JPS6229076A - Secondary cell - Google Patents
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- JPS6229076A JPS6229076A JP60167627A JP16762785A JPS6229076A JP S6229076 A JPS6229076 A JP S6229076A JP 60167627 A JP60167627 A JP 60167627A JP 16762785 A JP16762785 A JP 16762785A JP S6229076 A JPS6229076 A JP S6229076A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、充放電時の負極の崩壊が防止された、エネル
ギー密度が高く、自己放電率が低く、かつ充放電効率の
高い高性能二次電池に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention provides a high-performance secondary battery with high energy density, low self-discharge rate, and high charge-discharge efficiency, in which collapse of the negative electrode during charging and discharging is prevented. Regarding the next battery.
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点]現在
、汎用されている二次電池には、鉛蓄電池、ニッケルー
カドミウム電池等がある。これらの二次電池は、単セル
の電池電圧が2、OV程度であり、一般には水溶液系電
池である。[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Currently, commonly used secondary batteries include lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries, and the like. These secondary batteries have a single cell battery voltage of about 2.0V, and are generally aqueous batteries.
近年、電池電圧を高く取ることができる二次電池として
、リチウムを負極に用い、電導性高分子、層間化物、無
機酸化物等を正極に用いた二次電池化の研究が盛んに行
なわれており、特に電導性高分子を正極に用い、リチウ
ムを負極に用いた二次電池は、高エネルギ密度二次N池
として期待さねている。In recent years, research has been actively conducted on secondary batteries that can achieve high battery voltage by using lithium as the negative electrode and conductive polymers, interlayer compounds, inorganic oxides, etc. as the positive electrode. In particular, a secondary battery using a conductive polymer as a positive electrode and lithium as a negative electrode has no hope as a high energy density secondary N battery.
上記電池の正極として使用される電導性高分子としては
、ポリアセチレンをはじめ、ポリチオフェン、ポリバラ
フェニレン及びポリピロール等のごとき主鎖に共役二重
結合を有する導電性高分子が知られている〔ジエー・エ
イチ・カーフマン。As the conductive polymer used as the positive electrode of the above-mentioned battery, conductive polymers having a conjugated double bond in the main chain such as polyacetylene, polythiophene, polyparaphenylene, and polypyrrole are known [J. H.Curfman.
ジエー・ダブル・カウファ一、ニー・ジェー・ヒーガー
、アール・カーナー、ニー・ジー・マクダイアミド、フ
ィジックスレビュー、、821第2327頁(1982
年)、 (J、H,Kaufman、J、W、Kaw
fer。J. Double Kaufer, N. J. Heeger, Earl Kerner, N. G. McDiarmid, Physics Review, 821, p. 2327 (1982)
), (J, H, Kaufman, J, W, Kaw
fer.
A、 J、 Heeger、 R,Kaner、 A、
G、 HacD iarm id、 phys、 R
ev、 。A., J., Heeger, R., Kaner, A.
G, HacD arm id, phys, R
ev, .
B:≧−(ジ、 2327 (1982) >
) 。B:≧-(J, 2327 (1982)>
).
また、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正極として用いる提
案もすでになされている〔ニー・ジー・マクダイアミド
等、ポリマー・プレプリンツ、第25巻、庵2.第24
8頁(1984年)< A、 G、 HacDiarm
id等、POIVgler、PreprintS、25
. Ik2、248 (1984) > 、佐々木等
、電気化学協会第50回大会要旨集、123頁(198
3年)、電気化学協会筒51回大会要旨集、228頁(
1984年)〕。In addition, there has already been a proposal to use polyaniline obtained by oxidative polymerization of aniline as a positive electrode for aqueous or non-aqueous batteries [N.G. MacDiamide et al., Polymer Preprints, Vol. 25, Iori 2. 24th
8 pages (1984) < A, G, HacDiarm
id etc., POIVgler, PreprintS, 25
.. Ik2, 248 (1984) >, Sasaki et al., Proceedings of the 50th Conference of the Electrochemical Society, p. 123 (198
3 years), Proceedings of the 51st Electrochemical Society of Japan, p. 228 (
1984)].
