JP2011146346A - Active material for secondary battery, and secondary battery - Google Patents

Active material for secondary battery, and secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2011146346A
JP2011146346A JP2010008264A JP2010008264A JP2011146346A JP 2011146346 A JP2011146346 A JP 2011146346A JP 2010008264 A JP2010008264 A JP 2010008264A JP 2010008264 A JP2010008264 A JP 2010008264A JP 2011146346 A JP2011146346 A JP 2011146346A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
active material
chemical
polymer compound
chemical formula
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.)
Granted
Application number
JP2010008264A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5455669B2 (en
Inventor
Atsushi Fukaya
淳 深谷
Kyohei Usami
恭平 宇佐美
Ryuichi Yamamoto
隆一 山本
Masahiro Abe
正宏 阿部
Takayuki Iijima
孝幸 飯島
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.)
Denso Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Denso Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
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 Denso Corp, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Denso Corp
Priority to JP2010008264A priority Critical patent/JP5455669B2/en
Publication of JP2011146346A publication Critical patent/JP2011146346A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5455669B2 publication Critical patent/JP5455669B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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 an active material for a secondary battery capable of achieving the secondary battery superior in large current charge and discharge characteristics and high in energy density, and the secondary battery using it. <P>SOLUTION: The active material for the secondary battery has a polymer compound having a radical site in the side chain and having a polyphenylene vinylene structure and/or polyphenylene thiophene structure in the main chain. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、大電流充放電特性に優れ且つエネルギー密度が高い二次電池が実現できる二次電池用活物質及びそれを用いた二次電池に関するものである。   The present invention relates to an active material for a secondary battery that can realize a secondary battery that is excellent in large current charge / discharge characteristics and has a high energy density, and a secondary battery using the same.

ノート型コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等電子機器の普及に伴い、これら電子機器を駆動するための二次電池の需要が拡大している。近年、これら電子機器は高機能化の進展に伴い消費電力が増大していることや、小型化が期待されていることから、二次電池に対しては容量の増大が求められている。二次電池の中でもリチウムイオン二次電池は高容量化が可能であることから種々の電子機器に利用されている。   With the widespread use of electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and digital cameras, the demand for secondary batteries for driving these electronic devices is increasing. In recent years, the power consumption of these electronic devices has increased with the progress of higher functionality, and the reduction in size is expected. Therefore, an increase in capacity is required for secondary batteries. Among secondary batteries, lithium ion secondary batteries are used in various electronic devices because of their high capacity.

しかし、一般的なリチウムイオン二次電池は、正極に比重の大きなリチウム含有遷移金属酸化物を用いているので、単位質量当りの二次電池容量は充分とは言えず、より軽量の電極材料を用いて高容量二次電池を開発しようとする試みが検討されてきた。   However, since a general lithium ion secondary battery uses a lithium-containing transition metal oxide having a large specific gravity for the positive electrode, it cannot be said that the secondary battery capacity per unit mass is sufficient, and a lighter electrode material can be used. Attempts to develop high-capacity secondary batteries using the same have been studied.

例えば、特許文献1には、導電性高分子を正極もしくは負極の材料とする二次電池が開示されている。これは導電性高分子の酸化還元に伴う電解質イオンのドープ、脱ドープ反応を原理とした二次電池である。   For example, Patent Document 1 discloses a secondary battery using a conductive polymer as a positive electrode or negative electrode material. This is a secondary battery based on the principle of doping and dedoping of electrolyte ions accompanying redox of a conductive polymer.

導電性高分子は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成されているため、単位質量当たりの二次電池容量の高容量化が期待された。しかしながら、導電性高分子の酸化又は還元反応によって生じる電解質イオンのドープはπ電子共役系の広い範囲にわたり非局在化し、それらが相互作用する性質があるため、電解質イオンのドープ量、すなわち二次電池容量を制限する。そのため、導電性高分子を電極材料とする二次電池では軽量化という点では一定の効果があるものの、大容量という点からは不充分である。   Since the conductive polymer is composed only of elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, it is expected to increase the capacity of the secondary battery per unit mass. However, the doping of the electrolyte ions caused by the oxidation or reduction reaction of the conductive polymer is delocalized over a wide range of π-electron conjugated systems and has the property of interacting with them. Limit battery capacity. Therefore, a secondary battery using a conductive polymer as an electrode material has a certain effect in terms of weight reduction, but is insufficient in terms of a large capacity.

一方、特許文献2には電極反応に関与する物質としてラジカル化合物を用いる二次電池が開示されている。これは、安定ラジカルの酸化還元に伴う電解質イオンのドープ、脱ドープ反応を原理とした電池である。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a secondary battery using a radical compound as a substance involved in the electrode reaction. This is a battery based on the principle of doping and dedoping reactions of electrolyte ions accompanying redox of stable radicals.

ラジカル化合物も、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成されたものであり、更にラジカル化合物では反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在するので、反応部位の濃度を増大させることができるため高容量二次電池が期待できる。しかも、この酸化還元過程において、分子内の化学結合状態の変化やリチウム電池の正極材であるリチウム含有遷移金属酸化物の様な固体内のイオン拡散過程を伴わないため酸化還元反応速度が大きく、大電流での充放電が可能である。   Radical compounds are also composed only of elements with a low specific gravity such as carbon and nitrogen. Furthermore, in radical compounds, unpaired electrons that react are localized in radical atoms, increasing the concentration of reactive sites. Therefore, a high capacity secondary battery can be expected. Moreover, in this oxidation-reduction process, the oxidation-reduction reaction rate is large because there is no change in the chemical bonding state in the molecule and no ion diffusion process in the solid like the lithium-containing transition metal oxide that is the positive electrode material of the lithium battery, Charging / discharging with a large current is possible.

米国特許第4442187号公報U.S. Pat. No. 4,442,187 特許第3687736号公報Japanese Patent No. 3687736

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、大電流充放電特性に優れ且つエネルギー密度の高い二次電池が実現できる二次電池用活物質及びそれを用いた二次電池を提供することを解決すべき課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an active material for a secondary battery capable of realizing a secondary battery having excellent large current charge / discharge characteristics and high energy density, and a secondary battery using the same. Is a problem to be solved.

本発明者らは上記課題を解決する目的で鋭意検討を行った結果、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies aimed at solving the above-mentioned problems, the present inventors have made the present invention.

すなわち、請求項1に記載の本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、化43〜45で表される高分子化合物の少なくとも一種を有することを特徴とする。   That is, the active material for a secondary battery of the present invention according to claim 1 is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and includes at least one of the polymer compounds represented by chemical formulas 43 to 45. It is characterized by having.

(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化46〜48で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数であり、nの値はそれぞれ独立して選択可能である。) (Note that R1 to R4 are independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any one of structures represented by Chemical formulas 46 to 48. (N is a positive integer, and the values of n can be selected independently.)

(化46〜48は、*の部分で、前記化43〜45のベンゼン環の炭素原子に結合する。化46〜48中、RはH、OH、CH3又はNH2である。化46〜48中、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化49〜53のいずれかで置換されてもよい。) (Chemical 46-48 is the part of *, and is bonded to the carbon atom of the benzene ring of Chemical Formula 43-45. In Chemical Formula 46-48, R is H, OH, CH3 or NH2. , Y is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH = N-, -S-, -CO-, may be substituted with any of Chemical Formulas 49 to 53.)

請求項3に記載の本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、化55で表される高分子化合物を有することを特徴とする。   The active material for a secondary battery according to a third aspect of the present invention is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and has a polymer compound represented by Chemical formula 55.

(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化56〜58で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数である。) (Note that R1 to R4 are each independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any of the structures represented by Chemical formulas 56 to 58.) N is a positive integer.)

(化56〜58は、*の部分で、前記化55のベンゼン環の炭素原子に結合する。化56〜58で、RはH、OH、CH3又はNH2である。化56〜58で、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化59〜63で置換されてもよい。) (Chemical 56-58 is the portion of * and is bonded to the carbon atom of the benzene ring of Chemical Formula 55. In Chemical Formula 56-58, R is H, OH, CH 3 or NH 2. Is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH═N -, -S-, -CO-, may be substituted with chemical formulas 59-63.)

請求項5に記載の本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、化65〜67で表される単位化合物の少なくとも一種を主成分とする単量体混合物を、単位化合物のR1〜R4以外に結合した水素が脱離して重合した高分子化合物を有することを特徴とする。   The active material for a secondary battery of the present invention according to claim 5 is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and has at least one unit compound represented by Chemical Formulas 65 to 67 as a main component. The monomer mixture is characterized by having a polymer compound polymerized by elimination of hydrogen bonded to units other than R1 to R4 of the unit compound.

(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化68〜70で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数である。) (Note that R1 to R4 are each independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any one of structures represented by Chemical formulas 68 to 70. N is a positive integer.)

(化68〜70は、*の部分で、前記化65〜67のベンゼン環の炭素原子に結合する。化68〜70で、RはH、OH、CH3又はNH2である。化68〜70で、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化71〜75で置換されてもよい。) (Chemical 68-70 is the part of *, and it couple | bonds with the carbon atom of the benzene ring of the said chemical | chemical formula 65-67. In Chemical formula 68-70, R is H, OH, CH3, or NH2. , Y is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH ═N—, —S—, —CO—, may be substituted with Chemical Formulas 71 to 75.)

