JP5200523B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

近年、電子機器の小型化に伴い二次電池のさらなる高容量化が望まれている。そのため、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池と比較して、よりエネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が注目されている。当初、リチウムイオン二次電池の負極活物質には、金属リチウムが用いられていた。これは、金属リチウムが最も卑な電位を示すためであるが、充放電を繰り返すうちに金属リチウムの樹脂状結晶であるデンドライトが負極上に析出し、セパレータを貫通して正極に達して短絡現象を起こすことがあった。したがって、現在は、負極活物質として、リチウムイオンの挿入・脱離が可能な炭素材料、例えば黒鉛やコークス、黒鉛とコークスの混合材などが主に用いられている。   In recent years, with the downsizing of electronic devices, further increase in capacity of secondary batteries is desired. Therefore, lithium ion secondary batteries with higher energy density are attracting attention as compared to nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries. Initially, metallic lithium was used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery. This is because metallic lithium exhibits the most basic potential, but as the charge and discharge are repeated, dendrites, which are resinous crystals of metallic lithium, deposit on the negative electrode, reach the positive electrode through the separator, and are short-circuited. There was a case. Therefore, at present, carbon materials capable of inserting / extracting lithium ions, such as graphite and coke, and a mixture of graphite and coke, are mainly used as the negative electrode active material.

黒鉛は、炭素原子6個に対して1個のリチウムイオンを挿入・脱離できるので、372mAh/gの理論容量が得られる。しかし、実際には初回のリチウムイオン挿入時にSEI被膜(SEIはSolid-Electrolyte Interfaceの略)が形成されるために、充放電容量が372mAh/gよりも少なくなり、高々300mAh/gの容量しか得られない。こうしたことから、最近、黒鉛に変わる高容量負極活物質として、結晶性及び非晶質シリコン(特許文献1参照)や金属スズ(非特許文献1参照)が注目されている。これらの材料は、700mAh/g以上の充放電容量を示す。
特許第3733065号公報 三洋電機技報,Vol.34,No.1,JUN.2002,p87−p92,三洋電機(株)発行
Since graphite can insert and desorb one lithium ion with respect to six carbon atoms, a theoretical capacity of 372 mAh / g can be obtained. However, in actuality, since the SEI film (SEI is an abbreviation of Solid-Electrolyte Interface) is formed when lithium ions are inserted for the first time, the charge / discharge capacity is less than 372 mAh / g, and only a capacity of 300 mAh / g is obtained at most. I can't. For these reasons, recently, crystalline and amorphous silicon (see Patent Document 1) and metallic tin (see Non-Patent Document 1) have attracted attention as high-capacity negative electrode active materials that replace graphite. These materials exhibit a charge / discharge capacity of 700 mAh / g or more.
Japanese Patent No. 3733065 Sanyo Electric Technical Report, Vol. 34, no. 1, JUN. 2002, p87-p92, issued by Sanyo Electric Co., Ltd.

しかしながら、シリコンやスズ等の合金材料は、700mAh/g以上の充放電容量を示す一方で、充放電時の体積膨張が炭素材料と比較して極めて大きい。例えば、充放電時の体積膨張は黒鉛が約10%であるのに対して、スズ系材料は約300%である。したがって、常に密閉容器内で使用されるリチウムイオン二次電池には、このように充放電時の体積膨張が大きな材料は不向きである。加えて、これらの材料は、酸化還元電位が金属リチウムに対して約0.5Vから約2Vである。一方、黒鉛は、ほぼ金属リチウムに近い酸化還元電位を示す。このため、シリコンやスズ等の合金材料は、たとえ取り出し得る充放電容量が黒鉛より多くても、体積エネルギー密度やパワーエネルギー密度の点で黒鉛よりも性能が劣っているのが実情である。   However, while alloy materials such as silicon and tin exhibit a charge / discharge capacity of 700 mAh / g or more, the volume expansion during charge / discharge is extremely large as compared with the carbon material. For example, the volume expansion during charging / discharging is about 10% for graphite and about 300% for tin-based material. Therefore, a material having a large volume expansion during charging / discharging is not suitable for a lithium ion secondary battery that is always used in a sealed container. In addition, these materials have a redox potential of about 0.5 V to about 2 V with respect to metallic lithium. On the other hand, graphite shows an oxidation-reduction potential almost similar to metallic lithium. For this reason, the fact is that an alloy material such as silicon or tin is inferior to graphite in terms of volumetric energy density or power energy density even if the charge / discharge capacity that can be taken out is larger than that of graphite.

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、負極活物質に黒鉛を用いた場合と比べてエネルギー密度が高くサイクル特性が同等又は向上しているリチウムイオン二次電池を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a lithium ion secondary battery having a high energy density and having the same or improved cycle characteristics as compared with the case of using graphite as a negative electrode active material. Main purpose.

上述した目的を達成するために、本発明者らは、ヘキサベンゾコロネン誘導体を基本骨格とするグラフェン化合物を負極活物質とするリチウムイオン二次電池を作製したところ、黒鉛を負極活物質とするリチウムイオン二次電池に比べて初期の放電容量が高く、充放電サイクル試験後の容量維持率や抵抗増加率は同等もしくは向上していることを見いだし、本発明を完成するに至った。   In order to achieve the above-described object, the present inventors produced a lithium ion secondary battery using a graphene compound having a hexabenzocoronene derivative as a basic skeleton as a negative electrode active material. It was found that the initial discharge capacity was higher than that of the ion secondary battery, and the capacity retention rate and resistance increase rate after the charge / discharge cycle test were equal or improved, and the present invention was completed.

すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池は、ヘキサベンゾコロネンを基本骨格とする炭素数42個以上144個以下のグラフェン化合物を負極活物質として用いることを特徴とする。   That is, the lithium ion secondary battery of the present invention is characterized in that a graphene compound having 42 to 144 carbon atoms having hexabenzocoronene as a basic skeleton is used as a negative electrode active material.

本発明のリチウムイオン二次電池によれば、負極活物質に黒鉛を用いた場合と比べてエネルギー密度が高くサイクル特性が同等又は向上する。こうした効果が得られる理由は定かではないが、ヘキサベンゾコロネン誘導体を基本骨格とするグラフェン化合物は、黒鉛の単一層又は少数積層したものと考えられるから、リチウムイオンの挿入・脱離電位は黒鉛に近い電位つまり金属リチウムに近い電位を示すのに加えて、構造上リチウムイオン挿入時のリチウムイオン間の静電的な反発を軽減できる。その結果、負極活物質に黒鉛を用いた場合と比べて、多量のリチウムイオンを挿入できるものと考えられる。また、こうしたグラフェン化合物は、カーボンナノチューブと同等の機械的強度を持つことが知られているから、充放電サイクル試験に伴う膨張・収縮も低減でき、優れた可逆特性を持つものと考えられる。   According to the lithium ion secondary battery of the present invention, the energy density is high and the cycle characteristics are equal or improved as compared with the case where graphite is used as the negative electrode active material. The reason why such an effect can be obtained is not clear, but graphene compounds based on hexabenzocoronene derivatives are considered to be a single layer or a small number of layers of graphite. In addition to exhibiting a near potential, that is, a potential close to metallic lithium, structurally, electrostatic repulsion between lithium ions when lithium ions are inserted can be reduced. As a result, it is considered that a larger amount of lithium ions can be inserted than when graphite is used as the negative electrode active material. In addition, since such graphene compounds are known to have mechanical strength equivalent to that of carbon nanotubes, expansion and contraction associated with charge / discharge cycle tests can be reduced, and it is considered to have excellent reversible characteristics.

本発明のリチウムイオン二次電池は、ヘキサベンゾコロネンを基本骨格とする炭素数42個以上144個以下(好ましくは42個以上96個以下)のグラフェン化合物を負極活物質として用いるものである。炭素数が42個未満のグラフェン化合物ではリチウムイオンを挿入できるサイト数が減少してしまうので好ましくなく、144個を超えるグラフェン化合物ではリチウムイオン間の静電的反発が顕著になり挿入可能なリチウムイオンが減少してしまうので好ましくない。こうしたグラフェン化合物としては、上述した一般式(1)〜(7)で表されるいずれかのグラフェン化合物であることが好ましい。なお、ヘキサベンゾコロネンを基本骨格とするグラフェン化合物とは、構造式中にヘキサベンゾコロネン部分を含んでいる化合物をいう。また、一般式(1)〜(7)のグラフェン化合物のうちR1〜R174を除いた部分の炭素数は、それぞれ42個、72個、60個、78個、54個、78個、114個である。

Figure 0005200523
The lithium ion secondary battery of the present invention uses a graphene compound having 42 to 144 carbon atoms (preferably 42 to 96 carbon atoms) having hexabenzocoronene as a basic skeleton as a negative electrode active material. A graphene compound having less than 42 carbon atoms is not preferable because the number of sites into which lithium ions can be inserted decreases, and a graphene compound having more than 144 carbon atoms is not preferable because electrostatic repulsion between lithium ions becomes significant. Is not preferable because it decreases. Such a graphene compound is preferably any of the graphene compounds represented by the general formulas (1) to (7) described above. Note that the graphene compound having hexabenzocoronene as a basic skeleton refers to a compound containing a hexabenzocoronene moiety in the structural formula. Also, carbon number of a portion excluding the R 1 to R 174 of the graphene compounds of general formula (1) to (7), respectively 42 pieces, 72, 60, 78, 54 pieces, 78 pieces, 114 It is a piece.
Figure 0005200523

式中、R1〜R174は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、アミド基、アシル基、パーフルオロアリール基及びパーフルオロアルキル基からなる群より選ばれるものである。なお、本明細書では、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基及びアリールチオ基は、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子(特にフッ素原子)やシアノ基などの置換基で置換されているものも含むものとする。 In the formula, R 1 to R 174 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aralkyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group. Selected from the group consisting of a group, a cyano group, an amide group, an acyl group, a perfluoroaryl group, and a perfluoroalkyl group. Note that in this specification, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aralkyl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group have at least one hydrogen atom as a halogen atom (particularly Fluorine atoms) and those substituted with a substituent such as a cyano group are also included.