これらの電電導性高子のうち、高エネルギー密度、低自
己放電率、高充放電効率、長サイクル寿命等を考慮する
とポリアニリンを正極として使用するのが最も好ましい
。しかし、リチウムを負極活物質とし、ポリアニリンを
正極活物質として二次電池反応を行なう場合には、充電
時に、リチウムイオンが還元されてリチウム金属になる
とき、デンドライトが生じ、充放電効率の低下及び正・
負極の短絡等の問題がある。そのため、デンドライトを
防止し、負極の充放電効率、サイクル寿命を改良するた
めの技術開発も数多く報告されており、例えばメチル化
した環状エーテル系溶媒を電池の電解液の溶媒として用
いる方法(ケー・エム・アブラハム等“リチウム バッ
チリーズ″。Among these electrically conductive polymers, it is most preferable to use polyaniline as the positive electrode in view of its high energy density, low self-discharge rate, high charge/discharge efficiency, long cycle life, etc. However, when carrying out a secondary battery reaction using lithium as a negative electrode active material and polyaniline as a positive electrode active material, dendrites are formed when lithium ions are reduced to lithium metal during charging, resulting in a decrease in charge/discharge efficiency and Positive
There are problems such as shorting of the negative electrode. Therefore, many technological developments have been reported to prevent dendrites and improve the charge/discharge efficiency and cycle life of negative electrodes. M Abraham et al. “Lithium Batches”.
ジェー・ピー・カルバフ1編集、アカデミツクプレス発
行、ロンドン(1983年) <K、H,Abrah
am etat、 in″Lithium Batte
ries ” 、 J、P、Gabano。Edited by J.P. Kalbuff 1, published by Academic Press, London (1983) <K, H, Abraham
am etat, in″Lithium Batte
ries”, J, P, Gabano.
edito、l、 Academic press、L
ondon (1983) > )や電解液系に添加物
を配合したり、電極自体をアルミニウムと合金化するこ
とにより、リチウムのデンドライトを防止する方法〔特
開昭59−108281号〕等が提案されている。しか
し、上記方法は、デンドライトの改良効果が必ずしも満
足すべきものではないばかりではなく、リチウム−アル
ミニウム合金を電極に用いた場合は、合金電極が崩壊し
、電池としての性能を維持できない等の問題があった。edito, l, academic press, l
Ondon (1983) > ), a method of preventing lithium dendrites by adding additives to the electrolyte system or alloying the electrode itself with aluminum [Japanese Patent Application Laid-open No. 108281/1983] has been proposed. There is. However, with the above method, not only is the dendrite improvement effect not necessarily satisfactory, but when a lithium-aluminum alloy is used for the electrode, the alloy electrode collapses and the performance as a battery cannot be maintained. there were.
また、銀とアルカリ金属との固溶体を負極として用いる
ことも提案されている(特開昭56−73860号)。It has also been proposed to use a solid solution of silver and an alkali metal as a negative electrode (Japanese Unexamined Patent Publication No. 73860/1983).
この場合はリチウムとアルミニウムとの合金のような崩
壊はないが、十分に速く合金化するアルカリ金属の量が
少なく、金属状のアルカリ金属が合金化しないまま析出
する場合があり、これを防ぐために多孔質体の使用など
を推奨している。従って、大電流の充電効率は悪く、ま
たアルカリ金属比率の多い合金は充放電による微細化が
徐々に加速され、サイクル寿命が急激に減少する等の問
題があり、高エネルギー密度、低自己放電率、高充放電
効率及び長サイクル寿命の二次電池は得られていなかっ
た。 。In this case, there is no collapse like in the alloy of lithium and aluminum, but the amount of alkali metal that alloys quickly enough is small, and the metallic alkali metal may precipitate without being alloyed. To prevent this, The use of porous materials is recommended. Therefore, the charging efficiency of large currents is poor, and alloys with a high alkali metal ratio gradually accelerate the refinement due to charging and discharging, leading to problems such as a rapid decrease in cycle life, high energy density, and low self-discharge rate. However, a secondary battery with high charge/discharge efficiency and long cycle life has not been obtained. .
[問題点を解決するための手段]
本発明者らは、前記従来技術の欠点を解決すべく種々検
討した結果、リチウム−アルミニウム合金と結着剤とか
らなる複合体を負極に用いることにより、リチウム−ア
ルミニウム合金が充放電時に崩壊することがなく、高性
能の二次電池が得られることを見出し、本発明を完成す
るに至った。[Means for Solving the Problems] As a result of various studies in order to solve the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques, the present inventors found that by using a composite consisting of a lithium-aluminum alloy and a binder for the negative electrode, The present inventors have discovered that a lithium-aluminum alloy does not disintegrate during charging and discharging, and that a high-performance secondary battery can be obtained, leading to the completion of the present invention.