請求項6に記載の本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、化76で表される単位化合物を主成分とする単量体混合物を、単位化合物のR1〜R4以外に結合した水素が脱離して重合した高分子化合物を有することを特徴とする。   The active material for a secondary battery of the present invention according to claim 6 is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and is a monomer mixture mainly composed of a unit compound represented by Chemical formula 76 Is characterized by having a polymer compound polymerized by elimination of hydrogen bonded to units other than R1 to R4 of the unit compound.

(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化77〜79で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数である。) (Note that R1 to R4 are each independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any one of structures represented by Chemical Formulas 77 to 79. N is a positive integer.)

(化77〜79は、*の部分で、前記化76のベンゼン環の炭素原子に結合する。化77〜79で、RはH、OH、CH3又はNH2である。化77〜79で、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化80〜84で置換されてもよい。) (Chemical 77-79 is the portion of * and is bonded to the carbon atom of the benzene ring of Chemical Formula 76. In Chemical Formula 77-79, R is H, OH, CH3 or NH2. In Chemical Formula 77-79, Y Is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH═N -, -S-, -CO-, may be substituted with chemical formulas 80 to 84.)

請求項10に記載の本発明の二次電池は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の二次電池用活物質を用いた電極と、電解質と、を有することを特徴とする。   A secondary battery according to a tenth aspect of the present invention includes an electrode using the active material for a secondary battery according to any one of the first to ninth aspects, and an electrolyte.

本発明の二次電池用活物質は、側鎖にラジカル部位をもつとともに、主鎖にポリフェニレンビニレン構造及び/又はポリフェニレンチオフェン構造をもつ高分子化合物を有する。この高分子化合物は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成された化合物であり、更に反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在するので、反応部位の濃度を増大させることができることから、二次電池に用いたときに高容量化を達成できる。   The active material for a secondary battery of the present invention has a polymer compound having a radical site in the side chain and a polyphenylene vinylene structure and / or a polyphenylene thiophene structure in the main chain. This polymer compound is composed only of elements with a low specific gravity, such as carbon and nitrogen, and since unreacted unpaired electrons are localized in radical atoms, the concentration of the reaction site can be increased. As a result, high capacity can be achieved when used in a secondary battery.

さらに、この酸化還元過程において、分子内の化学結合状態の変化やリチウム電池の正極材であるリチウム含有遷移金属酸化物の様な固体内のイオン拡散過程を伴わないため酸化還元反応速度が大きく、大電流での充放電が実現できるため、この二次電池用活物質を採用することで、大電流充放電特性に優れ、かつエネルギー密度が高い二次電池が実現できる。   Furthermore, in this oxidation-reduction process, the oxidation-reduction reaction rate is large because there is no change in the chemical bonding state in the molecule and the ion diffusion process in the solid like the lithium-containing transition metal oxide that is the positive electrode material of the lithium battery, Since charging / discharging with a large current can be realized, a secondary battery having excellent large current charging / discharging characteristics and high energy density can be realized by employing this active material for a secondary battery.

実施例1のコイン型電池の構成を示した断面図である。1 is a cross-sectional view showing a configuration of a coin-type battery of Example 1. FIG.

(第一発明)
本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、上記の化43〜45で表される高分子化合物の少なくとも一種を有する。
(First invention)
The active material for a secondary battery of the present invention is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and has at least one of the polymer compounds represented by the above chemical formulas 43 to 45.

本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、上記の化43〜45(43〜53)に示したように、側鎖に安定なラジカル部位をもち、主鎖にポリフェニレンビニレン構造を備えている。   The polymer compound contained in the active material for a secondary battery according to the present invention has a stable radical site in the side chain and a polyphenylene vinylene structure in the main chain as shown in the above chemical formulas 43 to 45 (43 to 53). It has.

上記の化43〜45(43〜53)に示した高分子化合物は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成された化合物であることから、単位質量当たりの二次電池容量を高容量化できる二次電池を得られる効果を発揮する。   Since the polymer compounds shown in the above chemical formulas 43 to 45 (43 to 53) are composed only of elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, the secondary battery capacity per unit mass is increased. The effect that the secondary battery which can be obtained is obtained is exhibited.

また、本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在しているので、反応部位の濃度を増大させることができ、活物質が用いられる二次電池の高容量化を期待できる効果を発揮する。   In addition, the polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention has unreacted unreacted electrons localized in radical atoms, so that the concentration of reactive sites can be increased, The effect which can expect the increase in capacity | capacitance of the secondary battery in which a substance is used is exhibited.

さらに、酸化還元過程において、分子内の化学結合状態の変化やリチウム電池の正極材であるリチウム含有遷移金属酸化物の様な固体内のイオン拡散過程を伴わないため酸化還元反応速度が大きく、大電流での充放電が実現できる。このため、本発明の二次電池用活物質を活物質に採用した二次電池は、大電流充放電特性に優れ、かつエネルギー密度が高いという効果を発揮できる。   In addition, the oxidation-reduction process has a large oxidation-reduction reaction rate because it does not involve a change in the chemical bonding state in the molecule or an ion diffusion process in the solid like the lithium-containing transition metal oxide that is the cathode material of a lithium battery. Charging / discharging with current can be realized. For this reason, the secondary battery which employ | adopted the active material for secondary batteries of this invention as an active material can exhibit the effect that it is excellent in a large current charge / discharge characteristic, and an energy density is high.

なお、上記したように、化43〜45(43〜53)に示した高分子化合物は、側鎖に化46〜48に示した安定なラジカル部位(ラジカル構造)をもっている。側鎖の安定なラジカル構造には、高分子化合物内において対カウンタイオンが出入りできる程度の空間(隣接する主鎖の間隔が10Å程度)を確保することが要求される。更に、安定ラジカル構造が、ポリフェニレンビニレン構造をもつ主鎖を作成する重合反応を阻害しない程度に離すことも要求される。そして、化46〜48中のYが、−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化49〜53のいずれかで置換されることで、この要求が満たされる。   As described above, the polymer compound represented by Chemical Formulas 43 to 45 (43 to 53) has a stable radical site (radical structure) represented by Chemical Formulas 46 to 48 in the side chain. A stable radical structure of the side chain is required to ensure a space (a distance between adjacent main chains is about 10 mm) that allows counter-counter ions to enter and exit the polymer compound. Furthermore, it is required that the stable radical structure be separated to such an extent that it does not inhibit the polymerization reaction that creates the main chain having a polyphenylene vinylene structure. In Formulas 46 to 48, Y is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O This requirement is satisfied by replacement with —, —NH—, —CH═N—, —S—, —CO—, or any one of Chemical Formulas 49 to 53.

上記の化43〜45で表される高分子化合物としては、たとえば、下記の化54式に示した高分子化合物をあげることができる。すなわち、本発明の二次電池用活物質において、高分子化合物は化54で表されることが好ましい。   Examples of the polymer compound represented by the above chemical formulas 43 to 45 include a polymer compound represented by the following chemical formula 54. That is, in the active material for a secondary battery of the present invention, the polymer compound is preferably represented by Formula 54.

(なお、m、pは0〜10の整数からそれぞれ独立に選択される。nは正の整数である。) (Note that m and p are each independently selected from integers of 0 to 10. n is a positive integer.)

(第二発明)
本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、上記の化55で表される高分子化合物を有する。
(Second invention)
The active material for a secondary battery according to the present invention is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and includes the polymer compound represented by the chemical formula 55.

本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、上記の化55に示したように、側鎖にラジカル部位をもつ高分子化合物であって、主鎖にポリフェニレンチオフェン構造を備えている。これらの高分子化合物は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成された化合物であることから、単位質量当たりの二次電池容量を高容量化できる二次電池を得られる効果を発揮する。   The polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention is a polymer compound having a radical site in the side chain as shown in Chemical Formula 55, and has a polyphenylenethiophene structure in the main chain. Yes. Since these polymer compounds are composed only of elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, they exhibit an effect of obtaining a secondary battery capable of increasing the capacity of the secondary battery per unit mass.

また、本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在しているので、反応部位の濃度を増大させることができ、活物質が用いられる二次電池の高容量化を期待できる効果を発揮する。   In addition, the polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention has unreacted unreacted electrons localized in radical atoms, so that the concentration of reactive sites can be increased, The effect which can expect the increase in capacity | capacitance of the secondary battery in which a substance is used is exhibited.

さらに、酸化還元過程において、分子内の化学結合状態の変化やリチウム電池の正極材であるリチウム含有遷移金属酸化物の様な固体内のイオン拡散過程を伴わないため酸化還元反応速度が大きく、大電流での充放電が実現できる。このため、本発明の二次電池用活物質を活物質に採用した二次電池は、大電流充放電特性に優れ、かつエネルギー密度が高いという効果を発揮できる。   In addition, the oxidation-reduction process has a large oxidation-reduction reaction rate because it does not involve a change in the chemical bonding state in the molecule or an ion diffusion process in the solid like the lithium-containing transition metal oxide that is the cathode material of a lithium battery. Charging / discharging with current can be realized. For this reason, the secondary battery which employ | adopted the active material for secondary batteries of this invention as an active material can exhibit the effect that it is excellent in a large current charge / discharge characteristic, and an energy density is high.