ここで、ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜6であることが好ましく、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、スチリル基、シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基、プロパギル基、フェニルアセチニル基などが挙げられる。アリール基としては、例えばフェニル基、2,6−キシリル基、メシチル基、デュリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、トルイル基、アニシル基、フルオロフェニル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基、フェナンスレニル基などが挙げられる。アラルキル基としては、エチニル基、プロパギル基、フェニルアセチニル基などが挙げられる。複素環基としては、例えばフリル基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ベンゾチエニル基、キノリル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert−ブトキシ基などが挙げられる。アリールオキシ基としては、既に例示したアリール基が酸素原子に結合したものが挙げられる。アルキルチオ基としては、既に例示したアルキル基が硫黄原子に結合したものが挙げられる。アリールチオ基としては、既に例示したアリール基が硫黄原子に結合したものが挙げられる。アミド基としては、例えばメチルアミド基、エチルアミド基、ジメチルアミド基、ジエチルアミド基、ジシクロヘキシルアミド基などが挙げられる。アシル基としては、例えばホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、イソプロピオニル基、ブチリル基、ピバロイル基などが挙げられる。パーフルオロアリール基としては、例えばペンタフルオロフェニル基、ノナフルオロビフェニル基、ヘプタフルオロナフチル基などが挙げられる。パーフルオロアルキル基としては、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基などが挙げられる。   Here, examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. The alkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert- A butyl group, an n-pentyl group, a cyclopentyl group, an n-hexyl group, a cyclohexyl group and the like can be mentioned. Examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a styryl group, a cyclopropenyl group, a cyclopentenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples of the alkynyl group include an ethynyl group, a propargyl group, and a phenylacetinyl group. Examples of the aryl group include phenyl group, 2,6-xylyl group, mesityl group, duryl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthyl group, anthryl group, pyrenyl group, toluyl group, anisyl group, fluorophenyl group, diphenylamino. Examples thereof include a phenyl group, a dimethylaminophenyl group, a diethylaminophenyl group, and a phenanthrenyl group. Examples of the aralkyl group include an ethynyl group, a propargyl group, and a phenylacetinyl group. Examples of the heterocyclic group include a furyl group, a thienyl group, a pyrrolyl group, a pyridyl group, a benzothienyl group, and a quinolyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, an isopropoxy group, and a tert-butoxy group. Examples of the aryloxy group include those in which the aryl group exemplified above is bonded to an oxygen atom. Examples of the alkylthio group include those in which the already exemplified alkyl group is bonded to a sulfur atom. Examples of the arylthio group include those in which the already exemplified aryl group is bonded to a sulfur atom. Examples of the amide group include a methylamide group, an ethylamide group, a dimethylamide group, a diethylamide group, and a dicyclohexylamide group. Examples of the acyl group include formyl group, acetyl group, propionyl group, isopropionyl group, butyryl group, and pivaloyl group. Examples of the perfluoroaryl group include a pentafluorophenyl group, a nonafluorobiphenyl group, and a heptafluoronaphthyl group. Examples of the perfluoroalkyl group include a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group.

一般式(1)のグラフェン化合物において、R1〜R18は少なくとも1つがフッ素原子であるか、フッ素原子を有する置換基(アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基)であることが好ましい。これは、グラフェン化合物のエッジ部分を不活性なフッ素原子で置換することにより、電解液の分解反応を極力抑制することができると考えられるからである。例えば、R1〜R18のすべてがフッ素原子であってもよいし、いくつかがフッ素原子で残りが水素原子であってもよい。同様の理由で、一般式(2)のグラフェン化合物においてR19〜R44は少なくとも1つがフッ素原子であるかフッ素原子を有する置換基であることが好ましく、一般式(3)のグラフェン化合物においてR45〜R66は少なくとも1つがフッ素原子であるかフッ素原子を有する置換基であることが好ましく、一般式(4)のグラフェン化合物においてR67〜R92は少なくとも1つがフッ素原子であるかフッ素原子を有する置換基であることが好ましく、一般式(5)のグラフェン化合物においてR93〜R114は少なくとも1つがフッ素原子であるかフッ素原子を有する置換基であることが好ましく、一般式(6)のグラフェン化合物においてR115〜R144は少なくとも1つがフッ素原子であるかフッ素原子を有する置換基であることが好ましく、一般式(7)のグラフェン化合物においてR145〜R174は少なくとも1つがフッ素原子であるかフッ素原子を有する置換基であることが好ましい。 In the graphene compound of the general formula (1), at least one of R 1 to R 18 is a fluorine atom, or a substituent having a fluorine atom (an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an aralkyl group, a heterocyclic group) , An alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, and an arylthio group). This is because the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed as much as possible by replacing the edge portion of the graphene compound with an inert fluorine atom. For example, all of R 1 to R 18 may be fluorine atoms, some may be fluorine atoms, and the remaining may be hydrogen atoms. For the same reason, it is preferable that at least one of R 19 to R 44 in the graphene compound of the general formula (2) is a fluorine atom or a substituent having a fluorine atom. In the graphene compound of the general formula (3), R 19 45 to R 66 are preferably at least one fluorine atom or a substituent having a fluorine atom. In the graphene compound of the general formula (4), R 67 to R 92 are at least one fluorine atom or a fluorine atom. In the graphene compound of the general formula (5), at least one of R 93 to R 114 is preferably a fluorine atom or a substituent having a fluorine atom, and the general formula (6) it is preferable that R 115 to R 144 is a substituent having at least one or a fluorine atom is a fluorine atom in graphene compound It is preferred in the graphene compounds of the general formula (7) R 145 ~R 174 is a substituent having at least one or a fluorine atom is a fluorine atom.

