CN1540786A - 电化学元件和电化学元件用电极活性物质 - Google Patents

电化学元件和电化学元件用电极活性物质 Download PDF

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Abstract

本发明的电化学元件包含正极、负极和电解质，正极和负极的至少一方含有具有用通式(1)：如右式表示的结构的化合物。据此，得到重量轻、并且高能量密度、循环特性优良的电化学元件。

Description

电化学元件和电化学元件用电极活性物质
发明领域
本发明涉及电化学元件和电化学元件用电极活性物质。
背景技术
近年，伴随移动体通信机器、便携电子机器的开发，其电源的需求非常大。电池、其中可反复充放电的锂二次电池，由于电动势高、得到高能量密度、能够反复使用，因此作为便携电子机器等的电源被广泛地使用。
可是，伴随着便携电子机器的小型轻量化，对于电池的高能量密度化的希望也越来越提高，而且还希望出现具有更高能量密度的新型的电极材料。在这样的背景下，以与电池的高能量密度化直接密切关连的电极材料的高能量密度化为目标，积极地进行着材料开发的研究。
近年，为了制作能量密度高、重量更轻的电池，进行着将有机化合物用于电极材料的研讨。有机化合物轻，比重约为1g/cm3左右，与现在作为锂二次电池的材料使用的钴酸锂等氧化物比较，重量轻。为此，制作重量更轻、并且高容量的电池成为可能。
例如，美国专利第5,833,048号说明书和美国专利第2,715,778号说明书中提出了将具有二硫键的有机硫化合物用于电极材料的锂二次电池。此有机硫化合物最简单地表示为M+--S-R-S--M+。其中，R表示脂肪族或者芳香族的有机基，S表示硫，M+表示质子或者金属阳离子。此化合物通过电化学氧化反应，以S-S键为媒介互相键合，以M+--S-R-S-S-R-S-S-R-S--M+的形式进行高分子化。这样生成的高分子，通过电化学还原反应恢复为原来的单体。锂二次电池将该反应用于充放电反应。
又，美国专利第5,523,179号说明书中也提出了将单质硫用于电极材料的方案。
可是，虽然任何场合都可能高容量化，但有循环特性低的问题。这是因为，在作为硫系材料的氧化还原反应机理的二硫键的裂解·再键合时，当键一旦裂解时，分子就扩散分离，再键合的频率变低的缘故。又，当一旦裂解时，再键合的频率变低意味着即使理论上具有高的能量密度，全部的能够反应的部位也不能够反应。这样，实际上不能成为具有高能量密度的电池。
如以上那样，将有机化合物用于电极材料的重量轻并具有高能量密度的电化学元件中，由于伴随氧化还原反应，引起有机化合物的结构变化，因此具有循环特性低的问题。本发明鉴于此方面，以改善重量轻并具有高能量密度的电化学元件的循环特性为目的。
发明内容
本发明的电化学元件，其特征是，包含正极、负极和电解质，所述正极和所述负极的至少一方含有具有用通式(1)：
(式中，X为硫原子、氮原子或者氧原子，R1-R4分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，R5、R6分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基，上述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。)表示的结构的化合物。
上述化合物用通式(2)：
(式中，R1-R4和R7-R10分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，上述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。)表示是优选的。
上述化合物是具有多个用通式(1)表示的结构的高分子化合物是优选的。
上述电解质包含溶剂和扩散到上述溶剂中的阴离子和阳离子，上述化合物伴随氧化还原反应具有与上述阳离子形成配位键的能力是优选的。
上述阳离子优选为锂离子。
上述电解质包含溶剂和扩散到上述溶剂中的阴离子和阳离子，上述化合物伴随氧化还原反应具有与上述阴离子形成配位键的能力是优选的。
上述正极含有作为正极活性物质的上述化合物、上述负极含有作为负极活性物质的碳材料是优选的。
上述正极含有作为正极活性物质的上述化合物，上述负极含有作为负极活性物质的选自锂金属、含锂复合氮化物和含锂复合钛氧化物的至少1种物质是优选的。
附图简述
图1是在本发明实施例中制作的纽扣型电池的示意性纵截面图。
具体实施方式
本发明的电化学元件，其特征是，是以与氧化还原反应相伴的电子移动为电能而得到的电化学元件，包含正极、负极和电解质，上述正极和上述负极的至少一方含有具有用通式(1)：
Figure A20041003531400071