即ち、本発明は、正極にアニリン系重合体、負極にリチ
ウム−アルミニウム合金と結着剤とからなる複合体を用
いることを特徴とする二次電池に関する。That is, the present invention relates to a secondary battery characterized by using an aniline polymer for the positive electrode and a composite consisting of a lithium-aluminum alloy and a binder for the negative electrode.
本発明で負極として使用される複合体は、リチウム−ア
ルミニウム合金と結着剤との混合物から作製される成形
体を意味する。The composite used as a negative electrode in the present invention means a molded body made from a mixture of a lithium-aluminum alloy and a binder.
本発明において負極の構成要素の一つとして使用される
リチウム−アルミニウム合金は、リチウムとアルミニウ
ムの元素組成比が10+90から90:10までのもの
が利用できるが、実用的にはアルミニウム中のリチウム
の拡散速度の大きい、40:60から90:10の範囲
で使用するのが好ましい。リチラム−アルミニウム合金
は、ボールミル等によって粉砕し、粉末状となした後、
篩等によって分級して得られる50から500、好まし
くは200から300メツシュ間の粉末を減圧下、20
0から400℃の温度において乾燥してから用いること
が好ましい。上記の加熱処理によって、合金粉末の表面
上の不純物質が除去され結着剤と混合する時に結着剤と
の接着性が良くなる。The lithium-aluminum alloy used as one of the constituent elements of the negative electrode in the present invention can have an elemental composition ratio of lithium and aluminum ranging from 10+90 to 90:10, but in practical terms, lithium in aluminum is It is preferable to use a ratio of 40:60 to 90:10, which provides a high diffusion rate. The lithium-aluminum alloy is ground into powder using a ball mill, etc., and then
A powder with a mesh size of 50 to 500, preferably 200 to 300, obtained by classifying with a sieve, etc., is sieved under reduced pressure to
It is preferable to use it after drying at a temperature of 0 to 400°C. The above heat treatment removes impurities on the surface of the alloy powder and improves its adhesion to the binder when mixed with the binder.
本発明の負極の構成要素の他の一方の成分として使用さ
れる結着剤は、有機溶媒やで電解質に対して不活性であ
り、かつリチウム−アルミニウム合金とも反応性を有し
ない、不純物や溶出物のないものが好ましい。かかる結
着剤としては、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレ
ン−六フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等
があげられ、これらのうちで好ましいものとしては四フ
ッ化エチレン樹脂をあげることができる。これらの結着
剤は、二種以上を混合して使用してもよい。The binder used as the other component of the negative electrode of the present invention is an organic solvent and is inert to the electrolyte, and does not have any reactivity with the lithium-aluminum alloy. Preferably something with no objects. Such binders include tetrafluoroethylene resin, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene resin, vinylidene fluoride resin, and the like, and among these, tetrafluoroethylene resin is preferred. can. Two or more of these binders may be used in combination.
結着剤の配合量は、リチウム−アルミニウム合金に対し
て1重壷%から50重量%、好ましくは5重量%から2
0重量%である。結着剤の配合量が1重量%未満では、
リチウムルアルミニウム合金の充放電時の崩壊性の改良
効が充分ではなく、−5結着剤の配合量が50重量%よ
り多い場合には、結着剤が表面に浮き出てエネルギー密
度や電気伝導度が低下し、電池性能が悪くなるという難
点を有する。The blending amount of the binder is 1% to 50% by weight, preferably 5% to 2% by weight based on the lithium-aluminum alloy.
It is 0% by weight. If the binder content is less than 1% by weight,
If the disintegration effect of lithium aluminum alloy is not sufficiently improved during charging and discharging, and the amount of -5 binder is more than 50% by weight, the binder will rise to the surface and affect the energy density and electrical conductivity. This has the disadvantage that the battery performance deteriorates due to a decrease in energy consumption.
