JPS61279059A - 非水二次電池 - Google Patents
非水二次電池Info
- Publication number
- JPS61279059A JPS61279059A JP60119746A JP11974685A JPS61279059A JP S61279059 A JPS61279059 A JP S61279059A JP 60119746 A JP60119746 A JP 60119746A JP 11974685 A JP11974685 A JP 11974685A JP S61279059 A JPS61279059 A JP S61279059A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compound
- positive electrode
- copolymer
- aniline
- secondary battery
- 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
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (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。
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、エネルギー密度が高く、自己放電が小さく、
サイクル寿命が長く、かつ充・放電効率(クーロン効率
)の良好な非水二次゛電池に関するものである。
サイクル寿命が長く、かつ充・放電効率(クーロン効率
)の良好な非水二次゛電池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。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・ジェー・
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、f:t55
94頁(1979年)(P、 J、旧gr’ey等、J
、C,S、、 CheIIl、 Commun、、
1979゜594) :ジャーナル・エレクトロ
ケミカル・ソサイアティ、第1651頁(1981年)
(J、Electrochem。
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・ジェー・
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、f:t55
94頁(1979年)(P、 J、旧gr’ey等、J
、C,S、、 CheIIl、 Commun、、
1979゜594) :ジャーナル・エレクトロ
ケミカル・ソサイアティ、第1651頁(1981年)
(J、Electrochem。
Sac、、 t98t、 t651 ) 、特開昭56
−136469号、同57−121168号、同59−
3870号、同59−3872号、同59〜3873号
、同59−196566号、同59−196573号、
同59−203368号、同51203369号等をそ
の一部としてあげることができる。
−136469号、同57−121168号、同59−
3870号、同59−3872号、同59〜3873号
、同59−196566号、同59−196573号、
同59−203368号、同51203369号等をそ
の一部としてあげることができる。
また、共役ポリマ・−の一種であるアニリンを酸化重合
して得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・マンクダイアーミド等、ポリマー・プレブ
リフッ。第25巻、ナンバー2.第 248頁(198
4年) [A、G、HacDiarmid等、Pol
ymer Preprints、 25. No、2.
248(1984)] 、佐々木等、電気化学協会第5
0回大会要旨集、123(1983) 、電気化学協会
第51回大会要旨集、228(1984) )。
して得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・マンクダイアーミド等、ポリマー・プレブ
リフッ。第25巻、ナンバー2.第 248頁(198
4年) [A、G、HacDiarmid等、Pol
ymer Preprints、 25. No、2.
248(1984)] 、佐々木等、電気化学協会第5
0回大会要旨集、123(1983) 、電気化学協会
第51回大会要旨集、228(1984) )。
[発明が解決しようとする問題点]
しかし、従来公知のポリマーを電極に用いたポリマー電
池では、(i)高エネルギー密度、(ii)低自己放電
、(iii)鳥兜・放電効率および(1v)長サイクル
寿命を同時に満足するものは得られていなかった。
池では、(i)高エネルギー密度、(ii)低自己放電
、(iii)鳥兜・放電効率および(1v)長サイクル
