JP2002117854A - Secondary battery and its manufacturing method - Google Patents

Secondary battery and its manufacturing method

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JP2002117854A
JP2002117854A JP2000308520A JP2000308520A JP2002117854A JP 2002117854 A JP2002117854 A JP 2002117854A JP 2000308520 A JP2000308520 A JP 2000308520A JP 2000308520 A JP2000308520 A JP 2000308520A JP 2002117854 A JP2002117854 A JP 2002117854A
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secondary battery
organic compound
ozone
active material
group
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JP2000308520A
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Japanese (ja)
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Masaharu Sato
正春 佐藤
Kentaro Nakahara
謙太郎 中原
Yukiko Morioka
森岡  由紀子
Yutaka Sakauchi
裕 坂内
Shigeyuki Iwasa
繁之 岩佐
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new secondary battery which has high energy density, large capacity, and excellent stability. SOLUTION: In the secondary battery using oxidation-reduction reaction of the active material in the charging/discharging process, the secondary battery containing the organic compound which is processed by ozone, is manufactured by the manufacturing method including a process in which the organic compound is made into an active material by the ozone processing, as the active material for both or either a positive electrode or a negative electrode. Thus, the secondary battery, which can perform charging/discharging of electricity with high energy density, and has excellent stability and safety with large capacity, and its simple manufacture, can be attained.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、活物質の酸化還元
反応を充放電過程に利用する二次電池、およびその製造
方法に関する。より詳細には、活物質の酸化還元反応を
充放電過程に利用する二次電池であって、主な活物質と
してオゾン処理した有機化合物を含むとともに、エネル
ギー密度が大きく、安定性および安全性に優れた二次電
池、およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery using an oxidation-reduction reaction of an active material in a charge / discharge process, and a method for manufacturing the same. More specifically, a secondary battery that utilizes the oxidation-reduction reaction of an active material in a charge / discharge process, which contains an organic compound subjected to ozone treatment as a main active material, has a high energy density, and has stability and safety. The present invention relates to an excellent secondary battery and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノート型パソコン、携帯電話などの急速
な市場拡大に伴い、これらに用いられるエネルギー密度
が大きな小型大容量電池への要求が高まっている。そし
て、この要求に応えるために、リチウムイオン等のアル
カリ金属イオンを荷電担体としてその電荷授受に伴う電
気化学反応を利用した二次電池が開発されている。中で
も、リチウムイオン二次電池は安定性に優れたエネルギ
ー密度の大きな大容量電池として種々の電子機器に利用
されている。このようなリチウムイオン二次電池では、
例えば、活物質として正極にリチウム含有遷移金属酸化
物、負極に炭素が用いられており、これらの活物質に対
するリチウムイオンの挿入反応および脱離反応を利用し
て充放電を行っている。
2. Description of the Related Art With the rapid market expansion of notebook personal computers, mobile phones, and the like, there is an increasing demand for small and large-capacity batteries with a large energy density used for these. In order to meet this demand, secondary batteries have been developed using an alkali metal ion such as lithium ion as a charge carrier and utilizing an electrochemical reaction accompanying the charge transfer. Among them, lithium ion secondary batteries are used in various electronic devices as large-capacity batteries with excellent stability and high energy density. In such a lithium ion secondary battery,
For example, a lithium-containing transition metal oxide is used for a positive electrode and carbon is used for a negative electrode as an active material, and charge / discharge is performed using a lithium ion insertion reaction and a desorption reaction with respect to these active materials.

【0003】しかしながら、このリチウムイオン二次電
池は、正極の活物質として比重の大きい遷移金属酸化物
を用いているため、単位質量当たりの電池容量が充分で
はないという問題があった。
However, this lithium ion secondary battery has a problem that the battery capacity per unit mass is not sufficient because a transition metal oxide having a large specific gravity is used as the active material of the positive electrode.

【0004】そこで、より軽量の電極材料を用いて大容
量電池を開発しようとする試みが検討されてきた。例え
ば、米国特許第4,833,048号公報、および特許第2715778
号公報には、ジスルフィド結合を有する有機化合物を正
極の活物質に用いた電池が開示されている。これはジス
ルフィド結合の生成および解離に基づく有機化合物の電
気化学的な酸化還元反応を電池の原理として利用したも
のである。しかしながら、この電池は硫黄や炭素といっ
た比重の小さい元素を主成分とする有機化合物を電極材
料として用いているので、高エネルギー密度の大容量電
池を構成するという点においては一定の効果が得られる
ものの、解離したジスルフィド結合の再結合効率が小さ
く、充電状態または放電状態における安定性が不充分で
あるという問題があった。
[0004] Therefore, attempts have been made to develop a large-capacity battery using a lighter electrode material. For example, U.S. Pat.No. 4,833,048 and U.S. Pat.
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-139,086 discloses a battery using an organic compound having a disulfide bond as an active material of a positive electrode. This utilizes the electrochemical redox reaction of an organic compound based on the formation and dissociation of disulfide bonds as the principle of a battery. However, since this battery uses an organic compound mainly composed of an element having a low specific gravity such as sulfur or carbon as an electrode material, although a certain effect can be obtained in terms of forming a high capacity battery with a high energy density, In addition, there has been a problem that the dissociation of dissociated disulfide bonds has a low recombination efficiency and the stability in a charged state or a discharged state is insufficient.

【0005】また、同じく有機化合物を活物質に利用し
た電池として、導電性高分子を電極材料に用いた電池が
提案されている。これは導電性高分子に対する電解質イ
オンのドープ反応および脱ドープ反応を原理とした電池
である。なお、ここで述べるドープ反応とは、導電性高
分子の電気化学的な酸化反応または還元反応によって生
じる荷電ソリトンやポーラロン等のエキシトンを対イオ
ンによって安定化させる反応と定義され、一方、脱ドー
プ反応とは、ドープ反応の逆反応、すなわち、対イオン
によって安定化されたエキシトンを電気化学的に酸化ま
たは還元する反応と定義される。
[0005] Also, as a battery using an organic compound as an active material, a battery using a conductive polymer as an electrode material has been proposed. This is a battery based on the principle of doping and undoping reactions of electrolyte ions with respect to a conductive polymer. The doping reaction described here is defined as a reaction in which excitons such as charged solitons and polarons generated by an electrochemical oxidation or reduction reaction of a conductive polymer are stabilized by counter ions. Is defined as the reverse reaction of the doping reaction, that is, the reaction of electrochemically oxidizing or reducing excitons stabilized by counter ions.

【0006】米国特許第4,442,187号公報には、このよ
うな導電性高分子を正極または負極の活物質とする電池
が開示されている。この電池は、炭素や窒素といった比
重の小さい元素のみからなる有機化合物を電極材料に用
いているため、大容量の電池として開発が期待されてい
た。しかしながら、導電性高分子には、電気化学的な酸
化還元反応によって生じるエキシトンがπ電子共役系の
広い範囲に亘って非局在化し、それらが相互作用すると
いう性質があり、発生するエキシトンの濃度にも限界が
生じるため、電池の容量が制限されるという問題があっ
た。したがって、このような導電性高分子を電極材料と
する電池では、電池の軽量化という点では一定の効果が
得られるものの、電池の大容量化という点においては、
依然として不充分であった。
US Pat. No. 4,442,187 discloses a battery using such a conductive polymer as a positive electrode or negative electrode active material. Since this battery uses, as an electrode material, an organic compound consisting only of an element having a low specific gravity, such as carbon or nitrogen, it was expected to be developed as a large-capacity battery. However, conductive polymers have the property that excitons generated by electrochemical oxidation-reduction reactions delocalize over a wide range of π-electron conjugated systems and interact with each other. However, there is a problem that the capacity of the battery is limited. Therefore, in a battery using such a conductive polymer as an electrode material, although a certain effect can be obtained in terms of reducing the weight of the battery, in terms of increasing the capacity of the battery,
It was still insufficient.

【0007】一方、各種材料の表面処理方法の一つとし
て、オゾン処理技術が開発されている。この技術は、一
般にオゾンガスとの接触や酸素雰囲気下での紫外線照射
によって基材表面の濡れ性や接着性を改善しようとする
ものであり、様々な分野で工業的に実施されている。
On the other hand, an ozone treatment technique has been developed as one of surface treatment methods for various materials. This technique generally aims to improve the wettability and adhesion of a substrate surface by contact with ozone gas or ultraviolet irradiation in an oxygen atmosphere, and has been industrially implemented in various fields.

【0008】二次電池の分野でも、このようなオゾン処
理を用いることによって電池の繰り返し寿命や安定性を
改善しようとする試みが行われている。例えば、特開平
11-16572号公報および特開平11-176439号公報には、ニ
ッケル化合物とリチウム化合物とをオゾン雰囲気下で熱
分解や焼成することによって、リチウム欠損のない大容
量の正極材料を製造する方法が開示されている。
In the field of secondary batteries, attempts have been made to improve the repetitive life and stability of batteries by using such ozone treatment. For example,
JP-A-11-16572 and JP-A-11-176439 disclose a method for producing a large-capacity cathode material without lithium deficiency by pyrolyzing or calcining a nickel compound and a lithium compound under an ozone atmosphere. Have been.

