JP2018081830A - Electrode active material, electrode for power storage element, and power storage element - Google Patents

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正宜 野村
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啓一 三宅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode active material high in energy density and capable of achieving excellent cycle characteristics.SOLUTION: An electrode active material comprises: polythiophene derivative particles having repeating units represented by formula (1); and a conductive material contained at least partially within the particles. (In the formula (1), Z represents a 5-9 membered heterocyclic ring containing a chalcogen element as ring members, and, when a plurality of chalcogen elements are contained, the chalcogen elements may be the same or different; Ar represents a substituted/unsubstituted aromatic ring or aromatic heterocyclic ring; n represents an integer of 2 or more, preferably an integer of 10-100; and m represents an integer of 0 or 2 or more, preferably an integer of 0 or 10-100)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電極活物質、蓄電素子用電極、および蓄電素子に関する。   The present invention relates to an electrode active material, an electrode for a storage element, and a storage element.

蓄電素子として、一次電池や二次電池などの電池、電気二重層キャパシタなどがある。中でも、二次電池は、ノート型パソコン、携帯電話、スマートフォン、電気自動車など種々の分野、業種に用いられており、二次電池の用途の拡大に伴って、高エネルギー密度、高速充放電、およびサイクル特性などの性能向上の要求が高まっている。   Examples of power storage elements include batteries such as primary batteries and secondary batteries, and electric double layer capacitors. Among them, secondary batteries are used in various fields and industries such as notebook computers, mobile phones, smartphones, electric vehicles, etc. With the expansion of applications of secondary batteries, high energy density, high-speed charge / discharge, and There is an increasing demand for improved performance such as cycle characteristics.

これらの要求を満たすため、各種材料に関する様々な研究開発が行われており、その一つとして電極活物質の電気伝導性の向上が挙げられる。電極活物質は、一般に電気伝導性が低いため、電極の作製時に導電剤などを用いて、導電剤が電極活物質粒子同士の間の導電パスを形成するか、電極活物質の表面を覆って集電効果を高めている。これにより、電極内の導電性が高められるため、二次電池の容量が高められる。   In order to satisfy these requirements, various researches and developments on various materials have been conducted, and one of them is improvement of the electrical conductivity of the electrode active material. Since the electrode active material generally has low electrical conductivity, a conductive agent or the like is used at the time of manufacturing the electrode, and the conductive agent forms a conductive path between the electrode active material particles or covers the surface of the electrode active material. Increases the current collection effect. Thereby, since the electroconductivity in an electrode is raised, the capacity | capacitance of a secondary battery is raised.

例えば、電極材料を高分子ラジカル材料と導電性材料との複合体で形成することで、電極の電気伝導性を良好とし、大きな電流で放電させても容量の低下を少なくする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、ポリアニリンなど芳香族系高分子の粒子の表面に導電層を形成した活物質粒子を用いて、エネルギー密度を高くする方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   For example, a method has been proposed in which the electrode material is formed of a composite of a polymer radical material and a conductive material, so that the electrical conductivity of the electrode is good and the capacity is reduced even when discharged with a large current. (For example, refer to Patent Document 1). In addition, a method of increasing the energy density by using active material particles in which a conductive layer is formed on the surface of particles of an aromatic polymer such as polyaniline has been proposed (for example, see Patent Document 2).

しかしながら、二次電池の更なる特性向上を図るためには、電極材料を更に改善し、二次電池の容量を更に高くし、かつサイクル特性の向上を図る必要がある。   However, in order to further improve the characteristics of the secondary battery, it is necessary to further improve the electrode material, further increase the capacity of the secondary battery, and improve the cycle characteristics.

本発明の一態様は、エネルギー密度が大きく、優れたサイクル特性が得られる電極活物質を提供することを目的とする。   An object of one embodiment of the present invention is to provide an electrode active material having a large energy density and excellent cycle characteristics.

本発明の一態様における電極活物質は、下記一般式(1):   The electrode active material in one embodiment of the present invention has the following general formula (1):

(ただし、一般式(1)中、Zはカルコゲン元素を環員として含む5〜9員の複素環を形成する原子群を表し、前記カルコゲン元素を複数含む場合、前記カルコゲン元素は同一でも異なっていてもよい。Arは、置換基を有していてもよい芳香環、または置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。nは2以上の整数を表し、mは0または2以上の整数を表す。)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体を含むポリチオフェン誘導体粒子と、前記ポリチオフェン誘導体粒子内に少なくとも一部含まれる導電性材料と、を有する。 (However, in the general formula (1), Z represents an atomic group forming a 5- to 9-membered heterocyclic ring containing a chalcogen element as a ring member. When a plurality of the chalcogen elements are contained, the chalcogen elements are the same or different. Ar represents an optionally substituted aromatic ring or an optionally substituted aromatic heterocyclic ring, n represents an integer of 2 or more, and m represents 0 or 2 A polythiophene derivative particle containing a polythiophene derivative having a repeating unit represented by the following formula: and a conductive material at least partially contained in the polythiophene derivative particle.

本発明の一態様による電極活物質は、エネルギー密度が大きく、優れたサイクル特性を得ることができる。   The electrode active material according to one embodiment of the present invention has a large energy density and can obtain excellent cycle characteristics.

