、逆にアンモニアやメチル
アミンのような電子供与性化合物(ドナー)で処理する
と電気伝導度が最高4桁低下することもすでに知られて
いるCD、J 、Berets etal、、 Tra
ns、F”arady Soc、。
(i4 、823 (1968))。
また、(0)の方法で得らね、る膜状アセチレン高重合
体に、I2. CIJ2. Br2.ICCIBr、 
AsF、、Sb■へ、PF6  等の如き電子受容性化
合物またはNa、Iぐ、Llの如き電子供与性化合物を
化学的にって自由にコノトロールできることもすでに知
られている[J 、C,S、Chem 、 Commu
 、 、 578(1977) +Phys、Rev、
Lett、、39.1098(1977)、J、Am。
5oc−、100、1013(1975) 、 J 、
Chem、 Phys、 、69 。
5098(1978) 〕、  このドープされた膜状
アセチレン高重合体を一次電池の陽極の拐料として使用
するという考えもすでに提案さね、でいる(Molec
ularMetals 、NATOConferenc
c 5eries 、 5eries VI 。
471−489 (1978) )、、)一方、前記の
化学的にドーピングする手法以外に、電気化学的にc7
o4−1PF6 、 AsF6− 、 AsF、−1C
以503−%BF4−等の如きアニオンおよびRλN″
−(R′:アルキル基)の如きカチオンをアセチレン高
重合体にドープしてP型およびn型の電導性アセチレン
高重合体を製造する方法もすでに開発さねているCJ 
、C,S 、 Cbem 、 Commu 、 、 1
97史594. C& ENJan、 26 、39 
(1981)、 J、C,S、 Chem、 Comm
u、 。
1981 、317)。そして、((ロ)の方法で得ら
ねる膜状アセチレン高重合体を用いて電気化学的ドーピ
ングを利用した再充電可能な電池が報告されている(P
aper Presented at the Int
ernationnal 0Jnferenccon 
 Low  l)imensional  5ynth
etic  Metals、Hersinger。
1)cnmark 、 10〜15 、 August
 1980) 、この電池は((ロ)の方法で得られる
。例えば、0.1Mの厚さのアセチレン高重合体フィル
ム二枚をそれぞれ陽・陰の電極とし、ヨウ化リチウムを
含むテトラハイドロフラノ溶液にこi″Iを浸して9v
の直流電源につなぐとヨウ化リチウムが電気分解され、
陽極のアセチレン高重合体フィルムはヨウ素でドープさ
れ、陰極のアセチレン高重合体フィルムはリチウムでド
ープさ名る。この電解ドーピングが充電過程に相当する
ことになる。ドープされた二つの電極に負荷をつなげは
リチウムイオンとヨウ素イオンが反応して電力が取り出
せる。この場合、開放端電圧(Voc)は2.8V、短
絡電流密度は5mA/cntであり、電解液に過塩素酸
リチウムのテトラハイドロフラノ溶液を使用した場合、
開放端電圧は25■。
短絡電流密度は約3 mA/cJであった。
この電池は、電極として軽量化および小型化が容易なア
セチレン高重合体をその電極材料として用いているので
、高エネルギー密度を有する軽量化・小型化が容易でか
つ安価な電池として注目を集めている。またアセチレン
高重合体以外にもポリ(パラフェニレン)も電極材料と
して有用であることも知らねでいる。しかし、今までに
知られているこれ等主鎖に共役二重結合を有する旨分子
化合物を電極の活物質として用いた電池のサイクル寿命
、放電時の電圧平担性、充・放電効率等の性能は必ずし
も満足できるものではなかった。
本発明者らは、上記の点に鑑みて、冒エネルギー密度を
有し、サイクル寿命、充・放′亀効率及び放電時の電圧
の平担性が良好で、軽量化、小型化が容易で、かつ安価
な電池を得るべく釉々検8;1シた結果、本発明を完成
したものである。
即ち、本発明は主鎖に共役二重結合を有する高分子化合
物または該高分子化合物にドーパノドをドープして得ら
れる電導性高分子化合物を少なくとも一つの電極の活物
質として用いた電池において、該電極の集電体側の面に
金属膜層を設けたことを特徴とする電池に関する。
本発明の方法によって得られる電池は、従来の主鎖に共
役二重結合を有する高分子化合物または該高分子化合物
にドーパントヲドーブして得られる電導性高分子化合物
を電極の活物質として用いた電池に比較して、−次電池
の場合は、(1)放電容昂が太きい、(11)放電時の
電圧の平担性が良好である、(ゆ自己放電が少ない、と
いう利点を有し、一方、二次′5池の場合には、(1)
