发明名称 非水溶液之有机二次电池
摘要 聚苯胺(polyaniline, PAn)作为二次电池的正极材料,当电池放电时聚苯胺进行去掺杂反应,导致正极导电度下降、正极活性物质的利用率降低。一般改进方法是将正极活性物质与导电性物质直接掺混以提高导电度,而直接掺混的制法会有物质各自聚集,或导电物质分散不均等现象发生。本发明在苯胺聚合时便加入导电碳黑,利用使流体高速撞击并具研磨功能之搅拌设备(High-Speed Impingement Mills)对反应液中之粒子进行粉碎与分散,在不需加入介面活性剂之情况下,即可得到粒径细微的聚苯胺-导电碳黑复合体,然后将此复合体制成电池极板。碳黑均匀分散在此电池极板内形成导电通路,此通路之导电度不会随着电池放电而下降,因此可以提升正极活性物质的利用率。以聚苯胺-导电碳黑复合体制成之锂金属二次电池,相较于一般聚苯胺与导电性材料直接掺混的正极制成之电池,电容量及能量密度均提升约50%。此复合体之制法亦可应用于其它共轭导电高分子。
申请公布号 TW522601 申请公布日期 2003.03.01
申请号 TW090124646 申请日期 2001.10.05
申请人 行政院国家科学委员会 发明人 陈寿安;梁凯闵;杨兰生;李仁杰
分类号 H01M4/60 主分类号 H01M4/60
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种非水溶液有机二次电池,包含:一正极极板,其中包括一作为电流滙集层之金属板及一以导电高分子-导电碳黑复合体粉末与胶和剂制程之导体复合膜;一负极极板,乃由活性材料制成;及一非水溶液之电解质溶液或固态高分子电解质。2.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该导电高分子为择自由聚苯胺系、聚咯系、聚吩系之高分子。3.如申请专利范围第2项之非水溶液有机二次电池,其中该导电高分子为聚苯胺高分子系者。4.如申请专利范围第3项之非水溶液有机二次电池,其中该导电高分子为聚苯胺高分子为以下结构者,其中R1至R10可各自独立为氢,烷类、烷氧类、芳香类取代基。5.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该导电碳黑为表面积大于100m2/g、DBP吸收値大于100ml/100g、挥发物测试小于10%、且导电度大于0.1S/cm之导电性碳黑。6.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该正极极版乃藉由下列步骤制成:(a)将导电高分子单体及导电碳黑加入水容液中,并进行高速粉碎与分散,得一导电高分子单体、导电碳黑混合溶液;(b)于步骤(a)所得之溶液为起始剂,以进行反应得导电高分子-导电碳黑复合体粉末;(c)将导电高分子-导电碳黑复合体粉末与胶合剂混合,并经压延成所需厚度之正极膜。7.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中步骤(a)乃以均质机进行高速粉碎与分散。8.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该金属板为择自不锈钢、镍网、铝箔、铜箔或白金片。9.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该金属板为藉由蒸镀所形成之金属层者。10.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该胶合剂乃择自由聚四氟乙烯及其共聚物、聚乙烯醇及其共聚物、聚环氧乙烯及其共聚物、聚环氧丙烷及其共聚物、聚环氧丁烷及其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共聚物、聚丙烯及其共聚物、以及聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物所组成之族群者。11.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该导电高分子乃以LiClO4,LiBF4,LiPF6,LiSbF6,LiI,LiBr,LiCl,LiAlCl4,LiSCN,NaPF6,NaSbF6,NaAsF6,NaClO4,NaI,NaCl,KClO4,Zn(ClO4)2所组成之族群中之金属盐类掺杂者。12.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该负极板材乃由择自锂、锂合金、锌、铝、石墨及碳所组成之族群之活性材料制成者。13.如申请专利范围第12项之非水溶液有机二次电池,其中该负极板材为锂者。14.如申请专利范围第12项之非水溶液有机二次电池,其中该负极板材为锂-铝合金者。15.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该非水溶液之电解质溶液乃藉由将金属盐类溶解于非水溶剂中而制成者。16.如申请专利范围第15项之非水溶液有机二次电池,其中该金属盐类为择自LiClO4,LiBF4,LiPF6,LiSbF6,LiI,LiBr,LiCl,LiAlCl4,LiSCN及LiAsF6所组成之锂金属盐类。17.如申请专利范围第15项之非水溶液有机二次电池,其中该非水溶剂为择自环状碳酸酯、乙、二甲基甲醯胺、二甲亚、二甲氧乙烷或环状碳酸酯与非环状碳酸酯之混合液。18.如申请专利范围第1项之非水溶液有机二次电池,其中该固态高分子电解质为择自由聚环氧乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物所组成。图式简单说明:第1图:钮扣型电池结构图第2图:高速冲撞式研磨均质机设备示意图第3图:均质机分散装置示意图第4图:导电碳黑之电子显微镜图(放大倍率:六万倍)第5图:聚苯胺-导电碳黑复合体之电子显微镜图(放大倍率;五千倍)第6图:聚苯胺-导电碳黑复合体之电子显微镜图(放大倍率:二万倍)第7图:依制备实施例二之方法合成,实施例一之方法制成正极之聚苯胺钮扣型电池充放电性能第8图:依制备实施例三之方法合成,实施例二之方法制成正极之聚苯胺-导电碳黑复合体钮扣型电池充放电性能第9图:依制备实施例四之方法合成,实施例三之方法制成正极之聚苯胺-导电碳黑复合体钮扣型电池充放电性能第10图:依制备实施例五之方法合成,实施例四之方法制成正极之聚苯胺-石墨复合体钮扣型电池充放电性能
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