【0009】また、特開平11-25970号公報には、オゾン
処理したマンガン酸化物を正極材料とする、サイクルに
伴う容量劣化の少ない二次電池が開示されている。さら
に、特開平11-389852号公報には、紫外線処理したセパ
レーターを用いることにより、エージング工程の短縮可
能な電池が開示されている。しかしながら、これらのオ
ゾン処理では、電池の安定性等を改善するという点では
一定の効果が得られるものの、電池の大容量化という点
では十分な効果が得られなかった。
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-25970 discloses a secondary battery in which ozone-treated manganese oxide is used as a positive electrode material and whose capacity is less deteriorated with cycling. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-389852 discloses a battery in which the aging process can be shortened by using an ultraviolet-treated separator. However, these ozone treatments have a certain effect in terms of improving the stability and the like of the battery, but do not have a sufficient effect in terms of increasing the capacity of the battery.

【0010】以上述べたように、大容量の電池を実現す
るために、様々な種類の電池が提案されているが、エネ
ルギー密度が高く、大容量で安定性に優れた電池、およ
びそのような電池を簡便に製造する方法については、未
だ確立されていない。
As described above, various types of batteries have been proposed to realize a large-capacity battery. However, a battery having a high energy density, a large capacity and excellent stability, and such a battery have been proposed. A simple method for manufacturing a battery has not yet been established.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、正極の
活物質として遷移金属酸化物を用いるリチウムイオン電
池では、元素の比重が大きいため、現状を上回る大容量
電池の製造が原理的に困難であった。また、電極や活物
質をオゾン処理する方法も行われているが、電池の大容
量化という観点からは十分な効果が得られなかった。そ
こで、本発明者らは、鋭意検討した結果、電気化学的に
不活性であり、これまでに電極活物質として利用するこ
とができなかった有機化合物が、オゾン処理されること
により、電気化学的な酸化還元反応を行うことが可能と
なり、電池の活物質として利用できることを見出した。
したがって、本発明は、このような特定の有機化合物を
電極の活物質として用いることにより、エネルギー密度
が高く、大容量で安定性に優れた二次電池、およびその
ような二次電池が簡便かつ、効率的に得られる製造方法
を提供することを目的としている。
As described above, in the lithium ion battery using the transition metal oxide as the active material of the positive electrode, the specific gravity of the element is large, so that it is difficult in principle to manufacture a large-capacity battery exceeding the current state. Met. Also, a method of ozone treatment of electrodes and active materials has been performed, but a sufficient effect has not been obtained from the viewpoint of increasing the capacity of the battery. Accordingly, the present inventors have conducted intensive studies and found that an organic compound which was electrochemically inactive and could not be used as an electrode active material until now was subjected to ozone treatment, thereby being electrochemically inactive. It has been found that it is possible to carry out a simple oxidation-reduction reaction, and it can be used as an active material of a battery.
Therefore, the present invention uses such a specific organic compound as the active material of the electrode, the energy density is high, a secondary battery excellent in stability with a large capacity, and such a secondary battery is simple and It is an object of the present invention to provide a production method which can be obtained efficiently.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によれば、活物質の酸化還元反応を充放電過
程に利用する二次電池において、正極および負極あるい
はいずれか一方の電極の活物質として、オゾン処理した
有機化合物を含有する二次電池が提供される。このよう
に構成することにより、強酸化性ガスであるオゾンによ
り処理した有機化合物を容易に活物質として用いること
ができるとともに、エネルギー密度が高く、大容量で安
定性に優れた二次電池を容易に得ることができる。
According to the present invention, there is provided a secondary battery using a redox reaction of an active material in a charging / discharging process. A secondary battery containing an ozone-treated organic compound as an active material is provided. With such a configuration, an organic compound treated with ozone, which is a strong oxidizing gas, can be easily used as an active material, and a secondary battery having high energy density, large capacity, and excellent stability can be easily obtained. Can be obtained.

【0013】なお、一般に、オゾンは強い酸化力を有す
るガスであり、有機化合物との反応性にも優れているた
め、プラスチックの濡れ性向上や帯電防止等を目的とし
た表面処理の方法として古くから利用されている。ま
た、これまでの研究によれば、例えば、プラスチック等
をオゾン処理することによって、その表面上に極性官能
基である水酸基(−OH基)、カルボニル基(−C(=
O)−基)、およびカルボキシル基(−COOH基)等
の官能基が形成されることが判明している。
In general, ozone is a gas having a strong oxidizing power and is excellent in reactivity with organic compounds. Therefore, ozone has been used as a surface treatment method for improving the wettability of plastics and preventing static charge. Used by In addition, according to previous studies, for example, a plastic or the like is treated with ozone to form a hydroxyl group (-OH group) or a carbonyl group (-C (=
O) -group) and a carboxyl group (-COOH group).

【0014】また、本発明を構成するにあたり、オゾン
処理した有機化合物が、下記一般式(1)および一般式
(2)あるいはいずれか一方の一般式で表される構造単
位を含む高分子ラジカル化合物であることが好ましい。
In constituting the present invention, the ozone-treated organic compound is a polymer radical compound containing a structural unit represented by the following general formula (1) and / or one of the general formulas (2): It is preferable that

【0015】[0015]

【化3】 Embedded image

【0016】[一般式(1)中、置換基Rは、置換も
しくは非置換のアルキレン基、アルケニレン基、または
アリーレン基であり、Xはオキシラジカル基、ニトロキ
シルラジカル基、硫黄ラジカル基、ヒドラジルラジカル
基、炭素ラジカル基、またはホウ素ラジカル基であ
る。]
[In the general formula (1), the substituent R 1 is a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group or arylene group, and X is an oxy radical group, a nitroxyl radical group, a sulfur radical group, a hydra group. It is a gall radical group, a carbon radical group, or a boron radical group. ]

【0017】[0017]

【化4】 Embedded image

【0018】[一般式(2)中、RおよびRは相互
に独立であり、置換もしくは非置換のアルキレン基、ア
ルケニレン基、またはアリーレン基であり、Yはニトロ
キシルラジカル基、硫黄ラジカル基、ヒドラジルラジカ
ル基、または炭素ラジカル基である。]
[In the general formula (2), R 2 and R 3 are mutually independent and are a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group or arylene group, and Y is a nitroxyl radical group or a sulfur radical group. , A hydrazyl radical group, or a carbon radical group. ]

【0019】このように構成することにより、高分子ラ
ジカル化合物中のラジカル部位でのみ酸化還元反応が進
行するため、サイクル特性が活物質の拡散に依存しない
安定性に優れた二次電池を容易に得ることができる。ま
たこのような構造単位を有する高分子ラジカル化合物で
は、反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在
する結果、反応部位の濃度を増大させることができるた
め、高エネルギー密度、かつ大容量の二次電池を得るこ
とができる。
With this configuration, since the oxidation-reduction reaction proceeds only at the radical site in the polymer radical compound, a secondary battery excellent in stability whose cycle characteristics do not depend on diffusion of the active material can be easily obtained. Obtainable. Further, in a polymer radical compound having such a structural unit, the unreacted unreacted electron is localized at the radical atom, and as a result, the concentration of the reaction site can be increased, so that a high energy density and a large capacity are obtained. Can be obtained.

【0020】なお、一般に、ラジカルは不対電子を有す
る反応性に富んだ化学種であり、周囲の物質との相互作
用によって、ある程度の寿命をもって消失するものが多
いが、共鳴効果や立体障害、溶媒和の状態によっては安
定ラジカル種となるものもある。また、有機化合物表面
に生成したラジカルは内部に拡散することも考えられ
る。
In general, radicals are reactive chemical species having unpaired electrons, and most of them disappear with a certain lifetime due to interaction with surrounding substances. Some solvated states can be stable radical species. It is also conceivable that radicals generated on the surface of the organic compound diffuse inside.

【0021】また、本発明の二次電池を構成するにあた
り、オゾン処理した有機化合物が芳香族化合物であるこ
とが好ましい。このように構成することにより、有機化
合物を質量の小さい炭素、水素、および酸素等の元素の
みから構成することができるため、単位質量当たりのエ
ネルギー密度が大きな二次電池を容易に得ることができ
る。
In constituting the secondary battery of the present invention, it is preferable that the ozone-treated organic compound is an aromatic compound. With such a structure, the organic compound can be composed only of elements such as carbon, hydrogen, and oxygen having a small mass, so that a secondary battery having a large energy density per unit mass can be easily obtained. .

【0022】また、本発明の二次電池を構成するにあた
り、オゾン処理した有機化合物の電子スピン共鳴(以
下、ESRと略記する。)スペクトルにおけるスピン濃
度が1020スピン/g以上であることが好ましい。こ
のように構成することにより、エネルギー密度が高く、
大容量で安定性に優れた二次電池を容易に得ることがで
きる。なお、上記の安定ラジカル種は、一般的にESR
スペクトルにおけるスピン濃度が長時間にわたって10
19〜1023スピン/gの範囲内にあることが知られ
ている。
Further, in constituting the secondary battery of the present invention, the spin concentration of the ozone-treated organic compound in an electron spin resonance (hereinafter abbreviated as ESR) spectrum is preferably 10 20 spin / g or more. . With this configuration, the energy density is high,
A secondary battery having high capacity and excellent stability can be easily obtained. Note that the above stable radical species is generally ESR
The spin concentration in the spectrum is 10
It is known that in 19-10 23 within the spin / g.

【0023】また、本発明の二次電池を構成するにあた
り、かかる二次電池がリチウムイオン二次電池であるこ
とが好ましい。このように構成することにより、安定性
に優れた大容量の二次電池を得ることができる。
In constituting the secondary battery of the present invention, it is preferable that the secondary battery is a lithium ion secondary battery. With this configuration, a large-capacity secondary battery with excellent stability can be obtained.