図1は、一実施形態による電極活物質を適用した蓄電素子の一例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a power storage device to which an electrode active material according to an embodiment is applied. 図2は、正極活物質(A)のSEM画像である。FIG. 2 is an SEM image of the positive electrode active material (A). 図3は、正極活物質(A)の他のSEM画像である。FIG. 3 is another SEM image of the positive electrode active material (A). 図4は、ポリチオフェン誘導体とカーボンナノチューブとを混練のみして得られた粒子のSEM画像である。FIG. 4 is an SEM image of particles obtained only by kneading a polythiophene derivative and a carbon nanotube. 図5は、実施例3と比較例1の電池の充放電のサイクルと放電容量との関係を示す図である。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the charge / discharge cycle and the discharge capacity of the batteries of Example 3 and Comparative Example 1.

以下、本発明にかかる実施の形態について説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものである。以下の説明はこの発明における実施の形態の例を例示するものであって、この特許請求の範囲を限定するものではない。   Embodiments according to the present invention will be described below. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. . The following description exemplifies an embodiment of the present invention and does not limit the scope of the claims.

<電極活物質>
一実施形態による電極活物質は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体を含むポリチオフェン誘導体粒子と、ポリチオフェン誘導体粒子内に少なくとも一部含まれる導電性材料とを有する。
<Electrode active material>
An electrode active material according to an embodiment includes polythiophene derivative particles including a polythiophene derivative having a repeating unit represented by the following general formula (1), and a conductive material at least partially included in the polythiophene derivative particles.

ただし、一般式(1)中、Zはカルコゲン元素を環員として含む5〜9員の複素環を形成する原子群を表し、カルコゲン元素を複数含む場合、カルコゲン元素は同一でも異なっていてもよい。Arは、置換基を有していてもよい芳香環、または置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。nは2以上の整数を表し、mは0または2以上の整数を表す。   However, in the general formula (1), Z represents an atomic group forming a 5- to 9-membered heterocyclic ring containing a chalcogen element as a ring member. When a plurality of chalcogen elements are contained, the chalcogen elements may be the same or different. . Ar represents an aromatic ring which may have a substituent or an aromatic heterocycle which may have a substituent. n represents an integer of 2 or more, and m represents 0 or an integer of 2 or more.

一実施形態による電極活物質を構成する、ポリチオフェン誘導体粒子および導電性材料について説明する。   The polythiophene derivative particles and the conductive material constituting the electrode active material according to one embodiment will be described.

(ポリチオフェン誘導体粒子)
ポリチオフェン誘導体粒子は、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体を含む粒子である。前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体は、安定化された酸化還元化合物であり、充電反応および放電反応の少なくともいずれかの過程で酸化還元反応を伴う有機化合物である。前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体は、高いエネルギー密度を有する。そのため、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体が二次電池などの蓄電素子用の電極に含まれる場合、電極が集電体から剥離することを抑制することができると共に、充放電のサイクル特性を向上させることができる。
(Polythiophene derivative particles)
The polythiophene derivative particle is a particle containing a polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1). The polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1) is a stabilized redox compound, and is an organic compound accompanied by a redox reaction in at least one of a charging reaction and a discharging reaction. The polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1) has a high energy density. Therefore, when the polythiophene derivative having the repeating unit represented by the general formula (1) is included in an electrode for a power storage element such as a secondary battery, the electrode can be prevented from peeling from the current collector. The charge / discharge cycle characteristics can be improved.

一般式(1)において、Zは、上記の通り、カルコゲン元素を環員として含む5〜9員の複素環を形成する原子群を表す。カルコゲン元素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、O、S、Se、またはTeが好ましく、O、S、またはSeがより好ましい。   In the general formula (1), Z represents an atomic group forming a 5- to 9-membered heterocyclic ring containing a chalcogen element as a ring member as described above. There is no restriction | limiting in particular as a chalcogen element, Although it can select suitably according to the objective, O, S, Se, or Te is preferable and O, S, or Se is more preferable.

Arは、上記の通り、芳香環、または芳香族複素環を表す。芳香環としては、例えば、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、アントラセン、フルオレン、ピレン、またはこれらの誘導体などが挙げられる。芳香族複素環としては、例えば、ピリジン、キノリン、チオフェン、フラン、オキサゾール、オキサジアゾール、カルバゾール、またはこれらの誘導体などが挙げられる。これらの中でも、チオフェン、チオフェン誘導体が好ましい。   Ar represents an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring as described above. Examples of the aromatic ring include benzene, biphenyl, naphthalene, anthracene, fluorene, pyrene, and derivatives thereof. Examples of the aromatic heterocycle include pyridine, quinoline, thiophene, furan, oxazole, oxadiazole, carbazole, and derivatives thereof. Among these, thiophene and thiophene derivatives are preferable.

