JP2010062119A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2010062119A
JP2010062119A JP2008247585A JP2008247585A JP2010062119A JP 2010062119 A JP2010062119 A JP 2010062119A JP 2008247585 A JP2008247585 A JP 2008247585A JP 2008247585 A JP2008247585 A JP 2008247585A JP 2010062119 A JP2010062119 A JP 2010062119A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
compound
general formula
radical
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008247585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Emiko Mikoshiba
恵美子 御子柴
Akio Miura
紀生 三浦
Takashi Suzuki
隆嗣 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2008247585A priority Critical patent/JP2010062119A/en
Publication of JP2010062119A publication Critical patent/JP2010062119A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery large in energy density, and superior in storage characteristics and cycle characteristics by containing a stabilized radical compound. <P>SOLUTION: In the secondary battery in which at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte are constituents and which contains an organic compound accompanying a radical reaction in at least either one process of charge and discharge as an active material, the organic compound is one expressed by general formula (1). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、正極、負極、および電解質を構成要素とする二次電池に関し、さらに詳しくは、エネルギー密度が大きく、保存性、かつサイクル特性に優れた二次電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituent elements, and more particularly to a secondary battery having a large energy density, excellent storage stability, and excellent cycle characteristics.

電池は、正極および負極で起きる酸化還元反応を利用して化学エネルギーを電気エネルギーへと変換して取り出したり、または電気エネルギーを化学エネルギーへと変換して貯蔵するものであり、各種の装置において電源として利用されている。近年、ノート型パソコン、携帯電話などの急速な市場拡大に伴い、これらに用いられるエネルギー密度が大きな小型大容量電池への要求が高まっている。そして、この要求に応えるために、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを荷電担体として、その電荷授受に伴う電気化学反応を利用した電池が開発されている。   Batteries are used to convert chemical energy into electrical energy using the redox reaction that occurs at the positive and negative electrodes, or to store electrical energy converted into chemical energy. It is used as. In recent years, with the rapid market expansion of notebook personal computers and mobile phones, there is an increasing demand for small high-capacity batteries with high energy density. In order to meet this demand, a battery has been developed that uses an alkali metal ion such as lithium ion as a charge carrier and uses an electrochemical reaction associated with charge transfer.

しかしながら、このリチウムイオン電池は、正極の活物質として比重の大きな金属酸化物を用いているため、単位質量当たりの電池容量が充分ではないという問題があった。そこで、より軽量の電極材料を用いて大容量電池を開発しようとする試みが検討されてきた。例えば、ジスルフィド結合を有する有機化合物を正極の活物質に用いた電池が開示されて(例えば、特許文献1、2参照)いる。しかしながら、この電池は、硫黄や炭素といった比重の小さな元素を主成分とする有機化合物を電極材料として用いているので、高エネルギー密度の大容量電池を構成するという点においては一定の効果が得られるものの、解離したジスルフィド結合の再結合効率が小さく、充電状態または放電状態における安定性が不充分であるという問題があった。   However, since this lithium ion battery uses a metal oxide having a large specific gravity as the positive electrode active material, there is a problem that the battery capacity per unit mass is not sufficient. Thus, attempts have been made to develop large-capacity batteries using lighter electrode materials. For example, a battery using an organic compound having a disulfide bond as an active material for a positive electrode is disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2). However, since this battery uses an organic compound mainly composed of an element having a small specific gravity such as sulfur or carbon as an electrode material, a certain effect can be obtained in terms of constituting a high-capacity battery having a high energy density. However, there is a problem that the recombination efficiency of the dissociated disulfide bond is small and the stability in the charged state or the discharged state is insufficient.

また、同じく有機化合物を活物質に利用した電池として、導電性高分子を電極材料に用いた電池が提案されて(例えば、特許文献3参照)いる。しかしながら、このような導電性高分子を電極材料とする電池では、電池の軽量化という点では一定の効果が得られるものの、電池の大容量化という点においては、依然として不充分であった。   Similarly, a battery using a conductive polymer as an electrode material has been proposed as a battery using an organic compound as an active material (see, for example, Patent Document 3). However, in a battery using such a conductive polymer as an electrode material, a certain effect can be obtained in terms of reducing the weight of the battery, but it is still insufficient in terms of increasing the capacity of the battery.

一方、ラジカル化合物を活物質として用いる二次電池が開示されて(例えば、特許文献4参照)いる。この電池は容量密度が高く、充放電が安定であるためレート特性は良好であるが、ここに示された活物質材料は温度に対する安定性、寿命の低下等の問題があり、解決が望まれている。
米国特許第4833048号明細書 特許第2715778号明細書 米国特許第4442187号明細書 特開2002−151084号公報
On the other hand, a secondary battery using a radical compound as an active material has been disclosed (for example, see Patent Document 4). This battery has a high capacity density and stable charge / discharge, so the rate characteristics are good. However, the active material shown here has problems such as stability against temperature and a decrease in life, and a solution is desired. ing.
US Pat. No. 4,833,048 Japanese Patent No. 2715778 U.S. Pat. No. 4,442,187 JP 2002-151084 A

本発明は、前記のような課題を解決するために、安定化されたラジカル化合物を含むことにより、エネルギー密度が大きく、保存性、かつ、サイクル特性の良好な二次電池を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a secondary battery having a large energy density, storage stability and good cycle characteristics by including a stabilized radical compound. And

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.少なくとも正極、負極、および電解質を構成要素とし、充電および放電の少なくとも一方の過程でラジカル反応を伴う有機化合物(ラジカル化合物)を活物質として含有する二次電池において、該有機化合物が下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする二次電池。   1. In a secondary battery including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituents, and an organic compound (radical compound) that undergoes a radical reaction in at least one of charging and discharging as an active material, the organic compound is represented by the following general formula ( A secondary battery comprising the compound represented by 1).

