JP2001273901A - Electrode material - Google Patents

Electrode material

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JP2001273901A
JP2001273901A JP2000086087A JP2000086087A JP2001273901A JP 2001273901 A JP2001273901 A JP 2001273901A JP 2000086087 A JP2000086087 A JP 2000086087A JP 2000086087 A JP2000086087 A JP 2000086087A JP 2001273901 A JP2001273901 A JP 2001273901A
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Japan
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bond
battery
sulfur
electrode material
lithium
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JP2000086087A
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Japanese (ja)
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Tokuo Inamasu
徳雄 稲益
Noboru Ono
昇 小野
Hiroyuki Tani
弘幸 谷
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a battery of high energy density, provide an electrode material which is able to form an electrode superior in a reversibility, and in addition, provide a highly safe lithium battery using the electrode material. SOLUTION: The electrode material is used comprising characteristics that it has at least two disulphide moieties to form two thiolate groups which are cleaved in a molecule, and that it has a stereoscopic intramolecular configuration unable to take a configuration different from the stereoscopic intramolecular configuration concerning both sulfur atoms of the S-S bond before the cleavage when the S-S bond of the disulphide moieties is cleaved and a sulfur-metal ion bond or a sulfur-proton bond is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ジスルフィド基を有す
る電池用電極材料に関する。
The present invention relates to an electrode material for a battery having a disulfide group.

【0002】[0002]

【従来の技術】高エネルギ−密度が期待できる電池用電
極材料として、ジスルフィド系化合物が米国特許第4,
833,048号公報に示されている。また、日本特許
第2715778号公報では、ジスルフィド基を有する
化合物と導電性高分子とを組み合わせた電極材料、もし
くはジスルフィド基を有する導電性高分子からなる電極
材料であって、前記ジスルフィド基のS−S結合が、電
解還元により開裂することにより、硫黄−金属イオン結
合または硫黄−プロトン結合を形成し、該硫黄−金属イ
オン結合または硫黄−プロトン結合が電解酸化によりS
−S結合を形成する電極材料が示され、1,8-ジスルフィ
ドナフタレンが例示されている。この技術によれば、酸
化と還元の電位が離れているため大きな電流を取り出す
ことができないといった従来のジスルフィド化合物の問
題点を解決し、かつ、該ジスルフィド基のS−S結合の
開裂、結合が分子内で可逆的に起こり得る立体配置を有
するため、可逆性が向上することが期待される。
2. Description of the Related Art A disulfide compound is disclosed in U.S. Pat.
No. 833,048. Japanese Patent No. 2715778 discloses an electrode material obtained by combining a compound having a disulfide group and a conductive polymer, or an electrode material made of a conductive polymer having a disulfide group, wherein the S- The S bond is cleaved by electrolytic reduction to form a sulfur-metal ion bond or a sulfur-proton bond, and the sulfur-metal ion bond or sulfur-proton bond is formed by electrolytic oxidation.
Electrode materials that form -S bonds are shown, and 1,8-disulfide naphthalene is illustrated. According to this technique, it is possible to solve the problems of the conventional disulfide compound such that a large current cannot be taken out because the potentials of oxidation and reduction are separated, and the cleavage and bonding of the SS bond of the disulfide group are prevented. Since it has a configuration that can occur reversibly in a molecule, reversibility is expected to be improved.

【0003】一方、文献 Gavrilov,A.B.;Kovalev,I.P.;
Skotheim,T.A.Physical-Chemical and Electrochemical
Characterization of New Cathode Materials Based o
n Organo-Sulfur Polymers.Proc.190th ECS Meeting.vo
l.96-17,1996,p.204-212 には、有機硫黄高分子材料 po
ly(carbon disulfide)(PCS)を正極活物質として用
い、1000Wh/kg以上の容量が得られることが報告されて
いる。
On the other hand, literature Gavrilov, AB; Kovalev, IP;
Skotheim, TAPhysical-Chemical and Electrochemical
Characterization of New Cathode Materials Based o
n Organo-Sulfur Polymers.Proc. 190 th ECS Meeting.vo
l.96-17,1996, p.204-212,
It is reported that a capacity of 1000 Wh / kg or more can be obtained by using ly (carbon disulfide) (PCS) as a positive electrode active material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記1,
8-ジスルフィドナフタレンの電気化学的理論容量は、28
2mAh/gと低く、電池用電極として用いるには不足であ
り、実用性に欠けるといった問題点があった。また、前
記1,8-ジスルフィドナフタレン単体は有機電解液に溶解
しやすく、有機電解液を用いるリチウム電池に用いるこ
とが困難であるといった問題点があった。
SUMMARY OF THE INVENTION
The theoretical electrochemical capacity of 8-disulfide naphthalene is 28
As low as 2 mAh / g, it is insufficient for use as a battery electrode, and has a problem of lack of practicality. In addition, there has been a problem that 1,8-disulfide naphthalene alone is easily dissolved in an organic electrolyte, and it is difficult to use the lithium battery using the organic electrolyte.

【0005】一方、前記PCSは硫黄原子を多く含む高
分子であり、高容量化が期待されるものの、開裂、結合
が分子内で可逆的に起こりにくい構造であるため、電池
用電極に用いた場合、充放電サイクルに伴う容量低下が
大きいといった問題点があった。また、前記PCSが開
裂した状態においては、電解液に対する溶解度が高くな
るため、電池用電極に用いた場合に、前記PCSを用い
た電極が溶解し、性能低下や短絡等の不具合が生じやす
いといった問題点があった。
On the other hand, the PCS is a polymer containing a large amount of sulfur atoms, and although it is expected to have a high capacity, it has a structure in which cleavage and bonding hardly occur reversibly in the molecule. In such a case, there is a problem that the capacity is greatly reduced due to the charge / discharge cycle. In addition, in the state where the PCS is cleaved, the solubility in the electrolytic solution is increased, so that when the PCS is used for a battery electrode, the electrode using the PCS dissolves, and problems such as performance degradation and short circuit are likely to occur. There was a problem.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載されているように、分子内に、開裂して2つのチオラ
ート基を生成するジスルフィド基を2個以上有し、か
つ、前記ジスルフィド基のS−S結合が開裂して硫黄−
金属イオン結合または硫黄−プロトン結合を形成したと
きの前記S−S結合の両硫黄原子にかかる分子内立体配
置が、前記開裂前の前記両硫黄原子にかかる分子内立体
配置と異なる配置をとり得ない分子構造を有することを
特徴とする電極材料である。
According to the present invention, as described in claim 1, there are provided two or more disulfide groups in a molecule which are cleaved to form two thiolate groups. When the SS bond of the disulfide group is cleaved,
When a metal ion bond or a sulfur-proton bond is formed, the intramolecular configuration relating to both sulfur atoms of the SS bond may take a different configuration from the intramolecular configuration relating to both sulfur atoms before the cleavage. An electrode material characterized by having no molecular structure.

【0007】ジスルフィド基のS−S結合の開裂が分子
内で可逆的に起こり得る立体配置とは、ジスルフィド基
が複素環を形成し、さらにジスルフィド基が開裂して硫
黄−金属イオン結合を形成しても、開裂したとき、2つ
の硫黄原子が常時最も近い位置に存在できる立体配置の
ことである。
[0007] The configuration in which the dissociation of the SS bond of the disulfide group can occur reversibly in the molecule means that the disulfide group forms a heterocyclic ring, and the disulfide group is further cleaved to form a sulfur-metal ion bond. However, it is a configuration in which, when cleaved, two sulfur atoms can always be present at the closest positions.

