JP2003109594A - Electrode material, manufacturing method of the same, electrode for battery using the same, and battery using the electrode - Google Patents

Electrode material, manufacturing method of the same, electrode for battery using the same, and battery using the electrode

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JP2003109594A JP2001304868A JP2001304868A JP2003109594A JP 2003109594 A JP2003109594 A JP 2003109594A JP 2001304868 A JP2001304868 A JP 2001304868A JP 2001304868 A JP2001304868 A JP 2001304868A JP 2003109594 A JP2003109594 A JP 2003109594A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode material having high electrical conductivity, high redox reaction speed, and stability against the redox reaction, compared with the conventional electrode material. SOLUTION: An electrode material has a polymerized compound containing sulfur on the surface of carbonaceous material, and an electrode using the electrode material and a cell using the electrode is provided.

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、電極材料及びこれ
から得られる電池用電極、及びこれを用いた、高容量、
高エネルギー密度、高パワー密度で、サイクル寿命に優
れた電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrode material, a battery electrode obtained from the same, and a high capacity using the same.
The present invention relates to a battery having high energy density, high power density and excellent cycle life.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の二ッケル/水素電池、Liイオン
電池等の新型二次電池はその高エネルギー密度という特
徴から最近急速に小形携帯機器に搭載され、急激な伸び
を示している。特に黒鉛負極/LiCoO2負極を用い
たLiイオン電池を用いると機器の軽量小形薄型化がさ
らに進み二次電池の主流となっている。さらに高エネル
ギー密度化を目的として、例えば、LiNiO2、Li
Mn24、MoS2等の金属酸化物、金属硫化物を正極
に用い、リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸
蔵放出できる炭素材料や無機化合物を負極に用い、有機
系電解質を用いたリチウムイオン電池が多く研究されて
いる。「J. Electrochem.Soc.、第
138巻、No.3、665頁、1991年」にはLi
Mn24、LiNiO2を正極とするリチウム電池が報
告されている。
2. Description of the Related Art In recent years, new type secondary batteries such as nickel / hydrogen batteries and Li-ion batteries have recently been rapidly mounted in small portable devices due to their high energy density, and have shown rapid growth. In particular, when a lithium ion battery using a graphite negative electrode / LiCoO 2 negative electrode is used, the weight and size of the device are further reduced, and it is becoming the mainstream of secondary batteries. For the purpose of further increasing the energy density, for example, LiNiO 2 , Li
Mn 2 O 4 , metal oxides such as MoS 2 and metal sulfides are used for the positive electrode, lithium, lithium alloys, carbon materials capable of absorbing and releasing lithium ions and inorganic compounds are used for the negative electrode, and lithium ions using an organic electrolyte are used. Many batteries have been studied. "J. Electrochem. Soc., Vol. 138, No. 3, p. 665, 1991", Li.
A lithium battery using Mn 2 O 4 or LiNiO 2 as a positive electrode has been reported.

【0003】また、導電性重合体を電極活物質として用
いる電池についての報告も多く、例えば、ポリアニリン
類を正極に用いたリチウム二次電池は「第27回電池討
論会、3A05L及び3A06L、1986年」で報告
されているように、ブリジストン/セイコ−社により、
バックアップ電源用途のコイン型電池として上市され
た。
Also, there are many reports on batteries using a conductive polymer as an electrode active material. For example, a lithium secondary battery using a polyaniline as a positive electrode is described in "27th Battery Conference, 3A05L and 3A06L, 1986." As reported by Bridgestone / Seiko-
Marketed as a coin-type battery for backup power supply.

【0004】しかしながら、これらこれまで検討されて
きたLi系電極材料は単位重量あたりのLi反応電子数
が限界に近いところにきており、これ以上の飛躍的な高
エネルギー密度化は難しい状況にきている。このような
観点から、欧州特許415856号公報には有機イオウ
化合物を電極材料に用いることが提案されている。
However, the Li-based electrode materials that have been studied so far have reached the limit of the number of Li reaction electrons per unit weight, and it is difficult to achieve a dramatic increase in energy density. ing. From such a viewpoint, European Patent 415856 proposes to use an organic sulfur compound as an electrode material.

【0005】有機イオウ化合物は、イオウの酸化還元反
応を利用して充放電を行うものであり、単位重量あたり
の理論エネルギー密度が格段に大きく、また、酸化還元
電位もLiに対して3V付近と、上記高エネルギー密度
Li電池の正極材料として、近年精力的に研究されてい
る。
The organic sulfur compound charges and discharges by utilizing the oxidation-reduction reaction of sulfur, has a remarkably large theoretical energy density per unit weight, and has an oxidation-reduction potential of about 3 V with respect to Li. As a positive electrode material for the above-mentioned high energy density Li battery, it has been vigorously studied in recent years.

【0006】しかし、有機イオウ化合物正極の場合、そ
の酸化還元反応が遅くて、室温では取り出し電流が小さ
くなり、100℃付近の高温での使用に限られるという
問題があった。
However, in the case of the organic sulfur compound positive electrode, its redox reaction is slow and the extraction current becomes small at room temperature, so that there is a problem that it can be used only at a high temperature around 100 ° C.

【0007】これに対して、特開2000−24805
4号公報ではジチアゾリウム環を有する芳香族系高分子
が電気化学的酸化還元容量が大きく、二次電池用電極に
応用可能であり、上記有機イオウ化合物の加工性、可逆
性、酸化還元反応速度が改善されることが記載されてい
る。しかしながら、この材料は加工性や酸化還元反応性
は改善されたもののまだ不充分であり、また電気伝導度
が不充分で、室温では低い電流でしか作動できず、さら
に電解液に溶解しやすい為に電池の充放電サイクルで容
量が急激に低下するという問題があった。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-24805
No. 4, the aromatic polymer having a dithiazolium ring has a large electrochemical redox capacity and can be applied to an electrode for a secondary battery, and the processability, reversibility and redox reaction rate of the above organic sulfur compound are high. It is described that it is improved. However, although this material has improved workability and redox reactivity, it is still inadequate, its electrical conductivity is inadequate, it can operate only at low current at room temperature, and it is easily dissolved in the electrolyte. In addition, there is a problem that the capacity sharply decreases in the charge / discharge cycle of the battery.

【0008】一方、Chemistry Letter
s(946頁,2000年)には、ジチアゾリン環を芳
香族系共役高分子に導入し、上記有機イオウ化合物の酸
化還元反応性や、加工性を改善した電池電極用材料が記
載されている。しかしながら、この材料も電子伝導性は
改善は不十分であり、室温では充分な酸化還元反応がで
きず、電池として用いる場合、高温でしか作動できない
という問題を有していた。
On the other hand, the Chemistry Letter
s (p. 946, 2000) describes a material for battery electrodes in which a dithiazoline ring is introduced into an aromatic conjugated polymer to improve the redox reactivity and processability of the above organic sulfur compound. However, this material also has a problem that the electron conductivity is not sufficiently improved, a sufficient redox reaction cannot be performed at room temperature, and when used as a battery, it can operate only at a high temperature.

【0009】以上のように、高エネルギー密度化を主な
目的とした有機イオウ化合物を用いた電極用材料には、
未だ多くの問題点が残されている。
As described above, the electrode material using the organic sulfur compound whose main purpose is to increase the energy density is
Many problems still remain.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のLi
系電極材料に比べてエネルギー密度などの点で優れた有
機イオウ系化合物を含有する新たな電極材料、及びその
製造方法を提供することを目的の一つとする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the conventional Li
It is an object of the present invention to provide a new electrode material containing an organic sulfur-based compound, which is superior in energy density and the like to a system-based electrode material, and a manufacturing method thereof.

【0011】また、該電極材料を構成要素の一つとする
電池用の電極、さらには該電極を用いた電池を提供する
ことをその目的と一つとする。
Another object of the present invention is to provide a battery electrode using the electrode material as one of the constituent elements, and further a battery using the electrode.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題に
鑑み鋭意検討した。その結果、炭素材料の表面に、イオ
ウを含む化合物の重合体が形成していることを特徴とす
る新たな電極材料が、従来の電極材料に比べて電気伝導
度が高く且つ酸化還元反応速度が大きく且つ酸化還元反
応に対して安定性に優れていることを見いだし本発明を
完成させた。
Means for Solving the Problems The present inventors have made extensive studies in view of the above problems. As a result, the new electrode material, which is characterized in that the polymer of the compound containing sulfur is formed on the surface of the carbon material, has a higher electric conductivity than the conventional electrode material and a redox reaction rate. The inventors have found that they are large and have excellent stability against redox reactions, and completed the present invention.

【0013】また、該電極材料を用いた電極、さらには
該電極を用いた電池がエネルギー密度及び電流特性に優
れ、安全性、信頼性、高速電流特性に優れた電池を提供
することが可能なことを見いだし本発明を完成させた。
Further, it is possible to provide an electrode using the electrode material, and further a battery using the electrode, which is excellent in energy density and current characteristics, and which is excellent in safety, reliability and high-speed current characteristics. We have found this and completed the present invention.

【0014】すなわち本発明(I)は、炭素材料の表面
にイオウを含む化合物の重合体が形成していることを特
徴とする電極材料である。
That is, the present invention (I) is an electrode material characterized in that a polymer of a compound containing sulfur is formed on the surface of a carbon material.

【0015】また、本発明(II)は、炭素材料の存在
下にイオウを有する化合物の重合体を形成することを特
徴とする本発明(I)の電極材料の製造方法である。
The present invention (II) is also a process for producing an electrode material of the present invention (I), which comprises forming a polymer of a compound having sulfur in the presence of a carbon material.

【0016】さらに、本発明(III)は、本発明
(I)の電極材料を構成要素の一つとして含むことを特
徴とする電池用電極である。
Furthermore, the present invention (III) is an electrode for a battery, which comprises the electrode material of the present invention (I) as one of the constituent elements.

【0017】さらにまた、本発明(IV)は、本発明
(III)の電池用電極を構成要素の一つとして含むこ
とを特徴とする電池である。
Furthermore, the present invention (IV) is a battery characterized by including the battery electrode of the present invention (III) as one of the constituent elements.

【0018】さらに、本発明は例えば次の〔1〕〜〔2
0〕の事項から成る。
Further, the present invention is based on, for example, the following [1] to [2].
0].

【0019】〔1〕 炭素材料の表面に、イオウを含む
化合物の重合体が形成していることを特徴とする電極材
料。
[1] An electrode material characterized in that a polymer of a compound containing sulfur is formed on the surface of a carbon material.

【0020】〔2〕 イオウを含む化合物の重合体が、
ジチアゾリン環及び/又はジチアゾリウム環の少なくと
も一種以上を含有する重合体であることを特徴とする
〔1〕に記載の電極材料。
[2] A polymer of a compound containing sulfur is
The electrode material according to [1], which is a polymer containing at least one dithiazoline ring and / or dithiazolium ring.

【0021】〔3〕 イオウを含む化合物の重合体が、
下記の一般式(1)で表される重合体であることを特徴
とする〔1〕又は〔2〕のいずれかに記載の電極材料。
[3] A polymer of a compound containing sulfur is
The electrode material according to any one of [1] and [2], which is a polymer represented by the following general formula (1).

【0022】一般式 (1)General formula (1)

【0023】[0023]

【化3】 [Chemical 3]

【0024】(式中R1は水素、ハロゲン、ニトロ基、
ヘテロ原子を有してもよい炭素数1〜炭素数20の有機
基を表し、ベンゼン環に複数個独立に結合してもよい。
nは整数である。)
(Wherein R 1 is hydrogen, halogen, nitro group,
It represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hetero atom, and a plurality of benzene rings may be independently bonded.
n is an integer. )

【0025】〔4〕 イオウを含む化合物の重合体が、
下記の一般式(2)で表される重合体であることを特徴
とする〔1〕又は〔2〕のいずれかに記載の電極材料。
[4] A polymer of a compound containing sulfur is
The electrode material as described in [1] or [2], which is a polymer represented by the following general formula (2).

【0026】一般式 (2)General formula (2)

【0027】[0027]

【化4】 [Chemical 4]

【0028】(式中R2は水素、ハロゲン、ニトロ基、
ヘテロ原子を有してもよい炭素数1〜炭素数20の有機
基を表し、ベンゼン環に複数個独立に結合してもよい。
mは整数である。Xはアニオンを表す。)
(In the formula, R 2 is hydrogen, halogen, a nitro group,
It represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hetero atom, and a plurality of benzene rings may be independently bonded.
m is an integer. X represents an anion. )

【0029】〔5〕 炭素材料が、カーボンブラック
類、活性炭類、炭素繊維類、及び黒鉛類から成る群から
選ばれた少なくとも一種以上であることを特徴とする
〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の電極材料。
[5] Any one of [1] to [4], wherein the carbon material is at least one selected from the group consisting of carbon blacks, activated carbons, carbon fibers, and graphites. The electrode material as described in 1.

【0030】〔6〕 炭素材料が、アスペクト比5以上
の繊維状炭素材料であることを特徴とする〔1〕〜
〔5〕のいずれかに記載の電極材料。
[6] The carbon material is a fibrous carbon material having an aspect ratio of 5 or more [1] to
The electrode material according to any one of [5].

【0031】〔7〕 炭素材料の含有率が、1質量%〜
50質量%の範囲であることを特徴とする〔1〕〜
〔6〕のいずれかに記載の電極材料。
[7] The content of the carbon material is from 1% by mass to
It is characterized by being in the range of 50% by mass [1]-
The electrode material according to any one of [6].

【0032】〔8〕 25℃の体積導電率が0.1S/
cm以上である〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の電極
材料。
[8] Volume conductivity at 25 ° C. is 0.1 S /
The electrode material according to any one of [1] to [7], which is cm or more.