Figure 2010062119
Figure 2010062119

[式中、Xは−N−Yまたは−CR(R)を表し、Xのうち少なくとも1つは−N−Yであり、Yは水素原子、アルキル基、アリール基または−O・を表し、かつ全Yのうち少なくともひとつは−O・であり、R〜R及びR、Rは水素原子または置換基を表し、R〜Rのうち少なくとも1つはポリマー鎖を表す。]
2.前記一般式(1)で表される化合物のポリマー鎖が、下記(B−1)〜(B−6)で表される構造から選ばれる少なくとも1種を繰り返し単位とする重合体であることを特徴とする前記1に記載の二次電池。
[Wherein, X represents —N—Y or —CR 1 (R 2 ), and at least one of X is —N—Y, and Y represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or —O ·. And at least one of all Y is -O., R a to R d and R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R a to R d represents a polymer chain. To express. ]
2. The polymer chain of the compound represented by the general formula (1) is a polymer having as a repeating unit at least one selected from structures represented by the following (B-1) to (B-6). 2. The secondary battery as described in 1 above.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

[式中、Rは水素原子またはメチル基を表す。*はポリマー鎖と環構造母核との結合位置を示す。]
3.前記一般式(1)で表される化合物のポリマー鎖が、前記(B−1)、(B−2)、(B−5)で表される構造から選ばれる少なくとも1種を繰り返し単位とする重合体であることを特徴とする前記1に記載の二次電池。
[Wherein, R represents a hydrogen atom or a methyl group. * Indicates a bonding position between the polymer chain and the ring structure mother nucleus. ]
3. The polymer chain of the compound represented by the general formula (1) has at least one selected from the structures represented by (B-1), (B-2), and (B-5) as a repeating unit. 2. The secondary battery as described in 1 above, which is a polymer.

4.前記一般式(1)におけるXのうち少なくとも2つが、−N−Yであり、Yは水素原子、アルキル基、アリール基または−O・を表し、かつ、全Yのうち少なくとも1つは−O・であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。   4). At least two of X in the general formula (1) are —N—Y, Y represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or —O ·, and at least one of all Y is —O. The secondary battery according to any one of the above items 1 to 3, wherein

5.前記一般式(1)のXのうち、−N−Yに該当する基の中で、−NHと−NO・の割合が下記式(1)のZを満たすことを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。   5. Among the groups of X in the general formula (1), among the groups corresponding to -N-Y, the ratio of -NH and -NO. Satisfies Z in the following formula (1). The secondary battery according to any one of the above.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

6.前記式(1)のZが、0.8以上1以下であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の二次電池。   6). The secondary battery according to any one of 1 to 5, wherein Z in the formula (1) is 0.8 or more and 1 or less.

7.前記一般式(1)で表される化合物の重量平均分子量が、Mw3000以上1000000以下であることを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載の二次電池。   7). The secondary battery according to any one of 1 to 6, wherein the compound represented by the general formula (1) has a weight average molecular weight of 3,000 to 1,000,000.

8.正極に前記1〜7のいずれか1項に記載のラジカル化合物を有することを特徴とする二次電池。   8). A secondary battery comprising the radical compound according to any one of 1 to 7 above in a positive electrode.

本発明により、安定化されたラジカル化合物を含む、エネルギー密度が大きく、保存性、かつ、サイクル特性の良好な二次電池を提供することができた。   According to the present invention, it is possible to provide a secondary battery including a stabilized radical compound, having a large energy density, storage stability and good cycle characteristics.

本発明を更に詳しく説明する。本発明は、少なくとも正極、負極、および電解質を構成要素とし、充電反応および放電反応の少なくとも一方の過程でラジカル反応を伴う有機化合物を含有する二次電池である。該ラジカル反応を伴う有機化合物に一般式(1)で表されるアダマンタン骨格にニトロキシラジカルを組み込んだ有機化合物を用いることにより安定化された二次電池を得た。   The present invention will be described in more detail. The present invention is a secondary battery that includes at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituents and includes an organic compound that undergoes a radical reaction in at least one of a charging reaction and a discharging reaction. A stabilized secondary battery was obtained by using an organic compound incorporating a nitroxy radical in the adamantane skeleton represented by the general formula (1) as the organic compound accompanied by the radical reaction.

アダマンタン骨格にニトロキシラジカルを組み込んだ有機化合物を使用することで、不均化による分解が抑制されて安定化し、さらにエネルギー密度が向上した二次電池が提供出来た。   By using an organic compound in which a nitroxy radical is incorporated in the adamantane skeleton, the secondary battery can be provided in which decomposition due to disproportionation is suppressed and stabilized, and the energy density is further improved.

本発明の二次電池の実施形態は例えば、図1の正面断面図に示すように、負極層1と正極層2とを、電解質を含んだセパレーター5を介して重ね合わせた構成を有している。本発明では、負極層1または正極層2に用いられる活物質が、ラジカル反応によりラジカル化合物を生成する有機化合物であり、生成したラジカル化合物は安定化されている。なお、生成したラジカルを安定化させると電池の活物質となる理由は、安定化されたラジカルが、さらに電気化学的な酸化還元を行うことが可能となるためと考えられる。組み上げられた上記構成は封止材6で封止する。   The embodiment of the secondary battery of the present invention has, for example, a configuration in which a negative electrode layer 1 and a positive electrode layer 2 are superposed via a separator 5 containing an electrolyte, as shown in the front sectional view of FIG. Yes. In the present invention, the active material used for the negative electrode layer 1 or the positive electrode layer 2 is an organic compound that generates a radical compound by a radical reaction, and the generated radical compound is stabilized. In addition, it is considered that the reason why the generated radical is stabilized becomes an active material of the battery is that the stabilized radical can further perform electrochemical oxidation-reduction. The assembled structure is sealed with a sealing material 6.

また、図2に二次電池の断面図を示すが、その構造は負極集電体3、負極層1、電解質を含んだセパレーター5、正極層2、および正極集電体4を順に重ね合わせた構造を有している。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the secondary battery. The structure is such that the negative electrode current collector 3, the negative electrode layer 1, the separator 5 containing the electrolyte, the positive electrode layer 2, and the positive electrode current collector 4 are sequentially stacked. It has a structure.

なお、本発明では、正極層および負極層の積層方法は特に限定されず、多層積層したものや集電体の両面に積層したものを組み合わせたもの、巻回したもの等が利用できる。   In the present invention, the method for laminating the positive electrode layer and the negative electrode layer is not particularly limited, and a multi-layered laminate, a combination of laminates on both sides of a current collector, a wound one, or the like can be used.