リチウム−アルミニウム合金と結着剤との混合し、次い
で電極の形状をした金型内に混合物を充填し、常温にて
圧力を加えて成形する方法があげられる。この際の加圧
する圧力は、混合物の充填量等により異なるので一概に
は決められないが、一般には0.2t/c、2から5t
/cm2が良く、最も好ましい圧力範囲は0.5t/n
2から 1.Ot/α2である。One example is a method in which a lithium-aluminum alloy and a binder are mixed, the mixture is then filled into an electrode-shaped mold, and the mixture is molded by applying pressure at room temperature. The pressure to be applied at this time varies depending on the filling amount of the mixture, etc., so it cannot be determined unconditionally, but it is generally 0.2 t/c, 2 to 5 t/c.
/cm2 is good, and the most preferable pressure range is 0.5t/n
2 to 1. Ot/α2.
上記のごとくして成形された複合体は、そのまま負極と
して使用しても充分に本発明の効果を発揮するが、複合
体の成形時に結着剤の融点附近で加熱加圧成形するか、
またはリチウム−アルミニウム合金と結着剤からなる混
合物を加圧成形後、結着剤の融点附近で加熱処理すると
、さらにリチウム−アルミニウム合金と結着剤の接合度
が増加し、電極強度も強くなり、かつ崩壊も結着剤の融
点附近で加熱処理しない未処理品より少なくなるという
利点を有する。この際の加熱時間は、長時間の加熱では
結着剤が融けすぎ合金粉末の表面全体が結着剤で覆われ
るため、リチウムの移動ができなくなる等の逆効果とな
ることから、1分から60分、好ましくは2分から15
分の時間が望ましい。The composite molded as described above can sufficiently exhibit the effects of the present invention even when used as a negative electrode as it is, but when molding the composite, it is necessary to heat and pressure mold it near the melting point of the binder.
Alternatively, if a mixture consisting of a lithium-aluminum alloy and a binder is pressure-formed and then heat-treated near the melting point of the binder, the degree of bonding between the lithium-aluminum alloy and the binder will further increase, and the electrode strength will also become stronger. , and has the advantage of being less likely to disintegrate than an untreated product that is not heat-treated near the melting point of the binder. The heating time at this time is 1 minute to 60 minutes, as long-term heating will melt the binder too much and cover the entire surface of the alloy powder with the binder, making it impossible for lithium to move. minutes, preferably 2 to 15 minutes
Minutes of time is preferred.
なお、リチウム−アルミニウム合金は、水分、酸素、窒
素等に対して極めて反応性が高いことから、粉砕、混合
、成形、加熱等の操作は、不活性ガス雰囲気下または真
空下で行なうことが好まし重合体は、過硫酸アンモニウ
ムや過酸化水素等の酸化剤とアニリン系モノマーを反°
応させて化学的に重合する方法、アニリン系モノマーの
酸性水溶液中に電極を設置し、通電により正極上にアニ
リン系重合体を酸化析出する電気化学的重合方法等、い
ずれの方法で製造したものでもよい。In addition, since lithium-aluminum alloy is extremely reactive to moisture, oxygen, nitrogen, etc., operations such as crushing, mixing, molding, and heating are preferably performed under an inert gas atmosphere or vacuum. The polymer is made by reacting aniline monomers with oxidizing agents such as ammonium persulfate and hydrogen peroxide.
Manufactured by any of the following methods: chemical polymerization method in which an electrode is placed in an acidic aqueous solution of an aniline monomer, and aniline polymer is oxidized and precipitated on the positive electrode by energization. But that's fine.
アニリン系モノマーの代表例としては、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,
6−ジメトキシアニリン、3.5−ジメトキシアニリン
、2−エトキシ−3−メトキシアニリン、2,5−ジフ
ェニルアニリン、2−フェニル−3−メチルアニリン、
2,3゜5−トリメトキシアニリン、2.3−ジメチル
アニリン、2,3.5.6−チトラメチルアニリン等が
あげられるが、これらの中でも好ましいものはアニリン
である。アニリン系重合体の具体的な製造方法は、例え
ばニー・ジー・グリーン及びニー・イー・ウッドハード
、ジャーナル・オブ・ケミカル・フサイアティ1.第9
7巻(1910年)、第2388頁二同第101巻(1
913年)、第1117頁;ニー・キタニ及びジエー・
イズミ等;ブリチン・ケミカル・ソサイアテイ・オブ・
ジャパン、第57巻(1984年)、描、8.第225
4頁に記載されている。Representative examples of aniline monomers include aniline, 2-
Methoxyaniline, 3-methoxyaniline, 2,3-dimethoxyaniline, 2,5-dimethoxyaniline, 2,
6-dimethoxyaniline, 3,5-dimethoxyaniline, 2-ethoxy-3-methoxyaniline, 2,5-diphenylaniline, 2-phenyl-3-methylaniline,
Examples include 2,3.5-trimethoxyaniline, 2.3-dimethylaniline, 2,3.5.6-titramethylaniline, and among these, aniline is preferred. Specific methods for producing aniline polymers are described in, for example, N.G. Green and N.E. Woodhard, Journal of Chemical Fusaiati 1. 9th
Volume 7 (1910), page 2388, volume 101 (1)
913), p. 1117; Ni Kitani and J.