寿命を同時に満足するものは得られていなかった。
[問題点を解決するための手段]
本発明者らtよ、前記4つの電池性能を同時に満足する
電極材料について種々検討した結果、特定渚の複索環式
化合物を含有するアニリン系化合物と複素環式化合物と
の酸化共重合体を正極に用いることによって、前記4つ
の電池性能を同時に満足する非水二次電池が得られるこ
とを見い出し、本発明に到達した。
電極材料について種々検討した結果、特定渚の複索環式
化合物を含有するアニリン系化合物と複素環式化合物と
の酸化共重合体を正極に用いることによって、前記4つ
の電池性能を同時に満足する非水二次電池が得られるこ
とを見い出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、正極、負極および非水電解液を主要構
成要素とする非水二次電池において、正極として下記の
一般式(a)、(b)および(c)で表わされる複素環
式化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を1〜5
0モル%含有するアニリン系化合物と前記複素環式化合
物との酸化共重合体を用いることを特徴とする非水二次
電池に関する。
成要素とする非水二次電池において、正極として下記の
一般式(a)、(b)および(c)で表わされる複素環
式化合物から選ばれた少なくとも一種の化合物を1〜5
0モル%含有するアニリン系化合物と前記複素環式化合
物との酸化共重合体を用いることを特徴とする非水二次
電池に関する。
〔式中、1又r、RnおよびRILLは炭素数が1〜1
0のアルキル基、X、YおよびZは0.1または2であ
る) 本発明で用いられるアニリン系化合物は、一般式 〔但し、式中、Rは炭素数が1〜10のアルキル基また
はアルコ壬シ基、nは0,1または2である。〕 で表わされるものであり、代表例としてはアニリン、2
−メチル−アニリン、3−メチル−アニリン、2,3−
ジメチル−アニリン、2,5−ジメチル−アニリン、3
.5−ジメチル−アニリン、2−メトキシ−アニリン、
3−メトキシ−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−エトキシ−ア
ニリン、2−エチル−アニリン、2.5−ジエトギシー
アニリン等があげられる。これらのアニリン系化合物の
うちではアニリンが好ましい。
0のアルキル基、X、YおよびZは0.1または2であ
る) 本発明で用いられるアニリン系化合物は、一般式 〔但し、式中、Rは炭素数が1〜10のアルキル基また
はアルコ壬シ基、nは0,1または2である。〕 で表わされるものであり、代表例としてはアニリン、2
−メチル−アニリン、3−メチル−アニリン、2,3−
ジメチル−アニリン、2,5−ジメチル−アニリン、3
.5−ジメチル−アニリン、2−メトキシ−アニリン、
3−メトキシ−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−エトキシ−ア
ニリン、2−エチル−アニリン、2.5−ジエトギシー
アニリン等があげられる。これらのアニリン系化合物の
うちではアニリンが好ましい。
本発明においてアニリン系化合物の共重合成分として用
いられる複素環式化合物は、前記一般式<a>で表わさ
れるチオフェン系化合物、前記一般式(b)で表わされ
るビロール系化合物および前記一般式(c)で表わされ
るフラン系化合物である。
いられる複素環式化合物は、前記一般式<a>で表わさ
れるチオフェン系化合物、前記一般式(b)で表わされ
るビロール系化合物および前記一般式(c)で表わされ
るフラン系化合物である。
一般式(a)で表わされるチオフェン系化合物の貝体例
どしては、チオフェン、2−メチル−チオフェン、3−
メチル−チオフェン等があげられるが、これらのチオフ
ェン系化合物のうちではチオフエンが好ましい。
どしては、チオフェン、2−メチル−チオフェン、3−
メチル−チオフェン等があげられるが、これらのチオフ
ェン系化合物のうちではチオフエンが好ましい。
一般式(b)で表わされるビロール系化合物の具体例と
しては、ビロール、2−メチル−ビロール、3−メチル
−ビロール等があげられる。これらビロール系化合物の
うちではビロールが好ましい。
しては、ビロール、2−メチル−ビロール、3−メチル
−ビロール等があげられる。これらビロール系化合物の
うちではビロールが好ましい。
一般式(c)で表わされるフラン系化合物の具体例とし
ては、フラン、2−メチル−フラン、3−メチル−フラ
ン等をあげることができるが、これらのフラン系化合物
のうちでもフランが好ましい。
ては、フラン、2−メチル−フラン、3−メチル−フラ
ン等をあげることができるが、これらのフラン系化合物
のうちでもフランが好ましい。
一般式(a)で表わされるチオフェン系化合物、一般式
(b)で表わされるビロール系化合物および一般式(c
)で表わされるフラン系化合物は併用してもよい。
(b)で表わされるビロール系化合物および一般式(c
)で表わされるフラン系化合物は併用してもよい。
