JP2008288022A - Electrode active material for energy storage device, and energy storage device - Google Patents

Electrode active material for energy storage device, and energy storage device Download PDF

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JP2008288022A JP2007131498A JP2007131498A JP2008288022A JP 2008288022 A JP2008288022 A JP 2008288022A JP 2007131498 A JP2007131498 A JP 2007131498A JP 2007131498 A JP2007131498 A JP 2007131498A JP 2008288022 A JP2008288022 A JP 2008288022A
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友 大塚
Nobuhiko Hojo
伸彦 北條
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that, although various studies have been hitherto made for using as an electrode active material, an organic compound, with which weight saving and higher energy density of an energy storage device can be expected, repetition characteristics tend to be deteriorated in accordance with the charge/discharge cycles. <P>SOLUTION: An allene compound (1) capable of forming a conjugate structure by π electrons on an molecular plane is used as an electrode active material. The compound will not change its structure before and after charge/discharge reaction, so that material deterioration due to charge/discharge cycles scarcely occurs if the compound is used for the electrode active material, and an energy storage device with excellent repetition characteristics can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、蓄電デバイス用電極活物質および蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electrode active material for an electricity storage device and an electricity storage device.

従来から、充放電可能な蓄電デバイスは、ガソリンと電気という2つのエネルギーを利用して駆動するハイブリッド自動車、移動体通信機器、携帯電子機器などの各種電子機器などの電源、無停電電源などに用いられている。最近では、ハイブリッド自動車や電子機器の著しい普及に伴い、蓄電デバイスに対する高性能化への要求が非常に大きくなっている。具体的には、容量、出力、繰返し特性などの特性について、一層の高性能化が望まれている。蓄電デバイスの高性能化については、様々な研究および提案がなされている。特に、正極活物質および負極活物質といった電極活物質の高エネルギー密度化は、蓄電デバイス自体の高エネルギー化に直接的に結びつく。このため、電極活物質について、材料開発の取り組みが積極的に行われている。   Conventionally, chargeable / dischargeable power storage devices are used for power supplies such as hybrid vehicles, mobile communication devices, portable electronic devices, and uninterruptible power supplies that are driven by using two types of energy, gasoline and electricity. It has been. Recently, with the remarkable spread of hybrid vehicles and electronic devices, the demand for higher performance of power storage devices has become very large. Specifically, higher performance is desired for characteristics such as capacity, output, and repetition characteristics. Various studies and proposals have been made for improving the performance of power storage devices. In particular, an increase in energy density of an electrode active material such as a positive electrode active material and a negative electrode active material directly leads to an increase in energy of the electricity storage device itself. For this reason, efforts have been actively made on material development for electrode active materials.

たとえば、電極活物質として、一般式
+−S−R−S−M+
〔式中、Rは2価の脂肪族有機基または2価の芳香族有機基を示す。M+はプロトンまたは金属カチオンを示す。〕
で表される含硫黄有機化合物が提案されている(たとえば、特許文献1および特許文献2参照)。この含硫黄有機化合物は、電気化学的酸化反応によりジスルフィド結合を形成して互いに結合し、一般式
+-S−R−S−S−R−S−S−R−S-−M+
〔式中、RおよびM+は上記に同じ。〕
で表される3量体となる。この3量体は、電気化学的還元反応によりジスルフィド結合が開裂し、元の含硫黄有機化合物となる。このように、特許文献1および2に開示の技術は、ジスルフィド結合の形成および開裂を利用して酸化還元反応を行うものである。しかしながら、ジスルフィド結合は、開裂後に再結合する頻度が少ないため、含硫黄有機化合物には繰返し特性が低いという問題がある。また、開裂後に再結合する頻度が少ないということは、開裂を繰り返す毎に反応部位が減少することを示している。したがって、含硫黄有機化合物は理論的には高エネルギー密度を有するものの、実施用に際しては長期にわたって高エネルギー密度を保持することはできない。また、硫黄を電極活物質として用いることも提案されている(たとえば、特許文献3参照)。しかしながら、この技術でもジスルフィド結合の形成および開裂が利用されるので、繰返し特性が低いという問題がある。
For example, as an electrode active material, a general formula
M + -S-R-S-M +
[Wherein, R represents a divalent aliphatic organic group or a divalent aromatic organic group. M + represents a proton or a metal cation. ]
(See, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). This sulfur-containing organic compound forms a disulfide bond by an electrochemical oxidation reaction and bonds to each other.
M + S−R−S−S−R−S−S−R−S −M +
[Wherein, R and M + are the same as above. ]
It becomes a trimer represented by. In this trimer, the disulfide bond is cleaved by an electrochemical reduction reaction, and the original sulfur-containing organic compound is obtained. As described above, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 perform oxidation-reduction reactions using formation and cleavage of disulfide bonds. However, since disulfide bonds are less frequently recombined after cleavage, there is a problem that sulfur-containing organic compounds have low repeatability. Further, the fact that the frequency of recombination after cleavage is low indicates that the reaction site decreases each time the cleavage is repeated. Therefore, although the sulfur-containing organic compound theoretically has a high energy density, the high energy density cannot be maintained for a long time in practical use. It has also been proposed to use sulfur as an electrode active material (see, for example, Patent Document 3). However, this technique also has the problem of low repeatability because it utilizes disulfide bond formation and cleavage.

また、電極活物質として、π電子共役雲を有する有機化合物であるテトラチアフルバレン化合物(以下「TTF化合物」とする)が提案されている(たとえば、特許文献4および特許文献5参照)。特許文献4および5に記載のTTF化合物は、分子構造の中心に酸化還元部位である2つの含硫黄5員複素環が存在し、該5員複素環にπ電子共役雲を有する芳香環などが置換した化学構造を有する。また、TTF化合物は、高速で可逆的な電気化学反応を行い、260mAh/gという高いエネルギー密度を有する。しかしながら、TTF化合物は、有機溶媒に可溶であるため、蓄電デバイスの電極活物質として用いた場合に、有機溶媒を含む電解質に溶解するという問題がある。この問題を解消または緩和するために、高分子量化、誘導体化などが行われている。その具体的な手法としては、たとえば、TTF化合物へのエチレンジチオ基などの置換基の導入が挙げられる。置換基の導入は、一般には、有機化合物の物性を劇的に変化させるが、従来のTTF化合物では、置換基の導入位置が、酸化還元部位である5員環に限定されるので、酸化還元反応に必要な特性が低下するおそれがある。   Further, as an electrode active material, a tetrathiafulvalene compound (hereinafter referred to as “TTF compound”), which is an organic compound having a π-electron conjugated cloud, has been proposed (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5). The TTF compounds described in Patent Documents 4 and 5 have two sulfur-containing 5-membered heterocycles that are redox sites in the center of the molecular structure, and an aromatic ring having a π-electron conjugated cloud in the 5-membered heterocycle. It has a substituted chemical structure. In addition, the TTF compound performs a reversible electrochemical reaction at high speed and has a high energy density of 260 mAh / g. However, since the TTF compound is soluble in an organic solvent, there is a problem that when the TTF compound is used as an electrode active material of an electricity storage device, it dissolves in an electrolyte containing the organic solvent. In order to eliminate or alleviate this problem, high molecular weight, derivatization, and the like are performed. Specific examples of the method include introduction of a substituent such as an ethylenedithio group into a TTF compound. In general, introduction of a substituent dramatically changes the physical properties of the organic compound. However, in conventional TTF compounds, the introduction position of the substituent is limited to a five-membered ring that is a redox site. Properties necessary for the reaction may be deteriorated.

米国特許第4833048号明細書US Pat. No. 4,833,048 特許第2715778号明細書Japanese Patent No. 2715778 米国特許第5523179号明細書US Pat. No. 5,523,179 特開2004−111374号公報JP 2004-111374 A 特開2004−342605号公報JP 2004-342605 A

本発明の目的は、高容量、高出力かつ長期にわたる良好な繰返し特性を示し、蓄電デバイス用電極活物質として有用な有機化合物および該有機化合物を電極活物質として含有する蓄電デバイスを提供することである。   An object of the present invention is to provide an organic compound useful as an electrode active material for an electricity storage device and an electricity storage device containing the organic compound as an electrode active material, exhibiting high capacity, high output, and good long-term repeatability. is there.

本発明者らは、上記課題を解決するための研究過程において、まず、酸化還元反応を行い得る有機化合物について着目した。ここで、酸化還元反応を行い得る有機化合物とは、酸化還元反応に伴って価数変化を起こすとともに、分解などが起こり難い化学的に安定な酸化体および還元体を形成し得る有機化合物である。
また、酸化還元反応を行い得る有機化合物が、どのような酸化還元反応を行うかが重要になる。たとえば、結合の開裂および再結合を利用した酸化還元反応では、再結合の頻度が少なく、繰返し特性が低いという問題がある。また、酸化体、還元体が中性状態/ラジカル状態をとる酸化還元反応では、化学的に安定なラジカル状態を形成する必要がある。ラジカル体は一般には不安定であるが、たとえば、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルは安定なラジカル状態を形成する化合物として知られている。この化合物はラジカルが発生する部位であるNO位の両側に立体的に大きなメチル基を4つ配置することによりラジカルが安定化されている。しかしながら、この化合物では、酸化還元反応に関与しない4つのメチル基がラジカル発生部位の近傍に存在し、さらにラジカル発生部位がNO位のみに限定されることから、高エネルギー密度化が困難である。高エネルギー密度化には、多数のラジカル発生部位を有することが必要である。
In the research process for solving the above-mentioned problems, the present inventors first focused on an organic compound capable of performing a redox reaction. Here, the organic compound capable of performing the oxidation-reduction reaction is an organic compound that can form a chemically stable oxidant and reductant that cause a change in valence along with the oxidation-reduction reaction and hardly undergo decomposition or the like. .
In addition, what kind of oxidation-reduction reaction an organic compound capable of performing oxidation-reduction reaction becomes important. For example, an oxidation-reduction reaction using bond cleavage and recombination has a problem that the frequency of recombination is low and the repetition characteristics are low. In addition, in a redox reaction in which an oxidant and a reductant take a neutral state / radical state, it is necessary to form a chemically stable radical state. Although radical bodies are generally unstable, for example, 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl is known as a compound that forms a stable radical state. In this compound, radicals are stabilized by arranging four sterically large methyl groups on both sides of the NO position, which is a site where radicals are generated. However, in this compound, four methyl groups that do not participate in the oxidation-reduction reaction are present in the vicinity of the radical generation site, and further, the radical generation site is limited to only the NO position, so it is difficult to increase the energy density. In order to increase the energy density, it is necessary to have a large number of radical generation sites.

そこで、本発明者らは、π電子共役雲上の電子を酸化、還元反応に用いることに着目し、さらに研究を進めた。π電子共役雲を有し、酸化還元反応を行う有機化合物としては、たとえば、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子化合物が知られている。これらは分子内でπ電子共役雲が大きく広がっているために、単位ユニット(アニリン環またはピロール環1個)当たりの反応電子数が0.5電子反応以下である。したがって、一般的には、π電子共役雲が広がった構造は高エネルギー密度化には適さないといえる。   Therefore, the inventors focused on using electrons on the π-electron conjugated cloud for oxidation and reduction reactions, and further studied. For example, conductive polymer compounds such as polyaniline and polypyrrole are known as organic compounds having a π-electron conjugated cloud and performing a redox reaction. In these molecules, since the π-electron conjugated cloud is greatly spread in the molecule, the number of reaction electrons per unit unit (one aniline ring or one pyrrole ring) is 0.5 electron reaction or less. Therefore, in general, it can be said that a structure in which a π-electron conjugated cloud spreads is not suitable for increasing the energy density.

本発明者らは、次に、酸化体および還元体の両方がヒュッケル則を満たす酸化還元反応を行う有機化合物について着目し、さらに鋭意研究を行った。その結果、分子の中心にπ電子共役雲を有するベンゼン環などの芳香環を含む部位を有し、かつ分子の両端に酸化還元部位を有し、従来のTTF化合物とは化学構造の異なる有機化合物が、蓄電デバイス用電極活物質として有用であることを見出した。ここで、酸化還元部位は、孤立電子対を持つ硫黄原子2個をヘテロ原子として含む5員複素環基である。この有機化合物は、π電子共役雲を有する芳香環が分子中で大きな割合を占めるにもかかわらず、非常に高いエネルギー密度を有する。また、この有機化合物では、2つの酸化還元部位の間に芳香環を含む部位を導入することによって、電極活物質に必要な諸物性を低下させることなく、誘導体化をも達成している。すなわち、本発明者らは、この有機化合物を電極活物質として用いれば、容量および出力が高く、長期的な繰返し特性に優れた蓄電デバイスが得られることを見出し、本発明を完成した。   Next, the inventors focused on an organic compound that performs an oxidation-reduction reaction in which both an oxidant and a reductant satisfy the Hückel rule, and further conducted intensive studies. As a result, an organic compound having a site containing an aromatic ring such as a benzene ring having a π-electron conjugated cloud at the center of the molecule and a redox site at both ends of the molecule and having a chemical structure different from that of a conventional TTF compound However, it discovered that it was useful as an electrode active material for electrical storage devices. Here, the redox site is a 5-membered heterocyclic group containing two sulfur atoms having a lone electron pair as a heteroatom. This organic compound has a very high energy density even though the aromatic ring having a π-electron conjugated cloud accounts for a large proportion in the molecule. Further, in this organic compound, derivatization is also achieved without reducing various physical properties necessary for the electrode active material by introducing a site containing an aromatic ring between two redox sites. That is, the present inventors have found that, when this organic compound is used as an electrode active material, an electricity storage device having high capacity and output and excellent long-term repeatability can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、一般式

Figure 2008288022
〔式中、Aは4価の芳香族基または4価のヘテロ芳香族基を示す。Aで示される芳香族基およびヘテロ芳香族基は、置換基として、アルキル基、鎖状不飽和脂肪族基、環状不飽和脂肪族基、鎖状飽和脂肪族基、環状飽和脂肪族基、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有していてもよい。R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。〕
で表されるアレン化合物(1)を電極活物質として含む蓄電デバイス用電極活物質に係る。 That is, the present invention has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, A represents a tetravalent aromatic group or a tetravalent heteroaromatic group. The aromatic group and heteroaromatic group represented by A include, as a substituent, an alkyl group, a chain unsaturated aliphatic group, a cyclic unsaturated aliphatic group, a chain saturated aliphatic group, a cyclic saturated aliphatic group, a halogen You may have at least 1 group chosen from the group which consists of an atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. ]
The electrode active material for electrical storage devices which contains the allene compound (1) represented by these as an electrode active material.

アレン化合物(1)は、一般式

Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は上記に同じ。Arは、ベンゼン環またはベンゼン縮合環を示し、これらの環はそれぞれ置換基として低級アルキル基を有していてもよい。nは1以上の整数を示す。〕
で表されるアレン化合物(2)であることが好ましい。 The allene compound (1) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 are the same as above. Ar represents a benzene ring or a benzene condensed ring, and each of these rings may have a lower alkyl group as a substituent. n represents an integer of 1 or more. ]
It is preferable that it is an allene compound (2) represented by these.

アレン化合物(1)は、一般式

Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は上記に同じ。A1はアリーレン基を示す。A1で示されるアリーレン基は、置換基として、アルキル基、鎖状不飽和脂肪族基、環状不飽和脂肪族基、鎖状飽和脂肪族基、環状飽和脂肪族基、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有していてもよい。〕
で表されるアレン化合物(3)であることが好ましい。 The allene compound (1) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 are the same as above. A 1 represents an arylene group. The arylene group represented by A 1 includes, as a substituent, an alkyl group, a chain unsaturated aliphatic group, a cyclic unsaturated aliphatic group, a chain saturated aliphatic group, a cyclic saturated aliphatic group, a halogen atom, a nitrogen atom, You may have at least 1 group chosen from the group which consists of an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. ]
It is preferable that it is an allene compound (3) represented by these.

アレン化合物(3)は、一般式


Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は上記に同じ。は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。R5〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基または基
Figure 2008288022
(式中R1およびR2は上記に同じ。)を示す。〕
で表されるアレン化合物(4)であることが好ましい。 The allene compound (3) has the general formula


Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 are the same as above. Each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. R 5 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a group
Figure 2008288022
(Wherein R 1 and R 2 are the same as above). ]
It is preferable that it is an allene compound (4) represented by these.

アレン化合物(3)は、一般式

Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は上記に同じ。R9〜R12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を示す。〕
で表されるアレン化合物(5)であることが好ましい。 The allene compound (3) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 are the same as above. R 9 to R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxy group. ]
It is preferable that it is an allene compound (5) represented by these.

また本発明は、一般式

Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は上記に同じ。A’は、置換基としてエチニル基、2−プロぺニル基または3−ブテニル基を有する4価の芳香族基または4価のヘテロ芳香族基を示す。A’で示される芳香族基およびヘテロ芳香族基は、置換基として、アルキル基、鎖状不飽和脂肪族基、環状不飽和脂肪族基、鎖状飽和脂肪族基、環状飽和脂肪族基、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有していてもよい。〕
で表されるアレン化合物(1a)の単独重合体、アレン化合物(1a)とそれに共重合可能な化合物との共重合体およびポリオレフィンと少なくとも2つのアレン化合物(1a)とのグラフト共重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1つの重合体を電極活物質として含む蓄電デバイス用電極活物質に係る。 The present invention also provides a general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 are the same as above. A ′ represents a tetravalent aromatic group or a tetravalent heteroaromatic group having an ethynyl group, a 2-propenyl group or a 3-butenyl group as a substituent. The aromatic group and heteroaromatic group represented by A ′ include, as a substituent, an alkyl group, a chain unsaturated aliphatic group, a cyclic unsaturated aliphatic group, a chain saturated aliphatic group, a cyclic saturated aliphatic group, You may have at least 1 group chosen from the group which consists of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. ]
A homopolymer of the allene compound (1a), a copolymer of the allene compound (1a) and a compound copolymerizable therewith, and a graft copolymer of polyolefin and at least two allene compounds (1a). The present invention relates to an electrode active material for an electricity storage device comprising at least one polymer selected from the group as an electrode active material.

また本発明は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、電解質とを含む蓄電デバイスにおいて、正極活物質および負極活物質の少なくとも一方が、前記蓄電デバイス用電極活物質から選ばれる少なくとも1つを含む蓄電デバイスに係る。   According to the present invention, in an electricity storage device including a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and an electrolyte, at least one of the positive electrode active material and the negative electrode active material is selected from the electrode active material for an electricity storage device. It relates to an electricity storage device including at least one.

有機溶媒は、鎖状炭酸エステル類、鎖状エステル類、鎖状エーテル類、環状炭酸エステル類および環状エーテル類よりなる群から選ばれる少なくとも2つの有機溶媒を含むことが好ましい。   The organic solvent preferably contains at least two organic solvents selected from the group consisting of chain carbonates, chain esters, chain ethers, cyclic carbonates and cyclic ethers.

本発明において使用するアレン化合物(1)は、高容量、高出力および良好な繰返し特性を有し、蓄電デバイス用電極活物質として有用である。また、アレン化合物(1)を電極活物質として含む蓄電デバイスは、高容量で、高出力を長い時間維持でき、充放電を繰返し行っても容量および出力の低下が少なく、長期的な繰返し特性に優れる。   The allene compound (1) used in the present invention has high capacity, high output, and good repetitive characteristics, and is useful as an electrode active material for an electricity storage device. In addition, an electricity storage device containing the allene compound (1) as an electrode active material has a high capacity, can maintain a high output for a long time, has little decrease in capacity and output even after repeated charge and discharge, and has long-term repeat characteristics. Excellent.

本明細書において、各一般式中の符号R1〜R8、A、A1およびArで示される各基は、具体的には次の通りである。
4価の芳香族基としては、たとえば、ベンゼン環、その縮合環およびその結合環よりなる群から選ばれる少なくとも1つを含む4価の基が挙げられる。ベンゼン環の縮合環としては、たとえば、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環などが挙げられる。ベンゼン環の結合環としては、たとえば、ビフェニレン環、ビアントラセン環などが挙げられる。なお、ビアントラセン環とは、ビフェニレン環における2つのベンゼン環の結合のように、2つのアントラセン環における同位置の炭素原子が結合鎖によって結合した環である。これらの中でも、左右対称の構造を有しかつ結晶性の高いベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ナフタセン環、ビフェニレン環、ビアントラセン環などが特に好ましい。4価のヘテロ芳香族基としては、たとえば、チオフェン環、フラン環、ピロール環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、キノリン環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環などの、ヘテロ原子(硫黄原子、窒素原子、酸素原子)を1〜2個含む単環、二環または三環式のヘテロ芳香族環から導かれる4価の基が挙げられる。
In the present specification, the groups represented by the symbols R 1 to R 8 , A, A 1 and Ar in each general formula are specifically as follows.
Examples of the tetravalent aromatic group include a tetravalent group including at least one selected from the group consisting of a benzene ring, a condensed ring thereof, and a bonded ring thereof. Examples of the condensed ring of the benzene ring include a naphthalene ring, an anthracene ring, a pyrene ring, a chrysene ring, and a naphthacene ring. Examples of the bond ring of the benzene ring include a biphenylene ring and a bianthracene ring. A bianthracene ring is a ring in which carbon atoms at the same position in two anthracene rings are bonded by a bond chain, such as a bond between two benzene rings in a biphenylene ring. Among these, a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a naphthacene ring, a biphenylene ring, a bianthracene ring and the like having a symmetrical structure and high crystallinity are particularly preferable. Examples of the tetravalent heteroaromatic group include heteroatoms (sulfur atom, nitrogen, thiophene ring, furan ring, pyrrole ring, indole ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, quinoline ring, imidazole ring, benzimidazole ring, etc. And a tetravalent group derived from a monocyclic, bicyclic or tricyclic heteroaromatic ring containing 1 to 2 atoms or oxygen atoms.

鎖状飽和脂肪族基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基、チオアルキル基などが挙げられる。これらの基において、アルキル部分は、たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、iso−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシルなどの炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状のアルキルであり、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状アルキルである。また、アルキル基は、置換基としてアリール基を有していても良い。アリール基を有するアルキル基をアリールアルキル基と呼ぶ。アリールアルキル基としては、たとえば、ベンジル、メチルベンジル、ニトロベンジル、メトキシベンジル、クロロベンジル、フェニルエチル、1−メチル−1−フェニルエチル、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル、1,1−ジメチル−3−フェニルプロピル、α−ナフチルメチル、β−ナフチルメチルなどの、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状アルキル基にアリール基が1〜3個置換したアラルキル基が挙げられる。   Examples of the chain saturated aliphatic group include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl group, and a thioalkyl group. In these groups, the alkyl moiety has 1 to 6 carbon atoms such as methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, n-hexyl, etc. A linear or branched alkyl is preferable, and a linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms is preferable. The alkyl group may have an aryl group as a substituent. An alkyl group having an aryl group is called an arylalkyl group. Examples of the arylalkyl group include benzyl, methylbenzyl, nitrobenzyl, methoxybenzyl, chlorobenzyl, phenylethyl, 1-methyl-1-phenylethyl, 1,1-dimethyl-2-phenylethyl, 1,1-dimethyl. Examples thereof include aralkyl groups in which 1 to 3 aryl groups are substituted on a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as -3-phenylpropyl, α-naphthylmethyl, and β-naphthylmethyl.

環状飽和脂肪族基としては、たとえば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどの炭素数3〜6のシクロアルキル基が挙げられる。
鎖状不飽和脂肪族基としては、たとえば、アルケニル基、アルキニル基などが挙げられる。アルケニル基としては、たとえば、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−メチル−1−プロぺニル、2−メチル−1−プロペニル、2−メチル−2−プロペニル、2−プロペニル、2−ブテニル、1−ブテニル、3−ブテニルなどの炭素数2〜4の直鎖または分岐鎖状のアルケニル基が挙げられる。アルキニル基としては、たとえば、エチニル、2−プロピニル、2−ブチニル、3−ブチニル、1−メチル−2−プロピニルなどの炭素数2〜4の直鎖または分岐鎖状アルキニル基が挙げられる。
Examples of the cyclic saturated aliphatic group include cycloalkyl groups having 3 to 6 carbon atoms such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, and cyclohexyl.
Examples of the chain unsaturated aliphatic group include an alkenyl group and an alkynyl group. Examples of the alkenyl group include vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-methyl-1-propenyl, 2-methyl-1-propenyl, 2-methyl-2-propenyl, 2-propenyl and 2-butenyl. C2-C4 linear or branched alkenyl groups such as 1-butenyl and 3-butenyl. Examples of the alkynyl group include linear or branched alkynyl groups having 2 to 4 carbon atoms such as ethynyl, 2-propynyl, 2-butynyl, 3-butynyl, 1-methyl-2-propynyl and the like.

環状不飽和脂肪族基としては、シクロアルケニル基、アリール基などが挙げられる。シクロアルケニル基としては、たとえば、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、メチルシクロペンテニルなどの炭素数3〜6のシクロアルケニル基が挙げられる。アリール基としては、たとえば、フェニル、メチルフェニル、ニトロフェニル、メトキシフェニル、クロロフェニル、ビフェニル、α−ナフチル、β−ナフチルなどの、フェニル環またはナフタレン環上に、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状アルコキシ基、ニトロ基およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を有していてもよいアリール基が挙げられる。   Examples of the cyclic unsaturated aliphatic group include a cycloalkenyl group and an aryl group. Examples of the cycloalkenyl group include C3-C6 cycloalkenyl groups such as cyclopropenyl, cyclobutenyl, cyclopentenyl, cyclohexenyl, methylcyclopentenyl, and the like. Examples of the aryl group include straight chain or branched chain having 1 to 4 carbon atoms on a phenyl ring or naphthalene ring such as phenyl, methylphenyl, nitrophenyl, methoxyphenyl, chlorophenyl, biphenyl, α-naphthyl, β-naphthyl and the like. And an aryl group which may have at least one substituent selected from the group consisting of a chain alkyl group, a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group and a halogen atom.

ハロゲン原子としては、たとえば、フッ素、塩素、臭素、沃素などが挙げられる。アルコキシカルボニル基としては、アルキル部分が上記したのと同じ炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状のアルキル、好ましくは炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状のアルキルであるアルコキシカルボニル基が挙げられる。
アリーレン基としては、フェニレン、メチルフェニレン、ニトロフェニレン、メトキシフェニレン、クロロフェニレン、ビフェニレン、α−ナフチレン、β−ナフチレンなどの、フェニル環またはナフタレン環上に、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状アルキル基、炭素数1〜4の直鎖または分岐鎖状アルコキシ基、ニトロ基およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種の置換基を有していてもよいアリーレン基が挙げられる。
Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine. As the alkoxycarbonyl group, an alkoxycarbonyl group in which the alkyl portion is the same linear or branched alkyl having 1 to 6 carbon atoms as described above, preferably a linear or branched alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Is mentioned.
As the arylene group, a linear or branched chain having 1 to 4 carbon atoms on a phenyl ring or a naphthalene ring such as phenylene, methylphenylene, nitrophenylene, methoxyphenylene, chlorophenylene, biphenylene, α-naphthylene, β-naphthylene, etc. And an arylene group optionally having at least one substituent selected from the group consisting of a linear alkyl group, a linear or branched alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, a nitro group and a halogen atom.

1およびR2が互いに結合し、それらが結合する炭素原子とともに形成する芳香環としては、たとえば、ベンゼン環または2つ以上のベンゼン環の縮合環などが挙げられ、ベンゼン環が好ましい。また、R3およびR4が互いに結合し、それらが結合する炭素原子とともに形成する芳香環としては、たとえば、ベンゼン環または2つ以上のベンゼン環の縮合環などが挙げられ、ベンゼン環が好ましい。 Examples of the aromatic ring formed together with the carbon atoms to which R 1 and R 2 are bonded to each other include a benzene ring or a condensed ring of two or more benzene rings, and a benzene ring is preferred. In addition, examples of the aromatic ring formed together with the carbon atoms to which R 3 and R 4 are bonded to each other include a benzene ring or a condensed ring of two or more benzene rings, and a benzene ring is preferable.

また、本明細書において、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでよいとは、これらの原子の少なくとも1種を含む基を有していてもよいことを意味する。窒素原子を有する基としては、たとえば、アミノ基、イミノ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。酸素原子を有する基としては、たとえば、アルコキシ基、水酸基、水酸基を有するアルキル基、オキソ基などが挙げられる。硫黄原子を有する基としては、たとえば、スルホ基、スルホニル基、スルホン酸基、チオカルボニル基、スルファモイル基、アルキルスルホニル基などが挙げられる。シリコン原子を有する基としては、たとえば、シリル基などが挙げられる。また、アルキル基、アルケニル基などにおける飽和または不飽和の炭素鎖の途中にこれらの原子の少なくとも1種が組み込まれていてもよい。   Further, in this specification, the phrase “may contain at least one atom selected from a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom” may have a group containing at least one of these atoms. Means. Examples of the group having a nitrogen atom include an amino group, an imino group, a cyano group, and a nitro group. Examples of the group having an oxygen atom include an alkoxy group, a hydroxyl group, an alkyl group having a hydroxyl group, and an oxo group. Examples of the group having a sulfur atom include a sulfo group, a sulfonyl group, a sulfonic acid group, a thiocarbonyl group, a sulfamoyl group, and an alkylsulfonyl group. Examples of the group having a silicon atom include a silyl group. In addition, at least one of these atoms may be incorporated in the middle of a saturated or unsaturated carbon chain in an alkyl group, an alkenyl group, or the like.

本発明の電極活物質は、アレン化合物(1)から選ばれる少なくとも1つを含むことを特徴とする。アレン化合物(1)は、酸化体および還元体の両方がヒュッケル則を満たす酸化還元反応を行う。アレン化合物(1)の酸化還元反応では、酸化時に分子上にアニオンが配位し、還元時に分子上に配位していたアニオンが脱離する。この反応は、蓄電デバイスにおける酸化還元反応として好適に利用できる。また、アレン化合物(1)は、容量および出力が高く、繰返し特性に優れる。
容量とは、活物質あたりのエネルギー密度であり、エネルギー密度は次の式で定義される。したがって、エネルギー密度を大きくするためには、反応電子数が大きく、分子量が小さいことが必須となる。アレン化合物(1)は、従来のTTF化合物と同等の電子反応数および分子量を有するので、高いエネルギー密度を有する。
エネルギー密度(mAh/g)
=[(反応電子数×96500)/(分子量)]×(1000/3600)
The electrode active material of the present invention includes at least one selected from the allene compound (1). The allene compound (1) undergoes an oxidation-reduction reaction in which both the oxidant and the reductant satisfy the Hückel rule. In the oxidation-reduction reaction of the allene compound (1), an anion is coordinated on the molecule during oxidation, and the anion coordinated on the molecule during reduction is eliminated. This reaction can be suitably used as an oxidation-reduction reaction in an electricity storage device. Further, the allene compound (1) has a high capacity and output, and is excellent in repeatability.
The capacity is the energy density per active material, and the energy density is defined by the following equation. Therefore, in order to increase the energy density, it is essential that the number of reaction electrons is large and the molecular weight is small. The allene compound (1) has a high energy density because it has the same number of electron reactions and molecular weight as the conventional TTF compound.
Energy density (mAh / g)
= [(Number of reaction electrons × 96500) / (molecular weight)] × (1000/3600)

また、出力とは、酸化還元反応の反応速度と定義する。酸化還元反応が高速であれば、高出力ということになる。酸化還元反応を高速化には、酸化還元反応を阻害する反応抵抗が小さいことが要求される。反応抵抗とは、具体的には、酸化還元反応に伴う構造変化であり、変化の程度が大きいほど、反応抵抗も大きくなる。ところで、アレン化合物(1)の酸化還元反応は、結合の開裂および再結合という反応ではなく、イオンが分子上に配位しかつ分子上から脱離する反応であるため、大きな構造変化は起こらない。したがって、アレン化合物(1)は高出力を示す。
また、繰返し特性とは、酸化還元反応の繰り返しに対する安定性および耐久性と定義する。繰返し特性は、酸化還元反応に伴って大きな構造変化が起こる場合には良くない。しかしながら、アレン化合物(1)は構造変化なく酸化還元反応を行う化合物であることから、繰返し特性にも優れる。
The output is defined as the reaction rate of the oxidation-reduction reaction. If the oxidation-reduction reaction is fast, it means high output. In order to speed up the oxidation-reduction reaction, it is required that the reaction resistance that inhibits the oxidation-reduction reaction is small. The reaction resistance is specifically a structural change accompanying the oxidation-reduction reaction, and the reaction resistance increases as the degree of change increases. By the way, the oxidation-reduction reaction of the allene compound (1) is not a reaction of bond cleavage and recombination but a reaction in which ions are coordinated on the molecule and desorbed from the molecule, so that a large structural change does not occur. . Therefore, the allene compound (1) exhibits high output.
The repeatability is defined as stability and durability against repeated redox reactions. Repeatability is not good when large structural changes occur with redox reactions. However, since the allene compound (1) is a compound that undergoes a redox reaction without structural change, it is also excellent in repeatability.

アレン化合物(1)の中でも、符号Aで示される部分が4価の芳香族基である化合物が好ましい。また、符号Aで示される基の分子量が70〜300のものが好ましい。これによって、アレン化合物(1)の活物質としての理論容量が100mAh/g程度またはそれ以上になり、従来から用いられる活物質である活性炭などに比べて、より大きな容量を得ることができる。なお、符号Aが4価の芳香族基であり、さらに該芳香族基が置換基を有する場合は、該芳香族基と置換基とを合わせた分子量が70〜300の範囲にあることがよい。また、4価の芳香族基に置換する置換基は、立体的に嵩の低い置換基が好ましい。   Of the allene compound (1), a compound in which the portion represented by the symbol A is a tetravalent aromatic group is preferable. Moreover, the thing of the molecular weight of 70-300 of the group shown with the code | symbol A is preferable. Thereby, the theoretical capacity as the active material of the allene compound (1) becomes about 100 mAh / g or more, and a larger capacity can be obtained as compared with activated carbon which is an active material conventionally used. In addition, when the code | symbol A is a tetravalent aromatic group and this aromatic group has a substituent, it is good that the molecular weight which combined this aromatic group and a substituent exists in the range of 70-300. . Moreover, the substituent which substitutes for a tetravalent aromatic group has a preferable sterically low bulk substituent.

また、アレン化合物(1)において、R1〜R4で示される置換基は、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、電子求引性基または電子求引性基を有する有機基であることが好ましい。これによって、アレン化合物(1)の酸化還元電位が高電位側にシフトするので、エネルギー密度を高め、放電電圧をさらに高くすることが可能になる。電子求引性基とは、ハメットの置換基定数σpが正の値を取りうる置換基のことであり、具体的には、シアノ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、イミノ基、チオカルボニル基、スルファモイル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ニトロ基、ハロゲン原子、スルホ基、ハロゲン原子などが挙げられる。さらに、R1〜R4で示される置換基は同じ基であることが特に好ましい。 In the allene compound (1), the substituent represented by R 1 to R 4 is an organic group having a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an electron withdrawing group, or an electron withdrawing group. It is preferable. As a result, the redox potential of the allene compound (1) is shifted to the high potential side, so that the energy density can be increased and the discharge voltage can be further increased. The electron withdrawing group is a substituent whose Hammett's substituent constant σp can take a positive value, specifically, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, a carbamoyl group, an imino group, a thiocarbonyl group, A sulfamoyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a nitro group, a halogen atom, a sulfo group, a halogen atom and the like can be mentioned. Furthermore, the substituents represented by R 1 to R 4 are particularly preferably the same group.

したがって、アレン化合物(1)の中でも、符号Aで示される基が4価の芳香族基であり、4価の芳香族基が置換基を有することがあり、この部分の分子量が70〜300であり、R1〜R4で示される置換基が水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシカルボニル基または電子求引性基を有する炭素数1〜4のアルキル基であるアレン化合物が好ましい。さらに、このアレン化合物の中でも、R1〜R4で示される置換基が同じ基であるアレン化合物が特に好ましい。 Therefore, among allene compounds (1), the group represented by the symbol A is a tetravalent aromatic group, and the tetravalent aromatic group may have a substituent, and the molecular weight of this part is 70 to 300. And an allene compound in which the substituent represented by R 1 to R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group, or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms having an electron withdrawing group is preferable. . Further, among these allene compounds, an allene compound in which the substituents represented by R 1 to R 4 are the same group is particularly preferable.

アレン化合物(1)のうち、符号Aが4価の芳香族基であるアレン化合物としては、たとえば、アレン化合物(2)、アレン化合物(3)などが挙げられる。アレン化合物(2)の具体例としては、たとえば、下記に示すアレン化合物(2a)〜(2l)が挙げられる。

Figure 2008288022
Among the allene compounds (1), examples of the allene compounds in which the symbol A is a tetravalent aromatic group include allene compounds (2) and allene compounds (3). Specific examples of the allene compound (2) include the allene compounds (2a) to (2l) shown below.
Figure 2008288022

Figure 2008288022
Figure 2008288022

アレン化合物(3)としては、たとえば、アレン化合物(4)、アレン化合物(5)などが挙げられる。アレン化合物(4)の具体例としては、たとえば、下記に示すアレン化合物(4a)〜(4e)が挙げられる。また、アレン化合物(5)の具体例としては、たとえば、下記に示すアレン化合物(5a)〜(5b)が挙げられる。また、アレン化合物(4)および(5)以外のアレン化合物(3)として、下記に示すアレン化合物(6a)〜(6b)が挙げられる。   As an allene compound (3), an allene compound (4), an allene compound (5), etc. are mentioned, for example. Specific examples of the allene compound (4) include the allene compounds (4a) to (4e) shown below. Specific examples of the allene compound (5) include allene compounds (5a) to (5b) shown below. Examples of the allene compounds (3) other than the allene compounds (4) and (5) include the allene compounds (6a) to (6b) shown below.

Figure 2008288022
Figure 2008288022

Figure 2008288022
Figure 2008288022

また、符号Aが4価のヘテロ芳香族基であるアレン化合物(1)としては、たとえば、一般式

Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は上記に同じ。R12およびR13はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を示す。〕
で表されるアレン化合物(7)が挙げられる。 Examples of the allene compound (1) in which the symbol A is a tetravalent heteroaromatic group include, for example, a general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 are the same as above. R 12 and R 13 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxy group. ]
The allene compound (7) represented by these is mentioned.

また、符号Aが4価の脂環式基であるアレン化合物(1)としては、たとえば、一般式

Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4、R12およびR13は上記に同じ。〕
で表されるアレン化合物(8)が挙げられる。 Examples of the allene compound (1) in which the symbol A is a tetravalent alicyclic group include, for example, a general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 , R 12 and R 13 are the same as above. ]
The allene compound (8) represented by these is mentioned.

また、本発明では、電極活物質として、アレン化合物(1)を分子内に含む高分子化合物(以下「アレン化合物含有重合体」とする)を使用できる。アレン化合物含有重合体としては、たとえば、アレン化合物(1a)の単独重合体、アレン化合物(1a)とそれに共重合可能な化合物との共重合体、ポリオレフィンとアレン化合物(1a)とのグラフト共重合体などが挙げられる。アレン化合物(1a)またはアレン化合物(1a)とそれに共重合可能な化合物との重合は、ポリオレフィンの重合と同様にして実施できる。また、ここでポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。アレン化合物含有重合体の具体例としては、たとえば、下記に示すアレン化合物含有重合体(9a)〜(9c)が挙げられる。   In the present invention, as the electrode active material, a polymer compound containing the allene compound (1) in the molecule (hereinafter referred to as “allene compound-containing polymer”) can be used. Examples of the allene compound-containing polymer include a homopolymer of the allene compound (1a), a copolymer of the allene compound (1a) and a compound copolymerizable therewith, and a graft copolymer of the polyolefin and the allene compound (1a). Examples include coalescence. Polymerization of the allene compound (1a) or the allene compound (1a) and a compound copolymerizable therewith can be carried out in the same manner as the polymerization of polyolefin. Here, examples of the polyolefin include polyethylene and polypropylene. Specific examples of the allene compound-containing polymer include the allene compound-containing polymers (9a) to (9c) shown below.

Figure 2008288022
Figure 2008288022

〔各式中、mは10〜100の整数を示す。〕
アレン化合物含有重合体は、アレン化合物(1)よりも電解質に含まれる溶媒に溶解し難いという特性を有する。したがって、このような高分子化合物を電極活物質として用いると、電極活物質の電解質中への溶出が抑制され、繰返し特性などの安定性が一層向上する。アレン化合物(1)を分子内に含む高分子化合物は1種を単独で使用できまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
[In each formula, m represents an integer of 10 to 100. ]
The allene compound-containing polymer has a characteristic that it is less soluble in the solvent contained in the electrolyte than the allene compound (1). Therefore, when such a polymer compound is used as an electrode active material, elution of the electrode active material into the electrolyte is suppressed, and stability such as repetition characteristics is further improved. The high molecular compound which contains an allene compound (1) in a molecule | numerator can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type.

上記に例示したアレン化合物(1)およびアレン化合物含有重合体は公知の化合物であり、たとえば、「Angew.chem.,1989,28,1052.」、「Tetrahedron Lett.,1978,3703」、「J.Chem.Soc.,Perkin.Trans.,1990,2.1777」、「Angew.chem.,1989,101,1090.」、「Angew.chem.,1989,101,1090.」、「J.Chem.Soc.,Perkin.Trans.,1991,1,157」、「J.Chem.Soc.,Chem.Commn.,1990,470」、「J.Chem.Soc.,Chem.Commn.,1990,471」、「J.Chem.Soc.,Chem.Commn.,1990,472」、「J.Chem.Soc.,Perkin.Trans.,1991,1,157」、「J.Chem.Soc.,Perkin.Trans.,1991,1,157」、「J.Chem.Soc.,Perkin.Trans.,1991,1,157」、「Tetrahedron Lett.,1991,32,2897」、「Tetrahedron Lett.,1991,32,2897」、「Synth.Metal.,1991,41−43,2579」、「Tetrahedron Lett.,1991,32,2897」、「Synth.Metal.,1991,41−43,2579」、「Tetrahedron Lett.,1991,32,2897」、「Synth.Metal.,1998,94,307」、「Synth.Metal.,1998,94,307」、「J.A.C.S.1993,115,3752」その他の各種文献に記載されている。   The allene compound (1) and the allene compound-containing polymer exemplified above are known compounds, such as “Angew. Chem., 1989, 28, 1052.”, “Tetrahedron Lett., 1978, 3703”, “J Chem. Soc., Perkin. Trans., 1990, 2.1777 ”,“ Angew. Chem., 1989, 101, 1090. ”,“ Angew. Chem., 1989, 101, 1090. ”,“ J. Chem. Soc., Perkin.Trans., 1991, 1,157 "," J. Chem. Soc., Chem. Commn., 1990, 470 "," J. Chem. Soc., Chem. Commn., 1990, 471 ". "," J. Chem. Soc., Chem. Comm. , 1990, 472 "," J. Chem. Soc., Perkin. Trans., 1991, 1, 157 "," J. Chem. Soc., Perkin. Trans., 1991, 1, 157 "," J. Chem. Soc., Perkin. Trans., 1991, 1, 157 "," Tetrahedron Lett., 1991, 32, 2897 "," Tetrahedron Lett., 1991, 32, 2897 "," Synth. Metal., 1991, 41 ". -43, 2579 "," Tetrahedron Lett., 1991, 32, 2897 "," Synth. Metal., 1991, 41-43, 2579 "," Tetrahedron Lett., 1991, 32, 2897 "," Synth. ., 1998,94,307 "," Synth.Metal., 1998,94,307 ", are described in the" J.A.C.S.1993,115,3752 "other various literature.

本発明の電極活物質は、アレン化合物(1)およびアレン化合物含有重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。本発明の電極活物質は、正極活物質および負極活物質として使用できる。本発明の電極活物質を含む蓄電デバイスを作製する際には、該電極活物質を正極および負極の少なくとも一方に用いる。もちろん、正極および負極の両方に用いてもよい。正極および負極の一方に用いる場合には、他方には蓄電デバイスにおいて常用される電極活物質を使用できる。
本発明の蓄電デバイスは、正極と、負極と、セパレータと、電解質とを含む。正極と負極とは、セパレータを介して対向するように配置される。
The electrode active material of the present invention contains at least one selected from the group consisting of an allene compound (1) and an allene compound-containing polymer. The electrode active material of the present invention can be used as a positive electrode active material and a negative electrode active material. When producing the electrical storage device containing the electrode active material of this invention, this electrode active material is used for at least one of a positive electrode and a negative electrode. Of course, you may use for both a positive electrode and a negative electrode. When used for one of the positive electrode and the negative electrode, an electrode active material commonly used in an electricity storage device can be used for the other.
The electricity storage device of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte. The positive electrode and the negative electrode are arranged to face each other with a separator interposed therebetween.

正極は、正極集電体と正極活物質層とを含み、正極活物質層がセパレータ側に位置するように配置される。正極集電体としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ニッケル、アルミニウム、金、銀、銅、ステンレス鋼、アルミニウム合金などの金属材料からなる多孔質または無孔のシート状物またはフィルム状物を使用できる。シート状物またはフィルム状物とは、具体的には、金属箔、メッシュ体などである。また、正極集電体の表面にカ−ボンなどの炭素材料を塗布し、抵抗値の低減、触媒効果の付与、正極活物質層と正極集電体とを化学的または物理的に結合させることによる正極活物質層と正極集電体と結合強化などを図ってもよい。   The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, and is disposed so that the positive electrode active material layer is located on the separator side. As the positive electrode current collector, those commonly used in this field can be used. For example, a porous or non-porous sheet material made of a metal material such as nickel, aluminum, gold, silver, copper, stainless steel, aluminum alloy, or the like A film-like material can be used. Specifically, the sheet or film is a metal foil, a mesh body, or the like. Also, a carbon material such as carbon is applied to the surface of the positive electrode current collector to reduce the resistance value, impart a catalytic effect, and chemically or physically bond the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector. The positive electrode active material layer and the positive electrode current collector may be strengthened by bonding.

正極活物質層は正極集電体の少なくとも一方の表面に設けられ、正極活物質を含み、必要に応じて、導電性補助剤、イオン伝導補助剤、結着剤などを含む。本発明の電極活物質を正極活物質として用いる場合には、負極活物質としては、たとえば、黒鉛化炭素(グラファイト)、活性炭などの非晶質炭素などの炭素化合物、リチウム金属、リチウム含有複合窒化物、リチウム含有チタン酸化物、Si、Si酸化物、Sn、Sn酸化物、炭素、これらと前記以外の金属との複合物などを好ましく使用できる。正極活物質層におけるアレン化合物(1)およびアレン化合物含有重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1種の含有量は特に制限されないが、好ましくは正極活物質層全量の20重量%以上、さらに好ましくは20〜95重量%である。   The positive electrode active material layer is provided on at least one surface of the positive electrode current collector, includes a positive electrode active material, and includes a conductive auxiliary agent, an ion conductive auxiliary agent, a binder, and the like as necessary. When the electrode active material of the present invention is used as a positive electrode active material, examples of the negative electrode active material include carbon compounds such as graphitized carbon (graphite) and amorphous carbon such as activated carbon, lithium metal, and lithium-containing composite nitriding. Products, lithium-containing titanium oxides, Si, Si oxides, Sn, Sn oxides, carbon, and composites of these with metals other than those described above can be preferably used. The content of at least one selected from the group consisting of the allene compound (1) and the allene compound-containing polymer in the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 20% by weight or more of the total amount of the positive electrode active material layer, more preferably 20 to 95% by weight.

導電性補助剤およびイオン伝導補助剤は、たとえば、電極の抵抗を低減するために用いられる。導電性補助剤としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、カ−ボンブラック、グラファイト、アセチレンブラックなどの炭素材料、ポリアニリン、ポリピロ−ル、ポリチオフェンなどの導電性高分子化合物などが挙げられる。また、イオン伝導補助剤としてもこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリエチレンオキシドなどの固体電解質、ポリメチルメタクリレ−ト、ポリメタクリル酸メチルなどのゲル電解質などが挙げられる。
結着剤は、たとえば、電極の構成材料の結着性を向上させるために用いられる。結着剤としてもこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、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、ポリイミドなどが挙げられる。
The conductive auxiliary agent and the ion conductive auxiliary agent are used, for example, to reduce the resistance of the electrode. As the conductive auxiliary agent, those commonly used in this field can be used, and examples thereof include carbon materials such as carbon black, graphite and acetylene black, and conductive polymer compounds such as polyaniline, polypyrrole and polythiophene. It is done. Moreover, what is commonly used in this field can also be used as an ion conduction auxiliary agent, for example, solid electrolytes, such as polyethylene oxide, gel electrolytes, such as polymethyl methacrylate and polymethyl methacrylate, etc. are mentioned.
The binder is used, for example, to improve the binding property of the constituent material of the electrode. As the binder, those commonly used in this field can be used. For example, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene, styrene -Butadiene copolymer rubber, polypropylene, polyethylene, polyimide and the like.

負極は、負極集電体と負極活物質層とを含み、負極活物質層がセパレータ側に位置するように配置される。負極集電体には、正極集電体と同様の金属材料からなる多孔性または無孔のシート状物またはフィルム状物である。具体的には、たとえば、金属箔、メッシュ体などである。負極集電体の表面にも、正極集電体と同様に、カーボンなどの炭素材料を塗布し、抵抗値の低減、触媒効果の付与、負極活物質層と負極集電体との結合強化などを図ってもよい。負極活物質層は負極集電体の少なくとも一方の表面に設けられ、負極活物質を含み、必要に応じて、導電性補助剤、イオン伝導補助剤、結着剤などを含む。本発明の電極活物質を負極活物質として用いる場合には、正極活物質として、たとえば、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24などのリチウム含有金属酸化物などを好ましく使用できる。負極活物質層におけるアレン化合物(1)およびアレン化合物含有重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1種の含有量は特に制限されないが、好ましくは負極活物質層全量の20重量%以上、さらに好ましくは20〜95重量%である。負極活物質層に含まれる導電性補助剤、イオン伝導補助剤および結着剤は、正極活物質層に含まれる導電性補助剤、イオン伝導補助剤、結着剤と同じものを使用できる。 The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, and is disposed so that the negative electrode active material layer is located on the separator side. The negative electrode current collector is a porous or non-porous sheet or film made of the same metal material as the positive electrode current collector. Specifically, for example, a metal foil, a mesh body, and the like. As with the positive electrode current collector, a carbon material such as carbon is applied to the surface of the negative electrode current collector to reduce the resistance value, impart a catalytic effect, and strengthen the bond between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector. You may plan. The negative electrode active material layer is provided on at least one surface of the negative electrode current collector, includes a negative electrode active material, and includes a conductive auxiliary agent, an ion conductive auxiliary agent, a binder, and the like as necessary. When the electrode active material of the present invention is used as a negative electrode active material, lithium-containing metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , and LiMn 2 O 4 can be preferably used as the positive electrode active material. The content of at least one selected from the group consisting of the allene compound (1) and the allene compound-containing polymer in the negative electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 20% by weight or more of the total amount of the negative electrode active material layer, more preferably 20 to 95% by weight. As the conductive auxiliary agent, the ionic conduction auxiliary agent, and the binder contained in the negative electrode active material layer, the same conductive auxiliary agent, ionic conduction auxiliary agent, and binder as those contained in the positive electrode active material layer can be used.

セパレータは、正極と負極との間に設けられる。セパレータには、所定のイオン透過度、機械的強度、絶縁性などを併せ持つシート状物またはフィルム状物が用いられる。セパレータの具体例としては、たとえば、微多孔膜、織布、不織布などの、多孔性のシート状物またはフィルム状物が挙げられる。セパレータの材料には各種樹脂材料を使用できるが、耐久性、シャットダウン機能、電池の安全性などを考慮すると、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましい。なお、シャットダウン機能とは、電池の異常発熱時に貫通孔が閉塞し、それによりイオンの透過を抑制し、電池反応を遮断する機能である。   The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, a sheet-like material or a film-like material having a predetermined ion permeability, mechanical strength, insulation, and the like are used. Specific examples of the separator include, for example, porous sheet-like materials or film-like materials such as microporous membranes, woven fabrics, and nonwoven fabrics. Various resin materials can be used as the separator material, but polyolefins such as polyethylene and polypropylene are preferable in view of durability, shutdown function, battery safety, and the like. The shutdown function is a function that blocks the through-hole when the battery is abnormally heated, thereby suppressing ion permeation and blocking the battery reaction.

電解質としては、たとえば、液状電解質、固体電解質、ゲル電解質などを使用できる。
液状電解質は支持塩を含み、必要に応じて有機溶媒を含む。支持塩は、蓄電デバイスの種類に応じて適宜選択できる。蓄電デバイスがたとえばリチウムイオン電池、非水系電気二重層キャパシタなどである場合は、支持塩としては、以下に挙げるカチオンとアニオンとからなる支持塩を使用できる。カチオンとしては、たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属のカチオン、マグネシウムなどのアルカリ土類金属のカチオン、テトラエチルアンモニウム、1,3−エチルメチルイミダゾリウムなどの4級アンモニウムカチオンを使用できる。カチオンは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。アニオンとしては、たとえば、ハロゲンイオン、ハロゲン化物アニオン、過塩素酸アニオンおよびトリフルオロメタンスルホン酸アニオン、四ホウフッ化物アニオン、トリフルオロリン6フッ化物アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミドアニオンなどが挙げられる。アニオンは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。支持塩の具体例としては、たとえば、フッ化リチウム、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、トリフロロメタンスルホン酸リチウム、四ホウフッ化リチウム、六フッ化燐酸リチウム、ビストリフロロメチルスルホニルイミドリチウム、チオシアン酸リチウム、過塩素酸マグネシウム、トリフロロメタンスルホン酸マグネシウム、四ホウフッ化ナトリウムなどが挙げられる。支持塩は1種を単独で使用できまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
As the electrolyte, for example, a liquid electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, or the like can be used.
The liquid electrolyte contains a supporting salt and, if necessary, an organic solvent. The supporting salt can be appropriately selected depending on the type of the electricity storage device. When the electricity storage device is, for example, a lithium ion battery, a non-aqueous electric double layer capacitor, or the like, a supporting salt composed of the following cation and anion can be used as the supporting salt. As the cation, for example, alkali metal cations such as lithium, sodium and potassium, alkaline earth metal cations such as magnesium, and quaternary ammonium cations such as tetraethylammonium and 1,3-ethylmethylimidazolium can be used. A cation can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Examples of the anion include halogen ion, halide anion, perchlorate anion and trifluoromethanesulfonate anion, tetraborofluoride anion, trifluorophosphoric hexafluoride anion, trifluoromethanesulfonate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion. And bis (perfluoroethylsulfonyl) imide anion. An anion can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Specific examples of the supporting salt include, for example, lithium fluoride, lithium chloride, lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium tetraborofluoride, lithium hexafluorophosphate, lithium bistrifluoromethylsulfonylimide, lithium thiocyanate. , Magnesium perchlorate, magnesium trifluoromethanesulfonate, sodium tetraborofluoride and the like. A supporting salt can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type.

支持塩自体が液状である場合は、支持塩と有機溶媒とを混合してもよく、または混合しなくてもよい。支持塩が固体状である場合は、有機溶媒に溶解して用いるのが好ましい。   When the supporting salt itself is liquid, the supporting salt and the organic solvent may be mixed or not mixed. When the supporting salt is in a solid form, it is preferably used after being dissolved in an organic solvent.

比誘電率が10〜30の有機溶媒としては、前記範囲の比誘電率を有する有機溶媒をそのまま用いてもよく、また、比誘電率が10以下の有機溶媒と比誘電率が30以上の有機溶媒との混合物でもよい。比誘電率が10以下の有機溶媒としては、たとえば、鎖状炭酸エステル類、鎖状エステル類、鎖状エーテル類などが挙げられる。また、比誘電率が30以上の有機溶媒としては、たとえば、環状炭酸エステル類、環状エーテル類などが挙げられる。
鎖状炭酸エステル類としては、たとえば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジnープロピルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどが挙げられる。鎖状エステル類としては、たとえば、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、吉草酸メチルなどが挙げられる。鎖状エーテル類としては、たとえば、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジプロピルエーテルなどが挙げられる。環状炭酸エステルとしては、たとえば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどが挙げられる。環状エーテル類としては、たとえば、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチル−1,3−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソランなどが挙げられる。これらの他にも、ジメチルホルムアミドなどのアミド類、アセトニトリルなどのニトリル類などを用いても良い。
有機溶媒は、上記のように、1種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて2種以上を組み合わせて用いても良い。なお、本発明の電極活物質の種類に応じて、比誘電率が10以下の有機溶媒を2種以上組み合わせて用いても良く、また、比誘電率が30以上の有機溶媒を2種以上組み合わせて用いても良い。
As the organic solvent having a relative dielectric constant of 10 to 30, an organic solvent having a relative dielectric constant in the above range may be used as it is, or an organic solvent having a relative dielectric constant of 10 or less and an organic solvent having a relative dielectric constant of 30 or more. It may be a mixture with a solvent. Examples of the organic solvent having a relative dielectric constant of 10 or less include chain carbonate esters, chain esters, chain ethers, and the like. Examples of the organic solvent having a relative dielectric constant of 30 or more include cyclic carbonates and cyclic ethers.
Examples of chain carbonates include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, dibutyl carbonate, diisopropyl carbonate, and methyl ethyl carbonate. Examples of the chain esters include methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, and methyl valerate. Examples of chain ethers include diethyl ether, dimethyl ether, methyl ethyl ether, dipropyl ether, and the like. Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate and ethylene carbonate. Examples of cyclic ethers include 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyl-1,3-dioxolane, 2-methyl-1,3-dioxolane, and the like. . In addition to these, amides such as dimethylformamide and nitriles such as acetonitrile may be used.
As described above, one type of organic solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination as necessary. Depending on the type of the electrode active material of the present invention, two or more organic solvents having a relative dielectric constant of 10 or less may be used in combination, or two or more organic solvents having a relative dielectric constant of 30 or more may be combined. May be used.

固体電解質としては、たとえば、Li2S−SiS2−リチウム化合物(ここでリチウム化合物はLi3PO4、LiIおよびLi4SiO4よりなる群から選ばれる少なくとも1種)、Li2S−P25、Li2S−B25、Li2S−P25−GeS2、ナトリウム/アルミナ(Al23)、相転移温度(Tg)の低い無定形ポリエーテル、無定形フッ化ビニリデンコポリマー、異種ポリマーのブレンド体、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられる。 Examples of the solid electrolyte include Li 2 S—SiS 2 —lithium compound (wherein the lithium compound is at least one selected from the group consisting of Li 3 PO 4 , LiI and Li 4 SiO 4 ), Li 2 S—P 2. O 5 , Li 2 S—B 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —GeS 2 , sodium / alumina (Al 2 O 3 ), amorphous polyether having a low phase transition temperature (Tg), amorphous foot And vinylidene chloride copolymers, blends of different polymers, and polyethylene oxide.

ゲル電解質としては、たとえば、樹脂材料、有機溶媒および支持塩を含むゲル電解質が挙げられる。樹脂材料としては、たとえば、ポリアクリロニトリル、エチレンとアクリロニトリルとのコポリマー、これらの架橋されたポリマーなどが挙げられる。有機溶媒としては、たとえば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの低分子量非水溶媒を好ましく使用できる。支持塩としては、上記に例示したのと同じものを使用できる。
本発明の蓄電デバイスは、電気化学的な酸化還元反応によって得られた電気エネルギーを内部に蓄えることができる装置である。蓄電デバイスの具体例としては、たとえば、一次電池、二次電池、電気化学キャパシタ、電解コンデンサ、センサー、エレクトロクロミック素子などが挙げられる。
Examples of the gel electrolyte include a gel electrolyte containing a resin material, an organic solvent, and a supporting salt. Examples of the resin material include polyacrylonitrile, a copolymer of ethylene and acrylonitrile, and a crosslinked polymer thereof. As the organic solvent, for example, a low molecular weight non-aqueous solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate can be preferably used. As the supporting salt, the same salts as exemplified above can be used.
The electricity storage device of the present invention is an apparatus that can store electrical energy obtained by an electrochemical redox reaction. Specific examples of the electricity storage device include a primary battery, a secondary battery, an electrochemical capacitor, an electrolytic capacitor, a sensor, an electrochromic element, and the like.

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。本実施例では、本発明の電極活物質を含むコイン型二次電池を作製し、得られた二次電池の電池特性評価試験を行い、本発明の電極活物質を評価した。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In this example, a coin-type secondary battery including the electrode active material of the present invention was produced, and a battery characteristic evaluation test of the obtained secondary battery was performed to evaluate the electrode active material of the present invention.

(実施例1)
本発明の蓄電デバイス用電極活物質としては、アレン化合物(4a)を用いた。なお、アレン化合物(4a)は、Synth.Metal.,1991,41−43,2579に記載の方法に従って合成した。
ガス精製装置を備えたドライボックス中アルゴンガス雰囲気下において、アレン化合物(4a)30mgと、アセチレンブラック(導電補助剤)240mgとを均一に混合した。得られた混合物に四フッ化エチレン樹脂(結着剤)60mgを加えて均一に混合した。得られた黒色ペ−ストを、厚さ280μmのアルミメッシュ箔集電体上に圧延ロ−ラ−を用いて圧着した。これを径13.5mmの円盤上に打ち抜いて正極板を作製した。乾燥後の正極板の厚みは約300μmであった。
Example 1
The allene compound (4a) was used as the electrode active material for an electricity storage device of the present invention. The allene compound (4a) was synthesized from Synth. Metal. , 1991, 41-43, 2579.
In an argon gas atmosphere in a dry box equipped with a gas purifier, 30 mg of the allene compound (4a) and 240 mg of acetylene black (conductive auxiliary agent) were uniformly mixed. To the obtained mixture, 60 mg of tetrafluoroethylene resin (binder) was added and mixed uniformly. The obtained black paste was pressure-bonded onto an aluminum mesh foil current collector having a thickness of 280 μm using a rolling roller. This was punched onto a disk having a diameter of 13.5 mm to produce a positive electrode plate. The thickness of the positive electrode plate after drying was about 300 μm.

次に、図1に示す構造を有するコイン型電池1を作製した。図1は、本発明の実施の1形態であるコイン型電池1の構造を模式的に示す縦断面図である。まず、上記で作製した正極板(正極活物質層10と正極集電板11との積層体)を正極集電板11がケース17内面に接するようにケース17に配置し、その上に多孔質ポリエチレンシートからなるセパレータ14を設置した。次に、液状電解質をケース17内に注液した。液状電解質としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの重量比1:5の混合溶媒にホウフッ化リチウムを1モルの濃度で溶解させたものを用いた。この液状電解質の比誘電率は20であった。
一方、封口板15の内面に、負極集電体13および負極活物質層12をこの順番で圧着させた。負極には、負極活物質層12および負極集電体13を兼用するものとして、厚さ300μmのリチウム金属を用いた。
正極を設置したケース17と負極を設置した封口板15とを、負極活物質層12がセパレータ14に圧接するように、周縁部にガスケット16を装着して重ね合わせ、プレス機にてかしめて封口し、厚み16mm、直径20mmの本発明のコイン型二次電池を作製した。
Next, a coin-type battery 1 having the structure shown in FIG. 1 was produced. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of a coin-type battery 1 according to an embodiment of the present invention. First, the positive electrode plate (laminated body of the positive electrode active material layer 10 and the positive electrode current collector plate 11) prepared above is disposed in the case 17 so that the positive electrode current collector plate 11 is in contact with the inner surface of the case 17, and a porous material is formed thereon. A separator 14 made of a polyethylene sheet was installed. Next, a liquid electrolyte was poured into the case 17. As the liquid electrolyte, a solution obtained by dissolving lithium borofluoride at a concentration of 1 mol in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a weight ratio of 1: 5 was used. The relative dielectric constant of this liquid electrolyte was 20.
On the other hand, the negative electrode current collector 13 and the negative electrode active material layer 12 were pressed onto the inner surface of the sealing plate 15 in this order. As the negative electrode, lithium metal having a thickness of 300 μm was used as the negative electrode active material layer 12 and the negative electrode current collector 13.
The case 17 on which the positive electrode is installed and the sealing plate 15 on which the negative electrode is installed are overlapped with a gasket 16 attached to the peripheral edge so that the negative electrode active material layer 12 is pressed against the separator 14, and caulked by a press machine. Then, a coin type secondary battery of the present invention having a thickness of 16 mm and a diameter of 20 mm was produced.

(実施例2)
蓄電デバイス用電極活物質として、アレン化合物(4a)に代えてアレン化合物(5a)を使用する以外は、実施例1と同様にして本発明のコイン型二次電池を作製した。
(比較例1)
正極活物質として、有機硫黄系電極活物質である2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール(以下「DMcT」とする)(Aldrich社製)を用いた。
ガス精製装置を備えたドライボックス中アルゴンガス雰囲気下において、DMcT 30mgとアセチレンブラック(導電剤)240mgとを十分に混合し、得られた混合物に四フッ化エチレン樹脂(結着剤)60mgを加えてさらに十分に混合した。得られたペ−スト状合剤を厚さ280μmのアルミメッシュ箔集電体上に圧延ロ−ラ−を用いて圧着し、これを直径13.5mmの円盤上に打ち抜いて正極板を作製した。乾燥後の正極板の厚みは約300μmであった。以下、実施例1と同様にして比較例1のコイン型二次電池を作製した。
(Example 2)
A coin-type secondary battery of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the allene compound (5a) was used instead of the allene compound (4a) as the electrode active material for the electricity storage device.
(Comparative Example 1)
As the positive electrode active material, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole (hereinafter referred to as “DMcT”) (manufactured by Aldrich), which is an organic sulfur-based electrode active material, was used.
In an argon gas atmosphere in a dry box equipped with a gas purifier, 30 mg of DMcT and 240 mg of acetylene black (conductive agent) were mixed thoroughly, and 60 mg of tetrafluoroethylene resin (binder) was added to the resulting mixture. And mixed well. The obtained paste-like mixture was pressure-bonded onto a 280 μm-thick aluminum mesh foil current collector using a rolling roller, and this was punched onto a disk having a diameter of 13.5 mm to produce a positive electrode plate. . The thickness of the positive electrode plate after drying was about 300 μm. Thereafter, a coin-type secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as Example 1.

(試験例1)
実施例1〜2および比較例1のコイン型二次電池について、0.133mAの電流で、電圧範囲3.0V〜4.0Vで定電流充放電を行い、1サイクル目、5サイクル目および10サイクル目の放電容量を求め、特性評価を行った。結果を表1に示す。
(Test Example 1)
The coin-type secondary batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged and discharged at a constant current in a voltage range of 3.0 V to 4.0 V at a current of 0.133 mA, and the first cycle, the fifth cycle, and the 10th cycle. The discharge capacity at the cycle was determined, and the characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

Figure 2008288022
Figure 2008288022

表1から、本発明の電極活物質を含む実施例1および2のコイン型二次電池では、サイクルを経ても容量が殆ど減少せず、高容量かつ繰返し特性に優れることが明らかである。一方、比較例1のDMcTを含むコイン型二次電池では高い初期容量が得られるものの、サイクルを経る毎に容量が減少し、蓄電デバイス用電極活物質として繰返し特性が悪いということが確認された。
以上の結果から、アレン化合物(1)は高容量および高出力を有し、かつ繰返し特性に優れ、蓄電デバイス用電極活物質として有用な化合物であることが明らかである。この電極活物質を用いることで、繰返し特性にすぐれた蓄電デバイスを実現することが可能となる。
From Table 1, it is clear that in the coin-type secondary batteries of Examples 1 and 2 containing the electrode active material of the present invention, the capacity hardly decreases even after cycling, and the capacity is high and the repetition characteristics are excellent. On the other hand, in the coin-type secondary battery containing DMcT of Comparative Example 1, although a high initial capacity was obtained, the capacity decreased with each cycle, and it was confirmed that the repetitive characteristics were poor as an electrode active material for an electricity storage device. .
From the above results, it is clear that the allene compound (1) has a high capacity and a high output, is excellent in repetitive characteristics, and is a useful compound as an electrode active material for an electricity storage device. By using this electrode active material, it is possible to realize an electricity storage device having excellent repetitive characteristics.

本発明によれば、高出力、軽量および高容量な蓄電デバイスを提供することができる。即ち、本発明の蓄電デバイスは、各種携帯電子機器、輸送機器、無停電電源などの電源として好適に使用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a high output, a lightweight, and high capacity | capacitance electrical storage device can be provided. That is, the electricity storage device of the present invention can be suitably used as a power source for various portable electronic devices, transportation devices, uninterruptible power supplies, and the like.

本発明の実施の1形態であるコイン型電池の構成を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the structure of the coin-type battery which is one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 コイン型電池
10 正極活物質層
11 正極集電板
12 負極活物質層
13 負極集電体
14 セパレータ
15 封口板
16 ガスケット
17 ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coin type battery 10 Positive electrode active material layer 11 Positive electrode current collector plate 12 Negative electrode active material layer 13 Negative electrode current collector 14 Separator 15 Sealing plate 16 Gasket 17 Case

Claims (8)

一般式
Figure 2008288022
〔式中、Aは4価の芳香族基または4価のヘテロ芳香族基を示す。Aで示される芳香族基およびヘテロ芳香族基は、置換基として、アルキル基、鎖状不飽和脂肪族基、環状不飽和脂肪族基、鎖状飽和脂肪族基、環状飽和脂肪族基、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有していてもよい。R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。〕
で表されるアレン化合物(1)を電極活物質として含む蓄電デバイス用電極活物質。
General formula
Figure 2008288022
[Wherein, A represents a tetravalent aromatic group or a tetravalent heteroaromatic group. The aromatic group and heteroaromatic group represented by A include, as a substituent, an alkyl group, a chain unsaturated aliphatic group, a cyclic unsaturated aliphatic group, a chain saturated aliphatic group, a cyclic saturated aliphatic group, a halogen You may have at least 1 group chosen from the group which consists of an atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. ]
The electrode active material for electrical storage devices which contains the allene compound (1) represented by these as an electrode active material.
アレン化合物(1)が、一般式
Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。Arは、ベンゼン環またはベンゼン縮合環を示し、これらの環はそれぞれ置換基として低級アルキル基を有していてもよい。nは1以上の整数を示す。〕
で表されるアレン化合物(2)である請求項1記載の蓄電デバイス用電極活物質。
The allene compound (1) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. Ar represents a benzene ring or a benzene condensed ring, and each of these rings may have a lower alkyl group as a substituent. n represents an integer of 1 or more. ]
The electrode active material for an electricity storage device according to claim 1, which is an allene compound (2) represented by:
アレン化合物(1)が、一般式
Figure 2008288022
〔式中、A1はアリーレン基を示す。A1で示されるアリーレン基は、置換基として、アルキル基、鎖状不飽和脂肪族基、環状不飽和脂肪族基、鎖状飽和脂肪族基、環状飽和脂肪族基、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有していてもよい。R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。〕
で表されるアレン化合物(3)である請求項1記載の蓄電デバイス用電極活物質。
The allene compound (1) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, A 1 represents an arylene group. The arylene group represented by A 1 includes, as a substituent, an alkyl group, a chain unsaturated aliphatic group, a cyclic unsaturated aliphatic group, a chain saturated aliphatic group, a cyclic saturated aliphatic group, a halogen atom, a nitrogen atom, You may have at least 1 group chosen from the group which consists of an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. ]
The electrode active material for an electricity storage device according to claim 1, which is an allene compound (3) represented by the formula:
アレン化合物(3)が、一般式
Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。R5〜R8は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基または基
Figure 2008288022
(式中R1およびR2は上記に同じ。)を示す。〕
で表されるアレン化合物(4)である請求項3記載の蓄電デバイス用電極活物質。
The allene compound (3) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. R 5 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or a group
Figure 2008288022
(Wherein R 1 and R 2 are the same as above). ]
The electrode active material for an electricity storage device according to claim 3, which is an allene compound (4) represented by:
アレン化合物(3)が、一般式
Figure 2008288022
〔式中、R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。R9〜R12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基またはアルコキシ基を示す。〕
で表されるアレン化合物(5)である請求項3記載の蓄電デバイス用電極活物質。
The allene compound (3) has the general formula
Figure 2008288022
[Wherein, R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. R 9 to R 12 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxy group. ]
The electrode active material for an electricity storage device according to claim 3, which is an allene compound (5) represented by:
一般式
Figure 2008288022
〔式中、A’は、置換基としてエチニル基、2−プロぺニル基または3−ブテニル基を有する4価の芳香族基または4価のヘテロ芳香族基を示す。A’で示される芳香族基およびヘテロ芳香族基は、置換基として、アルキル基、鎖状不飽和脂肪族基、環状不飽和脂肪族基、鎖状飽和脂肪族基、環状飽和脂肪族基、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの基を有していてもよい。R1〜R4は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはアルコキシカルボニル基を示す。或いは、R1およびR2ならびにR3およびR4は、それぞれ独立して、互いに結合して芳香環を形成してもよい。また、R1〜R4で示されるアルキル基は、ハロゲン原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子およびシリコン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1つの原子を含んでいてもよい。〕
で表されるアレン化合物(1a)の単独重合体、アレン化合物(1a)とそれに共重合可能な化合物との共重合体およびポリオレフィンと少なくとも2つのアレン化合物(1a)とのグラフト共重合体よりなる群から選ばれる少なくとも1つの重合体を電極活物質として含む蓄電デバイス用電極活物質。
General formula
Figure 2008288022
[Wherein, A ′ represents a tetravalent aromatic group or a tetravalent heteroaromatic group having an ethynyl group, a 2-propenyl group or a 3-butenyl group as a substituent. The aromatic group and heteroaromatic group represented by A ′ include, as a substituent, an alkyl group, a chain unsaturated aliphatic group, a cyclic unsaturated aliphatic group, a chain saturated aliphatic group, a cyclic saturated aliphatic group, You may have at least 1 group chosen from the group which consists of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or an alkoxycarbonyl group. Alternatively, R 1 and R 2 and R 3 and R 4 may be independently bonded to each other to form an aromatic ring. Further, the alkyl group represented by R 1 to R 4 may contain at least one atom selected from the group consisting of a halogen atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a silicon atom. ]
A homopolymer of the allene compound (1a), a copolymer of the allene compound (1a) and a compound copolymerizable therewith, and a graft copolymer of polyolefin and at least two allene compounds (1a). An electrode active material for an electricity storage device comprising at least one polymer selected from the group as an electrode active material.
正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、電解質とを含む蓄電デバイスにおいて、
正極活物質および負極活物質の少なくとも一方が、請求項1〜6のいずれかに記載の蓄電デバイス用電極活物質から選ばれる少なくとも1つを含む蓄電デバイス。
In an electricity storage device including a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and an electrolyte,
The electrical storage device in which at least one of a positive electrode active material and a negative electrode active material contains at least 1 chosen from the electrode active material for electrical storage devices in any one of Claims 1-6.
有機溶媒が、鎖状炭酸エステル類、鎖状エステル類、鎖状エーテル類、環状炭酸エステル類および環状エーテル類よりなる群から選ばれる少なくとも2つの有機溶媒を含む請求項7記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 7, wherein the organic solvent contains at least two organic solvents selected from the group consisting of chain carbonates, chain esters, chain ethers, cyclic carbonates and cyclic ethers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011228050A (en) * 2010-04-16 2011-11-10 Murata Mfg Co Ltd Electrode active material and secondary battery
JP2016207540A (en) * 2015-04-24 2016-12-08 ナミックス株式会社 Method of manufacturing highly multilayered all solid lithium ion secondary battery
JP2019021616A (en) * 2017-07-13 2019-02-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Flow battery
JP2019046784A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Lithium air battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011228050A (en) * 2010-04-16 2011-11-10 Murata Mfg Co Ltd Electrode active material and secondary battery
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JP2019021616A (en) * 2017-07-13 2019-02-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Flow battery
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