Izumi et al.; Britin Chemical Society of...
Japan, Volume 57 (1984), Illustration, 8. 225th
It is described on page 4.
上記方法で製造したアニリン系重合体は、水分、不純物
等を含有した形で得られることが多く、そのまま正極と
して使用した場合は、これらの水分や不純物等は電池性
能に対して悪影響を及ぼし、特にリチウムとの反応性が
大きいため、自己放電率及びサイクル数を低下させる恐
れがある。従って、アニリン系重合体は、洗浄、乾燥し
て水分や不純物等を除去してから使用することが好まし
い。The aniline polymer produced by the above method is often obtained in a form containing moisture, impurities, etc., and if used as a positive electrode as is, these moisture and impurities will have a negative effect on battery performance. In particular, since it is highly reactive with lithium, there is a risk that the self-discharge rate and number of cycles may be reduced. Therefore, it is preferable to wash and dry the aniline polymer to remove moisture, impurities, etc. before use.
本発明の二次電池に用いる電解液の溶媒としては、非プ
ロトン性で、かつ高誘電率のものが好ましい。例えばエ
ーテル類、ケトン類、アミド類、硫黄化合物、リン酸エ
ステル系化合物、塩素化炭化水素類、エステル類、カー
ボネート類、ニトロ化合物、スルホラン類等を用いるこ
とができるが、これらのうちでもエーテル類、ケトン類
、リン酸エステル系化合物、塩素化炭化水素類、カーボ
ネート類、スルホラン類が好ましい。これらの溶媒の代
表例としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラ
ヒドロフラン、1.4−ジオキサン、モノグリム、4−
メチル−2−ペンタノン、1゜2−ジクロロエタン、γ
−ブチロラクトン、バレロラクトン、ジメトキシエタン
、メチルフォルメート、プロピレンカーボネート、エチ
レンカーボネート、ジメチルホルムアミド、ジメチルス
ルホキシド、ジメチルチオホルムアミド、リン酸エチル
、リン酸メチル、クロロベンゼン、スルホラン、3−メ
チルスルホラン等をあげることができる。The solvent for the electrolytic solution used in the secondary battery of the present invention is preferably aprotic and has a high dielectric constant. For example, ethers, ketones, amides, sulfur compounds, phosphate ester compounds, chlorinated hydrocarbons, esters, carbonates, nitro compounds, sulfolanes, etc. can be used, but among these, ethers , ketones, phosphate ester compounds, chlorinated hydrocarbons, carbonates, and sulfolanes are preferred. Representative examples of these solvents include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, monoglyme, 4-
Methyl-2-pentanone, 1゜2-dichloroethane, γ
-butyrolactone, valerolactone, dimethoxyethane, methylformate, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylthioformamide, ethyl phosphate, methyl phosphate, chlorobenzene, sulfolane, 3-methylsulfolane, etc. can.
これらの溶媒は、二種以上を混合して用いることもでき
る。These solvents can also be used in combination of two or more.
また、本発明の二次電池に用いる支持電解質の具体例と
しては、Li PFe 、Li Sb Fa 。Further, specific examples of the supporting electrolyte used in the secondary battery of the present invention include Li PFe and Li Sb Fa.
Li C104、Li As Fa 、CF3803
Li 。Li C104, Li As Fa, CF3803
Li.
Li BF4 、 Li 8 (81)4 。Li BF4, Li 8 (81) 4.