【0008】モデルを用いてさらに詳細に説明する。例
えば、(式1)の左辺に示す構造の化合物の場合、開裂
して硫黄−金属イオン結合を形成した状態では、2個の
ベンセン環の間に分子内に回転可能な結合軸を有するた
め、(式1)の右辺に示した(A)、(B)のように複数の立
体構造をとることが可能である。ところが、前記(B)に
示す立体構造をとった場合、再びS−S結合を形成して
環化し、(式1)の左辺に示す元の構造に戻ることが困
難である。即ち、開裂−環化にかかる可逆性に乏しい。
A more detailed description will be given using a model. For example, in the case of the compound having the structure shown on the left side of (Formula 1), when the compound is cleaved to form a sulfur-metal ion bond, the compound has a rotatable bond axis in the molecule between two benzene rings. It is possible to have a plurality of three-dimensional structures as shown in (A) and (B) shown on the right side of (Equation 1). However, when the three-dimensional structure shown in (B) is taken, it is difficult to form an SS bond again to cyclize and return to the original structure shown on the left side of (Equation 1). That is, the reversibility of cleavage-cyclization is poor.

【0009】[0009]

【式1】 (Equation 1)

【0010】一方、(式2)の左辺に示すような構造の
化合物では、開裂して硫黄−金属イオン結合を形成した
状態においても、分子内回転軸を持たないため、(式
2)の右辺に示す構造以外の立体構造をとることができ
ない。この結果、開裂状態においても依然として2つの
硫黄原子が常時最も近い位置に存在できる。即ち、開裂
−環化にかかる可逆性に優れる。
On the other hand, a compound having a structure as shown on the left side of (Formula 2) does not have an intramolecular rotation axis even when it is cleaved to form a sulfur-metal ion bond. It cannot have a three-dimensional structure other than the structure shown in. As a result, even in the cleavage state, two sulfur atoms can always be present at the closest positions. That is, the reversibility of the cleavage-cyclization is excellent.

【0011】[0011]

【式2】 (Equation 2)

【0012】また、前記した文献Gavrilov,A.B.;Kovale
v,I.P.;Skotheim,T.A.Physical-Chemical and Electroc
hemical Characterization of New Cathode Materials
Based on Organo-Sulfur Polymers.Proc.190th ECS Mee
ting.vol.96-17,1996,p.204-212には、種々の有機硫黄
高分子材料の構造式が記載されているが、これらはいず
れも本発明にいうジスルフィド基を有さない。本発明に
いうジスルフィド基とは、S−S結合が開裂して硫黄−
金属イオン結合または硫黄−プロトン結合を形成したと
きの、前記S−S結合を構成していたそれぞれの硫黄原
子を含む2つの基が、共にチオラート基となるものをい
う。
Also, the above-mentioned document Gavrilov, AB; Kovalle
v, IP; Skotheim, TAPhysical-Chemical and Electroc
chemical Characterization of New Cathode Materials
Based on Organo-Sulfur Polymers.Proc. 190 th ECS Mee
In ting. vol. 96-17, 1996, p. 204-212, the structural formulas of various organic sulfur polymer materials are described, but none of them has the disulfide group referred to in the present invention. The disulfide group referred to in the present invention refers to a sulfur-
When a metal ion bond or a sulfur-proton bond is formed, two groups each containing a sulfur atom constituting the above-mentioned SS bond are both thiolate groups.

【0013】例を挙げて説明する。(式3)の左辺は、
前記文献に記載の有機硫黄高分子材料の一例である。こ
の材料が有するS−S結合が開裂し、硫黄−金属イオン
結合を形成したと仮定すると、(式3)の右辺のよう
に、S−S結合を構成していたそれぞれの硫黄原子を含
む2つの基は、チオラート基とチオカルボネート基に分
かれる。従って、前記文献に記載の有機硫黄高分子材料
は、本発明の範囲から除外される。このように、一方が
チオカルボネート基を形成した場合、チオカルボネート
基が有する二重結合は、1つの炭素原子と2つの硫黄原
子との間で非局在化する。このような非局在化が生じる
と、本発明の電極材料のように前記非局在化が生じない
場合に比べ、環化の起こり易さが低下したり、酸化−還
元の電位差が広がるといった電極反応にとっての不具合
を生じるものと予想される。
An explanation will be given by giving an example. The left side of (Equation 3) is
It is an example of the organic sulfur polymer material described in the literature. Assuming that the SS bond of this material has been cleaved to form a sulfur-metal ion bond, as shown on the right side of (Equation 3), 2 containing each sulfur atom constituting the SS bond One group is divided into a thiolate group and a thiocarbonate group. Therefore, the organic sulfur polymer materials described in the above documents are excluded from the scope of the present invention. Thus, when one forms a thiocarbonate group, the double bond of the thiocarbonate group is delocalized between one carbon atom and two sulfur atoms. When such delocalization occurs, as compared with the case where the delocalization does not occur as in the electrode material of the present invention, the cyclization is less likely to occur, and the potential difference between oxidation and reduction increases. It is expected that a problem for the electrode reaction will occur.

【0014】[0014]

【式3】 (Equation 3)

【0015】本発明の電極材料を用いた電極を、例えば
リチウムイオンの存在下で電解還元を行うと、前記電極
材料が有するジスルフィド基のS−S結合が開裂し、硫
黄−リチウム結合が形成される。これを再び電解酸化す
ると、環化して元のS−S結合に戻る。この開裂−環化
反応が、電池における充放電反応に対応する。これを利
用して、電池の正極活物質または負極活物質として用い
ることができる。
When an electrode using the electrode material of the present invention is subjected to electrolytic reduction in the presence of, for example, lithium ions, the SS bond of the disulfide group of the electrode material is cleaved to form a sulfur-lithium bond. You. When this is electrolytically oxidized again, it cyclizes and returns to the original SS bond. This cleavage-cyclization reaction corresponds to a charge / discharge reaction in the battery. By utilizing this, it can be used as a positive electrode active material or a negative electrode active material of a battery.

【0016】上述した理由により、本発明の電極材料を
用いた電池は、開環後も、酸化による分子内環化が容易
に進行するので、電極反応の可逆性を向上させることが
できる。
For the above-mentioned reasons, in the battery using the electrode material of the present invention, the intramolecular cyclization by oxidation easily proceeds even after ring opening, so that the reversibility of the electrode reaction can be improved.

【0017】さらに、同一分子内に開裂可能なジスルフ
ィド基を2個以上有することにより、高容量化すること
が可能となる。
Furthermore, by having two or more cleavable disulfide groups in the same molecule, it is possible to increase the capacity.

【0018】本発明の電極材料について、具体的に化合
物名を例示すれば、ナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,
2]ジチオール(テトラチオナフタレン)、2,3-ジメチル
ナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオール、2,3,
6,7-テトラメチルナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]
ジチオール、ナフタセン[5,6-cd:11,12- c'd']ビス[1,
2]ジチオール(テトラチオテトラセン)、アントラ[1,1
0-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオール(テトラチオアン
トラセン)、2,3-ジメチルアントラ[1,9-cd:4,10-c'd']
ビス[1,2]ジチオール、2,3,7,8-テトラメチルアントラ
[1,10-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオール、フェナント
ロ[1,10-cd:8,9- c'd']ビス[1,2]ジチオール等が挙げら
れる。
For the electrode material of the present invention, specific examples of compound names include naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,
2] dithiol (tetrathionaphthalene), 2,3-dimethylnaphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol, 2,3,
6,7-tetramethylnaphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2]
Dithiol, naphthacene [5,6-cd: 11,12-c'd '] bis [1,
2] dithiol (tetrathiotetracene), anthra [1,1
0-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol (tetrathioanthracene), 2,3-dimethylanthra [1,9-cd: 4,10-c'd']
Bis [1,2] dithiol, 2,3,7,8-tetramethylanthra
[1,10-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol, phenanthro [1,10-cd: 8,9-c'd'] bis [1,2] dithiol, etc. No.

【0019】本発明は、また、請求項2に記載されてい
るように、ナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオ
ールを用いた電極材料である。
The present invention also provides an electrode material using naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol, as described in claim 2. is there.