なお、上記したように、化55(55〜63)に示した高分子化合物は、側鎖に化56〜58に示した安定なラジカル部位(ラジカル構造)をもっている。側鎖の安定なラジカル構造には、高分子化合物内において対カウンタイオンが出入りできる程度の空間(隣接する主鎖の間隔が10Å程度)を確保することが要求される。更に、安定ラジカル構造が、ポリフェニレンチオフェン構造をもつ主鎖を作成する重合反応を阻害しない程度に離すことも要求される。そして、化56〜58中のYが、−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化59〜63のいずれかで置換されることで、この要求が満たされる。   As described above, the polymer compound represented by Chemical formula 55 (55 to 63) has a stable radical site (radical structure) represented by Chemical formulas 56 to 58 in the side chain. A stable radical structure of the side chain is required to ensure a space (a distance between adjacent main chains is about 10 mm) that allows counter-counter ions to enter and exit the polymer compound. Furthermore, it is also required that the stable radical structure be separated to such an extent that it does not inhibit the polymerization reaction that creates the main chain having a polyphenylenethiophene structure. In Formulas 56 to 58, Y is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O This requirement is satisfied by substitution with —, —NH—, —CH═N—, —S—, —CO—, or any of Chemical Formulas 59 to 63.

上記の化55で表される高分子化合物としては、たとえば、下記の化64式に示した高分子化合物をあげることができる。すなわち、本発明の二次電池用活物質において、高分子化合物は化64で表されることが好ましい。   Examples of the polymer compound represented by the chemical formula 55 include a polymer compound represented by the following chemical formula 64. That is, in the active material for a secondary battery of the present invention, the polymer compound is preferably represented by Chemical Formula 64.

(なお、m、pは0〜10の整数からそれぞれ独立に選択される。nは正の整数である。) (Note that m and p are each independently selected from integers of 0 to 10. n is a positive integer.)

(第三発明)
本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、上記の化65〜67(65〜75)で表される単位化合物の少なくとも一種を主成分とする単量体混合物を、単位化合物のR1〜R4以外に結合した水素が脱離して重合した高分子化合物を有する。本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、上記の化65〜67(65〜75)に示した単位化合物を重合しており、主鎖にポリフェニレンビニレン構造を備える高分子化合物となっている。また、この高分子化合物は、側鎖にラジカル部位をもつ高分子化合物となっている。すなわち、この高分子化合物は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成された化合物であることから、単位質量当たりの二次電池容量を高容量化できる二次電池を得られる効果を発揮する。
(Third invention)
The active material for a secondary battery of the present invention is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and contains as a main component at least one of the unit compounds represented by the above chemical formulas 65 to 67 (65 to 75). The monomer mixture is a polymer compound polymerized by elimination of hydrogen bonded to units other than R1 to R4 of the unit compound. The polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention is a polymer compound obtained by polymerizing the unit compounds shown in the above chemical formulas 65 to 67 (65 to 75) and having a polyphenylene vinylene structure in the main chain. It has become. Moreover, this polymer compound is a polymer compound having a radical site in the side chain. That is, since this polymer compound is composed of only elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, it exhibits the effect of obtaining a secondary battery capable of increasing the capacity of the secondary battery per unit mass. .

また、本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在しているので、反応部位の濃度を増大させることができ、活物質が用いられる二次電池の高容量化を期待できる効果を発揮する。   In addition, the polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention has unreacted unreacted electrons localized in radical atoms, so that the concentration of reactive sites can be increased, The effect which can expect the increase in capacity | capacitance of the secondary battery in which a substance is used is exhibited.

さらに、酸化還元過程において、分子内の化学結合状態の変化やリチウム電池の正極材であるリチウム含有遷移金属酸化物の様な固体内のイオン拡散過程を伴わないため酸化還元反応速度が大きく、大電流での充放電が実現できる。このため、本発明の二次電池用活物質を活物質に採用した二次電池は、大電流充放電特性に優れ、かつエネルギー密度が高いという効果を発揮できる。   In addition, the oxidation-reduction process has a large oxidation-reduction reaction rate because it does not involve a change in the chemical bonding state in the molecule or an ion diffusion process in the solid like the lithium-containing transition metal oxide that is the cathode material of a lithium battery. Charging / discharging with current can be realized. For this reason, the secondary battery which employ | adopted the active material for secondary batteries of this invention as an active material can exhibit the effect that it is excellent in a large current charge / discharge characteristic, and an energy density is high.

なお、上記したように、化65〜67(65〜75)に示した高分子化合物は、側鎖に化68〜70に示した安定なラジカル部位(ラジカル構造)をもっている。側鎖の安定なラジカル構造には、高分子化合物内において対カウンタイオンが出入りできる程度の空間(隣接する主鎖の間隔が10Å程度)を確保することが要求される。更に、安定ラジカル構造が、ポリフェニレンビニレン構造をもつ主鎖を作成する重合反応を阻害しない程度に離すことも要求される。そして、化68〜70中のYが、−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化71〜75のいずれかで置換されることで、この要求が満たされる。   As described above, the polymer compound represented by Chemical Formulas 65 to 67 (65 to 75) has a stable radical site (radical structure) represented by Chemical Formulas 68 to 70 in the side chain. A stable radical structure of the side chain is required to ensure a space (a distance between adjacent main chains is about 10 mm) that allows counter-counter ions to enter and exit the polymer compound. Furthermore, it is required that the stable radical structure be separated to such an extent that it does not inhibit the polymerization reaction that creates the main chain having a polyphenylene vinylene structure. In Formula 68 to 70, Y is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O This requirement is satisfied by substituting any one of-, -NH-, -CH = N-, -S-, -CO-, and Chemical Formulas 71-75.

(第四発明)
本発明の二次電池用活物質は、二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、上記の化76で表される単位化合物を主成分とする単量体混合物を、単位化合物のR1〜R4以外に結合した水素が脱離して重合した高分子化合物を有する。本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、上記の化76(76〜84)に示した単位化合物を重合しており、主鎖にポリフェニレンチオフェン構造を備える高分子化合物となっている。また、この高分子化合物は、側鎖にラジカル部位をもつ高分子化合物となっている。すなわち、この高分子化合物は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成された化合物であることから、単位質量当たりの二次電池容量を高容量化できる二次電池を得られる効果を発揮する。
(Fourth invention)
The active material for a secondary battery of the present invention is an active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery, and a monomer mixture mainly composed of a unit compound represented by the chemical formula 76 is used as a unit compound. In addition to R 1 to R 4, hydrogen bonded to the polymer compound is eliminated and polymerized. The polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention is a polymer compound obtained by polymerizing the unit compound shown in Chemical Formula 76 (76 to 84) and having a polyphenylenethiophene structure in the main chain. ing. Moreover, this polymer compound is a polymer compound having a radical site in the side chain. That is, since this polymer compound is composed of only elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, it exhibits the effect of obtaining a secondary battery capable of increasing the capacity of the secondary battery per unit mass. .

また、本発明の二次電池用活物質に含まれる高分子化合物は、反応する不対電子がラジカル原子に局在化して存在しているので、反応部位の濃度を増大させることができ、活物質が用いられる二次電池の高容量化を期待できる効果を発揮する。   In addition, the polymer compound contained in the active material for a secondary battery of the present invention has unreacted unreacted electrons localized in radical atoms, so that the concentration of reactive sites can be increased, The effect which can expect the increase in capacity | capacitance of the secondary battery in which a substance is used is exhibited.

さらに、酸化還元過程において、分子内の化学結合状態の変化やリチウム電池の正極材であるリチウム含有遷移金属酸化物の様な固体内のイオン拡散過程を伴わないため酸化還元反応速度が大きく、大電流での充放電が実現できる。このため、本発明の二次電池用活物質を活物質に採用した二次電池は、大電流充放電特性に優れ、かつエネルギー密度が高いという効果を発揮できる。   In addition, the oxidation-reduction process has a large oxidation-reduction reaction rate because it does not involve a change in the chemical bonding state in the molecule or an ion diffusion process in the solid like the lithium-containing transition metal oxide that is the cathode material of a lithium battery. Charging / discharging with current can be realized. For this reason, the secondary battery which employ | adopted the active material for secondary batteries of this invention as an active material can exhibit the effect that it is excellent in a large current charge / discharge characteristic, and an energy density is high.

なお、上記したように、化76(76〜84)に示した高分子化合物は、側鎖に化77〜79に示した安定なラジカル部位(ラジカル構造)をもっている。側鎖の安定なラジカル構造には、高分子化合物内において対カウンタイオンが出入りできる程度の空間(隣接する主鎖の間隔が10Å程度)を確保することが要求される。更に、安定ラジカル構造が、ポリフェニレンチオフェン構造をもつ主鎖を作成する重合反応を阻害しない程度に離すことも要求される。そして、化77〜79中のYが、−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化80〜84のいずれかで置換されることで、この要求が満たされる。   As described above, the polymer compound represented by Chemical Formula 76 (76 to 84) has a stable radical site (radical structure) represented by Chemical Formulas 77 to 79 in the side chain. A stable radical structure of the side chain is required to ensure a space (a distance between adjacent main chains is about 10 mm) that allows counter-counter ions to enter and exit the polymer compound. Furthermore, it is also required that the stable radical structure be separated to such an extent that it does not inhibit the polymerization reaction that creates the main chain having a polyphenylenethiophene structure. Y in Chemical Formulas 77 to 79 is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O This requirement is satisfied by substituting any one of-, -NH-, -CH = N-, -S-, -CO-, and 80-84.

