JP2010129279A - Electrode for secondary battery and secondary battery - Google Patents

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智樹 山根
Nobuo Yamamoto
信雄 山本
Kyohei Usami
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Manabu Yamada
学 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for secondary battery having a high energy density and superior cycle characteristics, and also to provide a secondary battery. <P>SOLUTION: The electrode for secondary battery forms at least one of a positive electrode and a negative electrode of the secondary battery, and has an organic compound having a π electron conjugated cloud, and a compound the conductivity of which decreases 50% or more when the electric potential rises exceeding a prescribed potential. The secondary battery uses this electrode for secondary battery. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高電位における電極内材料の溶出が抑制された二次電池用電極及び二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode for a secondary battery and a secondary battery in which elution of an in-electrode material at a high potential is suppressed.

近年の携帯用パソコン、ハンディビデオカメラ等の携帯電子機器の普及に伴い、高電圧、高エネルギー密度を有する非水電解液二次電池が電源として広く用いられるようになってきている。また、環境問題の観点から、電気自動車や、電力を動力の一部に利用したハイブリッド車が実用化されてきている。   With the recent spread of portable electronic devices such as portable personal computers and handy video cameras, non-aqueous electrolyte secondary batteries having high voltage and high energy density are widely used as power sources. From the viewpoint of environmental problems, electric vehicles and hybrid vehicles using electric power as a part of power have been put into practical use.

この非水電解液二次電池のうち、正極にリチウム含有金属酸化物、負極に炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度を有する二次電池として種々の電子機器に利用されている。   Among these non-aqueous electrolyte secondary batteries, lithium ion secondary batteries using a lithium-containing metal oxide for the positive electrode and a carbon material for the negative electrode are used in various electronic devices as secondary batteries having a high energy density. Yes.

そして、リチウムイオン二次電池には、さらなる軽量化、高エネルギー密度化等の高性能化が期待されている。   Further, lithium ion secondary batteries are expected to have higher performance such as further weight reduction and higher energy density.

この高性能化を達成する二次電池として、たとえば、特許文献1には、ジスルフィド結合を有する有機化合物を電極に用いた二次電池が開示されている。   As a secondary battery that achieves this high performance, for example, Patent Document 1 discloses a secondary battery using an organic compound having a disulfide bond as an electrode.

また、特許文献2には、高速の充放電が期待できる新しい活物質としてπ電子共役雲を有する有機化合物及びその反応メカニズムが開示されている。   Patent Document 2 discloses an organic compound having a π-electron conjugated cloud as a new active material that can be expected to be charged and discharged at high speed, and a reaction mechanism thereof.

しかし、ジスルフィド結合を有する有機化合物を活物質として使用した場合には、高容量化という効果を得られるが、サイクル特性及び出力特性が悪いという問題があった。これは有機化合物の充放電がジスルフィド結合の解列・再結合を利用しているためである。つまり、電極反応により解列した分子は、電極内を泳動し、電解質中に溶出する。そして、一度溶出した分子は、電池反応が行えない。このため、電極内の活物資の機能が徐々に失われることにより、サイクル特性が悪化する。   However, when an organic compound having a disulfide bond is used as an active material, an effect of increasing the capacity can be obtained, but there is a problem that cycle characteristics and output characteristics are poor. This is because charge / discharge of organic compounds uses dissociation / recombination of disulfide bonds. That is, the molecules that have been separated by the electrode reaction migrate in the electrode and are eluted in the electrolyte. And the molecule | numerator once eluted cannot perform a battery reaction. For this reason, the cycle characteristics deteriorate due to the gradual loss of the function of the active material in the electrode.

また、π電子共役雲を有する有機化合物を活物質として使用した場合にも、有機化合物が有機電解質中に溶出するため、サイクル特性が低いという問題を有していた。   Further, when an organic compound having a π-electron conjugated cloud is used as an active material, the organic compound is eluted into the organic electrolyte, so that there is a problem that cycle characteristics are low.

さらに、近年は、電極からの有機化合物の溶出を抑制するため、π電子共役雲またはラジカルを有する有機化合物とイオン結合性部位を有する化合物とを有する電極が提案されている。たとえば、特許文献3に開示されている。   Furthermore, in recent years, an electrode having an organic compound having a π-electron conjugated cloud or a radical and a compound having an ion binding site has been proposed in order to suppress elution of the organic compound from the electrode. For example, it is disclosed in Patent Document 3.

しかしながら、イオン結合性部位を有する化合物は充放電に寄与しないため、イオン結合性部位を有する化合物を加えると、電池のサイクル特性の改善は見られるが、エネルギー密度が低下するという問題があった。   However, since a compound having an ion binding site does not contribute to charging / discharging, when a compound having an ion binding site is added, the cycle characteristics of the battery are improved, but there is a problem that the energy density is lowered.

また、イオン結合性部位を有する化合物を有していても、溶出を完全に抑制できないため、容量の90%を利用するといった制約を受けている。このことは、たとえば、特許文献4に開示されている。   Moreover, even if it has a compound which has an ion binding site | part, since elution cannot be suppressed completely, it has received restrictions that 90% of capacity | capacitance is utilized. This is disclosed in Patent Document 4, for example.

そして、活物質の充放電による電位の変化が小さい材料を用いた場合には、電位で制御すると、十分な容量が使用できなかったり、90%以上充電されてしまったりするという問題があった。
特開平11−214008号公報 特開2004−111374号公報 特開2006−324179号公報 特開2007−305461号公報
When a material having a small potential change due to charging / discharging of the active material is used, there is a problem that if the potential is controlled, sufficient capacity cannot be used or 90% or more is charged.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-214008 JP 2004-111374 A JP 2006-324179 A JP 2007-305461 A

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、高電位における電極内材料の溶出を抑制することにより、サイクル特性に優れた二次電池用電極及び二次電池を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said actual condition, and makes it a subject to provide the electrode for secondary batteries excellent in cycling characteristics, and a secondary battery by suppressing the elution of the in-electrode material in a high potential. .

上記課題を解決するために本発明者等は鋭意検討を行った結果、π電子共役雲を有する有機化合物を有する電極において、この有機化合物の溶出を抑制する方法について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive studies, and as a result of repeatedly studying a method for suppressing elution of an organic compound in an electrode having an organic compound having a π-electron conjugated cloud, the present invention It came to make.

すなわち、請求項1に記載の本発明の二次電池用電極は、二次電池の正極と負極の少なくとも一方を形成する二次電池用電極において、π電子共役雲を有する有機化合物と、所定の電位を超えて電位が上昇したときに、その導電率が50%以上減少する化合物と、を有することを特徴とする。   That is, the secondary battery electrode according to the first aspect of the present invention is a secondary battery electrode that forms at least one of a positive electrode and a negative electrode of a secondary battery. And a compound whose conductivity decreases by 50% or more when the potential rises beyond the potential.

請求項1に記載の本発明の二次電池用電極は、π電子共役雲を有する有機化合物及び所定の電位を超えて電位が上昇したときに、その導電率が50%以上減少する化合物を有している。電位が上昇したときに導電率が変化する(減少する)化合物を含有させることにより、電極が所定の電位を超えた電位となると導電率が変化する(減少する)化合物の導電率が減少し、電極の導電率も減少する(電極を流れる電流に対する抵抗が増加する)。そして、電極の導電率が減少すると、過電圧により電極の電位が高くなり(電極を流れる電気の電圧が高くなり)、電極反応により容量が100%充電できる電位にまで直ぐに到達する。つまり、充放電時に電極の電位が変化するときに、π電子共役雲を有する有機化合物が分解する電位範囲(所定の電位以上の電位)に電極がいる時間が短くなる。この結果、π電子共役雲を有する有機化合物が解列して溶出することが抑えられる。すなわち、本発明の二次電池用電極は、高電位における電極からの有機化合物の溶出を抑制し、サイクル特性に優れた電極となっている。   The electrode for a secondary battery of the present invention according to claim 1 has an organic compound having a π-electron conjugated cloud and a compound whose conductivity decreases by 50% or more when the potential increases beyond a predetermined potential. is doing. By including a compound whose conductivity changes (decreases) when the potential rises, the conductivity of the compound whose conductivity changes (decreases) when the electrode reaches a potential exceeding the predetermined potential decreases, The conductivity of the electrode also decreases (resistance to the current flowing through the electrode increases). When the conductivity of the electrode decreases, the potential of the electrode increases due to overvoltage (the voltage of electricity flowing through the electrode increases), and immediately reaches a potential at which the capacity can be charged 100% by the electrode reaction. That is, when the potential of the electrode changes during charging and discharging, the time during which the electrode is in the potential range where the organic compound having the π-electron conjugated cloud is decomposed (potential greater than a predetermined potential) is shortened. As a result, it is possible to suppress the organic compound having the π electron conjugated cloud from being separated and eluted. That is, the electrode for a secondary battery of the present invention suppresses elution of an organic compound from the electrode at a high potential, and is an electrode excellent in cycle characteristics.

なお、請求項1において、π電子共役雲を有する有機化合物は、有機化合物の電位が高くなると、解列して溶出する化合物である。   Note that in claim 1, the organic compound having a π-electron conjugated cloud is a compound that is separated and eluted when the potential of the organic compound increases.

また、所定の電位を超えて電位が上昇したときに、その導電率が50%以上減少する化合物の所定の電位とは、π電子共役雲を有する有機化合物の解列が始まる電位より低い電位であることが好ましく、具体的には、有機化合物の解列が始まる電位の80%以下の電位であることがより好ましく、有機化合物の解列が始まる電位の50%以下であることが更に好ましい。   Further, when the potential rises above the predetermined potential, the predetermined potential of the compound whose conductivity decreases by 50% or more is a potential lower than the potential at which the organic compound having a π-electron conjugated cloud starts to be disconnected. More preferably, specifically, the potential is 80% or less of the potential at which the organic compound is released, and more preferably 50% or less of the potential at which the organic compound is released.