(式中，X为硫原子、氮原子或者氧原子，R1-R4分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，R5、R6分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基，上述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。)表示的结构的化合物(以下也称为活性物质化合物)。活性物质化合物作为电极活性物质在电池内进行氧化还原反应，进行电子的得失。
活性物质化合物不使其结构大大变化就能够进行氧化还原反应。其机理见下面。
也就是说，活性物质化合物具有结构对称性，具有平面结构。又，活性物质化合物在分子的中心有碳-碳双键，并且具有含有硫、氧等杂原子的环状结构。杂原子具有孤电子对。因此，在分子上形成π电子的共轭。在该分子整体内扩展的π电子共轭部位可进行电子的得失。电子的得失以活性物质化合物的氧化·还原反应的形式进行。
例如，在还原反应(放电反应)时，活性物质化合物被还原，电解质中的阳离子配位于被还原的分子。在其后的氧化反应(充电反应)时，配位于活性物质化合物的阳离子脱离。能够将此反应作为电池反应利用。
又，在氧化反应(充电反应)时，活性物质化合物被氧化的场合，电解质的阴离子配位于被氧化的分子。在其后的还原反应(放电反应)时，配位于活性物质化合物的阴离子脱离。
在这样的一系列的氧化还原反应中，可认为活性物质化合物未发生键的裂解·再键合这种大的结构变化。当伴随氧化还原反应活性物质化合物的分子结构变化很大时，在进行下面反应时也就需要分子的结构变化。此时，由于必需大的能量，因此反应性降低。因此，没有与氧化还原反应相伴的大的结构变化的情况就表示能够高效率地进行反应。
如以上那样，在本发明中，将以在该分子上扩展的π电子共轭部位作为氧化还原反应部位的化合物用于电极活性物质。在上述反应机理中，伴随氧化还原反应，未引起活性物质骨架的大的结构变化。因此，抑制了由氧化还原反应的反复所导致的活性物质的结构的劣化，因此得到优良的充放电循环特性。
再有，上述反应机理中，与通常的有机硫系化合物引起的键合·裂解反应比，可期待快的反应速度。当反应速度变快时，作为电池特性可期待优良的速率特性，因此对快速充放电也有利。
作为用通式(1)表示的化合物，优选用化学式(3)：
表示的化合物、用化学式(4)：
表示的化合物。由于这些化合物在用通式(1)表示的化合物中分子量最小，因此活性物质的能量密度最高，可得到高能量密度的电化学元件。
再有，从得到更快的电极反应速度的方面出发，活性物质化合物优选为用通式(2)：
Figure A20041003531400093
(式中，R1-R4和R7-R10分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，上述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。)表示的化合物。
在通式(2)的情况下，电极反应更快的原因如以下所示。
在用通式(1)表示的化合物的氧化还原反应中，在2个5元环上进行电子的得失，发生2阶段的反应。在用通式(2)表示的化合物的氧化还原反应是与通式(1)同样的反应，但由于设置于2个5元环间的2个苯环的存在，电子从2个5元环跳出的能级互相接近，拟似按1阶段进行反应。这是因为，1电子反应的结构和2电子反应的结构非常相似的缘故。
作为用通式(2)表示的化合物，例如可列举出用化学式(5)：
表示的化合物、用化学式(6)：
Figure A20041003531400102
表示的化合物、用化学式(7)：
表示的化合物、用化学式(8)：
表示的化合物等等。
通式(1)和(2)中的R1-R4和R7-R10优选为硝基(NO2)。能得到高电压、并且具有优良的充放电循环特性的电化学元件。另外，优选氰基(CN)。能得到高电压、并且高容量的电化学元件。另外，优选甲基(CH3)。能得到高电压和高容量，并且具有优良的速率特性、和循环特性的电化学元件。
作为在上述的通式(1)和(2)中的R1-R4和R7-R10中使用的脂肪族基，例如可列举出烷基、环烷基、烷氧基、羟基烷基、硫代烷基、醛基、羧酸基、卤代烷基等。另外，该脂肪族基的碳数没有特别限制，但碳数优选为1-6。
又，活性物质化合物，只要具有用通式(1)表示的结构，从低分子化合物到高分子化合物就能够使用。它们单独使用也可以，把2种或以上组合使用也可以。
在本发明中，所谓高分子化合物是指低分子化合物聚合而成的分子量至少10000的化合物。高分子化合物与低分子化合物比，具有难溶于电解质等的性质。因此，将高分子化合物用作为电极活性物质的场合，活性物质向电解质中的溶出被抑制，循环特性的稳定性进一步提高。
作为高分子化合物，优选通式(1)聚合得到的化合物。作为这样的化合物，例如可列举出用通式(9)：