【0033】[0033]

〔9〕 炭素材料の存在下に、イオウを有
する化合物の重合体を形成することを特徴とする〔1〕
〜〔8〕のいずれかに記載の電極材料の製造方法。
[9] A polymer of a compound having sulfur is formed in the presence of a carbon material [1]
~ The method for producing an electrode material according to any one of [8].

【0034】〔10〕 炭素材料の存在下に、イソチオ
シアネート基を有する化合物と(S−アルキル)チオウ
レア基とを反応させて、該炭素材料の表面にイオウを有
する化合物の重合体を形成することを特徴とする〔1〕
〜〔8〕のいずれかに記載の電極材料の製造方法。
[10] reacting a compound having an isothiocyanate group with a (S-alkyl) thiourea group in the presence of a carbon material to form a polymer of a compound having sulfur on the surface of the carbon material. [1]
~ The method for producing an electrode material according to any one of [8].

【0035】〔11〕 炭素材料の存在下に、チオアミ
ド基を有する化合物を酸化縮重合して、該炭素材料の表
面にイオウを有する化合物の重合体を形成することを特
徴とする〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の電極材料の
製造方法。
[11] In the presence of a carbon material, a compound having a thioamide group is subjected to oxidative condensation polymerization to form a polymer of a compound having sulfur on the surface of the carbon material [1] to The method for producing an electrode material according to any one of [8].

【0036】〔12〕 〔1〕〜〔8〕のいずれかに記
載の電極材料を構成要素の一つとして含むことを特徴と
する電池用電極。
[12] A battery electrode comprising the electrode material according to any one of [1] to [8] as one of the constituent elements.

【0037】〔13〕 Liイオン吸収、放出により酸
化還元反応が可能なことを特徴とする〔12〕に記載の
電池用電極。
[13] The battery electrode according to [12], which is capable of performing a redox reaction by absorbing and releasing Li ions.

【0038】〔14〕 電極密度が0.8g/cm3
上であることを特徴とする〔12〕又は〔13〕のいず
れかに記載の電池用電極。
[14] The battery electrode according to any one of [12] and [13], which has an electrode density of 0.8 g / cm 3 or more.

【0039】〔15〕 〔12〕〜〔14〕のいずれか
に記載の電池用電極を構成要素の一つとして含むことを
特徴とする電池。
[15] A battery comprising the battery electrode according to any one of [12] to [14] as one of the constituent elements.

【0040】〔16〕 〔12〕〜〔14〕のいずれか
に記載の電池用電極を構成要素の一つとして含み、Li
イオン吸収放出による充放電反応が可能で且つ非水系電
解質を用いることを特徴とする非水系二次電池。
[16] The battery electrode according to any one of [12] to [14] is included as one of the constituent elements, and Li
A non-aqueous secondary battery, which is capable of charge / discharge reaction by ion absorption / desorption and uses a non-aqueous electrolyte.

【0041】〔17〕 非水系電解質が、固体電解質及
びゲル電解質から成る群から選ばれた少なくとも一種以
上であることを特徴とする〔16〕に記載の非水系二次
電池。
[17] The non-aqueous secondary battery according to [16], wherein the non-aqueous electrolyte is at least one selected from the group consisting of a solid electrolyte and a gel electrolyte.

【0042】〔18〕 固体電解質又はゲル電解質が、
二重結合を有する重合性化合物とLiイオン伝導性物質
との混合物を反応させて得られる電解質であることを特
徴とする〔17〕に記載の非水系二次電池。
[18] The solid electrolyte or gel electrolyte is
The non-aqueous secondary battery according to [17], which is an electrolyte obtained by reacting a mixture of a polymerizable compound having a double bond and a Li ion conductive substance.

【0043】〔19〕 固体電解質又はゲル電解質に、
少なくとも一種以上の非電子伝導性粉末が含まれること
を特徴とする〔17〕又は〔18〕のいずれかに記載の
非水系二次電池。
[19] For the solid electrolyte or gel electrolyte,
The non-aqueous secondary battery according to any one of [17] and [18], which contains at least one kind of non-electroconductive powder.

【0044】〔20〕 非電子伝導性粉末が、0.00
1μm〜10μmの範囲の粒子径を有する無機粉末であ
ることを特徴とする〔19〕に記載の非水系二次電池。
[20] The non-electron conductive powder is 0.00
The non-aqueous secondary battery according to [19], which is an inorganic powder having a particle size in the range of 1 μm to 10 μm.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下に本発明の具体的内容を詳細
に説明する。 1−1.イオウ含有重合体 本発明の電極材料の主たる構成要素であるイオウ含有重
合体の好ましい例の一つとしてはジチアゾリン環を含む
重合体であり、より好ましくは下記一般式(1)で表さ
れる重合体である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The specific contents of the present invention will be described in detail below. 1-1. Sulfur-containing polymer One of the preferable examples of the sulfur-containing polymer which is the main constituent element of the electrode material of the present invention is a polymer containing a dithiazoline ring, more preferably a polymer represented by the following general formula (1). It is united.

【0046】一般式(1)General formula (1)

【0047】[0047]

【化5】 [Chemical 5]

【0048】(式中R1は水素、ハロゲン、ニトロ基、
ヘテロ原子を有してもよい炭素数1〜炭素数20の有機
基を表し、ベンゼン環に複数個独立に結合してもよい。
nは整数である。)
(Wherein R 1 is hydrogen, halogen, nitro group,
It represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hetero atom, and a plurality of benzene rings may be independently bonded.
n is an integer. )

【0049】一般式(1)においてR1は、例えば水
素、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、
エテニル基、2−プロペニル基、1、3−ブタジエニル
基、4−メトキシ−2−ブテニル基等のアルケニル基、
エチニル基、2−プロピニル基等のアルキニル基、フェ
ニル基、チエニル基、プロリル基、4−メトキシフェニ
ル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、ナフチル
基、3−メチルチエニル基等のアリール基、フッ素、塩
素等のハロゲン基、トリフロロメチル基、メトキシ基、
エトキシ基等のアルコキシ基、アセチル基、ベンゾイル
基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、ニトロ基、
スルホン酸基、スルホン酸エステル基等を上げることが
できる。
In the general formula (1), R 1 is, for example, hydrogen, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group,
An alkenyl group such as an ethenyl group, a 2-propenyl group, a 1,3-butadienyl group, a 4-methoxy-2-butenyl group,
Ethynyl group, alkynyl group such as 2-propynyl group, phenyl group, thienyl group, prolyl group, 4-methoxyphenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, naphthyl group, aryl group such as 3-methylthienyl group, fluorine, Halogen group such as chlorine, trifluoromethyl group, methoxy group,
Alkoxy group such as ethoxy group, acetyl group, benzoyl group, carboxylic acid group, carboxylic acid ester group, nitro group,
The sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, etc. can be increased.

【0050】重合度nには特に制限はないが、通常2以
上1、000、000以下の範囲であり、好ましくは5
以上10、000以下の範囲である。
The degree of polymerization n is not particularly limited, but is usually in the range of 2 or more and 1,000,000 or less, preferably 5
The above range is 10,000 or less.

【0051】一般式(1)で表される重合物は反応式
(1)に表されるチオール/ジスルフィド可逆反応を起
こし、これを電極材料に用いた電池は高容量且つ高電圧
で高エネルギー密度である。 反応式(1)
The polymer represented by the general formula (1) undergoes a thiol / disulfide reversible reaction represented by the reaction formula (1), and a battery using the same as an electrode material has a high capacity, a high voltage and a high energy density. Is. Reaction formula (1)

【0052】[0052]

【化6】 [Chemical 6]

【0053】イオウ含有重合物のもう一つの好ましい例
としてはジチアゾリウム環を含む重合物であり、より好
ましくは下記一般式(2)で表される重合物である。
Another preferable example of the sulfur-containing polymer is a polymer containing a dithiazolium ring, more preferably a polymer represented by the following general formula (2).

【0054】一般式 (2)General formula (2)

【0055】[0055]

【化7】 [Chemical 7]

【0056】(式中R2は水素、ハロゲン、ニトロ基、
ヘテロ原子を有してもよい炭素数1〜炭素数20の有機
基を表し、ベンゼン環に複数個独立に結合してもよい。
mは整数である。Xはハロゲンを表す。)
(In the formula, R 2 is hydrogen, halogen, a nitro group,
It represents an organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hetero atom, and a plurality of benzene rings may be independently bonded.
m is an integer. X represents halogen. )

【0057】一般式(2)においてR2は、例えば水
素、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、
エテニル基、2−プロペニル基、1、3−ブタジエニル
基、4−メトキシ−2−ブテニル基、等のアルケニル
基、エチニル基、2−プロピニル基等のアルキニル基、
フェニル基、チエニル基、プロリル基、4−メトキシフ
ェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、ナフチ
ル基、3−メチルチエニル基等のアリール基、フッ素、
塩素等のハロゲン基、トリフロロメチル基、メトキシ
基、エトキシキ基等のアルコキシ基、アセチル基、ベン
ゾイル基、カルボン酸基、カルボン酸エステル基、ニト
ロ基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基等を上げる
ことができる。
In the general formula (2), R 2 is, for example, hydrogen, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group,
Alkenyl groups such as ethenyl group, 2-propenyl group, 1,3-butadienyl group, 4-methoxy-2-butenyl group, etc., alkynyl groups such as ethynyl group, 2-propynyl group, etc.
Aryl groups such as phenyl group, thienyl group, prolyl group, 4-methoxyphenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, naphthyl group, 3-methylthienyl group, fluorine,
Increase halogen groups such as chlorine, alkoxy groups such as trifluoromethyl group, methoxy group, ethoxy group, acetyl group, benzoyl group, carboxylic acid group, carboxylic acid ester group, nitro group, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, etc. be able to.

【0058】一般式(2)におけるXは対アニオンであ
り、酸化還元に安定なイオンであれば特に制限はない。
具体的には例えば、過塩素酸イオン、テトラフロロホウ
酸イオン、ヘキサフロロリン酸イオン等が好ましい。重
合度mには特に制限はないが、通常2以上1、000、
000以下の範囲であり、好ましくは5以上10、00
0以下の範囲である。
X in the general formula (2) is a counter anion and is not particularly limited as long as it is an ion which is stable to redox.
Specifically, for example, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion and the like are preferable. The degree of polymerization m is not particularly limited, but is usually 2 or more and 1,000,
000 or less, preferably 5 or more and 10,000
The range is 0 or less.

【0059】式(2)で表される重合物は反応式(2)
に示されるような3電子の酸化還元反応が可逆的におこ
ると考えられ、これを電極材料として用いた電池は高容
量且つ高エネルギー密度であり好ましい。反応式(2)
The polymer represented by the formula (2) has the reaction formula (2)
It is considered that the three-electron redox reaction as shown in (1) occurs reversibly, and a battery using this as an electrode material is preferable because of its high capacity and high energy density. Reaction formula (2)

【0060】[0060]

【化8】 [Chemical 8]

【0061】本発明の一般式(1)或いは一般式(2)
で表されるイオウ含有重合体と複合する導電性炭素材料
は特に限定されないが、導電性が高く、比表面積が大き
く、粒径が小さいものが好ましい。但し比表面積が大き
すぎる及び/または粒径が小さすぎると、活性が高くな
り、副反応を起こしやすく、また、嵩高くなり体積あた
りのエネルギー密度(Wh/m3)が小さくなる恐れもあ
る。
General formula (1) or general formula (2) of the present invention
The conductive carbon material to be composited with the sulfur-containing polymer represented by is not particularly limited, but one having high conductivity, large specific surface area and small particle size is preferable. However, if the specific surface area is too large and / or the particle size is too small, the activity becomes high, side reactions are likely to occur, and the bulk becomes high, and the energy density per volume (Wh / m 3 ) may become small.

【0062】従って、これらの好ましい範囲としは、導
電率は室温で0.1S/cm以上、比表面積はBET
(N2)法で1m2/g以上5000m2/g以下、平均
粒径としては0.1μm以上30μm以下である。
Therefore, the preferable ranges of these are that the conductivity is 0.1 S / cm or more at room temperature and the specific surface area is BET.
The (N 2 ) method is 1 m 2 / g or more and 5000 m 2 / g or less, and the average particle size is 0.1 μm or more and 30 μm or less.

【0063】これら導電性炭素材料の具体例としてはケ
ッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブ
ラック類、椰子殻活性炭等の活性炭類、気相法炭素繊
維、カーボンファイバー等の炭素繊維、天然黒鉛、人造
黒鉛等の黒鉛類等が挙げられるがこれに限定されるわけ
ではない。 1−3.重合及び重合体と導電性炭素材料との複合
Specific examples of these conductive carbon materials include carbon blacks such as Ketjen black and acetylene black, activated carbons such as coconut shell activated carbon, carbon fibers such as vapor grown carbon fibers and carbon fibers, natural graphite, and artificial carbon. Examples thereof include graphites such as graphite, but are not limited thereto. 1-3. Polymerization and composite of polymer and conductive carbon material

【0064】本発明(I)である電極材料は、炭素材料
とイオウを含む化合物の重合体とのの複合により製造す
ることができる。炭素材料との複合は、炭素粉末の存在
下でイオウを含む化合物を重合をすることにより行われ
る。これにより導電性炭素材料粉末の表面にイオウ含有
重合体が被覆し、イオウ含有重合体と導電性炭素材料を
後から機械的に混合した系に比べ、導電性が高く、酸化
還元速度の大きい電極材料粉末を得ることができる。
The electrode material of the present invention (I) can be produced by combining a carbon material and a polymer of a compound containing sulfur. The compounding with the carbon material is performed by polymerizing a compound containing sulfur in the presence of carbon powder. Thus, the surface of the conductive carbon material powder is coated with the sulfur-containing polymer, and an electrode having a higher conductivity and a higher redox rate than a system in which the sulfur-containing polymer and the conductive carbon material are mechanically mixed later. A material powder can be obtained.