そして、導電率が変化する(減少する)化合物の導電率が50%以上減少するとは、電極の電位が変化したときに、所定の電位を超える前後での化合物の導電率を比較したときに、減少後の導電率が減少前の導電率の50%未満となることを示す。   And when the electrical conductivity of a compound whose electrical conductivity changes (decreases) decreases by 50% or more, when the electrical potential of the electrode changes, when the electrical conductivity of the compound before and after exceeding a predetermined potential is compared, It shows that the electrical conductivity after the decrease is less than 50% of the electrical conductivity before the decrease.

請求項2に記載の本発明の二次電池用電極は、π電子共役雲を有する有機化合物は、下記の化4式に示される構造を有する。   In the secondary battery electrode according to the second aspect of the present invention, the organic compound having a π-electron conjugated cloud has a structure represented by the following chemical formula 4.

Figure 2010129279
Figure 2010129279

(ここで、R1〜4は、鎖状または環状の脂肪族基であり、それぞれが同じ基であっても異なる基であってもいずれでもよい。また、Xは、硫黄原子、酸素原子、炭素原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子及びハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種である。)
請求項2によると、π電子共役雲を有する有機化合物の構造が化4式に示されるものとなることで、請求項1の効果を発揮できる。
(Here, R1-4 are chain or cyclic aliphatic groups, each of which may be the same or different, and X may be a sulfur atom, an oxygen atom, or a carbon. (At least one selected from the group consisting of an atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom, and a halogen atom.)
According to the second aspect, the structure of the organic compound having a π-electron conjugated cloud is represented by the chemical formula (4), whereby the effect of the first aspect can be exhibited.

請求項3に記載の本発明の二次電池用電極は、π電子共役雲を有する有機化合物は、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン又はその誘導体を含有する。   In the secondary battery electrode of the present invention according to claim 3, the organic compound having a π-electron conjugated cloud contains bisethylenedithiotetrathiafulvalene or a derivative thereof.

請求項3によると、π電子共役雲を有する有機化合物が、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン又はその誘導体を有するものとなることで、請求項1〜2の効果を発揮できる。   According to claim 3, the organic compound having a π-electron conjugated cloud has bisethylenedithiotetrathiafulvalene or a derivative thereof, whereby the effects of claims 1-2 can be exhibited.

請求項4に記載の本発明の二次電池用電極は、導電率が変化する化合物は、3.7V(Li/Li)以上の電位での導電率が1S/cm以下である。 In the secondary battery electrode of the present invention according to claim 4, the compound whose conductivity is changed has a conductivity of 1 S / cm or less at a potential of 3.7 V (Li / Li + ) or more.

請求項4によると、所定の電位が3.7V(Li/Li)であり、減少後の導電率が1S/cm以下となることで、請求項1〜3の効果を発揮できる。 According to the fourth aspect, the predetermined potential is 3.7 V (Li / Li + ), and the reduced electric conductivity is 1 S / cm or less, whereby the effects of the first to third aspects can be exhibited.

請求項5に記載の本発明の二次電池用電極は、導電率が変化する化合物は、下記の化5式に示されるポリアニリン化合物である。   In the secondary battery electrode according to the fifth aspect of the present invention, the compound whose conductivity is changed is a polyaniline compound represented by the following chemical formula 5.

Figure 2010129279
Figure 2010129279

請求項5によると、導電率が変化する化合物が化5式に示されるものとなることで、請求項1〜4の効果を発揮できる。   According to the fifth aspect, when the compound whose conductivity is changed is represented by the chemical formula 5, the effects of the first to fourth aspects can be exhibited.

請求項6に記載の本発明の二次電池用電極は、導電率が変化する化合物は、下記の化6式に示されるポリアニリン誘導体である。   In the secondary battery electrode according to the sixth aspect of the present invention, the compound whose conductivity is changed is a polyaniline derivative represented by the following chemical formula (6).

Figure 2010129279
Figure 2010129279

(ここで、R5〜R12は、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルケニル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、置換又は無置換の芳香族基、置換又は無置換のアラルキル基、ヒドロキシル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアシル基、カルボキシル基、置換又は無置換のアルコキシカルボニル基、シアノ基、置換又は無置換のアミノ基、置換又は無置換のアリールオキシ基、置換又は無置換のアリールオキシカルボニル基、ニトロ基、ニトロソ基、ハロゲン原子、もしくは水素原子である。また、R5〜R12は、それぞれが、同じ基であっても、異なる基であっても、いずれでもよい。ただし、R5〜R12が脂肪族基を含む基である場合に、この脂肪族基は、飽和又は不飽和のいずれでも、置換又は無置換のいずれでも、鎖状、環状又は分岐状のいずれでもよく、1個以上の酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素又はハロゲン原子を含んでもよい。R5〜R12が芳香族基を含む場合、この芳香族基は、置換又は無置換のいずれでもよく、1個以上の酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素又はハロゲン原子を含んでもよい。R5〜R12がヒドロキシル基を含む場合、このヒドロキシル基は、金属原子と塩を形成していてもよい。R5〜R12がアルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基のいずれかを含む場合、これら官能基は、置換又は無置換のいずれでもよく、1個以上の酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素又はハロゲン原子を含んでもよい。さらに、R5〜R12は、それぞれの官能基間で環を形成してもよい。)
請求項6によれば、導電率が変化する化合物が、下記の化6式に示されるポリアニリン誘導体となることで、請求項1〜5の効果を発揮できる。
(Here, R5 to R12 are substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted alkenyl groups, substituted or unsubstituted cycloalkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic groups, substituted or unsubstituted aralkyl groups. , Hydroxyl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted acyl group, carboxyl group, substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted aryloxy A group, a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group, a nitro group, a nitroso group, a halogen atom, or a hydrogen atom, and R5 to R12 may be the same group or different groups. However, when R5 to R12 are groups containing an aliphatic group, the aliphatic group may be substituted or substituted, either saturated or unsaturated. Any one of unsubstituted, chain-like, cyclic or branched may be contained, and it may contain one or more oxygen, nitrogen, sulfur, silicon, phosphorus, boron or halogen atoms, and R5 to R12 contain an aromatic group. In this case, the aromatic group may be either substituted or unsubstituted and may contain one or more oxygen, nitrogen, sulfur, silicon, phosphorus, boron, or halogen atoms. This hydroxyl group may form a salt with a metal atom, and when R5 to R12 contain any one of an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, and an amino group, these functional groups may be substituted or unsubstituted. It may contain one or more oxygen, nitrogen, sulfur, silicon, phosphorus, boron or halogen atoms, and R5 to R12 may form a ring between the respective functional groups. It has.)
According to the sixth aspect, the compound of which conductivity is changed becomes a polyaniline derivative represented by the following chemical formula 6, so that the effects of the first to fifth aspects can be exhibited.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第三アミル、ヘキシル、ヘプチル、イソヘプチル、第三ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第三オクチル、2−エチルヘキシル、ノニル、イソノニル、デシル、ドデシル(ラウリル)、トリデシル、テトラデシル(ミリスチル)、ペンタデシル、ヘキサデシル(パルミチル)、ペプタデシル、オクタデシル(ステアリル)等を挙げることができる。   As substituted or unsubstituted alkyl groups of R5 to R12 in the chemical formula 6, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isoamyl, tert-amyl, hexyl, Heptyl, isoheptyl, tertiary heptyl, n-octyl, isooctyl, tertiary octyl, 2-ethylhexyl, nonyl, isononyl, decyl, dodecyl (lauryl), tridecyl, tetradecyl (myristyl), pentadecyl, hexadecyl (palmityl), peptadecyl, octadecyl (Stearyl) etc. can be mentioned.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアルケニル基又はアルコキシ基としては、上記アルキル基から誘導されるアルケニル基又はアルコキシ基を挙げることができる。   Examples of the substituted or unsubstituted alkenyl group or alkoxy group represented by R5 to R12 in Formula 6 include an alkenyl group or an alkoxy group derived from the above alkyl group.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のシクロアルキル基としては、シクロペンチル、シクロブチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル等を挙げることができる。   Examples of the substituted or unsubstituted cycloalkyl group represented by R5 to R12 in the chemical formula 6 include cyclopentyl, cyclobutyl, cyclohexyl, cycloheptyl and the like.