【0024】なお、本発明では、オゾン処理した有機化
合物を電極の活物質として用いるが、上述のとおり、ニ
ッケル化合物や炭素材料等の活物質にオゾン処理を行う
ことによってその濡れ性等を改善しようとする試みは従
来技術として既に行われている。したがって、例えば、
活物質層を構成するバインダー等に有機化合物を用いた
場合には、結果としてオゾン処理した有機化合物が生成
する可能性も考えられるが、従来の電池の電極層に含ま
れる有機化合物は少なく、数wt.%程度に過ぎない。
すなわち、そのような有機化合物にオゾン処理を行った
場合であっても、得られる電池の容量やエネルギー密度
はほとんど変化せず、本発明のような特有の効果は得ら
れないと考えられる。
In the present invention, an ozone-treated organic compound is used as an active material for an electrode. As described above, an ozone treatment is performed on an active material such as a nickel compound or a carbon material to improve the wettability and the like. Has already been performed as a conventional technique. So, for example,
When an organic compound is used as a binder or the like constituting the active material layer, there is a possibility that an organic compound subjected to ozone treatment may be generated as a result. It is only about wt.%.
That is, even when such an organic compound is subjected to ozone treatment, the capacity and energy density of the obtained battery hardly change, and it is considered that the specific effects as in the present invention cannot be obtained.

【0025】一方、本発明の二次電池は、オゾン処理し
た有機化合物を主な活物質としているので、エネルギー
密度が高く、大容量で安定性に優れた二次電池を容易に
得ることができる。また、本発明において活物質層全体
に対するオゾン処理した有機化合物の量は、この材料が
主な活物質となり得る量であれば特に限定されないが、
一般には、大容量化や高エネルギー密度化が顕著となる
10wt.%以上で行われる。
On the other hand, since the secondary battery of the present invention uses an organic compound subjected to ozone treatment as a main active material, a secondary battery having high energy density, large capacity and excellent stability can be easily obtained. . In the present invention, the amount of the organic compound subjected to the ozone treatment with respect to the entire active material layer is not particularly limited as long as this material can be a main active material.
Generally, it is performed at 10 wt.% Or more at which a large capacity and a high energy density are remarkable.

【0026】また、本発明の別の態様は、活物質の酸化
還元反応を充放電過程に利用する二次電池の製造方法で
あって、オゾン処理による有機化合物の活物質化工程
と、電極の形成工程と、エージング工程とを含むことを
特徴としている。このようにすることにより、エネルギ
ー密度が高く、大容量で安定性に優れた二次電池を容易
に製造することができる。
Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a secondary battery using an oxidation-reduction reaction of an active material in a charging / discharging process, comprising the steps of: converting an organic compound into an active material by ozone treatment; It is characterized by including a forming step and an aging step. By doing so, a secondary battery having a high energy density, a large capacity, and excellent stability can be easily manufactured.

【0027】また、本発明の二次電池の製造方法を実施
するにあたり、上記電極の形成工程に、有機化合物にバ
インダーおよび溶剤を混合して塗料を作製する工程と、
上記塗料を集電体に塗布して集電体上に有機化合物層を
形成する工程と、を含むことが好ましい。このようにす
ることにより、エネルギー密度が高く、大容量で安定性
に優れた二次電池を容易に製造することができる。
In carrying out the method of manufacturing a secondary battery according to the present invention, a step of forming a coating by mixing a binder and a solvent with an organic compound is included in the step of forming the electrode.
Applying the coating material to the current collector to form an organic compound layer on the current collector. By doing so, a secondary battery having a high energy density, a large capacity, and excellent stability can be easily manufactured.

【0028】また、本発明の二次電池の製造方法を実施
するにあたり、上記活物質化工程を上記塗料を作成する
工程の前工程または上記有機化合物層を形成する工程の
後工程として行うことが好ましい。このようにすること
により、エネルギー密度が高く、大容量で安定性に優れ
た二次電池を容易に製造することができる。
In practicing the method of manufacturing a secondary battery according to the present invention, the step of forming the active material may be performed as a step before the step of preparing the paint or a step after the step of forming the organic compound layer. preferable. By doing so, a secondary battery having a high energy density, a large capacity, and excellent stability can be easily manufactured.

【0029】また、本発明の二次電池の製造方法を実施
するにあたり、オゾン処理を、オゾンガス雰囲気下また
は酸素雰囲気下で紫外線を照射することが好ましい。こ
のようにすることにより、有機化合物のオゾン処理を効
率的に行うことができる。
In carrying out the method for manufacturing a secondary battery according to the present invention, it is preferable that the ozone treatment is performed by irradiating ultraviolet rays in an ozone gas atmosphere or an oxygen atmosphere. By doing so, the ozone treatment of the organic compound can be performed efficiently.

【0030】また、本発明の二次電池の製造方法を実施
するにあたり、上記紫外線を、低圧水銀ランプまたはエ
キシマUVランプを用いて照射することが好ましい。こ
のようにすることにより、紫外線処理が確実に行われる
とともに、有機化合物のオゾン処理を効率的に行うこと
ができる。
In carrying out the method of manufacturing a secondary battery according to the present invention, it is preferable to irradiate the ultraviolet rays with a low-pressure mercury lamp or an excimer UV lamp. By doing so, the ultraviolet treatment can be reliably performed, and the ozone treatment of the organic compound can be efficiently performed.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】[二次電池]本発明の二次電池の
実施形態は、例えば、図1に示すように、負極層1と正
極層2とを、電解質を含んだセパレーター5を介して重
ね合わせた構成を有している。本発明では、負極層1ま
たは正極層2に用いられる活物質が、オゾン処理した有
機化合物である。また、図2に積層型電池の断面図を示
すが、その構造は負極集電体3、負極層1、電解質を含
んだセパレーター5、正極層2、および正極集電体4を
順に重ね合わせた構造を有している。本発明では正極
層、および負極層の積層方法は特に限定されず、多層積
層したものや集電体の両面に積層したものを組み合わせ
たもの、巻回したもの等が利用できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Secondary Battery] In a secondary battery according to an embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a negative electrode layer 1 and a positive electrode layer 2 are interposed via a separator 5 containing an electrolyte. It has a configuration in which it is superposed. In the present invention, the active material used for the negative electrode layer 1 or the positive electrode layer 2 is an organic compound subjected to ozone treatment. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the stacked battery. In the structure, a negative electrode current collector 3, a negative electrode layer 1, a separator 5 containing an electrolyte, a positive electrode layer 2, and a positive electrode current collector 4 are sequentially stacked. It has a structure. In the present invention, the method for laminating the positive electrode layer and the negative electrode layer is not particularly limited, and a multi-layered structure, a combination of the current collectors laminated on both surfaces, a wound current collector, and the like can be used.

【0032】(1)活物質 材料1 本発明では、オゾン処理を行う材料として有機化合物が
用いられるが、これは有機化合物をオゾン処理すること
によって、有機化合物の表面上にラジカルを生成させ、
そのラジカルを利用することにより電気化学的な酸化還
元反応が可能な活物質として使用することができるため
である。したがって、オゾン処理を行う有機化合物の種
類は特に制限されるものではないが、オゾン処理後の電
気化学的な酸化還元反応が電池の充放電過程に利用でき
る有機化合物であることが好ましい。
(1) Active Material Material 1 In the present invention, an organic compound is used as a material for performing ozone treatment. The organic compound is subjected to ozone treatment to generate radicals on the surface of the organic compound,
This is because the radical can be used as an active material capable of performing an electrochemical redox reaction. Accordingly, the type of the organic compound to be subjected to the ozone treatment is not particularly limited, but is preferably an organic compound that can be used in the charge and discharge process of the battery by the electrochemical oxidation-reduction reaction after the ozone treatment.

【0033】また、オゾン処理した有機化合物は、電極
活物質層を形成する場合の加工性に優れることから、一
般式(1)および一般式(2)あるいはいずれか一方の
一般式で表される構造単位を含む高分子ラジカル化合物
であることが好ましい。このような高分子ラジカル化合
物としては、下記一般式(3)〜(11)で表される化
合物を挙げることができる。
The ozone-treated organic compound is excellent in processability in forming an electrode active material layer, and is therefore represented by the general formula (1) and / or (2). It is preferably a polymer radical compound containing a structural unit. Examples of such a polymer radical compound include compounds represented by the following general formulas (3) to (11).

【0034】[0034]

【化5】 Embedded image

【0035】また、オゾン処理した有機化合物として
は、上記の高分子ラジカル化合物以外にも下記式(1
2)〜(19)で表されるような低分子ラジカル化合物
や、オゾン処理後の容量発現の点から不飽和ラジカル化
合物であることが好ましい。なお、これらのラジカル化
合物は、一種単独または二種以上を混合して用いること
ができる。
In addition to the above-mentioned polymer radical compound, the ozone-treated organic compound may be represented by the following formula (1)
It is preferable to use a low molecular radical compound represented by 2) to (19) or an unsaturated radical compound from the viewpoint of capacity development after ozone treatment. In addition, these radical compounds can be used alone or in combination of two or more.