エネルギー密度が大きい、(11)放電時の電圧の平担
性が良好である、(ゆ自己放電が少ない、(ψ充・放電
の繰り返しの寿命が長い、という利点を有すが、本発明
の特徴を最大限に発揮する電池としては、二次電池がよ
り好適である。
本発明で用いられる主鎖に共役二重結合を有する高分子
化合物の具体例としては、アセチレン高重合体(ポリア
セチレン)、ポリフェニルアセチレノ、ポリパラフエニ
レノ、ポリメタフェニレン、ホIJ (2,5−fエニ
レン)%ポリ(3−メチル−2,5−チェニI/))、
ポリピロール、ポリイミド。
ポリアクリルニトリルおよびポリ−α−シアノアクリル
の熱分解物等を挙げることができるが必ずしもこわ等に
限定されるものではなく、主鎖に共役二重結合を有する
高分子化合物であれば良い。
上記の高分子化合物のうちでも好ましいものとしては、
アセチレノ高重合体、ポリパラフェニレン、ポリ(25
−チェニレ7)、ポリピロールを挙げることができ、好
咬しいものとしてはアセチレン高重合体、特に好ましく
は高結晶性のアセチレン高重合体を挙げることができる
本発明で好ましく用いられるアセチレノ高重合体の製造
方法は特に制限はなく、いずれの方法でも用いらね、る
が、その具体例としては特公昭48−32581号、特
公昭56−45365号、特開昭55−129404号
、同55−128419号、同557142012号、
同56−10428号、同56−133133号、Tr
ans、Farady Soc、 。
64 、823(1968) 、 J、Po Iym=
r Sci 、 、 A−1、ヱ、 3419(196
9)、Makromol、iChem、、Rapj<l
  Corrrn、、l+621(1980) 、J、
Chem、Phys、、 69 (1) 、 106 
(1978) 。
5ynthetic Metals、 4 + 81(
1981)等の方法を挙げることができる。
本発明で用いられる主鎖に共役二重結合を有する高分子
化合物は膜状、粉末状、短繊維状等、いす力の形態のも
のも用いることができるが、膜状以外のものは当該業者
に公知の方法で成形して必要な機械的強度を有する成形
品としておくことが望ましい。また、主鎖に共役二重結
合を有する高分子化合物に他の適当−な導電材料1例え
はグラファイト、カーボンブランク、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
体として金属綱等を入れることも一向に差し支えない。
本発明の電池の電極として′け主鎖に共役二重結合をイ
1する高分子化合物ばかりでなく該高分子化合物にドー
パノドをドープして得られる電導性高分子化合物も電極
として用いることができる。
主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物(以下、共役
高分子化合物と略称する)へのドーバントノトーヒング
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。
化学的にドーピングするドーパノドとしては、0+ 従来知られている種々の電子受容性化合物および電子供
与性化合物、即ち、(1)ヨウ素、臭素およびヨウ化臭
素の如きハロゲノ、0五フツ化ヒ素、五フッ化ア/チモ
ノ、四フッ化ケイ素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化
アルミニウム、臭化アルミニウムおよびフッ化アルミニ
ウムの如き金属ハロゲノ化物、ΦD硫酸、硝酸、フルオ
ロ硫酸、トリフルオロメタノ硫酸およびクロロ硫酸の如
きプロトノ酸、σ■三酸化イオウ、二酸化窒素、ジフル
オロスルホニルパーオキシドの如@ ml 化剤、 M
 AgCA O4゜(Vl)テトランアノエチレン、テ
トラシアノキノジメタン、フロラニール、2.3−−/
クロルー5.6− ジシアノバラベンゾキノ/、23−
ジブロム−56−ジシアノバラベンゾキノン等をあげる
ことができる。
一方、電気化学的にドーピングするドーパノドとしては
、(i)PF6−1SbF6−1AsF6−1SbC4
−ノ如きVa族の元素のハロゲン化物アニオノ、BF4
−の如き111a 族の元素のハロゲン化物アニオノ、
  I−(I、−)。
l3r−%C1−ノ如1’ロゲノアニオノ、 CIO,
−の如き過塩素酸アニオンなどの陰イオン・ドーパント
(いすねもP型電尋性共役高分子化合物を与えるドーパ
ノドとして有効)および(ii)Li+、K+、 Na
+の如きアルカリ金属イオン、 14N+(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・ドーパント(いスt’Lもn型電導性
