JP2010044951A - Electrode active material and electrode using the same - Google Patents

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俊造 末松
Kenji Tamamitsu
賢次 玉光
Kenji Hata
賢治 畠
Morio Yumura
守雄 湯村
Susumu Tanaka
進 田中
Shinpei Miyamoto
慎平 宮本
Junichi Sugiyama
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode active material capable of attaining an electrochemical element having high capacity and high energy density. <P>SOLUTION: The electrode active material is composed of: fluorene-thiophene alternating copolymer in which fluorene ring is bonded to thiophene ring substantially at the 2- and 7-positions of the fluorene ring and the thiophene ring is bonded to the fluorene ring substantially at the 2- and 5-positions of the thiophene ring; or fluorene-2,2'-bithiophene alternating copolymer in which fluorene ring is bonded to 2,2'-bithiophene ring substantially at the 2- and 7-positions of the fluorene ring and the 2,2'-bithiophene ring is bonded to the fluorene ring substantially at the 5- and 5'-positions of the 2,2'-bithiophene ring. The electrode active material has considerably-increased capacity in comparison with an electrode active material composed of bulk-polymerized polyfluorene polymerized at an irregular position, obtained by polymerization using ferric chloride (III) as a catalyst. Therefore, the electrochemical element having high capacity and high energy density can be obtained by using this electrode active material. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高容量でエネルギー密度が高い電気化学素子を与えることができる電極活物質及びこの電極活物質を用いた電極に関する。   The present invention relates to an electrode active material capable of providing an electrochemical element having a high capacity and a high energy density, and an electrode using the electrode active material.

石油消費量の低減、大気汚染の緩和、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量の削減等の観点から、ガソリン車やディーゼル車に代わる電気自動車やハイブリッド自動車などの低公害車に対する期待が高まっている。このような低公害車におけるモーター駆動電源として、高エネルギー密度及び高出力密度を有する二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学素子が用いられる。   Expectations for low-emission vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles to replace gasoline and diesel vehicles from the viewpoint of reducing oil consumption, mitigating air pollution, and reducing emissions of carbon dioxide, which causes global warming. It is growing. As a motor drive power source in such a low pollution vehicle, an electrochemical element such as a secondary battery or an electric double layer capacitor having a high energy density and a high output density is used.

二次電池には、水系電解液を用いた電池と、非水系電解液(有機電解液)を用いた電池とが存在する。   Secondary batteries include batteries using an aqueous electrolyte and batteries using a non-aqueous electrolyte (organic electrolyte).

酸性又はアルカリ性の水系電解液を用いた電池としては、鉛電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、プロトン電池などがある。これらの二次電池は、水の電気分解電圧が1.23Vであるため、それ以上の高い作動電圧を得ることができない。電気自動車の電源としては200V前後の高電圧が必要であるが、この電圧を得るためには多くの電池を直列に接続しなければならず、電源の小型化・軽量化のためには不利である。しかしながら、水系電解液のイオン伝導性が高いため、充放電の際に大電流が得られるという優れた出力特性を有している。   Examples of batteries using acidic or alkaline aqueous electrolyte include lead batteries, nickel / cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and proton batteries. Since these secondary batteries have an electrolysis voltage of water of 1.23 V, a higher operating voltage cannot be obtained. As a power source for an electric vehicle, a high voltage of about 200V is required. To obtain this voltage, many batteries must be connected in series, which is disadvantageous for reducing the size and weight of the power source. is there. However, since the aqueous electrolyte has high ionic conductivity, it has excellent output characteristics that a large current can be obtained during charging and discharging.

一方、非水系電解液を用いた電池としては、リチウムイオン二次電池が良く知られている。この電池は、一般に、リチウムイオンを吸蔵、放出する炭素材料を負極とし、コバルト酸リチウム(LiCoO)などのリチウム層状化合物を正極とし、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)などのリチウム塩をエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの有機溶媒に溶解させた液を電解液としている。このようなリチウムイオン二次電池は、有機溶媒の電気分解電圧が高いため、平均作動電圧として3.6Vを得ることができ、エネルギー密度も高い。しかしながら、充放電反応が電極のリチウムイオンの吸蔵、放出であるため、出力特性に劣り、大きな瞬間電流が必要とされる電気自動車用の電源としては不利である。 On the other hand, lithium ion secondary batteries are well known as batteries using nonaqueous electrolyte solutions. In general, this battery uses a carbon material that occludes and releases lithium ions as a negative electrode, a lithium layered compound such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode, and a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). A solution dissolved in an organic solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate is used as an electrolytic solution. Since such a lithium ion secondary battery has a high electrolysis voltage of the organic solvent, 3.6 V can be obtained as an average operating voltage, and the energy density is also high. However, since the charge / discharge reaction is occlusion and release of lithium ions in the electrode, the output characteristics are inferior, and it is disadvantageous as a power source for an electric vehicle that requires a large instantaneous current.

電気二重層キャパシタは、活性炭などの分極性電極を正負極とし、電極表面と電解液との界面に生じる電気二重層を静電容量として利用している。電気二重層キャパシタは、出力密度が高く、急速充放電が可能であり、充放電を繰り返しても容量劣化が少ない。電気二重層キャパシタでは、充放電に伴って電解質イオンが電解液内を移動して電極界面に吸脱着するだけであり、電池のような電気化学反応を伴わないためである。   The electric double layer capacitor uses a polarizable electrode such as activated carbon as positive and negative electrodes, and uses an electric double layer generated at the interface between the electrode surface and the electrolytic solution as a capacitance. An electric double layer capacitor has a high output density, can be rapidly charged and discharged, and has little capacity deterioration even after repeated charging and discharging. This is because in an electric double layer capacitor, electrolyte ions move only in the electrolytic solution along with charging / discharging and are adsorbed / desorbed to / from the electrode interface, and do not involve an electrochemical reaction as in a battery.

電気二重層キャパシタにも、水系電解液を用いたキャパシタと、非水系電解液(有機電解液)を用いたキャパシタとが存在する。   Also in the electric double layer capacitor, there are a capacitor using an aqueous electrolyte and a capacitor using a non-aqueous electrolyte (organic electrolyte).

電気二重層キャパシタの作動電圧は主に電解液の電気分解電圧によって決定されるため、水系電解液を用いたキャパシタは非水系電解液(有機電解液)を用いたキャパシタに比較して作動電圧の点で不利である。しかしながら、出力密度が高く安全であるという利点を有している。   Since the operating voltage of an electric double layer capacitor is mainly determined by the electrolysis voltage of the electrolyte, the capacitor using an aqueous electrolyte has a higher operating voltage than the capacitor using a non-aqueous electrolyte (organic electrolyte). It is disadvantageous in terms. However, it has the advantage of high power density and safety.

一方、プロピレンカーボネートなどの有機溶媒に四フッ化ホウ素や六フッ化リンなどの四級オニウム塩を溶解させた非水系電解液を用いる電気二重層キャパシタは、作動電圧が、水系電解液を用いたキャパシタより高いが、二次電池に比較すると低い。また、電気二重層容量によるエネルギー密度が二次電池に比較して低く、電気自動車の電源としては大幅に不足する。   On the other hand, an electric double layer capacitor using a non-aqueous electrolyte solution in which a quaternary onium salt such as boron tetrafluoride or phosphorus hexafluoride is dissolved in an organic solvent such as propylene carbonate has an operating voltage of an aqueous electrolyte solution. It is higher than the capacitor, but lower than the secondary battery. In addition, the energy density due to the electric double layer capacity is lower than that of the secondary battery, and the power source of the electric vehicle is greatly insufficient.

このような問題点の改善を目的として、電気化学素子に使用される電極活物質の検討が進められている。   In order to improve such problems, studies on electrode active materials used in electrochemical devices are underway.

特許文献1(特開2003−297362号公報)は、p−ドーピング可能な導電性高分子を主体とする正極と、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を主体とする負極と、リチウム塩を含む有機電解液とを有するハイブリッド二次電源を提案している。重量平均分子量が50000のポリチオフェン、重量平均分子量が80000のポリ(3−メチルチオフェン)等を正極として使用した二次電源により、作動電圧が4.0Vであり、正極として活性炭を使用した二次電源と同等以上の容量を有し、かつ充放電サイクル信頼性の高い二次電源が得られている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-297362) discloses a positive electrode mainly composed of a p-doped conductive polymer, a negative electrode mainly composed of a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions, and a lithium salt. A hybrid secondary power source having an organic electrolyte solution is proposed. A secondary power source using a polythiophene having a weight average molecular weight of 50000, a poly (3-methylthiophene) having a weight average molecular weight of 80000, etc. as a positive electrode, an operating voltage of 4.0 V, and a secondary power source using activated carbon as a positive electrode A secondary power source having a capacity equal to or higher than that of the battery and having high charge / discharge cycle reliability is obtained.

特許文献2(特開平6−104141号公報)は、導電性高分子粉末ペーストを用いて作成した電極を備えた電気二重層キャパシタの高容量化及び内部抵抗の低減を達成する目的で、電解重合法により得られた導電性高分子膜を分極性電極として使用した電気二重層キャパシタを提案している。電解重合法により得られたポリピロール膜の利用により、作動電圧が2.6Vで、粉末ペーストを用いた電極を備えた電気二重層キャパシタより高容量を有する電気二重層キャパシタが得られている。   Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-104141) discloses an electrolytic double layer for the purpose of increasing the capacity and reducing the internal resistance of an electric double layer capacitor having an electrode prepared using a conductive polymer powder paste. An electric double layer capacitor using a conductive polymer film obtained by a legal method as a polarizable electrode is proposed. By using the polypyrrole film obtained by the electrolytic polymerization method, an electric double layer capacitor having an operating voltage of 2.6 V and a higher capacity than an electric double layer capacitor having an electrode using a powder paste has been obtained.

電気二重層キャパシタにおける低いエネルギー密度の改善のため、電気二重層の静電容量に加えて電極表面でのレドックス反応或いは電荷移動反応による付加的な容量を利用する電気化学キャパシタの検討も行われている。このような電気化学キャパシタの電極活物質としては、酸化還元反応が容易に起こる酸化ルテニウム、酸化マンガン、酸化ニッケル等の金属酸化物や、電解液のアニオン、カチオンとのπ電子の授受による電荷移動が比較的容易に起こるポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性高分子が検討されている。   In order to improve the low energy density in the electric double layer capacitor, an electrochemical capacitor using an additional capacitance due to a redox reaction or a charge transfer reaction on the electrode surface in addition to the electric double layer capacitance has been studied. Yes. As an electrode active material for such an electrochemical capacitor, charge transfer by exchange of π-electrons with metal oxides such as ruthenium oxide, manganese oxide, nickel oxide, etc. where an oxidation-reduction reaction easily occurs, and anions and cations of electrolytes Conductive polymers such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole and the like in which the above occurs relatively easily have been studied.

また、特許文献3(特開2000−315527号公報)は、薄膜状のトリフェニルアミンを繰り返し単位として含む導電性高分子を正極とし、薄膜状の2,2´−ビピリジンを繰り返し単位として含む導電性高分子を負極とする非水電気化学キャパシタを提案しており、2.7Vまでの作動電圧を示し、エネルギー密度が電気二重層キャパシタの3倍以上である非水電気化学キャパシタが得られている。   Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-315527) discloses a conductive polymer containing a thin film-like triphenylamine as a repeating unit as a positive electrode and a thin film-like 2,2′-bipyridine as a repeating unit. A non-aqueous electrochemical capacitor having a negative electrode made of a conductive polymer has been proposed, and a non-aqueous electrochemical capacitor exhibiting an operating voltage of up to 2.7 V and having an energy density more than three times that of an electric double layer capacitor has been obtained. Yes.

また、特許文献4(特開2006−48974号公報)は、ポリフルオレン又はその誘導体から成る電極材料を開示しており、ポリフルオレンの誘導体のn−ドープの酸化還元電位が従来の導電性高分子に比べて低く、ポリフルオレン又はその誘導体のp−ドープの酸化還元電位が従来の導電性高分子に比べて高く、この電極材料が高電圧特性を有していることを示している。そして、塩化鉄(III)を触媒とした重合により得られたポリ(9,9−ジメチルフルオレン)を電極活物質として使用すると、ポリ(3−メチルチオフェン)を用いた二次電池及び電気化学キャパシタよりも高い作動電圧を有する二次電池及び電気化学キャパシタが得られることを示している。   Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-48974) discloses an electrode material composed of polyfluorene or a derivative thereof, and the n-doped redox potential of the polyfluorene derivative is a conventional conductive polymer. The p-doped redox potential of polyfluorene or its derivatives is higher than that of conventional conductive polymers, indicating that this electrode material has high voltage characteristics. When poly (9,9-dimethylfluorene) obtained by polymerization using iron (III) chloride as a catalyst is used as an electrode active material, a secondary battery and an electrochemical capacitor using poly (3-methylthiophene) It shows that a secondary battery and an electrochemical capacitor having a higher operating voltage can be obtained.