【0020】上に列挙した化合物の中でも、特に、ナフ
ト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオールは電気化学
的容量が425mAh/gと高く、これは前記1,8-ジスルフィド
ナフタレンに比べて約1.5倍の値となる。さらに、リジ
ッドな平面分子骨格に直接硫黄が結合しているので、開
環して硫黄―リチウム結合が形成された状態において、
2つの硫黄原子が常時近接した位置に存在し、再び電解
酸化する場合に容易に元の硫黄―硫黄結合へと戻ること
が可能であり、サイクル特性も向上する。ナフト[1,8-c
d:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオールの分子構造式を(式
4)に示す。
Among the compounds listed above, naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol has an electrochemical capacity as high as 425 mAh / g. Is about 1.5 times the value of 1,8-disulfide naphthalene. Furthermore, since sulfur is directly bonded to the rigid planar molecular skeleton, in the state where the ring is opened to form a sulfur-lithium bond,
The two sulfur atoms are always located close to each other and can easily return to the original sulfur-sulfur bond when electrolytic oxidation is performed again, thereby improving the cycle characteristics. Naft [1,8-c
The molecular structural formula of d: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol is shown in (Formula 4).

【0021】[0021]

【式4】 (Equation 4)

【0022】さらに、ナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス
[1,2]ジチオールは、1,8-ジスルフィドナフタレンに比
べて有機電解液への溶解度が低く、電極材料が電解液中
へ溶出しにくいため、好ましい。従って、本発明の電極
材料は単独で使用することが可能であり、日本特許27
15778号公報に述べられているように、導電性高分
子と組み合わせて用いる必要がない。
Further, naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis
[1,2] dithiol is preferable because it has a lower solubility in an organic electrolyte than 1,8-disulfide naphthalene, and the electrode material is less likely to elute into the electrolyte. Therefore, the electrode material of the present invention can be used alone, and Japanese Patent 27
As described in US Pat. No. 15,778, there is no need to use in combination with a conductive polymer.

【0023】[0023]

【発明実施の形態】本発明は、以下の記述により限定さ
れるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is not limited by the following description.

【0024】本発明の電極材料を正極活物質として用い
る場合、負極活物質には、一般にリチウム電池用負極に
用いられる材料を用いることができる。例えば、リチウ
ム金属、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチ
ウム−スズ、リチウム−アルミニウム−スズ、リチウム
−ガリウム、およびウッド合金などのリチウム含有合
金、さらに、以下のような炭素材料が挙げられる。例え
ば、天然黒鉛、人造黒鉛、無定形炭素、繊維状炭素、粉
末状炭素、石油ピッチ系炭素、石炭コークス系炭素があ
る。これら炭素材料は、直径あるいは繊維径が0.01
〜10μm、繊維長が数μmから数mmまでの粒子ある
いは繊維が好ましい。特に上記炭素材料が、 X線回折等による分析結果; 格子面間隔(d002) 0.333〜0.350nm a軸方向の結晶子の大きさ La 20nm以上 c軸方向の結晶子の大きさ Lc 20nm以上 真密度; 2.00〜2.25g/cm3 のグラファイトは高容量を示すことから好ましい。しか
しながら、これらの範囲に限定されるものではない。
When the electrode material of the present invention is used as a positive electrode active material, a material generally used for a negative electrode for a lithium battery can be used as a negative electrode active material. For example, lithium-containing alloys such as lithium metal, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloys, and the following carbon materials may be mentioned. For example, there are natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, fibrous carbon, powdered carbon, petroleum pitch-based carbon, and coal-coke-based carbon. These carbon materials have a diameter or fiber diameter of 0.01.
Particles or fibers having a fiber length of from 10 μm to 10 μm and a fiber length of from several μm to several mm are preferred. In particular, the above carbon material is analyzed by X-ray diffraction or the like; Lattice spacing (d 002 ) 0.333 to 0.350 nm Size of crystallite in a-axis direction La 20 nm or more Size of crystallite in c-axis direction Lc 20 nm or more True density; 2.00 to 2.25 g / cm 3 of graphite is preferable because of high capacity. However, it is not limited to these ranges.

【0025】さらに、炭素材料にはスズ酸化物や珪素酸
化物といった金属酸化物を添加したり、リンやホウ素を
添加し改質を行うことも可能である。また、グラファイ
トとリチウム金属、リチウム含有合金などを併用するこ
とや、あらかじめ電気化学的に還元することによって、
本発明に用いる炭素質材料にあらかじめリチウムを挿入
することも可能である。
Further, the carbon material may be modified by adding a metal oxide such as tin oxide or silicon oxide, or by adding phosphorus or boron. Also, by using graphite in combination with lithium metal, lithium-containing alloy, etc., or by electrochemical reduction in advance,
It is also possible to insert lithium in advance into the carbonaceous material used in the present invention.

【0026】本発明の電極材料を負極活物質として用い
る場合、正極活物質には、一般にリチウム電池用正極に
用いられる材料を用いることができる。例えば、リチウ
ムに対して3V以上の放電電圧を示すリチウム含有遷移
金属酸化物、リン酸塩などの材料が好適に用いられる。
特に、4V以上の放電電位が得られる材料は、高い電池
電圧が得られるためエネルギー密度が向上し、より好ま
しい。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、
一般式LiyCo1-xx2 、LiyMn2-xX4{M
は、IからVIII族の金属(例えは、Li,Ca,Cr,
Ni,Fe,Co等の1種類以上の元素)であり、異種
元素置換量を示すx値については置換できる最大量まで
有効であるが、好ましくは放電容量の点から0≦x≦1
である。また、リチウム量を示すy値についてはリチウ
ムを可逆的に利用しうる最大量が有効であるが、好まし
くは放電容量の点から0<y≦2である。}が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。
When the electrode material of the present invention is used as a negative electrode active material, a material generally used for a positive electrode for a lithium battery can be used as a positive electrode active material. For example, materials such as lithium-containing transition metal oxides and phosphates that exhibit a discharge voltage of 3 V or more with respect to lithium are preferably used.
In particular, a material that can obtain a discharge potential of 4 V or more is more preferable because a high battery voltage can be obtained and the energy density is improved. As the lithium-containing transition metal oxide, for example,
General formulas Li y Co 1-x M x O 2 , Li y Mn 2-x M X O 4 {M
Are metals of groups I to VIII (eg, Li, Ca, Cr,
One or more elements such as Ni, Fe, and Co), and the x value indicating the replacement amount of the different element is effective up to the maximum amount that can be replaced, but preferably 0 ≦ x ≦ 1 from the viewpoint of discharge capacity.
It is. As the y value indicating the amount of lithium, a maximum amount capable of reversibly using lithium is effective, but preferably 0 <y ≦ 2 from the viewpoint of discharge capacity. }, But is not limited thereto.

【0027】上記リチウム含有遷移金属酸化物に、その
他の活物質をさらに混合して用いることができる。例え
ば、CuO、Cu2 O、Ag2O、CuS、CuSO4
などのI族金属化合物、TiS2 、SiO2 、SnOな
どのIV族金属化合物、V2 5 、V612、VOx、N
2 5 、Bi23 、Sb23などのV族金属化合
物、CrO3 、Cr23 、MoO3 、MoS2 、WO3
、SeO2などのVI族金属化合物、MnO2、Mn23
などのVII 族金属化合物、Fe23、FeO、Fe34
、FePO4、Ni23、NiO、CoO3、CoOな
どのVIII族金属化合物等が挙げられる。さらに、ジスル
フィド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニ
レン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性
高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料等を用い
てもよいが、これらに限定されるものではない。
The lithium-containing transition metal oxide is
Other active materials can be further mixed and used. example
For example, CuO, CuTwoO, AgTwoO, CuS, CuSOFour
Group I metal compounds such as TiSTwo , SiOTwo, SnO
Which group IV metal compound, VTwo O Five , V6 O12, VOx, N
bTwoOFive , BiTwoOThree , SbTwoOThreeGroup V metal compounds such as
Object, CrOThree , CrTwoOThree, MoOThree , MoSTwo, WOThree
 , SeOTwoGroup VI metal compounds such as MnOTwo, MnTwoOThree
Group VII metal compounds such as FeTwoOThree, FeO, FeThreeOFour
 , FePOFour, NiTwoOThree, NiO, CoOThree, CoO
Any group VIII metal compound and the like can be mentioned. In addition, disul
Fido, polypyrrole, polyaniline, polyparaphenyl
Conductivity of materials such as len, polyacetylene, and polyacene
Using polymer compound, pseudo-graphite structure carbonaceous material, etc.
However, the present invention is not limited to these.