(1)活物質
(一般式(1)で表される化合物)
一般式(1)において、R〜R及びR、Rで表される置換基としては、特に限定はなく、例えば、アルキル基(メチル、エチル、i−プロピル、ヒドロキシエチル、ステアリル、ドデシル、エイコシル、ドコシル、オレイル等)、シクロアルキル基(シクロプロピル、シクロヘキシル等)、アリール基(フェニル、p−テトラデカニルオキシフェニル、o−オクタデカニルアミノフェニル、ナフチル、ヒドロキシフェニル等)、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基(アセトアミド、ベンズアミド等)、カルバモイル基(メチルカルバモイル、ブチルカルバモイル、フェニルカルバモイル等)、エステル基(エチルオキシカルボニル、i−プロピルオキシカルボニル、フェニルオキシカルボニル等)、カルボニルオキシ基(メチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、フェニルカルボニルオキシ等)、シアノ基、ハロゲン原子(塩素、臭素、沃素、フッ素)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、ブトキシ等)、アリールオキシ基(フェノキシ、ナフチルオキシ等)、スルホニル基(メタンスルホニル、p−トルエンスルホニル等)、アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ等)、アリールチオ(フェニルチオ等)、スルホンアミド基(メタンスルホンアミド、ドデシルスルホンアミド、p−トルエンスルホンアミド等)、スルファモイル基(メチルスルファモイル、フェニルスルファモイル等)、アミノ基、アルキルアミノ基(エチルアミノ、ジメチルアミノ、ヒドロキシアミノ等)、アリールアミノ基(フェニルアミノ、ナフチルアミノ等)が挙げられる。
(1) Active material (compound represented by general formula (1))
In the general formula (1), the substituent represented by R a to R d and R 1 and R 2 is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group (methyl, ethyl, i-propyl, hydroxyethyl, stearyl, Dodecyl, eicosyl, docosyl, oleyl, etc.), cycloalkyl groups (cyclopropyl, cyclohexyl, etc.), aryl groups (phenyl, p-tetradecanyloxyphenyl, o-octadecanylaminophenyl, naphthyl, hydroxyphenyl, etc.), hydroxyl Group, carboxyl group, nitro group, trifluoromethyl group, amide group (acetamide, benzamide, etc.), carbamoyl group (methylcarbamoyl, butylcarbamoyl, phenylcarbamoyl etc.), ester group (ethyloxycarbonyl, i-propyloxycarbonyl, phenyl) Oxyca Bonyl etc.), carbonyloxy group (methylcarbonyloxy, propylcarbonyloxy, phenylcarbonyloxy etc.), cyano group, halogen atom (chlorine, bromine, iodine, fluorine), alkoxy group (methoxy, ethoxy, butoxy etc.), aryloxy Groups (phenoxy, naphthyloxy, etc.), sulfonyl groups (methanesulfonyl, p-toluenesulfonyl, etc.), alkylthio groups (methylthio, ethylthio, butylthio, etc.), arylthio (phenylthio, etc.), sulfonamide groups (methanesulfonamide, dodecylsulfonamide) , P-toluenesulfonamide, etc.), sulfamoyl group (methylsulfamoyl, phenylsulfamoyl etc.), amino group, alkylamino group (ethylamino, dimethylamino, hydroxyamino etc.), aryla Amino group (phenylamino, naphthylamino and the like).

ポリマー鎖としては、重合性基と有するモノマーを公知の方法で重合したポリマーであればよく、特に限定はされない。例えば、下記構造を繰り返し単位とした重合体が挙げられる。   The polymer chain is not particularly limited as long as it is a polymer obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable group with a known method. Examples thereof include polymers having the following structure as a repeating unit.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

式中、Rは前記(B−1)〜(B−6)のRと同義の基を表し、R′はアルキレン基またはアリーレン基を表す。*はポリマー鎖と環構造母核との結合位置を示す。   In the formula, R represents a group having the same meaning as R in (B-1) to (B-6), and R ′ represents an alkylene group or an arylene group. * Indicates a bonding position between the polymer chain and the ring structure mother nucleus.

好ましくは、下記構造が挙げられる。   Preferably, the following structures are mentioned.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

さらに好ましくは、下記構造が挙げられる。   More preferably, the following structure is mentioned.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

一般式(1)において、Zはラジカルへの転化率から求めることが出来、ラジカルへの転化率は、ESRスペクトルよりスピン濃度を求めて、算出することが出来る。スピン濃度は単位質量当りの不対電子(ラジカル)数を意味し、例えば電子スピン共鳴スペクトル(以下ESRスペクトルとする)の吸収面積強度から以下の方法で求められる値である。まず、ESRスペクトルの測定に供する試料を乳鉢等ですりつぶして粉砕する。この処理により表皮効果(マイクロ波が中まで通らない現象)が無視できる程度の大きさの粒子に粉砕することができる。この粉砕試料の一定量を内径2mm以下、望ましくは1〜0.5mmの石英ガラス製細管に充填し、10−5mmHg(1mmHgは133.322Paである)以下に脱気して封止し、ESRスペクトルを測定する。ESRスペクトルは、例えば、JEOL−JES−FR30型ESRスペクトロメーター等を用いて測定する。スピン濃度は得られたESRシグナルを二回積分して検量線と比較して求めることができる。ただし、本発明ではスピン濃度が正しく測定できる方法であれば測定機や測定条件は問わない。例えば、ラジカルへの転化率80%の場合、下記よりZ=0.8となる。 In the general formula (1), Z can be obtained from the conversion rate to radicals, and the conversion rate to radicals can be calculated by obtaining the spin concentration from the ESR spectrum. The spin concentration means the number of unpaired electrons (radicals) per unit mass, and is a value obtained by the following method from the absorption area intensity of an electron spin resonance spectrum (hereinafter referred to as ESR spectrum), for example. First, a sample to be measured for ESR spectrum is ground with a mortar or the like and pulverized. By this treatment, the skin effect (a phenomenon in which the microwave does not pass through to the inside) can be pulverized into particles having a size that can be ignored. A certain amount of the pulverized sample is filled in a quartz glass capillary having an inner diameter of 2 mm or less, preferably 1 to 0.5 mm, degassed to 10 −5 mmHg (1 mmHg is 133.322 Pa) or less, and sealed. The ESR spectrum is measured. The ESR spectrum is measured using, for example, a JEOL-JES-FR30 type ESR spectrometer. The spin concentration can be obtained by integrating the obtained ESR signal twice and comparing it with a calibration curve. However, in the present invention, any measuring machine and measurement conditions are applicable as long as the spin concentration can be measured correctly. For example, when the conversion rate to radicals is 80%, Z = 0.8 from the following.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

以下、本発明の部分構造(A−1)〜(A−20)((A)で表される構造ともいう)を記載するが、これらに限定されることはない。   Hereinafter, the partial structures (A-1) to (A-20) (also referred to as a structure represented by (A)) of the present invention will be described, but are not limited thereto.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