【0036】[0036]

【化6】 Embedded image

【0037】本発明において有機化合物とは、少数の例
外を除くすべての炭素化合物の総称である。ただし、グ
ラファイト、ダイヤモンド、およびフラーレン等に代表
される炭素原子のみから発達した結晶や、ソフトカーボ
ンやハードカーボン等に代表される炭素原子のみで構成
される結晶が集合した多結晶体では、オゾン処理により
得られる効果は小さい。この理由は、これらの化合物で
は、オゾン処理によってその表面上にラジカルが形成さ
れるものの、その後のバルク内部へのラジカルの拡散が
抑制される結果、その効果が固体の表面上にのみ限定さ
れてしまうためと考えられる。一方、上記の化合物以外
の一般の有機化合物では、分子性結晶も含め、表面で生
成したラジカルはバルク内部に容易に拡散することが可
能であり、活物質として有効に利用することができる。
In the present invention, the term “organic compound” is a generic term for all carbon compounds with a few exceptions. However, a crystal developed only from carbon atoms typified by graphite, diamond, fullerene, and the like, and a polycrystal in which crystals composed only of carbon atoms typified by soft carbon, hard carbon, and the like are aggregated are treated with ozone. The effect obtained by is small. The reason is that in these compounds, radicals are formed on the surface by the ozone treatment, but the subsequent diffusion of the radicals into the bulk is suppressed, so that the effect is limited only to the surface of the solid. It is thought to be. On the other hand, in general organic compounds other than the above compounds, radicals generated on the surface, including molecular crystals, can easily diffuse into the bulk, and can be effectively used as an active material.

【0038】材料2 本発明では、上述のとおり、オゾン処理した有機化合物
を正極および負極あるいはいずれか一方の電極の活物質
として使用することができるが、エネルギー密度の観点
から、特に正極の活物質としてオゾン処理した有機化合
物を用いることが好ましい。
Material 2 In the present invention, as described above, the ozone-treated organic compound can be used as the active material of the positive electrode and / or the negative electrode. It is preferable to use an organic compound treated with ozone.

【0039】なお、これらの有機化合物を正極および陰
極のどちらか一方の電極の活物質として用いる場合に
は、以下に挙げる材料を他の電極の活物質として用いる
ことができる。すなわち、負極層の活物質としてオゾン
処理した有機化合物を用いる場合には、正極層の活物質
として金属酸化物粒子、ジスルフィド化合物、および導
電性高分子等が用いられる。ここで、金属酸化物として
は、例えば、LiMnO 、LiMn(0<x
<2)等のマンガン酸リチウムもしくはスピネル構造を
有するマンガン酸リチウム、MnO、LiCoO
LiNiO、またはLi(0<x<2)等
が、ジスルフィド化合物としては、ジチオグリコール、
2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、
S−トリアジン−2,4,6−トリチオール等が、ま
た、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリフェ
ニレン、ポリアニリン、ポリピロール等がそれぞれ挙げ
られる。本発明ではこれらの正極層材料を一種単独また
は二種以上を組み合わせて使用することができる。
These organic compounds were used as a positive electrode and a negative electrode.
When used as the active material of one of the electrodes
Uses the materials listed below as active materials for other electrodes
be able to. That is, ozone is used as the active material of the negative electrode layer.
When using a treated organic compound, the active material of the positive electrode layer
Metal oxide particles, disulfide compounds, and
An electrically conductive polymer or the like is used. Here, as metal oxide
Is, for example, LiMnO 2, LixMn2O4(0 <x
<2) Lithium manganate or spinel structure
Lithium manganate, MnO2, LiCoO2,
LiNiO2Or LixV2O5(0 <x <2) etc.
However, as disulfide compounds, dithioglycol,
2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole,
S-triazine-2,4,6-trithiol, etc.
In addition, as conductive polymers, polyacetylene and polyphenylene are used.
Nylene, polyaniline, polypyrrole, etc.
Can be In the present invention, these positive electrode layer materials may be used alone or as a single material.
Can be used in combination of two or more.

【0040】一方、正極層の活物質としてオゾン処理し
た有機化合物を用いる場合には、負極層の活物質とし
て、グラファイト、非晶質カーボン、リチウム金属、リ
チウム合金、リチウムイオン吸蔵炭素、および導電性高
分子等の一種単独または二種以上の組み合わせが用いら
れる。これらの形状としては特に限定されず、例えば、
リチウム金属では薄膜状のもの以外に、バルク状のも
の、粉末を固めたもの、繊維状のもの、フレーク状のも
の等を使用することができる。さらに、従来公知の活物
質とオゾン処理して得られた有機化合物とを混合して複
合活物質として用いてもよい。
On the other hand, when an ozone-treated organic compound is used as the active material of the positive electrode layer, graphite, amorphous carbon, lithium metal, lithium alloy, lithium ion storage carbon, One kind of a polymer or the like or a combination of two or more kinds is used. The shape is not particularly limited, for example,
As the lithium metal, a bulk metal, a solidified powder, a fibrous metal, a flake metal, and the like can be used in addition to the thin film metal. Further, a conventionally known active material and an organic compound obtained by ozone treatment may be mixed and used as a composite active material.

【0041】(2)補助導電材およびイオン伝導補助材 本発明では、オゾン処理した有機化合物を含む電極層を
形成する際に、インピーダンスを低下させる目的で、補
助導電材やイオン伝導補助材を混合させることもでき
る。これらの材料としては、補助導電材として、グラフ
ァイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭
素質微粒子、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子が
挙げられ、イオン伝導補助材として、高分子ゲル電解
質、高分子固体電解質等がそれぞれ挙げられる。
(2) Auxiliary Conductive Material and Ion Conduction Aid In the present invention, when forming an electrode layer containing an organic compound subjected to ozone treatment, an auxiliary conductive material and an ion conduction auxiliary material are mixed for the purpose of lowering impedance. It can also be done. Examples of these materials include, as an auxiliary conductive material, carbonaceous fine particles such as graphite, carbon black, and acetylene black; and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene. Examples thereof include a molecular gel electrolyte and a polymer solid electrolyte.

【0042】(3)結着剤 本発明では、各構成材料間の結びつきを強めるために、
結着剤を用いることもできる。このような結着剤として
は、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライ
ド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタ
ジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リイミド、各種ポリウレタン等の樹脂バインダーが挙げ
られる。
(3) Binder In the present invention, in order to strengthen the binding between the constituent materials,
Binders can also be used. Examples of such a binder include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, styrene-butadiene copolymer rubber, polypropylene, polyethylene, polyimide, and various polyurethanes. And the like.

【0043】(4)触媒 本発明では、電極反応をより潤滑に行うために、酸化還
元反応を促進させる触媒を用いることもできる。このよ
うな触媒としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ
チオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高
分子、ピリジン誘導体、ピロリドン誘導体、ベンズイミ
ダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、アクリジン
誘導体等の塩基性化合物、および金属イオン錯体等が挙
げられる。
(4) Catalyst In the present invention, a catalyst for accelerating the oxidation-reduction reaction can be used in order to carry out the electrode reaction more lubricatingly. Examples of such a catalyst include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene; basic compounds such as pyridine derivatives, pyrrolidone derivatives, benzimidazole derivatives, benzothiazole derivatives, and acridine derivatives; and metal ion complexes. Is mentioned.

【0044】(5)集電体 本発明では、負極集電体3、正極集電体4として、ニッ
ケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、
およびステンレス等の金属箔、金属平板、メッシュ状電
極、および炭素電極等を用いることができる。また、こ
のような集電体に触媒効果を持たせたり、活物質と集電
体とを化学結合させたりしてもよい。一方、上記の正
極、および負極が接触しないように多孔質フィルムから
なるセパレーターや不織布を用いることも好ましい。
(5) Current Collector In the present invention, nickel, aluminum, copper, gold, silver, aluminum alloy,
And a metal foil such as stainless steel, a metal flat plate, a mesh electrode, a carbon electrode, and the like. Further, such a current collector may have a catalytic effect, or the active material and the current collector may be chemically bonded. On the other hand, it is also preferable to use a separator or a nonwoven fabric made of a porous film so that the positive electrode and the negative electrode do not come into contact with each other.

【0045】(6)電解質 本発明において電解質5は、負極層1と正極層2の両極
間の荷電担体輸送を行うものであり、一般には室温で1
−5〜10−1S/cmのイオン伝導性を有してい
る。本発明では、電解質として、例えば、電解質塩を溶
剤に溶解した電解液を利用することができる。このよう
な電解質塩としては、例えば、LiPF、LiClO
、LiBF、LiCFSO、Li(CFSO
)N、Li(CSO)N、Li(CFSO
)C、Li(CSO)C等の従来公知の材
料を用いることができる。また、電解質塩の溶剤として
は、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、
テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル
−2−ピロリドン等の有機溶媒を用いることができる。
なお、本発明では、これらの溶剤を一種単独または二種
以上の混合溶剤として用いることもできる。
(6) Electrolyte In the present invention, the electrolyte 5 is for transporting charge carriers between the two electrodes of the negative electrode layer 1 and the positive electrode layer 2.
And a 0 -5 -10 ion conductive -1 S / cm. In the present invention, for example, an electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent can be used as the electrolyte. Such electrolyte salts include, for example, LiPF 6 , LiClO
4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO
2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, Li (CF 3 SO
2 ) 3 C, a conventionally known material such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C can be used. Further, as the solvent for the electrolyte salt, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone,
Organic solvents such as tetrahydrofuran, dioxolan, sulfolane, dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone can be used.
In the present invention, these solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

【0046】さらに、本発明では、電解質として固体電
解質を用いることもできる。このような固体電解質に用
いられる高分子化合物としては、ポリフッ化ビニリデ
ン、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−エチレン共重合体、フッ化ビ
ニリデン−モノフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニ
リデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリ
デン−テトラフルオロエチレン共重合体、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
レン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系重合体や、ア
クリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アク
リロニトリル−メチルアクリレート共重合体、アクリロ
ニトリル−エチルメタクリレート共重合体、アクリロニ
トリル−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリ
ル−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−アクリ
ル酸共重合体、アクリロニトリル−ビニルアセテート共
重合体等のアクリルニトリル系重合体、さらにポリエチ
レンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキ
サイド共重合体、これらのアクリレート体やメタクリレ
ート体の重合体などが挙げられる。なお、固体電解質
は、これらの高分子化合物に電解液を含ませてゲル状に
したものを用いても、高分子化合物のみでそのまま用い
てもよい。
Further, in the present invention, a solid electrolyte can be used as the electrolyte. Examples of the polymer compound used for such a solid electrolyte include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-monofluoroethylene copolymer, and fluoropolymer. Vinylidene fluoride polymers such as vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer, and acrylonitrile-methyl Methacrylate copolymer, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl acrylate copolymer, acrylonitrile-methacrylic acid copolymer, acrylonitrile- Acrylic acid copolymers, acrylonitrile - acrylonitrile polymers such as vinyl acetate copolymer, further polyethylene oxide, ethylene oxide - propylene oxide copolymers, and polymers of these acrylates body or methacrylate body thereof. The solid electrolyte may be a gel formed by adding an electrolytic solution to these polymer compounds, or may be used alone with the polymer compound alone.