芳香環または芳香族複素環の置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、またはハロゲン原子などが挙げられる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、またはブチル基などが挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基などが挙げられる。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子などが挙げられる。   Examples of the substituent of the aromatic ring or aromatic heterocyclic ring include an alkyl group, an alkoxy group, or a halogen atom. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a butyl group. Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

nは2以上の整数を表し、10〜100が好ましい。また、mは0または2以上の整数を表し、0または10〜100が好ましい。   n represents an integer of 2 or more, and preferably 10 to 100. M represents 0 or an integer of 2 or more, and 0 or 10 to 100 is preferable.

また、前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体は、下記一般式(2)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体であることが好ましい。   The polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1) is preferably a polythiophene derivative having a repeating unit represented by the following general formula (2).

ただし、一般式(2)中、Rは置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換の分岐アルキレン基を表す。pは1以上の整数を表す。Qはカルコゲン元素を表す。Ar、n、およびmは、一般式(1)と同じ意味を表す。   However, in General formula (2), R represents a substituted or unsubstituted alkylene group or a substituted or unsubstituted branched alkylene group. p represents an integer of 1 or more. Q represents a chalcogen element. Ar, n, and m represent the same meaning as in the general formula (1).

Rは置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換の分岐アルキレン基を表す。これらアルキレン基に置換する基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、チオアルキル基、アリールチオ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはハロゲン原子などが挙げられる。   R represents a substituted or unsubstituted alkylene group or a substituted or unsubstituted branched alkylene group. Examples of the group that substitutes for these alkylene groups include alkyl groups, alkoxy groups, aryl groups, aryloxy groups, thioalkyl groups, arylthio groups, alkylamino groups, arylamino groups, and halogen atoms.

前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、またはブチル基などが挙げられる。前記アルコキシ基としては、アルキル部分が前記アルキル基であるものが挙げられる。前記アリール基としては、例えば、フェニル基、4−トルイル基、4−ヒドロキシフェニル基、1−ナフチル基、または2−ナフチル基などが挙げられる。前記アリールオキシ基としては、例えば、アリール部分が前記アリール基であるものが挙げられる。前記チオアルキル基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、またはブチルチオ基などが挙げられる。   Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a butyl group. Examples of the alkoxy group include those in which an alkyl moiety is the alkyl group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 4-toluyl group, a 4-hydroxyphenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group. Examples of the aryloxy group include those in which the aryl moiety is the aryl group. Examples of the thioalkyl group include a methylthio group, an ethylthio group, or a butylthio group.

前記アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基などが挙げられる。前記アルキルアミノ基としては、例えば、ジエチルアミノ基、ジメチルアミノ基、またはヒドロキシアミノ基などが挙げられる。前記アリールアミノ基としては、例えば、ジフェニルアミノ基、またはフェニルナフチルアミノ基などが挙げられる。前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、または臭素などが挙げられる。   Examples of the arylthio group include a phenylthio group. Examples of the alkylamino group include a diethylamino group, a dimethylamino group, and a hydroxyamino group. Examples of the arylamino group include a diphenylamino group and a phenylnaphthylamino group. Examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and the like.

また、pは繰り返し単位数を表す1以上の整数であり、1から3までの数を表す。   P is an integer of 1 or more representing the number of repeating units, and represents a number from 1 to 3.

Qは、カルコゲン元素を表し、前記一般式(1)のZと同じ意味を表す。   Q represents a chalcogen element and has the same meaning as Z in the general formula (1).

前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体は、下記一般式(3)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体であることが好ましい。   The polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1) is preferably a polythiophene derivative having a repeating unit represented by the following general formula (3).

ただし、一般式(3)中、Rは置換もしくは無置換のアルキレン基、または置換もしくは無置換の分岐アルキレン基を表す。pは1以上の整数を表す。Ar、n、およびmは、一般式(1)と同じ意味を表す。Rおよびpは、一般式(2)と同じ意味を表す。   In General Formula (3), R represents a substituted or unsubstituted alkylene group or a substituted or unsubstituted branched alkylene group. p represents an integer of 1 or more. Ar, n, and m represent the same meaning as in the general formula (1). R and p represent the same meaning as in the general formula (2).

前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体は、下記一般式(4)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体であることが好ましい。   The polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1) is preferably a polythiophene derivative having a repeating unit represented by the following general formula (4).

ただし、一般式(4)中、Qはカルコゲン元素を表す。Ar、n、およびmは、一般式(1)と同じ意味を表す。   However, in General formula (4), Q represents a chalcogen element. Ar, n, and m represent the same meaning as in the general formula (1).

Qは、カルコゲン元素を表し、一般式(1)のZと同じ意味を表す。   Q represents a chalcogen element and has the same meaning as Z in the general formula (1).

前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体の化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。ただし、式中、nは2以上の整数を表し、mは0または2以上の整数を表す。   Specific examples of the compound of the polythiophene derivative having the repeating unit represented by the general formula (1) are shown below, but are not limited thereto. In the formula, n represents an integer of 2 or more, and m represents 0 or an integer of 2 or more.

化6〜9に例示されているポリチオフェン誘導体の化合物中でも、放電容量の大きさおよび合成のし易さの点から、化合物(2)、(3)、(4)、(5)、(8)、(10)、(11)、(16)、(26)、(32)、(36)、および(44)が特に好ましい。   Among the polythiophene derivative compounds exemplified in Chemical formulas 6 to 9, compounds (2), (3), (4), (5), (8) from the viewpoint of large discharge capacity and easy synthesis. , (10), (11), (16), (26), (32), (36), and (44) are particularly preferred.