Figure 2010062119
Figure 2010062119

以下、一般式(1)で表される化合物を記載するが、これらに限定されることはない。構造式中、*はポリマー鎖と環構造母核との結合位置を示す。例えば(A−1)と(B−1)の組み合わせの場合は、下記構造である。   Hereinafter, although the compound represented by General formula (1) is described, it is not limited to these. In the structural formula, * indicates a bonding position between the polymer chain and the ring structure mother nucleus. For example, the combination of (A-1) and (B-1) has the following structure.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

Figure 2010062119
Figure 2010062119

Figure 2010062119
Figure 2010062119

一般式(1)で表される化合物の重量平均分子量は、特に限定はないが、標準ポリスチレン(例えばSTK標準ポリスチレン(東ソー(株)製))を利用して作成した校正曲線から換算し、好ましくは、Mw3000以上1000000以下、より好ましくは、10000以上500000以下、最も好ましくは30000以上200000以下である。   Although the weight average molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is not particularly limited, it is preferably converted from a calibration curve prepared using standard polystyrene (for example, STK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)). Is Mw 3000 or more and 1000000 or less, more preferably 10,000 or more and 500000 or less, and most preferably 30000 or more and 200000 or less.

一般式(1)で表される化合物の合成例を以下に示すが、その他公知の処方にて合成することが出来る。   Although the synthesis example of the compound represented by General formula (1) is shown below, it can synthesize | combine by another well-known prescription.

<合成例1:例示化合物19>   <Synthesis Example 1: Exemplary Compound 19>

Figure 2010062119
Figure 2010062119

化合物(a)10g、ハイドロキノン0.01gを酢酸エチル100mlに溶解して、0〜5℃に冷却下攪拌しながら、ピリジン4.0gを滴下した。0〜5℃を保持しながら、メタクリル酸クロライド5.5gを滴下して、攪拌しながら、徐々に室温にした。反応終了後、水を加えて、酢酸エチル抽出して、有機層を1N塩酸水、5%炭酸水素ナトリウム水で洗浄して、酢酸エチルを減圧除去し、(19−1)を13g得られた。   10 g of compound (a) and 0.01 g of hydroquinone were dissolved in 100 ml of ethyl acetate, and 4.0 g of pyridine was added dropwise while stirring at 0 to 5 ° C. with stirring. While maintaining 0 to 5 ° C., 5.5 g of methacrylic acid chloride was added dropwise and gradually brought to room temperature while stirring. After completion of the reaction, water was added and the mixture was extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with 1N hydrochloric acid aqueous solution and 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and ethyl acetate was removed under reduced pressure to obtain 13 g of (19-1). .

一度加熱還流して窒素雰囲気下で放冷したTHF50mlに、(19−1)12gを窒素雰囲気下で溶解した。AIBN 0.14gを加えて加熱還流しながら6時間攪拌した。反応後、室温で放冷した。THF溶液を激しく攪拌させたヘキサン中にゆっくり加えてポリマーを析出させた。十分攪拌した後、析出物をろ過、乾燥して(19−2)10g(収率84%)を得た。   12 g of (19-1) was dissolved in 50 ml of THF once heated to reflux and allowed to cool in a nitrogen atmosphere under a nitrogen atmosphere. AIBN 0.14g was added and it stirred for 6 hours, heating and refluxing. After the reaction, it was allowed to cool at room temperature. The polymer was precipitated by slowly adding the THF solution into hexane with vigorous stirring. After sufficiently stirring, the precipitate was filtered and dried to obtain 10 g (yield 84%) of (19-2).

(19−1)12gを窒素雰囲気下で、乾燥THF50mlに溶解した。AIBN 0.14gを加えて加熱還流しながら6時間攪拌した。反応後、室温も放冷した。THF溶液を激しく攪拌させたヘキサン中にゆっくり加えてポリマーを析出させた。十分攪拌した後、析出物をろ過、乾燥して(19−2)10g(収率84%)を得た。   (19-1) 12 g was dissolved in 50 ml of dry THF under a nitrogen atmosphere. AIBN 0.14g was added and it stirred for 6 hours, heating and refluxing. After the reaction, the room temperature was also allowed to cool. The polymer was precipitated by slowly adding the THF solution into hexane with vigorous stirring. After sufficiently stirring, the precipitate was filtered and dried to obtain 10 g (yield 84%) of (19-2).

(19−2)7gを乾燥ジクロロメタン70mlに溶解して攪拌している中へ、m−クロロ過安息香酸17.2gを乾燥ジクロロメタン70mlに溶解した溶液を室温で1時間かけてゆっくり滴下した。滴下終了後6時間攪拌した。沈殿物をろ過し、溶媒を減圧除去して、得られた残渣を粉砕して炭酸ジエチルで洗浄し、乾燥して(19)5.5g(収率72%)を得た。GPCより求めた重量平均分子量はMw=110000、分散度はMw/Mn=2.23であり、ESRより求めたスピン濃度は3.86×1021spins/gであり、NH基のNO・への転化率は100%であり、Z=1であった。 (19-2) A solution of 17.2 g of m-chloroperbenzoic acid dissolved in 70 ml of dry dichloromethane was slowly added dropwise over 1 hour at room temperature, while 7 g was dissolved in 70 ml of dry dichloromethane and stirred. It stirred for 6 hours after completion | finish of dripping. The precipitate was filtered, the solvent was removed under reduced pressure, and the resulting residue was pulverized, washed with diethyl carbonate, and dried to obtain 5.5 g (yield 72%). The weight average molecular weight determined from GPC is Mw = 110000, the degree of dispersion is Mw / Mn = 2.23, the spin concentration determined from ESR is 3.86 × 10 21 spins / g, and the NH group is NO · H. The conversion of was 100% and Z = 1.

<合成例2:例示化合物40>   <Synthesis Example 2: Exemplary Compound 40>

Figure 2010062119
Figure 2010062119

(40−1)13gを窒素雰囲気下で、乾燥THF50mlに溶解した。AIBN 0.18gを加えて加熱還流しながら6時間攪拌した。反応後、室温も放冷した。THF溶液を激しく攪拌させたヘキサン中にゆっくり加えてポリマーを析出させた。十分攪拌した後、析出物をろ過、乾燥して(40−2)10.5g(収率80%)を得た。   13 g of (40-1) was dissolved in 50 ml of dry THF under a nitrogen atmosphere. AIBN 0.18g was added and it stirred for 6 hours, heating and refluxing. After the reaction, the room temperature was also allowed to cool. The polymer was precipitated by slowly adding the THF solution into hexane with vigorous stirring. After sufficiently stirring, the precipitate was filtered and dried to obtain 10.5 g (yield 80%) of (40-2).