酸化共重合体中のチオフェン系化合物、ビロール系化合
物、フラン系化合物またはこれらの混合物の含右遣は、
1〜50モル%であり、好ましくは1〜30Tニル%の
範囲である。酸化共重合体中のチオフェン系化合物、ビ
ロール系化合物、フラン系化合物またはこれらの混合物
の含有■が1モル%未満では、共重合効果が得られず、
電池性能の改良効果が認められない。一方、酸化共重合
体中のチオフェン系化合物、ビロール系化合物、フラン
系化合物またはこれらのa合物の含有量が50モル%よ
り多い場合には、ドープ率の充分高いものが得られず、
性能の良好な電池が得られ難い。
物、フラン系化合物またはこれらの混合物の含右遣は、
1〜50モル%であり、好ましくは1〜30Tニル%の
範囲である。酸化共重合体中のチオフェン系化合物、ビ
ロール系化合物、フラン系化合物またはこれらの混合物
の含有■が1モル%未満では、共重合効果が得られず、
電池性能の改良効果が認められない。一方、酸化共重合
体中のチオフェン系化合物、ビロール系化合物、フラン
系化合物またはこれらのa合物の含有量が50モル%よ
り多い場合には、ドープ率の充分高いものが得られず、
性能の良好な電池が得られ難い。
本発明の二次電池の正極に用いられる酸化共重合体は、
電気化学的重合または化学的重合のいずれの方法でも製
造することができる。
電気化学的重合または化学的重合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、七ツマ−の重合は陽極
酸化により行われる。そのためには例えば2〜20m△
/12の電流密麿が用いられる。多くは10〜300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、チオフェン系化合物、ビロール系化合物、フラ
ン系化合物が可溶な補助液体の存在下で行われる。その
ためには水ま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ぎは少量の水を穏加してもよい
。
酸化により行われる。そのためには例えば2〜20m△
/12の電流密麿が用いられる。多くは10〜300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、チオフェン系化合物、ビロール系化合物、フラ
ン系化合物が可溶な補助液体の存在下で行われる。その
ためには水ま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ぎは少量の水を穏加してもよい
。
優れた有機溶剤は、アルコール、エーテル例えばジオキ
サンまたはデトラヒドロフラン、アセトンまたはアセト
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−メチルピロリドンであるが、必ずしもこれらに限
定されるものではない。
サンまたはデトラヒドロフラン、アセトンまたはアセト
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−メチルピロリドンであるが、必ずしもこれらに限
定されるものではない。
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 Fi 、ASFi; 。
オンとしてBFイ、As Fi 、ASFi; 。
5bFi、5bCj−、PFi、C10イ。
トISO’;iおよび5042−の基を含有する塩を意
味する。
味する。
これらの塩は、カチオンどして例えばH+、4級アンモ
ニウムカヂオン、リヂウム、ナトリウムまたはカリウム
を含有する。この種の化合物の使用は既知であって、本
発明の対象ではない。これらの化合物は、通常は酸化共
重合体がアニオン性錯化合物化剤を20〜100T::
ル%含有する小で用いられる。
ニウムカヂオン、リヂウム、ナトリウムまたはカリウム
を含有する。この種の化合物の使用は既知であって、本
発明の対象ではない。これらの化合物は、通常は酸化共
重合体がアニオン性錯化合物化剤を20〜100T::
ル%含有する小で用いられる。
酸化共重合体を化学的方法で製造する場合には、例えば
アニリン系化合物とチオフェン系化合物、ビロール系化
合物またはフラン系化合物の混合物を水溶液中で強酸に
より、または無償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、酸化共
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、酸化共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。
アニリン系化合物とチオフェン系化合物、ビロール系化
合物またはフラン系化合物の混合物を水溶液中で強酸に
より、または無償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、酸化共