前記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体は、下記の反応で得られる一般式(5)または一般式(6)のチオフェン誘導体を重合させることにより得ることができる。   The polythiophene derivative having a repeating unit represented by the general formula (1) can be obtained by polymerizing a thiophene derivative of the general formula (5) or the general formula (6) obtained by the following reaction.

ただし、一般式(5)中、Meはメチル基を表し、Zはカルコゲン元素を環員として含む5〜9員の複素環を形成する原子群を表し、カルコゲン元素を複数含む場合、カルコゲン元素は同一でも異なっていてもよい。   However, in General Formula (5), Me represents a methyl group, Z represents an atomic group forming a 5- to 9-membered heterocyclic ring containing a chalcogen element as a ring member, and when the chalcogen element includes a plurality of chalcogen elements, It may be the same or different.

一般式(5)で表されるチオフェン誘導体は、Synthetic Communications 28(12)、2237−2244(1998)に記載の方法で合成できる。即ち、3,4−ジメトキシチオフェンのようなアルコキシ置換チオフェンとジチオール類やジオール類などのカルコゲン元素源との酸触媒を用いた求核置換反応によって得ることができる。反応温度は0℃〜150℃が好ましく、50℃〜130℃がより好ましい。酸触媒としては、例えば、硫酸、塩酸、リン酸、メタンスルホン酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、p−トルエンスルホン酸などの酸(ブレンステッド酸)を用いる。反応溶媒しては、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、テトラリン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼンなどを用いる。   The thiophene derivative represented by the general formula (5) can be synthesized by the method described in Synthetic Communications 28 (12), 2237-2244 (1998). That is, it can be obtained by a nucleophilic substitution reaction using an acid catalyst between an alkoxy-substituted thiophene such as 3,4-dimethoxythiophene and a chalcogen element source such as dithiols or diols. The reaction temperature is preferably 0 ° C to 150 ° C, more preferably 50 ° C to 130 ° C. As the acid catalyst, for example, an acid (Bronsted acid) such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, methanesulfonic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, and p-toluenesulfonic acid is used. As the reaction solvent, for example, toluene, xylene, anisole, tetralin, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, chlorobenzene, orthodichlorobenzene and the like are used.

一般式(6)で表されるチオフェン誘導体は、Journal of Materials Chemistry 8(8)、1719−1724(1998)に記載の方法で合成できる。即ち、チオンのジブロモ体を、硫化ナトリウム9水和物を用いて環化させた後、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノン(DDQ)を用いて酸化させることにより得ることができる。環化の際の反応温度は0℃〜100℃が好ましく、10℃〜40℃がより好ましい。酸化の際の反応温度は0℃〜150℃が好ましく、80℃〜130℃がより好ましい。   The thiophene derivative represented by the general formula (6) can be synthesized by the method described in Journal of Materials Chemistry 8 (8), 1719-1724 (1998). That is, by cyclizing the dibromo form of thione with sodium sulfide nonahydrate and then oxidizing with 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone (DDQ). Can be obtained. The reaction temperature during cyclization is preferably 0 ° C to 100 ° C, more preferably 10 ° C to 40 ° C. The reaction temperature during the oxidation is preferably from 0 ° C to 150 ° C, more preferably from 80 ° C to 130 ° C.

ポリチオフェン誘導体の重合は、酸化剤を用いた酸化カップリング重合により行うことができる。酸化剤としては、例えば、塩化鉄(III)、芳香族スルホン酸金属塩などが挙げられる。   Polymerization of the polythiophene derivative can be performed by oxidative coupling polymerization using an oxidizing agent. Examples of the oxidizing agent include iron (III) chloride and an aromatic sulfonic acid metal salt.

芳香族スルホン酸金属塩としては、例えば、o−トルエンスルホン酸第2鉄、m−トルエンスルホン酸第2鉄、p−トルエンスルホン酸第2鉄、o−トルエンスルホン酸第2銅、m−トルエンスルホン酸第2銅、p−トルエンスルホン酸第2銅、o−トルエンスルホン酸コバルト、m−トルエンスルホン酸コバルト、p−トルエンスルホン酸コバルト、o−トルエンスルホン酸マンガン、m−トルエンスルホン酸マンガン、p−トルエンスルホン酸マンガン、o−エチルベンゼンスルホン酸第2鉄、m−エチルベンゼンスルホン酸第2鉄、p−エチルベンゼンスルホン酸第2鉄、ナフタレンスルホン酸第2鉄、またはこれらの誘導体などが挙げられる。   Examples of the aromatic sulfonic acid metal salt include, for example, ferric o-toluenesulfonate, ferric m-toluenesulfonate, ferric p-toluenesulfonate, cupric o-toluenesulfonate, m-toluene. Cupric sulfonate, cupric p-toluenesulfonate, cobalt o-toluenesulfonate, cobalt m-toluenesulfonate, cobalt p-toluenesulfonate, manganese o-toluenesulfonate, manganese m-toluenesulfonate, Examples thereof include manganese p-toluenesulfonate, ferric o-ethylbenzenesulfonate, ferric m-ethylbenzenesulfonate, ferric p-ethylbenzenesulfonate, ferric naphthalenesulfonate, and derivatives thereof.

