JPS622469A - 高分子2次電池 - Google Patents

高分子2次電池

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JPS622469A
JPS622469A JP60140488A JP14048885A JPS622469A JP S622469 A JPS622469 A JP S622469A JP 60140488 A JP60140488 A JP 60140488A JP 14048885 A JP14048885 A JP 14048885A JP S622469 A JPS622469 A JP S622469A
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JP
Japan
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metal
negative electrode
electrolyte
anions
positive electrode
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Pending
Application number
JP60140488A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeoki Nishimura
西村 成興
Hiroyuki Sugimoto
博幸 杉本
Atsuko Toyama
遠山 厚子
Noboru Ebato
江波戸 昇
Kazunori Fujita
一紀 藤田
Shinpei Matsuda
松田 臣平
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
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、正極に高分子化合物、負極に金属を用いた充
電可能な2次電池に関する。
〔発明の背景〕
ポリアセチレンなどの共役2型締合を有する高分子は、
電気化学的にCl0a−、PF5−、 BFa−などの
アニオンや、L !”、(C4Hs )4N+などのカ
チオyをドーピングし、P型及びn型電導性高分子を作
ることが知られている。例えば、ザ ケミカルソサイア
テイ オプ ジャパン コミュニケーション1979年
594頁〜595頁(’l’he(:hemical 
5ociety of Japan communic
ation1979 pp594〜595)参照。
又このような電気化学的ドーピングを応用した充電可能
な電池も報告されている。このタイプの電池の1例とし
て、正極、負極にポリアセチレン膜を用い、有機電解液
として炭酸プロピレンに(C4HI )a NCl0a
  を溶解させたものを用いた電池では、開路電圧25
v、短絡電流11.1mAが得られている旨報告されて
いる。ザ ケミカルソサイアテイ オプ ジャパン コ
ミュニケーション 1981年 317頁〜319頁(
’l’hechemical 5ociety of 
Japan comnunication1981  
pp317〜319)参照。
ポリアセチレンを電極とする2次電池はエネルギー密度
(Wh/Kq)が大きいことから、最近注目されだして
いる。
電池の形式としては、(1)両極に導電性高分子を用い
、正極ではアニオン、負極ではカチオ/の出し入れを行
なう電池、(2)正極に導電性高分子、負極に金属を用
い、正極にはアニオンの出し入れを行ない、負極では金
属の溶解析出を行なう電池。
(3)両極に導電性高分子を用い、アニオン又はカチオ
ンの1種数を移動させる電池、(4)負[K導電性高分
子を用い、正極に眉間化合物を用い、アルカリ金属イオ
ンな゛どのカチオンの出し入れを行なう電池、(5)負
極に層間化合物、正極に導電性高分子を用い、負極にカ
チオン、正極にアニオンの出し入れを行なう電池、(6
)負極に導電性高分子、正極にアルカリ金属を用い、ア
ルカリ金属イオンの出し入れを行なう電池などが報告さ
れている。
これらメ電池のうち、アニオン、カチオン両イオンの出
し入れを行なう電池では、電解液量が多く、エネルギー
密度が上がらず、またカチオンのみの出し入れを行なう
電池及び金属の溶解、析出を併なう電池では、樹脂状金
属の析出により、電池の短絡などの問題が生じ寿命が短
かい欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的はエネルギー密度が高く、シかも長寿命の
充電可能な2次電池を提供するKある。
〔発明の概要〕
本発FiAは正極、負極および電解液からなる2次電池
において、正極の材料として導電性高分子、負極材料と
して金属を用い、充電過程では上記負極において金属と
結合して生成した金属塩よりアニオンを上記電解液中に
放出し、上記正極では上記電解液中のアニオンが導電性
高分子へと取シ込まれるように働き、一方放電過程では
、上記正極において上記導電性高分子に取シ込まれたア
ニオンを上記電′M液中に放出し、上記負極金属と塩を
生成するよう働く2次電池である。
従って1本発明では生成した金属塩を電解液に実質的に
溶解させない。
本発明に係わる2次電池の正極に用いられる導電性高分
子材料は、主に、主鎖に共役2]1結合を有する高分子
材料で、その例としてはポリアセチL/ ン、 7f!
 リハ5 フェニン、ポリチェニレン、ホリピロール、
ボ替アニレンなど数多くの4のが知られている。これら
のうち、アニオン、例えば(1)PF6− 、 S b
 Fs−、As Pg’″、5bCt@−O如きva族
の元素のハロゲン化アニオン、■)BF2−の如きli
a族のハロゲン化アニオン、(3)ド(Is’ ) 、
 Br″″。
C1−、F−の如きハロゲンアニオン、 (4)Ct0
4″″の如き過塩素酸アニオン、 (5)S04”−な
どの酸素酸アニオンなどを安定にドーピングできるもの
であれば良い。
使用する溶媒は、電池の作動電圧内において安定であれ
ばよい。
本発明では負極における金属の溶解析出反応ではなく、
アニオンの移動及び金属との反応を利用するため、負極
に使用する金属は前述したアニオンとの塩の溶屏度の小