さらに、特許文献5(特開2007−81384号公報)は、半導体性カーボンナノチューブを含有する比表面積が700m/g以上のカーボンナノチューブを非水系電解液を使用した電気化学キャパシタの1対の電極の少なくとも一方として用いると、半導体性カーボンナノチューブが電解質溶液と接した状態で分極したときに、p−ドーピング及びn−ドーピングを起こしてキャリア密度を上昇させ、電気容量を向上させ、カーボンナノチューブの大きな比表面積が電気化学キャパシタの静電容量とエネルギー密度とをさらに増加させるため、高い電気容量及び高いエネルギー密度を有し、耐用電圧が向上した電気化学キャパシタが得られることを開示している。 Further, Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-81384) discloses a pair of electrodes of an electrochemical capacitor using a non-aqueous electrolyte solution of carbon nanotubes containing semiconducting carbon nanotubes having a specific surface area of 700 m 2 / g or more. When used as at least one of the above, when the semiconducting carbon nanotubes are polarized in contact with the electrolyte solution, p-doping and n-doping occur to increase the carrier density, improve the electric capacity, Since the specific surface area further increases the capacitance and energy density of the electrochemical capacitor, it is disclosed that an electrochemical capacitor having high electric capacity and high energy density and improved withstand voltage can be obtained.

特開2003−297362号公報JP 2003-297362 A 特開平6−104141号公報JP-A-6-104141 特開2000−315527号公報JP 2000-315527 A 特開2006−48974号公報JP 2006-48974 A 特開2007−81384号公報JP 2007-81384 A

しかしながら、電気自動車等のモーター駆動電源の小型化・軽量化の要求は恒常的であり、そのため、電源として使用される電気化学素子に対する高作動電圧化、高容量化、高エネルギー密度化の強い要求がある。   However, there is a constant demand for miniaturization and weight reduction of motor drive power supplies for electric vehicles, etc. Therefore, there is a strong demand for higher operating voltage, higher capacity, and higher energy density for electrochemical elements used as power supplies. There is.

そこで、本発明の課題は、高容量でエネルギー密度が高い電気化学素子を与えることが可能な、従来の導電性高分子より高容量を有する電極活物質及びこれを用いた電極を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrode active material having a higher capacity than conventional conductive polymers and an electrode using the same, which can provide an electrochemical element having a high capacity and a high energy density. is there.

発明者らは、特許文献4に開示されたポリフルオレンから成る電極活物質を基礎として検討を進め、フルオレンとモノチオフェン或いはビチオフェンとから構成される交互共重合体の製造において、フルオレンとモノチオフェン或いはビチオフェンの反応点を精密に制御して重合を行うことにより、上記課題が解決されることを見出した。   The inventors proceeded with studies based on the electrode active material composed of polyfluorene disclosed in Patent Document 4, and in the production of an alternating copolymer composed of fluorene and monothiophene or bithiophene, fluorene and monothiophene or It has been found that the above-mentioned problems can be solved by carrying out the polymerization while precisely controlling the reaction point of bithiophene.

本発明の電極活物質は、まず、フルオレンとチオフェンとから構成される少なくとも1種の交互共重合体から成る電極活物質であって、上記交互共重合体のフルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており、チオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に2位と5位であることを特徴とする。以下、フルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており、チオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に2位と5位であるフルオレンとチオフェンとから構成される交互共重合体を、「精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体」と表わす。なお、「フルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合」の語は、交互共重合体に含まれるフルオレン環の個数の90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは100%のフルオレン環が隣接するチオフェン環と2位と7位で結合していることを意味する。また、「チオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に2位と5位」の語は、交互共重合体に含まれるチオフェン環の個数の90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは100%のチオフェン環が2位と5位で隣接するフルオレン環と結合していることを意味する。   The electrode active material of the present invention is first an electrode active material comprising at least one alternating copolymer composed of fluorene and thiophene, wherein the fluorene ring of the alternating copolymer is substantially in the 2-position. It is bonded to the thiophene ring at the 7-position, and the bonding positions of the thiophene ring to the fluorene ring are substantially the 2-position and 5-position. Hereinafter, the fluorene ring is bonded to the thiophene ring substantially at the 2nd and 7th positions, and the thiophene ring is composed of fluorene and thiophene whose bonding positions to the fluorene ring are substantially at the 2nd and 5th positions. The copolymer is referred to as “precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer”. The term “the fluorene ring is substantially bonded to the thiophene ring at the 2nd and 7th positions” is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 98% of the number of fluorene rings contained in the alternating copolymer. % Or more, particularly preferably 100% means that the fluorene ring is bonded to the adjacent thiophene ring at the 2nd and 7th positions. In addition, the term “the bonding positions of the thiophene ring with respect to the fluorene ring are substantially the 2nd and 5th positions” is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably, of the number of thiophene rings contained in the alternating copolymer. It means that 98% or more, particularly preferably 100%, of the thiophene ring is bonded to the adjacent fluorene ring at the 2-position and 5-position.

本発明の電極活物質は、また、フルオレンと2,2´−ビチオフェンとから構成される少なくとも1種の交互共重合体から成る電極活物質であって、上記交互共重合体のフルオレン環が実質的に2位と7位で2,2´−ビチオフェン環に結合しており、2,2´−ビチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に5位と5´位であることを特徴とする。以下、フルオレン環が実質的に2位と7位で2,2´−ビチオフェン環に結合しており、2,2´−ビチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に5位と5´位であるフルオレンと2,2´−ビチオフェンとから構成される交互共重合体を、「精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体」と表わす。なお、「フルオレン環が実質的に2位と7位で2,2´−ビチオフェン環に結合」の語は、交互共重合体に含まれるフルオレン環の個数の90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは100%のフルオレン環が隣接する2,2´−ビチオフェン環と2位と7位で結合していることを意味する。また、「2,2´−ビチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に5位と5´位」の語は、交互共重合体に含まれる2,2´−ビチオフェン環の個数の90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、特に好ましくは100%の2,2´−ビチオフェン環が5位と5´位で隣接するフルオレン環と結合していることを意味する。   The electrode active material of the present invention is also an electrode active material comprising at least one alternating copolymer composed of fluorene and 2,2′-bithiophene, wherein the fluorene ring of the alternating copolymer is substantially In particular, it is bonded to the 2,2′-bithiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bonding position of the 2,2′-bithiophene ring to the fluorene ring is substantially at the 5th and 5 ′ positions. To do. Hereinafter, the fluorene ring is bonded to the 2,2′-bithiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bonding positions of the 2,2′-bithiophene ring to the fluorene ring are substantially at the 5th and 5 ′ positions. An alternating copolymer composed of fluorene and 2,2′-bithiophene is represented as “precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer”. The term “the fluorene ring is substantially bonded to the 2,2′-bithiophene ring at the 2nd and 7th positions” is 90% or more, preferably 95% or more of the number of fluorene rings contained in the alternating copolymer. More preferably, it means that 98% or more, particularly preferably 100%, of the fluorene ring is bonded to the adjacent 2,2′-bithiophene ring at the 2nd and 7th positions. In addition, the phrase “the bonding positions of the 2,2′-bithiophene ring to the fluorene ring are substantially at the 5th and 5 ′ positions” is 90% of the number of 2,2′-bithiophene rings contained in the alternating copolymer. This means that preferably 95% or more, more preferably 98% or more, and particularly preferably 100% of 2,2′-bithiophene rings are bonded to adjacent fluorene rings at the 5 and 5 ′ positions.

図1(a)は、本発明の電極活物質としての精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体におけるフルオレン−モノチオフェン連鎖を示しており、図1(b)は、本発明の電極活物質としての精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるフルオレン−ビチオフェン連鎖を示しており、図1(c)は、特許文献4に開示された塩化鉄(III)を触媒とした重合により得られたポリフルオレンにおけるフルオレン連鎖を示している。   FIG. 1A shows a fluorene-monothiophene chain in a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer as an electrode active material of the present invention, and FIG. 1B shows an electrode active material of the present invention. 1 shows a fluorene-bithiophene chain in a precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer, and FIG. 1 (c) shows a polyfluorene obtained by polymerization using iron (III) chloride as a catalyst disclosed in Patent Document 4. The fluorene chain in is shown.

塩化鉄(III)を触媒とした重合では反応点の制御が困難であるため、図1(c)に示すように成長方向が不規則になる。以下、このようなフルオレン環が不規則な位置で重合しているポリフルオレンを「バルク重合ポリフルオレン」と表わすが、バルク重合ポリフルオレンには多くのブランチング部位やメタ−共役部位が存在するため、電荷利用率が低くなってしまう。   In the polymerization using iron (III) chloride as a catalyst, it is difficult to control the reaction point, so that the growth direction becomes irregular as shown in FIG. Hereinafter, polyfluorene in which such a fluorene ring is polymerized at irregular positions is referred to as “bulk polymerized polyfluorene”, but since bulk polymerized polyfluorene has many branching sites and meta-conjugated sites. The charge utilization rate becomes low.

これに対し、図1(a)に示す精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び図1(b)に示す精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体にはブランチング部位やメタ−共役部位がほとんど存在しないため、高い電荷利用率が期待される。また、モノチオフェン環、2,2´−ビチオフェン環(以下、「ビチオフェン環」と表す。)の導入により、バンド構造が変化し、電気化学活性の向上が期待される。そして検討の結果、従来のバルク重合ポリフルオレンを精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体或いは精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体に変更することにより、容量が大幅に増加することがわかった。   In contrast, the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer shown in FIG. 1A and the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer shown in FIG. Since it does not exist, a high charge utilization rate is expected. In addition, the introduction of a monothiophene ring and a 2,2′-bithiophene ring (hereinafter referred to as “bithiophene ring”) changes the band structure and is expected to improve electrochemical activity. As a result of the study, it was found that the capacity was significantly increased by changing the conventional bulk polymerized polyfluorene to a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer.

本発明における精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体の範囲には、フルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており且つチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に2位と5位でありさえすれば、無置換のフルオレン環と無置換のチオフェン環によって構成されるポリマーの他、チオフェン環との結合に関与しない位置に置換基を有するフルオレン環及び/又はフルオレン環との結合に関与しない位置に置換基を有するチオフェン環を少なくとも1個含むポリマーも含まれる。   In the range of the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer in the present invention, the fluorene ring is substantially bonded to the thiophene ring at the 2-position and the 7-position, and the bonding position of the thiophene ring to the fluorene ring is substantially As long as it is in the 2nd and 5th positions, in addition to a polymer constituted by an unsubstituted fluorene ring and an unsubstituted thiophene ring, a fluorene ring and / or a fluorene having a substituent at a position not involved in the bond with the thiophene ring A polymer containing at least one thiophene ring having a substituent at a position not participating in the bond with the ring is also included.

同様に、本発明における精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体の範囲には、フルオレン環が実質的に2位と7位でビチオフェン環に結合しており且つビチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に5位と5´位でありさえすれば、無置換のフルオレン環と無置換のビチオフェン環によって構成されるポリマーの他、ビチオフェン環との結合に関与しない位置に置換基を有するフルオレン環及び/又はフルオレン環との結合に関与しない位置に置換基を有するビチオフェン環を少なくとも1個含むポリマーも含まれる。   Similarly, in the range of the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer in the present invention, the fluorene ring is substantially bonded to the bithiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bonding position of the bithiophene ring to the fluorene ring is substantially the same. As long as it is in the 5th and 5 'positions, in addition to a polymer composed of an unsubstituted fluorene ring and an unsubstituted bithiophene ring, a fluorene ring having a substituent at a position not involved in the bond with the bithiophene ring, and Also included is a polymer containing at least one bithiophene ring having a substituent at a position not participating in the bond with the fluorene ring.

精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるフルオレン環は、9位に1個又は2個の置換基を有しているのが好ましい。9位の置換基はポリマーの電子伝導性を低下させず、置換基によってアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度が速くなって出力特性が向上する。9位の置換基は、アルキル基、カルボキシル基、ニトロ基、シアノ基、アルキルシアノ基、フェニル基、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化フェニル基、アルキルフェニル基、アルキルハロゲン化フェニル基からなる群から選択されるのが好ましい。   The fluorene ring in the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer preferably has one or two substituents at the 9-position. The substituent at the 9-position does not decrease the electronic conductivity of the polymer, and the substituent increases the speed of the anion and cation doping and dedoping reactions and improves the output characteristics. The substituent at the 9-position consists of an alkyl group, a carboxyl group, a nitro group, a cyano group, an alkyl cyano group, a phenyl group, a halogen atom, a halogenated methyl group, a halogenated phenyl group, an alkylphenyl group, and an alkylhalogenated phenyl group. Preferably selected from the group.

精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体におけるチオフェン環及び精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるビチオフェン環も、フルオレン環との結合に関与しない位置に少なくとも1個の置換基を有しているのが好ましい。この場合にも置換基によってアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度が速くなって出力特性が向上する。置換基は、アルキル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基及びハロゲン原子からなる群から選択されるのが好ましい。これらの置換基は、上述したように、ドーピング反応、脱ドーピング反応の速度を速くし、また電気化学的に安定であるため、本発明の電極活物質の電気化学的安定性を向上させる。   The thiophene ring in the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and the bithiophene ring in the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer also have at least one substituent at a position that does not participate in the bond with the fluorene ring. Is preferred. Also in this case, the substituents increase the speed of the anion and cation doping and dedoping reactions, thereby improving the output characteristics. The substituent is preferably selected from the group consisting of alkyl groups, nitro groups, amino groups, cyano groups, carboxyl groups, formyl groups, alkoxy groups, alkoxycarbonyl groups and halogen atoms. As described above, these substituents increase the speed of the doping reaction and dedoping reaction and are electrochemically stable, so that the electrochemical stability of the electrode active material of the present invention is improved.