【0065】一般式(1)で表される重合体の電極材料
は、例えばスキーム(1)のルートで得ることができ
る。
The polymer electrode material represented by the general formula (1) can be obtained, for example, by the route of the scheme (1).

【0066】スキーム(1)Scheme (1)

【0067】[0067]

【化9】 [Chemical 9]

【0068】ここでR1は既に示した置換基、R3はアル
キル基であり脱離しやすいベンジル基、アリル基が好ま
しい。
Here, it is preferable that R 1 is the above-mentioned substituent, and R 3 is an alkyl group, which is a benzyl group or an allyl group which is easily eliminated.

【0069】イソチオシアネート基とS−アルキルチオ
ウレア基あるいはチオウレア基を有する化合物を導電性
炭素材料存在下溶媒中で反応させれば、(S−アルキ
ル)チオビュレットを有する重合体が炭素材料表面に被
覆した電極材料を得ることができる。
When a compound having an isothiocyanate group and an S-alkylthiourea group or a thiourea group is reacted in a solvent in the presence of a conductive carbon material, a polymer having an (S-alkyl) thioburet coats the surface of the carbon material. The obtained electrode material can be obtained.

【0070】これを電気化学的に酸化するか、化学的に
酸化すれば(臭素酸化、沃素酸化、過酸化水素酸化等)
炭素材料とジチアゾリン環を有する重合体との電極材料
を得ることができる。
If this is electrochemically oxidized or chemically oxidized (bromine oxidation, iodine oxidation, hydrogen peroxide oxidation, etc.)
An electrode material composed of a carbon material and a polymer having a dithiazoline ring can be obtained.

【0071】反応温度には特に制限はない。一般的に好
ましい範囲は使用するモノマーの種類や溶媒により異な
り一概に限定できないが、通常50℃〜150℃の範囲
であり、より好ましくは60℃〜100℃での範囲であ
る。
The reaction temperature is not particularly limited. Generally, the preferred range varies depending on the type of the monomer used and the solvent and cannot be unconditionally limited, but is usually in the range of 50 ° C to 150 ° C, and more preferably in the range of 60 ° C to 100 ° C.

【0072】使用する溶媒としては、使用するモノマー
が溶解しやすく、また反応しないものなら特に限定され
ない。さらに、導電性炭素材料とできるだけ親和性の高
い溶媒が好ましい。具体的には例えばN,N−ジメチル
ホルムアミド(以下、「DMF」と略す。)、N−メチ
ルピロリドン等の含窒素極性溶媒、テトラヒドロフラン
(以下、「THF」と略す。)、1,2−ジメトキシエ
タン(以下「DME」と略す。)、トリエチレングリコ
ールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメ
チルエーテル等のエーテル類が挙げることができるがこ
れらに限定されるわけではない。
The solvent used is not particularly limited as long as the monomer used is easily dissolved and does not react. Further, a solvent having a high affinity with the conductive carbon material is preferable. Specifically, for example, N, N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as "DMF"), a nitrogen-containing polar solvent such as N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as "THF"), 1,2-dimethoxy. Examples thereof include ethers such as ethane (hereinafter abbreviated as “DME”), triethylene glycol dimethyl ether, and tetraethylene glycol dimethyl ether, but are not limited thereto.

【0073】またジチアゾリウム環を有する一般式
(2)で表される重合体は、例えばスキーム(2)のル
ートで得ることができる。
The polymer represented by the general formula (2) having a dithiazolium ring can be obtained, for example, by the route of scheme (2).

【0074】スキーム(2)Scheme (2)

【0075】[0075]

【化10】 [Chemical 10]

【0076】即ち、両端にチオアミド基を有する芳香族
化合物をモノマーとして、強酸下過酸化水素等の酸化剤
で酸化重合することにより得ることができる。この場
合、導電性炭素材料の存在下で反応させれば、導電性炭
素材料表面にイオウ含有重合体を形成することができ
る。
That is, it can be obtained by oxidative polymerization using an aromatic compound having thioamide groups at both ends as a monomer and under strong acid with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide. In this case, if the reaction is performed in the presence of the conductive carbon material, the sulfur-containing polymer can be formed on the surface of the conductive carbon material.

【0077】使用する溶媒としては、例えば蟻酸、酢酸
等のカルボン酸と強酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ
酸等を使用することができるが、これに限定されるわけ
ではない。
As the solvent to be used, for example, carboxylic acid such as formic acid and acetic acid and strong acid, perchloric acid, tetrafluoroboric acid and the like can be used, but the solvent is not limited thereto.

【0078】酸化剤としては、例えば過酸化水素、m−
クロロパーゼンゾイックアシッド、臭素、沃素、過硫酸
アンモニウム等を使用することができるが、これに限定
されるわけではない。
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide and m-
Chloropersonzoic acid, bromine, iodine, ammonium persulfate and the like can be used, but are not limited thereto.

【0079】スキーム(1)或いはスキーム(2)のい
ずれも、炭素材料存在下で重合するには攪拌条件が重要
となる。即ち、攪拌速度が低いと重合体と導電性炭素材
料との複合が不均一になりやすく好ましくない。
In either scheme (1) or scheme (2), stirring conditions are important for polymerization in the presence of a carbon material. That is, when the stirring speed is low, the composite of the polymer and the conductive carbon material tends to be nonuniform, which is not preferable.

【0080】また攪拌速度が速すぎると、重合体が導電
性炭素材料表面に形成される前に、導電性炭素材料のス
トラクチャーが壊れてしまう恐れがあり好ましくない。
If the stirring speed is too fast, the structure of the conductive carbon material may be broken before the polymer is formed on the surface of the conductive carbon material, which is not preferable.

【0081】従って、重合時の撹拌速度としては100
rpm(回毎分)以上500rpm以下の範囲が好まし
く、150rpm以上400rpm以下の範囲が特に好
ましい。
Therefore, the stirring speed during polymerization is 100.
The range of rpm (per minute) or more and 500 rpm or less is preferable, and the range of 150 rpm or more and 400 rpm or less is particularly preferable.

【0082】撹拌速度が遅すぎると、導電性炭素材料の
分散や二次粒子の解砕が十分ではなく、重合体の被覆が
不均一となる。また、撹拌速度が速すぎると導電性炭素
材料が細かく解砕されすぎ、重合体被覆により、導電性
炭素材料表面が露出している部分が少なくなり、電極材
料としての導電率が充分ではなく好ましくない。
If the stirring speed is too slow, the conductive carbon material is not sufficiently dispersed or the secondary particles are not crushed sufficiently, resulting in non-uniform polymer coating. Further, if the stirring speed is too fast, the conductive carbon material is crushed too finely, and the polymer coating reduces the exposed portion of the conductive carbon material, and the electrical conductivity as an electrode material is not sufficient, which is preferable. Absent.

【0083】導電性炭素材料の複合量としては、得られ
る電極材料における炭素材料の含有率が、1質量%〜5
0質量%の範囲が好ましく、5質量%〜40質量%の範
囲がより好ましく、8質量%〜30質量%の範囲が特に
好ましい。
As the composite amount of the conductive carbon material, the content ratio of the carbon material in the obtained electrode material is 1% by mass to 5%.
The range of 0 mass% is preferable, the range of 5 mass% to 40 mass% is more preferable, and the range of 8 mass% to 30 mass% is particularly preferable.

【0084】導電性炭素材料の添加量が少なすぎると、
重合体の被覆量が多すぎ導電率が低下する恐れがあり好
ましくない。導電性炭素材料の添加が多すぎると、嵩高
くなり、成型しづらくなり、また電極材料中の電極活物
質であるイオウ含有重合体量が少なくなり、電極材料と
しての体積当たり及び重量あたりの電池容量が低下する
恐れがあり好ましくない。
If the amount of the conductive carbon material added is too small,
The amount of the polymer coated is too large and the conductivity may decrease, which is not preferable. When the amount of the conductive carbon material added is too large, the volume becomes high and it becomes difficult to mold, and the amount of the sulfur-containing polymer that is the electrode active material in the electrode material becomes small, and the battery per volume and weight as the electrode material. It is not preferable because the capacity may decrease.

【0085】2.電極 本発明のイオウ含有重合体と導電性炭素材料との電極材
料を電極に成型する方法としては特に限定はなく、公知
の方法で成型することが出来る。
2. Electrode There is no particular limitation on the method for molding the electrode material of the sulfur-containing polymer of the present invention and the conductive carbon material into an electrode, and any known method can be used.

【0086】成型方法の具体例としては、例えばイオウ
含有重合体が溶解もしくは膨潤する溶媒と本電極材料を
混合し、場合によっては他の電極結着剤を添加し、ペー
ストを調製する。このペーストを集電体上に塗布/乾燥
し、場合によっては加圧プレスすることにより、集電体
上に均一に成型された電極を得ることができる。
As a specific example of the molding method, for example, a solvent in which the sulfur-containing polymer is dissolved or swollen is mixed with the present electrode material, and in some cases, another electrode binder is added to prepare a paste. By coating / drying this paste on the current collector and, if necessary, pressurizing, it is possible to obtain an electrode uniformly molded on the current collector.

【0087】また、ほかの方法の具体例としては、本電
極材料粉末を乾式で型に埋め込み、場合によっては他の
電極結着剤を添加後、型に埋め込み加熱、加圧プレスに
より、自立性の電極を簡便に成型することができる。
As another specific example of the method, the powder of the present electrode material is embedded in a mold by a dry method, and after adding another electrode binder in some cases, the electrode material powder is embedded in a mold and heated by a pressure press to be self-supporting. The electrode can be easily molded.

【0088】後者の方法では、加熱により重合体が軟化
し結着剤の役目をするため、他の結着剤が不要、もしく
はごく少量にできる。一般に電極結着剤は非導電性であ
り電極全体の導電率を下げるばかりでなく電極としての
活性を低下させる恐れがあるので、この乾式での加熱、
加圧プレス成型を他の結着剤なしで行う方法が好まし
い。
In the latter method, the polymer is softened by heating and acts as a binder, so that another binder is unnecessary or can be made in a very small amount. Generally, the electrode binder is non-conductive and not only lowers the conductivity of the entire electrode but also lowers the activity as an electrode.
A method of performing pressure press molding without any other binder is preferable.

【0089】本発明の電極に用いる集電体としては、電
子伝導性シート状のものであれば特に限定されず、各種
金属箔、黒鉛シート等の各種導電性炭素材料シート、導
電性ゴムシート等が挙げられるが、酸性水溶液等の腐食
性電解質材料を用いることが多いので、これらに耐性の
ある金属泊や導電性炭素材料シート、導電性ゴムシート
を用いることが好ましい。
The current collector used for the electrode of the present invention is not particularly limited as long as it is in the form of an electron conductive sheet, and various metal foils, various conductive carbon material sheets such as graphite sheets, conductive rubber sheets and the like. However, since a corrosive electrolyte material such as an acidic aqueous solution is often used, it is preferable to use a metal foil, a conductive carbon material sheet, or a conductive rubber sheet having resistance to these.

【0090】電極成型時に添加することができる他の電
極結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン(以下、「P
VDF」と略す。)やテフロン(登録商標)等のフッ素
系樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリイ
ミド等の芳香族系樹脂等が挙げられる。
Other electrode binders that can be added during electrode molding are polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as "P
Abbreviated as "VDF". ) Or Teflon (registered trademark), a fluorine resin such as polyethylene, a polyolefin resin such as polyethylene, or an aromatic resin such as polyimide.

【0091】本発明の電池の構成を図1のようなシート
型を例として示す。基本として、正極/電解質+セパレ
ータ/負極の積層構造をとっている。
The structure of the battery of the present invention is shown by taking a sheet type as shown in FIG. 1 as an example. Basically, it has a laminated structure of positive electrode / electrolyte + separator / negative electrode.

【0092】3.電池の構成及び製造方法 3−1.正極 正極に本発明のイオウ含有重合体と導電性炭素材料との
電極材料を成型した電極を使用する。
3. BATTERY STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD 3-1. Positive electrode A positive electrode uses an electrode obtained by molding the electrode material of the sulfur-containing polymer of the present invention and a conductive carbon material.

【0093】3−2.負極 上記イオウ含有重合体/導電性炭素材料を含む正極と組
む合わせる負極は本発明では特に限定しない。各種酸化
還元反応に活性で、その酸化還元電位が上記イオウ含有
重合体の酸化還元電位よりも低ければよい。特にLiの
挿入放出による酸化還元に活性であれば、エネルギー密
度の大きいLi系電池に用いる事ができ好ましい。その
ような材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属合
金、炭素材料、金属酸化物や金属カルコゲナイドのよう
なアルカリ金属イオンをキャリアーとする低酸化還元電
位のものを用いることにより、高電圧、高容量の電池が
得られるので好ましい。このような負極活物質の中で
は、リチウム金属あるいはリチウム/アルミニウム金
属、リチウム/鉛合金、リチウム/アンチモン合金等の
リチウム合金類が最も低酸化還元電位であるため特に好
ましい。また炭素材料もリチウムイオンを吸蔵した場
合、低酸化還元電位となり、しかも安定、安全であると
いう点で特に好ましい。リチウムイオンを吸蔵放出でき
る材料としては、酸化錫のような無機化合物、天然黒
鉛、人造黒鉛、気相法黒鉛、石油コークス、石炭コーク
ス、ピッチ系炭素、ポリアセン、C60、C70等のフラー
レン類等が挙げられる。
3-2. Negative Electrode The negative electrode to be combined with the positive electrode containing the sulfur-containing polymer / conductive carbon material is not particularly limited in the present invention. It suffices that it is active in various redox reactions and its redox potential is lower than the redox potential of the sulfur-containing polymer. In particular, if it is active in oxidation-reduction due to insertion and release of Li, it can be used in a Li-based battery having a high energy density, which is preferable. As such a material, by using an alkali metal, an alkali metal alloy, a carbon material, or a material having a low redox potential with an alkali metal ion such as a metal oxide or a metal chalcogenide as a carrier, a high voltage and a high capacity can be obtained. It is preferable because a battery can be obtained. Among such negative electrode active materials, lithium metal or lithium alloys such as lithium / aluminum metal, lithium / lead alloy, and lithium / antimony alloy are particularly preferable because they have the lowest redox potential. Further, the carbon material is particularly preferable in that it has a low redox potential when it absorbs lithium ions, and is stable and safe. Materials capable of inserting and extracting lithium ions include inorganic compounds such as tin oxide, natural graphite, artificial graphite, vapor phase graphite, petroleum coke, coal coke, pitch-based carbon, fullerenes such as polyacene, C 60 and C 70. Etc.