(第三及び第四発明)
上記の第三及び第四発明の二次電池用活物質において、高分子化合物を生成するための重合反応は、特に限定しない。そして、一般的な化学重合により何らかの有機溶剤に可溶性の高分子化合物を製造してもよい。有機溶媒に可溶な高分子化合物を製造すれば、溶液を塗布・乾燥することで電極の形成を行うことができる。また、高分子化合物として溶媒に不溶なものであっても、集電体の表面上に重合した高分子化合物が付着するようにすることもできる。例えば、電解重合などを例示できる。
(Third and fourth inventions)
In the active material for secondary batteries of the third and fourth inventions described above, the polymerization reaction for producing the polymer compound is not particularly limited. A polymer compound that is soluble in any organic solvent may be produced by general chemical polymerization. If a polymer compound soluble in an organic solvent is produced, an electrode can be formed by applying and drying the solution. Further, even if the polymer compound is insoluble in a solvent, the polymerized polymer compound can be attached to the surface of the current collector. For example, electrolytic polymerization can be exemplified.

更に、第三及び第四発明の二次電池用活物質においては、化65〜67(65〜75),化76(76〜84)に示した単位化合物以外にも、他の単量体を共重合させてもよい。共重合可能なその他の単量体としては特に限定しないが、導電性が充分に発揮できるような構造をもつもの(例えば、ピロール、1以上の水素原子が炭素数1〜10のアルキル基にて置換されたピロール、チオフェン、1以上の水素原子が炭素数1〜10のアルキル基にて置換されたチオフェン)が採用できる。その他の単量体を共重合することで、電解液に対する親和性や安定性を制御したりすることができる。   Furthermore, in the active material for secondary batteries of the third and fourth inventions, in addition to the unit compounds shown in Chemical formulas 65 to 67 (65 to 75) and Chemical formula 76 (76 to 84), other monomers may be added. It may be copolymerized. Although it does not specifically limit as another monomer which can be copolymerized, It has a structure which can fully exhibit electroconductivity (For example, pyrrole, one or more hydrogen atoms are C1-C10 alkyl groups. Substituted pyrrole, thiophene, and thiophene in which one or more hydrogen atoms are substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms can be employed. By copolymerizing other monomers, it is possible to control the affinity and stability to the electrolytic solution.

すなわち、上記の第三及び第四発明の二次電池用活物質において、単量体混合物は、ピロール、1以上の水素原子が炭素数1〜10のアルキル基にて置換されたピロール、チオフェン、1以上の水素原子が炭素数1〜10のアルキル基にて置換されたチオフェンの少なくとも一種を含むことが好ましい。   That is, in the active material for a secondary battery according to the third and fourth inventions described above, the monomer mixture includes pyrrole, pyrrole in which one or more hydrogen atoms are substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, thiophene, It is preferable that one or more hydrogen atoms include at least one thiophene substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

これらの複素環式芳香族化合物は、上記した第三〜第四発明の単位化合物(化65〜67(65〜75),化76(76〜84))と共重合させて導電性高分子化合物を形成することが可能である。そして、これらの複素環式芳香族化合物の電池を構成したときに、電極反応に寄与する。つまり、これらの複素環式芳香族化合物の種類や添加量を調節することで、電極活物質、その電極活物質を有する電極及び二次電池の性能を調節できる。   These heterocyclic aromatic compounds are copolymerized with the above-described unit compounds of the third to fourth inventions (Chemical Formulas 65 to 67 (65 to 75), Chemical Formula 76 (76 to 84)) to form conductive polymer compounds. Can be formed. And when the battery of these heterocyclic aromatic compounds is comprised, it contributes to an electrode reaction. That is, the performance of the electrode active material, the electrode having the electrode active material, and the secondary battery can be adjusted by adjusting the type and addition amount of these heterocyclic aromatic compounds.

複素環式芳香族化合物としては、水素が脱離することで上記の単位化合物と共重合できること、並びに、上記の単位化合物と共重合することで共役系を形成できるものを用いることができる。   As the heterocyclic aromatic compound, those capable of copolymerizing with the above unit compound by elimination of hydrogen and those capable of forming a conjugated system by copolymerizing with the above unit compound can be used.

単量体として上述したような導電性が充分に発揮できる構造をもつ複素環式芳香族化合物を採用する場合は、化65〜67(65〜75),化76(76〜84)に示した単位化合物と、その他の単量体と、が合わさった混合物が単量体混合物中で主成分として存在すればよい。化65〜67(65〜75),化76(76〜84)に示した単位化合物と、その他の単量体との混合比は特に限定しないが、1:10〜10:1程度の範囲を採用することができる。特に化65〜67(65〜75),化76(76〜84)に示した単位化合物を1/2以上含有することが望ましい。   In the case where a heterocyclic aromatic compound having a structure that can sufficiently exhibit conductivity as described above is used as a monomer, the compounds are shown in Chemical formulas 65 to 67 (65 to 75) and Chemical formulas 76 (76 to 84). A mixture in which the unit compound and other monomers are combined may be present as a main component in the monomer mixture. The mixing ratio of the unit compounds shown in Chemical formulas 65 to 67 (65 to 75) and Chemical formula 76 (76 to 84) and other monomers is not particularly limited, but ranges from about 1:10 to 10: 1. Can be adopted. In particular, it is desirable to contain ½ or more of the unit compounds shown in Chemical formulas 65 to 67 (65 to 75) and Chemical formulas 76 (76 to 84).

(各発明のその他の構成)
本発明の二次電池用活物質は、上記の第一〜第四発明に記載のように、側鎖にラジカル部位をもち、主鎖にポリフェニレンビニレン構造及び/又はポリフェニレンチオフェン構造をもつ高分子化合物を有する。この高分子化合物の分子量は特に限定するものではない。例えば、二次電池を形成したときに、二次電池に用いられる電解液に溶解して散逸しない程度の分子量を採用したり、固体となる分子量を採用できる。具体的には、分子量が1000〜100000程度の値を採用できる。従って、分子量に応じて各式中のnの値を決定することができる。具体的には、1000〜50000の範囲内であることが好ましい。更に具体的には、高分子化合物が上記の化54であり、リチウム電池(リチウムイオン電池)に用いられるときには、1000〜50000の範囲内であることが好ましい。高分子化合物が上記の化64であり、リチウム電池(リチウムイオン電池)に用いられるときには、1000〜50000の範囲内であることが好ましい。
(Other configurations of each invention)
The active material for a secondary battery of the present invention is a polymer compound having a radical site in the side chain and a polyphenylene vinylene structure and / or a polyphenylene thiophene structure in the main chain as described in the first to fourth inventions. Have The molecular weight of the polymer compound is not particularly limited. For example, when a secondary battery is formed, a molecular weight that does not dissolve and dissipate in the electrolyte used in the secondary battery can be employed, or a molecular weight that becomes a solid can be employed. Specifically, a value having a molecular weight of about 1000 to 100,000 can be adopted. Therefore, the value of n in each formula can be determined according to the molecular weight. Specifically, it is preferably in the range of 1000 to 50000. More specifically, when the polymer compound is the chemical formula 54 and is used for a lithium battery (lithium ion battery), it is preferably in the range of 1000 to 50000. When the polymer compound is the above-mentioned chemical formula 64 and used in a lithium battery (lithium ion battery), it is preferably in the range of 1000 to 50000.

本発明の二次電池用活物質は、上記の第一〜第四発明に記載のように、側鎖にラジカル部位をもつ高分子化合物を有すること以外の構成は、限定されるものではなく、従来公知の二次電池用活物質と同様の構成とすることができる。   As described in the first to fourth inventions above, the active material for a secondary battery of the present invention is not limited in configuration other than having a polymer compound having a radical site in the side chain, It can be set as the structure similar to the conventionally well-known active material for secondary batteries.

すなわち、上記の第一〜第四発明の二次電池用活物質は、化43〜45,55,65〜67,76に記載の高分子化合物だけではなく、従来の二次電池において活物質として用いられている化合物と混合して用いることができる。   That is, the active material for a secondary battery according to the first to fourth inventions is not only a polymer compound described in Chemical Formulas 43 to 45, 55, 65 to 67, 76, but also as an active material in a conventional secondary battery. It can be used by mixing with the compound used.

このような化合物としては、たとえば、リチウムイオン二次電池の正極活物質であるリチウム含有遷移金属酸化物をあげることができる。リチウム含有遷移金属酸化物は、Liイオン(Li)を脱挿入できる材料であり、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ることができる。具体的には、Li1−ZNiO、Li1−ZMnO、Li1−ZMn、Li1−ZCoOなどの金属酸化物系材料をあげることができる。さらに、Li1−ZβPOとしては、LiFePOをあげることができ、それらを1種以上含む化合物をあげることができる。なお、Zは0から1未満の数を示す。また、各々の金属酸化物系材料は、Li、Mg、Al、又はCo、Ti、Nb、Cr等の遷移金属を添加または置換した材料等であってもよい。さらに、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。 An example of such a compound is a lithium-containing transition metal oxide that is a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery. The lithium-containing transition metal oxide is a material that can insert and remove Li ions (Li + ), and includes a lithium-metal composite oxide having a layered structure or a spinel structure. Specific examples include metal oxide materials such as Li 1-Z NiO 2 , Li 1-Z MnO 2 , Li 1-Z Mn 2 O 4 , and Li 1-Z CoO 2 . Furthermore, examples of Li 1-Z βPO 4 include LiFePO 4, and examples thereof include compounds containing one or more of them. Z represents a number from 0 to less than 1. In addition, each metal oxide-based material may be Li, Mg, Al, or a material in which a transition metal such as Co, Ti, Nb, or Cr is added or substituted. Furthermore, these lithium-metal composite oxides may be used alone or in combination.