本発明はまた、上述の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体からなる電極活物質を含有する活物質層を有する電極を提供する。精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体は、バルク重合ポリフルオレンに比較して、大幅に増加した容量を有する。そのため、本発明の電極は、高容量で高エネルギー密度を有する電気化学素子を構築するために好適に使用することができ、二次電池における1対の電極の一方として、又は、電気二重層キャパシタにおける1対の電極の一方として、又は、電気化学キャパシタにおける1対の電極のうちの少なくとも一方として、好適に使用することができる。   The present invention also provides an electrode having an active material layer containing an electrode active material composed of the above-mentioned precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer. Precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymers and precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymers have a significantly increased capacity compared to bulk polymerized polyfluorene. Therefore, the electrode of the present invention can be suitably used for constructing an electrochemical device having a high capacity and a high energy density, or as one of a pair of electrodes in a secondary battery or an electric double layer capacitor It can be suitably used as one of a pair of electrodes in or as at least one of a pair of electrodes in an electrochemical capacitor.

本発明の電極では、上記活物質層が少なくとも1種のカーボンナノチューブを含有するのが好ましい。カーボンナノチューブは、電気伝導度が高いため、活物質と複合化させると、高い電気伝導度の複合体を得ることができる。また、外表面積が大きいため、活物質との接触面が広くなり、高効率で導電性を付与することが可能となる。さらに、カーボンナノチューブ自体も電解質溶液との接触において容量を有する。したがって、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とカーボンナノチューブとの併用により、高容量を有し、低インピーダンス特性を有する電極を得ることができる。   In the electrode of the present invention, the active material layer preferably contains at least one kind of carbon nanotube. Since carbon nanotubes have a high electrical conductivity, a composite with a high electrical conductivity can be obtained by compounding with an active material. In addition, since the outer surface area is large, the contact surface with the active material is widened, and conductivity can be imparted with high efficiency. Furthermore, the carbon nanotubes themselves have a capacity in contact with the electrolyte solution. Therefore, by using the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer and the carbon nanotube, an electrode having a high capacity and a low impedance characteristic can be obtained.

精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体は、カーボンナノチューブに担持されているのが好ましい。カーボンナノチューブと上記交互共重合体との間の接触抵抗が小さくなるため、さらに低インピーダンス特性に優れた電極を得ることができる。   The precisely polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or the precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer is preferably supported on carbon nanotubes. Since the contact resistance between the carbon nanotubes and the alternating copolymer is reduced, an electrode having further excellent low impedance characteristics can be obtained.

上記カーボンナノチューブの比表面積は、600〜2600m/gの範囲であるのが好ましい。以下、比表面積が600〜2600m/gの範囲であるカーボンナノチューブを「HSCNT」と表わす。なお、カーボンナノチューブの比表面積は、窒素吸着法により求めることができる。 The specific surface area of the carbon nanotube is preferably in the range of 600 to 2600 m 2 / g. Hereinafter, carbon nanotubes having a specific surface area in the range of 600 to 2600 m 2 / g are referred to as “HSCNT”. The specific surface area of the carbon nanotube can be obtained by a nitrogen adsorption method.

カーボンナノチューブは高い電気伝導度を示し、その比表面積が増加するにつれて電解質溶液との接触における容量が増加する。数百本のチューブがファンデルワールス力により束になったバンドル構造を有するカーボンナノチューブは、比表面積がせいぜい500m/gである(以下、比表面積が600m/g未満のカーボンナノチューブを「LSCNT」と表わす)が、バンドルが無いか或いは極めて少ない比表面積が大きいHSCNTを得る方法が知られている。また、このHSCNTは、比表面積が大きい上に高い構造完全性を有しているため、耐用電圧が高いことも知られている(特許文献5参照)。 Carbon nanotubes exhibit high electrical conductivity, and the capacity in contact with the electrolyte solution increases as the specific surface area increases. A carbon nanotube having a bundle structure in which several hundred tubes are bundled by van der Waals force has a specific surface area of at most 500 m 2 / g (hereinafter, carbon nanotubes having a specific surface area of less than 600 m 2 / g are referred to as “LSCNT”). However, there is known a method for obtaining HSCNT having no bundle or a large specific surface area. Moreover, since this HSCNT has a large specific surface area and high structural integrity, it is also known that the withstand voltage is high (see Patent Document 5).

このような比表面積の大きなHSCNTと精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とを複合化させると、高い電気伝導度の複合体を得ることができる。また、HSCNTの外表面積が著しく大きいため、上記交互共重合体とHSCNTとの接触面積を大幅に増やすことができ、極めて効率的に導電性を付与することが可能である。さらに、HSCNT自体が電解質溶液との接触において高容量を有する。そのため、HSCNTと精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体との複合体を含有する活物質層を有する本発明の電極は、バルク重合ポリフルオレンとLSCNTとの複合体を含有する活物質層を有する電極に比較して、大幅に増加した容量と低インピーダンス特性を有する。   When such a high specific surface area HSCNT is combined with a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer, a composite with high electrical conductivity can be obtained. . Moreover, since the outer surface area of HSCNT is remarkably large, the contact area between the alternating copolymer and HSCNT can be greatly increased, and the conductivity can be imparted extremely efficiently. Furthermore, HSCNT itself has a high capacity in contact with the electrolyte solution. Therefore, an electrode of the present invention having an active material layer containing a composite of HSCNT and a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer is obtained by using bulk polymerized polyfluorene and LSCNT. Compared with an electrode having an active material layer containing a composite with the above, it has a greatly increased capacity and low impedance characteristics.

HSCNTは、半導体性カーボンナノチューブを含有しているのが好ましい。半導体性カーボンナノチューブは、電解質溶液と接した状態で分極したときに、p−ドーピング及びn−ドーピングを起こしてキャリア密度を上昇させ、電気容量を向上させるため、更なる高容量化を達成することができる。また、HSCNTの密度が0.2〜1.5g/cmの高密度であるのが好ましい。密度が0.2g/cm未満であると機械的にもろくなる傾向があり、1.5g/cmより大きいと比表面積が減少する。 HSCNT preferably contains semiconducting carbon nanotubes. When the semiconducting carbon nanotubes are polarized in contact with the electrolyte solution, p-doping and n-doping occur to increase the carrier density and improve the electric capacity. Can do. Moreover, it is preferable that the density of HSCNT is 0.2-1.5 g / cm < 3 > high density. If the density is less than 0.2 g / cm 3 , it tends to be mechanically brittle, and if it is greater than 1.5 g / cm 3 , the specific surface area decreases.

本発明における、フルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており且つチオフェン環が実質的に2位と5位でフルオレン環に結合している精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体からなる電極活物質、及び、フルオレン環が実質的に2位と7位でビチオフェン環に結合しており、ビチオフェン環が実質的に5位と5´位でフルオレン環に結合している精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体から成る電極活物質は、従来のバルク重合ポリフルオレンから成る電極活物質に比較して、大幅に増加した容量を有する。   Precise polymerization fluorene-monothiophene alternating in which the fluorene ring is bonded to the thiophene ring at the 2nd and 7th positions and the thiophene ring is bonded to the fluorene ring at the 2nd and 5th positions in the present invention. The electrode active material made of a copolymer and the fluorene ring are substantially bonded to the bithiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bithiophene ring is bonded to the fluorene ring substantially at the 5th and 5 'positions. The electrode active material composed of the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer has a significantly increased capacity compared to the electrode active material composed of the conventional bulk polymerized polyfluorene.

従って、本発明の電極活物質を含有する活物質層を有する電極は、高容量で高エネルギー密度を有する二次電池、電気二重層キャパシタ、電気化学キャパシタ等の電気化学素子を構築するために極めて有用である。   Therefore, an electrode having an active material layer containing the electrode active material of the present invention is extremely useful for constructing electrochemical devices such as secondary batteries, electric double layer capacitors, and electrochemical capacitors having high capacity and high energy density. Useful.

本発明の電極活物質は、まず、フルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており、チオフェン環が実質的に2位と5位でフルオレン環に結合している精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体から成る。精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体から成る電極活物質は、従来のバルク重合ポリフルオレンから成る電極活物質に比較して、大幅に増加した容量を有する。電極活物質としての精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体は、単一のものであっても良く、異なる精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体の混合物であっても良い。   In the electrode active material of the present invention, first, the fluorene ring is bonded to the thiophene ring substantially at the 2nd and 7th positions, and the thiophene ring is bonded to the fluorene ring substantially at the 2nd and 5th positions. It consists of a polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer. Electrode active materials made of precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymers have a significantly increased capacity compared to electrode active materials made of conventional bulk polymerized polyfluorene. The precise polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer as the electrode active material may be a single material or a mixture of different precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymers.

本発明における精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体は、フルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており且つチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に2位と5位でありさえすれば、無置換のフルオレン環と無置換のチオフェン環によって構成されていても良く、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体を構成する少なくとも1個のフルオレン環がチオフェン環との結合に関与しない位置に少なくとも1個の置換基を有していても良く、及び/又は、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体を構成する少なくとも1個のチオフェン環がフルオレン環との結合に関与しない位置に少なくとも1個の置換基を有していても良い。1個のフルオレン環或いは1個のチオフェン環に2個以上の置換基が存在する場合には、これらの置換基は同一であっても異なっていても良い。また、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体における異なるフルオレン環の置換基が同一であっても異なっていても良く、異なるチオフェン環の置換基も同一であっても異なっていても良い。   In the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer in the present invention, the fluorene ring is bonded to the thiophene ring substantially at the 2-position and 7-position, and the bonding position of the thiophene ring to the fluorene ring is substantially 2-position. As long as it is in the 5-position, it may be constituted by an unsubstituted fluorene ring and an unsubstituted thiophene ring, and at least one fluorene ring constituting the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer is a thiophene ring. At least one substituent may be present at a position not involved in the bonding of and / or at least one thiophene ring constituting the precisely polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer is bonded to the fluorene ring. It may have at least one substituent at a position not involved in. When two or more substituents are present in one fluorene ring or one thiophene ring, these substituents may be the same or different. Further, the substituents of different fluorene rings in the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer may be the same or different, and the substituents of different thiophene rings may be the same or different.

フルオレン環は、9位に1個又は2個の置換基を有しているのが好ましい。9位の置換基はポリマーの電子伝導性を低下させず、置換基によってアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度が速くなって出力特性が向上する。   The fluorene ring preferably has 1 or 2 substituents at the 9-position. The substituent at the 9-position does not decrease the electronic conductivity of the polymer, and the substituent increases the speed of the anion and cation doping and dedoping reactions and improves the output characteristics.

フルオレン環の9位の置換基としては、ヒドロキシル基;ニトロ基;アミノ基;アルキルアミノ基、例えばメチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ;シアノ基;アルキルシアノ基、例えば、メチルシアノ、エチルシアノ、プロピルシアノ;ハロゲン原子、例えば、ヨウ素、臭素、塩素、フッ素;鎖状又は分枝状のアルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルが挙げられる。アルキル基が、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基により置換されていても良く、例としては、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、ジフルオロエチル、メトキシエチル、エトキシエチル、ベンジル、フェネチル、クミル、ヒドロシンナミルが挙げられる。   The substituent at the 9-position of the fluorene ring includes hydroxyl group; nitro group; amino group; alkylamino group such as methylamino, ethylamino, dimethylamino; cyano group; alkylcyano group such as methylcyano, ethylcyano, propylcyano; Halogen atom such as iodine, bromine, chlorine, fluorine; chain or branched alkyl group such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl It is done. The alkyl group may be substituted by a hydroxyl group, a nitro group, an amino group, a cyano group, a halogen atom, an alkoxy group or an aryl group. Examples include chloromethyl, dichloromethyl, trichloromethyl, fluoromethyl, difluoromethyl. , Trifluoromethyl, difluoroethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, benzyl, phenethyl, cumyl, hydrocinnamyl.

フルオレン環の9位の置換基としてはさらに、シクロアルキル基、例えば、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル、シクロドデシル;直鎖状又は分枝状のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシが挙げられる。   Substituents at the 9-position of the fluorene ring further include cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cycloundecyl, cyclododecyl; linear or branched -Like alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, undecyloxy, dodecyloxy.

フルオレン環の9位の置換基としてはさらに、アルケニル基、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキセジエニル基;アルキニル基、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル;芳香族基、例えば、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナレニル、フェナントリル、ピレニル;複素環基、例えば、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、ピロリル、インデニル、フリル、オキサゾリル、チアゾリル、チエニルが挙げられる。これらの基がヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基により置換されていても良く、例としては、スチリル、トリル、キシリル、メシチル、フルオロフェニル、フルオロメチルフェニル、メトキシフェニル、エトキシフェニル、メチルピリジル、メチルピラジルが挙げられる。   As the substituent at the 9-position of the fluorene ring, an alkenyl group such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclohexedienyl group; alkynyl group such as Ethynyl, propynyl, butynyl, pentynyl, hexynyl; aromatic groups such as phenyl, naphthyl, anthryl, phenalenyl, phenanthryl, pyrenyl; heterocyclic groups such as pyridyl, pyrazyl, pyrimidyl, pyrrolyl, indenyl, furyl, oxazolyl, thiazolyl, Thienyl is mentioned. These groups may be substituted by hydroxyl group, nitro group, amino group, cyano group, halogen atom, alkyl group, alkoxy group. Examples include styryl, tolyl, xylyl, mesityl, fluorophenyl, fluoromethylphenyl. , Methoxyphenyl, ethoxyphenyl, methylpyridyl, methylpyrazyl.