重合を行う際の溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、ハロゲン化炭化水素、芳香族系炭化水素、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどが挙げられる。アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ブタノールなどが挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンなどが挙げられる。芳香族系炭化水素としては、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン、ニトロベンゼンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the solvent used for the polymerization include alcohol solvents, halogenated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, acetonitrile, benzonitrile and the like. Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, butanol and the like. Examples of the halogenated hydrocarbon include chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane and the like. Examples of the aromatic hydrocarbon include toluene, xylene, anisole, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, nitrobenzene and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

また、ポリチオフェン誘導体粒子の平均粒子径は、0.1〜50μmであることが好ましく、0.1〜10μmであることがより好ましい。平均粒子径が0.1〜10μmであることにより導電助剤との接触面積が確保され、電気伝導性が向上する。なお、平均粒子径とは、有効径による体積平均径をいい、平均粒子径は、例えば、レーザー回折・散乱法または動的光散乱法などによって測定される。   Moreover, it is preferable that the average particle diameter of polythiophene derivative particle | grains is 0.1-50 micrometers, and it is more preferable that it is 0.1-10 micrometers. When the average particle size is 0.1 to 10 μm, a contact area with the conductive auxiliary agent is secured, and electrical conductivity is improved. The average particle diameter refers to the volume average diameter based on the effective diameter, and the average particle diameter is measured by, for example, a laser diffraction / scattering method or a dynamic light scattering method.

(導電性材料)
一実施形態による電極活物質で用いられる導電性材料としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。導電性材料としては、例えば、金属材料、炭素系材料などが挙げられる。
(Conductive material)
There is no restriction | limiting in particular as an electroconductive material used with the electrode active material by one Embodiment, According to the objective, it can select suitably. Examples of the conductive material include a metal material and a carbon-based material.

金属材料としては銅、アルミニウムなどが挙げられる。炭素系材料としては、例えば、フラーレン、ナノカーボン類、カーボンブラック類、グラファイト、活性炭、メソポーラスカーボン、炭素繊維、カーボンファイバーなどが挙げられる。フラーレンとしては、例えば、C60、C70などが挙げられる。ナノカーボン類としては、例えば、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。カーボンブラック類としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of the metal material include copper and aluminum. Examples of the carbon-based material include fullerene, nanocarbons, carbon blacks, graphite, activated carbon, mesoporous carbon, carbon fiber, and carbon fiber. Examples of fullerenes include C 60 and C 70 . Examples of the nanocarbons include single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and graphene. Examples of the carbon blacks include ketjen black and acetylene black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

導電性材料は、ポリチオフェン誘導体粒子内に少なくとも一部含まれた状態で存在している。導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子の内部に少なくとも一部含まれることにより、ポリチオフェン誘導体の電気伝導性は導電性材料により補われる。これにより、ポリチオフェン誘導体の酸化還元に伴う電子の受け渡しが導電性材料を介して円滑に行われる。この結果、ポリチオフェン誘導体粒子の表面近傍に存在するポリチオフェン誘導体だけでなく、ポリチオフェン誘導体粒子の内部に存在するポリチオフェン誘導体も有効に活用されるため、電極活物質のエネルギー密度が高められる。   The conductive material is present in a state of being at least partially contained in the polythiophene derivative particles. By including at least a part of the conductive material inside the polythiophene derivative particles, the electrical conductivity of the polythiophene derivative is supplemented by the conductive material. Thereby, the transfer of the electrons accompanying the redox of the polythiophene derivative is smoothly performed through the conductive material. As a result, not only the polythiophene derivative existing in the vicinity of the surface of the polythiophene derivative particle but also the polythiophene derivative present inside the polythiophene derivative particle is effectively utilized, so that the energy density of the electrode active material is increased.