共役高分子化合物を与えるドーパントとして有効)等を
あげることができるが、必ずしもこわ痔に限定されるも
のではない。
上述の陰イオン・ドーパノドおよび陽イオン・ドーパン
トを与える化合物の具体例としてはLiPg、1i +
 S b几、LiAsF6.LiC10,、NaI、N
aPF6、N a S b Fa、NaAsF、 、N
aCd04、Iぐ■、 IぐPF6.I<S bF6 
、 I(asF6 、KCI)OI、((n−13u)
、+ :]” ・(AsFa)−、C(n−Bu)4]
 ” ・(PF、)1C(n −Bu )4Nl ” 
・CIJO4、LtA7C&、 LiBF+  をあげ
ることができるが必ずしもこれ等に限定されるものでは
ない。こわらのドーパノドは一種類、または二種類以上
を混合して使用してもよい。
前記以外の陰イオ/・ドーパントとしてはHF27アニ
オンであり、まに%前記以外の陽イオン・ドーパントと
しては次式(Dで表わされるピリリウムまたはピリジニ
ウム−カチオン: C式中、Xは酸素原子または窒素原子、Rは水素原子ま
k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、Ruはハロゲン原子または炭
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Oであり
、Xが窒素原子のとき1である。■】は0または1〜5
である。) lfrは次式〇もしくは(IIDで表わされるカルボニ
ウム・カチオン: および i<’ −C″−亜 1 〔上式中、R1、■<2、R3は水素原子(R1%R2
%R3は同時に水素原子であることはない)、炭素数1
〜15のアルキル基、アリル(allyl)基、炭素数
6〜15のアリ−/l/ (aryl)基ま女は−OR
5g、但LR’は炭素数が1〜10のアルキル基壇たは
炭素数6〜15のアリール(aryl)基を示し、R4
は水素原子、炭素数が1〜15のアルキル基、炭素数6
〜15のアリール基である。〕 である。
■<二N・11F2           0■M・I
IF2(Vl (R″′)n 〔但し、上式中R′、R″は水素原子または炭素数力5
1〜15のアルキル基、炭ii6〜15 )7 II 
−/l/(aryl)基%R″′は炭素数が1〜10の
アルキル炭素数6〜15のアIJ  /しくaryl)
基、Xは酸詞り原子または窒素原子、nは0または5以
下のIIE c>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(フッ化水素塩)を支]寺電)リイ
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。上式(IV)、 Mおよび■で表Aつさね7
) 化合’+914 ノ具体例トL ”’C Id I
七NJII”、、、Bu.jlN − 111.’。
Na11)TF2、K − I−Ii;’,, 、Li
 − 1(1i’2 および4 上記式(I”lで表わさねるピ明つムもしくはピリジニ
ウム−チオンは,式(1)で表わされるカチオンとCI
O4−、BF4−、 MCI, 、、FeC14−、 
SnC4−、I)I,Na−、l)CA,−。
SbF6−%AsF−、CF3803−、 HF,、−
 等のアニメ−7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r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(I)またはΦDで表わさねるカルボニウム・カ
チオンの具体例としては(C6H5)3C+、(CI 
]3)3(”。
こねからのカルボニウムカチオンは、そわらと陰イオン
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イ!tらねる。ここで用い
られる陰イオンの代表例としては。
BIi4−1MC4−%MBr3CIJ 、 FeC4
、SUC&−1PJ−’6− 。
PC&−%5bcz6−5SbF6−1C7(14−%
CF3SO3等をあげることができ%また、カルボニウ
ム塩の具体例どしては、例えば(Ca t−1,、)3
c −B Fい(C113)3C・13■I”、%HC
O−A7C4%1(Co −BF4. C6H,、CO
” 5n04等をあげることができる。
共役高分子化合物にドープされるドーパノドの量は、共
役高分子化合物の繰り返し単位1モルに対して2〜40
モルチであり、好ましくは4〜30モル係、特に好1し