【0094】3−3.電解質 本発明の電解質は溶媒及び電解質塩、場合によっては高
分子を含んでいてもよい。 3−3−1 溶媒 本発明の溶媒としては、高誘電率、低粘性で電解質塩の
溶解性が高く、沸点が70℃以上であり、電気化学的安
定範囲が広い化合物が好ましい。特に電気化学的安定範
囲の広さから水溶液よりも有水分量が低い有機溶媒(非
水有機溶媒)が好ましい。
3-3. Electrolyte The electrolyte of the present invention may contain a solvent and an electrolyte salt, and optionally a polymer. 3-3-1 Solvent As the solvent of the present invention, a compound having a high dielectric constant, low viscosity, high solubility of an electrolyte salt, a boiling point of 70 ° C. or higher, and a wide electrochemical stability range is preferable. In particular, an organic solvent (non-aqueous organic solvent) having a water content lower than that of the aqueous solution is preferable because of its wide range of electrochemical stability.

【0095】そのような溶媒の具体例としては、トリエ
チレングリコールメチルエーテル、テトラエチレングリ
コールジメチルエーテル等のオリゴエーテル類;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、炭酸ビニレン等の炭酸エステル類;プロピオ
ン酸メチルや蟻酸メチル等の脂肪族エステル類;ベンゾ
ニトリル、トルニトリル等の芳香族ニトリル類;ジメチ
ルホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等
のスルホキシド類;γ−ブチロラクトン等のラクトン
類;スルホラン等の硫黄化合物;N−メチルピロリド
ン、N−ビニルピロリドン、リン酸エステル類等を挙げ
ることができるが、これらに限定されるわけではない。
Specific examples of such a solvent include oligoethers such as triethylene glycol methyl ether and tetraethylene glycol dimethyl ether; carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and vinylene carbonate. Esters; Aliphatic esters such as methyl propionate and methyl formate; Aromatic nitriles such as benzonitrile and tolunitrile; Amides such as dimethylformamide; Sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; Lactones such as γ-butyrolactone; Sulfolane Examples thereof include sulfur compounds such as N-methylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone, and phosphoric acid esters, but are not limited thereto.

【0096】この中で、炭酸エステル類、脂肪族エステ
ル類、エーテル類が好ましく、カーボネート類が特に好
ましい。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上混
合した混合溶媒として用いてもよい。高分子を用いる場
合の溶媒量はイオン伝導度など電気特性、粘性などの点
から、該溶媒は高分子に対し200質量%以上含有させ
ることができるが、300質量%〜1500質量%の範
囲に含有させるのが好ましい。
Of these, carbonates, aliphatic esters and ethers are preferable, and carbonates are particularly preferable. These may be used alone or as a mixed solvent in which two or more kinds are mixed. In the case of using a polymer, the amount of the solvent can be contained in an amount of 200% by mass or more based on the polymer in view of electric characteristics such as ionic conductivity and viscosity, but in the range of 300% by mass to 1500% by mass. It is preferably contained.

【0097】3−3−2 高分子及びそれを得る為の重
合性化合物 本発明の電解質に高分子材料を用いることにより、高分
子固体電解質及び/または高分子ゲル電解質とすること
ができる。その場合、高分子を他の電解質材料と直接混
合する方法や、重合性化合物を混合後に重合し高分子化
するという方法が挙げられる。電解質を電極等の他の材
料と複合する場合や素子化する場合には後者の方法がプ
ロセス的、コスト的にも有利であり好ましい。
3-3-2 Polymer and Polymerizable Compound for Obtaining It By using a polymer material for the electrolyte of the present invention, a polymer solid electrolyte and / or a polymer gel electrolyte can be obtained. In that case, a method of directly mixing the polymer with another electrolyte material, and a method of polymerizing the compound by mixing the polymerizable compound and then polymerizing the compound are included. The latter method is preferable in terms of process and cost when the electrolyte is combined with another material such as an electrode or formed into an element.

【0098】用いることができる高分子又は重合性化合
物としては、高誘電率、低粘性で電解質塩の溶解性が高
く、電気化学的安定範囲が広い化合物が好ましい。さら
に、重合性化合物には、それ自身が重合しやすいという
特性も重要である。
As the polymer or polymerizable compound that can be used, a compound having a high dielectric constant, low viscosity, high solubility of an electrolyte salt and a wide electrochemical stability range is preferable. Further, it is important for the polymerizable compound to have the property that it is easily polymerized.

【0099】そのような観点から用いることができる高
分子又は重合性化合物としては、例えば
The polymer or polymerizable compound that can be used from such a viewpoint is, for example,

【0100】(a) 一般式(3)で表される(メタ)
アクリレート系重合性官能基を有する高分子又は重合性
化合物、一般式(3)
(A) Represented by the general formula (3) (meta)
Polymer or polymerizable compound having acrylate-based polymerizable functional group, general formula (3)

【0101】[0101]

【化11】 [Chemical 11]

【0102】(式中、R4は水素原子、炭素数10以下
のアルキル基を表し、直鎖状、分岐状または環状のいず
れの構造を有するものでもよい。)
(In the formula, R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 10 or less carbon atoms and may have a linear, branched or cyclic structure.)

【0103】(b) 一般式(4)で表されるウレタン
(メタ)アクリレート系重合性官能基を有する高分子又
は重合性化合物、一般式(4)
(B) A polymer or polymerizable compound having a urethane (meth) acrylate-based polymerizable functional group represented by the general formula (4), the general formula (4)

【0104】[0104]

【化12】 [Chemical 12]

【0105】(式中、R5は水素原子、炭素数10以下
のアルキル基を表し、直鎖状、分岐状または環状のいず
れの構造を有するものでもよい。R6はヘテロ原子を含
んでいてもよい炭素数1以上10以下の基で直鎖状、分
岐状または環状のいずれの構造を有するものでもよい。
pは0または1〜10の整数を示す。)又は、
(In the formula, R 5 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and may have a linear, branched or cyclic structure. R 6 contains a hetero atom. A group having 1 to 10 carbon atoms may have a linear, branched or cyclic structure.
p represents 0 or an integer of 1 to 10. ), Or

【0106】(c) 一般式(5)で表されるウレア
(メタ)アクリレート系重合性官能基を有する高分子又
は重合性化合物 一般式(5)
(C) Polymer or polymerizable compound represented by general formula (5) having a urea (meth) acrylate-based polymerizable functional group, general formula (5)

【0107】[0107]

【化13】 [Chemical 13]

【0108】(式中、R7は水素原子、炭素数10以下
のアルキル基を表し、直鎖状、分岐状または環状のいず
れの構造を有するものでもよい。R8はヘテロ原子を含
んでいてもよい炭素数1以上10以下の基で直鎖状、分
岐状または環状のいずれの構造を有するものでもよい。
qは0または1〜10の整数を示す。)等を挙げること
ができる。
(In the formula, R 7 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and may have a linear, branched or cyclic structure. R 8 contains a hetero atom. A group having 1 to 10 carbon atoms may have a linear, branched or cyclic structure.
q represents 0 or an integer of 1 to 10. ) Etc. can be mentioned.

【0109】一般式(3)、一般式(4)又は一般式
(5)で示される重合性官能基のうち、少なくとも一つ
の官能基を有する高分子又は重合性化合物は、同一分子
中に複数個の一般式(3)、一般式(4)又は一般式
(5)で表される重合性官能基を含んでいてもよい。そ
の場合の同一分子中のそれぞれの重合性官能基中の
4、R5、R6、R7、R8、p、qは、同一でもよいし
異なってもよい。
Among the polymerizable functional groups represented by the general formula (3), the general formula (4) or the general formula (5), a polymer or a polymerizable compound having at least one functional group is plural in the same molecule. It may contain a polymerizable functional group represented by the general formula (3), the general formula (4) or the general formula (5). In that case, R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , p, and q in each polymerizable functional group in the same molecule may be the same or different.

【0110】一般式(3)、一般式(4)又は一般式
(5)で示される重合性官能基のうち、少なくとも一つ
の官能基を有する高分子又は重合性化合物の中では、一
般式(4)又は一般式(5)で示される重合性官能基を
少なくとも一つ有する化合物が好まい。中でも一般式
(4)又は一般式(5)で示される重合性官能基中のR
6及び/またはR8がオキシアルキレン、フルオロカーボ
ン、オキシフルオロカーボン及び/またはカーボネート
基の少なくともいずれか一つである重合性官能基を有す
る重合性化合物が特に好ましい。
Of the polymerizable functional groups represented by the general formula (3), the general formula (4) or the general formula (5), among the polymers or polymerizable compounds having at least one functional group, the general formula ( 4) or a compound having at least one polymerizable functional group represented by the general formula (5) is preferable. Among them, R in the polymerizable functional group represented by the general formula (4) or the general formula (5)
A polymerizable compound having a polymerizable functional group in which 6 and / or R 8 is at least one of oxyalkylene, fluorocarbon, oxyfluorocarbon and / or carbonate group is particularly preferable.

【0111】これらはより具体的には、(メタ)アクリ
レート構造とオキシアルキレン、フルオロカーボン、オ
キシフルオロカーボン及び/またはカーボネート基を含
む部分とからなる化合物である。(メタ)アクリレート
構造は、重合反応により架橋または主鎖を形成すること
ができ、また、オキシアルキレン、フルオロカーボン、
オキシフルオロカーボン、カーボネート基を含む部分は
重合後、架橋及び/または側鎖構造を形成することがで
きる。
More specifically, these are compounds having a (meth) acrylate structure and a moiety containing an oxyalkylene, fluorocarbon, oxyfluorocarbon and / or carbonate group. The (meth) acrylate structure can be crosslinked or form a main chain by a polymerization reaction, and also includes oxyalkylene, fluorocarbon,
A portion containing an oxyfluorocarbon or a carbonate group can be crosslinked and / or form a side chain structure after polymerization.

【0112】これらの構造においてヘテロ原子が誘電率
を大きくし、電解質塩のイオン化を促進させ、電解質の
イオン伝導性を向上させるとともに、ラジカル重合にお
ける硬化性をも促進させることができる。この結果、少
ない重合開始剤添加量においても残存二重結合が非常に
少なく重合が完全に進むという点で好ましい。
In these structures, the hetero atom can increase the dielectric constant, accelerate the ionization of the electrolyte salt, improve the ionic conductivity of the electrolyte, and accelerate the curability in radical polymerization. As a result, the residual double bond is very small even if the amount of the polymerization initiator added is small, and the polymerization is completely advanced, which is preferable.

【0113】一般式(3)、一般式(4)又は一般式
(5)で示される重合性官能基のうち、少なくとも一つ
の官能基を有する高分子又は重合性化合物は、従来公知
の方法で製造することができる。例えば一般式(6)で
表される(メタ)アクリル酸クロライド又は一般式
(7)で表されるイソシアネート化合物と、末端にヒド
ロキシル基を有する化合物やアミノ基を有する化合物と
を反応させることにより容易に得ることができる。
The polymer or polymerizable compound having at least one functional group among the polymerizable functional groups represented by the general formula (3), the general formula (4) or the general formula (5) can be prepared by a conventionally known method. It can be manufactured. For example, easily by reacting a (meth) acrylic acid chloride represented by the general formula (6) or an isocyanate compound represented by the general formula (7) with a compound having a hydroxyl group or an amino group at the terminal. Can be obtained.

【0114】一般式(6)General formula (6)

【0115】[0115]

【化14】 [Chemical 14]

【0116】(式中、R9は水素原子、炭素数10以下
のアルキル基を表し、直鎖状、分岐状または環状のいず
れの構造を有するものでもよい。) 一般式(7)
(In the formula, R 9 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 10 or less carbon atoms and may have a linear, branched or cyclic structure.) General formula (7)

【0117】[0117]

【化15】 [Chemical 15]

【0118】(式中、R10は水素原子、炭素数10以下
のアルキル基を表し、直鎖状、分岐状または環状のいず
れの構造を有するものでもよい。R11はヘテロ原子を含
んでいてもよい炭素数1以上10以下の基で直鎖状、分
岐状または環状のいずれの構造を有するものでもよい。
sは0または1〜10の整数を示す。)
(In the formula, R 10 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 10 or less carbon atoms and may have a linear, branched or cyclic structure. R 11 contains a hetero atom. A group having 1 to 10 carbon atoms may have a linear, branched or cyclic structure.
s represents 0 or an integer of 1 to 10. )

【0119】一般式(3)、一般式(4)又は一般式
(5)で示される重合性官能基のうち少なくとも一つの
官能基を有する高分子又は重合性化合物は、重合開始剤
の存在下、加熱や紫外線、電子線等の活性光線照射によ
り重合して高分子固体電解質及び/または高分子ゲル電
解質を形成することができる。また、高分子又は重合性
化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし二種以上を組
み合わせて用いてもよい。
The polymer or polymerizable compound having at least one functional group among the polymerizable functional groups represented by the general formula (3), the general formula (4) or the general formula (5) is present in the presence of a polymerization initiator. The polymer solid electrolyte and / or polymer gel electrolyte can be formed by polymerization by heating, irradiation with actinic rays such as ultraviolet rays and electron beams. Moreover, the polymer or the polymerizable compound may be used alone or in combination of two or more kinds.