【0047】(7)形状 また、二次電池の形状についても、活物質がオゾン処理
した有機化合物である限り特に限定されず、円筒型電
池、コイン型電池、角型電池、フィルム型電池、ボタン
型電池等の形状に適用することができる。
(7) Shape The shape of the secondary battery is not particularly limited as long as the active material is an organic compound subjected to ozone treatment, and it is not limited to a cylindrical battery, a coin battery, a square battery, a film battery, and a button. It can be applied to shapes such as a battery.

【0048】[製造方法]本発明の製造方法の実施形態
は、活物質の酸化還元反応を充放電過程に利用する二次
電池の製造方法であり、オゾン処理による有機化合物の
活物質化工程と、電極の形成工程と、エージング工程と
を含む。
[Manufacturing Method] The embodiment of the manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing a secondary battery using an oxidation-reduction reaction of an active material in a charging / discharging process. , An electrode forming step, and an aging step.

【0049】本発明において、オゾン処理とは、オゾン
ガスを利用して有機化合物を処理する方法である。この
ような方法としては、例えば、オゾンガスを含む雰囲気
中に有機化合物を保持する方法や、酸素雰囲気下で紫外
線を照射し、酸素原子からオゾンガスを生成させて有機
化合物を処理する方法等が挙げられる。なお、一般に、
酸素分子に紫外線を照射すると、酸素分子は185nm
の光を吸収してオゾンを生成し、また、このオゾンは2
54nmの光で活性酸素を生成することが知られてい
る。
In the present invention, the ozone treatment is a method for treating an organic compound using ozone gas. Examples of such a method include a method in which an organic compound is held in an atmosphere containing ozone gas, a method in which ultraviolet light is irradiated under an oxygen atmosphere, and an organic compound is treated by generating ozone gas from oxygen atoms. . In general,
When the oxygen molecules are irradiated with ultraviolet light, the oxygen molecules become 185 nm.
Absorbs the light of the light to produce ozone, and this ozone is 2
It is known that light of 54 nm generates active oxygen.

【0050】本発明では水素放電管やキセノンランプ、
低圧水銀ランプ、エキシマUVランプ等の紫外線ランプ
を用いて紫外線を発生させることができるが、オゾン処
理の効率に優れることから、特に低圧水銀ランプ、およ
びエキシマUVランプを使用することが好ましい。この
うち、低圧水銀ランプとしては、例えば、セン特殊光源
(株)製SUV110Dのような直管型ランプ等が用い
られる。また、エキシマUVランプとしては、コヒーレ
ントなエキシマレーザーやインコヒーレントな誘電体バ
リヤ放電エキシマランプ等が用いられる。このようなエ
キシマレーザーとしては、フッ化アルゴンレーザー、フ
ッ化クリプトンレーザー等が挙げられ、また、誘電体バ
リア放電エキシマランプとしては、キセノンエキシマラ
ンプ、塩化クリプトンエキシマランプ等が挙げられる。
また、本製造方法では、オゾンガス雰囲気下で紫外線を
照射することもできる。
In the present invention, a hydrogen discharge tube, a xenon lamp,
Ultraviolet light can be generated using an ultraviolet lamp such as a low-pressure mercury lamp and an excimer UV lamp, but it is particularly preferable to use a low-pressure mercury lamp and an excimer UV lamp because of their excellent ozone treatment efficiency. Among them, as the low-pressure mercury lamp, for example, a straight tube lamp such as SUV110D manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd. is used. As the excimer UV lamp, a coherent excimer laser, an incoherent dielectric barrier discharge excimer lamp, or the like is used. Examples of such an excimer laser include an argon fluoride laser and a krypton fluoride laser, and examples of the dielectric barrier discharge excimer lamp include a xenon excimer lamp and a krypton chloride excimer lamp.
Further, in the present manufacturing method, it is possible to irradiate ultraviolet rays in an ozone gas atmosphere.

【0051】本製造方法では、有機化合物にオゾン処理
を行う時期については、特に制限されるものではない。
例えば、本発明の二次電池を円筒型や角型電池として製
造する場合には、電極の形成工程として、有機化合物に
バインダーおよび溶剤を混合して塗料を作製する工程
や、かかる塗料を集電体に塗布して集電体上に有機化合
物層を形成する工程等が含まれるが、この場合、オゾン
処理による有機化合物の活物質化工程は、上記塗料を作
製する工程の前に行ってもよく、また、上記有機化合物
層を形成する工程の後で行ってもよい。また、本発明で
はオゾン処理を行う温度、時間、オゾン濃度等は特に限
定されず、処理の効果を見ながら適宜選択される。
In the present production method, there is no particular limitation on the timing of performing the ozone treatment on the organic compound.
For example, when the secondary battery of the present invention is manufactured as a cylindrical or prismatic battery, as a process of forming an electrode, a process of preparing a paint by mixing a binder and a solvent with an organic compound, or collecting the paint by a current collector A step of forming an organic compound layer on the current collector by applying to the body is included, but in this case, the step of converting the organic compound into an active material by ozone treatment may be performed before the step of preparing the paint. Alternatively, it may be performed after the step of forming the organic compound layer. In the present invention, the temperature, time, ozone concentration, and the like for performing the ozone treatment are not particularly limited, and are appropriately selected in consideration of the effect of the treatment.

【0052】また、本発明では、オゾン処理によって生
成したラジカル化合物は、充電または放電を伴ったエー
ジング操作を行うことによって安定化される。したがっ
て、エージング操作を電池形成後の放電過程で行うか、
または充電過程で行うかは、ラジカル化合物とリチウム
等のカチオンとの反応(塩化)が電池の充放電のいずれ
の過程で行われるかによって決定することができる。な
お、このようなエージング操作では、オゾン処理によっ
て生成したラジカル化合物が、リチウム等のカチオンと
反応することによって、固体内部に拡散して行く機構が
考えられている。また、本発明におけるエージング操作
の条件は特に限定されないが、その効果が有効に発揮さ
れる点から室温以上で行うことが好ましく、40℃以上
の加熱状態で行うことがより好ましい。
In the present invention, the radical compound generated by the ozone treatment is stabilized by performing an aging operation involving charging or discharging. Therefore, whether the aging operation is performed in the discharging process after battery formation,
Alternatively, whether the reaction is performed in the charging step can be determined depending on in which step of charging and discharging of the battery the reaction (chlorination) between the radical compound and a cation such as lithium is performed. In such an aging operation, a mechanism is considered in which the radical compound generated by the ozone treatment reacts with a cation such as lithium to diffuse into the solid. The conditions of the aging operation in the present invention are not particularly limited, but are preferably performed at room temperature or higher, and more preferably in a heating state at 40 ° C. or higher, from the viewpoint that the effect is effectively exhibited.

【0053】[0053]

【実施例】以下、本発明の詳細について実施例により具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。 (実施例1) (1)リチウムイオン二次電池の作製 ポリフェニレンサルファイド粉末(粒径10μm)をガ
ラス板上に均一に広げ、ガラス製容器中で5体積%のオ
ゾンを含む空気で6時間保持して処理を行った。この粉
末を一部取り出してESRスペクトルを測定したとこ
ろ、そのスピン濃度はオゾン処理前の1017スピン/
g以下から2×1020スピン/gに増大していた。こ
のことから、ポリフェニレンサルファイド微粒子中にラ
ジカルが発生していることが確認された。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 (1) Preparation of Lithium Ion Secondary Battery Polyphenylene sulfide powder (particle diameter: 10 μm) was spread evenly on a glass plate and held in a glass container with air containing 5% by volume of ozone for 6 hours. Processing. A part of this powder was taken out and its ESR spectrum was measured. The spin concentration was 10 17 spin / ozone treatment.
g to 2 × 10 20 spin / g. From this, it was confirmed that radicals were generated in the polyphenylene sulfide fine particles.

【0054】次に、オゾン処理したポリフェニレンサル
ファイド粉末1gを50gのN−メチルピロリドンに分
散させて、これに補助導電材としてグラファイト粉末6
0mgをさらに添加して全体が均一になるまで混合した
ところ、黒色のスラリーが得られた。このスラリー2g
をリード線を備えたアルミニウム箔(面積:1.5cm
×1.5cm、厚さ:100μm)の表面に滴下し、ワイ
ヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開した後、
120℃で6時間減圧乾燥させたところ、溶剤が蒸発し
てアルミニウム箔上にオゾン処理したポリフェニレンサ
ルファイド微粒子を含む電極層が形成された。
Next, 1 g of the ozone-treated polyphenylene sulfide powder was dispersed in 50 g of N-methylpyrrolidone, and graphite powder 6 was used as an auxiliary conductive material.
When 0 mg was further added and mixed until the whole became uniform, a black slurry was obtained. 2g of this slurry
To an aluminum foil with lead wires (area: 1.5 cm
× 1.5 cm, thickness: 100 μm), and developed with a wire bar so that the whole becomes uniform thickness.
After drying under reduced pressure at 120 ° C. for 6 hours, the solvent was evaporated to form an electrode layer containing ozone-treated polyphenylene sulfide fine particles on the aluminum foil.