【0028】本発明の電極材料の形成方法としては、例
えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティン
グ、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、
スピンコーティング、バーコーダーなどの手段を用い
て、集電体上に任意の厚みおよび任意の形状に塗布する
ことが望ましいが、これらに限定されるものではない。
なお、これらの手段を用いた場合、電解質層および集電
体と接触する電気化学的活性物質の実表面積を増加させ
ることが可能である。
The method for forming the electrode material of the present invention includes, for example, roller coating such as an applicator roll, screen coating, a doctor blade method,
It is desirable to apply it to the current collector with an arbitrary thickness and an arbitrary shape by using a means such as spin coating or a bar coder, but it is not limited thereto.
When these means are used, it is possible to increase the actual surface area of the electrochemically active substance that comes into contact with the electrolyte layer and the current collector.

【0029】本発明の電極材料は、その電極合剤に必要
に応じて導電剤、結着剤、フィラー等を添加することが
できる。
In the electrode material of the present invention, a conductive agent, a binder, a filler and the like can be added to the electrode mixture as needed.

【0030】前記導電剤としては、電池性能に悪影響を
及ぼさない電子伝導性材料であれば何でも良い。通常、
天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、人
造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッ
チェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維や金属
(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)粉、金属
繊維、導電性セラミックス材料、導電性高分子等の導電
性材料を1種またはそれらの混合物として含ませること
ができる。これらの中で、導電性及び塗工性の観点より
アセチレンブラックが望ましい。その添加量は1〜50
重量%が好ましく、特に2〜30重量%が好ましい。こ
れらの混合方法は、物理的な混合であり、その理想とす
るところは均一混合である。そのため、V型混合機、S
型混合機、擂かい機、ボールミル、遊星ボールミルとい
ったような粉体混合機を乾式、あるいは湿式で混合する
ことが可能である。
The conductive agent may be any electronic conductive material that does not adversely affect battery performance. Normal,
Natural graphite (flaky graphite, flaky graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon whisker, carbon fiber and metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) powder, A conductive material such as a metal fiber, a conductive ceramic material, or a conductive polymer can be included as one type or a mixture thereof. Among these, acetylene black is desirable from the viewpoint of conductivity and coatability. The addition amount is 1 to 50
% By weight, particularly preferably 2 to 30% by weight. These mixing methods are physical mixing, and ideally, uniform mixing. Therefore, V-type mixer, S
A powder mixer such as a mold mixer, a grinder, a ball mill, and a planetary ball mill can be mixed in a dry or wet manner.

【0031】前記結着剤としては、通常、テトラフルオ
ロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、エチレン−プロピレンジエンターポリマ
ー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジ
エンゴム(SBR)、フッ素ゴム、カルボキシメチルセ
ルロース等といった熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポ
リマー、多糖類等を1種または2種以上の混合物として
用いることができる。また、多糖類のようにリチウムと
反応する官能基を有する結着剤は、例えばメチル化する
などしてその官能基を失活させておくことが望ましい。
その添加量としては、1〜50重量%が好ましく、特に
2〜30重量%が好ましい。
Examples of the binder include tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluoro rubber, and carboxymethyl cellulose. And the like, a thermoplastic resin, a polymer having rubber elasticity, a polysaccharide and the like can be used as one kind or as a mixture of two or more kinds. Further, it is desirable that a binder having a functional group that reacts with lithium, such as a polysaccharide, be deactivated by, for example, methylation.
The addition amount is preferably 1 to 50% by weight, particularly preferably 2 to 30% by weight.

【0032】前記フィラーとしては、電池性能に悪影響
を及ぼさない材料であれば何でも良い。通常、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、アエ
ロジル、ゼオライト、ガラス、炭素等が用いられる。フ
ィラーの添加量は0〜30重量%が好ましい。
The filler may be any material as long as it does not adversely affect battery performance. Usually, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, aerosil, zeolite, glass, carbon and the like are used. The addition amount of the filler is preferably 0 to 30% by weight.

【0033】本発明の電極材料に、さらに、硫黄、セレ
ン、テルルなどのカルコゲン元素を添加することも可能
である。前記カルコゲン元素は、電極材料が有するジス
ルフィド基のS−S結合に付加し、電気化学的容量がさ
らに増大する。前記カルコゲン元素の添加量は、本発明
の電極材料に対して、30重量%以下が好ましい。
It is also possible to add chalcogen elements such as sulfur, selenium and tellurium to the electrode material of the present invention. The chalcogen element is added to the SS bond of the disulfide group of the electrode material, and the electrochemical capacity is further increased. The addition amount of the chalcogen element is preferably 30% by weight or less based on the electrode material of the present invention.

【0034】正極集電体及び負極集電体としては、構成
された電池において悪影響を及ぼさない電子伝導体であ
れば何でもよい。例えば、正極集電体としては、アルミ
ニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、焼成炭素、
導電性高分子、導電性ガラス等の他、接着性、導電性、
耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅等の表面をカ
ーボン、ニッケル、チタンや銀等で処理した物を用いる
ことができる。負極集電体としては、銅、ニッケル、
鉄、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、
導電性高分子、導電性ガラス、Al−Cd合金等の他
に、接着性、導電性、耐酸化性向上の目的で、銅等の表
面をカーボン、ニッケル、チタンや銀等で処理した物を
用いることができる。これらの材料については表面を酸
化処理することも可能である。これらの形状について
は、フォイル状の他、フィルム状、シート状、ネット
状、パンチ又はエキスパンドされた物、ラス体、多孔質
体、発砲体、繊維群の形成体等が用いられる。厚みは特
に限定はないが、1〜500μmのものが用いられる。
これらの集電体の中で、正極には耐酸化性に優れている
アルミニウム箔が、負極には還元場において安定であ
り、且つ電導性に優れ、安価な銅箔、ニッケル箔、鉄
箔、およびそれらの一部を含む合金箔が好ましい。さら
に、電気化学的活性物質層と集電体との密着性が優れて
いる粗面表面粗さが0.2μmRa以上の箔であること
が望ましい。このような粗面を得る目的で電解箔は優れ
ている。
As the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, any electronic conductor may be used as long as it does not adversely affect the constructed battery. For example, as the positive electrode current collector, aluminum, titanium, stainless steel, nickel, calcined carbon,
In addition to conductive polymers, conductive glass, etc., adhesion, conductivity,
For the purpose of improving oxidation resistance, a material obtained by treating the surface of aluminum, copper, or the like with carbon, nickel, titanium, silver, or the like can be used. As the negative electrode current collector, copper, nickel,
Iron, stainless steel, titanium, aluminum, calcined carbon,
In addition to conductive polymers, conductive glasses, Al-Cd alloys, etc., for the purpose of improving adhesiveness, conductivity, and oxidation resistance, copper and other surfaces treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. Can be used. These materials can be oxidized on the surface. As these shapes, in addition to the foil shape, a film shape, a sheet shape, a net shape, a punched or expanded material, a lath body, a porous body, a foamed body, a formed body of a fiber group, and the like are used. The thickness is not particularly limited, but a thickness of 1 to 500 μm is used.
Among these current collectors, the positive electrode is an aluminum foil having excellent oxidation resistance, and the negative electrode is stable in a reduction field, and has excellent electrical conductivity, and is inexpensive copper foil, nickel foil, iron foil, And alloy foils containing some of them. Further, it is desirable that the foil having a rough surface roughness of 0.2 μmRa or more, which has excellent adhesion between the electrochemically active material layer and the current collector, is used. Electrolytic foils are excellent for obtaining such a rough surface.