また、導電性材料の一部は、ポリチオフェン誘導体粒子の外側に突出した状態で存在していることが好ましい。導電性材料の一部がポリチオフェン誘導体粒子の外側に突出した状態で存在していれば、ポリチオフェン誘導体粒子の外側への導電性材料の突出の態様は特に限定されない。例えば、導電性材料の中央近傍がポリチオフェン誘導体粒子内に存在しつつ、導電性材料の端部側がポリチオフェン誘導体粒子の外側に突出した、導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子を貫通した状態(状態A)が好ましい。また、例えば、導電性材料の一方の端部側から中央付近にかけて導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子内に存在しつつ、導電性材料の他方の端部側がポリチオフェン誘導体粒子の表面から突き出ている状態(状態B)などが好ましい。導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子の外側に状態Aまたは状態Bなどの態様で突出していると、導電性材料はポリチオフェン誘導体粒子の内部の他に、ポリチオフェン誘導体粒子の表面にも存在することになる。これにより、電極活物質の電気伝導性はさらに向上し、ポリチオフェン誘導体の酸化還元に伴う電子の受け渡しが導電性材料を介してさらに円滑に行われるため、電極活物質のエネルギー密度をさらに向上させることができる。   Moreover, it is preferable that a part of electroconductive material exists in the state protruded outside the polythiophene derivative particle. As long as a part of the conductive material exists outside the polythiophene derivative particles, the manner in which the conductive material protrudes outside the polythiophene derivative particles is not particularly limited. For example, a state (state A) in which the conductive material penetrates through the polythiophene derivative particle while the vicinity of the center of the conductive material exists in the polythiophene derivative particle and the end side of the conductive material protrudes outside the polythiophene derivative particle. preferable. Further, for example, a state in which the conductive material exists in the polythiophene derivative particles from one end side to the vicinity of the center of the conductive material, and the other end side of the conductive material protrudes from the surface of the polythiophene derivative particles ( State B) is preferred. When the conductive material protrudes outside the polythiophene derivative particles in a state such as the state A or the state B, the conductive material exists on the surface of the polythiophene derivative particles in addition to the inside of the polythiophene derivative particles. As a result, the electrical conductivity of the electrode active material is further improved, and the transfer of electrons associated with the redox of the polythiophene derivative is performed more smoothly through the conductive material, thereby further improving the energy density of the electrode active material. Can do.

なお、導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子に状態Aまたは状態Bで含まれる場合、外部に突出した導電性材料の一部は、他のポリチオフェン誘導体粒子と接触していてもよいし、他のポリチオフェン誘導体粒子の内部に含まれていてもよい。   When the conductive material is included in the polythiophene derivative particles in the state A or the state B, a part of the conductive material protruding outside may be in contact with other polythiophene derivative particles or other polythiophene derivative. It may be contained inside the particles.

また、一実施形態による電極活物質が、後述するように、正極および負極のいずれの蓄電素子用電極に用いられる場合、蓄電素子用電極には導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子内に少なくとも一部含まれた状態で存在していない場合がある。このような場合であっても、一実施形態による電極活物質が蓄電素子用電極に少なくとも一部含まれていればよい。   In addition, when the electrode active material according to one embodiment is used for any of the positive electrode and negative electrode storage element electrodes, as will be described later, at least a part of the conductive material is included in the polythiophene derivative particles in the storage element electrode. It may not exist in the specified state. Even in such a case, it is only necessary that the electrode active material according to the embodiment is at least partially included in the electrode for the storage element.

また、導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子の外側に状態A、Bの態様で突出している場合、導電性材料の形状は特に限定されない。例えば、導電性材料がポリチオフェン誘導体粒子を安定して貫通した状態を確保する点で、導電性材料の形状は、針状、棒状、筒状など細長い形状であることが好ましい。   Further, when the conductive material protrudes outside the polythiophene derivative particles in the state of states A and B, the shape of the conductive material is not particularly limited. For example, the shape of the conductive material is preferably an elongated shape such as a needle shape, a rod shape, or a cylindrical shape, from the viewpoint of ensuring that the conductive material penetrates the polythiophene derivative particles stably.

ポリチオフェン誘導体粒子に含まれる導電性材料の割合は、5〜40%であることが好ましく、5〜20%であることがより好ましい。導電性材料の割合をこの範囲にすることにより、エネルギー密度と電気伝導性のバランスを取ることができる。   The proportion of the conductive material contained in the polythiophene derivative particles is preferably 5 to 40%, and more preferably 5 to 20%. By setting the proportion of the conductive material within this range, it is possible to balance energy density and electrical conductivity.

<電極活物質の製造方法>
一実施形態による電極活物質は、ポリチオフェン誘導体粒子と導電性材料とを、粒子複合化装置を用いてせん断力をかけることにより得ることができる。粒子複合化装置としては、 例えば、ホソカワミクロン社製のノビルタ(登録商標)やメカノフュージョン(登録商標)、浅田鉄工社製のペイントシェーカー装置、ミラクルK.C.K(混練分散機)、アシザワ・ファインテック社製のドライスター(登録商標)、シグマドライ(登録商標)、奈良機械製作所社製のMIRALO(登録商標)、日本コークス社製のCOMPOSI(登録商標)などが挙げられる。
<Method for producing electrode active material>
The electrode active material according to one embodiment can be obtained by applying a shearing force between the polythiophene derivative particles and the conductive material using a particle composite device. Examples of the particle composite device include Nobilta (registered trademark) and Mechano-Fusion (registered trademark) manufactured by Hosokawa Micron, Paint Shaker device manufactured by Asada Tekko, and Miracle K.K. C. K (kneading disperser), Dry Star (registered trademark) manufactured by Ashizawa Finetech, Sigma Dry (registered trademark), MIRALO (registered trademark) manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., COMPOSI (registered trademark) manufactured by Nippon Coke Etc.