化6式中のR5〜R12の、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等を挙げることができる。   Examples of the halogen atom of R5 to R12 in the chemical formula 6 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアシル基としては、アセチル、プロピオニル、オクタノイル、アクリロイル、メタクリロイル、フェニルカルボニル(ベンゾイル)、フタロイル、4−トリフルオロメチルベンゾイル、サリチロイル、オキザロイル、1,4−ブタンジカルボニル、ジブチルカルバモイル、トリレンジカルバモイル、ヘキサメチレンジカルバモイル等を挙げることができる。   As substituted or unsubstituted acyl groups of R5 to R12 in the chemical formula 6, acetyl, propionyl, octanoyl, acryloyl, methacryloyl, phenylcarbonyl (benzoyl), phthaloyl, 4-trifluoromethylbenzoyl, salicyloyl, oxaloyl, 1 , 4-butanedicarbonyl, dibutylcarbamoyl, tolylenecarbamoyl, hexamethylenedicarbamoyl and the like.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換の芳香族基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−フルオレニル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、p−(2−フェニルプロピル)フェニル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−アントリル基、4’−メチルビフェニルイル基、4’’−t−ブチル−p−ターフェニル−4−イル基等の芳香族炭化水素基、1−ピロリル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、ピラジニル基、2−ピリジニル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基、1−インドリル基、2−インドリル基、3−インドリル基、4−インドリル基、5−インドリル基、6−インドリル基、7−インドリル基、1−イソインドリル基、2−イソインドリル基、3−イソインドリル基、4−イソインドリル基、5−イソインドリル基、6−イソインドリル基、7−イソインドリル基、2−フリル基、3−フリル基、2−ベンゾフラニル基、3−ベンゾフラニル基、4−ベンゾフラニル基、5−ベンゾフラニル基、6−ベンゾフラニル基、7−ベンゾフラニル基、1−イソベンゾフラニル基、3−イソベンゾフラニル基、4−イソベンゾフラニル基、5−イソベンゾフラニル基、6−イソベンゾフラニル基、7−イソベンゾフラニル基、2−キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、6−イソキノリル基、7−イソキノリル基、8−イソキノリル基、2−キノキサリニル基、5−キノキサリニル基、6−キノキサリニル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基、1−フェナンスリジニル基、2−フェナンスリジニル基、3−フェナンスリジニル基、4−フェナンスリジニル基、6−フェナンスリジニル基、7−フェナンスリジニル基、8−フェナンスリジニル基、9−フェナンスリジニル基、10−フェナンスリジニル基、1−アクリジニル基、2−アクリジニル基、3−アクリジニル基、4−アクリジニル基、9−アクリジニル基、1,7−フェナンスロリン−2−イル基、1,7−フェナンスロリン−3−イル基、1,7−フェナンスロリン−4−イル基、1,7−フェナンスロリン−5−イル基、1,7−フェナンスロリン−6−イル基、1,7−フェナンスロリン−8−イル基、1,7−フェナンスロリン−9−イル基、1,7−フェナンスロリン−10−イル基、1,8−フェナンスロリン−2−イル基、1,8−フェナンスロリン−3−イル基、1,8−フェナンスロリン−4−イル基、1,8−フェナンスロリン−5−イル基、1,8−フェナンスロリン−6−イル基、1,8−フェナンスロリン−7−イル基、1,8−フェナンスロリン−9−イル基、1,8−フェナンスロリン−10−イル基、1,9−フェナンスロリン−2−イル基、1,9−フェナンスロリン−3−イル基、1,9−フェナンスロリン−4−イル基、1,9−フェナンスロリン−5−イル基、1,9−フェナンスロリン−6−イル基、1,9−フェナンスロリン−7−イル基、1,9−フェナンスロリン−8−イル基、1,9−フェナンスロリン−10−イル基、1,10−フェナンスロリン−2−イル基、1,10−フェナンスロリン−3−イル基、1,10−フェナンスロリン−4−イル基、1,10−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−1−イル基、2,9−フェナンスロリン−3−イル基、2,9−フェナンスロリン−4−イル基、2,9−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−6−イル基、2,9−フェナンスロリン−7−イル基、2,9−フェナンスロリン−8−イル基、2,9−フェナンスロリン−10−イル基、2,8−フェナンスロリン−1−イル基、2,8−フェナンスロリン−3−イル基、2,8−フェナンスロリン−4−イル基、2,8−フェナンスロリン−5−イル基、2,8−フェナンスロリン−6−イル基、2,8−フェナンスロリン−7−イル基、2,8−フェナンスロリン−9−イル基、2,8−フェナンスロリン−10−イル基、2,7−フェナンスロリン−1−イル基、2,7−フェナンスロリン−3−イル基、2,7−フェナンスロリン−4−イル基、2,7−フェナンスロリン−5−イル基、2,7−フェナンスロリン−6−イル基、2,7−フェナンスロリン−8−イル基、2,7−フェナンスロリン−9−イル基、2,7−フェナンスロリン−10−イル基、1−フェナジニル基、2−フェナジニル基、1−フェノチアジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基、4−フェノチアジニル基、10−フェノチアジニル基、1−フェノキサジニル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、4−フェノキサジニル基、10−フェノキサジニル基、2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、5−オキサゾリル基、2−オキサジアゾリル基、5−オキサジアゾリル基、3−フラザニル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−メチルピロール−1−イル基、2−メチルピロール−3−イル基、2−メチルピロール−4−イル基、2−メチルピロール−5−イル基、3−メチルピロール−1−イル基、3−メチルピロール−2−イル基、3−メチルピロール−4−イル基、3−メチルピロール−5−イル基、2−t−ブチルピロール−4−イル基、3−(2−フェニルプロピル)ピロール−1−イル基、2−メチル−1−インドリル基、4−メチル−1−インドリル基、2−メチル−3−インドリル基、4−メチル−3−インドリル基、2−t−ブチル−1−インドリル基、4−t−ブチル−1−インドリル基、2−t−ブチル−3−インドリル基、4−t−ブチル−3−インドリル基等を挙げることができる。   As substituted or unsubstituted aromatic groups of R5 to R12 in the chemical formula 6, phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 9-fluorenyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9 -Anthryl group, 1-phenanthryl group, 2-phenanthryl group, 3-phenanthryl group, 4-phenanthryl group, 9-phenanthryl group, 1-naphthacenyl group, 2-naphthacenyl group, 9-naphthacenyl group, 1-pyrenyl group, 2 -Pyrenyl group, 4-pyrenyl group, 2-biphenylyl group, 3-biphenylyl group, 4-biphenylyl group, p-terphenyl-4-yl group, p-terphenyl-3-yl group, p-ter Phenyl-2-yl group, m-terphenyl-4-yl group, m-terphenyl-3-yl group, m-terphenyl-2-yl group, o-tolyl group, m-tol Group, p-tolyl group, p-t-butylphenyl group, p- (2-phenylpropyl) phenyl group, 3-methyl-2-naphthyl group, 4-methyl-1-naphthyl group, 4-methyl-1 -Anthryl group, 4′-methylbiphenylyl group, aromatic hydrocarbon group such as 4 ″ -t-butyl-p-terphenyl-4-yl group, 1-pyrrolyl group, 2-pyrrolyl group, 3-pyrrolyl Group, pyrazinyl group, 2-pyridinyl group, 3-pyridinyl group, 4-pyridinyl group, 1-indolyl group, 2-indolyl group, 3-indolyl group, 4-indolyl group, 5-indolyl group, 6-indolyl group, 7-indolyl group, 1-isoindolyl group, 2-isoindolyl group, 3-isoindolyl group, 4-isoindolyl group, 5-isoindolyl group, 6-isoindolyl group, 7-isoindolyl group 2-furyl group, 3-furyl group, 2-benzofuranyl group, 3-benzofuranyl group, 4-benzofuranyl group, 5-benzofuranyl group, 6-benzofuranyl group, 7-benzofuranyl group, 1-isobenzofuranyl group, 3 -Isobenzofuranyl group, 4-isobenzofuranyl group, 5-isobenzofuranyl group, 6-isobenzofuranyl group, 7-isobenzofuranyl group, 2-quinolyl group, 3-quinolyl group, 4 -Quinolyl group, 5-quinolyl group, 6-quinolyl group, 7-quinolyl group, 8-quinolyl group, 1-isoquinolyl group, 3-isoquinolyl group, 4-isoquinolyl group, 5-isoquinolyl group, 6-isoquinolyl group, 7 -Isoquinolyl group, 8-isoquinolyl group, 2-quinoxalinyl group, 5-quinoxalinyl group, 6-quinoxalinyl group, 1-carbazolyl group, 2-carba Zolyl group, 3-carbazolyl group, 4-carbazolyl group, 9-carbazolyl group, 1-phenanthridinyl group, 2-phenanthridinyl group, 3-phenanthridinyl group, 4-phenanthridinyl group, 6-phenanthridinyl group, 7-phenanthridinyl group, 8-phenanthridinyl group, 9-phenanthridinyl group, 10-phenanthridinyl group, 1-acridinyl group, 2-acridinyl group, 3-acridinyl group, 4-acridinyl group, 9-acridinyl group, 1,7-phenanthrolin-2-yl group, 1,7-phenanthrolin-3-yl group, 1,7-phenanthrolin-4 -Yl group, 1,7-phenanthrolin-5-yl group, 1,7-phenanthrolin-6-yl group, 1,7-phenanthrolin-8-yl group, 1,7-phenanthroline -9-I Group, 1,7-phenanthroline-10-yl group, 1,8-phenanthrolin-2-yl group, 1,8-phenanthrolin-3-yl group, 1,8-phenanthrolin-4 -Yl group, 1,8-phenanthrolin-5-yl group, 1,8-phenanthrolin-6-yl group, 1,8-phenanthrolin-7-yl group, 1,8-phenanthroline -9-yl group, 1,8-phenanthrolin-10-yl group, 1,9-phenanthrolin-2-yl group, 1,9-phenanthrolin-3-yl group, 1,9-phen group Nansulolin-4-yl group, 1,9-phenanthrolin-5-yl group, 1,9-phenanthrolin-6-yl group, 1,9-phenanthrolin-7-yl group, 1,9 -Phenanthrolin-8-yl group, 1,9-phenanthrolin-10-yl group, 1,10 Phenanthrolin-2-yl group, 1,10-phenanthrolin-3-yl group, 1,10-phenanthrolin-4-yl group, 1,10-phenanthrolin-5-yl group, 2, 9-phenanthrolin-1-yl group, 2,9-phenanthrolin-3-yl group, 2,9-phenanthrolin-4-yl group, 2,9-phenanthrolin-5-yl group, 2,9-phenanthrolin-6-yl group, 2,9-phenanthrolin-7-yl group, 2,9-phenanthrolin-8-yl group, 2,9-phenanthrolin-10-yl Group, 2,8-phenanthrolin-1-yl group, 2,8-phenanthrolin-3-yl group, 2,8-phenanthrolin-4-yl group, 2,8-phenanthrolin-5 -Yl group, 2,8-phenanthrolin-6-yl group, 2,8-phenanthro Phosphorin-7-yl group, 2,8-phenanthrolin-9-yl group, 2,8-phenanthrolin-10-yl group, 2,7-phenanthrolin-1-yl group, 2,7- Phenanthrolin-3-yl group, 2,7-phenanthrolin-4-yl group, 2,7-phenanthrolin-5-yl group, 2,7-phenanthrolin-6-yl group, 2, 7-phenanthrolin-8-yl group, 2,7-phenanthrolin-9-yl group, 2,7-phenanthrolin-10-yl group, 1-phenazinyl group, 2-phenazinyl group, 1-pheno Thiazinyl group, 2-phenothiazinyl group, 3-phenothiazinyl group, 4-phenothiazinyl group, 10-phenothiazinyl group, 1-phenoxazinyl group, 2-phenoxazinyl group, 3-phenoxazinyl group, 4-phenoxazinyl group, 10- Enoxazinyl group, 2-oxazolyl group, 4-oxazolyl group, 5-oxazolyl group, 2-oxadiazolyl group, 5-oxadiazolyl group, 3-flazanyl group, 2-thienyl group, 3-thienyl group, 2-methylpyrrole-1- Yl group, 2-methylpyrrol-3-yl group, 2-methylpyrrol-4-yl group, 2-methylpyrrol-5-yl group, 3-methylpyrrol-1-yl group, 3-methylpyrrol-2-yl Yl group, 3-methylpyrrol-4-yl group, 3-methylpyrrol-5-yl group, 2-t-butylpyrrol-4-yl group, 3- (2-phenylpropyl) pyrrol-1-yl group, 2-methyl-1-indolyl group, 4-methyl-1-indolyl group, 2-methyl-3-indolyl group, 4-methyl-3-indolyl group, 2-t-butyl-1-india Le group, 4-t-butyl-1-indolyl group, 2-t-butyl-3-indolyl group, and a 4-t-butyl-3-indolyl group and the like.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアラルキル基としては、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルイソプロピル基、2−フェニルイソプロピル基、フェニル−t−ブチル基、α−ナフチルメチル基、1−α−ナフチルエチル基、2−α−ナフチルエチル基、1−α−ナフチルイソプロピル基、2−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、1−β−ナフチルエチル基、2−β−ナフチルエチル基、1−β−ナフチルイソプロピル基、2−β−ナフチルイソプロピル基、1−ピロリルメチル基、2−(1−ピロリル)エチル基、p−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、o−メチルベンジル基、p−クロロベンジル基、m−クロロベンジル基、o−クロロベンジル基、p−ブロモベンジル基、m−ブロモベンジル基、o−ブロモベンジル基、p−ヨードベンジル基、m−ヨードベンジル基、o−ヨードベンジル基、p−ヒドロキシベンジル基、m−ヒドロキシベンジル基、o−ヒドロキシベンジル基、p−アミノベンジル基、m−アミノベンジル基、o−アミノベンジル基、p−ニトロベンジル基、m−ニトロベンジル基、o−ニトロベンジル基、p−シアノベンジル基、m−シアノベンジル基、o−シアノベンジル基、1−ヒドロキシ−2−フェニルイソプロピル基、1−クロロ−2−フェニルイソプロピル基等を挙げることができる。   As the substituted or unsubstituted aralkyl group of R5 to R12 in the formula 6, benzyl group, 1-phenylethyl group, 2-phenylethyl group, 1-phenylisopropyl group, 2-phenylisopropyl group, phenyl-t -Butyl group, α-naphthylmethyl group, 1-α-naphthylethyl group, 2-α-naphthylethyl group, 1-α-naphthylisopropyl group, 2-α-naphthylisopropyl group, β-naphthylmethyl group, 1- β-naphthylethyl group, 2-β-naphthylethyl group, 1-β-naphthylisopropyl group, 2-β-naphthylisopropyl group, 1-pyrrolylmethyl group, 2- (1-pyrrolyl) ethyl group, p-methylbenzyl group M-methylbenzyl group, o-methylbenzyl group, p-chlorobenzyl group, m-chlorobenzyl group, o-chlorobenzyl group, p-bromine Benzyl group, m-bromobenzyl group, o-bromobenzyl group, p-iodobenzyl group, m-iodobenzyl group, o-iodobenzyl group, p-hydroxybenzyl group, m-hydroxybenzyl group, o-hydroxybenzyl group P-aminobenzyl group, m-aminobenzyl group, o-aminobenzyl group, p-nitrobenzyl group, m-nitrobenzyl group, o-nitrobenzyl group, p-cyanobenzyl group, m-cyanobenzyl group, o -Cyanobenzyl group, 1-hydroxy-2-phenylisopropyl group, 1-chloro-2-phenylisopropyl group and the like can be mentioned.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基は、−COOXと表される基であり、置換基Xとしては前記の置換もしくは無置換のアルキル基、前記の置換もしくは無置換のシクロアルキル基、前記の置換もしくは無置換のアラルキル基等を挙げることができる。   The substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group of R5 to R12 in Chemical Formula 6 is a group represented by —COOX, and the substituent X is the above substituted or unsubstituted alkyl group, the above substituted or unsubstituted group. Examples thereof include a substituted cycloalkyl group and the above-described substituted or unsubstituted aralkyl group.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアミノ基は、それぞれ独立に水素原子、前記の置換もしくは無置換のアルキル基、前記の置換もしくは無置換のアルケニル基、前記の置換もしくは無置換のシクロアルキル基、前記の置換もしくは無置換の芳香族基、前記の置換もしくは無置換のアラルキル基等を挙げることができる。   The substituted or unsubstituted amino groups represented by R5 to R12 in Formula 6 are each independently a hydrogen atom, the substituted or unsubstituted alkyl group, the substituted or unsubstituted alkenyl group, and the substituted or unsubstituted group. Examples thereof include a substituted cycloalkyl group, the above substituted or unsubstituted aromatic group, and the above substituted or unsubstituted aralkyl group.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアリールオキシ基は、置換基Xとしては前記の置換もしくは無置換の芳香族基を挙げることができる。   In the substituted or unsubstituted aryloxy group represented by R5 to R12 in the chemical formula 6, examples of the substituent X include the substituted or unsubstituted aromatic groups described above.