【0035】本発明の電極材料を用いた電池の外装材と
しては、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金
属缶を用いることが可能であるが、重量エネルギー密度
の観点から、金属箔と樹脂フィルムを積層した金属樹脂
複合フィルムが好ましい。金属箔の例として、アルミニ
ウム、鉄、ニッケル、銅、SUS、チタン、金、銀等、
ピンホールのない箔であれば何でもよいが、軽量で安価
なアルミニウム箔が好ましい。また、外面にポリエチレ
ンテレフタレートフィルム、ナイロンフィルム等の突き
刺し強度が優れた樹脂フィルムを、内面にポリエチレン
フィルム、ナイロンフィルム等の熱可塑性であって融着
可能なフィルムを配した樹脂フィルムも好適に用いられ
る。耐溶剤性の観点からこのような樹脂フィルムの開口
部は、熱可塑性樹脂で封止することが望ましい。
A metal can made of iron, stainless steel, aluminum or the like can be used as an outer package of a battery using the electrode material of the present invention. From the viewpoint of weight energy density, a metal foil and a resin film are used. A laminated metal resin composite film is preferred. Examples of metal foils include aluminum, iron, nickel, copper, SUS, titanium, gold, silver, etc.
Any foil may be used as long as it has no pinhole, but a lightweight and inexpensive aluminum foil is preferred. Further, a resin film having excellent piercing strength such as a polyethylene terephthalate film or a nylon film on the outer surface, and a resin film having a thermoplastic and fusible film such as a polyethylene film or a nylon film on the inner surface is also preferably used. . From the viewpoint of solvent resistance, the opening of such a resin film is desirably sealed with a thermoplastic resin.

【0036】本発明の電極材料を用いた電池のセパレー
タは、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアクリ
ロニトリル系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリイ
ミド系、及びフッ素樹脂系の微孔膜や不織布を用いるこ
とが可能である。それらの中で、濡れ性の悪い微孔膜に
は界面活性剤等の処理を施すことが好ましい。
As a separator of a battery using the electrode material of the present invention, a microporous membrane or nonwoven fabric of a polyolefin, polyester, polyacrylonitrile, polyphenylene sulfide, polyimide, or fluororesin type can be used. . Among them, it is preferable to treat the microporous membrane having poor wettability with a surfactant or the like.

【0037】上記セパレータの空孔率は、強度の観点か
ら98体積%以下が好ましい。また、充放電特性の観点
から空孔率は20体積%以上が好ましい。
The porosity of the separator is preferably 98% by volume or less from the viewpoint of strength. Further, the porosity is preferably 20% by volume or more from the viewpoint of charge and discharge characteristics.

【0038】本発明の電極材料を用いた電池における電
解質に用いるイオン性化合物としては、例えば、LiC
lO4 、LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiC
3SO3、LiCF3CO2、LiSCN、LiBr、L
iI、Li2SO4、Li210Cl10、NaClO4、N
aI、NaSCN、NaBr、KClO4、KSCN、
などのLi、Na、またはKの1種を含む無機イオン
塩、LiN(CF3SO2 2、LiN(C25
22、(CH3 4NBF4、(CH34NBr、(C
254NClO4、(C254 NI、(C374
NBr、(n−C494NClO4、(n−C494
NI、(C254N−maleate、(C254
N−benzoate、(C254N−phtala
teなどの四級アンモニウム塩、ステアリルスルホン酸
リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ドデシルベン
ゼンスルホン酸リチウムなどの有機イオン塩等が例示さ
れる。
In the battery using the electrode material of the present invention,
As the ionic compound used for the decomposition, for example, LiC
10Four, LiBFFour, LiAsF6, LiPF6, LiC
FThreeSOThree, LiCFThreeCOTwo, LiSCN, LiBr, L
iI, LiTwoSOFour, LiTwoBTenClTen, NaClOFour, N
aI, NaSCN, NaBr, KClOFour, KSCN,
Inorganic ion containing one kind of Li, Na or K such as
Salt, LiN (CFThreeSOTwo) Two, LiN (CTwoFFiveS
OTwo)Two, (CHThree)FourNBFFour, (CHThree)FourNBr, (C
TwoHFive)FourNCLOFour, (CTwo HFive)Four NI, (CThree H7)Four
NBr, (n-CFourH9)FourNCLOFour, (N-CFourH9)Four
NI, (CTwo HFive)FourN-maleate, (CTwoHFive)Four
N-benzoate, (CTwoHFive)FourN-phtala
quaternary ammonium salts such as te, stearyl sulfonic acid
Lithium, lithium octyl sulfonate, dodecylben
Examples include organic ionic salts such as lithium zensulfonate
It is.

【0039】上記イオン性化合物は、有機溶剤等に溶解
して用いることができる。前記有機溶媒としては、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレン
カーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレン
カーボネートなどの環状炭酸エステル;γ−ブチロラク
トン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル;ジメチ
ルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチル
カーボネートなどの鎖状炭酸エステル;酢酸メチル、酪
酸メチルなどの鎖状エステル;テトラヒドロフランまた
はその誘導体、1,3−ジオキサン、1,2−ジメトキ
シエタン、メチルジグライムなどのエーテル類;アセト
ニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類;ジオキサ
ランまたはその誘導体;スルホラン、スルトンまたはそ
の誘導体などの単独またはそれら2種以上の混合物など
を添加することも可能である。しかしこれらに限定され
るものではない。このような有機溶剤を添加することに
より、サイクル特性や安定性等の電池特性を改善するこ
とができる。
The ionic compound can be used by dissolving it in an organic solvent or the like. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, and vinylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. Chain esters such as methyl acetate and methyl butyrate; ethers such as tetrahydrofuran or derivatives thereof, 1,3-dioxane, 1,2-dimethoxyethane and methyldiglyme; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile It is also possible to add dioxane or its derivative; sulfolane, sultone or its derivative alone or a mixture of two or more thereof. However, it is not limited to these. By adding such an organic solvent, battery characteristics such as cycle characteristics and stability can be improved.

【0040】上記の電解液は、電極間に本発明のセパレ
ータを挟み込み積層したり、巻き込んだりした後に上記
電解液を注液してもよい。注液法としては、常圧で注液
することも可能であるが真空含浸方法や加圧含浸方法を
用いてもよい。
The above-mentioned electrolytic solution may be injected after the separator of the present invention is sandwiched between the electrodes and laminated or rolled up. As the liquid injection method, it is possible to inject liquid at normal pressure, but a vacuum impregnation method or a pressure impregnation method may be used.

【0041】本発明の電極材料を用いた電池の電解質と
して、−20〜60℃の温度で固体あるいは固形状であ
るリチウムイオン伝導性の固体電解質を用いることもで
きる。前記固体電解質は、上記イオン性化合物をを溶解
させたポリエチレンオキサイド誘導体又は少なくとも該
誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導
体又は少なくとも該誘導体を含むポリマー、ポリフォス
ファゼンや該誘導体、イオン解離基を含むポリマー、リ
ン酸エステルポリマー誘導体、さらにポリビニルピリジ
ン誘導体、ビスフェノールA誘導体、ポリアクリロニト
リル、ポリビニリデンフルオライド、フッ素ゴム等に非
水電解液を含有させた高分子マトリックス材料(ゲル電
解質)、及び無機固体電解質等のイオン導伝性化合物か
らなるものを用いることができる。
As an electrolyte for a battery using the electrode material of the present invention, a solid lithium ion conductive solid electrolyte at a temperature of -20 to 60 ° C. can be used. The solid electrolyte is a polyethylene oxide derivative obtained by dissolving the ionic compound or a polymer containing at least the derivative, a polypropylene oxide derivative or a polymer containing at least the derivative, polyphosphazene or the derivative, a polymer containing an ion dissociating group, Phosphoric acid ester polymer derivatives, polyvinyl pyridine derivatives, bisphenol A derivatives, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polymer matrix materials (gel electrolytes) containing a non-aqueous electrolyte in fluororubber, etc., and inorganic solid electrolytes What consists of an ion conductive compound can be used.

【0042】[0042]

【実施例】(ナフト[1,8-cd:4,5-c'd']ビス[1,2]ジチオ
ール(TTN)の合成)ナフト[1,8-cd:4,5-c'd']ビス[1,2]
ジチオール(以下「TTN」という)は、1,5-ナフタレ
ンジアミンを出発物質とし、4段階で合成した。
EXAMPLES (Synthesis of Naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol (TTN)) Naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] Screw [1,2]
Dithiol (hereinafter referred to as "TTN") was synthesized in four steps using 1,5-naphthalenediamine as a starting material.

【0043】第1段階:1,5-ビストシルアミノナフタレ
ン(2NHTs-NP)の合成 1,5-ナフタレンジアミン23g(150mmol)をピリジン240ml
に溶解させ、塩化トシル62.91g(330mmol)を加え、90℃
で還流撹拌した。完全に溶解したことを確認後、さらに
30分間環流を続けてから放冷し、濃硫酸2ml及び水を
加えて反応を停止させ、濾過した。濾取物を水、エタノ
ール、クロロホルムの順で洗浄し1,5-ビストシルアミノ
ナフタレン(2NHTs-NP)を得た。
First step: 1,5-bistosylaminonaphthale
Synthesis of 1,2- naphthalenediamine (23 g, 150 mmol) in pyridine (240 ml)
And added with 62.91 g (330 mmol) of tosyl chloride,
And stirred under reflux. After confirming complete dissolution,
After refluxing for 30 minutes, the mixture was allowed to cool, and the reaction was stopped by adding 2 ml of concentrated sulfuric acid and water, followed by filtration. The collected material was washed with water, ethanol and chloroform in this order to obtain 1,5-bistosylaminonaphthalene (2NHTs-NP).

【0044】第2段階:1,5-ジブロモ-4,8-ビス(トシ
ルアミノ)ナフタレン(2Br-2NHTs-NP)の合成 前記1,5-ビストシルアミノナフタレン(2NHTs-NP) 46.66
g(100mmol)を酢酸400mlに加え、70〜80℃で撹拌した。
さらに臭素11.2ml(110mmol)と酢酸180mlとの混合溶液を
ゆっくりと滴下し、滴下後30分間撹拌した。放冷後、水
で反応を停止させ、濾過し、濾取物を水、エタノール、
クロロホルムの順で洗浄した。さらに、濾取物を熱した
クロロホルムで洗い、濾液を濃縮した後、クロロホルム
で洗浄し1,5-ジブロモ-4,8-ビス(トシルアミノ)ナフ
タレン(2Br-2NHTs-NP)を得た。
Second stage: 1,5-dibromo-4,8-bis (toshi
Synthesis of l-amino ) naphthalene (2Br-2NHTs-NP) 1,5 -bistosylaminonaphthalene (2NHTs-NP) 46.66
g (100 mmol) was added to 400 ml of acetic acid and stirred at 70-80 ° C.
Further, a mixed solution of 11.2 ml (110 mmol) of bromine and 180 ml of acetic acid was slowly dropped, and the mixture was stirred for 30 minutes after the drop. After standing to cool, the reaction was stopped with water, filtered, and the collected matter was filtered with water, ethanol,
Washing was performed in the order of chloroform. Further, the collected matter was washed with hot chloroform, and the filtrate was concentrated and washed with chloroform to obtain 1,5-dibromo-4,8-bis (tosylamino) naphthalene (2Br-2NHTs-NP).

【0045】第3段階:1,5-ジブロモ-4,8-ジヨードナ
フタレン(2Br-2I-NP)の合成 前記1,5-ジブロモ-4,8-ビス(トシルアミノ)ナフタレ
ン(2Br-2NHTs-NP) 15.6g(25mmol)を濃硫酸60mlに溶解
させ、塩氷浴で冷却しながら、亜硝酸ナトリウム5.87g
(85mmol)を水20mlに溶解させた水溶液をゆっくりと滴下
した。ガスが消えるまで撹拌した後、ヨウ化カリウム2.
4g(150mmol)を水20mlに溶解させた水溶液をゆっくりと
滴下した。そのまま1時間撹拌した後、さらに室温で1
時間撹拌した。次に、70℃で30分加熱した後、放冷し、
塩氷浴で冷却した。水酸化ナトリウム100gを溶解した
水溶液で反応をゆっくりと停止させ、クロロホルムで抽
出し、セライトで濾過した。分液した後、水層をクロロ
ホルムで2回分液し、油層を10%水酸化ナトリウム水溶
液、5%塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水の順で洗浄し、
硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧蒸留した。シリカゲルカ
ラムクロマトグラフィー(Hexane)にかけ、目的物である
1,5-ジブロモ-4,8-ジヨードナフタレン(2Br-2I-NP)と不
純物との割合が2:1の混合物として得た。
Third stage: 1,5-dibromo-4,8-diiodona
Synthesis of phthalene (2Br-2I-NP) 15.6 g (25 mmol) of 1,5-dibromo-4,8-bis (tosylamino) naphthalene (2Br-2NHTs-NP) was dissolved in 60 ml of concentrated sulfuric acid, and the solution was dissolved in a salt ice bath. 5.87 g sodium nitrite while cooling
(85 mmol) in 20 ml of water was slowly added dropwise. After stirring until the gas disappears, potassium iodide 2.
An aqueous solution in which 4 g (150 mmol) was dissolved in 20 ml of water was slowly dropped. After stirring for 1 hour as it is,
Stirred for hours. Next, after heating at 70 ° C for 30 minutes, let it cool down,
Cooled in a salt ice bath. The reaction was slowly stopped with an aqueous solution in which 100 g of sodium hydroxide was dissolved, extracted with chloroform, and filtered with celite. After liquid separation, the aqueous layer was separated twice with chloroform, and the oil layer was washed with a 10% aqueous sodium hydroxide solution, 5% hydrochloric acid, a saturated aqueous solution of sodium bicarbonate, and a saturated aqueous solution of sodium chloride in that order.
It was dried over sodium sulfate and distilled under reduced pressure. Silica gel column chromatography (Hexane)
It was obtained as a mixture of 1,5-dibromo-4,8-diiodonaphthalene (2Br-2I-NP) and impurities at a ratio of 2: 1.

【0046】第4段階:ナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス
[1,2]ジチオール(TTN)の合成 アルゴン雰囲気下で、固体ナトリウム0.36g(15.84mmo
l)に乾燥トルエン15ml を注入し、120℃で微細粒状にな
るまで還流撹拌した。激しく撹拌しながら室温になるま
で放冷し、トルエンを除去し、ペンタンで2〜3回洗浄
し、減圧によりペンタンを除去した。乾燥ジメチルホル
ムアルデヒド(DMF)15mlを注入し、硫黄0.47g(14.4ml)
を加え、100℃で黄色溶液になるまで撹拌した。前記1,5
-ジブロモ-4,8-ジヨードナフタレン(2Br-2I-NP)と不純
物との割合が2:1の混合物1.3gと、乾燥ジメチルホ
ルムアルデヒド(DMF)(25ml)を注入し、18時間撹拌し
た。放冷後、水と10%塩酸で反応を停止させ、クロロホ
ルムで抽出し、セライトで濾過し、熱したクロロホルム
で洗浄した。濾液を10%塩酸、炭酸水素ナトリウム水溶
液、飽和食塩水の順で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥
し、減圧蒸留した。シリカゲルカラムクロマトグラフィ
ー(Hexane)にかけて目的物を単離し、クロロホルムで再
結晶し、ナフト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオー
ル(TTN)を得た。
Step 4: Naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis
Synthesis of [1,2] dithiol (TTN) Under an argon atmosphere, 0.36 g (15.84 mmo ) of solid sodium
15 ml of dry toluene was poured into l), and the mixture was refluxed and stirred at 120 ° C. until the mixture became fine granules. The mixture was allowed to cool to room temperature with vigorous stirring, toluene was removed, washed with pentane two to three times, and pentane was removed under reduced pressure. Inject 15 ml of dry dimethylformaldehyde (DMF) and add 0.47 g (14.4 ml) of sulfur
Was added and stirred at 100 ° C. until a yellow solution was obtained. 1,5
1.3 g of a mixture of -dibromo-4,8-diiodonaphthalene (2Br-2I-NP) and impurities at a ratio of 2: 1 and dry dimethylformaldehyde (DMF) (25 ml) were injected, and the mixture was stirred for 18 hours. After cooling, the reaction was stopped with water and 10% hydrochloric acid, extracted with chloroform, filtered through celite, and washed with hot chloroform. The filtrate was washed sequentially with 10% hydrochloric acid, an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate and saturated saline, dried over sodium sulfate and distilled under reduced pressure. The target product was isolated by silica gel column chromatography (Hexane), and recrystallized from chloroform to obtain naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol (TTN). .

【0047】(TTN電極の作製)上記で得られたナフ
ト[1,8-cd:4,5- c'd']ビス[1,2]ジチオール(TTN)34m
g及びアセチレンブラック10mgをめのう乳鉢で混練
し、12重量%ポリフッ化ビニリデンを溶解したN−メ
チルピロリドン溶液283mgを加え、さらに混練し
た。次に約2mlのN−メチルピロリドンを加え、ペー
スト状にした。前記ペースト状物質をアルミニウム箔上
に塗布し、約80℃に加熱してN−メチルピロリドンを
除去し、TTN電極を得た。
(Preparation of TTN Electrode) Naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol (TTN) 34 m
g and 10 mg of acetylene black were kneaded in an agate mortar, 283 mg of an N-methylpyrrolidone solution in which 12% by weight of polyvinylidene fluoride was dissolved, and further kneaded. Next, about 2 ml of N-methylpyrrolidone was added to form a paste. The paste-like substance was applied on an aluminum foil and heated to about 80 ° C. to remove N-methylpyrrolidone, thereby obtaining a TTN electrode.

【0048】(電解質兼セパレータの作製)電解質兼セ
パレータ3として、不織布に担持させたイオン伝導性化
合物を用いた。電解質兼セパレータ3の作製方法は以下
の通りである。すなわち、ポリエチレン製の不織布にイ
オン伝導性化合物層を担持させるべく、アクリレート変
性ポリエチレングリコール10重量%、四フッ化ホウ酸
リチウム6重量%及びエチレンカーボネート30重量%
を混合したものを、上記不織布両面にキャストし、不活
性ガス雰囲気中、電子線量80kGyの電子線を照射し
て硬化させ、電解質兼セパレータ3を得た。これによっ
て得られた電解質兼セパレータ3の厚みは、30μmで
あった。
(Preparation of Electrolyte / Separator) As the electrolyte / separator 3, an ion conductive compound supported on a nonwoven fabric was used. The manufacturing method of the electrolyte / separator 3 is as follows. That is, in order to support the ion conductive compound layer on a polyethylene nonwoven fabric, 10% by weight of acrylate-modified polyethylene glycol, 6% by weight of lithium tetrafluoroborate, and 30% by weight of ethylene carbonate
Was cast on both surfaces of the nonwoven fabric, and cured by irradiating an electron beam with an electron dose of 80 kGy in an inert gas atmosphere to obtain an electrolyte / separator 3. The thickness of the electrolyte / separator 3 thus obtained was 30 μm.

【0049】(本発明電池1)ニッケル板にリチウムを
圧着することにより負極4を得た。前記TTN電極を正
極2とした。負極4及び正極2にはそれぞれ端子7,7
を取り付けた。前記負極4、前記電解質兼セパレータ3
及び前記正極2この順に積層し、外装材6に金属樹脂複
合フィルムを用い、本発明電池1を作製した。本発明電
池1の透視平面図を図1に、断面図を図2に示す。
(Battery 1 of the Invention) A negative electrode 4 was obtained by pressing lithium on a nickel plate. The positive electrode 2 was used as the TTN electrode. The negative electrode 4 and the positive electrode 2 have terminals 7, 7 respectively.
Was attached. The negative electrode 4 and the electrolyte / separator 3
Then, the positive electrode 2 was laminated in this order, and the battery 1 of the present invention was produced using a metal resin composite film as the exterior material 6. FIG. 1 shows a perspective plan view and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the battery 1 of the present invention.

【0050】得られた本発明電池1に対し、サイクリッ
クボルタンメトリー(CV)測定を行った。走査電位の
上下限を+1.5〜+3.5Vとし、10mV/secの速度
でリニアスキャンを5サイクル行った。測定結果を図3
に示す。
The obtained Battery 1 of the present invention was subjected to cyclic voltammetry (CV) measurement. The upper and lower limits of the scanning potential were set to +1.5 to +3.5 V, and five cycles of linear scanning were performed at a speed of 10 mV / sec. Figure 3 shows the measurement results.
Shown in

【0051】本発明電池1に対し、電流0.1mA、終
止電圧1.5Vの定電流放電を行った後、電流0.1m
A、終止電圧3.5Vの定電流充電を行った。その結
果、図4に示される充放電特性を得た。
The battery 1 of the present invention was subjected to a constant current discharge at a current of 0.1 mA and a cut-off voltage of 1.5 V.
A, constant-current charging with a final voltage of 3.5 V was performed. As a result, the charge / discharge characteristics shown in FIG. 4 were obtained.

【0052】(本発明電池2)前記TTN電極を負極4
に、リチウム含有遷移金属酸化物としてコバルト酸リチ
ウムを正極2に用いたリチウム二次電池を作製した。
(Battery 2 of the Invention) The TTN electrode was connected to the negative electrode 4
Next, a lithium secondary battery using lithium cobalt oxide as the lithium-containing transition metal oxide for the positive electrode 2 was produced.

【0053】コバルト酸リチウム34mg及びアセチレ
ンブラック34mgをめのう乳鉢で混練した後、12重
量%ポリフッカビニリデンを溶解したN−メチルピロリ
ドン溶液283mgを加え、さらに混練した。次に、N
−メチルピロリドン約2mlを加え、ペースト状にし
た。得られたペースト状物質をアルミニウム箔上に塗布
し、約80℃に加熱してN−メチルピロリドンを除去
し、正極2を得た。一方、負極4には前記TTN電極を
用いた。本発明電池1と同様に組立て、本発明電池2を
得た。
After 34 mg of lithium cobaltate and 34 mg of acetylene black were kneaded in an agate mortar, 283 mg of an N-methylpyrrolidone solution in which 12% by weight of polyfukkavinylidene was dissolved was added and kneaded. Next, N
-About 2 ml of methylpyrrolidone was added to form a paste. The obtained paste-like substance was applied on an aluminum foil, and heated at about 80 ° C. to remove N-methylpyrrolidone, whereby a positive electrode 2 was obtained. On the other hand, the TTN electrode was used for the negative electrode 4. The battery 2 of the present invention was assembled in the same manner as the battery 1 of the present invention.

【0054】得られた本発明電池2に対し、電流0.1
mA、終止電圧2.5Vの定電流充電を行った後、電流
0.1mA、終止電圧0.5Vの定電流放電を行った。
5サイクル目の充放電曲線を図7に示す。
The obtained battery 2 of the present invention was supplied with a current of 0.1
After performing constant-current charging at a current of mA and a final voltage of 2.5 V, constant-current discharging at a current of 0.1 mA and a final voltage of 0.5 V was performed.
FIG. 7 shows a charge / discharge curve at the fifth cycle.

【0055】(比較電池)電極材料としてTTNの代わ
りに1,8-ジスルフィドナフタレン(以下「DTNP」と
いう)を用いたこと以外は実施例1と同様にして比較電
池を作製した。実施例1と同様の条件でサイクリックボ
ルタンメトリー測定を行った。結果を図5に示す。ま
た、実施例1と同様の条件で充放電試験を行った。その
結果、図6に示される充放電特性を得た。ここでは、充
電曲線はあまりに微小なため、図上では放電曲線と重な
り、判別できない。
(Comparative Battery) A comparative battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1,8-disulfide naphthalene (hereinafter referred to as "DTNP") was used as the electrode material instead of TTN. Cyclic voltammetry measurement was performed under the same conditions as in Example 1. FIG. 5 shows the results. A charge / discharge test was performed under the same conditions as in Example 1. As a result, the charge / discharge characteristics shown in FIG. 6 were obtained. Here, the charge curve is so small that it overlaps with the discharge curve in the figure and cannot be discriminated.

【0056】本発明電池1と比較電池のサイクリックボ
ルタンメトリー測定結果を比較すると、同じような電位
において酸化、還元のピークが得られているものの、本
発明の電極材料であるTTNのほうが、可逆性に優れて
いることがわかる。これは、DTNPに比べてTTNの
方が電解液への溶解性が低く、可逆性が向上したと考え
られる。
When the results of cyclic voltammetry of the battery 1 of the present invention and the comparative battery were compared, peaks of oxidation and reduction were obtained at similar potentials, but TTN, which is the electrode material of the present invention, showed reversibility. It turns out that it is excellent. This is presumably because TTN has lower solubility in the electrolytic solution than DTNP and has improved reversibility.

【0057】また、充放電試験の結果から、TTNを用
いた本発明電池1では放電容量並びに充電容量が大きい
ことがわかる。一方、DTNPを用いた比較電池では、
充電がほとんど不可能であった。これは、放電によって
電極材料であるDTNPのほぼ全量が電解液中に溶出し
たためであると考えられる。さらに、この充放電容量の
大きさは、本発明の電極材料が、分子内に2つのジスル
フィド基を持っていることの反映であり、電極材料とし
て優れていることが分かる。
The results of the charge / discharge test show that the battery 1 of the present invention using TTN has a large discharge capacity and a large charge capacity. On the other hand, in the comparative battery using DTNP,
Charging was almost impossible. This is considered to be because almost all of DTNP, which is an electrode material, was eluted into the electrolytic solution by the discharge. Further, the magnitude of the charge / discharge capacity reflects the fact that the electrode material of the present invention has two disulfide groups in the molecule, and it is understood that the electrode material is excellent as an electrode material.

【0058】また、図7から明らかなように、本発明の
電極材料は負極活物質として用いることも可能である。
すなわち、リチウム金属を用いないリチウム二次電池を
作製することができる。正極活物質としてリチウム電位
に対して5V付近の平均電位を示す材料を用いると、さ
らに高い電池電圧が得られ、好ましい。
As is clear from FIG. 7, the electrode material of the present invention can be used as a negative electrode active material.
That is, a lithium secondary battery that does not use lithium metal can be manufactured. It is preferable to use a material having an average potential of about 5 V with respect to the lithium potential as the positive electrode active material because a higher battery voltage can be obtained.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上のように本発明の電極材料を用いる
ことにより、高容量で、サイクル特性が優れた電極を得
ることができる。本発明の電極を負極に用い、正極にリ
チウム含有遷移金属酸化物を用いると、化学的に活性な
金属リチウムあるいはその合金を電池組立時に扱う必要
がないので、電池組立作業が安全である。また、こうし
て組み立てたリチウム二次電池においては、電池が破壊
されたとき発火する虞れがない。
As described above, by using the electrode material of the present invention, an electrode having a high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained. If the electrode of the present invention is used for the negative electrode and a lithium-containing transition metal oxide is used for the positive electrode, it is not necessary to handle chemically active lithium metal or an alloy thereof at the time of battery assembly, so that the battery assembly operation is safe. Further, in the lithium secondary battery assembled in this manner, there is no fear that the battery will be ignited when the battery is destroyed.

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

【図1】本発明電池の透視平面図図である。FIG. 1 is a perspective plan view of a battery of the present invention.

【図2】本発明電池のA部における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion A of the battery of the present invention.

【図3】本発明電池1の電流−電圧特性図である。FIG. 3 is a current-voltage characteristic diagram of the battery 1 of the present invention.

【図4】本発明電池1の充放電特性図である。FIG. 4 is a charge / discharge characteristic diagram of the battery 1 of the present invention.

【図5】比較電池の電流−電圧特性図である。FIG. 5 is a current-voltage characteristic diagram of a comparative battery.

【図6】比較電池の充放電特性図である。FIG. 6 is a charge / discharge characteristic diagram of a comparative battery.

【図7】本発明電池2の充放電特性図である。FIG. 7 is a charge / discharge characteristic diagram of the battery 2 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極集電体 2 正極 3 電解質兼セパレータ 4 負極 5 負極集電体 6 外装材 7 端子 REFERENCE SIGNS LIST 1 positive electrode current collector 2 positive electrode 3 electrolyte / separator 4 negative electrode 5 negative electrode current collector 6 exterior material 7 terminal

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 分子内に、開裂して2つのチオラート基
を生成するジスルフィド基を2個以上有し、かつ、前記
ジスルフィド基のS−S結合が開裂して硫黄−金属イオ
ン結合または硫黄−プロトン結合を形成したときの前記
S−S結合の両硫黄原子にかかる分子内立体配置が、前
記開裂前の前記両硫黄原子にかかる分子内立体配置と異
なる配置をとり得ない分子構造を有することを特徴とす
る電極材料。
1. A molecule having two or more disulfide groups which are cleaved to form two thiolate groups in a molecule, and wherein an SS bond of the disulfide group is cleaved to form a sulfur-metal ion bond or sulfur- Having a molecular structure in which the intramolecular configuration of both sulfur atoms of the SS bond when forming a proton bond cannot take a different configuration from the intramolecular configuration of both sulfur atoms before the cleavage. An electrode material characterized by the following:
【請求項2】 ナフト[1,8-cd:4,5-c'd']ビス[1,2]ジチ
オールを有する電極材料。
2. An electrode material having naphtho [1,8-cd: 4,5-c'd '] bis [1,2] dithiol.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307738A (en) * 2000-04-26 2001-11-02 Mitsubishi Chemicals Corp Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2002095848A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisya Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2005199190A (en) * 2004-01-16 2005-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Coating method and coating apparatus
WO2005096417A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisya Redox active reversible electrode and secondary battery including the same
JP2009037868A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Denso Corp Nonaqueous electrolytic liquid secondary battery using nitroxy radical group containing high-molecular weight polymer
CN109502706A (en) * 2018-12-30 2019-03-22 太原理工大学 A kind of method that automatically controlled ion exchange material recycles metal ion in waste water
JP2019164964A (en) * 2018-03-20 2019-09-26 Tdk株式会社 Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
KR20200048512A (en) 2018-10-30 2020-05-08 서울대학교산학협력단 Electrode active materials for lithium secondary battery which contain vat dyes

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307738A (en) * 2000-04-26 2001-11-02 Mitsubishi Chemicals Corp Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2002095848A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisya Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2005199190A (en) * 2004-01-16 2005-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Coating method and coating apparatus
JP4709491B2 (en) * 2004-01-16 2011-06-22 三菱重工業株式会社 Coating method and coating apparatus
WO2005096417A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisya Redox active reversible electrode and secondary battery including the same
JPWO2005096417A1 (en) * 2004-03-30 2008-02-21 小山 昇 Redox active reversible electrode and secondary battery using the same
KR100854837B1 (en) * 2004-03-30 2008-08-27 노보루 오야마 Redox active reversible electrode and secondary battery using the same
JP2011060777A (en) * 2004-03-30 2011-03-24 Noboru Koyama Method for charging/discharging secondary battery
JP2009037868A (en) * 2007-08-01 2009-02-19 Denso Corp Nonaqueous electrolytic liquid secondary battery using nitroxy radical group containing high-molecular weight polymer
JP2019164964A (en) * 2018-03-20 2019-09-26 Tdk株式会社 Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
KR20200048512A (en) 2018-10-30 2020-05-08 서울대학교산학협력단 Electrode active materials for lithium secondary battery which contain vat dyes
CN109502706A (en) * 2018-12-30 2019-03-22 太原理工大学 A kind of method that automatically controlled ion exchange material recycles metal ion in waste water

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