このように、一実施形態による電極活物質は、ポリチオフェン誘導体粒子中に導電性材料を含むことにより、良好な電気伝導性を有する。これにより、ポリチオフェン誘導体粒子の表面近傍に存在するポリチオフェン誘導体だけでなく、ポリチオフェン誘導体粒子の内部に存在するポリチオフェン誘導体も有効に活用される。このため、ポリチオフェン誘導体粒子が本来備えている高いエネルギー密度を効率よく使用することができる。この結果、電極活物質は、高いエネルギー密度を有することができる。また、一実施形態による電極活物質は、良好な電気伝導性を有するため、蓄電素子の電極に用いることにより、優れたサイクル特性を得ることができる。   Thus, the electrode active material according to an embodiment has good electrical conductivity by including a conductive material in the polythiophene derivative particles. Thereby, not only the polythiophene derivative existing near the surface of the polythiophene derivative particle but also the polythiophene derivative present inside the polythiophene derivative particle is effectively utilized. For this reason, the high energy density which the polythiophene derivative particle originally has can be used efficiently. As a result, the electrode active material can have a high energy density. In addition, since the electrode active material according to one embodiment has good electrical conductivity, excellent cycle characteristics can be obtained by using the electrode active material for an electrode of a power storage element.

<蓄電素子用電極>
一実施形態による電極活物質は、正極および負極のいずれの蓄電素子用電極の電極活物質に使用できるが、高いエネルギー密度を有する点から、正極の正極活物質として使用することが好ましい。
<Electrode for power storage element>
The electrode active material according to one embodiment can be used as the electrode active material of any of the positive electrode and negative electrode storage element electrodes, but is preferably used as the positive electrode active material of the positive electrode from the viewpoint of having a high energy density.

<蓄電素子>
一実施形態による電極活物質は、充電反応および放電反応の少なくともいずれかの過程で酸化還元反応を伴う有機化合物を電極活物質として用いる蓄電素子に用いることができる。電極活物質を正極に用いた蓄電素子について説明する。
<Storage element>
The electrode active material according to one embodiment can be used in a power storage device that uses an organic compound that is accompanied by a redox reaction in at least one of a charging reaction and a discharging reaction as an electrode active material. A power storage device using an electrode active material for the positive electrode will be described.

一実施形態による蓄電素子は、正極、負極、電解質、およびセパレータを有し、電極活物質を正極活物質として含む蓄電素子用電極が正極として適用されている。蓄電素子は、電極活物質を正極活物質として使用することにより、高いエネルギー密度を有することができる。また、正極は、電極活物質を正極活物質として使用されることにより、正極の電気伝導性は向上している。これにより、蓄電素子は、優れたサイクル特性を発揮することができるため、蓄電素子の長寿命化を図ることができる。   A power storage device according to one embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, and an electrode for a power storage device including an electrode active material as a positive electrode active material is applied as a positive electrode. A power storage element can have a high energy density by using an electrode active material as a positive electrode active material. Further, in the positive electrode, the electrical conductivity of the positive electrode is improved by using the electrode active material as the positive electrode active material. Thereby, since the electrical storage element can exhibit the outstanding cycling characteristics, the lifetime of an electrical storage element can be extended.

電素子を構成する、正極、負極、電解質、およびセパレータなどについて説明する。   A positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, a separator, and the like constituting the electric element will be described.

[正極]
正極は、正極層と、正極集電体とを有する。
[Positive electrode]
The positive electrode has a positive electrode layer and a positive electrode current collector.

(正極層)
正極層は、正極活物質を含有しており、好ましくは、結着剤と、導電助剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有している。
(Positive electrode layer)
The positive electrode layer contains a positive electrode active material, and preferably contains a binder and a conductive additive, and further contains other components as necessary.

正極活物質として、一実施形態による電極活物質が用いられる。電極活物質は、正極および負極のいずれの蓄電素子用電極の電極活物質に使用できるが、高いエネルギー密度を有する点から、正極の正極活物質として使用することが好ましい。   As the positive electrode active material, the electrode active material according to one embodiment is used. Although an electrode active material can be used for the electrode active material of either the positive electrode or the negative electrode for an electricity storage element, it is preferably used as the positive electrode active material for the positive electrode because it has a high energy density.

正極の形状は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular in the shape of a positive electrode, According to the objective, it can select suitably, For example, flat form etc. are mentioned.

正極層は、電極活物質以外の物質、例えば、金属酸化物や酸化還元化合物を含有してもよい。   The positive electrode layer may contain a substance other than the electrode active material, for example, a metal oxide or a redox compound.

金属酸化物としては、例えば、LiMnO、LiNi0.5Mn1.5、LixMn(0<x<2)などの式で表されるマンガン酸リチウムまたはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム;LiCoO、LiNiO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3などの式で表される層状化合物;LiFePO、LiCoPO、LiNiPOなどの式で表されるリン酸塩系化合物などが挙げられる。 Examples of the metal oxide include lithium manganate represented by a formula such as LiMnO 2 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LixMn 2 O 4 (0 <x <2) or manganic acid having a spinel structure. Lithium: a layered compound represented by a formula such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ; a phosphate represented by a formula such as LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 System compounds and the like.

酸化還元化合物としては、例えば、オキシ酸化還元化合物、ニトロキシル酸化還元化合物、窒素酸化還元化合物、炭素酸化還元化合物、ホウ素酸化還元化合物などの有機化合物などが挙げられる。   Examples of the redox compound include organic compounds such as an oxy redox compound, a nitroxyl redox compound, a nitrogen redox compound, a carbon redox compound, and a boron redox compound.