化6式中のR5〜R12の、置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル基は、−COOXと表される基であり、置換基Xとしては前記の置換もしくは無置換の芳香族基を挙げることができる。   The substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group of R5 to R12 in Formula 6 is a group represented by —COOX, and examples of the substituent X include the substituted or unsubstituted aromatic group. it can.

請求項7に記載の本発明の二次電池用電極は、集電体と、集電体の表面上に形成された、電位により導電率が変化する化合物及びπ電子共役雲を有する有機化合物を有する電極合剤層と、を有し、電極合剤層全体の質量を100mass%としたときに、2〜100mass%でπ電子共役雲を有する有機化合物が含まれる。   The electrode for a secondary battery of the present invention according to claim 7 comprises a current collector, a compound formed on the surface of the current collector, the conductivity of which varies depending on the potential, and an organic compound having a π electron conjugated cloud. And an organic compound having a π-electron conjugated cloud at 2 to 100 mass% when the mass of the entire electrode mixture layer is 100 mass%.

請求項7によると、2〜100mass%でπ電子共役雲を有する有機化合物が含まれることで、請求項1〜6の効果を発揮できる。ここで、有機化合物の含まれる割合について、100mass%を含まない。より好ましくは3〜75mass%、さらに好ましくは5〜50mass%の範囲である。   According to the seventh aspect, the effects of the first to sixth aspects can be exhibited by including an organic compound having a π-electron conjugated cloud at 2 to 100 mass%. Here, 100 mass% is not included about the ratio in which an organic compound is contained. More preferably, it is 3-75 mass%, More preferably, it is the range of 5-50 mass%.

また、電位により導電率が変化する化合物についても、電極合剤層全体の質量を100mass%としたときに、2〜100mass%が好ましく、より好ましくは3〜75mass%、さらに好ましくは5〜50mass%の範囲である。ここで、電位により導電率が変化する化合物の含まれる割合は、有機化合物の時と同様に、100mass%を含まない。   Moreover, about the compound from which electrical conductivity changes with an electric potential, 2-100 mass% is preferable when the mass of the whole electrode mixture layer shall be 100 mass%, More preferably, it is 3-75 mass%, More preferably, it is 5-50 mass%. Range. Here, the proportion of the compound whose conductivity changes depending on the potential does not include 100 mass%, as in the case of the organic compound.

さらに、π電子共役雲を有する有機化合物と、電位により導電率が変化する化合物との割合は、質量比で、50〜100:2〜50であることが好ましく、より好ましくは60〜100:2〜20であり、さらに好ましくは70〜100:2〜20である。   Furthermore, the ratio between the organic compound having a π-electron conjugated cloud and the compound whose conductivity varies with potential is preferably 50 to 100: 2 to 50, more preferably 60 to 100: 2 in terms of mass ratio. It is -20, More preferably, it is 70-100: 2-20.

請求項8に記載の本発明の二次電池用電極は、リチウム電池用正極として用いられる。   The electrode for a secondary battery of the present invention according to claim 8 is used as a positive electrode for a lithium battery.

請求項8によると、本発明の二次電池用電極は、リチウム電池の正極として用いることで、サイクル特性に優れかつ長寿命なリチウム電池(リチウムイオン二次電池)となる効果を発揮する。   According to claim 8, when the electrode for a secondary battery of the present invention is used as a positive electrode of a lithium battery, it exhibits an effect of becoming a lithium battery (lithium ion secondary battery) having excellent cycle characteristics and a long life.