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、酸化共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、種々の方法により得ら
れる。例えば電気化学的酸化共重合法の場合は、通常、
酸化共重合体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?する共重合体が形成される。陽極が平
らな形状ならば、共重合体の平らな層が形成される。酸
化共重合体微粉末の製法を利用りるときは、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50〜150バールの圧力が用いられる。
れる。例えば電気化学的酸化共重合法の場合は、通常、
酸化共重合体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?する共重合体が形成される。陽極が平
らな形状ならば、共重合体の平らな層が形成される。酸
化共重合体微粉末の製法を利用りるときは、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50〜150バールの圧力が用いられる。
アニオン性の錯化合物化した酸化共重合体を製造するだ
めのこの既知方法によれば、任意の形の成形体を得るこ
とができる。即ち、例えば薄膜、板または立体形態の成
形物が用いられる。
めのこの既知方法によれば、任意の形の成形体を得るこ
とができる。即ち、例えば薄膜、板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tqられる酸化共重合体は、
そのまま本発明の二次電池の正極として用いてもよいし
、また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。
そのまま本発明の二次電池の正極として用いてもよいし
、また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に用いられる負極は特に制限はな
く、例えば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、ボリパラフエニ、レン、ポリアセチレ
ン等の電導性高分子、グラファイト、Ti 82等の層
間化合物、リチウム、ナトリウム、リチウム−アルミニ
ウム等のアルカリ金属またはその合金等があげられるが
、これらのうちで好ましいものとしてはポリアセチレン
、ポリバラフェニレン、リチウム−アルミニウム合金を
あげることができる。
く、例えば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、ボリパラフエニ、レン、ポリアセチレ
ン等の電導性高分子、グラファイト、Ti 82等の層
間化合物、リチウム、ナトリウム、リチウム−アルミニ
ウム等のアルカリ金属またはその合金等があげられるが
、これらのうちで好ましいものとしてはポリアセチレン
、ポリバラフェニレン、リチウム−アルミニウム合金を
あげることができる。
本発明の二次電池の電極として用いられる酸化共重合体
および電導性高分子には、当該業者に良く知られている
ように他の適当な導電材料、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、炭素繊維等を
混合してもよい。
および電導性高分子には、当該業者に良く知られている
ように他の適当な導電材料、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、炭素繊維等を
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)、エチレンーブロビ
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)、エチレンーブロビ
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の電解液の溶媒として単独または
混合して用いられる有機溶媒としては次のものがあげら
れる。
混合して用いられる有機溶媒としては次のものがあげら
れる。
アルキレン ニトリル二例、クロトニトリル(液状範囲
、−51,1℃〜120℃)トリアルキル ボレートコ
例、ホウ酸トリメチル、(cH30) 3B (1状t
’囲、−29,3℃〜67℃)テトラアルキル シリケ
ート:例、ケイ酸テトラメチル、(cH30)4 St
(沸点、121℃)ニトロアルカン二側、ニトロメ
タン、 Cl−l3NO2(液状範囲、−17℃〜100.8℃
)アルキルニトリル:例、アセトニトリル、Cl−13
ON (液状範囲、−45℃〜81.6℃)ジアルキル
アミド:例、ジメチルホルムアミド、トIC0N
(cH3)2 (液状範囲、−60,48℃〜149℃)(液状範囲、
−16℃〜202℃) モノカルボン酸エステル二個、酢酸エチル(液状範囲、
−83,6〜77.06℃)9い18721例1.9.