(式中，n为1或以上的整数。)表示的化合物。由于用分子量小的单体构成，因此可获得能量密度高的活性物质。
又，作为高分子化合物，优选具有聚乙炔、聚甲基丙烯酸甲酯链作为主链的化合物。又，在1分子内含有至少2个用通式(1)表示的结构是优选的。聚乙炔链的分子量优选为10000-200000。作为这样的化合物，例如可列举出用通式(10)：
Figure A20041003531400121
(式中，n为1或以上的整数。)表示的化合物。
再者，上述化合物单独使用也可以，2种或以上组合使用也可以。
活性物质化合物在电化学元件之中特别适于用作为二次电池的电极活性物质，但也能够用于一次电池、电解电容器、各种传感器、电致变色元件等的电极。
在二次电池中，活性物质化合物用于正极和负极这两者也可以，用于其中某一方也可以。在其中某一方的电极上使用该化合物的场合，另一个电极活性物质可使用以往用作为二次电池的活性物质的材料，没有特别的限定。
作为正极活性物质使用具有用通式(1)表示的结构的化合物的场合，作为负极活性物质，例如可使用石墨、无定形碳等碳材料、锂金属、含锂复合氮化物、含锂钛氧化物、锡与碳的复合物、锡与其他金属的复合物等。
又，作为负极活性物质使用具有用通式(1)表示的结构的化合物的场合，作为正极活性物质，例如可使用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4等金属氧化物等。
将具有用通式(1)表示的结构的化合物用于电极活性物质的场合，出于减低电极电阻的目的，将炭黑、石墨、乙炔黑等碳材料、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电性高分子等作为导电辅助剂使之与电极活性物质混合也可以。另外，作为离子传导助剂，使聚环氧乙烷等形成的固体电解质、聚甲基丙烯酸甲酯等形成的凝胶电解质与电极活性物质混合也可以。
又，为了提高电极内物质的构成材料的粘结性，使用粘结剂也可以。作为粘结剂可使用聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺等。
对于正极集电体或者负极集电体，可使用由镍、铝、金、银、铜、不锈钢、铝合金等形成的金属箔、金属网等。通过在集电体上涂布碳等，使电极的电阻值减少，赋予集电体催化效果，使集电体与活性物质化学或物理地结合也可以。
隔板介于正极和负极之间的场合，使隔板含浸电解质。电解质包含溶剂和溶于上述溶剂的盐是优选的。又，使电解质本身凝胶化，使之具有作为隔板的功能也可以。此情况下，使聚丙烯腈、含有丙烯酸酯单元或者甲基丙烯酸酯单元的聚合物、乙烯与丙烯腈的共聚物等基体含浸电解质是优选的。基体使用交联高分子是优选的。
作为电解质中所含的盐，优选锂、钠、钾等碱金属或者镁等碱土类金属的卤化物、高氯酸盐和三氟甲磺酸盐所代表的含氟化合物的盐等。具体可列举出氟化锂、氯化锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、四硼氟化锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、硫氰酸锂、高氯酸镁、三氟甲磺酸镁、四硼氟化钠等。它们单独使用也可以，2种或以上组合使用也可以。
作为溶剂，优选使用例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、二氧戊环、环丁砜、二甲基甲酰胺等有机溶剂。
再者，作为电解质使用固体电解质也可以。作为固体电解质可列举出Li2S-SiS2、Li2S-P2O5、Li2S-B2S5、Li2S-P2S5-GeS2、钠/氧化铝(Al2O3)、无定形或者低相转变温度(Tg)的聚醚、无定形偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、异种高分子的共混体、聚环氧乙烷等。
下面基于实施例详细说明本发明。在各实施例中，制作纽扣型电池，进行了电极活性物质的评价。评价方法与通常的二次电池的评价方法相同。以下关于试验电极的制作方法、纽扣型电池的制作方法和电池的特性评价依次进行说明。
实施例1
(i)试验电极的制作方法
使用备有气体精制装置的干燥箱，在氩气气氛下进行了以下的操作。
作为电极活性物质，使用了用化学式(3)：
Figure A20041003531400141
表示的化合物(在通式(1)中X为硫原子，R1-R4为氢原子的化合物)。
该用化学式(3)表示的化合物的合成按照非专利文献1进行(非专利文献1：R.Carlier，P.Hapiot等人，Electrochem Acta，46，3269-3277，2001)。