請求項9に記載の本発明の二次電池は、請求項1〜8のいずれかに記載の二次電池用電極を少なくとも一方に用いてなる正極及び負極と、電解液と、を有することを特徴とする。   A secondary battery according to a ninth aspect of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode each including the secondary battery electrode according to any one of the first to eighth aspects, and an electrolytic solution. Features.

請求項9によると、本発明の二次電池は、サイクル特性に優れかつ長寿命な二次電池を得られる二次電池用電極を用いてなることから、サイクル特性に優れかつ長寿命な二次電池を得られる効果を発揮する。   According to the ninth aspect, the secondary battery of the present invention uses a secondary battery electrode that can obtain a secondary battery having excellent cycle characteristics and a long life, and therefore, a secondary battery having excellent cycle characteristics and a long life. Demonstrates the effect of obtaining a battery.

請求項10に記載の本発明の二次電池用電極は、請求項1〜8のいずれかに記載の二次電池用電極よりなる正極と、負極と、該正極と該負極との間に配されるセパレータと、非水電解液と、を有する。   A secondary battery electrode according to a tenth aspect of the present invention is a positive electrode comprising the secondary battery electrode according to any one of the first to eighth aspects, a negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode. And a non-aqueous electrolyte.

請求項10によると、本発明の二次電池は、サイクル特性に優れかつ長寿命な二次電池を得られる二次電池用電極を正極に用いてなることから、サイクル特性に優れかつ長寿命な二次電池を得られる効果を発揮する。   According to the tenth aspect, the secondary battery of the present invention uses the electrode for a secondary battery capable of obtaining a secondary battery having excellent cycle characteristics and a long life as a positive electrode, and thus has excellent cycle characteristics and a long life. Demonstrates the effect of obtaining a secondary battery.

本発明の二次電池用電極は、π電子共役雲を有する有機化合物が活物質として機能し、導電率が変化する(減少する)化合物の導電率の変化により、有機化合物が解列して溶出することが抑制される。これにより、本発明の二次電池用電極は、軽量で高エネルギー密度を有し、サイクル特性の良好な二次電池を得られる。   In the secondary battery electrode of the present invention, an organic compound having a π-electron conjugated cloud functions as an active material, and the organic compound is separated and eluted by a change in the conductivity of the compound in which the conductivity changes (decreases). Is suppressed. Thereby, the electrode for secondary batteries of the present invention is lightweight, has a high energy density, and can provide a secondary battery with good cycle characteristics.

また、本発明の二次電池は、本発明の二次電池用電極を有するものであり、軽量で高エネルギー密度を有し、サイクル特性の良好な二次電池となっている。   Moreover, the secondary battery of this invention has the electrode for secondary batteries of this invention, is a secondary battery which is lightweight, has a high energy density, and has favorable cycle characteristics.

本発明の二次電池用電極は、π電子共役雲を有する有機化合物と、導電率が変化する(減少する)化合物と、を有することを特徴とするものであり、これら以外は、従来公知の二次電池用電極と同様の構成とすることができる。   The electrode for a secondary battery of the present invention is characterized by having an organic compound having a π-electron conjugated cloud and a compound whose conductivity is changed (decreased). It can be set as the structure similar to the electrode for secondary batteries.

また、本発明の二次電池用電極は、従来公知の二次電池用電極において用いられている活物質を有することが好ましい。この活物質としては、たとえば、リチウムイオン二次電池用の活物質(正極活物質)をあげることができ、具体的には、リチウムイオンを挿入脱離する化合物である層状構造またはスピネル構造のリチウム−金属複合酸化物を挙げらることができ、更に具体的には、Li(1−X)NiO、Li(1−X)MnO、Li(1−X)MnO4、Li(1−X)CoO、Li(1−X)FeO、LiFePO等をあげることができる。これらの化学式中におけるXは0〜1の数を示す。また、各々の化合物は、Li、Mg、Al、またはCo、Ti、Nb、Cr等の遷移金属が添加または少なくとも一部が置換した化合物であってもよい。また、これらのリチウム−金属複合酸化物を単独で用いるばかりでなく、これらを複数種類混合して用いてもよい。このなかでもリチウム−金属複合酸化物としては、層状構造またはスピネル構造のリチウムマンガン含有複合酸化物、リチウムニッケル含有複合酸化物およびリチウムコバルト含有複合酸化物のうちの1種以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the electrode for secondary batteries of this invention has the active material used in the conventionally well-known electrode for secondary batteries. Examples of the active material include an active material (positive electrode active material) for a lithium ion secondary battery, and specifically, a lithium having a layered structure or a spinel structure that is a compound that inserts and desorbs lithium ions. - the metal composite oxide can Ageraru, and more specifically, Li (1-X) NiO 2, Li (1-X) MnO 2, Li (1-X) Mn 2 O4, Li (1 -X) CoO 2, Li (1 -X) can be mentioned FeO 2, LiFePO 4, or the like. X in these chemical formulas represents a number from 0 to 1. In addition, each compound may be a compound in which a transition metal such as Li, Mg, Al, or Co, Ti, Nb, or Cr is added or at least partially substituted. In addition to using these lithium-metal composite oxides alone, a plurality of these may be mixed and used. Among these, the lithium-metal composite oxide is preferably at least one of a lithium manganese-containing composite oxide having a layered structure or a spinel structure, a lithium nickel-containing composite oxide, and a lithium cobalt-containing composite oxide.

本発明の二次電池用電極は、集電体と、集電体の表面上に形成された、電位により導電率が変化する化合物及びπ電子共役雲を有する有機化合物を有する電極合剤層と、を有することが好ましく、電極合剤層は、さらに、結着材、導電材等の公知の添加材を有していても良い。導電材としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、非晶質炭素等などが例示できる。また、導電性高分子ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等をあげることができる。ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴム等を挙げることができる。結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴム等を挙げることができる。また、集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等をあげることができる。   An electrode for a secondary battery according to the present invention includes a current collector, an electrode mixture layer formed on the surface of the current collector, and having an organic compound having a compound whose conductivity varies with potential and a π-electron conjugated cloud The electrode mixture layer may further include a known additive such as a binder or a conductive material. Examples of the conductive material include ketjen black, acetylene black, carbon black, graphite, carbon nanotube, and amorphous carbon. In addition, conductive polymer polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyacene, and the like can be given. Polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, EPDM, SBR, NBR, fluorine rubber and the like can be mentioned. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, EPDM, SBR, NBR, and fluororubber. In addition, examples of the current collector include aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, and the like.

集電体の表面に電極合材層を形成する方法としては、有機化合物、導電率が変化する化合物、活物質、結着材、導電材を有する電極合材を適当な分散媒中に分散または溶解させた後、集電体の表面に塗布・乾燥する方法をあげることができる。   As a method for forming an electrode mixture layer on the surface of the current collector, an organic compound, a compound whose conductivity is changed, an active material, a binder, or an electrode mixture having a conductive material is dispersed in an appropriate dispersion medium. A method of coating and drying on the surface of the current collector after dissolution is exemplified.

本発明の二次電池用電極は、リチウムイオン二次電池に用いられることが好ましいが、これ以外の電池に用いてもよい。   The secondary battery electrode of the present invention is preferably used for a lithium ion secondary battery, but may be used for other batteries.

本発明の二次電池がリチウムイオン二次電池であり、本発明の二次電池用電極が正極であるときに、正極以外の負極、セパレータ、非水電解液等の構成は、従来公知の構成とすることができる。   When the secondary battery of the present invention is a lithium ion secondary battery and the electrode for a secondary battery of the present invention is a positive electrode, the configuration of the negative electrode other than the positive electrode, the separator, the non-aqueous electrolyte, etc. is a conventionally known configuration It can be.

負極も、集電体と、集電体の表面上に形成された負極活物質を有する電極合剤層と、を有することが好ましく、電極合剤層は、さらに、結着材、導電材等の公知の添加材を有していても良い。   The negative electrode also preferably includes a current collector and an electrode mixture layer having a negative electrode active material formed on the surface of the current collector. The electrode mixture layer further includes a binder, a conductive material, and the like. These known additives may be included.

負極活物質としては、リチウムイオンを充電時には吸蔵し且つ放電時には放出する化合物を用いることができる。この負極活物質は、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料、構成のものを用いることができる。例えば、リチウム金属、グラファイト又は非晶質炭素等の炭素材料等、ケイ素、スズなどを含有する合金材料、LiTi12、Nb等の酸化物材料をあげることができる。また、これらの酸化物材料は、単独で用いる以外に、これらを複数種類混合して用いてもよい。集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等をあげることができる。 As the negative electrode active material, a compound that occludes lithium ions during charging and releases them during discharging can be used. The negative electrode active material is not particularly limited in its material configuration, and known materials and configurations can be used. Examples thereof include carbon materials such as lithium metal, graphite or amorphous carbon, alloy materials containing silicon and tin, and oxide materials such as Li 4 Ti 5 O 12 and Nb 2 O 5 . In addition to using these oxide materials alone, a plurality of these oxide materials may be mixed and used. Examples of the current collector include copper, nickel, stainless steel, nickel plated steel and the like.

集電体の表面に電極合材層を形成する方法としては、有機化合物、導電率が変化する化合物、活物質、結着材、導電材を有する電極合材を適当な分散媒中に分散または溶解させた後、集電体の表面に塗布・乾燥する方法をあげることができる。   As a method for forming an electrode mixture layer on the surface of the current collector, an organic compound, a compound whose conductivity is changed, an active material, a binder, or an electrode mixture having a conductive material is dispersed in an appropriate dispersion medium. A method of coating and drying on the surface of the current collector after dissolution is exemplified.