一般式(1)で表されるグラフェン化合物のうちR1〜R18がすべて水素原子のものは、例えば下記式に示す経路で合成することができる。すなわち、化合物(11)と化合物(12)とをモル比1:1でジフェニルエーテル等を溶媒として加熱することにより化合物(13)とし、その後ジクロロメタン等を溶媒として化合物(13)に塩化鉄のニトロメタン溶液を添加することにより、一般式(1)で表されるグラフェン化合物を得ることができる。なお、ここではR1〜R18がすべて水素原子の場合について例示したが、R1〜R18の一部又は全部がアルキル基等の場合には、R1〜R18に応じて化合物(11),(12)の置換基を適宜設定すればよい。

Figure 0005200523
Of the graphene compounds represented by the general formula (1), those in which R 1 to R 18 are all hydrogen atoms can be synthesized by, for example, the route represented by the following formula. That is, the compound (11) and the compound (12) are heated at a molar ratio of 1: 1 using diphenyl ether or the like as a solvent to obtain the compound (13), and then dichloromethane or the like as a solvent to the compound (13) in a nitromethane solution of iron chloride. Can be added to obtain the graphene compound represented by the general formula (1). Here, although the exemplified for the case of all R 1 to R 18 hydrogen atoms, when part or all of R 1 to R 18 are such as an alkyl group, the compound according to R 1 ~R 18 (11 ) And (12) may be appropriately set.
Figure 0005200523

一般式(2)で表されるグラフェン化合物のうちR19〜R44がすべて水素原子のものは、例えば下記式に示す経路で合成することができる。すなわち、化合物(21)と化合物(22)とをモル比1:2でジフェニルエーテル等を溶媒として加熱することにより化合物(23)とし、その後ジクロロメタン等を溶媒として化合物(23)に塩化鉄のニトロメタン溶液を添加することにより、一般式(2)で表されるグラフェン化合物を得ることができる。なお、ここではR19〜R44がすべて水素原子の場合について例示したが、R19〜R44の一部又は全部がアルキル基等の場合には、R19〜R44に応じて化合物(21),(22)の置換基を適宜設定すればよい。

Figure 0005200523
Of the graphene compounds represented by the general formula (2), those in which R 19 to R 44 are all hydrogen atoms can be synthesized, for example, by the route represented by the following formula. That is, the compound (21) and the compound (22) are heated at a molar ratio of 1: 2 using diphenyl ether or the like as a solvent to obtain the compound (23), and then dichloromethane or the like as a solvent to the compound (23) in a nitromethane solution of iron chloride. Is added, the graphene compound represented by the general formula (2) can be obtained. Here, although the exemplified for the case of all R 19 to R 44 hydrogen atoms, when part or all of R 19 to R 44 are such as an alkyl group, the compound according to R 19 ~R 44 (21 ) And (22) may be appropriately set.
Figure 0005200523

一般式(3)で表されるグラフェン化合物のうちR45〜R66がすべて水素原子のものは、例えば下記式に示す経路で合成することができる。すなわち、まず、化合物(31)と化合物(32)とをモル比1:1でジフェニルエーテル等を溶媒として加熱することにより化合物(33)とする。その後、化合物(33)をテトラブチルアンモニウムフッ化物と共にTHF等を溶媒として反応させることにより化合物(34)とする。そして、化合物(34)と化合物(32)とをモル比1:1でジフェニルエーテル等を溶媒として加熱することにより化合物(35)とし、その後ジクロロメタン等を溶媒として化合物(35)に塩化鉄のニトロメタン溶液を添加することにより、一般式(3)で表されるグラフェン化合物を得ることができる。なお、ここではR45〜R66がすべて水素原子の場合について例示したが、R45〜R66の一部又は全部がアルキル基等の場合には、R45〜R66に応じて化合物(31),(32)の置換基を適宜設定すればよい。

Figure 0005200523
Of the graphene compounds represented by the general formula (3), those in which R 45 to R 66 are all hydrogen atoms can be synthesized, for example, by the route represented by the following formula. That is, first, compound (31) and compound (32) are heated at a molar ratio of 1: 1 using diphenyl ether or the like as a solvent to obtain compound (33). Thereafter, the compound (33) is reacted with tetrabutylammonium fluoride using THF or the like as a solvent to obtain the compound (34). Then, the compound (34) and the compound (32) are heated at a molar ratio of 1: 1 using diphenyl ether or the like as a solvent to obtain a compound (35), and then dichloromethane or the like as a solvent to the compound (35) in a nitromethane solution of iron chloride. Can be added to obtain the graphene compound represented by the general formula (3). Here, although the exemplified case R 45 to R 66 are all hydrogen atoms, when part or all of R 45 to R 66 are such as an alkyl group, the compound according to R 45 ~R 66 (31 ) And (32) may be appropriately set.
Figure 0005200523

なお、一般式(4)〜(7)で表されるグラフェン化合物についても、これらの経路に準じて合成することができる。   Note that the graphene compounds represented by the general formulas (4) to (7) can also be synthesized according to these routes.