すなわち、上記の第一〜第四発明の二次電池用活物質は、正極活物質であることが好ましく、正極活物質がリチウム含有遷移金属酸化物を含有することが好ましい。   That is, the active material for a secondary battery according to the first to fourth inventions is preferably a positive electrode active material, and the positive electrode active material preferably contains a lithium-containing transition metal oxide.

(二次電池)
本発明の二次電池は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の二次電池用活物質を用いた電極と、電解質と、を有する。すなわち、本発明の二次電池は、上記の第一〜第四発明に記載の二次電池用活物質を備えた電極を用いた二次電池である。なお、上記の第一〜第四発明に記載の二次電池用活物質を備えた電極は、正極であっても、負極であっても、正極と負極の両極であっても、いずれでもよい。
(Secondary battery)
The secondary battery of this invention has an electrode using the active material for secondary batteries of any one of Claims 1-9, and an electrolyte. That is, the secondary battery of this invention is a secondary battery using the electrode provided with the active material for secondary batteries as described in said 1st-4th invention. The electrode provided with the active material for a secondary battery according to the first to fourth inventions may be a positive electrode, a negative electrode, or both of a positive electrode and a negative electrode. .

本発明の二次電池は、上記の第一〜第四発明に記載の二次電池用活物質を備えた電極を用いた二次電池であること以外の構成は、限定されるものではなく、従来公知の二次電池と同様の構成とすることができる。   The configuration of the secondary battery of the present invention is not limited except that it is a secondary battery using an electrode including the active material for a secondary battery described in the first to fourth inventions, It can be set as the structure similar to a conventionally well-known secondary battery.

すなわち、本発明の二次電池は、上記の第一〜第四発明に記載の二次電池用活物質を備えた正極及び負極と、電解液と、を有する二次電池であればよく、非水電解液電池であることが好ましく、リチウム電池、リチウムイオン二次電池であることがより好ましい。そして、正極及び負極は、電極活物質、結着材、導電材その他の材料から必要に応じて選択される添加材を混合した電極合材層を、集電体の表面に形成してなることが好ましい。   That is, the secondary battery of the present invention may be a secondary battery having a positive electrode and a negative electrode including the active material for a secondary battery described in the first to fourth inventions, and an electrolyte solution. A water electrolyte battery is preferable, and a lithium battery and a lithium ion secondary battery are more preferable. The positive electrode and the negative electrode are formed by forming on the surface of the current collector an electrode mixture layer in which an additive selected from electrode active materials, binders, conductive materials and other materials as necessary is mixed. Is preferred.

結着材は、高分子材料から形成されることが望ましく、二次電池内の雰囲気において化学的・物理的に安定な材料であることが望ましい。この結着材としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシルメチルセルロース(CMC)をあげることができる。   The binder is desirably formed of a polymer material, and is desirably a material that is chemically and physically stable in the atmosphere in the secondary battery. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene (PTFE), and carboxymethyl cellulose (CMC).

導電材としては、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、ポリアセンなどをあげることができる。   Examples of the conductive material include ketjen black, acetylene black, carbon black, graphite, carbon nanotube, and amorphous carbon. Further, conductive polymer polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyacene and the like can be mentioned.

集電体の表面に電極合材層を形成する方法としては、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 of forming an electrode mixture layer on the surface of the current collector, an electrode mixture having an active material, a binder, and a conductive material is dispersed or dissolved in an appropriate dispersion medium, and then the surface of the current collector The method of applying and drying can be mentioned.

本発明の二次電池がリチウム電池、リチウムイオン二次電池であるときには、上記の第一〜第四発明に記載の二次電池用活物質を正極活物質に用いることが好ましい。この場合には、負極活物質としては、リチウム、リチウム合金やリチウムを吸蔵放出可能な材料を用いることができる。リチウムを吸蔵放出可能な材料としては、黒鉛、コークス、有機高分子化合物焼成体等の炭素材料を例示できる。そして、正極活物質は、上記したように、更に、リチウム含有遷移金属酸化物などの金属酸化物を混合することができる。   When the secondary battery of the present invention is a lithium battery or a lithium ion secondary battery, it is preferable to use the secondary battery active material described in the first to fourth inventions as the positive electrode active material. In this case, as the negative electrode active material, lithium, a lithium alloy, or a material capable of occluding and releasing lithium can be used. Examples of the material capable of occluding and releasing lithium include carbon materials such as graphite, coke, and fired organic polymer compound. The positive electrode active material can be further mixed with a metal oxide such as a lithium-containing transition metal oxide as described above.

本発明の二次電池は、電解質を有する。電解質は、有機溶媒等の溶媒に分散した電解液の状態で二次電池内に保持されることが好ましい。電解液は正極および負極の間のイオンなどの荷電担体の輸送を行う媒体であり、その種類が特に限定されないが、二次電池が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。非水電解液としては、LiBF、LiPF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)の中から選ばれた1種以上を支持電解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が好ましい。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等及びこれらの混合物が例示できる。中でもカーボネート系溶媒を含む電解液は、高温での安定性が高いことから好ましい。 The secondary battery of the present invention has an electrolyte. The electrolyte is preferably held in the secondary battery in the state of an electrolytic solution dispersed in a solvent such as an organic solvent. The electrolyte is a medium that transports charge carriers such as ions between the positive electrode and the negative electrode, and its type is not particularly limited, but is physically, chemically, and electrically stable in the atmosphere in which the secondary battery is used. Is desirable. Non-aqueous electrolytes include LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 An electrolytic solution in which one or more selected from SO 2 ) is used as a supporting electrolyte and dissolved in an organic solvent is preferable. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like and mixtures thereof. Among them, an electrolytic solution containing a carbonate solvent is preferable because of its high stability at high temperatures.

また、電解質としては、ポリエチレンオキサイドなどの固体高分子に上記の電解質を含んだ固体高分子電解質であってもよい。   The electrolyte may be a solid polymer electrolyte in which the above electrolyte is contained in a solid polymer such as polyethylene oxide.

本発明の二次電池においては、正極と負極との間には電気的な絶縁作用とイオン伝導作用とを両立する部材であるセパレータを介装することが好ましい。支持電解質が液状である場合にはセパレータは、液状の支持電解質を保持する役割をも果たす。セパレータとしては、多孔質合成樹脂膜、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)の多孔質膜をあげることができる。更に、セパレータは、正極及び負極の間の絶縁を担保する目的で、正極及び負極よりも更に大きい形態を採用することが好ましい。   In the secondary battery of the present invention, it is preferable to interpose a separator, which is a member that achieves both electrical insulation and ion conduction, between the positive electrode and the negative electrode. When the supporting electrolyte is liquid, the separator also serves to hold the liquid supporting electrolyte. Examples of the separator include a porous synthetic resin film, particularly a porous film of polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene). Furthermore, it is preferable that the separator has a larger size than the positive electrode and the negative electrode for the purpose of ensuring the insulation between the positive electrode and the negative electrode.

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具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.

本発明の実施例として、正極活物質及びリチウム二次電池を製造した。   As an example of the present invention, a positive electrode active material and a lithium secondary battery were manufactured.

(正極活物質の製造)
本実施例の正極活物質として、下記の化85及び化86で示した高分子化合物を製造した。なお、化85に示した高分子化合物は、上記の化54においてm,pのそれぞれが0の高分子化合物である。また、化86に示した高分子化合物は、上記の化64においてm,pのそれぞれが0の高分子化合物である。
(Manufacture of positive electrode active material)
As the positive electrode active material of this example, polymer compounds represented by the following chemical formulas 85 and 86 were produced. The polymer compound represented by Chemical formula 85 is a polymer compound in which m and p are each 0 in Chemical formula 54 above. Further, the polymer compound represented by Chemical formula 86 is a polymer compound in which m and p are each 0 in Chemical formula 64 above.

なお、化85に示した高分子化合物は、以下の方法で製造した。   The polymer compound shown in Chemical formula 85 was produced by the following method.

まず、トリエチルアミン存在下で、2,5−ジヨード−1,4−ベンゼンジカルボン酸と4−ヒドロキシ−2,2−6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルと反応させることにより、化87で示した化合物を生成した。   First, by reacting 2,5-diiodo-1,4-benzenedicarboxylic acid with 4-hydroxy-2,2-6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl in the presence of triethylamine, the chemical formula 87 is shown. The resulting compound was produced.