電解液は、特に限定されるものではなく、有機溶媒などの溶媒に支持塩を溶解させたもの、自身が液体状であるイオン液体、そのイオン液体に対して更に支持塩を溶解させたものをあげることができる。   The electrolytic solution is not particularly limited, and an electrolytic solution in which a supporting salt is dissolved in a solvent such as an organic solvent, an ionic liquid that is liquid itself, or a supporting salt that is further dissolved in the ionic liquid. I can give you.

有機溶媒としては、非水電解液に通常用いられているものを1種又は2種以上組み合わせて用いることができるが、環状カーボネート化合物、環状エステル化合物、スルホン又はスルホキシド化合物、アマイド化合物、鎖状カーボネート化合物、鎖状又は環状エーテル化合物、及び鎖状エステル化合物からなる群から選ばれる1種以上を含有することが好ましい。特に、環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物をそれぞれ1種以上含有することが好ましく、この組み合わせを用いることで、サイクル特性に優れるばかりでなく、電解液の粘度、得られる電池の電気容量・出力等のバランスのとれた非水電解液が提供できる。   As the organic solvent, those usually used for non-aqueous electrolytes can be used alone or in combination of two or more kinds, but cyclic carbonate compounds, cyclic ester compounds, sulfone or sulfoxide compounds, amide compounds, chain carbonates. It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of a compound, a chain or cyclic ether compound, and a chain ester compound. In particular, it is preferable to contain at least one cyclic carbonate compound and a chain carbonate compound, and by using this combination, not only the cycle characteristics are excellent, but also the viscosity of the electrolyte, the electric capacity / output of the obtained battery, etc. A non-aqueous electrolyte with a good balance can be provided.

有機溶媒において、環状カーボネート化合物、環状エステル化合物、スルホン又はスルホキシド化合物及びアマイド化合物は、比誘電率が高いため、電解液の誘電率を上げる役割を果たす。環状カーボネート化合物としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ビニレンカーボネート(VC)、1,2−ブチレンカーボネート、イソブチレンカーボネート等が挙げられる。環状エステル化合物としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。スルホン又はスルホキシド化合物としては、スルホラン、スルホレン、テトラメチルスルホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド等が挙げられ、これらの中でもスルホラン類が好ましい。アマイド化合物としては、N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド等を挙げることができる。   In the organic solvent, the cyclic carbonate compound, the cyclic ester compound, the sulfone or sulfoxide compound, and the amide compound have a high relative dielectric constant, and thus play a role of increasing the dielectric constant of the electrolytic solution. Examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), vinylene carbonate (VC), 1,2-butylene carbonate, isobutylene carbonate, and the like. Examples of the cyclic ester compound include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. Examples of the sulfone or sulfoxide compound include sulfolane, sulfolene, tetramethylsulfolane, diphenyl sulfone, dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, and the like. Among these, sulfolanes are preferable. Examples of the amide compound include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

鎖状カーボネート化合物、鎖状又は環状エーテル化合物及び鎖状エステル化合物は、非水電解液の粘度を低くすることができる。そのため、電解質イオンの移動性を高くすることができる等、出力密度等の電池特性を優れたものにすることができる。また、低粘度であるため、低温での非水電解液の性能を高くすることができる。   The chain carbonate compound, the chain or cyclic ether compound, and the chain ester compound can lower the viscosity of the non-aqueous electrolyte. Therefore, battery characteristics such as power density can be improved, such as the mobility of electrolyte ions can be increased. Moreover, since it is low-viscosity, the performance of the non-aqueous electrolyte at low temperatures can be increased.

具体的には、鎖状カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC) 、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネート等が挙げられる。鎖状又は環状エーテル化合物としては、ジメトキシエタン(DME)、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、1,2−ビス(メトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)プロパン、エチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、i−プロピレングリコール(トリフルオロエチル)エーテル、エチレングリコールビス(トリフルオロメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル等が挙げられ、これらの中でもジオキソラン類が好ましい。鎖状エステル化合物としては、下記の化7式で表されるカルボン酸エステル化合物等が挙げられる。   Specifically, as the chain carbonate compound, dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl-n-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl Examples thereof include carbonate and t-butyl-i-propyl carbonate. Examples of the linear or cyclic ether compounds include dimethoxyethane (DME), ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy). ) Ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, i-propylene glycol (trifluoroethyl) ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis (tri Fluoroethyl) ether and the like. Among these, dioxolanes are preferable. Examples of the chain ester compound include carboxylic acid ester compounds represented by the following chemical formula 7.

Figure 2010129279
Figure 2010129279

(ここで、Rは炭素原子数1〜4のアルキル基を示す。nは0、1又は2を示す。)
化7式における炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチルが挙げられ、具体的には、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸第二ブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等が挙げられる。その他、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタンやこれらの誘導体を用いることもできる。
(Here, R represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. N represents 0, 1 or 2.)
Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in Chemical Formula 7 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl and tert-butyl. Specifically, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, Examples include ethyl acetate, propyl acetate, sec-butyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate. In addition, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, and derivatives thereof can also be used.

また、イオン液体は、通常リチウム二次電池の電解液に用いられるイオン液体であれば特に限定されるものではなく、例えば、カチオン成分としては、導電性の高い1−メチル−3−エチルイミダゾリウムカチオン、ジメチルエチルメトキシアンモニウムカチオン等が挙げられ、アニオン成分としは、BF 、LiN(SO 等をあげることができる。 Further, the ionic liquid is not particularly limited as long as it is an ionic liquid usually used for an electrolyte of a lithium secondary battery. For example, as a cation component, 1-methyl-3-ethylimidazolium having high conductivity is used. cation, dimethyl ethyl methoxy ammonium cation and the like, and an anionic component, BF 4 -, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2 - and the like.

支持塩(電解質塩)は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF、LiBF、LiClOおよびLiAsFから選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(SOおよびLiN(CFSO)(SO)等から選ばれる有機塩、並びにその有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。支持塩の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、支持塩および溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。 上記支持塩は、電解液中の濃度が、0.1〜3.0モル/リットル、特に0.5〜2.0モル/リットルとなるように、上記有機溶媒に溶解することが好ましい。該支持塩の濃度が0.1モル/リットルより小さいと、充分な電流密度を得られないことがあり、3.0モル/リットルより大きいと、非水電解液の安定性を損なう恐れがある。 The kind of the supporting salt (electrolyte salt) is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, LiCF 3 SO 3 , LiC ( An organic salt selected from CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2, LiN (CF 3 SO 2 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and the like, and The organic salt is preferably at least one of its derivatives. There is no particular limitation on the concentration of the supporting salt, and it is preferable to select appropriately in consideration of the types of the supporting salt and the solvent according to the use. The supporting salt is preferably dissolved in the organic solvent so that the concentration in the electrolytic solution is 0.1 to 3.0 mol / liter, particularly 0.5 to 2.0 mol / liter. If the concentration of the supporting salt is less than 0.1 mol / liter, a sufficient current density may not be obtained. If the concentration is greater than 3.0 mol / liter, the stability of the non-aqueous electrolyte may be impaired. .

セパレータは、正極および負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。セパレータとしては、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。なおセパレータは、正極と負極との絶縁を担保するため、正極および負極よりもさらに大きいものとするのが好ましい。   The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. As the separator, for example, a porous synthetic resin film, particularly a porous film of a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) may be used. Note that the separator is preferably larger than the positive electrode and the negative electrode in order to ensure insulation between the positive electrode and the negative electrode.

セパレータとしては、通常用いられる高分子の微多孔フィルムを特に限定なく使用できる。該フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等の種々のセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸及びその種々のエステル類等を主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルム等が挙げられる。これらのフィルムは、単独で用いてもよく、これらのフィルムを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。さらに、これらのフィルムには、種々の添加剤を用いてもよく、その種類や含有量は特に制限されない。これらのフィルムの中でも、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンからなるフィルムが好ましく用いられる。   As the separator, a commonly used polymer microporous film can be used without any particular limitation. Examples of the film include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyethylene oxide and polypropylene oxide. Films composed of ethers, various celluloses such as carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose, polymer compounds mainly composed of poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, derivatives thereof, copolymers and mixtures thereof. Etc. These films may be used alone or may be used as a multilayer film by superimposing these films. Furthermore, various additives may be used for these films, and the type and content thereof are not particularly limited. Among these films, films made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, and polysulfone are preferably used.

これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化がなされている。この微多孔化の方法としては、高分子化合物と溶剤の溶液をミクロ相分離させながら製膜し、溶剤を抽出除去して多孔化する「相分離法」と、溶融した高分子化合物を高ドラフトで押し出し製膜した後に熱処理し、結晶を一方向に配列させ、さらに延伸によって結晶間に間隙を形成して多孔化をはかる「延伸法」等が挙げられ、用いられるフィルムによって適宜選択される。   These films are microporous so that the electrolyte can penetrate and ions can easily pass therethrough. The microporosity method includes a phase separation method in which a polymer compound and a solvent solution are formed into a film while microphase separation is performed, and the solvent is extracted and removed to make it porous. The film is extruded and then heat-treated, the crystals are aligned in one direction, and a gap is formed between the crystals by stretching to make it porous, and so on.

本発明の二次電池は、上記の要素以外に、その他必要に応じた要素とからなる。本発明の二次電池は、その形状は特に制限を受けず、コイン型、円筒型、角型等、種々の形状の電池とすることができる。   The secondary battery according to the present invention includes elements other than the above elements as required. The shape of the secondary battery of the present invention is not particularly limited, and batteries of various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape can be used.

以下、実施例を用いて本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described using examples.

本発明の実施例として、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。   As an example of the present invention, a positive electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery were manufactured.