Li B (Et )2 (8U )2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。Examples include Li B (Et)2 (8U)2, but the present invention is not necessarily limited to these. These supporting electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
支持電解質の再度は、正極に用いるアニリン系重合体の
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/
g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。The supporting electrolyte cannot be unconditionally defined as it varies depending on the type of aniline polymer used in the positive electrode, the type of cathode, charging conditions, operating temperature, type of supporting electrolyte, type of solvent, etc., but in general 0.5-10 mol/
It is preferable that it is within the range of g. The electrolyte may be homogeneous or heterogeneous.
本発明の二次電池において、アニリン系重合体にドープ
されるドーパントの量は、アニリン系重合体の繰り返し
単位1モルに対して、10〜180モル%であり、好ま
しくは20〜〜100モル%である。In the secondary battery of the present invention, the amount of dopant doped into the aniline polymer is 10 to 180 mol%, preferably 20 to 100 mol%, based on 1 mol of repeating units of the aniline polymer. It is.
リチウム−アルミニウム合金においては、リチウムの利
用率を多(した方が、エネルギー密度を上げられるので
有利であるが、全リチウムを利用するとデンドライト等
が起きやすくなることから10%から90%の利用率で
充放電を行うことが好ましい。In lithium-aluminum alloys, it is advantageous to increase the utilization rate of lithium because it increases the energy density, but if all lithium is used, dendrites are more likely to occur, so the utilization rate is between 10% and 90%. It is preferable to perform charging and discharging at
ドープ世やリチウム利用率は、充電の際に流れた電気m
を測定することによって自由に制御することができる。The dope world and lithium usage rate are based on the amount of electricity flowing during charging.
can be freely controlled by measuring.
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行ってもよい。It may be carried out either under constant current, constant voltage, or under varying conditions of current and voltage.
[実 施 例]
次ぎに、実施例及び比較例をあげて本発明をさアニリン
濃度が0.22モル/gの1規定塩酸水溶液100−を
機械的に撹拌しながら、液温を40℃に保つように外部
加熱した。その液中に酸化剤として0.25モル/1相
当の過硫酸アンモニウム((NH4)2320g )を
徐々に添加すると液中にポリアニリンの結晶が析出した
。過硫酸アンモニウムの添加終了後、そのまま40℃に
て3時間保持し、反応を完結させた。得られたポリアニ
リンは、粉末状の緑黒色の結晶であった。この結晶を濾
過し、多量の純水で洗浄後、アンモニア水を用いて中和
した。その後再度水洗浄を行った。次いで、80℃、減
圧下で、5時間水分のなくなるまで乾燥を行った。[Example] Next, Examples and Comparative Examples will be given to demonstrate the present invention.While mechanically stirring a 1N aqueous solution of hydrochloric acid having an aniline concentration of 0.22 mol/g, the liquid temperature was raised to 40°C. It was heated externally to maintain it. When ammonium persulfate ((NH4) 2320 g) equivalent to 0.25 mol/1 was gradually added to the liquid as an oxidizing agent, polyaniline crystals were precipitated in the liquid. After the addition of ammonium persulfate was completed, the temperature was maintained at 40° C. for 3 hours to complete the reaction. The obtained polyaniline was a powdery green-black crystal. The crystals were filtered, washed with a large amount of pure water, and then neutralized with aqueous ammonia. After that, water washing was performed again. Next, it was dried at 80° C. under reduced pressure for 5 hours until moisture disappeared.
乾燥したポリアニリン34gtgを10Mφの金型に充
填し、常温で加圧成形して正極を作製した。A positive electrode was prepared by filling 34 gtg of dried polyaniline into a 10 Mφ mold and press-molding it at room temperature.
(負極の作製)
水域金属(株)社製の元素組成比が50:50のリチウ
ム−アルミニウム合金をボールミルを用いて1時間粉砕
した。得られたリチウム−アルミニウム合金粉末を20
0から300メツシユの篩上にて分級し、その粉末を減
圧に引きながら350℃に加熱して1時間乾燥を行った
。(Preparation of Negative Electrode) A lithium-aluminum alloy with an elemental composition ratio of 50:50 manufactured by Suido Metal Co., Ltd. was ground for 1 hour using a ball mill. The obtained lithium-aluminum alloy powder was
The powder was classified using a 0 to 300 mesh sieve, and the powder was heated to 350°C under reduced pressure and dried for 1 hour.