具体的には、窒素雰囲気下の300mLのシュレンク管に、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−ヒドロキシ−N−オキシル(1.74g)、トリエチルアミン(10mL)、トルエン(100mL)を加えた。ここへ2,5−ジヨード−1,4−ベンゼンジカルボン酸塩化物(2.30g)のトルエン(50mL)溶液を1時間かけて滴下し、反応溶液を室温で21時間撹拌した。反応溶液を水に加え、クロロホルムで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後に、硫酸ナトリウムを用いて乾燥した。次いで、ろ過を行い、ろ液を濃縮した後に、アルミナカラムクロマトグラフィー(展開溶液:クロロホルム)で精製することにより、化87で表される生成物2.82gを得た。   Specifically, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-4-hydroxy-N-oxyl (1.74 g), triethylamine (10 mL), toluene (100 mL) were added to a 300 mL Schlenk tube under a nitrogen atmosphere. added. A toluene (50 mL) solution of 2,5-diiodo-1,4-benzenedicarboxylic acid chloride (2.30 g) was added dropwise thereto over 1 hour, and the reaction solution was stirred at room temperature for 21 hours. The reaction solution was added to water and extracted with chloroform. The organic layer was washed with saturated brine, and then dried using sodium sulfate. Subsequently, filtration was performed and the filtrate was concentrated, and then purified by alumina column chromatography (developing solution: chloroform) to obtain 2.82 g of a product represented by Chemical formula 87.

化87で示される生成物のスピン濃度測定を電子スピン共鳴装置にて実施した。測定装置には、JEOL−JES−FE2XGを用い、マイクロ波出力8mW、変調周波数100kHz、測定範囲335.0mT±10mTの条件下で測定した。上記測定で得られた吸収面積強度と同一条件下で測定した既知試料の吸収面積強度と比較した結果、化87で示す生成物のスピン濃度は1.0×1021spin/g以上であり、ラジカルを形成していることが確認できた。 The spin concentration of the product represented by Chemical Formula 87 was measured using an electron spin resonance apparatus. JEOL-JES-FE2XG was used as a measuring device, and measurement was performed under conditions of a microwave output of 8 mW, a modulation frequency of 100 kHz, and a measurement range of 335.0 mT ± 10 mT. As a result of comparison with the absorption area intensity of a known sample measured under the same conditions as the absorption area intensity obtained in the above measurement, the spin concentration of the product represented by Chemical formula 87 is 1.0 × 10 21 spin / g or more, It was confirmed that radicals were formed.

紫外可視吸収スペクトル(nm):323 (クロロホルム溶液)
赤外スペクトル(cm−1):3437、3082、2974、2934、2867、1715、1462、1366、1331、1279、1261、1224、1179、1140、1125、1046、962、938、908、838、777、688、563、481
この様にして得られた化87で示したジエステル726mg(1.0mmol)と化88で示す1,2−ビス(トリブチルスタンニル)エチレン606mg(1.0mmol)を25mLの無水N,N−ジメチルホルムアミドに加え、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)58mgとヨウ化銅(I)10mgを加えて80℃で2日間反応させて、下記の化89式により高分子化合物を合成した。
UV-visible absorption spectrum (nm): 323 (chloroform solution)
Infrared spectrum (cm −1 ): 3437, 3082, 2974, 2934, 2867, 1715, 1462, 1366, 1331, 1279, 1261, 1224, 1179, 1140, 1125, 1046, 962, 938, 908, 838, 777 688, 563, 481
Thus obtained 726 mg (1.0 mmol) of the diester represented by Chemical Formula 87 and 606 mg (1.0 mmol) of 1,2-bis (tributylstannyl) ethylene represented by Chemical Formula 88 were added to 25 mL of anhydrous N, N-dimethyl ester. In addition to formamide, 58 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) and 10 mg of copper (I) iodide were added and reacted at 80 ° C. for 2 days to synthesize a polymer compound according to the following chemical formula 89.

なお、化89で示した反応式に関して、芳香族ハロゲン化有機化合物や複素環ハロゲン化有機化合物と有機スズ化合物がパラジウム錯体触媒存在下にC−Cカップリング反応を起こし、このカップリング反応をジハロゲン化有機化合物と2つのスズ置換基(SnR(Rはアルキル基等))を持つ有機化合物に応用して重縮合を起こさせると高分子が得られることについては多くの報告例がある(例えば、非特許文献であるJ.Am.Chem.Soc.,117,12426(1995)及びSynlett,425(2003))。 Regarding the reaction formula shown in Chemical Formula 89, an aromatic halogenated organic compound, a heterocyclic halogenated organic compound, and an organotin compound cause a CC coupling reaction in the presence of a palladium complex catalyst, and this coupling reaction is converted to a dihalogen. There are many reported examples of obtaining a polymer when polycondensation is caused by applying it to an organic compound having a fluorinated organic compound and two tin substituents (SnR 3 (R is an alkyl group or the like)) (for example, J. Am. Chem. Soc., 117, 12426 (1995) and Synlett, 425 (2003)).

反応終了後に、反応液をフッ化カリウムの5%水溶液中に加え、撹拌した後にろ過して生成高分子化合物をろ別した。この様にして得られた固体状高分子化合物を、水、メタノール、アセトンで洗浄して真空乾燥して当該高分子化合物350mg(上記の重縮合反応式に基づく収率は83%)を得た。この高分子化合物はクロロホルム中で385nmに紫外・可視吸収ピークを示し、パイ共役系が発達した高分子化合物であることが分かった。   After completion of the reaction, the reaction solution was added to a 5% aqueous solution of potassium fluoride, stirred and then filtered to separate the resulting polymer compound. The solid polymer compound thus obtained was washed with water, methanol, and acetone and vacuum dried to obtain 350 mg of the polymer compound (yield based on the above polycondensation reaction formula was 83%). . This polymer compound showed an ultraviolet / visible absorption peak at 385 nm in chloroform and was found to be a polymer compound in which a pi-conjugated system was developed.

また、得られた重合体のスピン濃度測定を電子スピン共鳴装置にて実施した。測定装置には、JEOL−JES−FE2XGを用い、マイクロ波出力8mW、変調周波数100kHz、測定範囲335.0mT±10mTの条件下で測定した。上記測定で得られた吸収面積強度と同一条件下で測定した既知試料の吸収面積強度と比較してスピン濃度を測定した結果、重合体のスピン濃度は2.1×1021spin/g以上であり、ラジカルを形成していることが確認できた。 Further, the spin concentration of the obtained polymer was measured with an electron spin resonance apparatus. JEOL-JES-FE2XG was used as a measuring device, and measurement was performed under conditions of a microwave output of 8 mW, a modulation frequency of 100 kHz, and a measurement range of 335.0 mT ± 10 mT. As a result of measuring the spin concentration in comparison with the absorption area intensity of the known sample measured under the same conditions as the absorption area intensity obtained in the above measurement, the polymer spin concentration was 2.1 × 10 21 spin / g or more. It was confirmed that a radical was formed.

また、化86に示した高分子化合物は、以下の方法で製造した。   Further, the polymer compound shown in Chemical formula 86 was produced by the following method.

まず、化87で示すジエステル166mg(0.23mmol)と化90で示す2,5−ビス(トリメチルスタンニル)チオフェン94mg(0.23mmol)を無水N,N−ジメチルホルムアミドに加えた。さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)13mgを加えて、実施例1と同様にして、下記の化91式に示した反応式により高分子化合物を合成した。   First, 166 mg (0.23 mmol) of the diester represented by Chemical Formula 87 and 94 mg (0.23 mmol) of 2,5-bis (trimethylstannyl) thiophene represented by Chemical Formula 90 were added to anhydrous N, N-dimethylformamide. Further, 13 mg of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was added, and a polymer compound was synthesized according to the reaction formula shown in the following chemical formula 91 in the same manner as in Example 1.

反応終了後に、反応液をフッ化カリウムの5%水溶液中に加え、撹拌した後にろ過して生成高分子化合物をろ別した。この様にして得られた固体状高分子化合物を、水、メタノール、アセトンで洗浄して真空乾燥して当該高分子化合物98mg(上記の重縮合反応式に基づく収率は77%)を得た。この高分子化合物はクロロフォルム中で約365nm に紫外・可視吸収ピークを示し、パイ共役系が発達した高分子化合物であることが分かる。化85に示した高分子化合物に比べて、幾分か短波長側に紫外・可視吸収ピークが観測された一つの原因としては、この高分子化合物においてはオルト位に2つの置換基を有するパラフェニレン単位とチオフェン単位との間に立体障害があり、高分子化合物主鎖にねじれが生じてパイ共役系の大きな発達が起こらないためであると考えられる。   After completion of the reaction, the reaction solution was added to a 5% aqueous solution of potassium fluoride, stirred and then filtered to separate the resulting polymer compound. The solid polymer compound thus obtained was washed with water, methanol, and acetone and vacuum dried to obtain 98 mg of the polymer compound (yield based on the above polycondensation reaction formula was 77%). . This polymer compound shows an ultraviolet / visible absorption peak at about 365 nm in chloroform, indicating that the pi-conjugated system has been developed. Compared with the polymer compound shown in Chemical formula 85, one of the causes that the ultraviolet and visible absorption peaks were observed on the short wavelength side is that the polymer compound has two substituents at the ortho position. This is considered to be because there is a steric hindrance between the phenylene unit and the thiophene unit, and the main chain of the polymer compound is twisted, so that a large pi-conjugated system does not develop.

また、得られた重合体のスピン濃度測定を電子スピン共鳴装置にて実施した。測定装置は、JEOL−JES−FE2XGを用い、マイクロ波出力8mW、変調周波数100kHz、測定範囲335.0mT±10mTの条件下で測定した。上記測定で得られた吸収面積強度と同一条件下で測定した既知試料の吸収面積強度と比較してスピン濃度を測定した結果、重合体のスピン濃度は1.8×1021spin/g以上であり、ラジカルを形成していることが確認できた。 Further, the spin concentration of the obtained polymer was measured with an electron spin resonance apparatus. The measurement apparatus was JEOL-JES-FE2XG, and measurement was performed under conditions of a microwave output of 8 mW, a modulation frequency of 100 kHz, and a measurement range of 335.0 mT ± 10 mT. As a result of measuring the spin concentration in comparison with the absorption area intensity of the known sample measured under the same conditions as the absorption area intensity obtained by the above measurement, the spin concentration of the polymer was 1.8 × 10 21 spin / g or more. It was confirmed that a radical was formed.