【0120】本発明において用いることができる一般式
(3)、一般式(4)又は一般式(5)で示される重合
性官能基のうち少なくとも一つの官能基を有する高分子
又は重合性化合物以外の重合性化合物としては、特に制
限はない。
Other than a polymer or a polymerizable compound having at least one functional group among the polymerizable functional groups represented by the general formula (3), the general formula (4) or the general formula (5), which can be used in the present invention. The polymerizable compound is not particularly limited.

【0121】具体的には例えば、メタクリル酸メチル、
アクリル酸n−ブチル等の(メタ)アクリル酸アルキル
エステル、各種ウレタンアクリレート、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミ
ド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、炭酸ビニレ
ン、(メタ)アクリロイルカーボネート、N−ビニルピ
ロリドン、アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモ
ルホリン、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)ア
クリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系化合物、ス
チレン、α−メチルスチレン等のスチレン系化合物、N
−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド等のN
−ビニルアミド系化合物、エチルビニルエーテル等のア
ルキルビニルエーテルを挙げることができる。
Specifically, for example, methyl methacrylate,
(Meth) acrylic acid alkyl ester such as n-butyl acrylate, various urethane acrylates, acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, vinylene carbonate, (meth) acryloyl carbonate, N- (Meth) acrylamide compounds such as vinylpyrrolidone, acryloylmorpholine, methacryloylmorpholine, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, styrene compounds such as styrene and α-methylstyrene, N
N such as vinylacetamide and N-vinylformamide
Examples thereof include vinylamide compounds and alkyl vinyl ethers such as ethyl vinyl ether.

【0122】3−3−3電解質塩 本発明で用いる電解質の種類は特に限定されるものでは
なく、電荷でキャリアーとしたいイオンを含んだ電解質
を用いればよいが、電解質中特に非水電解質中での解離
定数が大きいことが望ましい。
3-3-3 Electrolyte Salt The type of the electrolyte used in the present invention is not particularly limited, and an electrolyte containing ions which are desired to be used as carriers by electric charge may be used. In the electrolyte, particularly in the non-aqueous electrolyte It is desirable that the dissociation constant of is large.

【0123】これらの電解質塩の具体例としては、Li
CF3SO3、NaCF3SO3、KCF3SO3などのトリ
フロロメタンスルホン酸のアルカリ金属塩、LiP
6、NaPF6、KPF6などのヘキサフロロ燐酸のア
ルカリ金属塩、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3
2SO2)2、[(C25)4N][N(CF3SO2)2]、LiN
(CF3CF2SO2)2などのパーフロロアルカンスルホン
酸イミドのアルカリ金属塩、LiN(CF3CO)2、Li
N(CF3CF2CO)2、[(C25)4N][N(CF3
O)2]、LiN(CF3CF2CO2)2などのパーフロロア
ルカンカルボン酸イミドのアルカリ金属塩、LiClO
4、NaClO4などの過塩素酸アルカリ金属塩、LiB
4、NaBF4などのテトラフロロ硼酸塩、LiSC
N、LiAsF6、LiI、NaI、NaAsF6、KI
などのアルカリ金属塩などを挙げることができるが、こ
れらに限定されるわけではない。
Specific examples of these electrolyte salts include Li
Alkali metal salts of trifluoromethanesulfonic acid such as CF 3 SO 3 , NaCF 3 SO 3 and KCF 3 SO 3 , LiP
Alkali metal salts of hexafluorophosphoric acid such as F 6 , NaPF 6 and KPF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (CF 3 C
F 2 SO 2) 2, [ (C 2 H 5) 4 N] [N (CF 3 SO 2) 2], LiN
Alkali metal salts of perfluoroalkanesulfonimide such (CF 3 CF 2 SO 2) 2, LiN (CF 3 CO) 2, Li
N (CF 3 CF 2 CO) 2 , [(C 2 H 5 ) 4 N] [N (CF 3 C
O) 2 ], LiN (CF 3 CF 2 CO 2 ) 2 and other alkali metal salts of perfluoroalkanecarboxylic acid imides, LiClO
4 , alkali metal salt of perchloric acid such as NaClO 4 , LiB
Tetrafluoroborate salts such as F 4 and NaBF 4 , LiSC
N, LiAsF 6, LiI, NaI , NaAsF 6, KI
Examples thereof include, but are not limited to, alkali metal salts and the like.

【0124】アンモニウム塩の具体例としては過塩素酸
テトラエチルアンモニウムなどの過塩素酸の四級アンモ
ニウム塩、(C254NBF4などのテトラフロロ硼酸
の四級アンモニウム塩、(C254NPF6などの四級
アンモニウム塩、(CH34P・BF4、(C254
・BF4などの4級ホスホニウム塩などを挙げることが
できるが、これらに限定されるわけではない。
Specific examples of the ammonium salt include quaternary ammonium salts of perchloric acid such as tetraethylammonium perchlorate, quaternary ammonium salts of tetrafluoroboric acid such as (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , and (C 2 H 5 ) Quaternary ammonium salts such as 4 NPF 6 , (CH 3 ) 4 P · BF 4 , (C 2 H 5 ) 4 P
Examples thereof include, but are not limited to, quaternary phosphonium salts such as BF 4 .

【0125】これら電解質の中では、有機溶媒中での溶
解性、イオン伝導度から、LiPF 6、LiBF4、Li
AsF6、パーフロロアルカンスルホン酸イミドのアル
カリ金属塩や四級アンモニウム塩が好ましい。
Among these electrolytes, the ones that dissolve in an organic solvent are used.
LiPFF from the solubility and ionic conductivity 6, LiBFFour, Li
AsF6, Perfluoroalkane sulfonic acid imide
Potassium metal salts and quaternary ammonium salts are preferred.

【0126】特に非水溶媒中での解離定数の大きさか
ら、LiPF6、LiBF4、パーフルオロアルカンスル
ホン酸イミド塩が好ましい。
Particularly, LiPF 6 , LiBF 4 , and perfluoroalkanesulfonic acid imide salt are preferable because of their large dissociation constants in a non-aqueous solvent.

【0127】本発明の電解質中の溶媒及び/または高分
子成分と電解質塩の複合比は、溶媒及び/または高分子
の質量に対し、電解質0.1質量%〜50質量%が好ま
しく、1質量%〜30質量%がさらに好ましい。複合に
用いる電解質が50質量%以上の比率で存在すると、イ
オンの移動が大きく阻害され、逆に0.1質量%以下の
比率では、イオンの絶対量が不足となってイオン伝導度
が小さくなる。
The composite ratio of the solvent and / or polymer component in the electrolyte of the present invention and the electrolyte salt is preferably 0.1% by mass to 50% by mass of the electrolyte, based on the mass of the solvent and / or the polymer. % To 30% by mass is more preferable. When the electrolyte used in the composite is present in a proportion of 50% by mass or more, migration of ions is significantly inhibited, and conversely, in a proportion of 0.1% by mass or less, the absolute amount of ions is insufficient and the ionic conductivity is reduced. .

【0128】3−4.セパレータ 本発明の電解質にセパレータを併用して用いた方が短絡
等がなく、サイクル性も良好な電池とすることができ
る。このようなセパレータに用いる材料は特に限定せ
ず、耐熱性、耐酸化還元性があり、薄膜とした場合にも
強度的に問題のない、通常の非水系電池に用いられてい
るものを用いればよい。例えば、ポリオレフィン系不織
布またはマイクロポーラスフィルム及びまたはこれらの
親水処理品、テフロン等のフッ素系樹脂のマイクロポー
ラスフィルム等が挙げられる。
3-4. Separator When the electrolyte of the present invention is used in combination with a separator, a battery having less cycle and better cycleability can be obtained. The material used for such a separator is not particularly limited, it has heat resistance, redox resistance, and there is no problem in strength even when formed into a thin film, as long as it is used for a normal non-aqueous battery. Good. For example, a polyolefin-based nonwoven fabric or a microporous film and / or a hydrophilically treated product thereof, a microporous film of a fluororesin such as Teflon, etc. may be mentioned.

【0129】用いるセパレータの厚みは強度がある限り
できるだけ薄い方がよく、通常5μm〜50μmのものが
用いられる。また、空孔率はできるだけ高い方がよい
が、あまり高すぎると短絡等の問題をおこすので通常は
35%〜90%の範囲のものを用いることが出来る。
The thickness of the separator to be used is preferably as thin as possible as long as it has strength, and the separator having a thickness of 5 μm to 50 μm is usually used. Further, the porosity is preferably as high as possible, but if it is too high, problems such as short circuit may occur, so that it is usually possible to use a porosity in the range of 35% to 90%.

【0130】4.電池 このようにして得られる正極/電解質+セパレータ/負
極積層体全体をアルミラミネート体、ポリオレフィン樹
脂等の電池外装体に収納し、ポリオレフィン樹脂、エポ
キシ樹脂等の絶縁樹脂で封止することにより図1に示す
ような本発明の電池が得られる。
4. Battery The entire positive electrode / electrolyte + separator / negative electrode laminate thus obtained is housed in a battery outer casing such as an aluminum laminate or a polyolefin resin, and sealed with an insulating resin such as a polyolefin resin or an epoxy resin. The battery of the present invention as shown in is obtained.

【0131】本発明の電池の構成は図1に示すシ−ト型
に限らず、チップ型、コイン型、角型、円筒型等いかな
る形状でもよい。また、各種の大きさのものを製造する
ことができる。電池の薄さは形状にもよるが、シート型
で1mm以下、例えば0.5mm程度のものとすること
ができる。
The structure of the battery of the present invention is not limited to the sheet type shown in FIG. 1, but may be any shape such as a chip type, a coin type, a square type and a cylindrical type. Also, various sizes can be manufactured. Although the thinness of the battery depends on the shape, it may be 1 mm or less, for example, about 0.5 mm in sheet type.

【0132】集電体4は電子伝導性で電気化学的に耐食
性があり、できるだけ比表面積の大きい材料を用いるこ
とが好ましい。例えば、各種金属及びその燒結体、電子
伝導性高分子、カーボンシート等を挙げることができ
る。
For the current collector 4, it is preferable to use a material having electron conductivity, electrochemical corrosion resistance, and a large specific surface area as much as possible. For example, various metals and their sintered bodies, electron conductive polymers, carbon sheets and the like can be mentioned.

【0133】以下、本発明における電池製造方法の一例
について説明する。
An example of the battery manufacturing method according to the present invention will be described below.

【0134】正極1、負極3を多孔性セパレータ2を介
してお互いに接触しないように集電体4を含む電池構成
用構造体内に入れる。次に本発明の電解質材料を注入含
浸させて電池が得ることができる。
The positive electrode 1 and the negative electrode 3 are put into the structure for battery construction including the current collector 4 so as not to come into contact with each other through the porous separator 2. Next, the electrolyte material of the present invention can be injected and impregnated to obtain a battery.

【0135】また、電解質材料に重合性組成物系電解質
を注入した場合は、注入含浸後に加熱や活性光線照射に
より、重合性組成物を硬化させ固体化及び/またはゲル
化することにより、電極と均一に密着した高分子固体電
解質及び/または高分子ゲル電解質を含む電池が得られ
る。その後、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂等の絶
縁性樹脂で封止する。なお、前記電池構成用構造体はS
US等の金属、ポリプロピレン、アルミラミネート熱融
着樹脂、ポリイミド、エチレン−ビニルアルコール共重
合体、あるいは導電性あるいは絶縁性ガラス等のセラミ
ックス材料であればよいが、特にこれらの材料からなる
ものに限定されるものではなく、また、その形状は、筒
状、箱状、シート状その他いかなる形状でもよい。
When the polymerizable composition-based electrolyte is injected into the electrolyte material, the polymerizable composition is cured and solidified and / or gelled by heating or irradiation with actinic rays after the injection and impregnation, thereby forming an electrode. A battery containing a polymer solid electrolyte and / or a polymer gel electrolyte that are evenly adhered can be obtained. Then, it is sealed with an insulating resin such as a polyolefin resin or an epoxy resin. In addition, the battery structure is S
Metals such as US, polypropylene, aluminum-laminated heat-sealing resin, polyimide, ethylene-vinyl alcohol copolymer, or ceramic materials such as conductive or insulating glass may be used, but are particularly limited to those made of these materials. However, the shape may be any shape such as a tubular shape, a box shape, and a sheet shape.

【0136】高分子固体電解質及び/または高分子ゲル
電解質を含む電池は本発明の電解質を正極及び/又は負
極に含浸させ、どちらか一方の電極上に本発明の重合性
組成物系電解質を均一な厚みとなるように塗布後、前述
した方法で重合することにより、電極上に均一な厚みの
高分子固体電解質膜及び/または高分子ゲル電解質膜を
形成する方法を採ってもよい。次いで、もう一方の電極
を高分子固体電解質層及び/または高分子ゲル電解質層
に貼り合わせ、電池構成用構造体内に入れ、ポリオレフ
ィン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で封止すること
により目的の電池を得ることもできる。
In a battery containing a polymer solid electrolyte and / or polymer gel electrolyte, the positive electrode and / or the negative electrode is impregnated with the electrolyte of the present invention, and the polymerizable composition-based electrolyte of the present invention is uniformly applied on either one of the electrodes. A method of forming a polymer solid electrolyte membrane and / or polymer gel electrolyte membrane having a uniform thickness on the electrode by polymerizing by the above-mentioned method after coating so as to have a uniform thickness may be adopted. Then, the other electrode is attached to the polymer solid electrolyte layer and / or the polymer gel electrolyte layer, placed in the structure for battery construction, and sealed with an insulating resin such as a polyolefin resin or an epoxy resin to obtain the desired You can also get a battery.

【0137】[0137]

【実施例】以下に本発明について代表的な例を示し具体
的に説明する。尚、これらは説明のための単なる例示で
あって、本発明はこれらに何ら制限されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below by showing typical examples. Note that these are merely examples for description, and the present invention is not limited to these.