結着剤の四フッ化エチレン樹脂はダイキン工業(株)社
製のディスパージョン水溶液から、四フッ化エチレン樹
脂粉末を(1)別してから150°Cにて、真空下で乾
燥した。The polytetrafluoroethylene resin used as a binder was obtained by separating the polytetrafluoroethylene resin powder (1) from an aqueous dispersion solution manufactured by Daikin Industries, Ltd., and then drying it under vacuum at 150°C.
前記のように処理して得られたリチウム−アルミニウム
合金粉末と四フッ化エチレン樹脂粉末を重徂比で合金粉
末90に対して樹脂粉末1oの割合で配合し、タンブラ
−混合機にて2時間混合し、合金粉末と樹脂粉末を均一
化した。混合された粉末35mgを10.、、、φの金
型に充填し、常温にて0.5t/cm2の圧力にて加圧
成形した。次いで、得られた成形体を320℃で10分
間熱処理した。成形された負極は、厚みが450μm、
密度が1.1シ/cttr3であった。The lithium-aluminum alloy powder obtained by the above treatment and the tetrafluoroethylene resin powder were mixed at a weight ratio of 90 parts of the alloy powder to 1 part of the resin powder, and the mixture was mixed in a tumbler mixer for 2 hours. They were mixed to homogenize the alloy powder and resin powder. 10.35 mg of mixed powder. The mixture was filled into a mold with diameters of ., . . . , . . Next, the obtained molded body was heat treated at 320° C. for 10 minutes. The molded negative electrode has a thickness of 450 μm,
The density was 1.1 sh/cttr3.
〈実験セルの構成〉
上記の方法で作製した正極(ポリアニリン)負極(リチ
ウム−アルミニウム合金と四フッ化エチ当のホウフッ化
リチウムを体積比がプロピレンカーボネートと1.2−
ジメトキシエタン混合溶媒だ。<Configuration of experimental cell> Positive electrode (polyaniline) produced by the above method; negative electrode (lithium-aluminum alloy and lithium boroborofluoride equivalent to ethyl tetrafluoride in a volume ratio of propylene carbonate and 1.2-
It's a dimethoxyethane mixed solvent.
(電池性能試験)
充放電の電流密度を5mA/cyr2に設定し、放電時
の下限電圧を1.0Vにした条件下で充放電の繰り返し
試験を行なった。サイクル数5回目で充放電効率が97
%になり、その時の電気量は、13.42クーロンであ
り、リチウムの利用率は15%であった。この電池は、
サイクル数200回目でも8回目と同様な結果であり、
201回目に自己放電試験を720時間で行ったところ
、3.8%の自己放電率であった。(Battery Performance Test) A repeated charging and discharging test was conducted under conditions where the current density for charging and discharging was set at 5 mA/cyr2, and the lower limit voltage during discharging was set at 1.0V. Charge/discharge efficiency is 97 at the 5th cycle
%, the amount of electricity at that time was 13.42 coulombs, and the utilization rate of lithium was 15%. This battery is
Even at the 200th cycle, the results were similar to the 8th cycle.
When the 201st self-discharge test was conducted for 720 hours, the self-discharge rate was 3.8%.
[比 較 例コ
実施例で負極として用いたリチウム−アルミニウム合金
と四フッ化エチレン樹脂からなる複合体の代りに、実施
例と同様な方法で作製したりチウム−アルミニウム合金
のみを負極として用いた以外は、実施例と同じ充放電条
件にてサイクルテストを実施した。その結果、5回目で
充放電効率93%であった。その時に流れた電気量は1
3.2クーロンであり、リチウムの利用率は13.7%
であったが、サイクル数150回目で充放電効率が80
%と低下し、次ぎの回で自己放電率を測定したところ、
720時間で80%であった。実験終了後、電池セルを
分解し、負極を観察したところ、崩壊がひど(電極の形
状を維持していなかった。[Comparison Example: Instead of the composite made of lithium-aluminum alloy and tetrafluoroethylene resin used as the negative electrode in the example, it was prepared in the same manner as in the example or only a lithium-aluminum alloy was used as the negative electrode. A cycle test was conducted under the same charging and discharging conditions as in the example except for this. As a result, the charging/discharging efficiency was 93% at the fifth time. The amount of electricity that flowed at that time was 1
3.2 coulombs, lithium utilization rate is 13.7%
However, at the 150th cycle, the charge/discharge efficiency was 80.
%, and when the self-discharge rate was measured the next time,
It was 80% in 720 hours. After the experiment was completed, the battery cell was disassembled and the negative electrode was observed, and it was found that it had collapsed significantly (the electrode did not maintain its shape).
[発明の効果コ
以上記述したように、負極としてリチウム−アルミニウ
ム合金と結着剤とからなる複合体を用いることによって
、リチウム−アルミニウム合金゛からなる負極の崩壊を
防止することができ、高エネルギーざ度、低自己放電率
高充放電効率で作動する二次電池を得ることが可能とな
った。[Effects of the Invention] As described above, by using a composite made of a lithium-aluminum alloy and a binder as a negative electrode, it is possible to prevent the negative electrode made of a lithium-aluminum alloy from collapsing, and It has now become possible to obtain a secondary battery that operates with low self-discharge rate and high charge/discharge efficiency.
図は本発明の一員体例である二次電池の特性測定用電池
セルの断面慨略図である。
1・・・負極用ニッケルリード線
2・・・fA極用ニッケル網集電体
3・・・負 極
4・・・多孔性ポリプロピレン製隔膜
5・・・正 極
6・・・正極用ニッケルm集電体
6・・・正極リードI 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The figure is a schematic cross-sectional view of a battery cell for measuring characteristics of a secondary battery, which is an integral example of the present invention. 1... Nickel lead wire for negative electrode 2... Nickel mesh current collector for fA electrode 3... Negative electrode 4... Porous polypropylene diaphragm 5... Positive electrode 6... Nickel m for positive electrode Current collector 6... Positive electrode lead I 8... Teflon container Patent applicant Showa Denko Co., Ltd. Hitachi Ltd.
Claims (5)
ミニウム合金と結着剤とからなる複合体を用いたことを
特徴とする二次電池。(1) A secondary battery characterized by using an aniline polymer for the positive electrode and a composite consisting of a lithium-aluminum alloy and a binder for the negative electrode.
からなる混合物を加圧成形して得られるものである特許
請求の範囲第(1)項記載の二次電池。(2) The secondary battery according to claim (1), wherein the composite is obtained by pressure molding a mixture comprising a lithium-aluminum alloy and a binder.
からなる混合物を結着剤の融点附近で加圧成形して得ら
れるものである特許請求の範囲第(1)項記載の二次電
池。(3) The secondary battery according to claim (1), wherein the composite is obtained by press-molding a mixture consisting of a lithium-aluminum alloy and a binder at a temperature near the melting point of the binder. .
からなる混合物を加圧成形後、結着剤の融点附近の温度
で加熱処理したものである特許請求の範囲第(1)項記
載の二次電池。(4) Claim 1, wherein the composite is obtained by pressure-molding a mixture of a lithium-aluminum alloy and a binder and then heat-treating the mixture at a temperature near the melting point of the binder. Secondary battery.
ン−六フッ化プロピレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂ま
たはこれらの混合物である特許請求の範囲第(1)項記
載の二次電池。(5) The secondary battery according to claim (1), wherein the binder is a tetrafluoroethylene resin, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene resin, a vinylidene fluoride resin, or a mixture thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167627A JPS6229076A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Secondary cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167627A JPS6229076A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Secondary cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6229076A true JPS6229076A (en) | 1987-02-07 |
Family
ID=15853291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60167627A Pending JPS6229076A (en) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | Secondary cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6229076A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8492035B2 (en) * | 2009-11-17 | 2013-07-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Polymer composition for rechargeable lithium battery, method of preparing same, and rechargeable lithium battery including same |
| CN111916669A (en) * | 2020-07-30 | 2020-11-10 | 内蒙古凯金新能源科技有限公司 | Carbon cathode for lithium ion television and preparation method thereof |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP60167627A patent/JPS6229076A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8492035B2 (en) * | 2009-11-17 | 2013-07-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Polymer composition for rechargeable lithium battery, method of preparing same, and rechargeable lithium battery including same |
| CN111916669A (en) * | 2020-07-30 | 2020-11-10 | 内蒙古凯金新能源科技有限公司 | Carbon cathode for lithium ion television and preparation method thereof |
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