(実施例1)
(正極の作製)
π共役構造を有する有機化合物であるビスエチレンジチオテトラチアフルバレン0.9g、ポリアニリン0.05g、アセチレンブラック(導電材)0.05gを均一になるまで混合し溶剤として水を5mL加え、十分に混合した。
Example 1
(Preparation of positive electrode)
Mix 0.9 g of bisethylenedithiotetrathiafulvalene, an organic compound having a π-conjugated structure, 0.05 g of polyaniline, 0.05 g of acetylene black (conductive material) until uniform, add 5 mL of water as a solvent, and mix thoroughly did.

混合された溶液をアルミ箔(集電体)上に塗布し、80℃で30分乾燥した。乾燥後、これを直径14mmの円盤状に打ち抜いた。   The mixed solution was applied on an aluminum foil (current collector) and dried at 80 ° C. for 30 minutes. After drying, this was punched into a disk shape having a diameter of 14 mm.

以上により、本実施例の正極が製造された。   Thus, the positive electrode of this example was manufactured.

本実施例の正極において、ポリアニリンの導電率を測定した。測定結果を図1に示した。図1に示したように、0.4V(vs SHE)での導電率は1S/cmであり、0.6V(vs SHE)での導電率は0.001S/cmであった。すなわち、0.6Vでの導電率は、0.4Vでの導電率から50%以上減少している。また、0.6V(vs SHE)以上での導電率は、0.001S/cm以下であった。   In the positive electrode of this example, the conductivity of polyaniline was measured. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 1, the electrical conductivity at 0.4 V (vs SHE) was 1 S / cm, and the electrical conductivity at 0.6 V (vs SHE) was 0.001 S / cm. That is, the conductivity at 0.6V is reduced by 50% or more from the conductivity at 0.4V. The conductivity at 0.6 V (vs SHE) or higher was 0.001 S / cm or lower.

なお、本実施例において使用されたポリアニリンは、PTS(パラトルエンスルホン酸)を40mass%ドーパントとして含むポリピロールである。   The polyaniline used in this example is polypyrrole containing PTS (paratoluenesulfonic acid) as a 40 mass% dopant.

(負極)
負極は、直径15mmの円盤状の金属リチウムを用いた。
(Negative electrode)
As the negative electrode, disc-shaped metallic lithium having a diameter of 15 mm was used.

(電解液の調整)
エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)を4:3:3の質量比で混合し、この混合有機溶媒にLiPFを1モル/リットルの濃度で溶解し、電解液とした。
(Electrolyte adjustment)
Ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) 4: 3: were mixed at a mass ratio of 3, LiPF 6 was dissolved in this mixed organic solvent at a concentration of 1 mole / liter, the electrolyte A liquid was used.

(電池の組み立て)
製造された本実施例の正極を用いてコイン電池を製造した。本実施例のコイン電池1を断面図で図2に示した。本実施例のコイン電池は、正極2、負極3、電解液4およびセパレータ7を有する。負極3には金属リチウムを、電解液4は調製した前記電解液を、セパレータ7は厚さ25μmのポリエチレン製の多孔質膜を用いた。なお、正極2は正極集電体2aをもち、負極3は負極集電体3aをもつ。
(Battery assembly)
A coin battery was manufactured using the manufactured positive electrode of this example. The coin battery 1 of the present embodiment is shown in a sectional view in FIG. The coin battery of this example has a positive electrode 2, a negative electrode 3, an electrolyte solution 4, and a separator 7. The negative electrode 3 was made of metallic lithium, the electrolytic solution 4 was the prepared electrolytic solution, and the separator 7 was a 25 μm thick polyethylene porous membrane. The positive electrode 2 has a positive electrode current collector 2a, and the negative electrode 3 has a negative electrode current collector 3a.

これらの発電要素をステンレス製のケース(正極ケース50と負極ケース51から構成されている)中に収納した。正極ケース50と負極ケース51とは正極端子と負極端子とを兼ねている。正極ケース50と負極ケース51との間にはポリプロピレン製のガスケット6を介装することで密閉性と正極ケース50と負極ケース51との間の絶縁性とを担保している。   These power generation elements were housed in a stainless steel case (consisting of a positive electrode case 50 and a negative electrode case 51). The positive electrode case 50 and the negative electrode case 51 serve as a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. A gasket 6 made of polypropylene is interposed between the positive electrode case 50 and the negative electrode case 51 to ensure sealing and insulation between the positive electrode case 50 and the negative electrode case 51.

まず正極2を、正極ケース50上に、正極集電体2aが正極ケース50に当接した状態で置き、その上に多孔質ポリエチレンシートからなるセパレータ7をおいた。次に上記方法で調整した電解液3をケース内に注液した。   First, the positive electrode 2 was placed on the positive electrode case 50 in a state where the positive electrode current collector 2a was in contact with the positive electrode case 50, and a separator 7 made of a porous polyethylene sheet was placed thereon. Next, the electrolytic solution 3 prepared by the above method was poured into the case.

そして、内部に負極2を収容し、周辺部にガスケット6を装着した負極ケース51をかぶせ、外周をかしめて本実施例のリチウムイオン二次電池(コイン電池)が製造された。   And the negative electrode case 51 which accommodated the negative electrode 2 inside and fitted the gasket 6 to the peripheral part was covered, and the outer periphery was crimped, and the lithium ion secondary battery (coin battery) of the present Example was manufactured.

(比較例)
π共役構造を有する有機化合物であるビスエチレンジチオテトラチアフルバレン0.9g、アセチレンブラック(導電材)0.1gを均一になるまで混合し溶剤として水を5mL加え、十分に混合した。
(Comparative example)
0.9 g of bisethylenedithiotetrathiafulvalene, which is an organic compound having a π-conjugated structure, and 0.1 g of acetylene black (conductive material) were mixed until uniform, and 5 mL of water was added as a solvent and mixed thoroughly.

混合された溶液をアルミ箔(集電体)上に塗布し、80℃で30分乾燥した。乾燥後、これを直径14mmの円盤状に打ち抜いた。   The mixed solution was applied on an aluminum foil (current collector) and dried at 80 ° C. for 30 minutes. After drying, this was punched into a disk shape having a diameter of 14 mm.

以上により、本比較例の正極が製造された。   The positive electrode of this comparative example was manufactured by the above.

その後、比較例の正極を用いて、実施例の時と同様にして、本比較例のリチウムイオン二次電池(コイン電池)が製造された。   Thereafter, using the positive electrode of the comparative example, the lithium ion secondary battery (coin battery) of the comparative example was manufactured in the same manner as in the example.

(評価)
実施例及び比較例で製造した電池の評価として、サイクル特性及び初期充電容量を調べた。
(Evaluation)
As evaluation of the batteries manufactured in Examples and Comparative Examples, cycle characteristics and initial charge capacity were examined.

(試験方法)
まず、充電電流0.10mA/cmで4.1Vまで定電流充電し、放電電流0.10mA/cmで3.0Vまで定電流放電を行った。この時の放電容量を初回放電容量とした。
(Test method)
First, constant current charging to 4.1V at a charging current 0.10mA / cm 2, was constant current discharge to 3.0V at a discharge current 0.10mA / cm 2. The discharge capacity at this time was defined as the initial discharge capacity.

初回充放電後、充電電流0.10mA/cmで4.1Vまで定電流充電し、放電電流0.10mA/cmで3.0Vまで定電流放電のサイクルを繰り返して行った。この充放電の20,50回目における放電容量を測定し、放電容量比として表1に示した。なお、表1においては、初回放電容量を100とし、20,50サイクル目の放電容量と初回放電容量とから、下記式により放電容量比を求めた。なお、25℃の雰囲気で充放電及び放電容量の測定を行った。 After initial charge and discharge, a constant current charging to 4.1V at a charging current 0.10mA / cm 2, was repeated cycles of constant current discharge to 3.0V at a discharge current 0.10mA / cm 2. The discharge capacities at the 20th and 50th charge / discharge cycles were measured and are shown in Table 1 as discharge capacity ratios. In Table 1, the initial discharge capacity was set to 100, and the discharge capacity ratio was determined from the following formula using the discharge capacity at the 20th and 50th cycles and the initial discharge capacity. In addition, the measurement of charging / discharging and discharge capacity was performed in 25 degreeC atmosphere.

放電容量比=[(所定のサイクルでの放電容量)/(初回放電容量)]×100   Discharge capacity ratio = [(discharge capacity in a predetermined cycle) / (initial discharge capacity)] × 100

Figure 2010129279
Figure 2010129279

表1に示したように、実施例のコイン電池は、20サイクル目及び50サイクル目のいずれにおいても、比較例のコイン電池よりも高い放電容量比であることが確認できる。つまり、本実施例のコイン電池は、比較例のコイン電池よりもサイクル特性に優れた電池となっていることが確認できた。   As shown in Table 1, it can be confirmed that the coin battery of the example has a higher discharge capacity ratio than the coin battery of the comparative example in both the 20th cycle and the 50th cycle. That is, it was confirmed that the coin battery of the present example was a battery having better cycle characteristics than the coin battery of the comparative example.

つづいて、初回充放電後、容量の90%まで充電を行った(実施例は3.0Vから4.1Vまで、比較例は3.0Vから3.7Vまで)場合の充電容量を測定し、充放電容量比として表2に示した。表2においても、表1の時と同様に、満充電時の容量(実施例は4.1V,比較例は3.7V)に対する比で表した。   Subsequently, after the first charge / discharge, the charge capacity was measured up to 90% of the capacity (from 3.0 V to 4.1 V in the example, from 3.0 V to 3.7 V in the comparative example), The charge / discharge capacity ratio is shown in Table 2. In Table 2, as in the case of Table 1, it is expressed as a ratio to the capacity at full charge (4.1 V in the example and 3.7 V in the comparative example).