【0138】実施例1:PT−A/ケッチェンブラック
(以下、「KB」と略す。質量組成比85:15)電極
材料の合成及びそれを用いた正極の成型 構造式(1)で表されるPT−AをKB存在下で重合
し、PT−AをKBに被覆した電極材料を製造した。 構造式(1)
Example 1: PT-A / Ketjen Black
(Hereinafter, abbreviated as “KB”. Mass composition ratio 85:15) Electrode
Synthesis of material and molding of positive electrode using the same PT-A represented by the structural formula (1) was polymerized in the presence of KB to produce an electrode material in which PT-A was coated on KB. Structural formula (1)

【0139】[0139]

【化16】 [Chemical 16]

【0140】PT−Aの重合方法は文献(Chemis
try Letters,946頁,2000年)に従
って、反応式(3)のごとく合成した。 反応式(3)
The method for polymerizing PT-A is described in the literature (Chemis.
It was synthesized according to reaction formula (3) according to try Letters, p. 946, 2000). Reaction formula (3)

【0141】[0141]

【化17】 [Chemical 17]

【0142】p−フェニレンジチオウレアとベンジルク
ロライドから合成したビス−S−ベンジル−p−フェニ
レンチオウレア(0.25mmol、1.02g)とp
−フェニレンジイソチオシアネート(0.25mmo
l、0.48g)をTHF500mlに溶解させた後、
0.22gのケッチェンブラックを添加し、400rp
mの攪拌速度、窒素中、100時間還流させた。この黒
色沈殿物反応液を濾過し、THF、エタノールで洗浄す
ることにより1.47gのPT−A/KB電極材料粉末
を得た。得られた粉末のCHNS元素分析、IRスペク
トルは目的の構造をほぼ支持していた。元素分析のC/
S元素比から電極材料粉末中のPT−A:KB重量比は
85:15と推定された。
Bis-S-benzyl-p-phenylenethiourea (0.25 mmol, 1.02 g) and p synthesized from p-phenylenedithiourea and benzyl chloride.
-Phenylene diisothiocyanate (0.25 mmo
1, 0.48 g) was dissolved in 500 ml of THF,
Add 0.22g of Ketjen Black, 400 rp
The mixture was refluxed in nitrogen at a stirring rate of m for 100 hours. The black precipitate reaction liquid was filtered and washed with THF and ethanol to obtain 1.47 g of PT-A / KB electrode material powder. The CHNS elemental analysis and IR spectrum of the obtained powder almost supported the target structure. Elemental analysis C /
From the S element ratio, the PT-A: KB weight ratio in the electrode material powder was estimated to be 85:15.

【0143】この電極材料粉末と電極結着剤としてポリ
フッ化ビニリデン(以下、「PVDF」と略す。)重量比
20:1で混合後、N−メチルピロリドン(以下、「N
MP」と略す。)を加えて、ペースト状にし、アルミ箔
(25μm)上にコーターで塗布、NMP揮発後、ロー
ルプレスで約100μm(アルミ箔厚み含む)に加圧成
型した。このシートを36mm角に切断し、電池用の正
極(96.03mg、質量組成比PT−A:KB:PV
DF=85:15:5)とした。上記正極の一部を9m
mφに打ち抜き、アルミ箔からはがしたところ、厚さ7
8μmで嵩密度0.95g/ccであった。このサンプ
ルを4端子導電率測定器で測定したところ、0.25S
/cm(25℃)であった。
The electrode material powder and polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as "PVDF") as an electrode binder were mixed in a weight ratio of 20: 1, and then mixed with N-methylpyrrolidone (hereinafter, "N-methylpyrrolidone").
Abbreviated as “MP”. ) Was added to form a paste, which was coated on an aluminum foil (25 μm) with a coater, volatilized with NMP, and pressure-molded to about 100 μm (including the aluminum foil thickness) with a roll press. This sheet was cut into 36 mm square, and the positive electrode for the battery (96.03 mg, mass composition ratio PT-A: KB: PV
DF = 85: 15: 5). 9m of part of the positive electrode
Punched to mφ and peeled off from aluminum foil, thickness 7
The bulk density was 0.95 g / cc at 8 μm. When this sample was measured with a 4-terminal conductivity meter, it was found to be 0.25S.
/ Cm (25 ° C).

【0144】比較例1:PT−A単独粉末の合成及びそ
れを用いた正極の成型 KBを入れない他は実施例1と同様に重合を行い、PT
−A単独粉末を合成した。即ち、100時間還流後、反
応液を濾過し、THF、エタノールで洗浄し黄色い粉末
として、PT−A0.98gを得た。得られた粉末のC
HNS元素分析、IRスペクトルは目的の構造をほぼ支
持していた。この重合体とKB、PVDFを質量組成比
85:15:5で混合し、NMPを加えよく混練してペ
ースト状にし、アルミ箔(25μm)上にコーターで塗
布、NMP揮発後、ロールプレスで約100μm(アル
ミ箔厚み含む)に加圧成型した。このシートを36mm
角に切断し、電池用の正極(95.02mg、質量組成
比PT−A:KB:PVDF=85:15:5)とし
た。上記正極の一部を9mmφに打ち抜き、アルミ箔か
らはがしたところ、厚さ78μmで嵩密度0.91g/
ccであった。このサンプルを4端子導電率測定器で測
定したところ、0.11S/cm(25℃)であった。
Comparative Example 1: Synthesis of PT-A single powder and its preparation
Polymerization was performed in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode molding KB using this was not added, and PT
-A single powder was synthesized. That is, after refluxing for 100 hours, the reaction solution was filtered and washed with THF and ethanol to obtain 0.98 g of PT-A as a yellow powder. C of the obtained powder
The HNS elemental analysis and IR spectrum almost supported the desired structure. This polymer, KB and PVDF were mixed at a mass composition ratio of 85: 15: 5, NMP was added and kneaded well to form a paste, which was coated on an aluminum foil (25 μm) with a coater. It was pressure-molded to 100 μm (including aluminum foil thickness). This sheet is 36mm
It was cut into a corner and used as a positive electrode for a battery (95.02 mg, mass composition ratio PT-A: KB: PVDF = 85: 15: 5). A part of the positive electrode was punched out to a diameter of 9 mm and peeled off from the aluminum foil. The thickness was 78 μm and the bulk density was 0.91 g /
It was cc. When this sample was measured with a 4-terminal conductivity meter, it was 0.11 S / cm (25 ° C.).

【0145】実施例2:PT−A/KB電極材料(質量
組成比75:25)の合成及びそれを用いた正極の成型 実施例1のKB量を変えた以外は実施例1と同様にし
て、PT−A:KB(質量組成比PT−A:KB=7
5:25)電極材料粉末を合成し、さらにPVDFを電
極結着剤に用い、正極(PT−A:KB:PVDF=7
5:25:5)として成型した。
Example 2: PT-A / KB electrode material (mass
PT-A: KB (mass composition ratio PT-A: KB =) in the same manner as in Example 1 except that the composition of the composition ratio of 75:25) and the molding of the positive electrode using the same were changed. 7
5:25) Electrode material powder was synthesized, PVDF was used as an electrode binder, and the positive electrode (PT-A: KB: PVDF = 7).
5: 25: 5).

【0146】比較例2:PT−A単独粉末の合成及びそ
れを用いた正極の成型 比較例1で合成したPT−A単独粉末を用いて、比較例
1と同様にしてPT−A:KB:PVDF(75:2
5:5)混合物を調整し、正極として成型した。
Comparative Example 2: Synthesis of PT-A single powder and its synthesis
Molding of positive electrode using the same PT-A: KB: PVDF (75: 2) using the PT-A single powder synthesized in Comparative Example 1 in the same manner as in Comparative Example 1.
5: 5) The mixture was prepared and molded as a positive electrode.

【0147】実施例3:PT−A/アセチレンブラック
(以下、「AB」と略す。)電極材料(質量組成比8
5:15)の合成及びそれを用いた正極の成型 実施例1において用いたKBの代わりにABを使用した
以外は、実施例1と同様にして、PT−A:AB(質量
組成比PT−A:AB=85:15)電極材料粉末を合
成し、さらにPVDFを電極結着剤に用い、正極(PT
−A:AB:PVDF=85:15:5)として成型し
た。
Example 3: PT-A / acetylene black
(Hereinafter, abbreviated as “AB”.) Electrode material (mass composition ratio 8
5:15) and molding of positive electrode using the same PT-A: AB (mass composition ratio PT-) in the same manner as in Example 1 except that AB was used instead of KB used in Example 1. A: AB = 85: 15) electrode material powder was synthesized, and PVDF was used as the electrode binder, and the positive electrode (PT
-A: AB: PVDF = 85: 15: 5).

【0148】比較例3:PT−A単独粉末を用いた正極
の成型 比較例1で合成したPT−A単独粉末を用いて、KBの
代わりにABを用いた以外は、比較例1と同様してPT
−A:AB:PVDF(85:15:5)混合物を調整
し、正極として成型した。
Comparative Example 3: Positive electrode using PT-A single powder
Molding of PT PT was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that AB was used instead of KB using the PT-A single powder synthesized in Comparative Example 1.
-A: AB: PVDF (85: 15: 5) mixture was prepared and molded as a positive electrode.

【0149】実施例4:PT−A系各種正極の導電率、
嵩密度の測定 実施例1〜実施例3、比較例1〜比較例3で得た、PT
−A系各種正極の導電率(25℃)、嵩密度を表1に示
す。
Example 4: Conductivity of various PT-A type positive electrodes,
Measurement of bulk density PT obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3
Table 1 shows the electrical conductivity (25 ° C.) and bulk density of each of the -A type positive electrodes.

【0150】[0150]

【表1】 [Table 1]

【0151】表1に示すように実施例1〜実施例3の重
合時にPT−Aと炭素材料を複合化したサンプルは、P
T−A単独粉末と炭素材料を後から混合した比較例1〜
比較例3に較べ、同じ質量組成比でも高い導電率及び高
い嵩密度を示した。
As shown in Table 1, the samples of Examples 1 to 3 in which PT-A and the carbon material were compounded at the time of polymerization were P
Comparative Examples 1 to 1 in which the T-A single powder and the carbon material were mixed later
Compared to Comparative Example 3, even with the same mass composition ratio, high conductivity and high bulk density were exhibited.

【0152】実施例5:PT−B/KB電極材料(質量
組成比85:15)の合成及びそれを用いた正極の成型 構造式(2)で表されるPT−BをKB存在下で重合
し、PT−BをKBに被覆した電極材料を製造した。
Example 5: PT-B / KB electrode material (mass
Synthesis of composition ratio 85:15) and molding of positive electrode using the same PT-B represented by the structural formula (2) was polymerized in the presence of KB to produce an electrode material in which PT-B was coated on KB.

【0153】構造式(2)Structural formula (2)

【0154】[0154]

【化18】 [Chemical 18]

【0155】PT−Bの重合方法は文献(特開2000
−248054号、公報)に従って、反応式(4)のご
とく合成した。
The method of polymerizing PT-B is described in the literature (JP 2000
No. 248054, gazette), it synthesize | combined like reaction formula (4).

【0156】反応式(4)Reaction formula (4)

【0157】[0157]

【化19】 [Chemical 19]

【0158】即ち、テレフタルチオアミド(18.4m
mol、3.6g)を95%蟻酸15cc/70%過塩
素酸水溶液15cc混合溶媒に懸濁後、KB(0.7
g)を添加し、30%過酸化水素(18.4mmol、
2.1cc)を滴下後、400rpmの撹拌速度、70
度で5時間反応させた。その後、室温に戻し、得られた
黒褐色沈澱溶液を蒸留水50ccで希釈し、濾過後、
水、THFで洗浄した。濾残を乾燥することにより黒色
固体としてPT−B/KB電極材料粉末、3.5gを得
た。得られた粉末のCHNS元素分析、IRスペクトル
は目的の構造をほぼ支持していた。元素分析のC/S元
素比から電極材料粉末中のPT−B/KB質量組成比は
85:15と推定された。
That is, terephthalthioamide (18.4 m
mol (3.6 g) was suspended in a mixed solvent of 95% formic acid 15 cc / 70% perchloric acid aqueous solution 15 cc, and KB (0.7
g) was added and 30% hydrogen peroxide (18.4 mmol,
2.1 cc) was added dropwise, and the stirring speed was 400 rpm, 70
The reaction was performed for 5 hours. Then, the temperature was returned to room temperature, the obtained blackish brown precipitate solution was diluted with 50 cc of distilled water, filtered,
It was washed with water and THF. The filter residue was dried to obtain PT-B / KB electrode material powder (3.5 g) as a black solid. The CHNS elemental analysis and IR spectrum of the obtained powder almost supported the target structure. From the C / S element ratio of the elemental analysis, the PT-B / KB mass composition ratio in the electrode material powder was estimated to be 85:15.

【0159】この電極材料粉末とPVDFを質量組成比
20/1で混合後、NMPを加えて、ペースト状にし、
アルミ箔(25μm)上にコーターで塗布、NMP揮発
後、ロールプレスで約100μm(アルミ箔厚み含む)
に加圧成型した。このシートを36mm角に切断し、電
池用の正極(101.1mg)とした。上記正極の一部
を9mmφに打ち抜き、アルミ箔からはがしたところ、
厚さ78μmで嵩密度1.00g/ccであった。この
サンプルを4端子導電率測定器で測定したところ、1.
05S/cm(25℃)であった。
After mixing this electrode material powder and PVDF at a mass composition ratio of 20/1, NMP was added to form a paste,
Coated on aluminum foil (25 μm) with a coater, volatilized with NMP, and then rolled to about 100 μm (including aluminum foil thickness).
Was pressure molded. This sheet was cut into a 36 mm square and used as a positive electrode (101.1 mg) for a battery. When a part of the positive electrode was punched out to 9 mmφ and peeled off from the aluminum foil,
The thickness was 78 μm and the bulk density was 1.00 g / cc. When this sample was measured with a 4-terminal conductivity meter, 1.
It was 05 S / cm (25 ° C.).