(実施例1)
(正極の作製)
上記の化85に示した高分子化合物を30質量部、カーボンブラックを60質量部、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を10質量部にN−メチルピロリドン(NMP)を加え、混合、分散させ均質塗料液を調製した。
Example 1
(Preparation of positive electrode)
N-methylpyrrolidone (NMP) is added to 30 parts by mass of the polymer compound shown in Chemical Formula 85, 60 parts by mass of carbon black, and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF), and mixed and dispersed to obtain a homogeneous coating liquid. Was prepared.

調製された均質塗料液をアルミニウム製の集電体(膜厚50μm)の片面に塗布し、乾燥、プレス後、所定のサイズに裁断した。   The prepared homogeneous coating liquid was applied to one surface of an aluminum current collector (film thickness 50 μm), dried, pressed, and cut into a predetermined size.

これにより、正極が作製された。   Thereby, the positive electrode was produced.

作製した正極は、アルミニウム製の集電体の表面上に、化85に示した高分子化合物よりなる正極活物質と、カーボンブラックよりなる導電材と、PVDFよりなる結着剤と、を備えた正極合剤層が形成された構成となっている。また、作製した正極は、アルミニウム製の集電体を含めた厚さが100μmであった。   The produced positive electrode was provided with a positive electrode active material made of the polymer compound shown in Chemical Formula 85, a conductive material made of carbon black, and a binder made of PVDF on the surface of an aluminum current collector. The positive electrode mixture layer is formed. The produced positive electrode had a thickness of 100 μm including the aluminum current collector.

(負極の作製)
リチウム金属箔(300μm)を所定のサイズに裁断して作製した。
(Preparation of negative electrode)
A lithium metal foil (300 μm) was cut into a predetermined size.

(電解液の調製)
エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとを体積比3:7に混合し、この混合有機溶媒に支持電解質としてLiPFを1mol/Lの濃度となるように溶解して作製した。
(Preparation of electrolyte)
Ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7, and LiPF 6 was dissolved in the mixed organic solvent as a supporting electrolyte to a concentration of 1 mol / L.

(電池の作製)
製造された正極を用いてコイン型電池(リチウム二次電池)を製造した。本実施例のコイン型電池1を断面図で図1に示した。本実施例のコイン型電池は、正極2、負極3、電解液4およびセパレータ7を有する。正極2は、正極集電体20と、正極集電体20の表面上に形成された正極合剤層21と、を有する。セパレータ7には、多孔質ポリプロピレン製の多孔質膜を用いた。
(Production of battery)
A coin-type battery (lithium secondary battery) was manufactured using the manufactured positive electrode. A coin-type battery 1 of this example is shown in FIG. The coin-type battery of this example includes a positive electrode 2, a negative electrode 3, an electrolytic solution 4, and a separator 7. The positive electrode 2 includes a positive electrode current collector 20 and a positive electrode mixture layer 21 formed on the surface of the positive electrode current collector 20. For the separator 7, a porous film made of porous polypropylene was used.

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.

コイン型電池1の製造は、まず正極2を、正極ケース50上に、正極集電体20が正極ケース50に当接した状態で置き、その上にセパレータ7をおいた。そして、電解液4をケース内に注液した。   The coin-type battery 1 was manufactured by placing the positive electrode 2 on the positive electrode case 50 in a state where the positive electrode current collector 20 was in contact with the positive electrode case 50 and placing the separator 7 thereon. And the electrolyte solution 4 was inject | poured in the case.

そして、内部に負極3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。   Then, a negative electrode case 51 in which the negative electrode 3 was accommodated inside and a gasket 6 was attached to the peripheral portion was covered, and the outer periphery was crimped to manufacture the lithium ion secondary battery (coin battery) of this example.

以上の手順により、φ19mm、厚さ3mmのコイン型のリチウム電池を作製した。   By the above procedure, a coin-type lithium battery having a diameter of 19 mm and a thickness of 3 mm was produced.

(評価)
作製したリチウム電池の評価として、充放電容量を測定した。
(Evaluation)
The charge / discharge capacity was measured as an evaluation of the produced lithium battery.

まず、作製したリチウム電池を、0.1mAの電流値で2.5Vから4.1Vまで充電した後、0.1mAの電流値で4.1Vから2.5Vまで放電したときの放電状況を観察した。観察結果によると、3.5V付近で平坦な放電カーブを示し、電池活物質あたりの容量は99mAh/gであった。   First, after charging the manufactured lithium battery from 2.5 V to 4.1 V at a current value of 0.1 mA, the discharge state was observed when discharging from 4.1 V to 2.5 V at a current value of 0.1 mA. did. According to the observation result, a flat discharge curve was exhibited at around 3.5 V, and the capacity per battery active material was 99 mAh / g.

次に、再度0.1mAの電流値にて2.5Vから4.1Vまで充電した後、1.0mAの電流値で4.1Vから2.5Vまで放電した結果、電極活物質あたりの容量は88mAh/gであり、0.1mAで放電時の約89%の放電容量が得られた。   Next, after charging from 2.5 V to 4.1 V again at a current value of 0.1 mA, discharging from 4.1 V to 2.5 V at a current value of 1.0 mA, the capacity per electrode active material is The discharge capacity was 88 mAh / g, and a discharge capacity of about 89% during discharge at 0.1 mA was obtained.

(実施例2)
化85に示した高分子化合物に替えて、上記の化86に示した高分子化合物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質及びリチウム電池を作製した。
(Example 2)
A positive electrode active material and a lithium battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the polymer compound shown in the chemical formula 86 was used instead of the polymer compound shown in the chemical formula 85.

本実施例のリチウム電池を実施例1の時と同様に評価した。   The lithium battery of this example was evaluated in the same manner as in Example 1.

観察結果によると、3.5V付近で平坦な放電カーブを示し、0.1mA放電時の電池容量は88mAh/gであった。また、1.0mA放電時の電池容量は80mAh/gであり、0.1mAで放電時の約91%の放電容量が得られた。   According to the observation result, a flat discharge curve was shown around 3.5 V, and the battery capacity at the time of 0.1 mA discharge was 88 mAh / g. Moreover, the battery capacity at the time of 1.0 mA discharge was 80 mAh / g, and about 91% of the discharge capacity at the time of discharge was obtained at 0.1 mA.

(比較例1)
上記の化85に示した高分子化合物に替えて、LiNiO2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質及びリチウム電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A positive electrode active material and a lithium battery were produced in the same manner as in Example 1 except that LiNiO 2 was used instead of the polymer compound shown in Chemical Formula 85 above.

本比較例のリチウム電池を実施例1の時と同様に評価した。   The lithium battery of this comparative example was evaluated in the same manner as in Example 1.

観察結果によると、0.1mA放電時の電池容量は138mAh/gであった。また、1.0mA放電時の電池容量は78mAh/gであり、0.1mAで放電時の約56%の放電容量が得られた。   According to the observation result, the battery capacity at the time of 0.1 mA discharge was 138 mAh / g. Moreover, the battery capacity at the time of 1.0 mA discharge was 78 mAh / g, and about 56% of the discharge capacity at the time of discharge was obtained at 0.1 mA.

(比較例2)
上記の化85に示した高分子化合物に替えて、カーボンブラックを用いたこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質及びリチウム電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A positive electrode active material and a lithium battery were produced in the same manner as in Example 1 except that carbon black was used instead of the polymer compound shown in Chemical Formula 85 above.

本比較例のリチウム電池を実施例1の時と同様に評価した。   The lithium battery of this comparative example was evaluated in the same manner as in Example 1.

観察結果によると、平坦な放電カーブは見られず、電池容量もほとんど得られなかった。   According to the observation results, a flat discharge curve was not seen and almost no battery capacity was obtained.

(評価結果)
上記の評価から、各実施例のリチウム二次電池は、電池容量及び放電容量が各比較例の二次電池と比較して高いことが確認できた。すなわち、各実施例のリチウム二次電池は、優れた電池性能を備えることが確認できた。
(Evaluation results)
From the above evaluation, it was confirmed that the lithium secondary battery of each example had higher battery capacity and discharge capacity than the secondary battery of each comparative example. That is, it was confirmed that the lithium secondary battery of each example had excellent battery performance.

1:コイン電池
2:正極 20:正極集電体
21:正極合剤層
3:負極
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 20: Positive electrode current collector 21: Positive electrode mixture layer 3: Negative electrode 4: Electrolytic solution 50: Positive electrode case 51: Negative electrode case 6: Gasket 7: Separator

Claims (10)

二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、
化1〜3で表される高分子化合物の少なくとも一種を有することを特徴とする二次電池用活物質。



(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化4〜6で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数であり、nの値はそれぞれ独立して選択可能である。)



(化4〜6は、*の部分で、前記化1〜3のベンゼン環の炭素原子に結合する。化4〜6中、RはH、OH、CH3又はNH2である。化4〜6中、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化7〜11のいずれかで置換されてもよい。)




An active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery,
An active material for a secondary battery comprising at least one polymer compound represented by Chemical Formulas 1 to 3.