将用化学式(3)表示的化合物30mg、和作为导电助剂的乙炔黑30mg混合直至均匀，加入作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮1ml。出于粘结活性物质和导电助剂的目的，在得到的混合物中加入作为粘结剂的聚偏氟乙烯5mg，混合直至均匀，得到黑色的浆液。将其流延在铝箔的集电体上，在室温下进行1小时真空干燥。干燥后，将其冲裁成13.5mm的圆盘状，作为试验电极。
(ii)纽扣型电池的制作方法
使用由上述方法制作的试验电极作正极，使用冲裁成13.5mm的圆盘状的锂金属(厚度：300μm)作负极，按以下工序制作纽扣型电池。图1示出了得到的纽扣型电池的示意性纵截面图。
首先，在正极壳体11的内面配置试验电极(正极)12，在试验电极12之上设置由多孔聚乙烯片构成的隔板13。其次，将电解质液注入到正极壳体11内。电解质使用了在由碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯(重量比1∶1)组成的混合溶剂中按1.0mol/L的浓度溶解了六氟磷酸锂(LiPF6)而得到的。
另外，准备了在内面压接着金属锂(负极)14、并在周缘部安装着密封圈15的封口板16。然后，使金属锂14与试验电极12面对，用封口板16将壳体11封口，用压机将壳体11的开口端部与密封圈15封紧，制作了评价用的纽扣型电池。
(iii)电池的特性评价
在电流值0.133mA、电压范围2.5V-4.5V下进行对制作的纽扣型电池的恒电流充放电，分别取得第1、50、100、和300次循环的放电容量。另外，取得相对于锂氧化还原电位(Li/Li+)的平均放电电压。平均放电电压使用了第1次循环放电时的电压平均值。再者，直到第300次循环放电电压几乎没有变化。在由于2阶段的放电反应使得放电曲线成为阶梯状的场合，也取得了整体的平均值。结果如表1所示。
                       表1
           放电容量(mAh/g)  平均放电电压(E/V vs.Li/Li+)
  1st  50th  100th  300th
实施例1   230  230  230  230  3.6
实施例2   140  138  138  137  3.7
实施例3   98  98  96  96  3.7
实施例4   121  120  120  120  3.75
实施例5   127  125  125  125  3.75
比较例1   280  20  20  15  2.8
另外，评价了充放电速率特性。在此，在电流值0.133、0.665、1.33或者2.66mA、电压范围2.5V-4.5V下，对制作的纽扣型电池进行恒电流充放电，分别取得在各电流值下的第50次循环的放电容量。结果如表2所示。
                            表2
   第50次循环时各电流值下的放电容量(mAh/g)
 0.133mA  0.665mA  1.33mA  2.66mA
实施例1  230  230  225  221
实施例2  140  140  138  135
实施例3  98  96  91  90
实施例4  121  120  119  112
实施例5  127  126  126  126
比较例1  20  12  12  11
比较例1
作为试验电极的活性物质，除了使用有机硫系化合物2，5-二巯基-1，3，4-噻二唑(Aldrich公司制)以外，与实施例1同样，制作纽扣型电池，同样地评价。结果示于表1和表2。
实施例2
除了使用以化学式(5)：
Figure A20041003531400161
表示的化合物代替用化学式(3)表示的化合物以外与实施例1同样，制作纽扣型电池，同样地评价。结果示于表1和表2。
实施例3
代替用化学式(3)表示的化合物，使用用化学式(8)：
Figure A20041003531400162
表示的化合物，除此以外，与实施例1同样，制作纽扣型电池，同样地评价。结果示于表1和表2。
实施例4
代替用化学式(3)表示的化合物，使用用化学式(6)：
Figure A20041003531400171
表示的化合物，除此以外，与实施例1同样，制作纽扣型电池，同样地评价。结果示于表1和表2。
实施例5
代替用化学式(3)表示的化合物，使用用化学式(7)：
Figure A20041003531400172
表示的化合物，除此以外，与实施例1同样，制作纽扣型电池，同样地评价。结果示于表1和表2。
[评价结果考察]
如表1所示，使用有机硫系化合物作电极活性物质的比较例1，虽然在初期放电时得到280mAh/g的容量，但是在第50次循环减少到20mAh/g，在第300次循环只得到仅15mAh/g左右的容量。
另一方面，电极活性物质使用了具有用通式(1)表示的结构的化合物的实施例1-5，都得到3.5V附近的高的平均放电电压直至第300次循环也几乎观察不到放电容量的减少。