【0160】比較例4:PT−B単独粉末の合成及びそ
れを用いた正極の成型 KBを入れない他は実施例5と同様に重合を行い、黒色
のPT−B単独粉末3.0gを得た。得られた粉末のC
HNS元素分析、IRスペクトルは目的の構造をほぼ支
持していた。この重合体とKB、PVDFを質量組成比
85:15:5で混合し、NMPを加えよく混練してペ
ースト状にし、アルミ箔(25μm)上にコーターで塗
布、NMP揮発後、ロールプレスで約100μm(アル
ミ箔厚み含む)に加圧成型した。このシートを36mm
角に切断し、電池用の正極(98.30mg、質量組成
比PT−B:KB:PVDF=85:15:5)とし
た。上記正極の一部を9mmφに打ち抜き、アルミ箔か
らはがしたところ、厚さ78μmで嵩密度0.98g/
ccであった。このサンプルを4端子導電率測定器で測
定したところ、0.78S/cm(25℃)であった。
Comparative Example 4: Synthesis of PT-B single powder and its preparation
Polymerization was performed in the same manner as in Example 5 except that the positive electrode molding KB using this was not added, and 3.0 g of black PT-B alone powder was obtained. C of the obtained powder
The HNS elemental analysis and IR spectrum almost supported the desired structure. This polymer, KB and PVDF were mixed at a mass composition ratio of 85: 15: 5, NMP was added and kneaded well to form a paste, which was applied on an aluminum foil (25 μm) with a coater, and after NMP volatilization, it was rolled to about It was pressure-molded to 100 μm (including aluminum foil thickness). This sheet is 36mm
It was cut into a corner and used as a positive electrode for a battery (98.30 mg, mass composition ratio PT-B: KB: PVDF = 85: 15: 5). A part of the positive electrode was punched out to a diameter of 9 mm and peeled off from the aluminum foil. The thickness was 78 μm and the bulk density was 0.98 g /
It was cc. When this sample was measured with a 4-terminal conductivity meter, it was 0.78 S / cm (25 ° C.).

【0161】実施例6:PT−B/AB(質量組成比8
5:15)電極材料の合成及びそれを用いた正極の成型 KBに代えABを入れた以外は、実施例4と同様にして
PT−B/AB電極材料(重量組成比85:15)を合
成し、さらにPVDFを電極結着剤に用い、正極(PT
−A:AB:PVDF=85:15:5)として成型し
た。
Example 6: PT-B / AB (mass composition ratio 8
5:15) A PT-B / AB electrode material (weight composition ratio 85:15) was synthesized in the same manner as in Example 4 except that the electrode material was synthesized and a positive electrode molding using the same was replaced with AB. In addition, PVDF was used as the electrode binder, and the positive electrode (PT
-A: AB: PVDF = 85: 15: 5).

【0162】実施例7、8:PT−B/AB電極材料の
合成及びそれを用いた正極の成型 実施例6と同様にしてPT−B/AB電極材料(重量組
成比90:10または95:5)を合成し、さらにPV
DFを電極結着剤に用い、正極(PT−A:AB:PV
DF=90:10:5または95:5:5)として成型
した。
Examples 7 and 8: PT-B / AB electrode material
Synthesis and Molding of Positive Electrode Using the Same PT-B / AB electrode material (weight composition ratio 90:10 or 95: 5) was synthesized in the same manner as in Example 6, and PV was further added.
DF is used as an electrode binder, and the positive electrode (PT-A: AB: PV
DF = 90: 10: 5 or 95: 5: 5).

【0163】比較例5:PT−B単独粉末の合成及びそ
れを用いた正極の成型 比較例4で合成したPT−B単独粉末を用いて、KBの
代わりにABを用いた以外は、比較例1と同様してPT
−A:AB:PVDF(85:15:5)混合物を調整
し、正極として成型した。
Comparative Example 5: Synthesis of PT-B single powder and its synthesis
Molding of positive electrode using this PT-B was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that AB was used in place of KB using the PT-B single powder synthesized in Comparative Example 4.
-A: AB: PVDF (85: 15: 5) mixture was prepared and molded as a positive electrode.

【0164】実施例9:PT−B系各種正極の導電率、
嵩密度の測定 実施例5〜実施例8、比較例4、比較例5で得た、PT
−B系各種正極の導電率(25℃)、嵩密度を表2に示
す。
Example 9: Conductivity of various PT-B type positive electrodes,
Measurement of bulk density PT obtained in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 4 and 5
Table 2 shows the electric conductivity (25 ° C.) and bulk density of each of the -B type positive electrodes.

【0165】[0165]

【表2】 [Table 2]

【0166】表2に示すように実施例5〜実施例8の重
合時にPT−Bと炭素材料を複合化したサンプルは、P
T−B単独粉末と炭素材料を後から混合した比較例4、
比較例5に較べ、同じ質量組成比でも高い導電率及び高
い嵩密度を示した。
As shown in Table 2, the samples of Example 5 to Example 8 in which PT-B and the carbon material were composited at the time of polymerization were P
Comparative Example 4 in which the T-B single powder and the carbon material are later mixed,
Compared to Comparative Example 5, even with the same mass composition ratio, high conductivity and high bulk density were exhibited.

【0167】また表1のPT−A系正極に比較し、PT
−B系正極が高導電率であり、炭素材添加量を減らして
も導電率は高いことがわかった。
Further, as compared with the PT-A type positive electrode in Table 1, PT
It was found that the -B type positive electrode has high conductivity, and the conductivity is high even if the amount of carbon material added is reduced.

【0168】実施例10:Liメタル負極の製造 このLi箔200μmを20μmの銅箔上に圧着し、L
iメタル負極シートとした。このシートを40mm角に
切断し、電池用の負極とした。
Example 10: Production of Li Metal Negative Electrode 200 μm of this Li foil was pressure-bonded onto a 20 μm copper foil, and L
The i-metal negative electrode sheet was used. This sheet was cut into a 40 mm square to prepare a negative electrode for a battery.

【0169】実施例11:Li二次電池の製造、評価 アルゴン雰囲気グローブボックス内でLi負極(40m
m角)と実施例1〜3、5〜8、比較例1〜5で成型し
た各種PT正極とを、25μmのポリエチレンマイクロ
ポーラスフィルム製セパレータ(旭化成製ハイポア)を
介在させ、正極、負極が接触しないように貼りあわせ、
この積層体をPP/Al/PET3層ラミネートで作製
した袋(外装体)に入れた。ついで1モルのLiBF4
塩を含むエチルメチルカーボネート(EMC)と エチ
レンカーボネート(EC)の混合(7:3容積比)電解
液(1MLiBF4/EC+EMC(3:7))を添加
し、電解液を正極、負極、セパレータに含浸させ、減圧
で余分な電解液を排出した後、積層体の密閉度を上げて
封口し、図1に示すような、薄型ラミネート電池を作成
した。
Example 11: Production and evaluation of Li secondary battery Li negative electrode (40 m) in an argon atmosphere glove box.
m square) and the various PT positive electrodes formed in Examples 1 to 3 and 5 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 with a 25 μm polyethylene microporous film separator (Asahi Kasei high pore) interposed, and the positive electrode and negative electrode contact each other. Stick together to avoid
This laminated body was put in a bag (exterior body) made of a PP / Al / PET three-layer laminate. Then 1 mol of LiBF 4
Mixture of salt-containing ethyl methyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) (7: 3 volume ratio) Electrolyte solution (1M LiBF 4 / EC + EMC (3: 7)) was added and the electrolyte solution was applied to the positive electrode, negative electrode and separator. After impregnating and discharging the excess electrolytic solution under reduced pressure, the degree of airtightness of the laminate was increased and sealed to prepare a thin laminated battery as shown in FIG.

【0170】この電池を、25℃で、作動電圧2.0〜
4.5V、電流7mAで充放電を繰り返したところ、最
大放電容量、充放電50回後の放電容量は表3のごとく
なった。
This battery was operated at 25 ° C. with an operating voltage of 2.0 to
When charging and discharging were repeated at 4.5 V and a current of 7 mA, the maximum discharging capacity and the discharging capacity after 50 times of charging and discharging became as shown in Table 3.

【0171】[0171]

【表3】 [Table 3]

【0172】表3に示すように実施例1〜実施例3、実
施例5〜実施例8の重合時にPTと炭素材料を複合化し
たサンプルは、PT単独粉末と炭素材料を後から混合し
た比較例に較べ、同じ質量組成比でも、最大放電容量が
大きく、充放電を繰り返した場合の容量低下も少ない。
PT−A系正極系に比較し、PT−B系正極が初期高容
量である、充放電をくり返した場合の容量低下は大きか
った。
As shown in Table 3, the samples of Example 1 to Example 3 and Example 5 to Example 8 in which PT and the carbon material were compounded at the time of polymerization were compared with each other in which PT alone powder and the carbon material were later mixed. Compared to the example, even if the mass composition ratio is the same, the maximum discharge capacity is large, and the capacity decrease is small when charging and discharging are repeated.
Compared with the PT-A type positive electrode type, the PT-B type positive electrode had an initial high capacity, and the capacity decrease was large when charging and discharging were repeated.

【0173】実施例12:PT−B/気相成長黒鉛繊維
(以下、「VGCF」と略す。)(質量組成比85:1
5)電極材料の合成及びそれを用いた正極の成型 KBに代えVGCF(平均繊維径0.1μm、平均アス
ペクト比10)を入れた以外は、実施例4と同様にして
PT−B/VGCF電極材料(重量組成比85:15)
を合成し、さらにPVDFを電極結着剤に用い、正極
(PT−A:VGCF:PVDF=85:15:2)と
して成型した。
Example 12: PT-B / vapor grown graphite fiber
(Hereinafter, abbreviated as "VGCF".) (Mass composition ratio 85: 1
5) A PT-B / VGCF electrode was prepared in the same manner as in Example 4, except that VGCF (average fiber diameter 0.1 μm, average aspect ratio 10) was used instead of the synthesis of the electrode material and molding KB of the positive electrode using the same. Material (weight composition ratio 85:15)
Was synthesized, and PVDF was further used as an electrode binder to form a positive electrode (PT-A: VGCF: PVDF = 85: 15: 2).

【0174】得られたPT−A/VGCF正極としての
導電率(25℃)は1.80S/cm、嵩密度は1.00
g/ccであった。
The conductivity (25 ° C.) of the obtained PT-A / VGCF positive electrode was 1.80 S / cm, and the bulk density was 1.00.
It was g / cc.

【0175】実施例13:Li二次電池の製造、評価 実施例12で作製したPT−B/VGCF正極を用い
て、実施例11と同様にして図1に示すような、薄型ラ
ミネート電池を作成した。この電池を、25℃で、作動
電圧2.0〜4.5V、電流7mAで充放電を繰り返し
たところ、最大放電容量は32.8mAh、充放電50
回後の放電容量は26.3mAhであった。
Example 13: Production and evaluation of Li secondary battery Using the PT-B / VGCF positive electrode prepared in Example 12, a thin laminated battery as shown in FIG. 1 was prepared in the same manner as in Example 11. did. When this battery was repeatedly charged and discharged at 25 ° C. with an operating voltage of 2.0 to 4.5 V and a current of 7 mA, the maximum discharge capacity was 32.8 mAh and the charge and discharge was 50.
The discharge capacity after rotation was 26.3 mAh.

【0176】実施例14:熱重合性組成物の調製 トリエチレングリコールジアクリレート(以下、「TE
GA」と略す。)と(1.0g)と5.0gのEMC、
2.0gのEC、0.85gのLiBF4及び重合抑制
剤2,4ージフェニルー4−メチルー1ーペンテン1.
8mg、熱重合開始剤としてt−ヘキシルパーオキシピ
バレート(商品名パーヘキシルPV、日本油脂(株)
製)18mgをアルゴン雰囲気中でよく混合し、高分子
固体電解質用重合性組成物Aを得た。
Example 14: Preparation of thermopolymerizable composition Triethylene glycol diacrylate (hereinafter referred to as "TE
Abbreviated as “GA”. ) And (1.0 g) and 5.0 g of EMC,
2.0 g EC, 0.85 g LiBF 4 and polymerization inhibitor 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene 1.
8 mg, t-hexyl peroxypivalate (trade name perhexyl PV, NOF Corporation) as a thermal polymerization initiator
18 mg) was thoroughly mixed in an argon atmosphere to obtain a polymerizable composition A for solid polymer electrolyte.

【0177】実施例15:高分子固体電解質膜の作製 実施例14で調製した高分子固体電解質用重合性組成物
Aにアルゴン雰囲気下、無機微粒子としてアルミニウム
オキサイドC(二次粒子平均粒径約0.2μm、日本
アエロジル(株)製、比表面積約100m2/g)を
0.20g添加し、5分間撹拌 混合することにより、
乳白色の無機微粒子入り高分子固体電解質用重合性組成
物Bとした。
Example 15: Preparation of Polymer Solid Electrolyte Membrane The polymerizable composition A for polymer solid electrolyte prepared in Example 14 was subjected to argon atmosphere in the presence of aluminum oxide C (secondary particles having an average particle size of about 0). .2 μm, Japan
By adding 0.20 g of Aerosil Co., Ltd., specific surface area of about 100 m2 / g, and stirring and mixing for 5 minutes,
A polymerizable composition B for a polymer solid electrolyte containing milky white inorganic particles was prepared.