(Note that R1 to R4 are independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any one of structures represented by Chemical Formulas 4 to 6. (N is a positive integer, and the values of n can be selected independently.)



(Chemical 4-6 is the part of *, and it couple | bonds with the carbon atom of the benzene ring of the said chemical | chemical formulas 1-3. , Y is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH = N-, -S-, -CO-, or any one of Chemical Formulas 7 to 11 may be substituted.)




前記高分子化合物は化12で表される請求項1記載の二次電池用活物質。

(なお、m、pは0〜10の整数からそれぞれ独立に選択される。nは正の整数である。)
The active material for a secondary battery according to claim 1, wherein the polymer compound is represented by Chemical Formula 12.

(Note that m and p are each independently selected from integers of 0 to 10. n is a positive integer.)
二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、
化13で表される高分子化合物を有することを特徴とする二次電池用活物質。

(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化14〜16で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数である。)



(化14〜16は、*の部分で、前記化13のベンゼン環の炭素原子に結合する。化14〜16で、RはH、OH、CH3又はNH2である。化14〜16で、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化17〜21で置換されてもよい。)




An active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery,
An active material for a secondary battery comprising a polymer compound represented by Chemical formula 13:

(Note that R1 to R4 are independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any one of structures represented by Chemical formulas 14 to 16. N is a positive integer.)



(Chemical 14-16 is a part of *, and is bonded to the carbon atom of the benzene ring of Chemical Formula 13. In Chemical Formula 14-16, R is H, OH, CH3 or NH2. In Chemical Formula 14-16, Y Is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH═N -, -S-, -CO-, and may be substituted with chemical formulas 17 to 21.)




前記高分子化合物は化22で表される請求項3記載の二次電池用活物質。

(なお、m、pは0〜10の整数からそれぞれ独立に選択される。nは正の整数である。)
The active material for a secondary battery according to claim 3, wherein the polymer compound is represented by Chemical Formula 22.

(Note that m and p are each independently selected from integers of 0 to 10. n is a positive integer.)
二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、
化23〜25で表される単位化合物の少なくとも一種を主成分とする単量体混合物を、該単位化合物のR1〜R4以外に結合した水素が脱離して重合した高分子化合物を有することを特徴とする二次電池用活物質。



(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化26〜28で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数である。)



(化26〜28は、*の部分で、前記化23のベンゼン環の炭素原子に結合する。化26〜28で、RはH、OH、CH3又はNH2である。化26〜28で、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化29〜33で置換されてもよい。)




An active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery,
A monomer mixture containing at least one of the unit compounds represented by Chemical Formulas 23 to 25 as a main component has a polymer compound obtained by polymerizing hydrogen bonded to other than R1 to R4 of the unit compound. An active material for a secondary battery.



(Note that R1 to R4 are independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any one of structures represented by Chemical Formulas 26 to 28. N is a positive integer.)



(Chemical 26-28 is the portion of * and is bonded to the carbon atom of the benzene ring of Chemical Formula 23. In Chemical Formula 26-28, R is H, OH, CH3 or NH2. In Chemical Formula 26-28, Y Is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH═N -, -S-, -CO-, and may be substituted with chemical formulas 29 to 33.)




二次電池の正極及び/又は負極の活物質であって、
化34で表される単位化合物を主成分とする単量体混合物を、該単位化合物のR1〜R4以外に結合した水素が脱離して重合した高分子化合物を有することを特徴とする二次電池用活物質。

(なお、R1〜R4は水素、炭素数1〜10のアルキル基からそれぞれ独立して選択される。R1〜R4のうちの少なくとも1つは、化35〜37で表される構造のうちのいずれかである。nは正の整数である。)



(化35〜37は、*の部分で、前記化34のベンゼン環の炭素原子に結合する。化35〜37で、RはH、OH、CH3又はNH2である。化35〜37で、Yは−(CH2)m−(mは0〜10の整数)であり、mが1以上のときはYを構成するメチレン基の1つ以上が、−O−、−NH−、−CH=N−、−S−、−CO−、化38〜42で置換されてもよい。)




An active material for a positive electrode and / or a negative electrode of a secondary battery,
A secondary battery comprising a polymer compound obtained by polymerizing a monomer mixture containing a unit compound represented by Chemical Formula 34 as a main component by eliminating hydrogen bonded to units other than R1 to R4. Active material.

(Note that R1 to R4 are each independently selected from hydrogen and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. At least one of R1 to R4 is any of structures represented by Chemical formulas 35 to 37. N is a positive integer.)



(Chemical 35-37 is the part of *, and it couple | bonds with the carbon atom of the benzene ring of the said chemical | chemical formula 34. In Chemical 35-37, R is H, OH, CH3, or NH2. Is — (CH 2) m — (m is an integer of 0 to 10), and when m is 1 or more, one or more methylene groups constituting Y are —O—, —NH—, —CH═N -, -S-, -CO-, may be substituted with chemical formulas 38 to 42.)




前記単量体混合物は、ピロール、1以上の水素原子が炭素数1〜10のアルキル基にて置換されたピロール、チオフェン、1以上の水素原子が炭素数1〜10のアルキル基にて置換されたチオフェンの少なくとも一種を含む請求項5〜6のいずれかに記載の二次電池用活物質。   In the monomer mixture, pyrrole, pyrrole in which one or more hydrogen atoms are substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, thiophene, and one or more hydrogen atoms are substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The active material for a secondary battery according to claim 5, comprising at least one kind of thiophene. 正極活物質である請求項1〜7のいずれか1項に記載の二次電池用活物質。   It is a positive electrode active material, The active material for secondary batteries of any one of Claims 1-7. 前記正極活物質は、リチウム含有遷移金属酸化物を有する請求項8記載の二次電池用活物質。   The secondary battery active material according to claim 8, wherein the positive electrode active material has a lithium-containing transition metal oxide. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の二次電池用活物質を用いた電極と、電解質と、を有することを特徴とする二次電池。   A secondary battery comprising: an electrode using the active material for a secondary battery according to claim 1; and an electrolyte.
JP2010008264A 2010-01-18 2010-01-18 Secondary battery active material and secondary battery Expired - Fee Related JP5455669B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010008264A JP5455669B2 (en) 2010-01-18 2010-01-18 Secondary battery active material and secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010008264A JP5455669B2 (en) 2010-01-18 2010-01-18 Secondary battery active material and secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011146346A true JP2011146346A (en) 2011-07-28
JP5455669B2 JP5455669B2 (en) 2014-03-26

Family

ID=44461003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010008264A Expired - Fee Related JP5455669B2 (en) 2010-01-18 2010-01-18 Secondary battery active material and secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5455669B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150108413A1 (en) * 2012-04-16 2015-04-23 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Polymer Serving as an Electrode Material for Lithium Secondary Batteries
JP2017220310A (en) * 2016-06-03 2017-12-14 株式会社リコー Secondary battery
CN113087876A (en) * 2021-04-01 2021-07-09 兰州交通大学 Free radical polymer and application thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150108413A1 (en) * 2012-04-16 2015-04-23 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Polymer Serving as an Electrode Material for Lithium Secondary Batteries
US9640797B2 (en) * 2012-04-16 2017-05-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Polymer serving as an electrode material for lithium secondary batteries
JP2017220310A (en) * 2016-06-03 2017-12-14 株式会社リコー Secondary battery
CN113087876A (en) * 2021-04-01 2021-07-09 兰州交通大学 Free radical polymer and application thereof
CN113087876B (en) * 2021-04-01 2023-08-18 兰州交通大学 Free radical polymer and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP5455669B2 (en) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5239160B2 (en) Method for producing polyradical compound
JP5493356B2 (en) Polyradical compound production method and battery
JP3687736B2 (en) Secondary battery
JP5413710B2 (en) Electrode active material, method for producing the same, and battery using the same
JP5625151B2 (en) Compound having a radical, polymer, and electricity storage device using the polymer
JP5526399B2 (en) Electrode active material, method for producing the same, and secondary battery
EP3182501B1 (en) Electrolyte for nonaqueous secondary battery and nonaqueous secondary battery using the same
JP2012221575A (en) Radical compound, method for producing the same, and secondary battery
JP2012221574A (en) Radical compound and manufacturing method thereof, electrode active material, and secondary battery
JP2012219109A (en) Radical compound, production method therefor and secondary battery
JP5326575B2 (en) Method for producing polyradical compound-conductive substance complex
EP2308912A1 (en) Polymer, semiconductor film, electrode, electrode active material, electrochemical element and electricity storage device
JP2008192452A (en) Secondary battery using polymer which has radical
JP4904662B2 (en) Active material for secondary battery
JP5455669B2 (en) Secondary battery active material and secondary battery
JP2008135371A (en) Secondary battery active substance and secondary battery
JP5280806B2 (en) Secondary battery active material and secondary battery
JP5471324B2 (en) Secondary battery
JP4737365B2 (en) Electrode active material, battery and polymer
JP5843885B2 (en) Polymer and secondary battery using the same
JP4314508B2 (en) Radical battery
JP4955233B2 (en) Electrode active material, battery and polymer
JP4752218B2 (en) Electrode active material, battery and polyradical compound
WO2021106834A1 (en) Electrode material
JP4752217B2 (en) Active materials, batteries and polymers

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131210

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5455669

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees