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JP2616775B2 - Organic electrolyte battery with ternary composite as cathode - Google Patents

Organic electrolyte battery with ternary composite as cathode

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Publication number
JP2616775B2
JP2616775B2 JP62149185A JP14918587A JP2616775B2 JP 2616775 B2 JP2616775 B2 JP 2616775B2 JP 62149185 A JP62149185 A JP 62149185A JP 14918587 A JP14918587 A JP 14918587A JP 2616775 B2 JP2616775 B2 JP 2616775B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolyte battery
organic electrolyte
battery according
polymer
insoluble
Prior art date
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JP62149185A
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Japanese (ja)
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JPS63314761A (en
Inventor
静邦 矢田
肇 木下
拓司 大崎
Original Assignee
鐘紡株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 鐘紡株式会社 filed Critical 鐘紡株式会社
Priority to JP62149185A priority Critical patent/JP2616775B2/en
Publication of JPS63314761A publication Critical patent/JPS63314761A/en
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    • 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
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は有機電解質電池に関する。更に詳しくは三元
複合物を正極活物質とし、そしてドーピングされうるイ
オンを生成しうる化合物を非プロトン性有機溶媒に溶解
した溶液を電解液とする有機電解質電池に関する。
The present invention relates to an organic electrolyte battery. More specifically, the present invention relates to an organic electrolyte battery in which a ternary composite is used as a positive electrode active material, and a solution in which a compound capable of generating ions that can be doped is dissolved in an aprotic organic solvent is used as an electrolyte.

[従来の技術] 近年、電子機器の小形化、薄形化或は軽量化は、目覚
ましく、それに伴い電源となる電池の小形化、薄形化、
軽量化の要望が大きい。小形で性能のよい電池として現
在は酸化銀電池が多用されており、又薄形化された乾電
池や、小形軽量な高性能電池としてリチウム電池が開発
され実用化されている。しかし、これらの電池は一次電
池であるため充放電を繰り返して長時間使用することは
できない。一方、高性能な二次電池としてニッケル−カ
ドミウム電池が実用化されているが、小形化、薄形化、
軽量化という点で未だ不満足である。
[Prior Art] In recent years, the miniaturization, thinning or weight reduction of electronic devices has been remarkable.
There is a great demand for weight reduction. At present, silver oxide batteries are frequently used as small and high-performance batteries, and lithium batteries have been developed and commercialized as thin dry batteries and small and lightweight high-performance batteries. However, since these batteries are primary batteries, they cannot be repeatedly used and used for a long time. On the other hand, nickel-cadmium batteries have been put into practical use as high-performance secondary batteries.
It is still unsatisfactory in terms of weight reduction.

又、大容量の二次電池として従来より鉛蓄電池が種々
の産業分野で用いられているが、この電池の最大の欠点
は重いことである。これは電極として過酸化鉛及び鉛を
用いているため宿命的なものである。近年、電気自動車
用電池として該電池の軽量化及び性能改善が試みられた
が実用するに至らなかった。しかし蓄電池として大容量
で且つ軽量な二次電池に対する要望は強いものがある。
In addition, lead storage batteries have conventionally been used in various industrial fields as large capacity secondary batteries, but the biggest disadvantage of these batteries is that they are heavy. This is fatal because lead peroxide and lead are used as electrodes. In recent years, attempts have been made to reduce the weight and improve the performance of batteries for electric vehicles, but they have not been put to practical use. However, there is a strong demand for a secondary battery having a large capacity and light weight as a storage battery.

以上のように現在実用化されている電池は、夫々一長
一短が有りそれぞれ用途に応じて使い分けされている
が、電池の小形化、薄形化、或は軽量化に対するニーズ
は大きい。このようなニーズに応える電池として、近
時、有機半導体である薄膜状ポリアセチレンに電子供与
物質又は電子受容性物質をドーピングしたものを電極活
物質として用いる電池が研究され提案されている。該電
池は二次電池として高性能で且つ薄形化、軽量化の可能
性を有しているが、大きな欠点がある。それは、有機半
導体であるポリアセチレンが極めて不安定な物質であ
り、空気中の酸素により容易に酸化を受け、又熱により
変質することである。従って電池製造は不活性ガス雰囲
気で行なわなければならず、又ポリアセチレンを電極に
適した形状に製造する事にも制約を受ける。
As described above, the batteries currently in practical use have respective advantages and disadvantages and are used properly according to the respective applications. However, there is a great need for a smaller, thinner, or lighter battery. In recent years, as a battery that meets such needs, a battery using, as an electrode active material, a thin-film polyacetylene that is an organic semiconductor doped with an electron donor or an electron acceptor has been studied and proposed. Although this battery has high performance as a secondary battery and has the potential of being thinner and lighter, it has major drawbacks. That is, polyacetylene, which is an organic semiconductor, is a very unstable substance, is easily oxidized by oxygen in the air, and is transformed by heat. Therefore, the battery must be manufactured in an inert gas atmosphere, and there is a limitation in manufacturing polyacetylene into a shape suitable for an electrode.

また、本願の出願人の出願にかかる特開昭61−218060
号公報には (A) フェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化
合物とアルデヒド類との縮合物である芳香族系縮合ポリ
マーの熱処理物であって、 (a) 水素原子/炭素原子の原子比が0.5〜0.05であ
るポリアセン系骨格構造を有し、 (b) BET法による比表面積値が少くとも600m2/gであ
り、そして (c) 平均孔径10μm以下の連通孔を持つ、不溶不融
性基体を、正極および/または負極とし、 (B) 電解により該電極にドーピングされうるイオン
を生成しうる化合物を、非プロトン性有機溶媒に溶解し
た溶液を、電解液とする、 ことを特徴とする有機電解質電池が提案されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-218060 filed by the applicant of the present application
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163556 discloses (A) a heat-treated product of an aromatic condensation polymer which is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, wherein (a) the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is (B) having a specific surface area value of at least 600 m 2 / g by the BET method, and (c) having a communicating hole having an average pore diameter of 10 μm or less, insoluble and infusible. (B) a solution obtained by dissolving a compound capable of generating ions that can be doped into the electrode by electrolysis in an aprotic organic solvent is used as an electrolytic solution. Organic electrolyte batteries have been proposed.

また、本願出願時には未公開の昭和62年5月30日付特
許出願「アニリン複合物を正極とする有機電解質電池」
の明細書には、アニリン類重合物と上記不溶不融性基体
との複合物を正極活物質とした二次電池が提案されてい
る。該電池は高容量、高エネルギー密度であり、急速充
放電特性に優れ、さらには薄形化、軽量化の可能性も有
しており、電極活物質の酸化安定性は高く、その成形も
容易であるなど将来有望な二次電池である。ところが該
電池の実用化を進めるにはいくつかの課題が残されてい
た。その中で最も重要なのは、コイン型電池などの実用
サイズにパッケージした際、該電池の正極にドーピング
されるイオンが不足する為十分な性能を発揮することが
できないことである。
In addition, a patent application filed on May 30, 1987, which was unpublished at the time of filing the present application, "Organic electrolyte battery using an aniline composite as a positive electrode"
Discloses a secondary battery using a composite of an aniline polymer and the insoluble and infusible substrate as a positive electrode active material. The battery has high capacity, high energy density, excellent rapid charge / discharge characteristics, has the possibility of thinning and lightening, has high oxidation stability of the electrode active material, and is easy to mold. It is a promising secondary battery. However, some problems remain in promoting the practical use of the battery. The most important of these is that when the battery is packaged in a practical size such as a coin-type battery, sufficient performance cannot be exerted due to a shortage of ions doped into the positive electrode of the battery.

一方、無機系化合物の中でも特にV2O5、Cr3O8等に代
表される遷移金属の酸化物がリチウム二次電池の正極活
物質として注目され精力的に研究が進められてきてい
る。該電池の作動機構はリチウムイオンのインターカレ
ーションに依るものであるが、繰返し充放電により容量
が低下するというサイクル特性の問題がある為、いまだ
実用に至っていない。
On the other hand, among the inorganic compounds, transition metal oxides represented by V 2 O 5 , Cr 3 O 8, etc. have been attracting attention as positive electrode active materials for lithium secondary batteries, and energetically studied. Although the operation mechanism of the battery is based on the intercalation of lithium ions, it has not been put to practical use yet because of the problem of cycle characteristics that the capacity is reduced by repeated charging and discharging.

[発明が解決しようとする問題点] 上述の各種電池の問題に鑑み本発明の目的は実用サイ
ズにコンパクトにパッケージされた、高容量で、繰返し
充放電による容量低下がなく、かつ急速充放電特性に優
れた有機電解質電池を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] In view of the problems of the various batteries described above, an object of the present invention is to provide a high-capacity, compact package of a practical size, no capacity reduction due to repeated charging and discharging, and rapid charging and discharging characteristics. An object of the present invention is to provide an organic electrolyte battery having excellent performance.

本発明のさらに他の目的は小形化、薄形化あるいは軽
量化が可能でありそして製造も容易である経済的な二次
電池である有機電解質電池を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide an organic electrolyte battery which is an economical secondary battery which can be reduced in size, thickness, or weight and is easy to manufacture.

本発明のさらに他の目的は起電圧が高く、内部抵抗が
小さく、しかも長期に亘って充電、放電が可能な二次電
池を提供するにある。
Still another object of the present invention is to provide a secondary battery having a high electromotive voltage, a low internal resistance, and capable of being charged and discharged for a long time.

本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明か
ら明らかとなろう。
Still other objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description.

[問題点を解決するための手段] 本発明者は、特定の不溶不融性物質とアニリン類重合
物と遷移金属酸化物との複合物を正極活物質として用い
ることにより、コンパクトにパッケージでき、容量が大
きく、繰返し充放電後に大きな容量を保持し、かつ急速
充放電において容量低下の少い二次電池が得られことを
見い出した。
[Means for Solving the Problems] The present inventor can use a composite of a specific insoluble and infusible substance, an aniline polymer and a transition metal oxide as a positive electrode active material, thereby enabling compact packaging. It has been found that a secondary battery having a large capacity, maintaining a large capacity after repeated charge / discharge, and having a small capacity decrease in rapid charge / discharge can be obtained.

すなわち本発明は、 (A)(a) フェノール性水酸基を有する芳香族炭化
水素化合物とアルデヒド類との縮合物である芳香族系縮
合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の
原子比が0.05〜0.5であるポリアセン系骨格構造を有しB
ET法による比表面積値が少くとも600m2/gである不溶不
融性物質と (b) アニリン類重合物と (c) リチウムイオンのインターカレーション、また
はデインターカレーション可能な遷移金属酸化物 との複合物を正極活物質とし (B) 電解により該正極活物質にドーピングされうる
イオンを生成しうる化合物の非プロトン性有機溶媒溶液
を電解液とする ことを特徴とする再充電可能な有機電解質電池である。
That is, the present invention provides (A) (a) a heat-treated product of an aromatic condensation polymer which is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, and has an atomic ratio of hydrogen atom / carbon atom. B having a polyacene-based skeleton structure in which is 0.05 to 0.5
An insoluble and infusible substance having a specific surface area of at least 600 m 2 / g by the ET method, (b) an aniline polymer, and (c) a transition metal oxide capable of intercalating or deintercalating lithium ions. (B) an electrolyte in which a solution of a compound capable of generating ions that can be doped into the positive electrode active material by electrolysis is used as an electrolyte. It is an electrolyte battery.

本発明における芳香族系縮合ポリマーとは、フェノー
ル性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物とアルデヒド
類との縮合物である。芳香族炭化水素化合物としては、
例えばフェノール、クレゾール、キシレノールのごとき
いわゆるフェノール類が好適であるが、これらに限られ
ない。例えば下記式 (ここで、xおよびyはそれぞれ独立に、0、1又は2
である。) で表されるメチレンビスフェノール類であることがで
き、或はヒドロキシビフェニル類、ヒドロキシナフタレ
ン類であることもできる。これらの内、実用的にはフェ
ノール類、特にフェノールが好適である。
The aromatic condensation polymer in the present invention is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group with an aldehyde. As the aromatic hydrocarbon compound,
For example, so-called phenols such as phenol, cresol, and xylenol are suitable, but not limited thereto. For example, (Where x and y are each independently 0, 1 or 2
It is. ), Or hydroxybiphenyls or hydroxynaphthalenes. Of these, phenols, particularly phenol, are practically preferred.

本発明における芳香族系縮合ポリマーとしては、上記
のフェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物の
1部をフェノール性水酸基を有さない芳香族炭化水素化
合物例えばキシレン、トルエン、アニリン等で置換した
変性芳香族系ポリマー、例えばフェノールとキシレンと
ホルムアルデヒドとの縮合物である変性芳香族系ポリマ
ーを用いることもでき、また、メラミン、尿素で置換し
た変性芳香族系ポリマーを用いることもできる。
As the aromatic condensation polymer in the present invention, the above-mentioned aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group is partially modified with an aromatic hydrocarbon compound having no phenolic hydroxyl group, such as xylene, toluene, or aniline. An aromatic polymer, for example, a modified aromatic polymer which is a condensate of phenol, xylene, and formaldehyde can be used, and a modified aromatic polymer substituted with melamine or urea can also be used.

アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、フルフラール等を使用することができ、ホルム
アルデヒドが好適である。フェノールアルデヒド縮合物
としては、ノボラック型又はレゾール型或はそれらの複
合物のいずれであってもよい。ベルパールR(商標:鐘
紡株式会社製)として市販されている球状フェノール樹
脂(球径100μ以下程度)を用いることもできる。
As the aldehyde, formaldehyde, acetaldehyde, furfural and the like can be used, and formaldehyde is preferred. The phenol aldehyde condensate may be any of a novolak type, a resol type, or a composite thereof. A spherical phenol resin (sphere diameter of about 100 μ or less) commercially available as Bellpearl R (trade name, manufactured by Kanebo Co., Ltd.) can also be used.

本発明における不溶不融性物質は、上記の如き芳香族
系ポリマーの熱処理物であり、例えば次のようにして製
造することができる。
The insoluble infusible substance in the present invention is a heat-treated product of the aromatic polymer as described above, and can be produced, for example, as follows.

前記した芳香族系縮合ポリマーに塩化亜鉛、リン酸ナ
トリウム、水酸化カリウムあるいは硫化カリウム等の無
機物を混入する。混入方法としては芳香族系縮合ポリマ
ーをメタノール、アセトン或は水等の溶媒に溶解させた
後、上記した無機物を添加し、十分に混合すればよい。
又、芳香族系縮合ポリマーがノボラックのように溶融性
のものであれば加熱状態下で混合してもよい。芳香族系
縮合ポリマーと前記した無機物の混合比は混ぜあわせる
ポリマーと無機物の種類及び形状によって異なるが、重
量比で10/1〜1/7が好ましい。
An inorganic substance such as zinc chloride, sodium phosphate, potassium hydroxide or potassium sulfide is mixed into the aromatic condensation polymer. As a mixing method, an aromatic condensation polymer may be dissolved in a solvent such as methanol, acetone or water, and then the above-mentioned inorganic substance may be added and sufficiently mixed.
Further, if the aromatic condensation polymer is a meltable material such as novolak, it may be mixed under heating. The mixing ratio between the aromatic condensation polymer and the above-mentioned inorganic substance varies depending on the type and shape of the polymer to be mixed and the inorganic substance, but is preferably from 10/1 to 1/7 by weight.

次に該混合物をフィルム状、板状、繊維状、布状、粒
状又はそれらの混合の形に硬化する。その成形方法は繊
維状体であれば紡糸することにより、又フィルム状体で
はアプリケーターを使用して、又板状体であれば金型を
使ってプレス成形する。次に50〜180℃で2〜60分間加
熱するか、あるいは硬化剤と触媒の存在下、50〜150℃
の温度で2〜90分間加熱することにより、硬化が可能で
ある。
Next, the mixture is cured into a film, plate, fiber, cloth, granule or a mixture thereof. The forming method is press forming by spinning a fibrous body, using an applicator for a film-like body, or using a mold for a plate-like body. Next, heat at 50 to 180 ° C for 2 to 60 minutes, or at 50 to 150 ° C in the presence of a curing agent and a catalyst.
Curing is possible by heating at a temperature of 2 to 90 minutes.

また、不溶不融性物質に平均孔径0.03〜10μmの多数
の連通孔を持たせることを望む場合には、例えば次の様
にして硬化成形体を製造すれば良い。
When it is desired that the insoluble and infusible substance has a large number of communication holes having an average pore diameter of 0.03 to 10 μm, for example, a cured molded body may be manufactured as follows.

前記した芳香族縮合ポリマーの初期縮合物を準備し、
この初期縮合物と無機塩とを含む水溶液を調製し、この
水溶液を適当な型に流し込み、次いで水分の蒸発を抑止
しつつ該水溶液を加熱して該型内で例えば板状、フィル
ム状あるいは円筒状等の形態に硬化する。
Prepare an initial condensate of the aromatic condensation polymer described above,
An aqueous solution containing this initial condensate and an inorganic salt is prepared, and the aqueous solution is poured into an appropriate mold, and then the aqueous solution is heated while suppressing evaporation of water to form a plate, a film, or a cylinder in the mold. It cures to a shape such as a shape.

無機塩は、初期縮合物の例えば2.5〜10重量倍の量で
用いることができる。下限より少ない量では連通孔を有
する多孔体が得難く、また上限より多い量では最終的に
得られる多孔体の密度が低下する傾向が大きくなり望ま
しくない。初期縮合物と無機塩の水溶液は、使用する無
機塩の種類によっても異なるが例えば無機塩の0.1〜1
重量倍の水を用いて調整することができる。
The inorganic salt can be used in an amount of, for example, 2.5 to 10 times by weight of the precondensate. If the amount is smaller than the lower limit, it is difficult to obtain a porous body having communication holes, and if the amount is larger than the upper limit, the density of the finally obtained porous body tends to decrease, which is not desirable. The aqueous solution of the initial condensate and the inorganic salt varies depending on the type of the inorganic salt used, but for example, 0.1 to 1
It can be adjusted using water by weight.

かくして得られた硬化体は、次いで非酸化性雰囲気中
で350〜800℃の温度、好ましくは350〜700℃の温度、特
に好ましくは400〜600℃の温度まで加熱される。
The cured product thus obtained is then heated in a non-oxidizing atmosphere to a temperature of from 350 to 800C, preferably from 350 to 700C, particularly preferably from 400 to 600C.

熱処理の際の好ましい昇温速度は、使用する芳香族系
縮合ポリマー、又はその硬化処理の程度あるいはその形
状等によって多少相違するが、一般に室温から300℃程
度の温度までは比較的大きな昇温速度とすることが可能
であり、例えば100℃/時間の速度とすることも可能で
ある。300℃以上の温度になると、該芳香族系縮合ポリ
マーの熱分解が開始し、水蒸気、水素、メタン、一酸化
炭素の如きガスが発生し始めるため、充分に遅い速度で
昇温せしめるのが有利である。
The preferred heating rate during the heat treatment varies somewhat depending on the aromatic condensed polymer used, or the degree of its curing treatment or its shape, but generally a relatively large heating rate from room temperature to about 300 ° C. And, for example, a rate of 100 ° C./hour. When the temperature reaches 300 ° C. or higher, thermal decomposition of the aromatic condensation polymer starts, and gas such as water vapor, hydrogen, methane, and carbon monoxide starts to be generated. Therefore, it is advantageous to raise the temperature at a sufficiently low rate. It is.

芳香族系縮合ポリマーのかかる熱処理は、非酸化性雰
囲気下において行なわれる。非酸化性雰囲気は、例えば
窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二酸化炭素雰囲
気、又は真空であり、窒素が好ましく用いられる。かか
る非酸化性雰囲気は静止していても流動していてもさし
つかえない。
Such a heat treatment of the aromatic condensation polymer is performed in a non-oxidizing atmosphere. The non-oxidizing atmosphere is, for example, a nitrogen, argon, helium, neon, carbon dioxide atmosphere, or a vacuum, and nitrogen is preferably used. Such a non-oxidizing atmosphere may be stationary or flowing.

得られた熱処理体を水あるいは希塩酸等によって充分
に洗浄することによって、熱処理体中に含まれる無機塩
を除去することができ、その後これを乾燥すると比表面
積の大きな、また場合によっては連通孔の発達した不溶
不融性物質を得ることができる。
By sufficiently washing the obtained heat-treated body with water or diluted hydrochloric acid, it is possible to remove the inorganic salt contained in the heat-treated body, and thereafter, when this is dried, it has a large specific surface area, and in some cases, the communication hole. A developed insoluble and infusible material can be obtained.

該不溶不融性物質は水素原子/炭素原子の原子数比
(以下H/C比という)が0.5〜0.05、好ましくは0.35〜0.
05のポリアセン系骨格構造を有し、且つ場合によっては
平均孔径10μm以下の連通孔、例えば平均孔径0.03〜10
μmの連通孔を持つ不溶不融性物質が得られる。
The insoluble infusible substance has an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms (hereinafter referred to as H / C ratio) of 0.5 to 0.05, preferably 0.35 to 0.
Having a polyacene-based skeletal structure of 05, and in some cases communicating holes having an average pore size of 10 μm or less, for example, an average pore size of 0.03 to
An insoluble and infusible substance having a communication hole of μm is obtained.

X線回折(CuKα)によれば、メイン・ピークの位置
は2θで表わして20.5〜23.5゜の間に存在し、また該メ
イン・ピークの他に41〜46゜の間にブロードな他のピー
クが存在する。また、赤外線吸収スペクトルによれば、
D(=D29002940/D15601640}の吸光度比は通常0.5
以下、好ましくは0.3以下である。
According to X-ray diffraction (CuKα), the position of the main peak is represented by 2θ between 20.5 and 23.5 °, and in addition to the main peak, another peak which is broad between 41 and 46 ° Exists. According to the infrared absorption spectrum,
D (= D 2900 to 2940 / D 1560 to 1640 }) The absorbance ratio is usually 0.5
Or less, preferably 0.3 or less.

すなわち、上記不溶不融性物質は、ポリアセン系のベ
ンゼンの多環構造がポリアセン系分子間に均一且つ適度
に発達したものであると理解される。
That is, it is understood that the insoluble and infusible substance is one in which the polycyclic structure of polyacene-based benzene is uniformly and appropriately developed between polyacene-based molecules.

H/C比が0.5を越える場合は該物質とアニリン類重合物
と遷移金属酸化物の複合物を電極として用いた二次電池
の充放電の電荷効率が悪くなり好ましくない。水素原子
/炭素原子の原子比が0.05未満の場合にも充放電の電荷
効率に若干の問題が生じるため好ましくない。又、該ポ
リアセン系骨格構造を含有する不溶不融性物質のBET法
による比表面積値は無機塩を使用して製造しているため
極めて大きな値となり、600m2/g以上であるものが特に
好ましい。600m2/g未満の場合には、該物質とアニリン
類重合物と遷移金属酸化物の複合物を正極活物質とした
二次電池の充電時における充電電圧を高くする必要が生
じるためエネルギー効率等が低下し、又電解液の劣化を
さそうため好ましくない。
When the H / C ratio exceeds 0.5, the charge efficiency of charge / discharge of a secondary battery using a composite of the substance, a polymer of an aniline compound and a transition metal oxide as an electrode deteriorates, which is not preferable. If the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is less than 0.05, it is not preferable because some problems occur in charge efficiency of charge and discharge. Further, the specific surface area value of the insoluble infusible substance containing the polyacene-based skeleton structure by the BET method becomes an extremely large value because it is produced using an inorganic salt, and those having a specific surface area of 600 m 2 / g or more are particularly preferable. . If it is less than 600 m 2 / g, it is necessary to increase the charging voltage at the time of charging a secondary battery using the compound, a composite of an aniline polymer and a transition metal oxide as a positive electrode active material, so that energy efficiency and the like need to be increased. And the electrolyte solution is less likely to deteriorate.