【0055】次に、電解質塩として1mol/lのLi
PFを含んだエチレンカーボネート/プロピレンカー
ボネート混合溶液(混合比1:1)1,400mgにフ
ッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体6
00mgを添加し、テトラヒドロフラン11.3gをさ
らに加えて室温で攪拌した。フッ化ビニリデン−ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体を溶解させた後、段差をつ
けたガラス板上に電解質溶液を塗布し、室温で一時間放
置してテトラヒドロフランを自然乾燥させ、厚さ1mm
のキャストフィルムを得た。このゲル電解質フィルムを
2.0cm×2.0cmに切り出し、先に作製したオゾ
ン処理したポリフェニレンサルファイド微粒子を含む電
極層に積層し、さらに、リード線を備えたリチウム張り
合わせ銅箔(リチウム膜厚30μm、銅箔の膜厚20μ
m)を重ね合わせた。その後、全体を厚さ5mmのポリ
テトラフルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えて
リチウムイオン二次電池を作製した。
Next, 1 mol / l of Li was used as an electrolyte salt.
Containing PF 6 ethylene carbonate / propylene carbonate mixture solution (mixing ratio 1: 1) vinylidene fluoride 1,400 mg - hexafluoropropylene copolymer 6
00 mg was added, and 11.3 g of tetrahydrofuran was further added, followed by stirring at room temperature. After dissolving the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, an electrolyte solution is applied on a stepped glass plate, and left at room temperature for 1 hour to dry tetrahydrofuran naturally to a thickness of 1 mm.
Was obtained. This gel electrolyte film was cut into 2.0 cm × 2.0 cm, laminated on the previously prepared electrode layer containing ozone-treated polyphenylene sulfide fine particles, and further provided with a lithium-bonded copper foil having a lead wire (lithium film thickness 30 μm, Copper foil thickness 20μ
m) were overlaid. Thereafter, the whole was sandwiched between sheets of polytetrafluoroethylene having a thickness of 5 mm, and pressure was applied to produce a lithium ion secondary battery.

【0056】(2)リチウムイオン二次電池の評価 以上のように作製したリチウムイオン二次電池を充放電
試験機に接続したところ、開放電圧が1.8Vであり、
直ちに0.01mAの定電流で1.0Vまでの放電を行
った。続いて、この電池を45℃で6時間エージング処
理し、次いで、オゾン処理したポリフェニレンサルファ
イド微粒子を含む電極層を正極、リチウム張り合わせ銅
箔を負極として、0.01mAの定電流で充放電試験を
行った。その結果、1.8V付近に電圧平坦部が認めら
れ、電池として動作していることが確認された。さら
に、この電池を繰り返し充放電したところ、10サイク
ル以上にわたって充放電が可能であり、二次電池として
動作することが確認された。
(2) Evaluation of lithium ion secondary battery When the lithium ion secondary battery produced as described above was connected to a charge / discharge tester, the open-circuit voltage was 1.8 V.
Immediately, discharge was performed to 1.0 V at a constant current of 0.01 mA. Subsequently, the battery was aged at 45 ° C. for 6 hours, and then a charge / discharge test was performed at a constant current of 0.01 mA using the electrode layer containing the ozone-treated polyphenylene sulfide fine particles as the positive electrode and the lithium-bonded copper foil as the negative electrode. Was. As a result, a voltage flat portion was observed around 1.8 V, and it was confirmed that the battery operated. Further, when the battery was repeatedly charged and discharged, it was confirmed that the battery could be charged and discharged over 10 cycles or more and operated as a secondary battery.

【0057】(実施例2) (1)リチウムイオン二次電池の作製 実施例1のポリフェニレンサルファイドを用いて、その
粉末1gをそのまま50gのN−メチルピロリドンに分
散させて、これに補助導電材としてグラファイト粉末6
0mgをさらに添加して全体が均一になるまで混合した
ところ、黒色のスラリーが得られた。このスラリー2g
を実施例1で使用したアルミニウム箔の表面に滴下し、
実施例1と同様の方法で展開して減圧乾燥したところ、
アルミニウム箔上にポリフェニレンサルファイド微粒子
を含む電極層が形成された。
Example 2 (1) Preparation of Lithium Ion Secondary Battery Using the polyphenylene sulfide of Example 1, 1 g of the powder was directly dispersed in 50 g of N-methylpyrrolidone and used as an auxiliary conductive material. Graphite powder 6
When 0 mg was further added and mixed until the whole became uniform, a black slurry was obtained. 2g of this slurry
Was dropped on the surface of the aluminum foil used in Example 1,
When developed and dried under reduced pressure in the same manner as in Example 1,
An electrode layer containing polyphenylene sulfide fine particles was formed on the aluminum foil.

【0058】次に、得られた電極層を低圧水銀ランプ
(セン特殊光源(株)製、SUV110D)を備えた紫
外線照射装置を用いて空気中で紫外線照射処理を行っ
た。なお、試料と光源との距離は5cmとし、30℃で
2時間処理を行った。紫外線処理後の試料の外観は、紫
外線照射前と比較して特に変化は見られなかったが、処
理後の試料の一部を取り出してESRスペクトルを測定
すると、そのスピン濃度は1020スピン/g以上であ
り、ポリフェニレンサルファイド微粒子中にラジカルが
発生していることが確認された。
Next, the obtained electrode layer was subjected to ultraviolet irradiation in air using an ultraviolet irradiation apparatus equipped with a low-pressure mercury lamp (SUV110D, manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.). Note that the distance between the sample and the light source was 5 cm, and the treatment was performed at 30 ° C. for 2 hours. The appearance of the sample after the ultraviolet treatment was not particularly changed as compared with that before the ultraviolet irradiation, but when a part of the sample after the treatment was taken out and the ESR spectrum was measured, the spin concentration was 10 20 spin / g. As described above, it was confirmed that radicals were generated in the polyphenylene sulfide fine particles.

【0059】この電極層に実施例1で使用したゲル電解
質層を積層し、実施例1と同様の方法でリード線を備え
たリチウム張り合わせ銅箔を重ね合わせ、ポリテトラフ
ルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えてリチウム
イオン二次電池を作製した。
The gel electrolyte layer used in Example 1 was laminated on this electrode layer, and a lithium-bonded copper foil provided with a lead wire was laminated in the same manner as in Example 1, and sandwiched with a polytetrafluoroethylene sheet. Pressure was applied to produce a lithium ion secondary battery.

【0060】(2)リチウムイオン二次電池の評価 以上のように作製したリチウムイオン二次電池を充放電
試験機に接続したところ、開放電圧が1.8Vであり、
直ちに0.01mAの定電流で1.0Vまでの放電を行
った。続いて、この電池を45℃でエージング処理し、
次いで、紫外線処理したポリフェニレンサルファイドを
含む電極層を正極、リチウム張り合わせ銅箔を負極とし
て、0.01mAの定電流で充放電試験を行った。その
結果、1.8V付近に電圧平坦部が認められ、電池とし
て動作していることが確認された。さらに、この電池を
繰り返し充放電したところ、10サイクル以上にわたっ
て充放電が可能であり、二次電池として動作することが
確認された。
(2) Evaluation of lithium ion secondary battery When the lithium ion secondary battery produced as described above was connected to a charge / discharge tester, the open-circuit voltage was 1.8 V.
Immediately, discharge was performed to 1.0 V at a constant current of 0.01 mA. Subsequently, the battery was aged at 45 ° C.
Next, a charge / discharge test was performed at a constant current of 0.01 mA using an electrode layer containing polyphenylene sulfide treated with ultraviolet light as a positive electrode and a lithium-bonded copper foil as a negative electrode. As a result, a voltage flat portion was observed around 1.8 V, and it was confirmed that the battery operated. Further, when the battery was repeatedly charged and discharged, it was confirmed that the battery could be charged and discharged over 10 cycles or more and operated as a secondary battery.

【0061】(実施例3) (1)リチウムイオン二次電池の作製 実施例1のポリフェニレンサルファイドを用いて、実施
例2と同様の方法で黒色のスラリーとし、展開、乾燥し
てアルミニウム箔上にポリフェニレンサルファイド微粒
子を含む電極層を形成した。
Example 3 (1) Preparation of Lithium Ion Secondary Battery Using the polyphenylene sulfide of Example 1, a black slurry was prepared in the same manner as in Example 2, developed, dried, and placed on an aluminum foil. An electrode layer containing polyphenylene sulfide fine particles was formed.

【0062】次に、得られた電極層をキセノンエキシマ
UVランプ(ウシオ電機(株)製)を用いて、エキシマ
UV照射処理を行った。なお、試料と光源との距離は5
cmとし、30℃で10分間処理を行った。エキシマU
V照射後の試料の外観は、照射前と比較して特に変化は
見られなかったが、処理後の試料の一部を取り出してE
SRスペクトルを測定すると、そのスピン濃度は10
20スピン/g以上であり、ポリフェニレンサルファイ
ド微粒子中にラジカルが発生していることが確認され
た。
Next, the obtained electrode layer was subjected to excimer UV irradiation using a xenon excimer UV lamp (manufactured by Ushio Inc.). The distance between the sample and the light source is 5
cm, and the treatment was performed at 30 ° C. for 10 minutes. Excimer U
The appearance of the sample after the irradiation with V was not particularly changed as compared with that before the irradiation, but a part of the sample after the treatment was taken out.
When the SR spectrum was measured, the spin concentration was 10
It was 20 spin / g or more, and it was confirmed that radicals were generated in the polyphenylene sulfide fine particles.