フルオレン環の9位の置換基としてはさらに、カルボキシル基;アルキルカルボニル基、例えば、アセチル、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、ブチルカルボニル、ペンチルカルボニル、ヘキシルカルボニル;アルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル;アルキルカルボニルオキシ基、例えば、アセトキシ、エチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、ブチルカルボニルオキシ、ペンチルカルボニルオキシ、ヘキシルカルボニルオキシ;エステル基、例えばメチルエステル、エチルエステル、フェニルエステル;カルバモイル基、例えば、メチルカルバモイル、エチルカルバモイル、フェニルカルバモイルが挙げられる。   As the substituent at the 9-position of the fluorene ring, a carboxyl group; an alkylcarbonyl group such as acetyl, ethylcarbonyl, propylcarbonyl, butylcarbonyl, pentylcarbonyl, hexylcarbonyl; an alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, butoxycarbonyl, pentyloxycarbonyl, hexyloxycarbonyl; alkylcarbonyloxy groups such as acetoxy, ethylcarbonyloxy, propylcarbonyloxy, butylcarbonyloxy, pentylcarbonyloxy, hexylcarbonyloxy; ester groups such as methyl ester, Ethyl ester, phenyl ester; carbamoyl group such as methylcarbamoyl, ethylcarbamoyl, E carbamoylmethyl and the like.

フルオレン環の9位の置換基としては、アルキル基、カルボキシル基、ニトロ基、シアノ基、アルキルシアノ基、フェニル基、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化フェニル基、アルキルフェニル基、及びアルキルハロゲン化フェニル基が好ましい。特に、9位の置換基がアルキル基又はフェニル基を有する置換基であると、ドーピングするアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応がさらに速くなって出力特性が向上するので好ましい。前者としては9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジオクチルフルオレン等、後者としては9−メチル−9−フェニルフルオレン、9−メチル−9−ベンジルフルオレン、ベンザルフルオレン、ベンズヒドリリジンフルオレン等を挙げることができる。なかでも、分子の大きなカチオンをドーピング、脱ドーピングする場合は、炭素数が1〜8個のアルキル基が好ましい。   Examples of the substituent at the 9-position of the fluorene ring include an alkyl group, a carboxyl group, a nitro group, a cyano group, an alkylcyano group, a phenyl group, a halogen atom, a halogenated methyl group, a halogenated phenyl group, an alkylphenyl group, and an alkylhalogen. Preferred is a phenyl group. Particularly, it is preferable that the substituent at the 9-position is a substituent having an alkyl group or a phenyl group, since the doping reaction and dedoping reaction of the anion and cation to be doped are further accelerated and the output characteristics are improved. Examples of the former include 9,9-dimethylfluorene and 9,9-dioctylfluorene, and examples of the latter include 9-methyl-9-phenylfluorene, 9-methyl-9-benzylfluorene, benzalfluorene, and benzhydrylidinefluorene. be able to. Among these, when doping or dedoping a large molecular cation, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable.

フルオレン環はまた、9位以外のチオフェン環との結合に関与しない位置にも置換基を有することができる。これらの位置における置換基も、上で9位の置換基に関して示した基の範囲内から選択することができる。   The fluorene ring can also have a substituent at a position that does not participate in bonding with the thiophene ring other than the 9-position. Substituents at these positions can also be selected from the range of groups shown above for the 9-position substituent.

チオフェン環も、フルオレン環との結合に関与しない位置に置換基を有しているのが好ましい。これらの置換基によってアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度が速くなって出力特性が向上する。   The thiophene ring also preferably has a substituent at a position not participating in the bond with the fluorene ring. These substituents increase the speed of anion and cation doping and dedoping reactions and improve output characteristics.

チオフェン環の置換基としては、ヒドロキシル基;ニトロ基;アミノ基;アルキルアミノ基、例えばメチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ;シアノ基;アルキルシアノ基、例えば、メチルシアノ、エチルシアノ、プロピルシアノ;ハロゲン原子、例えば、ヨウ素、臭素、塩素、フッ素;鎖状又は分枝状のアルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルが挙げられる。アルキル基が、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基により置換されていても良く、例としては、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、ジフルオロエチル、メトキシエチル、エトキシエチル、ベンジル、フェネチル、クミル、ヒドロシンナミルが挙げられる。   The substituent of the thiophene ring includes a hydroxyl group; a nitro group; an amino group; an alkylamino group such as methylamino, ethylamino, dimethylamino; a cyano group; an alkylcyano group such as methylcyano, ethylcyano, propylcyano; a halogen atom, Examples include iodine, bromine, chlorine, fluorine; chain or branched alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, and dodecyl. The alkyl group may be substituted by a hydroxyl group, a nitro group, an amino group, a cyano group, a halogen atom, an alkoxy group or an aryl group. Examples include chloromethyl, dichloromethyl, trichloromethyl, fluoromethyl, difluoromethyl. , Trifluoromethyl, difluoroethyl, methoxyethyl, ethoxyethyl, benzyl, phenethyl, cumyl, hydrocinnamyl.

チオフェン環の置換基としてはさらに、シクロアルキル基、例えば、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル、シクロドデシル;直鎖状又は分枝状のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシが挙げられる。   Substituents on the thiophene ring further include cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, cyclononyl, cyclodecyl, cycloundecyl, cyclododecyl; linear or branched alkoxy Groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, undecyloxy, dodecyloxy are mentioned.

チオフェン環の置換基としてはさらに、アルケニル基、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキセジエニル基;アルキニル基、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル;芳香族基、例えば、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナレニル、フェナントリル、ピレニル;アリールオキシ基、例えばフェノキシ;複素環基、例えば、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、ピロリル、インデニル、フリル、オキサゾリル、チアゾリルが挙げられる。これらの基がヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基により置換されていても良く、例としては、スチリル、トリル、キシリル、メシチル、フルオロフェニル、フルオロメチルフェニル、メトキシフェニル、エトキシフェニル、メチルピリジル、メチルピラジルが挙げられる。   The substituent of the thiophene ring may further include an alkenyl group such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group, cyclohexedienyl group; alkynyl group such as ethynyl, propynyl , Butynyl, pentynyl, hexynyl; aromatic groups such as phenyl, naphthyl, anthryl, phenalenyl, phenanthryl, pyrenyl; aryloxy groups such as phenoxy; heterocyclic groups such as pyridyl, pyrazyl, pyrimidyl, pyrrolyl, indenyl, furyl, Examples include oxazolyl and thiazolyl. These groups may be substituted by hydroxyl group, nitro group, amino group, cyano group, halogen atom, alkyl group, alkoxy group. Examples include styryl, tolyl, xylyl, mesityl, fluorophenyl, fluoromethylphenyl. , Methoxyphenyl, ethoxyphenyl, methylpyridyl, methylpyrazyl.

チオフェン環の置換基としてはさらに、ホルミル基;カルボキシル基;アルキルカルボニル基、例えば、アセチル、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、ブチルカルボニル、ペンチルカルボニル、ヘキシルカルボニル;アルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル;アルキルカルボニルオキシ基、例えば、アセトキシ、エチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、ブチルカルボニルオキシ、ペンチルカルボニルオキシ、ヘキシルカルボニルオキシが挙げられる。   The substituent of the thiophene ring further includes formyl group; carboxyl group; alkylcarbonyl group such as acetyl, ethylcarbonyl, propylcarbonyl, butylcarbonyl, pentylcarbonyl, hexylcarbonyl; alkoxycarbonyl group such as methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, Propoxycarbonyl, butoxycarbonyl, pentyloxycarbonyl, hexyloxycarbonyl; alkylcarbonyloxy groups such as acetoxy, ethylcarbonyloxy, propylcarbonyloxy, butylcarbonyloxy, pentylcarbonyloxy, hexylcarbonyloxy.

チオフェン環の置換基は、アルキル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基及びハロゲン原子からなる群から選択されるのが好ましい。これらの置換基は、アニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度を速くする上に、電気化学的に安定であり、本発明の電極活物質の電気化学的安定性を向上させる。   The substituent of the thiophene ring is preferably selected from the group consisting of an alkyl group, a nitro group, an amino group, a cyano group, a carboxyl group, a formyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, and a halogen atom. These substituents are electrochemically stable and increase the electrochemical stability of the electrode active material of the present invention in addition to increasing the rate of anion and cation doping and dedoping reactions.

これらの置換基は、チオフェン環の3位及び/又は4位に結合しているのが好ましく、置換基がチオフェン環の3位及び4位に結合している場合には、これらが結合している原子と共同して飽和又は不飽和の環を形成しても良い。3位及び4位の置換基が結合した基の例としては、プロピレン基、ブチレン基、エチレンジオキシ基、ブタジエニレン基が挙げられる。   These substituents are preferably bonded to the 3-position and / or 4-position of the thiophene ring. When the substituent is bonded to the 3-position and 4-position of the thiophene ring, they are bonded to each other. A saturated or unsaturated ring may be formed together with the atoms present. Examples of the group to which the 3-position and 4-position substituents are bonded include a propylene group, a butylene group, an ethylenedioxy group, and a butadienylene group.

これらの精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体は、公知の方法により得ることができる。例えば、パラジウム触媒を用いたSuzukiカップリング法を用いることができる。以下の式Iに、Suzukiカップリング法による製造の例を示す。

Figure 2010044951
These precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymers can be obtained by known methods. For example, a Suzuki coupling method using a palladium catalyst can be used. In the following formula I, an example of production by the Suzuki coupling method is shown.
Figure 2010044951

本発明の電極活物質は、また、フルオレン環が実質的に2位と7位でビチオフェン環に結合しており、ビチオフェン環が実質的に5位と5´位でフルオレン環に結合している精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体から成る。精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体から成る電極活物質は、従来のバルク重合ポリフルオレンから成る電極活物質に比較して、大幅に増加した容量を有する。電極活物質としての精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体は、単一のものであっても良く、異なる精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体の混合物であっても良い。   In the electrode active material of the present invention, the fluorene ring is substantially bonded to the bithiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bithiophene ring is substantially bonded to the fluorene ring at the 5th and 5 'positions. It consists of a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer. The electrode active material made of precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer has a significantly increased capacity compared to the electrode active material made of conventional bulk polymerized polyfluorene. The precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer as the electrode active material may be a single material or a mixture of different precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymers.

本発明における精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体は、フルオレン環が実質的に2位と7位でビチオフェン環に結合しており且つビチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に5位と5´位でありさえすれば、無置換のフルオレン環と無置換のビチオフェン環によって構成されていても良く、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を構成する少なくとも1個のフルオレン環がビチオフェン環との結合に関与しない位置に少なくとも1個の置換基を有していても良く、及び/又は、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を構成する少なくとも1個のビチオフェン環がフルオレン環との結合に関与しない位置に少なくとも1個の置換基を有していても良い。1個のフルオレン環或いは1個のビチオフェン環に2個以上の置換基が存在する場合には、これらの置換基は同一であっても異なっていても良い。また、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体における異なるフルオレン環の置換基が同一であっても異なっていても良く、異なるビチオフェン環の置換基も同一であっても異なっていても良い。   In the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer in the present invention, the fluorene ring is bonded to the bithiophene ring substantially at the 2nd and 7th positions, and the bonding positions of the bithiophene ring to the fluorene ring are substantially at the 5th and 5th positions. As long as it is in the ′ -position, it may be constituted by an unsubstituted fluorene ring and an unsubstituted bithiophene ring, and at least one fluorene ring constituting the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer is a bithiophene ring. It may have at least one substituent at a position not participating in the bond, and / or at least one bithiophene ring constituting the precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer is involved in the bond with the fluorene ring You may have at least 1 substituent in the position which does not. When two or more substituents are present in one fluorene ring or one bithiophene ring, these substituents may be the same or different. Further, the substituents of different fluorene rings in the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer may be the same or different, and the substituents of different bithiophene rings may be the same or different.

精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体においても、フルオレン環は、9位に1個又は2個の置換基を有しているのが好ましい。9位の置換基はポリマーの電子伝導性を低下させず、置換基によってアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度が速くなって出力特性が向上する。   Also in the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer, the fluorene ring preferably has one or two substituents at the 9-position. The substituent at the 9-position does not decrease the electronic conductivity of the polymer, and the substituent increases the speed of the anion and cation doping and dedoping reactions and improves the output characteristics.

精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるフルオレン環の9位の置換基は、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体においてフルオレン環の9位の置換基として示した基の範囲内から選択することができ、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体のフルオレン環の9位の置換基として好ましい基は、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体のフルオレン環の9位の置換基としても好ましい。   The substituent at the 9-position of the fluorene ring in the precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer should be selected from the range of the groups indicated as the substituent at the 9-position of the fluorene ring in the precisely polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer. A preferred group as the 9-position substituent of the fluorene ring of the precisely polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer is also preferred as the 9-position substituent of the fluorene ring of the precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer.