本発明のリチウムイオン二次電池は、イオン伝導媒体中に負極と正極とを離間して配置したものである。このイオン伝導媒体については、特に限定されるものではないが、例えば、支持塩を含む電解液やゲル電解質、固体電解質などを用いることができる。支持塩としては、例えば、LiPF6,LiClO4,LiBF4,Li(CF3SO3)、LiAsF6、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO2)などの公知の支持塩を用いることができる。電解液の溶媒としては、例えば、非プロトン性の有機溶媒を用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル等が挙げられる。環状カーボネートとしては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート、ビニルカーボネート等がある。鎖状カーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート等がある。環状エステルカーボネートとしては、例えばガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等がある。環状エーテルとしては、例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等がある。鎖状エーテルとしては、例えばジメトキシエタン、エチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。ゲル電解質としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレングリコール、ポリアクリロニトリルなどの高分子類またはアミノ酸誘導体やソルビトール誘導体などの糖類に、支持塩を含む電解液を含ませてなるゲル電解質が挙げられる。固体電解質としては、無機固体電解質や有機固体電解質などが挙げられる。無機固体電解質としては、例えば、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく知られている。なかでも、Li4SiO4、Li4SiO4−LiI−LiOH、xLi3PO4−(1−x)Li4SiO4、Li2SiS3、Li3PO4−Li2S−SiS2、硫化リン化合物などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリホスファゼン、ポリエチレンスルフィド、ポリヘキサフルオロプロピレンなどやこれらの誘導体が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。 In the lithium ion secondary battery of the present invention, a negative electrode and a positive electrode are spaced apart from each other in an ion conductive medium. The ion conductive medium is not particularly limited. For example, an electrolytic solution containing a supporting salt, a gel electrolyte, a solid electrolyte, or the like can be used. Examples of the supporting salt include known supports such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , Li (CF 3 SO 3 ), LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ). A salt can be used. As a solvent for the electrolytic solution, for example, an aprotic organic solvent can be used. Examples of such an organic solvent include cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, cyclic ethers, chain ethers, and the like. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate, and vinyl carbonate. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and methyl ethyl carbonate. Examples of the cyclic ester carbonate include gamma butyrolactone and gamma valerolactone. Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Examples of the chain ether include dimethoxyethane and ethylene glycol dimethyl ether. These may be used alone or in combination. The gel electrolyte is not particularly limited. For example, a polymer such as polyvinylidene fluoride, polyethylene glycol, or polyacrylonitrile, or a saccharide such as an amino acid derivative or sorbitol derivative is added with an electrolyte containing a supporting salt. And a gel electrolyte. Examples of the solid electrolyte include inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Well-known inorganic solid electrolytes include, for example, Li nitrides, halides, oxyacid salts, and the like. Among them, Li 4 SiO 4, Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, xLi 3 PO 4 - (1-x) Li 4 SiO 4, Li 2 SiS 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, sulfide Examples thereof include phosphorus compounds. These may be used alone or in combination. Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, polyphosphazene, polyethylene sulfide, polyhexafluoropropylene, and derivatives thereof. These may be used alone or in combination.

本発明のリチウムイオン二次電池において、負極は、例えば負極活物質に結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成することができる。ここで、結着材としては、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体などが挙げられる。これらの材料は単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。集電体としては、特に限定されるものではないが、例えばステンレス鋼やアルミニウム、銅、ニッケルなどの金属板又は金属メッシュなどが挙げられる。ペーストを作るための溶剤としては、特に限定されるものではないが、例えばN−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, the negative electrode is, for example, a negative electrode active material mixed with a binder, added with a suitable solvent into a paste, and applied to the surface of the current collector and dried. If necessary, it can be compressed to increase the electrode density. Here, the binder is not particularly limited, and examples thereof include a thermoplastic resin and a thermosetting resin. For example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin) , Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrif Examples include olefin copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, and ethylene-acrylic acid copolymer. . These materials may be used alone or in combination. Although it does not specifically limit as a collector, For example, metal plates or metal meshes, such as stainless steel, aluminum, copper, and nickel, are mentioned. Although it does not specifically limit as a solvent for making a paste, For example, N-methyl- 2-pyrrolidone etc. are mentioned.

本発明のリチウムイオン二次電池において、正極は、例えば正極活物質に導電材及び結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成することができる。ここで、正極活物質としては、リチウムを可逆的に吸蔵及び脱離できるリチウム含有複合酸化物を用いることができる。具体的には、例えばリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム鉄複合リン酸化物などが挙げられる。導電材としては、導電性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類でもよいし、鱗片状黒鉛のような天然黒鉛や人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイト類でもよいし、炭素繊維や金属繊維などの導電性繊維類でもよいし、銅や銀、ニッケル、アルミニウムなどの金属粉末類でもよいし、ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料でもよい。また、これらを単体で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。なお、結着材や溶剤、集電体については、負極と同様の材料を用いることができる。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, the positive electrode is obtained by mixing a positive electrode active material with a conductive material and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like positive electrode mixture. It can be applied and dried, and compressed to increase the electrode density as necessary. Here, as the positive electrode active material, a lithium-containing composite oxide capable of reversibly inserting and extracting lithium can be used. Specifically, for example, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium manganese composite oxide, lithium iron composite phosphorus oxide, and the like can be given. The conductive material is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, carbon blacks such as ketjen black, acetylene black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black may be used. Such as natural graphite, artificial graphite, graphite such as expanded graphite, conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber, or metal powder such as copper, silver, nickel, aluminum, Organic conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used. These may be used alone or in combination. Note that the same material as the negative electrode can be used for the binder, the solvent, and the current collector.