ア/lz t /lz l−□1.〜ト、HC(OCH
3)3 (沸点、 103℃)(液状範囲、−42〜
206℃) ジアルキル カルボネートニ例、ジメヂルカルボネート
、○C(OCH3)2 (液状範囲、2〜90℃) (液状範囲、−48〜242℃) モノエーテル:例、ジエチルニーデル (液状範囲、−116〜34.5℃) ポリエーテル:例、1,1−および1,2−ジメトキシ
エタン(液状範囲、それぞれ−113,2〜64.5℃
および一58〜83℃) 環式エーテル: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二側、ベンゼンスルホニ
ル クロライド(液状範囲、14.5〜251℃) 芳香族ホスボン酸二ハロゲン化物:例、ベンゼンホスホ
ニル ジクロライド(沸点、258℃)芳香族チオホス
ホン酸二ハロゲン化物二個、ベンゼン チオホスホニル
ジクロライド(沸点、5M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、塩化アセチル
(液状範囲、−112〜50,9℃)、臭化アセチル(
液状範囲、−9f3〜76℃)、塩化プロピオニル(液
状範囲、−94〜80℃〉 飽和複索環式化合物二個、テトラヒドロチオフェン(液
状範囲、−96〜121℃):3−メチル−2−オキサ
ゾリドン(!!!点、15.9℃)ジアルキル スルフ
ァミン酸 ハロゲン化物:例、ジメチル スルファミル
クロライド (沸点、10mmで80℃) アルキル ハロスルボネート:例、クロロスルホン酸エ
チル(FM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℃)五員不飽和複素環
式化合物:例、1−メチルビ1コール(沸点、114℃
)、2.4−ジメチルデアゾール(沸点、144℃)、
フラン(液状範囲、−85,65〜3136℃)、 二塩基カルボン酸のニスデルおよび/またはハロゲン化
物:例、エチル オキザリル 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:例、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℃)ジアルキル号ルフエート二個、ジメチルナルフ
ェート(液状範囲、−31,75〜188.5℃)ジア
ルキル ナルファイト二個、ジメチルサルファイ1〜
(沸点、126℃) アルキレン サルファイト二個、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:例、塩化メチレン〈液状範囲、−
95〜40℃)、1.3−ジクロロプロパ二ノ〈液状範
囲、−995〜120.4℃〉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−ジ第4−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ルボネート、スル
ボラン、γ−ブチロラク1〜ン、エチレン グリコール
ナルファイ1−、ジメチルサルファイト、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
囲を有づるからであり、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。
、−51,1℃〜120℃)トリアルキル ボレートコ
例、ホウ酸トリメチル、(cH30) 3B (1状t
’囲、−29,3℃〜67℃)テトラアルキル シリケ
ート:例、ケイ酸テトラメチル、(cH30)4 St
(沸点、121℃)ニトロアルカン二側、ニトロメ
タン、 Cl−l3NO2(液状範囲、−17℃〜100.8℃
)アルキルニトリル:例、アセトニトリル、Cl−13
ON (液状範囲、−45℃〜81.6℃)ジアルキル
アミド:例、ジメチルホルムアミド、トIC0N
(cH3)2 (液状範囲、−60,48℃〜149℃)(液状範囲、
−16℃〜202℃) モノカルボン酸エステル二個、酢酸エチル(液状範囲、
−83,6〜77.06℃)9い18721例1.9.