精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるフルオレン環はまた、9位以外のビチオフェン環との結合に関与しない位置にも置換基を有することができる。これらの位置における置換基も、上で9位の置換基に関して示した基の範囲内から選択することができる。   The fluorene ring in the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer may also have a substituent at a position that does not participate in the bond with the bithiophene ring other than the 9-position. Substituents at these positions can also be selected from the range of groups shown above for the 9-position substituent.

精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるビチオフェン環も、フルオレン環との結合に関与しない位置に置換基を有しているのが好ましい。これらの置換基によってアニオン、カチオンのドーピング反応、脱ドーピング反応の速度が速くなって出力特性が向上する。   The bithiophene ring in the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer preferably also has a substituent at a position that does not participate in the bond with the fluorene ring. These substituents increase the speed of anion and cation doping and dedoping reactions and improve output characteristics.

精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるビチオフェン環の置換基は、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体においてチオフェン環の置換基として示した基の範囲内から選択することができ、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体のチオフェン環の置換基として好ましい基は、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体のビチオフェン環の置換基としても好ましい。   The substituent of the bithiophene ring in the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer can be selected from the range of the groups indicated as the substituent of the thiophene ring in the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer. -A preferable group as a substituent of the thiophene ring of the monothiophene alternating copolymer is also preferable as a substituent of the bithiophene ring of the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer.

これらの置換基は、ビチオフェン環の3位、4位、3´位、4´位の少なくとも1箇所に結合しているのが好ましく、置換基がチオフェン環の3位と4位及び/又は3´位と4´位に結合している場合には、これらが結合している原子と共同して飽和又は不飽和の環を形成しても良い。3位と4位及び/又は3´位と4´位の置換基が結合した基の例としては、プロピレン基、ブチレン基、エチレンジオキシ基、ブタジエニレン基が挙げられる。   These substituents are preferably bonded to at least one position of the 3-position, 4-position, 3′-position, and 4′-position of the bithiophene ring, and the substituent is 3-position and 4-position and / or 3 of the thiophene ring. In the case where they are bonded to the '-position and the 4'-position, they may form a saturated or unsaturated ring together with the atoms to which they are bonded. Examples of the group in which the substituents at the 3-position and the 4-position and / or the 3′-position and the 4′-position are bonded include a propylene group, a butylene group, an ethylenedioxy group, and a butadienylene group.

これらの精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体は、公知の方法により得ることができる。例えば、パラジウム触媒を用いたSuzukiカップリング法を用いることができる。以下の式IIに、Suzukiカップリング法による製造の例を示す。

Figure 2010044951
These precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymers can be obtained by known methods. For example, a Suzuki coupling method using a palladium catalyst can be used. In the following formula II, an example of production by the Suzuki coupling method is shown.
Figure 2010044951

本発明の電極活物質である精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体には、ドーピング処理を施して導電性を付与することができる。ドーピング処理は、化学的ドーピング処理、電気化学的ドーピング処理のいずれの方法を採用しても良い。   The precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer, which are the electrode active materials of the present invention, can be subjected to doping treatment to impart conductivity. As the doping process, either a chemical doping process or an electrochemical doping process may be employed.

化学的ドーピング処理のためのアクセプターとしては、Br、I、Cl等のハロゲン類、SO、BF、PF、AsF、SbF等のルイス酸、HNO、HSO、HClO、CFSOH、FSOH等のプロトン酸、FeCl、MoCl、WCl、SnCl、MoF等の遷移金属ハライド、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、クロラニル等の有機物質を使用することができ、ドナーとしては、Li、Na、K、Cs等のアルカリ金属を使用することができる。 Acceptors for chemical doping treatment include halogens such as Br 2 , I 2 and Cl 2 , Lewis acids such as SO 3 , BF 3 , PF 5 , AsF 5 and SbF 5 , HNO 3 and H 2 SO 4. Protonic acids such as HClO 4 , CF 3 SO 3 H, FSO 3 H, transition metal halides such as FeCl 3 , MoCl 5 , WCl 5 , SnCl 4 , MoF 5 , tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, chloranil, etc. Organic materials such as Li, Na, K, and Cs can be used as donors.

電気化学的ドーピング処理のためのアクセプターとしては、BF 、PF 、AsF 、SbF 等のルイス酸、I、Br、Cl等のハロゲンアニオンなどを用いることができ、ドナーとしては、Li、Na、K、Cs等のアルカリ金属イオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン等のアルキルアンモニウムイオンなどを用いることができる。 As an acceptor for electrochemical doping treatment, Lewis acids such as BF 4 , PF 6 , AsF 6 and SbF 6 , and halogen anions such as I , Br and Cl can be used. As the donor, alkali metal ions such as Li + , Na + , K + , and Cs + , alkylammonium ions such as tetraethylammonium ions and tetrabutylammonium ions, and the like can be used.

ドーピング量に特に限定はないが、好ましくはフルオレンモノマー単位あたり5〜100モル%、より好ましくはフルオレンモノマー単位あたり20〜50モル%である。重合前の段階でドーピングしてから重合させても良いし、重合後にドーピングする方法を用いても良いし、或いは電極形成後の充電によりドーピング処理を施しても良い。   The doping amount is not particularly limited, but is preferably 5 to 100 mol% per fluorene monomer unit, more preferably 20 to 50 mol% per fluorene monomer unit. Polymerization may be performed after doping in a stage before polymerization, a method of doping after polymerization may be used, or doping may be performed by charging after electrode formation.

これらのドーピング処理を施した正極活物質は、アニオンの脱ドーピングにより、放電反応、還元反応を生ずる。また、これらのドーピング処理を施した負極活物質は、カチオンの脱ドーピングにより、放電反応、酸化反応を生ずる。   The positive electrode active material subjected to these doping treatments undergoes a discharge reaction and a reduction reaction due to anodization of the anion. Further, the negative electrode active material subjected to these doping treatments causes a discharge reaction and an oxidation reaction due to cation dedoping.

また、アルキルスルフォン酸アニオン、アルキルホスホン酸アニオンのようなフルオレン、モノチオフェン、ビチオフェンと共有結合することができるアニオンをフルオレン、モノチオフェン、ビチオフェンと反応させ、重合して、自己ドープ型の正極活物質とすることができ、3級アンモニウムカチオンのようなフルオレン、モノチオフェン、ビチオフェンと共有結合することができるカチオンをフルオレン、モノチオフェン、ビチオフェンと反応させ、重合して、自己ドープ型の負極活物質とすることができる。   In addition, self-doped positive electrode active materials such as alkylsulfonate anion and alkylphosphonate anion can be reacted with fluorene, monothiophene, bithiophene, and anion that can be covalently bonded to fluorene, monothiophene, and bithiophene. A cation that can be covalently bonded to fluorene, monothiophene, bithiophene, such as a tertiary ammonium cation, is reacted with fluorene, monothiophene, bithiophene, polymerized, and self-doped negative electrode active material can do.

自己ドープ型の正極活物質は、電解液中のカチオンのドーピングにより、放電反応、還元反応を生ずる。また、自己ドープ型の負極活物質は、電解液中のアニオンのドーピングにより、放電反応、酸化反応を生ずる。自己ドープ型の正極活物質又は負極活物質を使用すると、電荷移動反応に同種、同量のカチオン又はアニオンが関与するため、電解液中のイオン濃度が一定に保たれ、従って電解液の伝導度が一定に保たれる。   The self-doped positive electrode active material causes a discharge reaction and a reduction reaction by doping of cations in the electrolytic solution. In addition, the self-doped negative electrode active material undergoes a discharge reaction and an oxidation reaction by doping anions in the electrolytic solution. When a self-doped positive electrode active material or negative electrode active material is used, the same type and amount of cations or anions are involved in the charge transfer reaction, so that the ion concentration in the electrolyte is kept constant, and therefore the conductivity of the electrolyte is constant. Is kept constant.

本発明の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体からなる電極活物質を含有する活物質層を集電体上に設けて、電気化学素子用の電極を形成することができる。活物質層には、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体のみが含まれていても良く、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体のみが含まれていても良く、両方が含まれていても良い。   An active material layer containing an electrode active material comprising the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer of the present invention is provided on a current collector, and used for an electrochemical device. An electrode can be formed. The active material layer may contain only the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer, may contain only the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer, or may contain both. good.

集電体としては、白金、金、ニッケル、アルミニウム、チタン、鋼、カーボン等の導電材料を使用することができる。集電体の形状は、膜状、箔状、板状、網状、エキスパンドメタル状、円筒状等の任意の形状を採用することができる。   As the current collector, a conductive material such as platinum, gold, nickel, aluminum, titanium, steel, or carbon can be used. As the shape of the current collector, any shape such as a film shape, a foil shape, a plate shape, a net shape, an expanded metal shape, and a cylindrical shape can be adopted.

活物質層は、上述の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体をクロロホルム、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール等の溶媒に溶解し、得られた溶液を集電体上に塗布し、乾燥することにより形成しても良い。このようにして形成した膜状の活物質層は、高容量を有する上に、薄く均一で電極の抵抗が低減するため、放電の際のIRドロップが低減して電極の電圧を高く保つことができる。また、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を形成するためのコモノマーの溶液に集電体を挿入し、集電体の上で重合させて活物質層を形成しても良い。   The active material layer is obtained by dissolving the above-mentioned precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer in a solvent such as chloroform, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, isopropyl alcohol and the like. The solution may be applied on a current collector and dried. The film-shaped active material layer thus formed has a high capacity, is thin and uniform, and reduces the resistance of the electrode. Therefore, the IR drop during discharge can be reduced and the voltage of the electrode can be kept high. it can. In addition, a current collector is inserted into a comonomer solution for forming a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer, and polymerized on the current collector. A material layer may be formed.

また、上述の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体にバインダ及び導電材を混合した混合材料を用いて活物質層を形成しても良い。   Further, the active material layer may be formed using a mixed material obtained by mixing a binder and a conductive material with the above-described precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer.

バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー、ポリフッ化ビニル、カルボキシメチルセルロース等の公知のバインダを使用することができる。バインダの含有量は、活物質層の総量に対して1〜20質量%であるのが好ましい。1質量%以下であると活物質層の強度が十分でなく、20質量%以上であると容量などの電気化学的特性が不十分になる。   As the binder, known binders such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl fluoride, and carboxymethyl cellulose can be used. The content of the binder is preferably 1 to 20% by mass with respect to the total amount of the active material layer. When it is 1% by mass or less, the strength of the active material layer is not sufficient, and when it is 20% by mass or more, electrochemical characteristics such as capacity are insufficient.

導電材としては、カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、ニッケル及び鉄等の金属粉、ITO等の導電性酸化物、などの公知の導電材を含むこともできる。これらの導電材の含有量は、活物質層の総量に対して1〜20質量%であるのが好ましい。1質量%以下であると活物質層の導電性が十分でなく、20質量%以上であると容量などの電気化学的特性が不十分になる。   The conductive material may include known conductive materials such as carbon materials such as carbon black, natural graphite and artificial graphite, metal powders such as nickel and iron, and conductive oxides such as ITO. The content of these conductive materials is preferably 1 to 20% by mass with respect to the total amount of the active material layer. When the content is 1% by mass or less, the conductivity of the active material layer is insufficient, and when the content is 20% by mass or more, electrochemical characteristics such as capacity are insufficient.

活物質層にはさらに、必要に応じて他の添加物質を混合しても良い。例えば、他の電極活物質、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセン等の電子伝導性高分子を含むことができる。他の添加物質の量は、活物質層の総量に対して20質量%以下の量であるのが好ましい。20質量%以上であると、容量などの電気化学的特性が不十分になる。   Other active materials may be further mixed in the active material layer as necessary. For example, other electrode active materials, for example, electron conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole, and polyacene can be included. The amount of the other additive material is preferably 20% by mass or less based on the total amount of the active material layer. When it is 20% by mass or more, electrochemical characteristics such as capacity become insufficient.

上記混合材料を用いた電極は、バインダを溶解したワニスに本発明の電極活物質、導電材、及び場合により他の添加物質を分散させ、得られた分散液をドクターブレード法などによって集電体上に塗工し、乾燥することにより作成することもできる。また、得られた混合材料を網状の集電体で挟み、電極としても良い。   The electrode using the above-mentioned mixed material is obtained by dispersing the electrode active material of the present invention, a conductive material, and optionally other additive substances in a varnish in which a binder is dissolved, and collecting the obtained dispersion by a doctor blade method or the like. It can also be created by coating on top and drying. Alternatively, the obtained mixed material may be sandwiched between a net-like current collector to form an electrode.