くは5〜20モル係である。ドープしにドーパノドの井
゛が2モル係以下でも40モル係以上でも放電啓示の充
分大きい電池を得ることはできない。
共役高分子化合物の電気伝導度はドーピング前において
、  10−5Ω−1・cln−’ 以下であり、ドー
パント−4ドープして得らねる電導性共役高分子化合物
の電気伝導度は約1O−1)〜104Ω−1・crn−
’  の範囲して用いる場合約10−10〜約10−4
Ω−” Cln−’ であっても、1 * s約10−
4Ω−1・Crn−’より太であってもよい。
ドープ近は電解の際に流れた電気量をコントロールする
ことによって自由に匍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た電流および電圧の変化する条
件下のいすわの方法でドーピングを行なってもよい。ド
ーピングの際の電流値、電圧値およびドーピング時間等
は、用いる共役高分子化合物の種類、嵩さ密度1面積、
ドーパントの種類、電解液の種類、要求される電気伝導
度によって異なるので一概に規定することはできない。
電気化学的ドーピングの際の電解液の有機溶媒としては
例えはエーテル類、ケトン類、ニトリル顛。
アミ7類、アミド艷、硫黄化合物、塩素化炭化水素類、
エステルゆ、カーボネート類、ニトロ化合物、リン酸エ
ステル系化合物、スルホラノ糸化合物等を用いることが
できるが、こわらのうちでもエーテル類、ケトン類、ニ
トリル類、塩素化炭化水素類、カーボネー)M、スルホ
ラノ系化合物が好せしい。こわらの代表例としては、テ
トラヒドロフラン%2−メチルテトラヒドロフラノ、1
.4−ジオキサ7、アニソール、モノクリム、アセトニ
トリル、プロピオニトリル、4−メチル−2−ペンタ/
7.ブfロニトリル、l、2−ジクロロエタン、γ−ブ
チロラクト/、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト
、プロピレノカーボネート。
ト、エチレノカーボネート、ジメチルホルムアミノ酸ト
リメチル、リン酸トリエチル等をあげることができるが
、必ずしもこわ等に限定されるもので−ない。
クリノブ法、イオンブレーティノブ法等のいすネの方法
も用いることが可能である。本発明において用いらねる
金属は特に制限は無いが、通常M。
Au%PL、 Ag%Ni%In、 ’1.”i 等が
用いらねる。1k。
J、n203、SnO□の如き゛電導性の金属酸化物も
用いることができる。金属膜層の膜厚は用いる共役高分
子化合物の種類、電池構成等によって異なるので一概に
規定することは出来ないが5通常10A〜1.000A
である。金層膜層の膜厚がIOA未満では電池性能の向
上が充分でなく、1.00OA’を越える膜厚にしても
それ以上の電池性能の向上は認められない。
集電体側の面に金属膜層を有する電導性共役高分子化合
物tK9るには、共役高分子化合物に予めドーパノド6
ドープ[て電導性共役高分子化合物どし2てからその片
面に上6弓の方法によって金属膜層を設けてもよい」、
贅たは共役高分子化合物の片面に金属膜層を設けてから
ドーパントをドープしてもよい。
本発明において、集電体側の面に金属膜層を有する、共
役高分子化合物または該高分子化合物にドーパノドをド
ープして得られる電導性共役高分子化合物を正極および
/またけ負極として用いる場合、電池の電解液の支持室
wI竹は+3iJ記の’ilj:気化学的ドーピングの
際に用いたものと同様のものが用いられ、ドービ/グ方
法も前記方性および従来公知の方法(J 、C,S、 
、 Chem、Commu、 、 1981 、317
)に準じて行なうことができる。
本発明の電池において用いられる電解qフjの濃度は用
いる正極および負極の種類、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
で一概に規定することはできないが、通常は0.001
〜10モル/lの範囲である。
本発明において、集電体側に金属膜層を有する、共役高
分子化合物または該共役高分子化合物にドーパンをドー
プして得らゎる電導性共役高分子化合物は、電池の(1
)正極もしくは(11)負極才たは(iil+正・負両
極の活性物質として用いることができるが。
好ましい電池は(1)またはへ19のタイプのものであ
るが、特に好ましくは(10のタイプの電池である。
二次電池の場合の具体例としては、例えば、アセチレン
高重合体’k (C1−()xとすると、(C1−1)
x(正極) / LiC10,(支持電解質)/Li(
負極)、(CI−D工(正極) / LiC1Q4(支
持電解質)/(CI−I)x(負極)。