【0178】この組成物Bをアルゴン雰囲気下、ポリプ
ロピレン(PP)フィルム上に30μm厚に塗布した後
さらにPPフィルムを被せ、このPPフィルム一対をさ
らに1.1mm厚のガラス板2枚間に挟み込んだ。次にこ
のガラス板組を60℃で60分加熱した後、ガラス板と
PPフィルムを剥離したところ、高分子固体電解質膜が
約30μmの薄い白濁色の自立膜として得られた。
The composition B was coated on a polypropylene (PP) film in a thickness of 30 μm under an argon atmosphere, further covered with a PP film, and the pair of PP films was further sandwiched between two glass plates having a thickness of 1.1 mm. . Next, after heating this glass plate set at 60 ° C. for 60 minutes, the glass plate and the PP film were peeled off, and a polymer solid electrolyte membrane was obtained as a thin white turbid color self-supporting membrane of about 30 μm.

【0179】このフィルムの25℃、−10℃でのイオ
ン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、それ
ぞれ、3.5×10 3、0.8×10-3S/cmであ
った。
[0179] 25 ° C. This film was measured for ionic conductivity at -10 ° C. by an impedance method, respectively, 3.5 × 10 - 3, it was 0.8 × 10 -3 S / cm.

【0180】実施例16:固体状Li二次電池の製造、
評価 アルゴン雰囲気グローブボックス内でLi負極(40m
m角)と実施例5で成型したPT―B/KB正極とを、
実施例15で製造した30μmの高分子固体電解質膜を
介在させ、正極、負極が接触しないように貼りあわせ、
この積層体をPP/Al/PET3層ラミネートで作製
した袋(外装体)に入れた。ついで実施例14で製造し
た高分子固体電解質用熱重合性組成物Aを添加し、組成
物Aを正極並びにラミネート内全体に含浸させ、減圧で
余分な組成物Aを排出した後、積層体の密閉度を上げて
封口後、60℃で60分加熱することにより、組成物A
を硬化させることにより、した、図1に示す薄型ラミネ
ート電池で電解質が固体化した電池を作成した。
Example 16: Production of solid state Li secondary battery,
Evaluation Li negative electrode (40 m
m square) and the PT-B / KB positive electrode molded in Example 5,
The polymer solid electrolyte membrane having a thickness of 30 μm produced in Example 15 was interposed, and the positive electrode and the negative electrode were attached so as not to come into contact with each other,
This laminated body was put in a bag (exterior body) made of a PP / Al / PET three-layer laminate. Then, the thermopolymerizable composition A for solid polymer electrolyte prepared in Example 14 was added to impregnate the whole composition into the positive electrode and the laminate, and the excess composition A was discharged under reduced pressure. After increasing the degree of tightness and sealing, the composition A is heated at 60 ° C. for 60 minutes.
By curing the above, the thin laminated battery shown in FIG. 1 in which the electrolyte was solidified was prepared.

【0181】この電池を、25℃で、作動電圧2.0〜
4.5V、電流7mAで充放電を繰り返したところ、最
大放電容量は35.3mAhと液体系電解質より低下し
たが、充放電50回後の放電容量は32.5mAhと改
善され、充放電による劣化が改善された。
This battery was operated at 25 ° C. and an operating voltage of 2.0 to
When the battery was repeatedly charged and discharged at 4.5 V and a current of 7 mA, the maximum discharge capacity was 35.3 mAh, which was lower than that of the liquid electrolyte, but the discharge capacity after 50 times of charge and discharge was improved to 32.5 mAh, and deterioration due to charge and discharge was observed. Has been improved.

【0182】[0182]

【発明の効果】本発明の炭素材料の表面にイオウを含む
化合物の重合体が形成していることを特徴とする電極材
料は、従来のLi系電極材料に比べてエネルギー密度な
どの点で優れており、さらにこの電極材料からなる電極
は室温で十分な電流を取り出すことができる。また、そ
の製造方法としてイオウを含む化合物の重合体の合成時
に均一に複合しているため、高導電性で成型性が良好で
ある。
EFFECTS OF THE INVENTION The electrode material characterized in that the polymer of the compound containing sulfur is formed on the surface of the carbon material of the present invention is superior in the energy density and the like as compared with the conventional Li-based electrode material. Further, the electrode made of this electrode material can take out a sufficient current at room temperature. Further, as a method for producing the same, since it is uniformly compounded at the time of synthesizing a polymer of a compound containing sulfur, it has high conductivity and good moldability.

【0183】また、該電極材料からなる電極は、Li吸
収放出による充放電容量が高く、また充放電の繰り返し
に対しても安定である。従って、該電極を用いたLi二
次電池も高エネルギー密度で充放電サイクル特性に優れ
ている。さらに、該二次電池の電解質に固体及び/また
はゲル電解質を用いることができる為、さらに安定で、
信頼性、安全性に優れた電池とすることができる。
The electrode made of the electrode material has a high charge / discharge capacity due to Li absorption / desorption, and is stable against repeated charge / discharge. Therefore, the Li secondary battery using the electrode also has a high energy density and excellent charge / discharge cycle characteristics. Furthermore, since a solid and / or gel electrolyte can be used as the electrolyte of the secondary battery, it is more stable,
A battery having excellent reliability and safety can be obtained.

【0184】[0184]

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

【図1】図1は本発明のLi二次電池の一例として示
す、薄型電池の実施例の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of a thin battery shown as an example of a Li secondary battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 電解質 3 負極 4 集電体 5 リード線 6 ラミネート外装体 1 positive electrode 2 electrolyte 3 Negative electrode 4 Current collector 5 lead wires 6 Laminated exterior body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AK15 AL02 AL04 AL06 AL07 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 CJ14 CJ22 DJ08 DJ15 DJ16 EJ04 HJ01 HJ05 HJ08 HJ14 HJ20 5H050 AA02 AA07 AA08 AA15 BA17 BA18 CA26 CB02 CB05 CB07 CB08 CB12 DA10 EA08 EA09 EA10 FA16 FA17 FA18 GA15 GA22 HA01 HA05 HA08 HA14 HA17    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AK15                       AL02 AL04 AL06 AL07 AL12                       AM00 AM02 AM03 AM04 AM05                       AM07 AM16 BJ04 CJ14 CJ22                       DJ08 DJ15 DJ16 EJ04 HJ01                       HJ05 HJ08 HJ14 HJ20                 5H050 AA02 AA07 AA08 AA15 BA17                       BA18 CA26 CB02 CB05 CB07                       CB08 CB12 DA10 EA08 EA09                       EA10 FA16 FA17 FA18 GA15                       GA22 HA01 HA05 HA08 HA14                       HA17

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素材料の表面に、イオウを含む化合物
の重合体が形成していることを特徴とする電極材料。
1. An electrode material in which a polymer of a compound containing sulfur is formed on the surface of a carbon material.
【請求項2】 イオウを含む化合物の重合体が、ジチア
ゾリン環及び/又はジチアゾリウム環の少なくとも一種
以上を含有する重合体であることを特徴とする請求項1
に記載の電極材料。
2. The polymer of a compound containing sulfur is a polymer containing at least one dithiazoline ring and / or dithiazolium ring.
The electrode material according to.
【請求項3】 イオウを含む化合物の重合体が、下記の
一般式(1)で表される重合体であることを特徴とする
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の電極材料。 一般式 (1) 【化1】 (式中R1は水素、ハロゲン、ニトロ基、ヘテロ原子を
有してもよい炭素数1〜炭素数20の有機基を表し、ベ
ンゼン環に複数個独立に結合してもよい。nは整数であ
る。)
3. The electrode material according to claim 1 or 2, wherein the polymer of the compound containing sulfur is a polymer represented by the following general formula (1). General formula (1) (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, or an organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hetero atom, and plural R 1 may be independently bonded to the benzene ring. N is an integer. It is.)
【請求項4】 イオウを含む化合物の重合体が、下記の
一般式(2)で表される重合体であることを特徴とする
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の電極材料。 一般式 (2) 【化2】 (式中R2は水素、ハロゲン、ニトロ基、ヘテロ原子を
有してもよい炭素数1〜炭素数20の有機基を表し、ベ
ンゼン環に複数個独立に結合してもよい。mは整数であ
る。Xはアニオンを表す。)
4. The electrode material according to claim 1 or 2, wherein the polymer of the compound containing sulfur is a polymer represented by the following general formula (2). General formula (2) (In the formula, R 2 represents hydrogen, a halogen, a nitro group, or an organic group having 1 to 20 carbon atoms which may have a hetero atom, and a plurality of R 2 may be independently bonded to the benzene ring. M is an integer. And X represents an anion.)
【請求項5】 炭素材料が、カーボンブラック類、活性
炭類、炭素繊維類、及び黒鉛類から成る群から選ばれた
少なくとも一種以上であることを特徴とする請求項1〜
請求項4のいずれかに記載の電極材料。
5. The carbon material is at least one selected from the group consisting of carbon blacks, activated carbons, carbon fibers, and graphites.
The electrode material according to claim 4.
【請求項6】 炭素材料が、アスペクト比5以上の繊維
状炭素材料であることを特徴とする請求項1〜請求項5
のいずれかに記載の電極材料。
6. The carbon material is a fibrous carbon material having an aspect ratio of 5 or more, wherein the carbon material is a fibrous carbon material.
The electrode material according to any one of 1.
【請求項7】 炭素材料の含有率が、1質量%〜50質
量%の範囲であることを特徴とする請求項1〜請求項6
のいずれかに記載の電極材料。
7. The content of the carbon material is in the range of 1% by mass to 50% by mass, wherein the content is in the range of 1% by mass to 50% by mass.
The electrode material according to any one of 1.
【請求項8】 25℃の体積導電率が0.1S/cm以
上である請求項1〜請求項7のいずれかに記載の電極材
料。
8. The electrode material according to claim 1, which has a volume conductivity at 25 ° C. of 0.1 S / cm or more.
【請求項9】 炭素材料の存在下に、イオウを有する化
合物の重合体を形成することを特徴とする請求項1〜請
求項8のいずれかに記載の電極材料の製造方法。
9. The method for producing an electrode material according to claim 1, wherein a polymer of a compound having sulfur is formed in the presence of a carbon material.
【請求項10】 炭素材料の存在下に、イソチオシアネ
ート基を有する化合物と(S−アルキル)チオウレア基
とを反応させて、該炭素材料の表面にイオウを有する化
合物の重合体を形成することを特徴とする請求項1〜請
求項8のいずれかに記載の電極材料の製造方法。
10. The method of reacting a compound having an isothiocyanate group with a (S-alkyl) thiourea group in the presence of a carbon material to form a polymer of a compound having sulfur on the surface of the carbon material. The method for producing the electrode material according to any one of claims 1 to 8, which is characterized.
【請求項11】 炭素材料の存在下に、チオアミド基を
有する化合物を酸化縮重合して、該炭素材料の表面にイ
オウを有する化合物の重合体を形成することを特徴とす
る請求項1〜請求項8のいずれかに記載の電極材料の製
造方法。
11. A compound of thioamide group-containing compound is oxidized and polycondensed in the presence of a carbon material to form a polymer of a compound having sulfur on the surface of the carbon material. Item 9. A method for producing an electrode material according to any one of items 8.
【請求項12】 請求項1〜請求項8のいずれかに記載
の電極材料を構成要素の一つとして含むことを特徴とす
る電池用電極。
12. A battery electrode, comprising the electrode material according to claim 1 as one of constituent elements.
【請求項13】 Liイオン吸収、放出により酸化還元
反応が可能なことを特徴とする請求項12に記載の電池
用電極。
13. The battery electrode according to claim 12, wherein a redox reaction is possible by absorbing and releasing Li ions.
【請求項14】 電極密度が0.8g/cm3以上であ
ることを特徴とする請求項12又は請求項13のいずれ
かに記載の電池用電極。
14. The battery electrode according to claim 12, wherein the electrode density is 0.8 g / cm 3 or more.
【請求項15】 請求項12〜請求項14のいずれかに
記載の電池用電極を構成要素の一つとして含むことを特
徴とする電池。
15. A battery comprising the battery electrode according to claim 12 as one of constituent elements.
【請求項16】 請求項12〜請求項14のいずれかに
記載の電池用電極を構成要素の一つとして含み、Liイ
オン吸収放出による充放電反応が可能で且つ非水系電解
質を用いることを特徴とする非水系二次電池。
16. A battery comprising the battery electrode according to any one of claims 12 to 14 as one of the constituent elements, capable of performing a charge / discharge reaction by absorbing and releasing Li ions, and using a non-aqueous electrolyte. Non-aqueous secondary battery to be.
【請求項17】 非水系電解質が、固体電解質及びゲル
電解質から成る群から選ばれた少なくとも一種以上であ
ることを特徴とする請求項16に記載の非水系二次電
池。
17. The non-aqueous secondary battery according to claim 16, wherein the non-aqueous electrolyte is at least one selected from the group consisting of a solid electrolyte and a gel electrolyte.
【請求項18】 固体電解質又はゲル電解質が、二重結
合を有する重合性化合物とLiイオン伝導性物質との混
合物を反応させて得られる電解質であることを特徴とす
る請求項17に記載の非水系二次電池。
18. The non-electrolyte according to claim 17, wherein the solid electrolyte or gel electrolyte is an electrolyte obtained by reacting a mixture of a polymerizable compound having a double bond and a Li ion conductive substance. Aqueous secondary battery.
【請求項19】 固体電解質又はゲル電解質に、少なく
とも一種以上の非電子伝導性粉末が含まれることを特徴
とする請求項17又は請求項18のいずれかに記載の非
水系二次電池。
19. The non-aqueous secondary battery according to claim 17, wherein the solid electrolyte or gel electrolyte contains at least one kind of non-electroconductive powder.
【請求項20】 非電子伝導性粉末が、0.001μm
〜10μmの範囲の粒子径を有する無機粉末であること
を特徴とする請求項19に記載の非水系二次電池。
20. The non-electroconductive powder is 0.001 μm
The non-aqueous secondary battery according to claim 19, which is an inorganic powder having a particle diameter in the range of 10 µm.
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