好ましい形態では、活物質層に精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とカーボンナノチューブとが含まれる。カーボンナノチューブは、電気伝導度が高いため、活物質と複合化させると、高い電気伝導度の複合体を得ることができる。また、外表面積が大きいため、活物質との接触面が広くなり、高効率で導電性を付与することが可能となる。さらに、カーボンナノチューブ自体も電解質溶液との接触において容量を有する。したがって、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とカーボンナノチューブとの併用により、高容量を有し、低インピーダンス特性を有する電極が得られる。   In a preferred embodiment, the active material layer includes a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer and a carbon nanotube. Since carbon nanotubes have a high electrical conductivity, a composite with a high electrical conductivity can be obtained by compounding with an active material. In addition, since the outer surface area is large, the contact surface with the active material is widened, and conductivity can be imparted with high efficiency. Furthermore, the carbon nanotubes themselves have a capacity in contact with the electrolyte solution. Therefore, by using the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer and the carbon nanotube, an electrode having a high capacity and a low impedance characteristic can be obtained.

カーボンナノチューブは、アーク放電法、レーザー蒸発法、化学気相成長(CVD)法等により得られた、単層、多層、或いはこれらを混合した比表面積が600m/g未満であるLSCNTを使用することもできるが、比表面積が600〜2600m/gの範囲であるHSCNTを使用するのが好ましい。 As the carbon nanotube, LSCNT obtained by an arc discharge method, a laser evaporation method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or the like and having a specific surface area of less than 600 m 2 / g, which is a single layer, a multilayer, or a mixture thereof, is used. However, it is preferable to use HSCNT having a specific surface area in the range of 600 to 2600 m 2 / g.

HSCNTは、単層のものと多層のものの双方を使用することができ、先端が開口しているものと開口していないものの双方を使用することができ、これらを混合して使用しても良い。金属触媒の存在下での化学気相成長(CVD)法における反応雰囲気中に水蒸気を微量添加することにより、単層のHSCNTを得ることができる(“SCIENCE,Vol.306, pp1362−1364 (2004)”参照)。この他、HSCNTの製造のために、Chemical Physics Letters 403,pp320−323(2005)等に記載されている方法、比表面積が数百m/g程度の市販のHiPco(Carbon Nanotechnologies社製)に対して例えばJournal of Physical Chemistry B2004,108,pp18396−18397に記載されているようなバンドル構造を解放する手段を施す方法を用いることもできる。 HSCNT can be used in both a single layer and a multi-layer, and both the one having an open end and the one having no opening can be used, and these may be mixed and used. . A single layer of HSCNT can be obtained by adding a small amount of water vapor to a reaction atmosphere in a chemical vapor deposition (CVD) method in the presence of a metal catalyst (“SCIENCE, Vol. 306, pp1362-1364 (2004). )"reference). In addition, for the production of HSCNT, a method described in Chemical Physics Letters 403, pp 320-323 (2005), etc., and a commercially available HiPco (manufactured by Carbon Nanotechnologies) with a specific surface area of about several hundred m 2 / g are used. On the other hand, for example, a method of providing a means for releasing a bundle structure as described in Journal of Physical Chemistry B 2004, 108, pp 18396-18397 can be used.

上記HSCNTの比表面積は大きいほど良いが、一般には600m/g以上、好ましくは700m/g以上、より好ましくは1000m/g以上、特に好ましくは1500m/g以上である。上限は、一般的には2600m/gである。先端が開口していないHSCNTの場合には、比表面積が一般的には600〜1300m/g、より好ましくは800〜1300m/g、さらに好ましくは1000〜1300m/gである。先端が開口しているHSCNTの場合には、比表面積が一般的には1300〜2600m/g、より好ましくは1500〜2600m/g、さらに好ましくは1700〜2600m/gである。 The specific surface area of the HSCNT is preferably as large as possible, but is generally 600 m 2 / g or more, preferably 700 m 2 / g or more, more preferably 1000 m 2 / g or more, and particularly preferably 1500 m 2 / g or more. The upper limit is generally 2600 m 2 / g. In the case of HSCNT the tip is not opening, the specific surface area of generally 600~1300m 2 / g, more preferably 800~1300m 2 / g, more preferably from 1000~1300m 2 / g. In the case of HSCNT having an open end, the specific surface area is generally 1300 to 2600 m 2 / g, more preferably 1500 to 2600 m 2 / g, and even more preferably 1700 to 2600 m 2 / g.

HSCNTは半導体性カーボンナノチューブを含有しているのが好ましい。半導体性カーボンナノチューブは、電解質溶液と接した状態で分極したときに、p−ドーピング及びn−ドーピングを起こしてキャリア密度を上昇させ、電気容量を向上させるため、更なる高容量化を達成することができる。   HSCNT preferably contains semiconducting carbon nanotubes. When the semiconducting carbon nanotubes are polarized in contact with the electrolyte solution, p-doping and n-doping occur to increase the carrier density and improve the electric capacity. Can do.

また、高密度を有するHSCNTを使用するのが好ましい。高密度であると、単位体積当たりの容量を大幅に増加させることができる。密度の範囲は、一般には0.2〜1.5g/cm、好ましくは0.3〜1.2g/cm、特に好ましくは0.4〜1.0g/cmの範囲である。密度が0.2g/cm未満であると機械的にもろくなる傾向があり、1.5g/cmより大きいと比表面積が減少する。高密度化は、例えば上述のCVD法等により得られたHSCNTを液体に晒した後、乾燥させることにより行うことができる。このとき使用する液体は、HSCNTと親和性があってこれを湿潤状態とすることができ、乾燥した後にはHSCNTに残留しないものが望ましく、水、アルコール類(例えば、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール)、アセトン類(例えば、アセトン)、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ジメチルホルムアミド等を好適に用いることができる(特開2007−182352号公報参照)。 Moreover, it is preferable to use HSCNT having a high density. When the density is high, the capacity per unit volume can be greatly increased. The density range is generally 0.2 to 1.5 g / cm 3 , preferably 0.3 to 1.2 g / cm 3 , particularly preferably 0.4 to 1.0 g / cm 3 . If the density is less than 0.2 g / cm 3 , it tends to be mechanically brittle, and if it is greater than 1.5 g / cm 3 , the specific surface area decreases. Densification can be performed by, for example, exposing HSCNT obtained by the above-described CVD method or the like to a liquid and then drying it. The liquid used at this time is compatible with HSCNT and can be in a wet state, and it is desirable that the liquid does not remain in HSCNT after drying. Water, alcohols (for example, isopropyl alcohol, ethanol, methanol) Acetone (for example, acetone), hexane, toluene, cyclohexane, dimethylformamide, and the like can be preferably used (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-182352).

精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とカーボンナノチューブとを混合することにより両者の複合体を得、この複合体を含有する活物質層を形成することができる。このとき、必要に応じて分散媒を用いて両者を混合した後乾燥させて活物質層を形成しても良い。   A fine polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer and a carbon nanotube are mixed to obtain a composite of both, and an active material layer containing this composite is formed. be able to. At this time, if necessary, the active material layer may be formed by mixing both using a dispersion medium and then drying.

しかしながら、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体をカーボンナノチューブに担持して両者の複合体を得、この複合体を用いて活物質層を形成するのが特に好ましい。担持は、上記交互共重合体をクロロホルム、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、イソプロピルアルコール等の溶媒に溶解した溶液にカーボンナノチューブを浸漬し、所定時間経過後に濾過してカーボンナノチューブを回収し、乾燥することにより行うことができる。乾燥後に、カーボンナノチューブの表面に上記交互共重合体の膜が形成される。この膜は高容量を有する上に、薄く均一で低抵抗であり、またカーボンナノチューブと上記交互共重合体の膜との密着性が良好で接触抵抗が小さいため、放電の際のIRドロップがさらに低減し、電極の電圧をさらに高く保つことができる。   However, a precisely polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer is supported on a carbon nanotube to obtain a composite of both, and an active material layer is formed using this composite Is particularly preferred. For loading, carbon nanotubes are immersed in a solution obtained by dissolving the above alternating copolymer in a solvent such as chloroform, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, isopropyl alcohol, and after a predetermined time has passed, the carbon nanotubes are collected and dried. Can be performed. After the drying, the alternating copolymer film is formed on the surface of the carbon nanotube. This film has a high capacity, is thin and uniform and has low resistance, and has good adhesion between the carbon nanotube and the alternating copolymer film and low contact resistance, so that the IR drop during discharge is further reduced. And the electrode voltage can be kept higher.

活物質層における精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とカーボンナノチューブの質量比は、一般には9:1〜1:9の範囲であり、好適には8:2〜2:8の範囲である。この範囲を超えると電気化学的特性が不十分になる。   The mass ratio of the precisely polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or the precisely polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer and the carbon nanotube in the active material layer is generally in the range of 9: 1 to 1: 9, preferably Is in the range of 8: 2 to 2: 8. Exceeding this range results in insufficient electrochemical properties.

精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体とカーボンナノチューブとを含む活物質層をシート状等の所定形状に成形した後、得られた成形体と集電体とを接合することにより、電気化学素子用の複合体電極を得ることができる。例えば、得られた成形体を集電体上に圧着することにより、複合体電極を得ることができる。   After forming an active material layer containing a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer and a carbon nanotube into a predetermined shape such as a sheet shape, A composite electrode for an electrochemical element can be obtained by joining the electric body. For example, a composite electrode can be obtained by pressure-bonding the obtained molded body on a current collector.

本発明の電極は、1対の電極と、電極間に配置されるセパレータと、電解質溶液とを有する電気化学素子において好適に使用することができる。   The electrode of the present invention can be suitably used in an electrochemical device having a pair of electrodes, a separator disposed between the electrodes, and an electrolyte solution.

電気化学素子に使用されるセパレータとしては、例えばポリオレフィン繊維不織布、ガラス繊維不織布等が好適に使用される。電解液としては、非水系電解液と水系電解液とがあり、用途に応じて適宜選択される。   As a separator used for an electrochemical element, a polyolefin fiber nonwoven fabric, a glass fiber nonwoven fabric, etc. are used suitably, for example. There are a nonaqueous electrolytic solution and an aqueous electrolytic solution as the electrolytic solution, and they are appropriately selected according to the application.

非水系電解液の溶媒としては、電気化学的に安定なエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、スルホラン、3−メチルスルホラン、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル及びジメトキシエタン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド又はこれらの混合物を好適に使用することができる。   As the solvent for the non-aqueous electrolyte, electrochemically stable ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, sulfolane, 3-methyl sulfolane, γ-butyrolactone, acetonitrile, and dimethoxyethane, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide or a mixture thereof can be preferably used.

非水系電解液の溶質としては、有機電解液に溶解したときにリチウムイオンを生成する塩を特に限定なく使用することができる。例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(CFSO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiN(SO、LiAsF、LiSbF、又はこれらの混合物を好適に使用することができる。非水系電解液の溶質としてさらに、第4級アンモニウムカチオン又は第4級ホスホニウムカチオンを有する第4級アンモニウム塩又は第4級ホスホニウム塩を使用することができる。例えば、R又はRで表されるカチオン(ただし、R、R、R、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表す)と、PF 、BF 、ClO 、N(CFSO 、CFSO 、C(SOCF 、N(SO 、AsF 又はSbF からなるアニオンとからなる塩、又はこれらの混合物を好適に使用することができる。特に、アニオンとしてPF 、BF 、ClO 、N(CFSO を使用した塩が溶質として好ましい。 As a solute of the nonaqueous electrolytic solution, a salt that generates lithium ions when dissolved in an organic electrolytic solution can be used without any particular limitation. For example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiCF 3 SO 3, LiC (SO 2 CF 3) 3, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiAsF 6, LiSbF 6 Or a mixture thereof can be preferably used. Further, a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt having a quaternary ammonium cation or a quaternary phosphonium cation can be used as a solute of the nonaqueous electrolytic solution. For example, a cation represented by R 1 R 2 R 3 R 4 N + or R 1 R 2 R 3 R 4 P + (where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are alkyl having 1 to 6 carbon atoms) Group), PF 6 , BF 4 , ClO 4 , N (CF 3 SO 3 ) 2 , CF 3 SO 3 , C (SO 2 CF 3 ) 3 , N (SO 2 C 2 A salt composed of an anion composed of F 5 ) 2 , AsF 6 or SbF 6 , or a mixture thereof can be suitably used. In particular, a salt using PF 6 , BF 4 , ClO 4 or N (CF 3 SO 3 ) 2 as the anion is preferable as the solute.

酸性又は中性又はアルカリ性の水系電解液における溶質のカチオンとしては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属のカチオン、又はプロトンを挙げることができる。水系電解液における溶質のアニオンとしては、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、テトラフルオロ硼酸、六フッ化リン酸、六フッ化ケイ酸等の無機酸のアニオン、飽和モノカルボン酸、脂肪族カルボン酸、オキシカルボン酸、p−トルエンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ラウリン酸等の有機酸のアニオンを挙げることができる。   Examples of the solute cations in the acidic, neutral or alkaline aqueous electrolyte include cations of alkali metals such as sodium and potassium, and protons. Solute anions in aqueous electrolytes include anions of inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, tetrafluoroboric acid, hexafluorophosphoric acid, hexafluorosilicic acid, saturated monocarboxylic acids, aliphatic carboxylic acids And anions of organic acids such as oxycarboxylic acid, p-toluenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid and lauric acid.