C(C1l)−” 00” (C1l O4);、++
241x (正極) / (n−Bu4N)+−(Cl
O4)−(支持電解質) / C(n−Bu、N)才。
24ル′(・cc+ 1)−0,1124〕x  (負
4k ) 、[(CI−I)+006(PFa)o、o
6)x (jlE極)/(Et4N)−(PF’0)−
(支持電解質) / C(Li )00G(CII)−
1+06〕x(負極)、[(CH)”050(C104
)oo5゜〕ケ(正極)/(■荊4゛・((J?04)
−(支持電解質) /[C1−1)−0020(CIO
4’))m′3X  (負極)、((n−Bu4N)吉
oz (C1−0−0,02)8(正+? ) / (
n Bu4N)”・(CIJO<)  (支持電解質)
/[(Bu4N)吉。7(CII)−”07)X(負極
)、 [(C)1)、、o+o(1,+)o、o+o〕
x(正極)/LiI(支持電解質) / C(CI−1
)−0010σJi)ム、。〕(負極)等をあげること
ができる。
ホIJパラフエニレノの場合には前記の(CI))xノ
代りに(CaI(4)xを、ポリ(25−チェニレン)
の場合には(CH)x<7”?代りに(C411□S)
xを、ポリピロールの場合には(C4H3N)xとして
前記と同じ型の二次電池として用いられる。
また、本発明では正、負極にそわぞれ異なった共役高分
子化合物を用いることもでき、その具体例としては(C
I) X/L 1cAO+ /(C6114)X、(C
I−I)x/LiC11O4/ (C4”’2 S)−
(C6I’14) x/ L icz O+ / (C
o l14)x等を挙げることができる。
一次電池の例としては、電気伝導度がio’Ω−1・α
 以上の電導性共役高分子化合物を正極活物fl■とし
て用い、ポーリングの電気陰性四が16超えない金属を
陰極活物質として用いたものをあげることができる。負
極活物l召として用いられる金属としては、リチウム、
ナトリウム等のアルカリ金属、アルミニウム、マグネシ
ウム等をあげることができる。こわらの中でもリチウム
およびアルミニウムが好捷しい。こわらの金属は一般の
リチウム電池のそれと同様にシート状として用いてもよ
いし%Iftはそのンートをニッケルifはステンレス
の網に圧着し女ものでもよい。
本発明において必要ならばポリエチレノ、ポリプロピレ
ンのごとき合成樹脂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。
i fr s本発明において用いられる共役高分子化合
物のある独のものは、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必要である。また、本
発明の電池は薄い電池でよく、紙のように薄い電池でさ
えよく、複数の層を互いに積み重ねて直列または並列に
互いに結合してもよく、或いは一本の長い電池をそれ自
体を巻くかまたは螺旋状にしてもよい。
本発明の集電体側の面に金属膜層を有する今共役高分子
化合物または該共役高分子化合物にドーパ7トをドープ
して得られる電導性共役高分子化合物を電極として用い
た電池は、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。また、本発明の電池は、
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。
以下に、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〕 窒素雰囲気下で内容績500 rnlのガラス製反応容
器に1.7−のチタニウムテトラブトキサイドを加え、
  30m7!のアニソールに溶かし、次いで2.7 
ml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
の精製アセチレンカスを吹き込んだ。
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、49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ジェノ100dで5回繰り返し
洗浄した。トル工/で膨+171した1匣状アセチレフ
品重合体は、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4“司物を真空乾燥して金
属光沢を有する赤紫色の厚さ85μmで、ンス含量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0.45g/CCであり
、その′IL気伝ノJ1度(直流四端子法)は20℃で