【0063】この電極層に実施例1で使用したゲル電解
質層を積層し、実施例1と同様の方法でリード線を備え
たリチウム張り合わせ銅箔を重ね合わせ、ポリテトラフ
ルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えてリチウム
イオン二次電池を作製した。
The gel electrolyte layer used in Example 1 was laminated on this electrode layer, and a lithium-bonded copper foil provided with a lead wire was laminated in the same manner as in Example 1, and sandwiched with a polytetrafluoroethylene sheet. Pressure was applied to produce a lithium ion secondary battery.

【0064】(2)リチウムイオン二次電池の評価 以上のように作製したリチウムイオン二次電池を充放電
試験機に接続したところ、開放電圧が1.8Vであり、
直ちに0.01mAの定電流で1.0Vまでの放電を行
った。続いて、この電池を45℃でエージング処理し、
次いで、エキシマUV照射処理したポリフェニレンサル
ファイドを含む電極層を正極、リチウム張り合わせ銅箔
を負極として、0.01mAの定電流で充放電試験を行
った。その結果、1.8V付近に電圧平坦部が認めら
れ、電池として動作していることが確認された。さら
に、この電池を繰り返し充放電したところ、10サイク
ル以上にわたって充放電が可能であり、二次電池として
動作することが確認された。
(2) Evaluation of lithium ion secondary battery When the lithium ion secondary battery produced as described above was connected to a charge / discharge tester, the open-circuit voltage was 1.8 V.
Immediately, discharge was performed to 1.0 V at a constant current of 0.01 mA. Subsequently, the battery was aged at 45 ° C.
Next, a charge / discharge test was performed at a constant current of 0.01 mA using an electrode layer containing polyphenylene sulfide subjected to excimer UV irradiation as a positive electrode and a lithium-bonded copper foil as a negative electrode. As a result, a voltage flat portion was observed around 1.8 V, and it was confirmed that the battery operated. Further, when the battery was repeatedly charged and discharged, it was confirmed that the battery could be charged and discharged over 10 cycles or more and operated as a secondary battery.

【0065】(比較例1)実施例1のポリフェニレンサ
ルファイドを用いて、実施例2と同様の方法で黒色のス
ラリーとし、展開、乾燥してアルミニウム箔上にポリフ
ェニレンサルファイド微粒子を含む電極層を形成した。
次に、得られた電極層にそのまま実施例1で使用したゲ
ル電解質層を積層し、実施例1と同様の方法でリード線
を備えたリチウム張り合わせ銅箔を重ね合わせ、ポリテ
トラフルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えてリ
チウムイオン二次電池を作製した。以上のように作製し
たリチウムイオン二次電池を充放電試験機に接続したと
ころ、開放電圧は認められなく、また充放電も行えず、
電池としての動作が確認されなかった。
Comparative Example 1 Using the polyphenylene sulfide of Example 1, a black slurry was prepared in the same manner as in Example 2, developed and dried to form an electrode layer containing polyphenylene sulfide fine particles on an aluminum foil. .
Next, the gel electrolyte layer used in Example 1 was directly laminated on the obtained electrode layer, and a lithium-bonded copper foil provided with a lead wire was laminated in the same manner as in Example 1 to obtain a polytetrafluoroethylene sheet. And pressurized to produce a lithium ion secondary battery. When the lithium-ion secondary battery prepared as described above was connected to a charge / discharge tester, no open-circuit voltage was recognized, and charging / discharging could not be performed.
The operation as a battery was not confirmed.

【0066】(実施例4) (1)リチウムイオン二次電池の作製 実施例1のポリフェニレンサルファイド粉末に代えてポ
リパラビニルフェノール粉末を使用する以外は、実施例
1と同様の方法でオゾン処理を行った。この粉末を一部
取り出してESRスペクトルを測定したところ、スピン
濃度は処理前の1017スピン/g以下から1020
ピン/gに増大していた。このことから、ポリパラビニ
ルフェノール微粒子中にラジカルが発生していることが
確認された。
Example 4 (1) Preparation of Lithium Ion Secondary Battery Ozone treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that polyparavinylphenol powder was used instead of the polyphenylene sulfide powder of Example 1. went. When a part of this powder was taken out and the ESR spectrum was measured, the spin concentration was increased from 10 17 spin / g or less before treatment to 10 20 spin / g. From this, it was confirmed that radicals were generated in the polyparavinylphenol fine particles.

【0067】次に、オゾン処理したポリパラビニルフェ
ノール粉末1gを50gのテトラヒドロフランに分散さ
せて、これに補助導電材としてグラファイト粉末60m
gをさらに添加して全体が均一になるまで混合したとこ
ろ、黒色のスラリーが得られた。このスラリーを実施例
1と同様の方法で展開、乾燥し、アルミニウム箔上にオ
ゾン処理したポリパラビニルフェノール粉末含む電極層
を形成した。
Next, 1 g of the ozone-treated polyparavinylphenol powder was dispersed in 50 g of tetrahydrofuran, and 60 g of graphite powder was used as an auxiliary conductive material.
g was further added and mixed until the whole became uniform, whereby a black slurry was obtained. Example of this slurry
An electrode layer containing polyparavinylphenol powder which was developed, dried and ozone-treated on an aluminum foil was formed in the same manner as in 1.

【0068】次に、この電極層に実施例1で使用したゲ
ル電解質層を積層し、実施例1と同様の方法でリード線
を備えたリチウム張り合わせ銅箔を重ね合わせ、ポリテ
トラフルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えてリ
チウムイオンイオン二次電池を作製した。
Next, the gel electrolyte layer used in Example 1 was laminated on this electrode layer, and a lithium-bonded copper foil provided with a lead wire was laminated in the same manner as in Example 1 to obtain a polytetrafluoroethylene sheet. And pressurized to produce a lithium ion secondary battery.

【0069】(2)リチウムイオン二次電池の評価 以上のように作製したリチウムイオン二次電池を充放電
試験機に接続したところ、開放電圧が1.5Vであり、
直ちに0.01mAの定電流で1.0Vまでの放電を行
った。続いて、この電池を45℃でエージング処理し、
次いで、オゾン処理したポリパラビニルフェノールを含
む電極層を正極、リチウム張り合わせ銅箔を負極とし
て、0.01mAの定電流で充放電試験を行った。その
結果、1.8V付近に電圧平坦部が認められ、電池とし
て動作していることが確認された。さらに、この電池を
繰り返し充放電したところ、10サイクル以上にわたっ
て充放電が可能であり、二次電池として動作することが
確認された。
(2) Evaluation of lithium ion secondary battery When the lithium ion secondary battery produced as described above was connected to a charge / discharge tester, the open-circuit voltage was 1.5 V.
Immediately, discharge was performed to 1.0 V at a constant current of 0.01 mA. Subsequently, the battery was aged at 45 ° C.
Next, a charge / discharge test was performed at a constant current of 0.01 mA using the ozone-treated electrode layer containing polyparavinylphenol as a positive electrode and a lithium-bonded copper foil as a negative electrode. As a result, a voltage flat portion was observed around 1.8 V, and it was confirmed that the battery operated. Further, when the battery was repeatedly charged and discharged, it was confirmed that the battery could be charged and discharged over 10 cycles or more and operated as a secondary battery.

【0070】(実施例5) (1)リチウムイオン二次電池の作製 実施例1のポリフェニレンサルファイド粉末に代えてポ
リフッ化ビニリデン粉末(エルフアトケム(株)製、K
ynar301F)を使用する以外は、実施例1と同様
の方法でオゾン処理を行った。この粉末を一部取り出し
てESRスペクトルを測定したところ、そのスピン濃度
は、オゾン処理前の1017スピン/g以下から10
20スピン/gに増大していた。このことから、ポリフ
ッ化ビニリデン微粒子中にラジカルが発生していること
が確認された。
Example 5 (1) Fabrication of Lithium Ion Secondary Battery Instead of the polyphenylene sulfide powder of Example 1, polyvinylidene fluoride powder (manufactured by Elphatochem Co., Ltd., K
The ozone treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that Ynar301F) was used. A part of this powder was taken out and its ESR spectrum was measured. The spin concentration was from 10 17 spin / g or less before ozone treatment to 10 17 spin / g or less.
Increased to 20 spin / g. From this, it was confirmed that radicals were generated in the polyvinylidene fluoride fine particles.

【0071】次に、オゾン処理したポリフッ化ビニリデ
ン粉末1gを50gのN−メチルピロリドンに分散させ
て、これに補助導電材としてグラファイト粉末60mg
さらにを添加して全体が均一になるまで混合したとこ
ろ、黒色のスラリーが得られた。このスラリーを実施例
1と同様の方法で展開、乾燥し、アルミニウム箔上にオ
ゾン処理したポリフッ化ビニリデン粉末を含む電極層を
形成した。
Next, 1 g of polyvinylidene fluoride powder treated with ozone was dispersed in 50 g of N-methylpyrrolidone, and 60 mg of graphite powder was added as an auxiliary conductive material.
When the mixture was further added and mixed until the whole became uniform, a black slurry was obtained. Example of this slurry
An electrode layer containing polyvinylidene fluoride powder subjected to development, drying and ozone treatment on an aluminum foil was formed in the same manner as in 1.

【0072】次に、この電極層に実施例1で使用したゲ
ル電解質層を積層し、実施例1と同様の方法でリード線
を備えたリチウム張り合わせ銅箔を重ね合わせ、ポリテ
トラフルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えてリ
チウムイオン二次電池を作製した。
Next, the gel electrolyte layer used in Example 1 was laminated on this electrode layer, and a lithium-bonded copper foil provided with a lead wire was laminated in the same manner as in Example 1 to form a polytetrafluoroethylene sheet. And pressurized to produce a lithium ion secondary battery.

【0073】(2)リチウムイオン二次電池の評価 以上のように作製した電池を充放電試験機に接続したと
ころ、開放電圧が1.6Vであり、直ちに0.01mA
の定電流で1.0Vまでの放電を行った。続いて、この
電池を45℃でエージング処理し、次いで、ポリフッ化
ビニリデンのオゾン処理物を含む電極層を正極、リチウ
ム張り合わせ銅箔を負極として、0.01mAの定電流
で充放電試験を行った。その結果、1.8V付近に電圧
平坦部が認められ、電池として動作していることが確認
された。さらに、この電池を繰り返し充放電したとこ
ろ、10サイクル以上にわたって充放電が可能であり、
二次電池として動作することが確認された。
(2) Evaluation of Lithium Ion Secondary Battery When the battery prepared as described above was connected to a charge / discharge tester, the open-circuit voltage was 1.6 V, and it was immediately 0.01 mA.
At a constant current of 1.0 V. Subsequently, the battery was subjected to an aging treatment at 45 ° C., and then a charge / discharge test was performed at a constant current of 0.01 mA using the electrode layer containing the ozone-treated polyvinylidene fluoride as the positive electrode and the lithium-bonded copper foil as the negative electrode. . As a result, a voltage flat portion was observed around 1.8 V, and it was confirmed that the battery operated. Furthermore, when the battery was repeatedly charged and discharged, the battery can be charged and discharged for 10 cycles or more.
It was confirmed that it operated as a secondary battery.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の二次電池
は活物質の酸化還元反応を充放電過程に利用する二次電
池において、正極および負極あるいはいずれか一方の電
極の活物質として、オゾン処理した有機化合物を含有す
るため、エネルギー密度が大きく安定性、安全性に優れ
た二次電池を容易に得ることができる。
As described above, the secondary battery of the present invention is a secondary battery that utilizes the oxidation-reduction reaction of an active material in a charge / discharge process. Since the organic compound contains the ozone-treated organic compound, a secondary battery having a large energy density and excellent stability and safety can be easily obtained.

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

【図1】本発明の二次電池の一実施形態を示す正面断面
図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of a secondary battery of the present invention.

【図2】本発明の二次電池の一実施形態を示す中央縦断
面図である。
FIG. 2 is a central longitudinal sectional view showing an embodiment of the secondary battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 負極層 2 正極層 3 負極集電体 4 正極集電体 5 電解質を含むセパレーター 6 封止材 REFERENCE SIGNS LIST 1 negative electrode layer 2 positive electrode layer 3 negative electrode current collector 4 positive electrode current collector 5 separator containing electrolyte 6 sealing material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08G 75/02 C08G 75/02 H01M 4/02 H01M 4/02 B 4/04 4/04 A 4/62 4/62 Z 10/40 10/40 Z (72)発明者 森岡 由紀子 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 坂内 裕 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 岩佐 繁之 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 4J030 BA03 BA48 BD01 BD02 BF13 BG04 BG18 4J100 AB07P AL08P AT05P BA03P BA27P BA28P BC43P BC65P BC73P CA01 HA00 HA01 HB08 JA43 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK16 AL07 AL16 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ03 BJ04 BJ16 CJ14 EJ12 HJ00 HJ02 5H050 AA07 AA08 AA19 BA17 BA18 CA08 CA20 CB08 CB20 DA11 EA10 EA24 EA28 GA15 HA00 HA02 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C08G 75/02 C08G 75/02 H01M 4/02 H01M 4/02 B 4/04 4/04 A 4/62 4/62 Z 10/40 10/40 Z (72) Inventor Yukiko Morioka 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside the NEC Corporation (72) Inventor Hiroshi Sakauchi 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo No. 1 Inside NEC Corporation (72) Inventor Shigeyuki Iwasa 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation F-term (reference) 4J030 BA03 BA48 BD01 BD02 BF13 BG04 BG18 4J100 AB07P AL08P AT05P BA03P BA27P BA28P BC43P BC65P BC73P CA01 HA00 HA01 HB08 JA43 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK16 AL07 AL16 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ03 BJ04 BJ16 CJ14 EJ12 HJ00 HJ02 5H050 AA07 AA08 EA20 CA18 CA18 EA20 BA18 CB08

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活物質の酸化還元反応を充放電過程に利
用する二次電池において、正極および負極あるいはいず
れか一方の電極の活物質として、オゾン処理した有機化
合物を含有することを特徴とする二次電池。
1. A secondary battery utilizing an oxidation-reduction reaction of an active material in a charging / discharging process, characterized in that the secondary battery contains an ozone-treated organic compound as an active material of a positive electrode and / or a negative electrode. Rechargeable battery.
【請求項2】 前記オゾン処理した有機化合物が、下記
一般式(1)および一般式(2)あるいはいずれか一方
の一般式で表される構造単位を含む高分子ラジカル化合
物であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。 【化1】 [一般式(1)中、置換基Rは、置換もしくは非置換
のアルキレン基、アルケニレン基、またはアリーレン基
であり、Xはオキシラジカル基、ニトロキシルラジカル
基、硫黄ラジカル基、ヒドラジルラジカル基、炭素ラジ
カル基、またはホウ素ラジカル基である。] 【化2】 [一般式(2)中、RおよびRは相互に独立であ
り、置換もしくは非置換のアルキレン基、アルケニレン
基、またはアリーレン基であり、Yはニトロキシルラジ
カル基、硫黄ラジカル基、ヒドラジルラジカル基、また
は炭素ラジカル基である。]
2. The ozone-treated organic compound is a polymer radical compound containing a structural unit represented by the following general formula (1) and / or one of the general formulas (2). The secondary battery according to claim 1. Embedded image [In the general formula (1), the substituent R 1 is a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, or arylene group, and X is an oxy radical group, a nitroxyl radical group, a sulfur radical group, or a hydrazyl radical group. , A carbon radical group, or a boron radical group. ] [In the general formula (2), R 2 and R 3 are mutually independent and are a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, or arylene group, and Y is a nitroxyl radical group, a sulfur radical group, or hydrazyl. It is a radical group or a carbon radical group. ]
【請求項3】 前記オゾン処理した有機化合物が、芳香
族化合物であることを特徴とする請求項1または2に記
載の二次電池。
3. The secondary battery according to claim 1, wherein the ozone-treated organic compound is an aromatic compound.
【請求項4】 前記オゾン処理した有機化合物の電子ス
ピン共鳴スペクトルにおけるスピン濃度が1020スピ
ン/g以上であることを特徴とする請求項1〜3のいず
れか一項に記載の二次電池。
4. The secondary battery according to claim 1, wherein the ozone-treated organic compound has a spin concentration of at least 10 20 spin / g in an electron spin resonance spectrum.
【請求項5】 前記二次電池がリチウムイオン二次電池
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に
記載の二次電池。
5. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is a lithium ion secondary battery.
【請求項6】 活物質の酸化還元反応を充放電過程に利
用する二次電池の製造方法において、 オゾン処理による有機化合物の活物質化工程と、 電極の形成工程と、 エージング工程と、 を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
6. A method for manufacturing a secondary battery using an oxidation-reduction reaction of an active material in a charge / discharge process, comprising: a step of converting an organic compound into an active material by ozone treatment; a step of forming an electrode; and an aging step. A method for manufacturing a secondary battery, comprising:
【請求項7】 前記電極の形成工程が、 前記有機化合物にバインダーおよび溶剤を混合して塗料
を作製する工程と、 前記塗料を集電体に塗布して集電体上に有機化合物層を
形成する工程と、 を含むことを特徴とする請求項6に記載の二次電池の製
造方法。
7. The step of forming the electrode, the step of preparing a coating by mixing a binder and a solvent with the organic compound, and the step of forming the organic compound layer on the current collector by applying the coating to a current collector. The method of manufacturing a secondary battery according to claim 6, comprising:
【請求項8】 前記活物質化工程を、前記塗料を作製す
る工程の前に行うことを特徴とする請求項6に記載の二
次電池の製造方法。
8. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 6, wherein the step of forming the active material is performed before the step of preparing the paint.
【請求項9】 前記活物質化工程を、前記有機化合物層
を形成する工程の後で行うことを特徴とする請求項6に
記載の二次電池の製造方法。
9. The method according to claim 6, wherein the step of forming the active material is performed after the step of forming the organic compound layer.
【請求項10】 前記オゾン処理を、オゾンガス雰囲気
下または酸素雰囲気下で紫外線を照射することにより行
うことを特徴とする請求項6に記載の二次電池の製造方
法。
10. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 6, wherein the ozone treatment is performed by irradiating ultraviolet rays in an ozone gas atmosphere or an oxygen atmosphere.
【請求項11】 前記紫外線を、低圧水銀ランプまたは
エキシマUVランプを用いて照射することを特徴とする
請求項10に記載の二次電池の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the ultraviolet rays are irradiated using a low-pressure mercury lamp or an excimer UV lamp.
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