ア/lz t /lz l−□1.〜ト、HC(OCH
3)3 (沸点、 103℃)(液状範囲、−42〜
206℃) ジアルキル カルボネートニ例、ジメヂルカルボネート
、○C(OCH3)2 (液状範囲、2〜90℃) (液状範囲、−48〜242℃) モノエーテル:例、ジエチルニーデル (液状範囲、−116〜34.5℃) ポリエーテル:例、1,1−および1,2−ジメトキシ
エタン(液状範囲、それぞれ−113,2〜64.5℃
および一58〜83℃) 環式エーテル: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二側、ベンゼンスルホニ
ル クロライド(液状範囲、14.5〜251℃) 芳香族ホスボン酸二ハロゲン化物:例、ベンゼンホスホ
ニル ジクロライド(沸点、258℃)芳香族チオホス
ホン酸二ハロゲン化物二個、ベンゼン チオホスホニル
ジクロライド(沸点、5M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、塩化アセチル
(液状範囲、−112〜50,9℃)、臭化アセチル(
液状範囲、−9f3〜76℃)、塩化プロピオニル(液
状範囲、−94〜80℃〉 飽和複索環式化合物二個、テトラヒドロチオフェン(液
状範囲、−96〜121℃):3−メチル−2−オキサ
ゾリドン(!!!点、15.9℃)ジアルキル スルフ
ァミン酸 ハロゲン化物:例、ジメチル スルファミル
クロライド (沸点、10mmで80℃) アルキル ハロスルボネート:例、クロロスルホン酸エ
チル(FM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℃)五員不飽和複素環
式化合物:例、1−メチルビ1コール(沸点、114℃
)、2.4−ジメチルデアゾール(沸点、144℃)、
フラン(液状範囲、−85,65〜3136℃)、 二塩基カルボン酸のニスデルおよび/またはハロゲン化
物:例、エチル オキザリル 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:例、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℃)ジアルキル号ルフエート二個、ジメチルナルフ
ェート(液状範囲、−31,75〜188.5℃)ジア
ルキル ナルファイト二個、ジメチルサルファイ1〜
(沸点、126℃) アルキレン サルファイト二個、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:例、塩化メチレン〈液状範囲、−
95〜40℃)、1.3−ジクロロプロパ二ノ〈液状範
囲、−995〜120.4℃〉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−ジ第4−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ルボネート、スル
ボラン、γ−ブチロラク1〜ン、エチレン グリコール
ナルファイ1−、ジメチルサルファイト、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
囲を有づるからであり、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。
本発明の非水二次電池の電解液に用いられる支持電解質
の代表的なカブオン成分としては、例えばポーリングの
電気陰性度値が1.6を超えない金属の金属陽イオンか
または一般式がRMH+またはR3E”(但し、Rは炭
素4−× × 数が1〜10のアルキル基またはアリール基、MはN、
PまたはAS原子、Eは○またはS原子、×はOから4
までの整数)で表わされる有機陽イオンがあげられ、ま
た、支持電解質の代表的なアニオン成分どしては、例え
ばCJJO”;+ 、PFi 。
の代表的なカブオン成分としては、例えばポーリングの
電気陰性度値が1.6を超えない金属の金属陽イオンか
または一般式がRMH+またはR3E”(但し、Rは炭
素4−× × 数が1〜10のアルキル基またはアリール基、MはN、
PまたはAS原子、Eは○またはS原子、×はOから4
までの整数)で表わされる有機陽イオンがあげられ、ま
た、支持電解質の代表的なアニオン成分どしては、例え
ばCJJO”;+ 、PFi 。
As Fii 、 As Fi 、 SO3CF′i、
BF′4.およびBR″4 (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
。
BF′4.およびBR″4 (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
。
支持電解質の具体例としては、Li PFa 。
Li Sb Fa 、 Li CJ 04 、 Li
As Fa 。
As Fa 。
CF35○3 Li 、 Li 13F4 、1i B
(Bu)4 。
(Bu)4 。
Li B (ET)2 (Bu)2. Na PFs
。
。
Na BF4 、 NaΔSFo、NaB(Bu)4゜
KB (Bu)4.KAs Faなどをあげルコトカテ
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上を混合して
使用してもよい。
KB (Bu)4.KAs Faなどをあげルコトカテ
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上を混合して
使用してもよい。
支持電解質のi11度は、正極に用いる酸化共重合体の
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/交の範囲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。
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/交の範囲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。
本発明の非水二次電池において、酸化共重合体にドープ
されるドーパントの岳は、酸化共重合体の繰り返し単位
1モルに対して、10〜100モル%であり、好ましく
は10〜75モル%である。
されるドーパントの岳は、酸化共重合体の繰り返し単位
1モルに対して、10〜100モル%であり、好ましく
は10〜75モル%である。
ドープ伍は、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
ずれの方法でドーピングを行なってもよい。
よって自由に制御することができる。一定電流下でも一
定電圧下でもまた電流およ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。