3.2X10’Ω−1・tyn−’であった。
〔電池実験〕
1)II記の方法で得られた膜厚が85μmで嵩さ密度
が0.45g/cc  の膜状アセチレン高重合体より
、幅が0.5cnlで長さが2.0側の2枚の小片を切
り出し、片面に真空蒸着法により金を約5ooXの厚さ
に蒸着した。この蒸着面を白金板(集電体)に機械的に
圧着し、それぞれ正極および負極とした。正極と負極の
間の距離は3咽にした。Et4〜・B曇の濃度カ1,0
モル/lのスルホラン溶液を電解液として用い、一定電
流下(0,5mA/ ca )で70分間充電を行ない
(ドーピング量 78モル係に相当する電気量)、充電
終了後、直ちに一定電流下(0,5mA/crA )で
、放電を行ない電圧が1.OVになったところで再度前
記と同じ条件で充電を行なうという充・放電の繰り返し
試験を行なったところ、繰り返し回数が406まで可能
であった。
活物質I Kgに対するエネルギー密度(理論エネルギ
ー密度)は204W・h r /hであり、充・放電効
率は95係 であった。才だ、放電時に電圧が1.5V
 に低下する1でに放電さねた電気損の全放電電気量に
対する割合は96チであつk。
捷た、充電した状態で48時間放1i’i Lだところ
その自己放電率は5係であうf!、。
比較例 1 〔電池実験〕 実施例1で得ら′i′また嵩さ密度が0.45/CC,
、膜厚が85μm、電気伝導度が3.2 X 10−9
0−”cnl’の膜状アセチレン高重合体に金蒸着しな
かった以外は、実施fjl lと全く同様の方法で電池
の充・放電繰り返し実験を行なったところ、繰り返し回
数が198回目で充電が不可能となった。試験後、膜状
アセチレン高重合体を取り出してみると、膜は破壊され
ており、その一部を元素分析、赤外分光法によこの電池
の理論エネルギー密度は180w−hr/に9で光・放
電効率は82チであった。丑た、放電時に電圧が1.5
Vに低下する1でに放電さねに電気量の全放電電気量に
対する割合は89係であった。
甘た、充電した状態で48時間放置し女ところ、その自
己放電率はJ、0%であった。
実施例 2 〔電池実験〕 実施例1で得らnfcアセチレン高重合体より。
幅が0.5 cmで長さが2.0crnの小片2枚を切
り出し、その片面に約500 Aのアルミニウムを真空
蒸着した。これを実施例1と同様に白金板(集電体)に
機械的に圧着してそわぞれ正極および負極とした。
(I3LL、N)+(PF6)−’&iMが05モル/
lの3−メチルスルホランとジメトキシエタンの1 :
 1 (mi量比)の混合溶媒の溶液を電解液として用
い、一定電流下(0,5mA / ar! )で70分
間充電を行ない(ドーピング量 78モル係に相当する
電気量)、充電終了後、直ちに一定電流(0,5mA/
cm )で放電を行ない電圧が1■になったところで再
度前記と同じ条件で充電を行なうという充・放電の繰り
返し試験を行なったところ、388回まで可能であった
この電池の理論エネルギー密度は204 w−hr/K
gであり、充・放電効率は93係であったUlに放電時
に電圧が1.5■に低下する才でに放電さねに′1シ気
量の全放電電気量に対する割合は92チであった。
また、充電した状態で48時間放置しkとこるその自己
放電率は6係であった。
比較例 2 〔電池実験〕 実施例2において、アセチレン高重合体にアルミニウム
を蒸着しなかった以外は実施例2と全く同じ方法で充・
放電の繰り返し実験を行なったところ、繰り返し回数が
35回目で充電が不6f能となった。実験後、膜状アセ
チレン高重合体を取り出してみると膜は破壊さねており
、その一部を元素分析、赤外分光法により解析したとこ
ろ大幅な劣化を受けていた。−1:た、電解液は褐色に
着色していた。
この電池の理論エネルギー密度は101 W・hr/に
7で、充・放電効率は46係であった。さらに、放電時
に電圧がx、5 V  に低下するまでに放電された電
気量の全放電電気量に対する割合は59係であった。1
だ、充電した状態で48時度放置したところその自己放
電率は48係であった。
実施例 3 羽根型の機械式攪拌機を備えた11のガラス製オートク
レーブに窒素雰囲気下でトルエン200−%テトラブト
キシチタニウム2m6(5,9mmol)及びトリエチ
ルアルミニウム2 ml (14,6m mol)を仕
込み、アセチレン分圧09Kg/C1シ、重合温度−2
0℃で2時間攪拌しながら重合を行なった。アセチレン
ガスの導入と同時に赤紫色で長さが約1 mmの短繊維
状アセチレン高重合体が生成し始めた。
重合終了後、生成した短繊維状アセチレン高重合体をガ
ラスフィルターの上にのせ、約11のトルエン溶媒を用
いて良く洗浄して触媒除去を行なった。触媒除去を行な
った後の短繊維状アセチレン高重合体は52重量係のト
ルエンを含有していた。このトルエン含有短繊維状アセ
チレン高重合体を室温で1tom/cni  の圧力で
プレス成形してシート状の成形品金得た。得られた成形
品より、2m角の成形品を切り出して、片面に実施例1
と同じ方法で金を約50OAの厚さに蒸着した。これを
白金板(集電体)に機械的に圧着して正極とし、一方負
極としてリチウム金属を、また参照電極として同じリチ
ウム金属を用い、IJIBI!λの濃度が1.0モル/
lのプロピレンカーボネート溶液を電解液として用い、
一定電流下(]、f) 111A10ri )で90分
間充電を行ない(ドーピング量6モル係に相当する電気
量)、充電終了後、直ちに一定電流下(1,0mA/c
ni )で放電を行ない電圧が2.5Vになったところ
で再度前記と同じ条件で充電を行なうという充・放電の
繰り返し試験を行なったところ、381回までの繰り返
しが可能であった。
第1回目の充・放電の繰り返し試験の結果、使用し、r
アセチ1/ン高重合体I Kyに対するエネルギー密度
は492 W−h r/Kp であり、充・放電効率は
95係であった。また、放電時に電圧が2■に低下する
1でに放電さ力た電気量の全放電電気量に対する割合は
94係であった。
比較例 3 実施例3において、アセチレン高重合体成形品に金を蒸
着しなかつに以外は、実施例3と全く同様の方法で電池
の充・放電繰り返し実験を行なったところ、繰り返し回
数が233回目で充電が不可能となつ女。試験後、アセ
チレン高重合体成形品を取り出してみると、成形品は破
壊されており、その一部を元素分析、赤外分光法により
解析したところ、酸化劣化を受けていた。
第1回目の充・放電の繰、!lll返し試験の結果、使
用したアセチレン高重合体I Kgに対するエイ・ルギ
ー密度は398 w −+1r 7Kgで光・放電効率
は76係であつfto’−また、放電時に電圧が2■に
低下する1でに放電された電気量の全放電電気量に対す
る割合は81乃であった。
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(パラフェニレン)をl ton / cat
の圧力で0.5cmX 2.OCn+の幅に成形した後
、実施例1と同じ方法で成形品の片面に金を約50OA
の厚さに蒸着したものを正極及び負極としに以外は実施
例1と全(同じ方法で〔電池実験〕を行なった結果、充
・放電の繰り返し試験312回’lで、可能であった。
この?Ji池のエネルギー密度は311W・h r /
 K9であり、充・放電効率は83チであった。まk、
充電しkま1で48時間放置し穴ところその自己放電率
は9%であった。
実施例 5 J 、Polym、 Sci、、 Polym、 Iz
ts、 Ed 、 18 8 (1980)に記載さ名
ている方法で製造したボIJ(2,5−チェニレン)を
1ton/crtiの圧力で0.5ctnX2.0zの
幅に成形した後、実施例1と同じ方法で成形品の片面に
金を厚さ約50OAに蒸着しFものを正極及び負極とし
に以外は実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を行な
った結果、充・放電の繰り返し試験303回甘でせ能で
あっに0この電池の理論エネルギー密度は195 w 
−hr 7Kgで壱バ充・放電効率は93係であった。
まに1充電した11で48時間放置し穴ところその自己
放電率は10%であつk。
特許出願人 昭和電工株式会社 株式会社日立製作所 代理 人 弁理士菊地精−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 主鎖に共役二重結合を有する高分子化合物または該i・
    1’:r分子化合物にドーパノド’lドープして得ら力
    る電導性高分子化合物を少なくとも一つの電極の活#I
    //J質として用いた電池において、該電極の集電体側
    の面に金属膜層を設けたことを特徴とする電池。
JP57222157A 1982-12-20 1982-12-20 電池 Pending JPS59112584A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57222157A JPS59112584A (ja) 1982-12-20 1982-12-20 電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57222157A JPS59112584A (ja) 1982-12-20 1982-12-20 電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59112584A true JPS59112584A (ja) 1984-06-29