在比较例1中使用的有机硫系化合物，其充放电反应机理基于S-S键的裂解·再键合反应。由于该反应的反应频率低、因充放电反应使得分子结构大大变化，因此再键合性变低。因此认为，在循环初期，虽然得到高的放电容量，但是在第300次循环几乎得不到放电容量。由以上可知，电极活性物质使用具有基于S-S键的裂解·再键合反应的反应机理的化合物的场合，得不到优良的循环特性。
另一方面，在本发明实施例1-5中使用的具有用通式(1)表示的结构的化合物，即使经过300次循环后，放电容量也几乎不会减少。可认为，这是因为，这些化合物在充放电反应中，在分子上只配位阴离子或阳离子，未引起分子结构的大变化，因此未发生伴随反复充放电的化合物自身的劣化。
由以上结果可知，以具有用通式(1)表示的结构的化合物为电极活性物质的电化学元件，具有优良的循环特性。
另外，由表2的结果明确知道，以具有用通式(1)表示的结构的化合物为电极活性物质的电化学元件，具有优良的速率特性。
实施例6
下面，说明电极活性物质使用了具有多个用化学式(3)表示的结构的高分子化合物的实施例。在此，作为具有聚乙炔链为主链、并具有四チァフルバレン结构的化合物，使用了用通式(9)：
Figure A20041003531400181
表示的化合物(式中，满足n＝4-10)。
代替30mg的用化学式(3)表示的化合物，使用了40mg的用通式(9)表示的化合物，除此以外，与实施例1同样，制作了纽扣型电池。然后，在电流值0.133mA、电压范围2.5V-4.5V下，对制作的纽扣型电池进行恒电流充放电，与实施例1同样地分别求得第1、50、100和300次循环的放电容量。结果示于表3。
                          表3
             放电容量(mAh/g)   平均放电电压(E/V vs.Li/Li+)
  1st   50th  100th  300th
实施例6   135   132  130  130   3.7
实施例7   90   88  86  84   3.6
实施例7
下面，说明电极活性物质使用了具有多个用化学式(3)表示的结构的高分子化合物的实施例。在此，作为具有聚乙炔链为主链、并具有四チァフルバレン结构的化合物，使用了用通式(10)：
Figure A20041003531400191
表示的化合物(式中，满足n＝4-10)。
代替30mg的用化学式(3)表示的化合物，使用了40mg的用通式(10)表示的化合物，除此以外，与实施例1同样，制作了纽扣型电池。然后，进行了制作的纽扣型电池的充放电循环试验。该结果示于表3。
由表3结果可知，电极活性物质使用了具有多个用通式(1)表示的结构的高分子化合物的电化学元件也显示出优良的循环特性。
实施例8
下面，说明作为负极使用了含锂复合氮化物的实施例。使用了以下所示的负极，除此以外，与实施例1同样，制作了纽扣型电池。
含锂复合氮化物，是将Li/Co的摩尔比为2.6/0.4的锂钴合金放入铜制的容器，通过在氮气氛中、800℃下保持2小时，使上述合金与氮反应来调制。反应后，将得到的黑灰色氮化物粉碎成粉末状，用作为负极活性物质。
使用CuKα射线进行得到的负极活性物质的粉末X射线衍射测定，结果观测到与氮化锂(Li3N)相同的基于六方晶的衍射图。由这种情况证实，得到了Co处于进入到氮化锂的晶体结构的状态的、单一相的固溶体。此时合成的含锂复合氮化物的组成为Li2.6Co0.4N。
将这样得到的Li2.6Co0.4N粉末、碳粉末、以及作为粘结剂的聚四氟乙烯粉按重量比100∶25∶5充分混合，得到负极合剂。将负极合剂涂布于铜片上，压延，将得到的极板冲裁成直径13.5mm的圆盘状，作为负极。
正极使用了与在实施例1中制作的相同的试验电极。然后，在电流值0.133mA、电压范围2.5V-4.5V下，对制作的纽扣型电池进行恒电流充放电，与实施例1同样地分别求得第1、50、100和300次循环的放电容量。结果示于表4。
                           表4
             放电容量(mAh/g)   平均放电电压(E/V vs.Li/Li+)
 1st  50th  100th  300th
实施例8  230  230  230  228    3.05
实施例9  230  228  224  218    2.8
实施例9
下面，说明将含锂钛氧化物用于负极的实施例。使用了以下所示的负极，除此以外，与实施例1同样，制作了纽扣型电池。
含锂钛氧化物，使用了LiTi5O12粉末。将LiTi5O12粉末、碳粉末、以及作为粘结剂的聚四氟乙烯粉末按重量比100∶25∶5充分混合，得到负极合剂。将该负极合剂涂布于铜片上，压延，将得到的极板冲裁成直径13.5mm的圆盘状，作为负极。
正极使用了与在实施例1中制作的相同的试验电极。然后，在电流值0.133mA、电压范围2.5V-4.5V下，对制作的纽扣型电池进行恒电流充放电，与实施例1同样分别求得第1、50、100和300次循环的放电容量。结果示于表4。