本発明の電極は、電気化学素子における1対の電極のうちの少なくとも一方として、好適に使用することができる。精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体は、バルク重合ポリフルオレンに比較して、大幅に増加した容量を有する。したがって、本発明の複合体電極をあらゆる電気化学素子の電極として使用することにより、高容量で高エネルギー密度を有する電気化学素子が得られる。以下、電気化学素子が二次電池、電気二重層キャパシタ、電気化学キャパシタである場合のそれぞれについて説明する。   The electrode of the present invention can be suitably used as at least one of a pair of electrodes in an electrochemical device. Precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymers and precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymers have a significantly increased capacity compared to bulk polymerized polyfluorene. Therefore, by using the composite electrode of the present invention as an electrode for any electrochemical device, an electrochemical device having a high capacity and a high energy density can be obtained. Hereinafter, each case where the electrochemical element is a secondary battery, an electric double layer capacitor, or an electrochemical capacitor will be described.

(二次電池)
リチウム二次電池の場合は、電解液としてリチウム塩を溶質とした非水系電解液を用いる。そして、正極として本発明の電極を、負極として従来のリチウム金属又は天然黒鉛、人造黒鉛、石油コークス等のリチウムイオンを吸蔵、放出する電極活物質を使用した電極を用いる。電極活物質として自己ドープ型の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を用いた本発明の正極では、充放電反応に関与するのが同量のリチウムカチオンであるので、電解液のイオン濃度が一定に保たれ、電解液の伝導度を一定に保つことができる。
(Secondary battery)
In the case of a lithium secondary battery, a non-aqueous electrolyte solution having a lithium salt as a solute is used as the electrolyte solution. Then, the electrode of the present invention is used as the positive electrode, and an electrode using an electrode active material that occludes and releases lithium ions such as conventional lithium metal or natural graphite, artificial graphite, and petroleum coke is used as the negative electrode. In the positive electrode of the present invention using the self-doped precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer as the electrode active material, the same amount is involved in the charge / discharge reaction. Since it is a lithium cation, the ion concentration of the electrolytic solution can be kept constant, and the conductivity of the electrolytic solution can be kept constant.

この構成のリチウム二次電池は、本発明の正極がバルク重合ポリフルオレンを電極活物質とした正極より高い電荷利用率を示し、さらに非水系電解液の電気分解電圧が高いために作動電圧を高くすることができるため、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有する。   In the lithium secondary battery having this configuration, the positive electrode of the present invention exhibits higher charge utilization than the positive electrode using bulk-polymerized polyfluorene as an electrode active material, and the electrolysis voltage of the non-aqueous electrolyte is high. Therefore, the operating voltage is high, the capacity is high, and the energy density is high.

また、負極に本発明の電極活物質を使用し、正極に従来のコバルト酸リチウム等の層状化合物又はポリアニリン、ポリフェニレン等の導電性高分子を電極活物質として使用すると、リチウムイオンのインターカレーションがないため、出力特性、サイクル特性が向上し、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有するリチウム二次電池が得られる。   Further, when the electrode active material of the present invention is used for the negative electrode and a conventional layered compound such as lithium cobaltate or a conductive polymer such as polyaniline or polyphenylene is used as the electrode active material for the positive electrode, lithium ion intercalation is caused. Therefore, a lithium secondary battery with improved output characteristics and cycle characteristics, high operating voltage, high capacity and high energy density can be obtained.

プロトン電池を形成する場合は、電解液としてプロトンを有する酸水溶液を用いる。そして、正極として本発明の電極を用い、負極としてキノキサリン系ポリマー等の公知のプロトン電池における負極を用いる。この構成のプロトン電池は、酸水溶液からなる電解液を用いているので充放電特性が良好であり、エネルギー密度が高く、本発明の正極がバルク重合ポリフルオレンを電極活物質とした正極より高い電荷利用率を示し、水系電解液を用いた電池における最高作動電圧である1.2Vを示す。   In the case of forming a proton battery, an acid aqueous solution having protons is used as an electrolytic solution. And the electrode of this invention is used as a positive electrode, and the negative electrode in well-known proton batteries, such as a quinoxaline type polymer, is used as a negative electrode. The proton battery having this configuration uses an electrolytic solution made of an acid aqueous solution, has good charge / discharge characteristics, has a high energy density, and the positive electrode of the present invention has a higher charge than the positive electrode using bulk polymerized polyfluorene as an electrode active material. The utilization factor is shown, and 1.2 V which is the maximum operating voltage in a battery using an aqueous electrolyte is shown.

(電気二重層キャパシタ)
電気二重層キャパシタの電解液としては、上述の非水系電解液及び水系電解液のすべてを用いることができる。非水系電解液を使用した電気二重層キャパシタでは、正極又は負極として本発明の電極を使用し、他方の電極に、活性炭、炭素繊維、フェノール樹脂炭化物、塩化ビニリデン樹脂炭化物、微結晶炭素等の電気二重層容量を有する電極を使用する。本発明の正極がバルク重合ポリフルオレンを電極活物質とした正極より大幅に増加した容量特性を有し、さらに非水系電解液の電気分解電圧が高いために作動電圧を高くすることができるため、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有する電気二重層キャパシタが得られる。
(Electric double layer capacitor)
As the electrolytic solution for the electric double layer capacitor, any of the above-mentioned non-aqueous electrolytic solution and aqueous electrolytic solution can be used. In an electric double layer capacitor using a non-aqueous electrolyte, the electrode of the present invention is used as a positive electrode or a negative electrode, and the other electrode is an electric material such as activated carbon, carbon fiber, phenol resin carbide, vinylidene chloride resin carbide, microcrystalline carbon, etc. An electrode having a double layer capacity is used. Since the positive electrode of the present invention has a capacity characteristic significantly increased from the positive electrode using bulk polymerized polyfluorene as an electrode active material, and since the electrolysis voltage of the non-aqueous electrolyte is high, the operating voltage can be increased, An electric double layer capacitor having a high operating voltage, high capacity and high energy density can be obtained.

また、水系電解液を使用した電気二重層キャパシタでは、正極として本発明の電極を使用し、他方の電極に、活性炭、炭素繊維、フェノール樹脂炭化物、塩化ビニリデン樹脂炭化物、微結晶炭素等の電気二重層容量を有する電極を使用する。この構成の電気二重層キャパシタは、酸性、中性、アルカリ性の電解液を用いることができ、充放電特性が良好であり、エネルギー密度が高く、本発明の正極がバルク重合ポリフルオレンを電極活物質とした正極より高い電荷利用率を示し、水系電解液を用いた電気二重層キャパシタにおける最高作動電圧である1.2Vを示す。   In addition, in an electric double layer capacitor using an aqueous electrolyte, the electrode of the present invention is used as a positive electrode, and the other electrode is made of an electric two-layer such as activated carbon, carbon fiber, phenol resin carbide, vinylidene chloride resin carbide, and microcrystalline carbon. An electrode having a multilayer capacity is used. The electric double layer capacitor having this configuration can use acidic, neutral, and alkaline electrolytes, has good charge / discharge characteristics, high energy density, and the positive electrode of the present invention uses bulk-polymerized polyfluorene as an electrode active material. The charge utilization rate is higher than that of the positive electrode, and the maximum operating voltage of the electric double layer capacitor using the aqueous electrolyte is 1.2 V.

(電気化学キャパシタ)
電気化学キャパシタの電解液としては、第4級アンモニウム塩又は第4級ホスホニウム塩を溶質とした非水系電解液が用いられる。そして、正極として本発明の電極を用い、負極として酸化還元反応特性を有するポリアセチレン、ポリアセン、ポリフェニレン等の従来の導電性高分子を電極活物質とした電極を用いることができる。この構成の電気化学キャパシタは、本発明の正極がバルク重合ポリフルオレンを電極活物質とした正極よりも大幅に増加した容量を有し、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有する。
(Electrochemical capacitor)
As an electrolytic solution for the electrochemical capacitor, a nonaqueous electrolytic solution having a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt as a solute is used. Then, the electrode of the present invention can be used as the positive electrode, and an electrode using a conventional conductive polymer such as polyacetylene, polyacene, or polyphenylene having redox reaction characteristics as the negative electrode can be used as the electrode active material. In the electrochemical capacitor having this configuration, the positive electrode of the present invention has a capacity that is significantly increased as compared with the positive electrode using bulk-polymerized polyfluorene as an electrode active material, and has a high operating voltage, high capacity, and high energy density.

また、正極として酸化還元反応特性を有するポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン等の従来の導電性高分子又は酸化ルテニウム、酸化マンガン、酸化ニッケル等の金属酸化物を電極活物質とした電極を用い、負極として本発明の電極を用いることもできる。この構成の電気化学キャパシタは、本発明の負極がバルク重合ポリフルオレン又は金属酸化物を電極活物質とした負極よりも高容量であり、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有する。   In addition, a conventional conductive polymer such as polyaniline, polyacetylene and polyphenylene having redox reaction characteristics or an electrode using a metal oxide such as ruthenium oxide, manganese oxide and nickel oxide as an electrode active material is used as a positive electrode, and this electrode is used as a negative electrode. The electrode of the invention can also be used. In the electrochemical capacitor having this configuration, the negative electrode of the present invention has a higher capacity than the negative electrode using bulk polymerized polyfluorene or metal oxide as an electrode active material, has a higher operating voltage, a higher capacity, and a higher energy density.

さらに、電気化学キャパシタにおける1対の電極の両方に本発明の電極を用いると、高い作動電圧、高容量、高エネルギー密度を有する電気化学キャパシタが得られる。また、自己ドープ型の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体及び/又は精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を用いた場合には、同種、同量のイオンが反応に関与するので、電解液中のイオン濃度が一定に保たれて電解液の伝導度が一定に保たれる。   Furthermore, when the electrode of the present invention is used for both of the pair of electrodes in the electrochemical capacitor, an electrochemical capacitor having a high operating voltage, a high capacity, and a high energy density can be obtained. In addition, when the self-doping type precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer and / or the precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer are used, the same kind and the same amount of ions are involved in the reaction. The ion concentration inside is kept constant, and the conductivity of the electrolyte is kept constant.

以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されない。   Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to the following examples.

実施例1:精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極
5mLのトルエンに、5mLのエタノール、1mmolの2,7−ジブロモフルオレン、1mmolの2,5−チオフェンジボロン酸ビス(2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール)エステル、0.01mmolのPd(PPh、2MのNaCO溶液4mLを加え、80℃で20時間攪拌し、生成物を得た。生成物をろ過、洗浄し、以下の式IIIで表わされる黄色粉末の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体を得た。

Figure 2010044951
Example 1: Precision Polymerized Fluorene-Monothiophene Alternating Copolymer / LSCNT Composite Electrode 5 mL of toluene, 5 mL of ethanol, 1 mmol of 2,7-dibromofluorene, 1 mmol of 2,5-thiophene diboronic acid bis (2 , 2-dimethyl-1,3-propanediol) ester, 0.01 mmol of Pd (PPh 3 ) 4 , 4 mL of 2M Na 2 CO 3 solution were added and stirred at 80 ° C. for 20 hours to obtain the product. The product was filtered and washed to obtain a yellow powder precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer represented by the following formula III.
Figure 2010044951

次いで、50mLのイソプロピルアルコールに20mgの精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体粉末と10mgのLSCNT粉末(比表面積:200m/g)を加え、機械的攪拌により分散液を得た。その分散液をろ過し、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体がLSCNTに担持された精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体のシートを得た。シートを約2cmにカットし、同サイズのアルミニウム集電体に圧着することにより、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極を得た。得られた精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極を作用極とし、対極に活性炭シート、参照極に銀−銀イオン電極を用いて、三極式セルにてサイクリックボルタモグラムを測定した。電解液には1Mテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解したプロピレンカーボネートを用いた。電位範囲は−2Vから+1Vまで、電位走査速度は5mVs−1とした。 Subsequently, 20 mg of precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer powder and 10 mg of LSCNT powder (specific surface area: 200 m 2 / g) were added to 50 mL of isopropyl alcohol, and a dispersion was obtained by mechanical stirring. The dispersion was filtered to obtain a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer / LSCNT composite sheet in which the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer was supported on LSCNT. The sheet was cut to about 2 cm 2 and crimped to an aluminum current collector of the same size to obtain a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer / LSCNT composite electrode. Using the obtained precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer / LSCNT composite electrode as a working electrode, using an activated carbon sheet as a counter electrode and a silver-silver ion electrode as a reference electrode, a cyclic voltammogram was obtained in a tripolar cell. It was measured. As the electrolytic solution, propylene carbonate in which 1M tetraethylammonium tetrafluoroborate was dissolved was used. The potential range was −2 V to +1 V, and the potential scanning speed was 5 mVs −1 .

実施例2:精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極
5mLのトルエンに、5mLのエタノール、1mmolの2,7−ジブロモフルオレン、1mmolの2,2´−ビチオフェン−5,5´−ジボロン酸ビス(ピナコール)エステル、0.01mmolのPd(PPh、2MのNaCO溶液4mLを加え、80℃で20時間攪拌し、生成物を得た。生成物をろ過、洗浄し、式IVで表わされる黄色粉末の精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を得た。

Figure 2010044951
Example 2: Precision Polymerized Fluorene-Bithiophene Alternating Copolymer / LSCNT Composite Electrode 5 mL of toluene, 5 mL of ethanol, 1 mmol of 2,7-dibromofluorene, 1 mmol of 2,2′-bithiophene-5,5′- Diboronic acid bis (pinacol) ester, 0.01 mmol of Pd (PPh 3 ) 4 and 4 mL of 2M Na 2 CO 3 solution were added and stirred at 80 ° C. for 20 hours to obtain the product. The product was filtered and washed to obtain a yellow polymer precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer represented by Formula IV.
Figure 2010044951

次いで、得られた精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を実施例1の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体の代わりに使用し、実施例1と同様の手順で精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極を得、サイクリックボルタモグラムを測定した。   Subsequently, the obtained precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer was used in place of the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer of Example 1, and the same procedure as in Example 1 was followed. A polymer / LSCNT composite electrode was obtained and a cyclic voltammogram was measured.