本発明においては、必翌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、本発明の二次電池において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
さける場合もあるので、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。
種のものは、酸素または水と反応して電池の性能を低下
さける場合もあるので、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、サイクルズ1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、
本発明の二次電池は、軽石、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。
・放電効率が高く、サイクルズ1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、
本発明の二次電池は、軽石、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。
[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
[酸化共重合体の製造方法]
ガラス容器に蒸留水、1−IBF4 、アニリンおよび
チオフェンを加え、HBF4の濃度が1.5モル、アニ
リンおよびチオフェンの濃度がそれぞれ0.7モルおよ
び0.1モルになるように調製した。水溶液中に2 c
mの間隔で各々6α2の2つの白金?Tf iを装入し
た後、攪拌下に電気量120アンペア・秒で電解した。
チオフェンを加え、HBF4の濃度が1.5モル、アニ
リンおよびチオフェンの濃度がそれぞれ0.7モルおよ
び0.1モルになるように調製した。水溶液中に2 c
mの間隔で各々6α2の2つの白金?Tf iを装入し
た後、攪拌下に電気量120アンペア・秒で電解した。
この際、陽極板上に黒紫色の酸化共重合体が析出した。
被覆された陽極を蒸留水で3回繰り返し洗浄し、次いで
10℃で真空乾燥後、生成した酸化共重合体フィルムを
白金板から剥離した。(R−スペクトル分析から、得ら
れた酸化共重合体は4.7モル%のチオフェンを含有し
ていることが分った。
10℃で真空乾燥後、生成した酸化共重合体フィルムを
白金板から剥離した。(R−スペクトル分析から、得ら
れた酸化共重合体は4.7モル%のチオフェンを含有し
ていることが分った。
器に1,7dのチタニウムテトラブトキサイドを加え、
30dのアニソールに溶かし、次いで2.7戒のトリエ
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。
30dのアニソールに溶かし、次いで2.7戒のトリエ
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100 mlで5回繰り返
し洗浄した。、1〜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、シス含皐98
%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ざ密度は0.309/CCであり
、その電気伝m度(直流四端子法)は20℃で3.2×
10−9Ω−1・cm”であった。
℃に保ったまま精製トルエン100 mlで5回繰り返
し洗浄した。、1〜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、シス含皐98
%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ざ密度は0.309/CCであり
、その電気伝m度(直流四端子法)は20℃で3.2×
10−9Ω−1・cm”であった。
[電池実験]
前記の方法で1nられたアニリンとチオフェンのL
酸化共重合体フィルムおよび膜状アセチレン重合体から
、それぞれ直径20mの円板を切り抜いて、それぞれ正
極および負極の活物質として、電池を構成した。
、それぞれ直径20mの円板を切り抜いて、それぞれ正
極お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..8αメツシユの負極用白金網集電
体、3は直径201mの円板状負極、4は直径20#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20WIRの円板状
正極、6は直径20..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..8αメツシユの負極用白金網集電
体、3は直径201mの円板状負極、4は直径20#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20WIRの円板状
正極、6は直径20..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
の凹部の五部に入れ、さらに正極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陶1
f!J4を市ね、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。
の凹部の五部に入れ、さらに正極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陶1
f!J4を市ね、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、常法に従って蒸留脱水したテトラヒド
ロフランに溶解した1ipFeの1モル/吏溶液を用い
た。
ロフランに溶解した1ipFeの1モル/吏溶液を用い
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、一定電流下(1,7771A / eta 2)
で正極および負極へのドーピング量がそれぞれ50モル
%および6モル%に相当する電気通を流して充電した。
中で、一定電流下(1,7771A / eta 2)
で正極および負極へのドーピング量がそれぞれ50モル
%および6モル%に相当する電気通を流して充電した。
充電終了後、直ちに一定電流下(1,571’LA/C
M2)で、放電を行ない電池電圧が0.20 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
の繰り返し試験を行なったところ、充・放電効率が、6
0%に低下するまでに充・放電の繰り返し回数は、53
0回を記録した。
M2)で、放電を行ない電池電圧が0.20 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