(40−2)7gを乾燥ジクロロメタン70mlに溶解して攪拌している中へ、m−クロロ過安息香酸20.4gを乾燥ジクロロメタン70mlに溶解した溶液を室温で1時間かけてゆっくり滴下した。滴下終了後6時間攪拌した。沈殿物をろ過し、溶媒を減圧除去して、得られた残渣を粉砕して炭酸ジエチルで洗浄し、乾燥して(40)5.9g(収率76%)を得た。GPCより求めた重量平均分子量はMw=64000、分散度はMw/Mn=3.42であり、ESRより求めたスピン濃度は3.57×1021spins/gであり、NH基のNO・への転化率は89%であり、Z=0.89であった。 (40-2) 7 g of dry dichloromethane was dissolved in 70 ml of stirring, and a solution of 20.4 g of m-chloroperbenzoic acid dissolved in 70 ml of dry dichloromethane was slowly added dropwise over 1 hour at room temperature. It stirred for 6 hours after completion | finish of dripping. The precipitate was filtered, the solvent was removed under reduced pressure, and the resulting residue was pulverized, washed with diethyl carbonate, and dried to obtain 5.9 g (yield 76%) of (40). The weight average molecular weight determined from GPC is Mw = 64000, the degree of dispersion is Mw / Mn = 3.42, the spin concentration determined from ESR is 3.57 × 10 21 spins / g, and the NH group is NO · H. The conversion of was 89% and Z = 0.89.

<合成例3:例示化合物19′>
合成例1と同様にして、(19−2)10gを得た後、(19−2)7g、m−クロロ過安息香酸8.6gを用いること以外は合成例1と同様にして(19′)5.2g(収率68%)を得た。GPCより求めた重量平均分子量はMw=68000、分散度はMw/Mn=3.19であり、ESRより求めたスピン濃度は2.09×1021spins/gであり、NH基のNO・への転化率は54%であり、Z=0.54であった。
<Synthesis Example 3: Exemplary Compound 19 '>
(19-2) 10 g was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, and then (19-2) 7 g and m-chloroperbenzoic acid 8.6 g were used in the same manner as in Synthesis Example 1 (19 ′ ) 5.2 g (68% yield) was obtained. The weight average molecular weight determined from GPC is Mw = 68000, the degree of dispersion is Mw / Mn = 3.19, the spin concentration determined from ESR is 2.09 × 10 21 spins / g, and the NH group has NO · H. The conversion of was 54% and Z = 0.54.

<合成例4:例示化合物19″>
合成例1と同様にして、(19−1)12gを得た後、窒素雰囲気下で、乾燥THF50mlに溶解した。AIBN 0.7gを加えて加熱還流しながら6時間攪拌した。反応後、室温で放冷した。THF溶液を激しく攪拌させたヘキサン中にゆっくり加えてポリマーを析出させた。十分攪拌した後、析出物をろ過、乾燥して(19−2′)8.4g(収率67%)を得た。
<Synthesis Example 4: Exemplified Compound 19 ″>
In the same manner as in Synthesis Example 1, 12 g of (19-1) was obtained, and then dissolved in 50 ml of dry THF under a nitrogen atmosphere. AIBN 0.7g was added and it stirred for 6 hours, heating and refluxing. After the reaction, it was allowed to cool at room temperature. The polymer was precipitated by slowly adding the THF solution into hexane with vigorous stirring. After sufficiently stirring, the precipitate was filtered and dried to obtain 8.4 g (yield 67%) of (19-2 ′).

(19−2′)7gを乾燥ジクロロメタン70mlに溶解して攪拌している中へ、m−クロロ過安息香酸17.2gを乾燥ジクロロメタン70mlに溶解した溶液を室温で1時間かけてゆっくり滴下した。滴下終了後6時間攪拌した。沈殿物をろ過し、溶媒を減圧除去して、得られた残渣を粉砕して炭酸ジエチルで洗浄し、乾燥して(19″)5.3g(収率70%)を得た。GPCより求めた重量平均分子量はMw=28000、分散度はMw/Mn=3.26であり、ESRより求めたスピン濃度は3.05×1021spins/gであり、NH基のNO・への転化率は79%であり、Z=0.79であった。 A solution prepared by dissolving 17.2 g of m-chloroperbenzoic acid in 70 ml of dry dichloromethane was slowly added dropwise at room temperature over 1 hour to 7 g of (19-2 ′) dissolved in 70 ml of dry dichloromethane and stirring. It stirred for 6 hours after completion | finish of dripping. The precipitate was filtered, the solvent was removed under reduced pressure, and the resulting residue was pulverized, washed with diethyl carbonate, and dried to obtain 5.3 g (yield 70%). Obtained from GPC. The weight average molecular weight was Mw = 28000, the degree of dispersion was Mw / Mn = 3.26, the spin concentration obtained from ESR was 3.05 × 10 21 spins / g, and the conversion rate of NH group to NO · Was 79% and Z = 0.79.

本発明において、本発明化合物以外のラジカル化合物を併用することも可能であり、該ラジカル化合物の種類は特に限定されるものではない。このようなラジカル化合物としては、例えば、オキシラジカル化合物、ニトロキシルラジカル化合物、窒素ラジカル化合物、炭素ラジカル化合物、ホウ素ラジカル化合物、および硫黄ラジカル化合物等の有機化合物が挙げられる。   In the present invention, a radical compound other than the compound of the present invention can be used in combination, and the type of the radical compound is not particularly limited. Examples of such radical compounds include organic compounds such as oxy radical compounds, nitroxyl radical compounds, nitrogen radical compounds, carbon radical compounds, boron radical compounds, and sulfur radical compounds.

上記ラジカル化合物の具体例としては、例えば、下記一般式(RA−1)〜(RA−14)のような化合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。   Specific examples of the radical compound include compounds such as the following general formulas (RA-1) to (RA-14), but are not limited thereto.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

一般式(RA−1)〜(RA−14)で表される化合物の重量平均分子量は、特に限定はないが、標準ポリスチレン(例えばSTK標準ポリスチレン(東ソー(株)製))を利用して作成した校正曲線から換算し、好ましくは、Mw3000以上1000000以下、より好ましくは、10000以上500000以下、最も好ましくは30000以上200000以下である。   The weight average molecular weight of the compounds represented by the general formulas (RA-1) to (RA-14) is not particularly limited, but is prepared using standard polystyrene (for example, STK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)). The Mw is preferably from 3,000 to 1,000,000, more preferably from 10,000 to 500,000, and most preferably from 30,000 to 200,000.