実施例3:精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/HSCNT複合体電極
50mgのLSCNT粉末の代わりに50mgのHSCNT粉末(比表面積:900m/g)を使用した点を除いて実施例1の手順を繰り返し、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/HSCNT複合体電極を得、サイクリックボルタモグラムを測定した。
Example 3: Precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer / HSCNT composite electrode Example 1 except that 50 mg of HSCNT powder (specific surface area: 900 m 2 / g) was used instead of 50 mg of LSCNT powder. The procedure was repeated to obtain a precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer / HSCNT composite electrode, and a cyclic voltammogram was measured.

実施例4:精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体/HSCNT複合体電極
実施例2において得られた精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体を精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体の代わりに使用した点を除いて実施例3の手順を繰り返し、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体/HSCNT複合体電極を得、サイクリックボルタモグラムを測定した。
Example 4: Precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer / HSCNT composite electrode The precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer obtained in Example 2 was used in place of the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer. Except for the points, the procedure of Example 3 was repeated to obtain a precision polymerized fluorene-bithiophene alternating copolymer / HSCNT composite electrode, and a cyclic voltammogram was measured.

比較例1:バルク重合ポリフルオレン/LSCNT複合体電極
10mmolのフルオレンモノマーを溶解したアセトニトリルに10mmolのFeClを加え、室温で72時間攪拌し、ろ過、乾燥(60℃真空乾燥24時間)することにより、以下の式Vで表わされる黄褐色粉末のバルク重合ポリフルオレン粉末を得た。

Figure 2010044951
Comparative Example 1: Bulk Polymerized Polyfluorene / LSCNT Composite Electrode By adding 10 mmol of FeCl 3 to acetonitrile in which 10 mmol of fluorene monomer is dissolved, stirring at room temperature for 72 hours, filtering and drying (60 ° C. vacuum drying for 24 hours) A bulk-polymerized polyfluorene powder of a tan powder represented by the following formula V was obtained.
Figure 2010044951

次いで、得られたバルク重合ポリプロピレンを実施例1の精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体の代わりに使用し、実施例1と同様の手順でバルク重合ポリフルオレン/LSCNT複合体電極を得、サイクリックボルタモグラムを測定した。   Subsequently, the obtained bulk polymerized polypropylene was used in place of the precision polymerized fluorene-monothiophene alternating copolymer of Example 1, and a bulk polymerized polyfluorene / LSCNT composite electrode was obtained in the same procedure as in Example 1. Click voltammograms were measured.

図2には、実施例1のサイクリックボルタモグラムを比較例1のサイクリックボルタモグラムと比較して示す。図3には、実施例2のサイクリックボルタモグラムを比較例1のサイクリックボルタモグラムと比較して示す。図4には、実施例3のサイクリックボルタモグラムを比較例1のサイクリックボルタモグラムと比較して示す。図5には、実施例4のサイクリックボルタモグラムを比較例1のサイクリックボルタモグラムと比較して示す。   In FIG. 2, the cyclic voltammogram of Example 1 is shown in comparison with the cyclic voltammogram of Comparative Example 1. In FIG. 3, the cyclic voltammogram of Example 2 is shown in comparison with the cyclic voltammogram of Comparative Example 1. In FIG. 4, the cyclic voltammogram of Example 3 is shown in comparison with the cyclic voltammogram of Comparative Example 1. FIG. 5 shows the cyclic voltammogram of Example 4 in comparison with the cyclic voltammogram of Comparative Example 1.

表1には、実施例1〜4のサイクリックボルタモグラムと比較例1のサイクリックボルタモグラムの結果から得られた微分容量と積分容量の値を示す。

Figure 2010044951
Table 1 shows values of the differential capacity and the integrated capacity obtained from the results of the cyclic voltammograms of Examples 1 to 4 and the cyclic voltammogram of Comparative Example 1.
Figure 2010044951

表1から明らかなように、実施例1、2のLSCNTを用いた本発明の複合体電極は、比較例1のバルク重合ポリフルオレン/LSCNT複合体電極に比較して、約2.8倍の積分容量を有しており、実施例3、4のHSCNTを用いた本発明の複合体電極は、比較例1のバルク重合ポリフルオレン/LSCNT複合体電極に比較して、約3.3倍の積分容量を有している。また、サイクリックボルタモグラムのピークがシャープなことから、実施例1〜4の本発明の複合体電極において、導電性が向上して低インピーダンス特性が得られていることがわかる。   As is clear from Table 1, the composite electrode of the present invention using the LSCNT of Examples 1 and 2 was about 2.8 times as much as the bulk polymerized polyfluorene / LSCNT composite electrode of Comparative Example 1. The composite electrode of the present invention having an integral capacity and using the HSCNTs of Examples 3 and 4 is about 3.3 times as large as the bulk polymerized polyfluorene / LSCNT composite electrode of Comparative Example 1. Has integral capacity. Moreover, since the peak of a cyclic voltammogram is sharp, it turns out that electroconductivity improves and the low impedance characteristic is acquired in the composite electrode of this invention of Examples 1-4.

(a)は、精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体におけるフルオレン−モノチオフェン連鎖を示す図であり、(b)は、精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体におけるフルオレン−ビチオフェン連鎖を示す図であり、(c)は、バルク重合ポリフルオレンにおけるフルオレン連鎖を示す図である。(A) is a figure which shows the fluorene-monothiophene chain in a precision polymerization fluorene-monothiophene alternating copolymer, (b) is a figure which shows the fluorene-bithiophene chain in a precision polymerization fluorene-bithiophene alternating copolymer. Yes, (c) is a diagram showing the fluorene chain in the bulk polymerized polyfluorene. 精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極のサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram of a precision polymerization fluorene-monothiophene alternating copolymer / LSCNT composite electrode. 精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体/LSCNT複合体電極のサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram of a precision polymerization fluorene-bithiophene alternating copolymer / LSCNT composite electrode. 精密重合フルオレン−モノチオフェン交互共重合体/HSCNT複合体電極のサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram of a precision polymerization fluorene-monothiophene alternating copolymer / HSCNT composite electrode. 精密重合フルオレン−ビチオフェン交互共重合体/HSCNT複合体電極のサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram of a precision polymerization fluorene-bithiophene alternating copolymer / HSCNT composite electrode.

Claims (15)

フルオレンとチオフェンとから構成される少なくとも1種の交互共重合体から成る電極活物質であって、
前記交互共重合体のフルオレン環が実質的に2位と7位でチオフェン環に結合しており、チオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に2位と5位であることを特徴とする電極活物質。
An electrode active material comprising at least one alternating copolymer composed of fluorene and thiophene,
The fluorene ring of the alternating copolymer is substantially bonded to the thiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bonding position of the thiophene ring to the fluorene ring is substantially at the 2nd and 5th positions. Electrode active material.
フルオレンと2,2´−ビチオフェンとから構成される少なくとも1種の交互共重合体から成る電極活物質であって、
前記交互共重合体のフルオレン環が実質的に2位と7位で2,2´−ビチオフェン環に結合しており、2,2´−ビチオフェン環のフルオレン環に対する結合位置が実質的に5位と5´位であることを特徴とする電極活物質。
An electrode active material comprising at least one alternating copolymer composed of fluorene and 2,2′-bithiophene,
The fluorene ring of the alternating copolymer is bonded to the 2,2′-bithiophene ring at the 2nd and 7th positions, and the bonding position of the 2,2′-bithiophene ring to the fluorene ring is substantially at the 5th position. And an electrode active material characterized by being 5'-position.
前記交互共重合体が、9位に置換基を有するフルオレン環を少なくとも1個含む、請求項1又は2に記載の電極活物質。   The electrode active material according to claim 1 or 2, wherein the alternating copolymer includes at least one fluorene ring having a substituent at the 9-position. 前記置換基が、アルキル基、カルボキシル基、ニトロ基、シアノ基、アルキルシアノ基、フェニル基、ハロゲン原子、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化フェニル基、アルキルフェニル基、及びアルキルハロゲン化フェニル基からなる群から選択される、請求項3に記載の電極活物質。   The substituent is a group consisting of an alkyl group, a carboxyl group, a nitro group, a cyano group, an alkylcyano group, a phenyl group, a halogen atom, a halogenated methyl group, a halogenated phenyl group, an alkylphenyl group, and an alkylhalogenated phenyl group. The electrode active material according to claim 3, selected from: 前記交互共重合体におけるチオフェン環或いは2,2´−ビチオフェン環が、フルオレン環との結合に関与しない位置に少なくとも1個の置換基を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電極活物質。   5. The thiophene ring or the 2,2′-bithiophene ring in the alternating copolymer has at least one substituent at a position not participating in the bond with the fluorene ring. Electrode active material. 前記置換基が、アルキル基、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基及びハロゲン原子からなる群から選択される、請求項5に記載の電極活物質。   The electrode active material according to claim 5, wherein the substituent is selected from the group consisting of an alkyl group, a nitro group, an amino group, a cyano group, a carboxyl group, a formyl group, an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, and a halogen atom. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電極活物質を含有する活物質層を有する電極。   The electrode which has an active material layer containing the electrode active material of any one of Claims 1-6. 前記活物質層が少なくとも1種のカーボンナノチューブを含有する、請求項7に記載の電極。   The electrode according to claim 7, wherein the active material layer contains at least one carbon nanotube. 前記交互共重合体が前記カーボンナノチューブに担持されている、請求項8に記載の電極。   The electrode according to claim 8, wherein the alternating copolymer is supported on the carbon nanotubes. 前記カーボンナノチューブの比表面積が600〜2600m/gの範囲である、請求項8又は9に記載の電極。 The electrode according to claim 8 or 9, wherein the carbon nanotube has a specific surface area of 600 to 2600 m 2 / g. 前記カーボンナノチューブが半導体性カーボンナノチューブを含有する、請求項10に記載の電極。   The electrode according to claim 10, wherein the carbon nanotube contains a semiconducting carbon nanotube. 前記カーボンナノチューブの密度が0.2〜1.5g/cmの範囲である、請求項10又は11に記載の電極。 The electrode according to claim 10 or 11, wherein a density of the carbon nanotube is in a range of 0.2 to 1.5 g / cm 3 . 二次電池における1対の電極の一方として使用される、請求項7〜12のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 7 to 12, which is used as one of a pair of electrodes in a secondary battery. 電気二重層キャパシタにおける1対の電極の一方として使用される、請求項7〜12のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 7 to 12, which is used as one of a pair of electrodes in an electric double layer capacitor. 電気化学キャパシタにおける1対の電極のうちの少なくとも一方として使用される、請求項7〜12のいずれか1項に記載の電極。   The electrode according to any one of claims 7 to 12, which is used as at least one of a pair of electrodes in an electrochemical capacitor.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108377A1 (en) 2010-03-02 2011-09-09 日本電気株式会社 Coordinated operation apparatus, coordinated operation method, coordinated operation control program and apparatus coordination system
JP2012059838A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Vision Development Co Ltd Polarizable electrode for electric double layer capacitor, electric double layer capacitor and lithium ion capacitor
WO2013062126A1 (en) * 2011-10-29 2013-05-02 日本ケミコン株式会社 Sheet-shaped composite, manufacturing method for same, and electrode and electrochemical element using said composite
WO2013062129A1 (en) * 2011-10-29 2013-05-02 日本ケミコン株式会社 Manufacturing method for electrode material
WO2014104004A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 日東電工株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing same
WO2014103779A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 日東電工株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode used therein

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108377A1 (en) 2010-03-02 2011-09-09 日本電気株式会社 Coordinated operation apparatus, coordinated operation method, coordinated operation control program and apparatus coordination system
JP2012059838A (en) * 2010-09-07 2012-03-22 Vision Development Co Ltd Polarizable electrode for electric double layer capacitor, electric double layer capacitor and lithium ion capacitor
WO2013062126A1 (en) * 2011-10-29 2013-05-02 日本ケミコン株式会社 Sheet-shaped composite, manufacturing method for same, and electrode and electrochemical element using said composite
WO2013062129A1 (en) * 2011-10-29 2013-05-02 日本ケミコン株式会社 Manufacturing method for electrode material
US9299977B2 (en) 2011-10-29 2016-03-29 Nippon Chemi-Con Corporation Manufacturing method of electrode material
WO2014104004A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 日東電工株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing same
JP2014127447A (en) * 2012-12-27 2014-07-07 Nitto Denko Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
US10230097B2 (en) 2012-12-27 2019-03-12 Nitto Denko Corporation Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing same
WO2014103779A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 日東電工株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode used therein
US20150325840A1 (en) * 2012-12-28 2015-11-12 Nitto Denko Corporation Nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode used therein

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