由表4的结果可知，将具有用通式(1)表示的结构的化合物用于一方的电极活性物质、将含锂复合氮化物或者含锂钛氧化物用于另一方的电极活性物质的电化学元件也显示出优良的循环特性。
实施例10
下面，说明将具有用通式(1)表示的结构的化合物用于正极和负极两方的活性物质的实施例。在此，作为正极活性物质使用用化学式(7)：
Figure A20041003531400211
表示的化合物、作为负极活性物质使用用化学式(4)：
Figure A20041003531400212
表示的化合物。
除了将它们用于正极活性物质和负极活性物质以外，其他与实施例1同样，制作了纽扣型电池。即，代替用化学式(3)表示的化合物和金属锂，分别使用用化学式(7)表示的化合物和用化学式(4)表示的化合物制作试验电极，制作了将前者的试验电极用于正极、将后者的试验电极用于负极的纽扣型电池。然后，在电流值0.133mA、电压范围0.3V-0.6V下，对制作的纽扣型电池进行恒电流充放电，与实施例1同样地分别求得第1、50、100和300次循环的放电容量。结果示于表5。
                          表5
            放电容量(mAh/g)  平均放电电压(E/V vs.Li/Li+)
  1st   50th  100th  300th
实施例10   180   178  175  170  0.5
由表5的结果可知，在两极上使用用通式(1)表示的化合物的情况下也得到优良的循环特性。

Claims (11)

1.一种电化学元件，其特征是，包含正极、负极和电解质，所述正极和所述负极的至少一方含有具有用通式(1)：
Figure A2004100353140002C1
表示的结构的化合物，式中，X为硫原子、氮原子或者氧原子，R1-R4分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，R5、R6分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基，所述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。
2.根据权利要求1所记载的电化学元件，所述化合物用通式(2)：
表示，式中，R1-R4和R7-R10分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，所述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。
3.根据权利要求1所记载的电化学元件，所述化合物是具有多个用通式(1)表示的结构的高分子化合物。
4.根据权利要求1所记载的电化学元件，所述电解质包含溶剂和扩散到所述溶剂中的阴离子和阳离子，所述化合物伴随氧化还原反应具有与所述阳离子形成配位键的能力。
5.根据权利要求4所记载的电化学元件，所述阳离子为锂离子。
6.根据权利要求1所记载的电化学元件，所述电解质包含溶剂和扩散到所述溶剂中的阴离子和阳离子，所述化合物伴随氧化还原反应具有与所述阴离子形成配位键的能力。
7.根据权利要求1所记载的电化学元件，所述正极含有作为正极活性物质的所述化合物，所述负极含有作为负极活性物质的碳材料。
8.根据权利要求1所记载的电化学元件，所述正极含有作为正极活性物质的所述化合物，所述负极含有作为负极活性物质的选自锂金属、含锂复合氮化物和含锂复合钛氧化物的至少1种物质。
9.一种电化学元件用电极活性物质，其特征是，包含具有用通式(1)：
表示的结构的化合物，式中，X为硫原子、氮原子或者氧原子，R1-R4分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，R5、R6分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基，所述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。
10.根据权利要求9所记载的电化学元件用电极活性物质，所述化合物用通式(2)：
Figure A2004100353140004C1
表示，式中，R1-R4和R7-R10分别独立地表示链状或者环状的脂肪族基、氢原子、羟基、氰基、氨基、硝基或者亚硝基，所述脂肪族基含有选自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子和卤素原子的至少1种原子。
11.根据权利要求9所记载的电化学元件用电极活性物质，所述化合物是具有多个用通式(1)表示的结构的高分子化合物。
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