本発明のリチウムイオン二次電池は、負極と正極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、リチウムイオン二次電池の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製不織布やポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の薄い微多孔膜が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may include a separator between the negative electrode and the positive electrode. The separator is not particularly limited as long as the composition can withstand the use range of the lithium ion secondary battery. For example, a polymer nonwoven fabric such as a polypropylene nonwoven fabric or a polyphenylene sulfide nonwoven fabric, or a thin olefin resin such as polyethylene or polypropylene is used. A microporous membrane is mentioned. These may be used alone or in combination.

本発明の水系リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、こうした水系リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して電気自動車用電源としてもよい。電気自動車としては、例えば、電池のみで駆動する電池電気自動車や内燃機関とモータ駆動とを組み合わせたハイブリッド電気自動車、燃料電池で発電する燃料電池自動車等が挙げられる。   The shape of the water based lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a coin type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a rectangular type. A plurality of such water-based lithium ion secondary batteries may be connected in series to serve as a power source for an electric vehicle. Examples of the electric vehicle include a battery electric vehicle driven only by a battery, a hybrid electric vehicle combining an internal combustion engine and a motor drive, a fuel cell vehicle generating power by a fuel cell, and the like.

以下、本発明の具体例を実施例を用いて説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described using examples.

[実施例1]
(1)ヘキサベンゾコロネンの合成(下記式参照)
ヘキサフェニルベンゼン1.10gをジクロロメタン500mLに溶解し、窒素を5分間吹き込んだ。この溶液に、窒素雰囲気下で無水塩化鉄(FeCl3)6.30gをニトロメタン72mLに溶解した溶液を滴下し、室温で30分撹拌した。メタノール500mLを添加し、生成した沈殿をろ過した。沈殿物を10重量%アンモニア水50mL中で撹拌し、ろ過した。更に水50mL、ジクロロメタン50mLで洗浄し、真空乾燥することにより橙色粉末としてヘキサベンゾコロネン470mgを得た。この構造は以下のようにして確認した。すなわち、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法(MALDI:Matrix Assisted Laser Desorption Ionization)と質量分析計(MS)とを組み合わせたMALDI−MS測定により分子イオンを確認し(M+=522)、構造を確定した。

Figure 0005200523
[Example 1]
(1) Synthesis of hexabenzocoronene (see formula below)
1.10 g of hexaphenylbenzene was dissolved in 500 mL of dichloromethane, and nitrogen was blown for 5 minutes. To this solution, a solution prepared by dissolving 6.30 g of anhydrous iron chloride (FeCl 3 ) in 72 mL of nitromethane was added dropwise under a nitrogen atmosphere and stirred at room temperature for 30 minutes. 500 mL of methanol was added, and the generated precipitate was filtered. The precipitate was stirred in 50 mL of 10 wt% aqueous ammonia and filtered. Further, it was washed with 50 mL of water and 50 mL of dichloromethane, and vacuum-dried to obtain 470 mg of hexabenzocoronene as an orange powder. This structure was confirmed as follows. That is, molecular ions were confirmed by MALDI-MS measurement combining a matrix-assisted laser desorption ionization method (MALDI) and a mass spectrometer (MS) (M + = 522), and the structure was determined. .
Figure 0005200523

(2)コイン電池の作製
ここでは、負極活物質としてヘキサベンゾコロネンを用いてコイン電池を作製した。すなわち、負極活物質を95重量%、結着材としてポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製)を5重量%混合し、分散剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加、分散してスラリー状の負極合材とした。この負極合材を20μm厚のアルミニウム箔集電体に塗布し、120℃で約12時間真空乾燥させた後、ロールプレスで高密度化し、15mmφの形状に切り出したものを負極シートとした。なお、負極活物質の付着量は30mg程度とした。対極には19mmφ、厚さ約0.2mmの金属リチウムを用いた。上述した負極シートと金属リチウムを、ポリエチレン製セパレータで挟み、2016型コイン電池を作製した。電解液には、1M LiPF6をエチレンカーボネート(EC)とジエチレンカーボネート(DEC)とを体積比1:1で混合した溶液に溶かしたものを用いた。コイン電池を作製する工程は、すべてアルゴン雰囲気下、グローブボックス内で行った。
(2) Production of Coin Battery Here, a coin battery was produced using hexabenzocoronene as the negative electrode active material. That is, 95% by weight of the negative electrode active material, 5% by weight of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) as a binder, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersant is added and dispersed. A slurry-like negative electrode mixture was obtained. The negative electrode mixture was applied to an aluminum foil current collector with a thickness of 20 μm, vacuum-dried at 120 ° C. for about 12 hours, then densified with a roll press and cut into a 15 mmφ shape to obtain a negative electrode sheet. In addition, the adhesion amount of the negative electrode active material was about 30 mg. As the counter electrode, metallic lithium having a diameter of 19 mm and a thickness of about 0.2 mm was used. The negative electrode sheet and metallic lithium described above were sandwiched between polyethylene separators to produce a 2016 type coin battery. As the electrolytic solution, 1M LiPF6 dissolved in a solution in which ethylene carbonate (EC) and diethylene carbonate (DEC) were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used. All steps for producing the coin battery were performed in a glove box under an argon atmosphere.