Family

ID=16778070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57222157A Pending JPS59112584A (ja) 1982-12-20 1982-12-20 電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59112584A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0136099A2 (en) * 1983-08-31 1985-04-03 Hoxan Corporation Plastics electrode secondary battery
JPS6237873A (ja) * 1985-08-13 1987-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
US4740437A (en) * 1985-10-15 1988-04-26 Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Electrochemical battery having an electrolytically reduced product of a saccharide as the electrode material
JPH02158054A (ja) * 1988-12-09 1990-06-18 Komatsu Ltd プラスチック電池

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0136099A2 (en) * 1983-08-31 1985-04-03 Hoxan Corporation Plastics electrode secondary battery
JPS6237873A (ja) * 1985-08-13 1987-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
US4740437A (en) * 1985-10-15 1988-04-26 Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Electrochemical battery having an electrolytically reduced product of a saccharide as the electrode material
JPH02158054A (ja) * 1988-12-09 1990-06-18 Komatsu Ltd プラスチック電池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0124875B1 (en) Battery having an electrode made of a polymeric compound with conjugated double bonds
EP0141371B1 (en) Secondary battery
JPS59112584A (ja) 電池
JPS59196570A (ja) 電池
JPS593874A (ja) 電池
JPS59196573A (ja) 電池
JPH0530026B2 (ja)
JPS5942784A (ja) 電池
JPS593871A (ja) 電池
JPS59196566A (ja) 電池
JPS593872A (ja) 電池
JPS59196572A (ja) 電池
JPS5951483A (ja) 電池
JPS59196571A (ja) 電池
JPS59119682A (ja) 電池
JPS58206078A (ja) 電池
JP2501821B2 (ja) 二次電池
JPS593875A (ja) 電池電極材料
JPS59196567A (ja) 電池
JPS61153959A (ja) 二次電池
JPS59211971A (ja) 電池
JPH0527232B2 (ja)
JPS59228373A (ja) 二次電池
JPS58206065A (ja) 電池
JPS6035473A (ja) 二次電池