の繰り返し試験を行なったところ、充・放電効率が、6
0%に低下するまでに充・放電の繰り返し回数は、53
0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、124W
−hr/ K9で、最鳥兜・放電効率はioo%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2.3%であった。
−hr/ K9で、最鳥兜・放電効率はioo%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2.3%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、ブリチン・オブ・ザ・ケミカル・ソサイアティ
・オプ・ジャパン、第51巻、第2091頁(1978
年> (Bull、 Chem、 Soc、
Japan、。
代りに、ブリチン・オブ・ザ・ケミカル・ソサイアティ
・オプ・ジャパン、第51巻、第2091頁(1978
年> (Bull、 Chem、 Soc、
Japan、。
51、2091(1978))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 / cm
’の圧力で20mφの円板状に成形したものを負極とし
て用いた以外は、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60%に低下づ−る
までの繰り返し回数は481回を記録した。この電池の
エネルギー密度は130W −hr/ K9であり、最
鳥兜・放電効率は100%であった。また、充電したま
まで62時間放青したところその自己放電率は2.7%
であった。
製造したポリバラフェニレンを1 ton / cm
’の圧力で20mφの円板状に成形したものを負極とし
て用いた以外は、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60%に低下づ−る
までの繰り返し回数は481回を記録した。この電池の
エネルギー密度は130W −hr/ K9であり、最
鳥兜・放電効率は100%であった。また、充電したま
まで62時間放青したところその自己放電率は2.7%
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Li−Aρ合金(原子比が1:1)を負極に用い
た以外は、実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を(
1なった。ぞの結果充・放電効率が60%に低下するま
での繰返し回数(よ615回を記録した。この電池のエ
ネルギー密度は204W・hr/Kgであり、最鳥兜・
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1.6%であっ
た。
代りにLi−Aρ合金(原子比が1:1)を負極に用い
た以外は、実施例1と全く同じ方法で〔電池実験〕を(
1なった。ぞの結果充・放電効率が60%に低下するま
での繰返し回数(よ615回を記録した。この電池のエ
ネルギー密度は204W・hr/Kgであり、最鳥兜・
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1.6%であっ
た。
実施例 4〜5、 比較例
実施例1において共重合成分として用いたチオフェンの
代りに表に示したモノマーを共重合成分として同モル用
いた以外は、実施例1と全く同様の方法で〔酸化共重合
体の製造〕および〔電池実験〕を行なった。なお、共重
合成分を用いない比較例についても同様に行4iつだ1
.その結果を表に示した。
代りに表に示したモノマーを共重合成分として同モル用
いた以外は、実施例1と全く同様の方法で〔酸化共重合
体の製造〕および〔電池実験〕を行なった。なお、共重
合成分を用いない比較例についても同様に行4iつだ1
.その結果を表に示した。
表
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)
- 【特許請求の範囲】 正極、負極および非水電解液を主要構成要素とする非水
二次電池において、正極として下記の一般式(a)、(
b)および(c)で表わされる複素環式化合物から選ば
れた少なくとも一種の化合物を1〜50モル%含有する
アニリン系化合物と前記複素環式化合物との酸化共重合
体を用いることを特徴とする非水二次電池。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、R′、R″およびR′″は炭素数が1〜10の
アルキル基、X、YおよびZは0、1または2である。 〕
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60119746A JPS61279059A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 非水二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60119746A JPS61279059A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 非水二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61279059A true JPS61279059A (ja) | 1986-12-09 |
Family
ID=14769116
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60119746A Pending JPS61279059A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 非水二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61279059A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61271746A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Ricoh Co Ltd | 有機二次電池 |
-
1985
- 1985-06-04 JP JP60119746A patent/JPS61279059A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61271746A (ja) * | 1985-05-27 | 1986-12-02 | Ricoh Co Ltd | 有機二次電池 |
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