本発明におけるアニリン類としては、アニリン又はア
ニリン誘導体を用いることができるが、実用的にはアニ
リンが好ましい。アニリン誘導体としては例えばN−メ
チルアニリン、p−アミノジフェニルアミン、p−トル
イジン、p−フェニレンジアミン、o−フェニレンジア
ミン等を用いることができる。
As the aniline in the present invention, aniline or an aniline derivative can be used, but aniline is practically preferable. As the aniline derivative, for example, N-methylaniline, p-aminodiphenylamine, p-toluidine, p-phenylenediamine, o-phenylenediamine and the like can be used.

アニリン類重合物は前記アニリン類を化学的あるいは
電気化学的に酸化重合して作ることができる。化学的重
合法としては例えば次の様にして製造することができ
る。アニリン類、あるいはアニリン類の水溶性塩をプロ
トン酸と酸化剤を含有する反応媒体中で酸化重合する。
水溶性塩としては一般に塩酸、硫酸等の鉱酸塩が望まし
い。また酸化剤としては例えば酸化クロム(IV)や重ク
ロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム等のクロム酸
塩、過マンガン酸カリウムのようなマンガン系酸化剤、
過硫酸アンモニウム等を用いることができる。プロトン
酸としては硫酸、塩酸、臭化水素酸、テトラフルオロホ
ウ酸、ヘキサフルオロリン酸、過塩素酸等を用いること
ができるが、特にテトラフルホロホウ酸、ヘキサフルオ
ロリン酸、過塩素酸等のイオン半径の大きいアニオンを
生成する酸を用いることが望ましい。反応媒体としては
一般的には水を用いるが、アセトン、テトラヒドロフラ
ン、酢酸等のケトン類、エーテル類又は有機酸類等の水
混和性有機溶剤、四塩化炭素、炭化水素等の水非混和性
有機溶剤も用いることができる。
The aniline polymer can be produced by chemically or electrochemically oxidatively polymerizing the aniline. As the chemical polymerization method, for example, it can be produced as follows. The aniline or a water-soluble salt of the aniline is oxidatively polymerized in a reaction medium containing a protonic acid and an oxidizing agent.
In general, mineral salts such as hydrochloric acid and sulfuric acid are desirable as the water-soluble salt. Examples of the oxidizing agent include chromium (IV) oxide, potassium dichromate, chromates such as sodium dichromate, and manganese-based oxidizing agents such as potassium permanganate;
Ammonium persulfate or the like can be used. Sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, perchloric acid and the like can be used as the protic acid, and in particular, tetrafluroboric acid, hexafluorophosphoric acid, perchloric acid, etc. It is desirable to use an acid that generates an anion having a large ionic radius. Water is generally used as a reaction medium, but water-miscible organic solvents such as ketones such as acetone, tetrahydrofuran and acetic acid, ethers or organic acids, and water-immiscible organic solvents such as carbon tetrachloride and hydrocarbons. Can also be used.

アニリン類あるいはアニリン類の水溶性塩を反応媒体
に溶解した溶液にプロトン酸酸性の酸化剤水溶液を反応
媒体の沸点以下、好ましくは常温以下の温度において滴
下すると、通常数分程度の誘導時間を経た後、直ちに重
合体が析出する。かくして得られた重合体は十分に水洗
した後もプロトン酸アニオンを含んでおり、これをアン
モニア水等のアルカリ性水溶液で十分に洗浄さらに再度
水で洗浄する必要がある。
When an aqueous solution of a aniline or a water-soluble salt of an aniline is dissolved in an aqueous solution of a protonic acid oxidizing agent at a temperature lower than the boiling point of the reaction medium, and preferably lower than room temperature, an induction time of about several minutes is usually passed. Later, the polymer precipitates immediately. The polymer thus obtained contains the protonic acid anion even after being sufficiently washed with water, and it is necessary to sufficiently wash this with an aqueous alkaline solution such as aqueous ammonia and then again with water.

ここで重合体中に未反応物、プロトン酸アニオン過剰
の酸化剤等の不純物が少量でも残っていると、これから
作られた複合物を正極活物質として用いた二次電池の自
己放電特性、サイクル寿命等を低下させる原因となる。
If impurities such as unreacted substances and protonic acid anion-excess oxidizing agent remain in the polymer even in a small amount, the self-discharge characteristics and cycle of the secondary battery using the composite made as a positive electrode active material It may cause shortening of the service life and the like.

電気化学的重合法としては例えば次の様にして製造す
ることができる。アニリン類あるいはアニリン類の水溶
性塩とプロトン酸を前述した化学的重合法に用いられる
反応媒体中に溶解させたプロトン酸酸性溶液中に、例え
ば白金の如き不活性金属を用いた対極、及び例えばAg/A
gCl標準電極、飽和カロメル標準電極の如き参照電極、
さらに作用極を取り付けた電解槽を準備する。この時の
プロトン酸も科学的重合法と同様、テトラフルオロホウ
酸、ヘキサフルオロリン酸、過塩素酸等のイオン半径の
大きいアニオンを生成するプロトン酸が望ましい。
The electrochemical polymerization method can be produced, for example, as follows. A aniline or a water-soluble salt of an aniline and a protonic acid are dissolved in a reaction medium used in the above-described chemical polymerization method in a protic acid acidic solution, and a counter electrode using an inert metal such as platinum, and Ag / A
a reference electrode such as a gCl standard electrode, a saturated calomel standard electrode,
Further, an electrolytic cell provided with a working electrode is prepared. The protonic acid at this time is preferably a protonic acid that generates an anion having a large ionic radius, such as tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, and perchloric acid, as in the case of the scientific polymerization method.

上記電解槽を用い参照極に対して適切な電位幅すなわ
ち溶媒及びプロトン酸の分解反応が生じることなくアニ
リン類の重合のみが作用極上で生ずる電位幅内で電解重
合をさせる。電解重合法としては定電流電解法、定電位
走査法等が知られているが、上述した適切な電位幅内に
作用極の電位が保持される方法であればいずれでも良
い。この様な方法で得られる重合体は化学的重合法と同
様の後処理によって不純物を含まない重合体とすること
ができる。
Using the above-mentioned electrolytic cell, the electrolytic polymerization is performed within a potential range suitable for the reference electrode, that is, within a potential range in which only the polymerization of anilines occurs on the working electrode without causing the decomposition reaction of the solvent and the protonic acid. As the electropolymerization method, a constant current electrolysis method, a constant potential scanning method and the like are known, and any method may be used as long as the potential of the working electrode is maintained within the above-described appropriate potential width. The polymer obtained by such a method can be converted into a polymer containing no impurities by the same post-treatment as in the chemical polymerization method.

本発明における遷移金属酸化物としては、リチウムイ
オンのインターカレーション、又はデインターカレーシ
ョンにより可逆的に出し入れ可能なものを用いる。尚、
本発明におけるドーピングとは、該インターカレーショ
ン機構をも含意する。遷移金属酸化物としてはバナジウ
ム、クロム、マンガン、モリブデン、ビスマスのごとき
金属の酸化物を用いることができる。たとえば、V2O5
V6O13、Cr3O8が挙げられる。また、AgCrO3、Bi2Pb2O3
Cu2V2O7等の二種以上の金属の複合された酸化物を用い
ることもできる。該金属酸化物は、結晶質状態であって
も、あるいは加熱処理等により非晶質状態にしたもので
あってもよい。
As the transition metal oxide in the present invention, an oxide which can be reversibly put in and out by lithium ion intercalation or deintercalation is used. still,
The doping in the present invention includes the intercalation mechanism. As the transition metal oxide, a metal oxide such as vanadium, chromium, manganese, molybdenum, and bismuth can be used. For example, V 2 O 5 ,
V 6 O 13 and Cr 3 O 8 are mentioned. AgCrO 3 , Bi 2 Pb 2 O 3 ,
A composite oxide of two or more metals such as Cu 2 V 2 O 7 can also be used. The metal oxide may be in a crystalline state or in an amorphous state by heat treatment or the like.

本発明における不溶不融性物質とアニリン類重合物と
遷移金属酸化物との複合物は例えば、これらの粉末を用
いて次のようにして得られる。
The composite of the insoluble infusible substance, the aniline polymer and the transition metal oxide in the present invention can be obtained, for example, by using these powders as follows.

前述の方法で製造された不溶不融性物質は粉末状で得
られるものをそのまま使用しても良く、又は成形体の形
で得られるものをミル等を用いて粉末状に砕いても良
い。
As the insoluble and infusible substance produced by the above-described method, a substance obtained in a powder form may be used as it is, or a substance obtained in the form of a molded body may be crushed into a powder form using a mill or the like.

特に多数の連通孔を有する不溶不融性物質の例えば粒
状、板状の様な成形体を粉末状に砕いたものを用いるこ
とが望ましい。該粉末を用いて作った複合物を正極活物
質に用いる二次電池において、電解液が十分に正極の内
部まで入ることによりドーパントがスムーズに正極活物
質にドーピングあるいはアンドーピングされるため急速
充放電可能となる。不溶不融性物質の粉末の平均粒径は
100μmを越えなければ特に問題はないが、後に述べる
複合物の成形体の成形の容易さ、成形体の強度を考慮す
ると30μm以下にすることが望ましい。
In particular, it is desirable to use an insoluble and infusible substance having a large number of communication holes, for example, a molded product such as a granule or a plate which is ground into a powder. In a secondary battery using the composite made with the powder as a positive electrode active material, the dopant is smoothly doped or undoped into the positive electrode active material when the electrolyte sufficiently enters the inside of the positive electrode. It becomes possible. The average particle size of the powder of the insoluble and infusible substance is
There is no particular problem as long as the thickness does not exceed 100 μm, but it is preferable that the thickness be 30 μm or less in consideration of the ease of molding of the composite molded article described later and the strength of the molded article.

アニリン重合物粉末および遷移金属酸化物粉末は、市
販のもの又は合成したものをそのまま使用しても良い
が、ドーピングの効率化及び成形を考慮すると100μm
以下、特に30μm以下にすることが望ましい。
As the aniline polymer powder and the transition metal oxide powder, commercially available or synthesized ones may be used as they are, but in consideration of doping efficiency and molding, 100 μm
It is desirable that the thickness be 30 μm or less.

上記3種の粉末を十分に混合することにより複合物を
得ることができる。複合比は該複合物を正極活物質に用
いた二次電池の使用用途にもよるが、アニリン類重合物
が全正極活物質に対して5〜30重量%、遷移金属酸化物
が全正極活物質に対して5〜40重量%を占めることが望
ましい。
A composite can be obtained by sufficiently mixing the above three powders. The composite ratio depends on the use of a secondary battery using the composite as a positive electrode active material, but the aniline polymer is 5 to 30% by weight based on the total positive electrode active material, and the transition metal oxide is the total positive electrode active material. It is desirable to account for 5 to 40% by weight of the substance.

アニリン類重合物が30重量%を越える場合、実用サイ
ズの電池を組み立てた時、十分な性能が得られない。遷
移金属酸化物が40重量%を越える場合、急速充放電特性
が悪くなり、かつ繰返し充放電に伴い容量が低下する。
アニリン類重合物および遷移金属酸化物が各々5重量%
未満では、これらを複合したことの意味が薄い。
When the aniline polymer exceeds 30% by weight, sufficient performance cannot be obtained when a battery of a practical size is assembled. When the content of the transition metal oxide exceeds 40% by weight, the rapid charge / discharge characteristics deteriorate, and the capacity decreases with repeated charge / discharge.
5% by weight each of aniline polymer and transition metal oxide
Below, the significance of combining these is less.

該複合物を正極として用いる場合、一般に板状、フィ
ルム状、円筒状等の形状に成形することが望ましい。成
形は、加圧、焼結など適宜の手段により行うことができ
る。成形時に導電剤を加えることもできる。導電剤の種
類は特に限定されず、例えば活性炭、カーボンブラッ
ク、アセチレンブラック、黒鉛等の炭素系のものが特に
好ましい。混合比は該複合物の複合比等によって異なる
が、複合物総重量に対して40〜2%加えるのが適当であ
る。
When the composite is used as a positive electrode, it is generally desirable to form the composite into a shape such as a plate, a film, or a cylinder. The molding can be performed by an appropriate means such as pressurization and sintering. A conductive agent can be added during molding. The type of the conductive agent is not particularly limited, and a carbon-based material such as activated carbon, carbon black, acetylene black, and graphite is particularly preferable. The mixing ratio varies depending on the composite ratio of the composite and the like, but it is appropriate to add 40 to 2% to the total weight of the composite.

加圧成形の場合にバインダーを加えることが好ましい
こともある。バインダーの種類は後で述べる本発明にお
ける電解液に不溶のものであれば特に限定されないが、
例えばSBR等のゴム系バインダー、ポリ四フッ化エチレ
ン等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等
の熱可塑性樹脂が好ましく、その混合比は複合物総重量
に対し20%以下が望ましい。
In the case of pressure molding, it may be preferable to add a binder. The type of the binder is not particularly limited as long as it is insoluble in the electrolytic solution of the present invention described later,
For example, rubber-based binders such as SBR, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, and thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene are preferable, and their mixing ratio is desirably 20% or less based on the total weight of the composite.

上記の様な不溶不融性物質粉末、アニリン類重合物粉
末及び遷移金属酸化物粉末、及び場合により更に導電
剤、バインダーを加えた混合物を板状、フィルム状、円
筒状等に成形する。成形法としては、例えば混合物を金
型に入れ室温あるいは必要に応じて加熱下で加圧成形す
れば良い。
The insoluble infusible substance powder, the aniline polymer powder and the transition metal oxide powder as described above, and optionally a mixture to which a conductive agent and a binder are added, are formed into a plate, film, cylinder or the like. As a molding method, for example, the mixture may be placed in a mold and subjected to pressure molding at room temperature or, if necessary, under heating.

例えばボタン型電池用電極の様な小型電極の場合、1
つづつをプレス機により加圧成形することも可能である
が工業的観点より見れば、ローラー等を用いて連続的に
板状物を加圧成形後、適切な大きさに打ち抜く、打ち抜
きにより生ずる抜きカスは再粉砕後に再使用することが
でき、非常に経済的である。
For example, in the case of a small electrode such as an electrode for a button type battery, 1
It is also possible to press-mold each one with a press machine, but from an industrial point of view, continuously press-mold a plate-like material using a roller or the like, and then punch out to an appropriate size. The scrap can be reused after re-grinding and is very economical.

薄形又は巻き込み型の電池用電極の場合には例えば次
の様な方法で成形することが可能である。先に述べた混
練物、あるいは必要に応じて適当な溶媒、例えば水、メ
タノール、DMF、四塩化炭素等の比較的沸点の低い溶媒
と混練して、ペースト状にしたものを、後で述べる集電
体上に塗付あるいは加圧下接着させ、その後に適当な方
法で乾燥させ、正極として用いることもできる。さらに
は後で述べる電解液と共に該混合物をアルゴンガス等の
水を含まない雰囲気下で混練後、後で述べる集電体上に
塗付あるいは加圧下接着させ、そのまま正極として用い
ることもできる。
In the case of a thin or wrap-around battery electrode, for example, it can be formed by the following method. The kneaded material described above or, if necessary, kneaded with an appropriate solvent such as water, methanol, DMF, or a solvent having a relatively low boiling point such as carbon tetrachloride and the like to form a paste, is collected as described later. It can also be used as a positive electrode by applying it on a conductor or bonding it under pressure and then drying it by an appropriate method. Further, after kneading the mixture together with an electrolytic solution to be described later in an atmosphere containing no water such as argon gas, the mixture can be applied to a current collector to be described later or adhered under pressure and used as it is as a positive electrode.

本発明の有機電解質電池において電解により正極活物
質にドーピングされうるイオンを生成しうる化合物とし
ては、アルカリ金属のハロゲン化物、過塩素酸塩、6フ
ッ化リン酸塩、6フッ化ヒ酸塩、4フッ化ホウ素酸塩な
どが挙げられ、例えばLiI、NaI、KI、LiClO4、LiBF4、L
iAsF6、LiPF6、NaClO4NaBF4、NaAsF6、NaPF6、KClO4、K
BF4、KAsF6、KPF6、LiB(C2H5、LiB(C6H5又は
LiHF2が挙げられる。
In the organic electrolyte battery of the present invention, the compound capable of generating an ion that can be doped into the positive electrode active material by electrolysis includes a halide of an alkali metal, perchlorate, hexafluorophosphate, hexafluoroarsenate, Tetrafluoroborates and the like, for example, LiI, NaI, KI, LiClO 4 , LiBF 4 , L
iAsF 6 , LiPF 6 , NaClO 4 NaBF 4 , NaAsF 6 , NaPF 6 , KClO 4 , K
BF 4 , KAsF 6 , KPF 6 , LiB (C 2 H 5 ) 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 or
LiHF 2, and the like.

前記化合物を溶解する溶媒としては非プロトン性有機
溶媒が用いられる。例えばエチレンカーボネイト、プロ
ピレンカーボネイト、γ−ブチロラクトン、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキ
シド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒド
ロフラン、ジオキソラン、スルホラン又はこれらの混合
物が挙げられる。これらのうちから電解質として用いら
れる前記化合物の溶解性、電池性能等を考慮して選択さ
れる。
An aprotic organic solvent is used as a solvent for dissolving the compound. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, sulfolane, or a mixture thereof can be used. Among them, the material is selected in consideration of the solubility of the compound used as the electrolyte, battery performance, and the like.

電解液中の前期化合物の濃度は、電解液による内部抵
抗を小さくするため少くとも0.1モル/以上とするの
が望ましく、通常0.2〜1.5モル/とするのがより好ま
しい。
The concentration of the compound in the electrolytic solution is preferably at least 0.1 mol / or more, and more preferably 0.2 to 1.5 mol /, in order to reduce the internal resistance due to the electrolytic solution.

本発明に係る電池の負極にはアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属又はこの合金を用いる場合が最も実用的であ
るが、上記した不溶不融性物質を用いることもできる。
リチウム及びリチウム合金が好ましい。
It is most practical to use an alkali metal or an alkaline earth metal or an alloy thereof for the negative electrode of the battery according to the present invention, but the above-mentioned insoluble and infusible substances can also be used.
Lithium and lithium alloys are preferred.

電池外部に電流を取り出すための集電体としてはドー
ピング剤及び電解液に対し耐蝕性の導電性物質、例えば
炭素、白金、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等
を用いることが出来る。
As a current collector for extracting a current to the outside of the battery, a conductive substance having corrosion resistance to a doping agent and an electrolytic solution, for example, carbon, platinum, nickel, aluminum, stainless steel, or the like can be used.

電池を構成する時、正極と負極の短絡を紡糸するセパ
レーターとしては電解液或はドーピング剤やアルカリ金
属等の電極活物質に対し耐久性のある連続気孔を有する
電子伝導性のない多孔体であり、通常ガラス繊維、ポリ
エチレン或はポリプロピレン等からなる布、不織布或は
多孔体が用いられる。
When constructing a battery, the separator that spins the short circuit between the positive electrode and the negative electrode is a porous material that has continuous pores that are durable with respect to the electrolyte or an electrode active material such as a doping agent or alkali metal and has no electron conductivity. Usually, cloth, nonwoven fabric or porous body made of glass fiber, polyethylene or polypropylene is used.

実用サイズの電池を組み立てる場合、セパレーターを
できる限り薄くすることにより内部抵抗を小さくし、か
つ高容量の電池を得ることができる。
When assembling a battery of a practical size, the separator can be made as thin as possible to reduce the internal resistance and obtain a high capacity battery.

以上に説明したように本発明の有機電解質二次電池
は、コンパクトにパッケージできて高容量であり、繰返
し充放電による容量低下が少なく、しかも急速充放電に
よる容量低下も少ないという利点を有する。
As described above, the organic electrolyte secondary battery of the present invention has the advantages that it can be compactly packaged, has a high capacity, has a small capacity decrease due to repeated charge and discharge, and has a small capacity decrease due to rapid charge and discharge.

以下実施例により本発明を具体的に説明する。実施例
において、部は重量部である。
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. In the examples, parts are parts by weight.

実施例1 (1)水溶性レゾール(約60%濃度)/塩化亜鉛/水を
重量比で10/40/8の割合で混合した水溶液を100cm×100c
m×2mmの型に流し込み、その上にガラス板を被せ水分が
蒸発しない様にした状態で100℃で1時間加熱して硬化
し、前駆体を得た。
Example 1 (1) An aqueous solution obtained by mixing a water-soluble resol (about 60% concentration) / zinc chloride / water at a weight ratio of 10/40/8 was 100 cm × 100 c.
The mixture was poured into a m × 2 mm mold, and was heated and cured at 100 ° C. for 1 hour in a state in which a glass plate was placed thereon to prevent moisture from evaporating, thereby obtaining a precursor.

該前駆体をシリコニット電気炉中に入れ窒素気流下で
40℃/時間の速度で昇温して、500℃まで熱処理を行っ
た。次に該熱処理物を希塩酸で洗った後、水洗し、その
後乾燥することによって板状の多孔性を得た。該多孔体
の電気伝導度を室温で直流四端子法で測定したところ、
10-3S/cmであった。該多孔体をディスクミルで粉砕し、
平均粒径20μの不溶不融性物質の粉末を得た。該粉末の
BET法による比表面積値は2500m2/gと極めて大きな値で
あった。また元素分析を行ったところ、水素原子/炭素
原子の原子比は0.24であった。
The precursor is placed in a siliconite electric furnace under a nitrogen stream.
The temperature was increased at a rate of 40 ° C./hour, and heat treatment was performed up to 500 ° C. Next, the heat-treated product was washed with dilute hydrochloric acid, washed with water, and then dried to obtain plate-like porosity. When the electrical conductivity of the porous body was measured at room temperature by a DC four-terminal method,
It was 10 -3 S / cm. The porous body is pulverized with a disc mill,
A powder of an insoluble and infusible substance having an average particle size of 20 μ was obtained. Of the powder
The specific surface area by the BET method was an extremely large value of 2500 m 2 / g. Elemental analysis revealed that the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms was 0.24.

X線回折からのピークの形状はポリアセン系骨格構造
に基因するパターンであり、2θで20〜22゜付近にブロ
ードなメインピークが存在し、また41〜46゜付近に小さ
なピークが確認された。
The shape of the peak from X-ray diffraction was a pattern derived from the polyacene-based skeleton structure. A broad main peak was present at about 20 to 22 ° at 2θ, and a small peak was found at about 41 to 46 °.

(2)蒸溜水90gに濃塩酸9.2mlを加え、更にアニリン10
gを溶解させてアニリン塩酸塩水溶液を調製した。別に
過塩素酸(60%水溶液)50mlと重クロム酸カリム10.5g
を溶解した酸化性水溶液を調製し、これを上記アニリン
の塩酸酸性水溶液中に撹拌下、室温で40分間を要して滴
下した。更に15分間撹拌後、反応混合物をアセトン1.5
中に投じ、1.5時間撹拌後重合体を瀘別した。さらに
蒸溜水中で撹拌洗浄後、続いて1Nアンモニア水中で撹拌
洗浄し、瀘別し、さらに瀘液が中性になるまで蒸溜水で
洗浄した。70℃で10時間減圧乾燥したところ紫色のアニ
リン重合体粉末5.8gを得た。
(2) To 90 g of distilled water, add 9.2 ml of concentrated hydrochloric acid, and further add aniline 10
g was dissolved to prepare an aniline hydrochloride aqueous solution. Separately, 50 ml of perchloric acid (60% aqueous solution) and 10.5 g of kalim dichromate
An oxidizing aqueous solution in which was dissolved was prepared, and this was dropped into the above-mentioned aqueous solution of aniline in hydrochloric acid at room temperature over 40 minutes while stirring. After stirring for another 15 minutes, the reaction mixture was
After stirring for 1.5 hours, the polymer was filtered off. Further, after stirring and washing in distilled water, washing with stirring in 1N aqueous ammonia was performed, followed by filtration, and further washing with distilled water until the filtrate became neutral. After drying under reduced pressure at 70 ° C. for 10 hours, 5.8 g of purple aniline polymer powder was obtained.

(3)(1)で得られた不溶不融性物質の粉末と(2)
で得られたアニリン重合体粉末及び市販のV2O5の粉末を
重量比で60/20/20の割合で混合した。
(3) the powder of the insoluble and infusible substance obtained in (1) and (2)
Was mixed with a commercially available powder of V 2 O 5 at a weight ratio of 60/20/20.

さらに該混合物100部に対してカーボンブラック10
部、ポリ四フッ化エチレン水性分散物(60%濃度)10部
を加え、十分に混練した後、100kg/cm2の圧力で100℃加
熱のもと加圧成形を行い、15mm直径×900μmの円板状
成形体を得た。該成形体の見かけ密度は0.6g/cm3であっ
た。
Further, carbon black 10 per 100 parts of the mixture
Parts, 10 parts of an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene (60% concentration) were added, and after sufficiently kneading, pressure molding was performed under heating at 100 ° C. under a pressure of 100 kg / cm 2 to obtain a 15 mm diameter × 900 μm A disk-shaped compact was obtained. The apparent density of the molded product was 0.6 g / cm 3 .

(4)(3)で得られた円板状成形体を正極、厚さ200
μmのリチウム金属を負極、充分に脱水したプロピレン
カーボネイトにLiClO4を溶解させた1.5モル/の溶液
を電解液として第1図の様な2016型(直径20mm、厚さ1.
6mm)のコイン難電池を組んだ。第1図において、1は
負極凾、2は負極、3はセパレーター、4は正極、5は
正極凾、6は絶縁パッキンである。セパレーターとして
は厚さ100μmのガラス繊維からなるフェルトを用い
た。正極側の集電は、正極の片面にアルミニウムを蒸着
し、これを正極凾に圧着することにより行い、負極側の
集電はリチウムを負極凾に直接圧着することにより行っ
た。正極凾および負極凾はステンレス鋼製のものを使用
し、この2つの接合部には短絡防止のため絶縁パッキン
を入れた。
(4) The disk-shaped molded body obtained in (3) was used as a positive electrode,
As a negative electrode, lithium metal of μm, and a 1.5 mol / solution of LiClO 4 dissolved in sufficiently dehydrated propylene carbonate as an electrolyte, type 2016 as shown in FIG. 1 (diameter 20 mm, thickness 1.
6mm) coin battery. In FIG. 1, 1 is a negative electrode box, 2 is a negative electrode, 3 is a separator, 4 is a positive electrode, 5 is a positive electrode box, and 6 is an insulating packing. As the separator, a felt made of glass fiber having a thickness of 100 μm was used. The current collection on the positive electrode side was performed by vapor-depositing aluminum on one side of the positive electrode and pressing it on the positive electrode housing, and the current collection on the negative electrode side was performed by directly pressing lithium on the negative electrode housing. The positive electrode housing and the negative electrode housing were made of stainless steel, and an insulating packing was inserted between the two joints to prevent a short circuit.

該電池に外部より4Vの電圧を印加することにより1時
間充電した。充電後の起電力は4.0Vであった。次に6mA
で定電流放電を、電池電圧が2.0Vになるまで行ったとこ
ろ、この放電時間は約80分であった。即ち、このような
急速充放電にも拘らず高容量であった。
The battery was charged for 1 hour by externally applying a voltage of 4V. The electromotive force after charging was 4.0V. Then 6mA
Was performed until the battery voltage reached 2.0 V, and the discharge time was about 80 minutes. That is, the capacity was high despite such rapid charge and discharge.

このテスト時の内部抵抗は7Ωと小さかった。同様の
充放電を40回繰返して行ったが、放電時間にはほとんど
変化がなかった。
The internal resistance during this test was as small as 7Ω. The same charge / discharge was repeated 40 times, but the discharge time hardly changed.

比較例1(遷移金属酸化物を含まず) 実施例1の不溶不融性物質の粉末とアニリン重合物の
粉末を重量比で60/20の割合で混合した。該混合物100部
に対してカーボンブラック10部、ポリ四フッ化エチレン
水性分散物(濃度60%)10部を加え、十分に混練後100
℃加熱下に100kg/cm2で加圧成形して、15mm直径×900μ
mの円板状の成形体を得た。
Comparative Example 1 (excluding transition metal oxide) The powder of the insoluble and infusible substance of Example 1 and the powder of the aniline polymer were mixed at a weight ratio of 60/20. 10 parts of carbon black and 10 parts of an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene (concentration: 60%) were added to 100 parts of the mixture, and after sufficiently kneading,
Pressure molding at 100 kg / cm 2 under heating at ℃, 15mm diameter × 900μ
m was obtained.

該成形体を正極とする以外は実施例1(4)と同様に
して容量を測定した。4Vで充電したにもかかわらず、電
池の起電力は3.8Vとなった。6mAの定電流放電を電池電
圧が2.0Vになるまで行ったところ放電時間は僅か約60分
であった。
The capacity was measured in the same manner as in Example 1 (4) except that the molded body was used as a positive electrode. Despite charging at 4V, the battery's electromotive force was 3.8V. When a constant current discharge of 6 mA was performed until the battery voltage reached 2.0 V, the discharge time was only about 60 minutes.

比較例2 実施例1(3)で用いたのと同じV2O5粉末100部に対
してカーボンブラック10部、ポリ四フッ化エチレン水性
分散物(濃度60%)10部を加え、十分に混練後、100℃
加熱下に100kg/cm2で加圧成形し、15mm直径×900μmの
円板状の成形体を得た。
Comparative Example 2 10 parts of carbon black and 10 parts of a polytetrafluoroethylene aqueous dispersion (concentration: 60%) were added to 100 parts of the same V 2 O 5 powder as used in Example 1 (3), After kneading, 100 ℃
Pressure molding was performed under heating at 100 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped molded body having a diameter of 15 mm × 900 µm.

該成形体を正極とする以外は実施例1(4)と同様に
して容量を測定した。6mAの定電流放電を電池電圧が2.0
Vになるまで行ったところ放電時間は僅か約60分であっ
た。40回充放電を繰返した後の放電時間も約30分間であ
った。
The capacity was measured in the same manner as in Example 1 (4) except that the molded body was used as a positive electrode. 6mA constant current discharge with battery voltage of 2.0
The discharge time was about 60 minutes when the operation was performed until the voltage reached V. The discharge time after repeating charge and discharge 40 times was also about 30 minutes.

実施例2 遷移金属酸化物としてCr3O8を用いる以外は実施例1
と全く同様の方法で容量を測定した。放電時間は約85分
と高容量であった。40回充放電を行った後にも容量の低
下はほとんどなかった。また充電時間を30分にした時、
その放電時間は約80分であり急速充電による容量の低下
もほとんどなかった。
Example 2 Example 1 except that Cr 3 O 8 was used as the transition metal oxide.
The capacity was measured in exactly the same manner as in. The discharge time was as high as about 85 minutes. Even after 40 times of charge / discharge, there was almost no decrease in capacity. Also, when the charging time is 30 minutes,
The discharge time was about 80 minutes, and there was almost no decrease in capacity due to rapid charging.

実施例3 実施例1で用いた不溶不融性物質、アニリン重合物及
びV2O5を種々の割合で混合し、実施例1(3)と同様に
して正極を作った。混合割合は、正極活物質であるこの
三物質の合計重量に対するアニリン重合物及びV2O5の重
量%で表わすことにした。電解液として1.5モル/のL
iPF6/プロピレンカーボネート溶解を用いた以外、実施
例1(4)と同様にして電池を構成した。40回充放電を
繰返した後の放電時間を、第2図の図中の数値として示
す。図の横軸は、V2O5割合、縦軸はアニリン重合体割合
であり、両者の合計を100%から引算すると不溶不融性
物質の割合が得られる。
Example 3 The insoluble infusible substance, the aniline polymer and V 2 O 5 used in Example 1 were mixed at various ratios, and a positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 (3). The mixing ratio is represented by the weight% of the aniline polymer and V 2 O 5 with respect to the total weight of the three positive electrode active materials. 1.5 mol / L as electrolyte
A battery was constructed in the same manner as in Example 1 (4) except that iPF 6 / propylene carbonate dissolution was used. The discharge time after 40 charge / discharge cycles are shown as numerical values in the diagram of FIG. The horizontal axis in the figure is the V 2 O 5 ratio, and the vertical axis is the aniline polymer ratio. When the sum of the two is subtracted from 100%, the ratio of the insoluble and infusible substance is obtained.

図中で、点線で囲まれた領域の混合割合が好ましい。 In the figure, the mixing ratio of the region surrounded by the dotted line is preferable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例におけるコイン型電池の縦断面
図であり、1は負極凾、2は負極、3はセパレーター、
4は正極、5は正極凾、6は絶縁パッキンを表す。 第2図は、種々の正極活物質成分割合における放電時間
(分)を示す図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a coin-type battery according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is a negative electrode box, 2 is a negative electrode, 3 is a separator,
4 represents a positive electrode, 5 represents a positive electrode box, and 6 represents an insulating packing. FIG. 2 is a diagram showing discharge time (minutes) at various positive electrode active material component ratios.

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(A)(a)フェノール性水酸基を有する
芳香族炭化水素化合物とアルデヒド類との縮合物である
芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/
炭素原子の原子数比が0.5〜0.05であるポリアセン系骨
格構造を有しかつBET法による比表面積値が少くとも600
m2/gである不溶不融性物質と (b)アニリン類重合物と (c)リチウムイオンのインターカレーション、または
デインターカレーション可能な遷移金属酸化物 との複合物を正極活物質とし (B)電解により該正極活物質にドーピングされうるイ
オンを生成しうる化合物の非プロトン性有機溶媒溶液を
電解液とすることを特徴とする再充電可能な有機電解質
電池。
(A) (a) A heat-treated product of an aromatic condensation polymer which is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, wherein the hydrogen atom /
It has a polyacene skeleton structure in which the atomic ratio of carbon atoms is 0.5 to 0.05 and has a specific surface area value of at least 600 by the BET method.
A composite of an insoluble infusible material of m 2 / g and a transition metal oxide capable of intercalating or deintercalating (b) an aniline polymer and (c) lithium ion is used as a positive electrode active material. (B) A rechargeable organic electrolyte battery characterized by using, as an electrolytic solution, an aprotic organic solvent solution of a compound capable of generating ions that can be doped into the positive electrode active material by electrolysis.
【請求項2】全正極活物質重量に対して、アニリン類重
合物が5〜30重量%、遷移金属酸化物が5〜40重量%で
ある特許請求の範囲第1項に記載の有機電解質電池。
2. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the aniline polymer is 5 to 30% by weight and the transition metal oxide is 5 to 40% by weight based on the total weight of the positive electrode active material. .
【請求項3】複合物が、不溶不融性物質粉末、アニリン
類重合物粉末及び金属酸化物粉末を複合させたものであ
る特許請求の範囲第1項に記載の有機電解質電池。
3. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the composite is a composite of an insoluble infusible substance powder, an aniline polymer powder and a metal oxide powder.
【請求項4】複合物が、不溶不融性物質の粉末、アニリ
ン類重合物の粉末、金属酸化物の粉末、導電剤及び任意
的な結着剤を含む混合物をフィルム状、板状、円筒状に
成形したものである特許請求の範囲第3項に記載の有機
電解質電池。
4. A composite comprising a mixture containing an insoluble infusible substance powder, an aniline polymer powder, a metal oxide powder, a conductive agent and an optional binder, is formed into a film, plate, or cylinder. The organic electrolyte battery according to claim 3, wherein the organic electrolyte battery is formed into a shape.
【請求項5】芳香族系縮合ポリマーがフェノールとホル
ムアルデヒドとの縮合物である特許請求の範囲第1項に
記載の有機電解質電池。
5. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the aromatic condensation polymer is a condensate of phenol and formaldehyde.
【請求項6】不溶不融性物質のBET法による比表面積値
が800〜3000m2/gである特許請求の範囲第1項に記載の
有機電解質電池。
6. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein a specific surface area of the insoluble and infusible substance by a BET method is 800 to 3000 m 2 / g.
【請求項7】不溶不融性物質が平均孔径0.03〜10μmの
多数の連通孔を持つ特許請求の範囲第1項に記載の有機
電解質電池。
7. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the insoluble and infusible substance has a large number of communication holes having an average pore diameter of 0.03 to 10 μm.
【請求項8】アニリン類重合物がアニリン重合物である
特許請求の範囲第1項に記載の有機電解質電池。
8. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the aniline polymer is an aniline polymer.
【請求項9】遷移金属酸化物がバナジウム酸化物、クロ
ム酸化物及び/又はモリブデン酸化物である特許請求の
範囲第1項に記載の有機電解質電池。
9. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the transition metal oxide is a vanadium oxide, a chromium oxide and / or a molybdenum oxide.
【請求項10】遷移金属酸化物がV2O5、V6O13、Cu2V2O7
及びCr3O8から選ばれる特許請求の範囲第9項記載の有
機電解質電池。
10. The transition metal oxide is V 2 O 5 , V 6 O 13 , Cu 2 V 2 O 7
And organic electrolyte battery Claims paragraph 9, wherein the selected from Cr 3 O 8.
【請求項11】負極がアルカリ金属、これの合金、アル
カリ土類金属又はこれの合金から選ばれる特許請求の範
囲第1項記載の有機電解質電池。
11. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the negative electrode is selected from an alkali metal, an alloy thereof, an alkaline earth metal or an alloy thereof.
【請求項12】負極がリチウム又はリチウム合金である
特許請求の範囲第11項記載の有機電解質電池。
12. The organic electrolyte battery according to claim 11, wherein the negative electrode is lithium or a lithium alloy.
【請求項13】負極がフェノール性水酸基を有する芳香
族炭化水素化合物とアルデヒド類との縮合物である芳香
族系縮合ポリマーの熱処理物であって (a)水素原子/炭素原子の原子数比が0.5〜0.05であ
るポリアセン系骨格構造を有し、 (b)BET法による比表面積値が少くとも600m2/gであ
り、そして (c)平均孔径10μm以下の連通孔を持つ不溶不融性物
質である特許請求の範囲第1項に記載の有機電解質電
池。
13. A heat-treated product of an aromatic condensed polymer in which the negative electrode is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group and an aldehyde, wherein (a) the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is An insoluble infusible material having a polyacene skeleton structure of 0.5 to 0.05, (b) having a specific surface area value of at least 600 m 2 / g by the BET method, and (c) having communicating holes having an average pore diameter of 10 μm or less. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein
【請求項14】電解によりドーピングされうるイオンを
生成しうる化合物がLiI、NaI、KI、LiClO4、LiBF4、LiA
sF6、LiPF6、NaClO4、NaBF4、NaAsF6、NaPF6、KClO4、K
BF4、KAsF6、KPF6、LiB(C2H5、LiB(C6H5又は
LiHF2である特許請求の範囲第1項に記載の有機電解質
電池。
14. The compound capable of forming ions which can be doped by electrolysis is LiI, NaI, KI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiA
sF 6, LiPF 6, NaClO 4 , NaBF 4, NaAsF 6, NaPF 6, KClO 4, K
BF 4 , KAsF 6 , KPF 6 , LiB (C 2 H 5 ) 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 or
The organic electrolyte battery according to paragraph 1 claims a LiHF 2.
【請求項15】非プロトン性有機溶媒がエチレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン又
はこれらの混合物である特許請求の範囲第1項に記載の
有機電解質電池。
15. The aprotic organic solvent is ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, sulfolane or a mixture thereof. Item 2. The organic electrolyte battery according to Item 1.
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