Figure 2010129279
Figure 2010129279

表2に示したように、実施例のコイン電池は、98%とコイン電池の容量のほぼ全てを使用できることが確認された。これに対し、比較例のコイン電池は、90%と実施例よりも低い容量しか使用できないことが確認された。つまり、本実施例のコイン電池は、比較例のコイン電池よりも電池容量に優れた電池となっていることが確認できた。   As shown in Table 2, it was confirmed that the coin battery of the example can use almost all of the capacity of the coin battery, which is 98%. On the other hand, it was confirmed that the coin battery of the comparative example can use only 90% lower capacity than the example. That is, it was confirmed that the coin battery of this example was a battery having a battery capacity superior to that of the coin battery of the comparative example.

上記したように、実施例のコイン電池は、π共役構造を有する有機化合物(ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン)を活物質として有する正極が、所定の電位を超えて電位が上昇したときに、その導電率が50%以上減少する化合物(ポリアニリン)を有することで、電池の充放電時にビスエチレンジチオテトラチアフルバレンが解列する高電位(3.7V以上)となっても、ポリアニリンの導電率が低くなることで、電極の導電率が減少する。そして、電極の電位が高くなり、電極反応の電圧容量を示す電位にまで直ぐに到達する。つまり、π電子共役雲を有する有機化合物が分解する電位範囲(所定の電位以上の電位)に電極がいる期間が短くなる。この結果、π電子共役雲を有する有機化合物が解列して溶出することが抑えられる。この結果、本実施例のコイン電池は、高電位における電極からの有機化合物の溶出を抑制し、サイクル特性に優れた電極となっている。   As described above, in the coin battery of the example, when the positive electrode having an organic compound (bisethylenedithiotetrathiafulvalene) having a π-conjugated structure as an active material rises above a predetermined potential, its conductivity is increased. By having a compound (polyaniline) whose rate is reduced by 50% or more, even when the battery is charged / discharged, the electrical conductivity of polyaniline is low even when the bisethylenedithiotetrathiafulvalene is disconnected at a high potential (3.7 V or more). As a result, the conductivity of the electrode decreases. And the electric potential of an electrode becomes high and reaches | attains immediately to the electric potential which shows the voltage capacity of an electrode reaction. That is, the period during which the electrode is in the potential range (potential greater than or equal to a predetermined potential) in which the organic compound having the π electron conjugated cloud is decomposed is shortened. As a result, it is possible to suppress the organic compound having the π electron conjugated cloud from being separated and eluted. As a result, the coin battery of this example suppresses elution of the organic compound from the electrode at a high potential, and is an electrode having excellent cycle characteristics.

実施例のポリアニリンの導電率の測定結果を示したグラフである。It is the graph which showed the measurement result of the electrical conductivity of the polyaniline of an Example. 実施例で製造したコイン電池の構造を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows roughly the structure of the coin battery manufactured in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1:コイン電池
2:正極 2a:正極集電体
3:負極 3a:負極集電体
4:電解液
50:正極ケース 51:負極ケース
6:ガスケット
7:セパレータ
1: Coin battery 2: Positive electrode 2a: Positive electrode current collector 3: Negative electrode 3a: Negative electrode current collector 4: Electrolytic solution 50: Positive electrode case 51: Negative electrode case 6: Gasket 7: Separator

Claims (10)

二次電池の正極と負極の少なくとも一方を形成する二次電池用電極において、
π電子共役雲を有する有機化合物と、
所定の電位を超えて電位が上昇したときに、その導電率が50%以上減少する化合物と、
を有することを特徴とする二次電池用電極。
In the secondary battery electrode forming at least one of the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery,
an organic compound having a π-electron conjugated cloud;
A compound whose conductivity decreases by 50% or more when the potential rises above a predetermined potential;
An electrode for a secondary battery, comprising:
前記π電子共役雲を有する有機化合物は、下記の化1式に示される構造を有する請求項1記載の二次電池用電極。
Figure 2010129279
(ここで、R1〜4は、鎖状または環状の脂肪族基であり、それぞれが同じ基であっても異なる基であってもいずれでもよい。また、Xは、硫黄原子、酸素原子、炭素原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子及びハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種である。)
2. The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the organic compound having the π-electron conjugated cloud has a structure represented by the following chemical formula 1.
Figure 2010129279
(Here, R1-4 are chain or cyclic aliphatic groups, each of which may be the same or different, and X may be a sulfur atom, an oxygen atom, or a carbon. (At least one selected from the group consisting of an atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom, and a halogen atom.)
前記π電子共役雲を有する有機化合物は、ビスエチレンジチオテトラチアフルバレン又はその誘導体を含有する請求項1〜2のいずれかに記載の二次電池用電極。   The secondary battery electrode according to claim 1, wherein the organic compound having the π-electron conjugated cloud contains bisethylenedithiotetrathiafulvalene or a derivative thereof. 前記導電率が変化する化合物は、3.7V(Li/Li)以上の電位での導電率が1S/cm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池用電極。 The electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound in which the conductivity changes has a conductivity at a potential of 3.7 V (Li / Li + ) or more of 1 S / cm or less. 前記導電率が変化する化合物は、下記の化2式に示されるポリアニリン化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用電極。
Figure 2010129279
The electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the compound whose electrical conductivity changes is a polyaniline compound represented by the following chemical formula 2.
Figure 2010129279
前記導電率が変化する化合物は、下記の化3式に示されるポリアニリン誘導体である請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池用電極用電極。
Figure 2010129279
(ここで、R5〜R12は、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルケニル基、置換又は無置換のシクロアルキル基、置換又は無置換の芳香族基、置換又は無置換のアラルキル基、ヒドロキシル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアシル基、カルボキシル基、置換又は無置換のアルコキシカルボニル基、シアノ基、置換又は無置換のアミノ基、置換又は無置換のアリールオキシ基、置換又は無置換のアリールオキシカルボニル基、ニトロ基、ニトロソ基、ハロゲン原子、もしくは水素原子である。また、R5〜R12は、それぞれが、同じ基であっても、異なる基であっても、いずれでもよい。ただし、R5〜R12が脂肪族基を含む基である場合に、この脂肪族基は、飽和又は不飽和のいずれでも、置換又は無置換のいずれでも、鎖状、環状又は分岐状のいずれでもよく、1個以上の酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素又はハロゲン原子を含んでもよい。R5〜R12が芳香族基を含む場合、この芳香族基は、置換又は無置換のいずれでもよく、1個以上の酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素又はハロゲン原子を含んでもよい。R5〜R12がヒドロキシル基を含む場合、このヒドロキシル基は、金属原子と塩を形成していてもよい。R5〜R12がアルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アミノ基のいずれかを含む場合、これら官能基は、置換又は無置換のいずれでもよく、1個以上の酸素、窒素、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素又はハロゲン原子を含んでもよい。さらに、R5〜R12は、それぞれの官能基間で環を形成してもよい。)
The electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the compound that changes the conductivity is a polyaniline derivative represented by the following chemical formula 3.
Figure 2010129279
(Here, R5 to R12 are substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted alkenyl groups, substituted or unsubstituted cycloalkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic groups, substituted or unsubstituted aralkyl groups. , Hydroxyl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted acyl group, carboxyl group, substituted or unsubstituted alkoxycarbonyl group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted aryloxy A group, a substituted or unsubstituted aryloxycarbonyl group, a nitro group, a nitroso group, a halogen atom, or a hydrogen atom, and R5 to R12 may be the same group or different groups. However, when R5 to R12 are groups containing an aliphatic group, the aliphatic group may be substituted or substituted, either saturated or unsaturated. Any one of unsubstituted, chain-like, cyclic or branched may be contained, and it may contain one or more oxygen, nitrogen, sulfur, silicon, phosphorus, boron or halogen atoms, and R5 to R12 contain an aromatic group. In this case, the aromatic group may be either substituted or unsubstituted and may contain one or more oxygen, nitrogen, sulfur, silicon, phosphorus, boron, or halogen atoms. This hydroxyl group may form a salt with a metal atom, and when R5 to R12 contain any one of an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, and an amino group, these functional groups may be substituted or unsubstituted. It may contain one or more oxygen, nitrogen, sulfur, silicon, phosphorus, boron or halogen atoms, and R5 to R12 may form a ring between the respective functional groups. It has.)
前記二次電池用電極は、
集電体と、
該集電体の表面上に形成された、前記電位により導電率が変化する化合物及び前記π電子共役雲を有する有機化合物を有する電極合剤層と、
を有し、
該電極合剤層全体の質量を100mass%としたときに、2〜100mass%で該π電子共役雲を有する有機化合物が含まれる請求項1〜6のいずれかに記載の二次電池用電極。
The secondary battery electrode is:
A current collector,
An electrode mixture layer formed on the surface of the current collector and having a compound whose conductivity varies with the potential and an organic compound having the π-electron conjugated cloud;
Have
The electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein an organic compound having the π-electron conjugated cloud is contained at 2 to 100 mass% when the mass of the entire electrode mixture layer is 100 mass%.
リチウム電池用正極として用いられる請求項1〜7のいずれかに記載の二次電池用電極。   The secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 7, which is used as a positive electrode for a lithium battery. 請求項1〜8のいずれかに記載の二次電池用電極を少なくとも一方に用いてなる正極及び負極と、電解液と、を有することを特徴とする二次電池。   A secondary battery comprising: a positive electrode and a negative electrode each using at least one of the electrodes for a secondary battery according to claim 1; and an electrolytic solution. 請求項1〜8のいずれかに記載の二次電池用電極よりなる正極と、負極と、該正極と該負極との間に配されるセパレータと、非水電解液と、を有する請求項9記載の二次電池。   The positive electrode which consists of the electrode for secondary batteries in any one of Claims 1-8, a negative electrode, the separator distribute | arranged between this positive electrode and this negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The secondary battery as described.
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