(3)コイン電池の評価
・充放電サイクル試験
試験温度25℃、電流値0.5mA(約0.28mA/cm2の電流密度に相当)で金属リチウムに対して5Vまで充電し、その後3Vまで放電する充放電を1サイクルとし、このサイクルを合計100サイクル行った。
・容量維持率
容量維持率は、充放電サイクル試験において、1サイクル目の試験時の放電容量を初期容量SC0とし、この初期容量SC0と各サイクル目の試験時の放電容量SCとから下記式(a)により算出した。その結果を表1に示す。
容量維持率(%)=SC/SC0 × 100 …(a)
・抵抗増加率
抵抗増加率は、充放電サイクル試験において、充放電試験前の抵抗を初期抵抗R0とし、この初期抵抗R0と充放電試験後の抵抗Rとから下記式(b)により算出した。なお、初期抵抗R0は、コイン電池を3Vまで充電し、0.5mA,1.0mA,2.0mA、4.0mA,8.0mAの電流を流して10秒後の電池電圧を測定し、流した電流と電圧とを直線近似し、その傾きから求めた。その結果を表1に示す。
抵抗増加率(%)=(R−R0)/R0 × 100 …(b)
(3) Coin Battery Evaluation / Charge / Discharge Cycle Test At a test temperature of 25 ° C. and a current value of 0.5 mA (corresponding to a current density of about 0.28 mA / cm 2 ), the lithium metal is charged to 5 V and then up to 3 V Charging / discharging to discharge was made into 1 cycle, and this cycle was performed 100 times in total.
• The capacity retention rate capacity retention rate in charge-discharge cycle test, the discharging capacity at the first cycle test as an initial capacitance SC 0, following from this initial capacity SC 0 and the discharge capacity at SC test of each cycle It was calculated by the formula (a). The results are shown in Table 1.
Capacity maintenance ratio (%) = SC / SC 0 × 100 (a)
Resistance increase rate The resistance increase rate is calculated by the following formula (b) from the initial resistance R 0 and the resistance R after the charge / discharge test, where the resistance before the charge / discharge test is the initial resistance R 0 in the charge / discharge cycle test. did. The initial resistance R 0 is obtained by charging the coin battery up to 3 V, passing a current of 0.5 mA, 1.0 mA, 2.0 mA, 4.0 mA, 8.0 mA and measuring the battery voltage after 10 seconds. The applied current and voltage were approximated by a straight line and obtained from the slope. The results are shown in Table 1.
Resistance increase rate (%) = (R−R 0 ) / R 0 × 100 (b)

[実施例2]
(1)ヘキサベンゾコロネン類縁体(B)の合成(化6参照)
1,4−ビス(フェニルエチニル)ベンゼン1.0g、2,3,4,5−テトラフェニルシクロペンタジエノン2.9gをジフェニルエーテル5mLに加え、窒素雰囲気下、220℃で2日間反応させた。メタノール100mLを添加し、生成した沈殿物をろ過した。沈殿物をニトロベンゼンから再結晶することにより乳白色結晶としてヘキサフェニルベンゼン類縁体(A)を3.2739g得た(収率91.9%)。この構造は以下のようにして確認した。すなわち、MALDI−MS測定により分子イオンを確認し(M+=990)、構造を確定した。
[Example 2]
(1) Synthesis of hexabenzocoronene analog (B) (see Chemical Formula 6)
1.0 g of 1,4-bis (phenylethynyl) benzene and 2.9 g of 2,3,4,5-tetraphenylcyclopentadienone were added to 5 mL of diphenyl ether and reacted at 220 ° C. for 2 days in a nitrogen atmosphere. 100 mL of methanol was added, and the generated precipitate was filtered. By recrystallizing the precipitate from nitrobenzene, 3.2739 g of hexaphenylbenzene analog (A) was obtained as milky white crystals (yield 91.9%). This structure was confirmed as follows. That is, the molecular ion was confirmed by MALDI-MS measurement (M + = 990), and the structure was confirmed.

更に、トリフルオロメタンスルホン酸銅12.6g、塩化アルミニウム4.90gを二硫化炭素(CS2)250mLに添加し、窒素雰囲気下で撹拌して溶解させた。この溶液にヘキサフェニルベンゼン類縁体370mgを添加し、室温で2日間撹拌した。10重量%塩酸200mLを添加して撹拌した後、二硫化炭素層を分離し、減圧下で濃縮した。残渣を10重量%アンモニア水100mL中で撹拌しろ過した。更に水100mL、二硫化炭素100mL、ジクロロメタン100mLで洗浄し、真空乾燥することにより茶色粉末としてヘキサベンゾコロネン類縁体(B)を311.4mg得た。この構造は以下のようにして確認した。すなわち、MALDI−MS測定により分子イオンを確認し(M+=962)、構造を確定した。

Figure 0005200523
Further, 12.6 g of copper trifluoromethanesulfonate and 4.90 g of aluminum chloride were added to 250 mL of carbon disulfide (CS2) and dissolved by stirring under a nitrogen atmosphere. To this solution, 370 mg of hexaphenylbenzene analog was added and stirred at room temperature for 2 days. After adding 200 mL of 10 wt% hydrochloric acid and stirring, the carbon disulfide layer was separated and concentrated under reduced pressure. The residue was stirred in 100 mL of 10 wt% aqueous ammonia and filtered. Further, it was washed with 100 mL of water, 100 mL of carbon disulfide and 100 mL of dichloromethane, and vacuum-dried to obtain 311.4 mg of hexabenzocoronene analog (B) as a brown powder. This structure was confirmed as follows. That is, the molecular ion was confirmed by MALDI-MS measurement (M + = 962), and the structure was confirmed.
Figure 0005200523

(2)コイン電池の作製
負極活物質としてヘキサベンゾコロネン類縁体(B)を用いた以外は、実施例1と同様にしてコイン電池を作製した。
(2) Production of Coin Battery A coin battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the hexabenzocoronene analog (B) was used as the negative electrode active material.