(一般式(1)で表される化合物以外の活物質)
本発明では、充放電反応の過程でラジカル化合物を生成する材料を、正極および負極またはいずれか一方の電極の活物質として使用することができるが、エネルギー密度の観点からすると、特に正極の活物質として使用することが好ましい。
(Active material other than the compound represented by the general formula (1))
In the present invention, a material that generates a radical compound in the course of the charge / discharge reaction can be used as an active material for the positive electrode and / or the negative electrode. It is preferable to use as.

なお、これらの材料を正極および負極のどちらか一方の電極の活物質として用いる場合には、以下に挙げる材料を他の電極の活物質として用いることができる。すなわち、負極層の活物質としてラジカル化合物を生成する材料を用いる場合には、正極層の活物質として金属酸化物粒子、ジスルフィド化合物、および導電性高分子等が用いられる。ここで、金属酸化物としては、例えば、LiMnO、LiMn(0<x<2)等のマンガン酸リチウムもしくはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム、MnO、LiCoO、LiNiO、またはLi(0<x<2)等が、ジスルフィド化合物としては、ジチオグリコール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、S−トリアジン−2,4,6−トリチオール等が、また、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリピロール等がそれぞれ挙げられる。本発明では、これらの正極層材料を一種単独または二種以上を組み合わせて使用することができ、さらに、従来公知の活物質とこれらの材料とを混合して複合活物質として用いることも好ましい。 In addition, when using these materials as an active material of any one of a positive electrode and a negative electrode, the material listed below can be used as an active material of another electrode. That is, when a material that generates a radical compound is used as the active material of the negative electrode layer, metal oxide particles, a disulfide compound, a conductive polymer, and the like are used as the active material of the positive electrode layer. Here, examples of the metal oxide include lithium manganate such as LiMnO 2 and Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2) or lithium manganate having a spinel structure, MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Or Li x V 2 O 5 (0 <x <2) and the like, and disulfide compounds include dithioglycol, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, S-triazine-2,4,6-trithiol. In addition, examples of the conductive polymer include polyacetylene, polyphenylene, polyaniline, and polypyrrole. In the present invention, these positive electrode layer materials can be used singly or in combination of two or more, and it is also preferable to mix a conventionally known active material and these materials to use as a composite active material.

一方、正極層の活物質としてラジカル化合物を生成する材料を用いる場合には、負極層の活物質として、グラファイト、非晶質カーボン、リチウム金属、リチウム合金、リチウムイオン吸蔵炭素、および導電性高分子等の一種単独または二種以上の組み合わせが用いられる。これらの形状としては特に限定されず、例えば、リチウム金属では薄膜状のもの以外に、バルク状のもの、粉末を固めたもの、繊維状のもの、フレーク状のもの等を使用することができる。   On the other hand, when a material that generates a radical compound is used as the active material of the positive electrode layer, graphite, amorphous carbon, lithium metal, lithium alloy, lithium ion storage carbon, and conductive polymer are used as the active material of the negative electrode layer. These are used alone or in combination of two or more. These shapes are not particularly limited. For example, in addition to a thin film of lithium metal, a bulk shape, a powdered shape, a fiber shape, a flake shape, or the like can be used.

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

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

(4)集電体
本発明における集電体とは、導電体で形成されており、電池の電極から発生する電荷が集められるものである。本発明では、負極集電体3、正極集電体4として、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、およびステンレス等の金属箔、金属平板、メッシュ状電極、および炭素電極等を用いることができる。また、このような集電体に触媒効果を持たせたり、活物質と集電体とを化学結合させたりしてもよい。
(4) Current collector The current collector in the present invention is formed of a conductor and collects electric charges generated from battery electrodes. In the present invention, as the negative electrode current collector 3 and the positive electrode current collector 4, a metal foil such as nickel, aluminum, copper, gold, silver, aluminum alloy, and stainless steel, a metal flat plate, a mesh electrode, a carbon electrode, or the like is used. be able to. Further, such a current collector may have a catalytic effect, or the active material and the current collector may be chemically bonded.

(5)セパレーターおよび封止剤
本発明におけるセパレーター5は、正極層と負極層が接触しないようにするものであり、多孔質フィルム、不織布などの材料を用いることができる。さらにこのようなセパレーターは、電解質を含ませて構成することも好ましい。ただし、上記の電解質として、イオン伝導性高分子を用いる場合には、セパレーターそのものを省略することもできる。また、本発明における封止材6についても、特に制限されるものではなく、電池の外装に用いられる従来公知の材料が用いられる。
(5) Separator and Sealing Agent The separator 5 in the present invention prevents the positive electrode layer and the negative electrode layer from contacting each other, and a material such as a porous film or a nonwoven fabric can be used. Further, such a separator is preferably configured to contain an electrolyte. However, when an ion conductive polymer is used as the electrolyte, the separator itself can be omitted. Further, the sealing material 6 in the present invention is not particularly limited, and a conventionally known material used for a battery exterior is used.

(6)電解質
本発明において、電解質は、負極層1と正極層2の両極間の荷電担体輸送を行うものであり、一般には室温で10−5〜10−1S/cmのイオン伝導性を有している。本発明では、電解質として、例えば、電解質塩を溶剤に溶解した電解液を利用することができる。このような電解質塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON、Li(CFSOC、Li(CSOC等の従来公知の材料を用いることができる。
(6) Electrolyte In the present invention, the electrolyte performs charge carrier transport between both the negative electrode layer 1 and the positive electrode layer 2, and generally has an ionic conductivity of 10 −5 to 10 −1 S / cm at room temperature. Have. In the present invention, for example, an electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent can be used as the electrolyte. Examples of such an electrolyte salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, and Li (CF 3 Conventionally known materials such as SO 2 ) 3 C and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C can be used.

また、電解質塩の溶剤としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶媒を用いることができる。なお、本発明では、これらの溶剤を一種単独または二種以上の混合溶剤として用いることもできる。   Examples of the electrolyte salt solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. An organic solvent such as can be used. In the present invention, these solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

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

(7)形状
また、電池の形状についても、特に限定されず、円筒型電池、コイン型電池、角型電池、フィルム型電池、ボタン型電池等の形状に適用することができる。
(7) Shape In addition, the shape of the battery is not particularly limited, and can be applied to shapes of a cylindrical battery, a coin battery, a square battery, a film battery, a button battery, and the like.