さいものを選択する必要がある。電解液は負極に用いる
金属よ)イオン化傾向の大きな金属塩を溶かした飽和電
解液を用いる。
本発明の2次電池では、I!電極間移行する活物質はア
ニオンのみとなり、電解液量は電極物質空間及び電極間
の短絡を防止するために必要な高分子不織布等のセパレ
ータを湿めらすだけの量で十分である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例によって更に本発明の詳細な説明
する。第1図乃至第2図は本発明に係わる2次電池の拡
大斜視図乃至その一部拡大図である。電解液に非水溶媒
を用い、また負極に金属を用いるため、電池ケースとし
ての外壁は、At薄!(1〜100μm)でラミネート
した樹脂フィルムlでおおわれている。また、高分子電
極2の構造は集電効果を高め、電極端子を収り出すため
、耐食材で作られた金網3などをうめ込んだ構造となり
ている。電極間にはポリプロピレン、ガラスなどで構成
された布状のセノ(レータ4を置き、電極間の短絡を防
止している。第1図及び第2図の構成図は単電池のそれ
であるが、単電池間に適切な導電性のセパレータを置き
、電解液の単電池間の移動を防止することによりミ池を
積層化することも可能である。
次に具体的な実施例につき述べる。
実施例1 正極にポリアセチレンを用いた。ポリアセチレンの密度
は0.3g/cm”で、厚みはiooμmである。集電
体には白金網を用いた。溶媒に炭酸プロピレンを用い、
負極にはMg金属又はMgの合金、電解質に塩化マグネ
シウムの飽和溶液を用いた。
電流密度5mA/cyf、ポリアセチレンへの塩素イオ
ンのドーピング率(炭素原子当シのドーノ(ントイオン
のモル比)を4mo1%の条件下で充放電サイクルを繰
シ返し九ところ、放電終了電圧を0、5 Vとした時の
充放電サイクル寿命は400回で負極上へ樹脂状物質の
析出は認められなかった。
実施例2 いた。充放電の条件は実施例1と同様条件でサイクルテ
ストを行なった所、サイクル寿命は520回であった。
また自己放電率は、1日当91.7係と低かった。
実施例3 正極にポリチオフェン、負極にMg金属を用いた。電解
液は、炭酸プロピレンとジメトキシエタンの混合溶媒に
塩化リチウムの2mol/l#液を用いた。充放電の条
件は、実施1例1と同様条件でサイクルテストを行なっ
た所、クーロン効率が50−以上となるサイクル寿命は
630回であった。
これらの実施例に対し、実施例1と同様に正極にポリア
セチレン、負極にMg金属を用い、電解液には1 mo
 l / lの過塩素酸リチウムを溶かした炭酸プロピ
レン溶液を用いた従来形の2次電池に、充放電サイクル
テストを行なったところ、100回で負極にMgのデン
ドライトが析出し、電池内部で短絡が起シ寿命となった
実施例4 正極にポリアニリン、負極にMg金属を用いた電池を組
み立てた。正極ポリアニリンは、白金網上に酸性水溶液
から電解酸化重合し九もので、水洗後、80Cで真空乾
燥して使用し念。セル電極間に含浸した電解液は、炭酸
プロビレ/とジメトキシエタンの体積比で1対IK混合
した溶媒に硫酸リチウムを飽和させたものである。
電流密度5mA/cdlで、ドーピング率はポリアニリ
ンに対して3 mmol / g b放電終了電圧を0
,5Vとしたときの充放電サイクル寿命は910回であ
った。また同じ充放電下での自己放電率はl−7日であ
った。
実施例5 実施例4と同様、正極にはポリアニリン、負極にはMg
−At合金(M g / A を原子比=9)を用いた
。充放電サイクル寿命は1200回、自己放電率は、l
チ/日であった。
これ等の実施例に対し、実施例4と同様の正。
負極材料を用い、電解液には炭酸プロピレンとジメトキ
シエタンの混合溶媒に硫酸リチウムを0.5mo l 
/ L溶解させ念ものを用いた従来形の2次電池に、実
施例4と同様の充放電サイクルテストを行なった所、サ
イクル寿命は310回で、Sυ、負極に樹脂状Mgの析
出が認められた。
〔発明の効果〕
本発明によると、主鎖に共役2重粘合を有する高分子を
用いる2次電池において、正極に高分子負極に溶解度の
小さな金属を用いることにより。
ま九、!溶液に負極より酸化還元電位がより卑な金属の
塩の溶液を用いることにより金属の樹脂状析出がないた
め、充放電サイクル寿命の長い電池を提供できる。そし
て、イオン化傾向の大きな金属塩を溶かした飽和電解液
を用いるため電解液の液抵抗を下げることができ、電池
のエネルギー密度を大巾に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わる2次電池の構造を示す一部断面
斜視図、第2図は、その一部拡大断面図である。 ■・・・2ミネート樹脂フイルム、2・・・ポリアセチ
レン、3・・・エキスバンドメタル、4・・・セパレー
タ。 5・・・負極金属、6・・・電極端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、導電性高分子材料で構成した正極、金属材料で構成
    した負極及び、上記正極及び負極間に介在する電解液と
    から成る2次電池に於いて、上記両電極間を移行する上
    記電解液中の活物質を主としてアニオンのみとすること
    を特徴とする高分子2次電池。 2、正極を主鎖に共役2重結合を有する高分子材料で構
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高
    分子2次電池。 3、負極をMg又はその合金で構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第2項記載の高分子2次電
    池。 4、電解液に負極金属より酸化還元電位が卑な金属の塩
    の溶液を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    、第2項乃至第3項記載の高分子2次電池。
JP60140488A 1985-06-28 1985-06-28 高分子2次電池 Pending JPS622469A (ja)

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