(3)コイン電池の評価
実施例1と同様にしてコイン電池を評価した。その結果を表1に示す。
(3) Evaluation of coin battery A coin battery was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
(1)ヘキサベンゾコロネン類縁体(C)の合成(化7参照)
ヘキサベンゾコロネン類縁体(C)(2,5,8,11,14,17−ヘキサフルオロ−ヘキサ−ペリ−ヘキサベンゾコロネン)を特開2007−19086号公報の実施例1に従って合成した。

Figure 0005200523
[Example 3]
(1) Synthesis of hexabenzocoronene analog (C) (see Chemical Formula 7)
Hexabenzocoronene analog (C) (2,5,8,11,14,17-hexafluoro-hexa-peri-hexabenzocoronene) was synthesized according to Example 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-19086.
Figure 0005200523

(2)コイン電池の作製
負極活物質としてヘキサベンゾコロネン類縁体(C)を用いた以外は、実施例1と同様にしてコイン電池を作製した。
(2) Production of Coin Battery A coin battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the hexabenzocorene analogue (C) was used as the negative electrode active material.

(3)コイン電池の評価
実施例1と同様にしてコイン電池を評価した。その結果を表1に示す。
(3) Evaluation of coin battery A coin battery was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
負極活物質として人造黒鉛(ペトカ社製)を用いた以外は、実施例1と同様にしてコイン電池を作製し、その評価を行った。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A coin battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that artificial graphite (manufactured by Petka) was used as the negative electrode active material. The results are shown in Table 1.

[評価結果]
表1から明らかなように、実施例1〜3のコイン電池は、比較例1のコイン電池に比べて初期容量(mAh/g)が1.5〜3.7倍であり、エネルギー密度が高いことがわかる。また、容量維持率及び抵抗増加率は、比較例1のコイン電池と比べて、実施例1,2のコイン電池ではほぼ同等であったが、実施例3のコイン電池では向上していることがわかる。ここで、実施例1,3及び比較例1の各コイン電池の放電曲線を図1に示す。図1から明らかなように、実施例1の負極活物質は、比較例1の黒鉛とほぼ同じ還元電位(約0.2V)を示している。また、実施例3の負極活物質は、約0.5V付近に比較的平坦な還元電位を示している。

Figure 0005200523
[Evaluation results]
As apparent from Table 1, the coin batteries of Examples 1 to 3 have an initial capacity (mAh / g) of 1.5 to 3.7 times that of the coin battery of Comparative Example 1, and have a high energy density. I understand that. In addition, the capacity maintenance rate and the resistance increase rate were substantially the same in the coin batteries of Examples 1 and 2 as compared with the coin battery of Comparative Example 1, but were improved in the coin battery of Example 3. Recognize. Here, the discharge curves of the coin batteries of Examples 1 and 3 and Comparative Example 1 are shown in FIG. As is clear from FIG. 1, the negative electrode active material of Example 1 shows almost the same reduction potential (about 0.2 V) as that of the graphite of Comparative Example 1. In addition, the negative electrode active material of Example 3 shows a relatively flat reduction potential in the vicinity of about 0.5V.
Figure 0005200523

実施例1,3及び比較例1の各コイン電池の放電曲線である。2 is a discharge curve of each coin battery of Examples 1 and 3 and Comparative Example 1;

Claims (1)

ヘキサベンゾコロネンを基本骨格とする炭素数42個以上144個以下のグラフェン化合物を負極活物質として用いる、リチウムイオン二次電池であって、
一般式(1)〜(7)で表されるいずれかのグラフェン化合物を負極活物質として用いる、リチウムイオン二次電池。
Figure 0005200523
(式中、R 1 〜R 174 は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アラルキル基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、アミド基、アシル基、パーフルオロアリール基及びパーフルオロアルキル基からなる群より選ばれるものであり、
1 〜R 18 は少なくとも1つがフッ素原子であり、R 19 〜R 44 は少なくとも1つがフッ素原子であり、R 45 〜R 66 は少なくとも1つがフッ素原子であり、R 67 〜R 92 は少なくとも1つがフッ素原子であり、R 93 〜R 114 は少なくとも1つがフッ素原子であり、R 115 〜R 144 は少なくとも1つがフッ素原子であり、R 145 〜R 174 は少なくとも一つがフッ素原子である)
A lithium ion secondary battery using, as a negative electrode active material, a graphene compound having 42 to 144 carbon atoms having hexabenzocoronene as a basic skeleton ,
A lithium ion secondary battery using any graphene compound represented by the general formulas (1) to (7) as a negative electrode active material.
Figure 0005200523
Wherein R 1 to R 174 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, aralkyl group, heterocyclic group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, An arylthio group, a cyano group, an amide group, an acyl group, a perfluoroaryl group and a perfluoroalkyl group,
R 1 to R 18 are at least one fluorine atom, R 19 to R 44 are at least one fluorine atom, R 45 to R 66 are at least one fluorine atom, and R 67 to R 92 are at least 1 One is a fluorine atom, at least one of R 93 to R 114 is a fluorine atom, at least one of R 115 to R 144 is a fluorine atom, and at least one of R 145 to R 174 is a fluorine atom)
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