以下、本発明について、より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
(1)電池の作製
ガス精製装置を備えたドライボックス中で、アルゴンガス雰囲気下、ガラス製容器に化合物(1)で表されるラジカル化合物50mgと、補助導電材としてグラファイト粉末60mgとを混合し、これに、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体20mgとテトラヒドロフラン1gとをさらに加えて、全体が均一になるまでさらに数分間混合したところ、黒色のスラリーが得られた。
Example 1
(1) Production of battery In a dry box equipped with a gas purifier, 50 mg of the radical compound represented by compound (1) and graphite powder 60 mg as an auxiliary conductive material were mixed in a glass container under an argon gas atmosphere. Further, 20 mg of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer and 1 g of tetrahydrofuran were further added thereto, and further mixed for several minutes until the whole became uniform, whereby a black slurry was obtained.

続いて、得られたスラリー200mgを、リード線を備えたアルミニウム箔(面積:1.5cm×1.5cm、厚さ:100μm)の表面に滴下し、ワイヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開し、室温で60分間放置したところ、溶剤のテトラヒドロフランが蒸発し、アルミニウム箔上に電極層が形成された。   Subsequently, 200 mg of the obtained slurry was dropped on the surface of an aluminum foil (area: 1.5 cm × 1.5 cm, thickness: 100 μm) provided with lead wires, so that the entire thickness was uniform with a wire bar. When the mixture was allowed to stand at room temperature for 60 minutes, the solvent tetrahydrofuran evaporated, and an electrode layer was formed on the aluminum foil.

次に、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体600mgと、1mol/lのLiPFを電解質塩として含んだアクセプター数18.9の炭酸プロピレン溶液からなる電解液1,400mgとを混合し、これにテトラヒドロフラン11.3gをさらに加えて室温で攪拌した。フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体が溶解した後、段差をつけたガラス板上にこの溶液を塗布し、室温で一時間放置してテトラヒドロフランを自然乾燥させ、厚さが1mmのゲル電解質膜のキャストフィルムを得た。 Next, 600 mg of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer and 1,400 mg of an electrolyte solution made of a propylene carbonate solution having an acceptor number of 18.9 containing 1 mol / l LiPF 6 as an electrolyte salt were mixed. To the mixture, 11.3 g of tetrahydrofuran was further added and stirred at room temperature. After the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is dissolved, this solution is applied onto a stepped glass plate, and allowed to stand at room temperature for 1 hour to naturally dry tetrahydrofuran, and a gel electrolyte membrane having a thickness of 1 mm A cast film was obtained.

次に、電極層を形成したアルミニウム箔に、2.0cm×2.0cmに切り出したゲル電解質膜を積層し、さらに、リード線を備えたリチウム張り合わせ銅箔(リチウム膜厚30μm、銅箔の膜厚20μm)を重ね合わせた後、全体を厚さ5mmのポリテトラフルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えて電池101を作製した。   Next, a gel electrolyte film cut out to 2.0 cm × 2.0 cm is laminated on the aluminum foil on which the electrode layer is formed, and further a lithium-laminated copper foil (lithium film thickness 30 μm, copper foil film) provided with a lead wire After stacking 20 μm thick), the whole was sandwiched between 5 mm thick polytetrafluoroethylene sheets, and pressure was applied to produce a battery 101.

化合物(1)に代えて、表2に記載のラジカル化合物を使用したこと以外は上記と同様にして電池102〜120を作製した。   Batteries 102 to 120 were produced in the same manner as described above except that the radical compounds listed in Table 2 were used instead of the compound (1).

Figure 2010062119
Figure 2010062119

Figure 2010062119
Figure 2010062119

比較化合物1の重量平均分子量Mwは89000、分散度Mw/Mnは3.3、ESRより求めたスピン濃度は2.26×1021spins/gであり、NH基のNO・への転化率は90%であり、Z=0.9であった。 The weight average molecular weight Mw of the comparative compound 1 is 89000, the dispersity Mw / Mn is 3.3, the spin concentration obtained from ESR is 2.26 × 10 21 spins / g, and the conversion rate of NH group to NO · is 90% and Z = 0.9.

(2)電池の評価
以上のように作製した電池101を定電流で(0.1mA)、カットオフ電圧は充電4.2V、放電2.5Vで充放電を行った。その結果、2.9V付近に電圧平坦部が認められ、電池として動作していることが確認された。さらに、この電池を繰り返し充放電したところ、10サイクル以上にわたって充放電が可能であり、二次電池として動作することが確認された。その他電池102〜120も同様に二次電池として動作することが確認された。
(2) Evaluation of Battery The battery 101 manufactured as described above was charged and discharged at a constant current (0.1 mA), with a cut-off voltage of 4.2 V for charging and 2.5 V for discharging. As a result, a flat voltage portion was observed in the vicinity of 2.9 V, and it was confirmed that the device was operating as a battery. Furthermore, when this battery was repeatedly charged / discharged, it was confirmed that it could be charged / discharged over 10 cycles or more and operated as a secondary battery. It was confirmed that the other batteries 102 to 120 also operate as secondary batteries.

(3)保存性の評価
得られた電池101〜120と同一構造の電池を、それぞれ多数個作製し、初期充放電を10サイクル行った。続いて前記と同一条件による充電後、60℃に設定した防爆構造の恒温槽内にそれぞれの電池を5個ずつ保存した。7日後、電池を取り出し、前記と同一条件による放電を行い、「保存後放電容量」を測定した。各電池について、次の算出式に従い「自己放電率(%)」を算出した。
(3) Evaluation of preservability Many batteries having the same structure as the obtained batteries 101 to 120 were produced, and initial charge / discharge was performed 10 cycles. Subsequently, after charging under the same conditions as described above, five batteries were stored in a thermostatic chamber having an explosion-proof structure set to 60 ° C. Seven days later, the battery was taken out, discharged under the same conditions as described above, and the “discharge capacity after storage” was measured. For each battery, “self-discharge rate (%)” was calculated according to the following calculation formula.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

次に、同一条件で充電及び放電を行った。これにより、得られた放電容量を「回復放電容量」とし、各電池について、前記「保存前放電容量」に対する比を求め、「回復容量率(%)」とした。   Next, charging and discharging were performed under the same conditions. Thus, the obtained discharge capacity was set as “recovery discharge capacity”, and the ratio of each battery to the “discharge capacity before storage” was obtained and set as “recovery capacity ratio (%)”.

得られた結果を表3に示す。   The obtained results are shown in Table 3.

Figure 2010062119
Figure 2010062119

表3から明らかな通り、本発明の二次電池は、充放電時のサイクル性も良好で、その安定性についても向上していることが判る。   As is apparent from Table 3, it can be seen that the secondary battery of the present invention has good cycleability at the time of charge and discharge, and has improved stability.

本発明に係る二次電池の正面断面図である。It is front sectional drawing of the secondary battery which concerns on this invention. 本発明に係る二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the secondary battery which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 負極層
2 正極層
3 負極集電体
4 正極集電体
5 セパレーター
6 封止材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode layer 2 Positive electrode layer 3 Negative electrode collector 4 Positive electrode collector 5 Separator 6 Sealing material

Claims (8)

少なくとも正極、負極、および電解質を構成要素とし、充電および放電の少なくとも一方の過程でラジカル反応を伴う有機化合物(ラジカル化合物)を活物質として含有する二次電池において、該有機化合物が下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする二次電池。
Figure 2010062119
[式中、Xは−N−Yまたは−CR(R)を表し、Xのうち少なくとも1つは−N−Yであり、Yは水素原子、アルキル基、アリール基または−O・を表し、かつ全Yのうち少なくともひとつは−O・であり、R〜R及びR、Rは水素原子または置換基を表し、R〜Rのうち少なくとも1つはポリマー鎖を表す。]
In a secondary battery including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituents, and an organic compound (radical compound) accompanied by a radical reaction in at least one of charging and discharging as an active material, the organic compound is represented by the following general formula ( A secondary battery comprising the compound represented by 1).
Figure 2010062119
[Wherein, X represents —N—Y or —CR 1 (R 2 ), and at least one of X is —N—Y, and Y represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or —O ·. And at least one of all Y is -O., R a to R d and R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R a to R d represents a polymer chain. To express. ]
前記一般式(1)で表される化合物のポリマー鎖が、下記(B−1)〜(B−6)で表される構造から選ばれる少なくとも1種を繰り返し単位とする重合体であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
Figure 2010062119
[式中、Rは水素原子またはメチル基を表す。*はポリマー鎖と環構造母核との結合位置を示す。]
The polymer chain of the compound represented by the general formula (1) is a polymer having at least one selected from structures represented by the following (B-1) to (B-6) as a repeating unit. The secondary battery according to claim 1, characterized in that:
Figure 2010062119
[Wherein, R represents a hydrogen atom or a methyl group. * Indicates a bonding position between the polymer chain and the ring structure mother nucleus. ]
前記一般式(1)で表される化合物のポリマー鎖が、前記(B−1)、(B−2)、(B−5)で表される構造から選ばれる少なくとも1種を繰り返し単位とする重合体であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。 The polymer chain of the compound represented by the general formula (1) has at least one selected from the structures represented by (B-1), (B-2), and (B-5) as a repeating unit. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is a polymer. 前記一般式(1)におけるXのうち少なくとも2つが、−N−Yであり、Yは水素原子、アルキル基、アリール基または−O・を表し、かつ、全Yのうち少なくとも1つは−O・であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。 At least two of X in the general formula (1) are —N—Y, Y represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or —O ·, and at least one of all Y is —O. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is 前記一般式(1)のXのうち、−N−Yに該当する基の中で、−NHと−NO・の割合が下記式(1)のZを満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。
Figure 2010062119
The ratio of -NH and -NO. In the group corresponding to -N-Y among X in the general formula (1) satisfies Z in the following formula (1). The secondary battery according to any one of 4.
Figure 2010062119
前記式(1)のZが、0.8以上1以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein Z in the formula (1) is 0.8 or more and 1 or less. 前記一般式(1)で表される化合物の重量平均分子量が、Mw3000以上1000000以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池。 The secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the compound represented by the general formula (1) has a weight average molecular weight of 3,000 to 1,000,000. 正極に請求項1〜7のいずれか1項に記載のラジカル化合物を有することを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising the radical compound according to claim 1 on a positive electrode.
JP2008247585A 2008-06-27 2008-09-26 Secondary battery Pending JP2010062119A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008247585A JP2010062119A (en) 2008-06-27 2008-09-26 Secondary battery

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008168478 2008-06-27
JP2008201656 2008-08-05
JP2008247585A JP2010062119A (en) 2008-06-27 2008-09-26 Secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010062119A true JP2010062119A (en) 2010-03-18

Family

ID=42188679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008247585A Pending JP2010062119A (en) 2008-06-27 2008-09-26 Secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010062119A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103319482A (en) * 2012-03-19 2013-09-25 艾琪康医药科技(上海)有限公司 Method for synthesizing 1-hydroxymethyl-2-aza adamantane and derivatives thereof
JP2016018645A (en) * 2014-07-07 2016-02-01 大陽日酸株式会社 Positive electrode material for lithium ion secondary battery and method for producing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103319482A (en) * 2012-03-19 2013-09-25 艾琪康医药科技(上海)有限公司 Method for synthesizing 1-hydroxymethyl-2-aza adamantane and derivatives thereof
JP2016018645A (en) * 2014-07-07 2016-02-01 大陽日酸株式会社 Positive electrode material for lithium ion secondary battery and method for producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2025689B1 (en) Process for production of polyradical compound and battery cell
JP5239160B2 (en) Method for producing polyradical compound
JP5527667B2 (en) Pyrroline-based nitroxide polymer and battery using the same
JP5625151B2 (en) Compound having a radical, polymer, and electricity storage device using the polymer
JP3687513B2 (en) battery
JP5488799B2 (en) Electrode active material and secondary battery
WO2012133204A1 (en) Battery
US8034484B2 (en) Electrochemical device and electrode active material for electrochemical device
JP2009298873A (en) Preparation method of polyradical compound and battery
JP4468058B2 (en) Secondary battery and electrode active material for secondary battery
JP4830207B2 (en) battery
JPWO2012002365A1 (en) Electrode active material, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery equipped with the same
JP2002313344A (en) Electrode binder, and electrode and battery manufactured by using it
JP2008192452A (en) Secondary battery using polymer which has radical
JP2012124026A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004179169A (en) Secondary battery
JP2010062119A (en) Secondary battery
JP4737365B2 (en) Electrode active material, battery and polymer
JP2007305481A (en) Electrode active material and secondary battery
JP4314508B2 (en) Radical battery
JP4752218B2 (en) Electrode active material, battery and polyradical compound
JP2010044938A (en) Secondary battery
JP5536519B2 (en) Electrode active material and secondary battery
JP2010080391A (en) Secondary battery
JP4752217B2 (en) Active materials, batteries and polymers