酸化還元化合物としては、例えば、下記一般式(R−1)〜(R−12)のような化合物が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。なお、式中のnは、繰り返し単位数を表す整数である。   Examples of the redox compound include compounds represented by the following general formulas (R-1) to (R-12), but are not limited thereto. In addition, n in a formula is an integer showing the number of repeating units.

(結着剤)
一実施形態による電極活物質を正極活物質として用いる場合には、各構成材料間の結合を強めるため、結着剤を用いることもできる。結着剤としては、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、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、または各種ポリウレタンなどの樹脂バインダーなどが挙げられる。
(Binder)
When the electrode active material according to one embodiment is used as the positive electrode active material, a binder may be used to strengthen the bond between the constituent materials. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, styrene-butadiene copolymer rubber, polypropylene, polyethylene, Examples thereof include resin binders such as polyimide or various polyurethanes.

(導電助剤)
導電助剤は、正極集電体と電極活物質との間の電子のやり取りを助けるために含有される。導電助剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。導電性材料としては、例えば、フラーレン、ナノカーボン類、カーボンブラック類、グラファイト、活性炭、メソポーラスカーボン、炭素繊維、カーボンファイバーなどが挙げられる。
(Conductive aid)
The conductive auxiliary agent is contained to assist the exchange of electrons between the positive electrode current collector and the electrode active material. There is no restriction | limiting in particular as a conductive support agent, According to the objective, it can select suitably. Examples of the conductive material include fullerene, nanocarbons, carbon blacks, graphite, activated carbon, mesoporous carbon, carbon fiber, and carbon fiber.

フラーレンとしては、例えば、C60、C70などが挙げられる。ナノカーボン類としては、例えば、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、グラフェンなどが挙げられる。カーボンブラック類としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 Examples of fullerenes include C 60 and C 70 . Examples of the nanocarbons include single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and graphene. Examples of the carbon blacks include ketjen black and acetylene black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

導電助剤の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、二次電池の容量向上の点から、結着剤100質量部に対して、50質量部〜400質量部が好ましい。   The content of the conductive auxiliary agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. From the viewpoint of improving the capacity of the secondary battery, 50 parts by mass to 400 parts with respect to 100 parts by mass of the binder. Part by mass is preferred.

(正極集電体)
正極集電体は、導電剤で形成され、正極から発生する電荷を集めることができる部材である。正極集電体の形状、大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。正極集電体の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属箔、金属平板、メッシュ状電極、または炭素電極などが挙げられる。金属箔、または金属平板に用いられる金属として、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレスなどが挙げられる。
(Positive electrode current collector)
The positive electrode current collector is a member formed of a conductive agent and capable of collecting electric charges generated from the positive electrode. There is no restriction | limiting in particular as a shape, a magnitude | size, and a structure of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably. There is no restriction | limiting in particular as a material of a positive electrode electrical power collector, According to the objective, it can select suitably, For example, metal foil, a metal flat plate, a mesh electrode, or a carbon electrode is mentioned. Examples of the metal used for the metal foil or the metal flat plate include nickel, aluminum, copper, gold, silver, an aluminum alloy, and stainless steel.

[負極]
負極は、負極活物質を含有する負極層と、負極集電体とを有する。
[Negative electrode]
The negative electrode has a negative electrode layer containing a negative electrode active material and a negative electrode current collector.

(負極層)
負極層は、負極活物質を含有しており、好ましくは、結着剤と、導電助剤とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有している。負極活物質として、例えば、グラファイト、非晶質カーボン、リチウム金属、リチウム合金、リチウムイオン吸蔵炭素、導電性ポリマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。結着剤、および導電助剤は、上記正極と同様の結着剤および導電助剤を用いてもよい。また、負極活物質として、一実施形態による電極活物質を使用してもよいが、この場合、正極活物質には、例えば、LiMnO、LiNi0.5Mn1.5、LixMn(0<x<2)などの式で表されるマンガン酸リチウムまたはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム;LiCoO、LiNiO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3などの式で表される層状化合物;LiFePO、LiCoPO、LiNiPOなどの式で表されるリン酸塩系化合物などが用いられる。
(Negative electrode layer)
The negative electrode layer contains a negative electrode active material, and preferably contains a binder and a conductive additive, and further contains other components as necessary. Examples of the negative electrode active material include graphite, amorphous carbon, lithium metal, lithium alloy, lithium ion occlusion carbon, and conductive polymer. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. As the binder and the conductive assistant, the same binder and conductive assistant as those of the positive electrode may be used. The electrode active material according to an embodiment may be used as the negative electrode active material. In this case, examples of the positive electrode active material include LiMnO 2 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , and LixMn 2 O. 4 (0 <x <2) and other formulas such as lithium manganate or spinel structure having a spinel structure; LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 And a phosphate compound represented by a formula such as LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4, or the like is used.

(負極集電体)
負極集電体は、ニッケル、銅ステンレスなどが挙げられる。
(Negative electrode current collector)
Examples of the negative electrode current collector include nickel and copper stainless steel.

[電解質]
電解質は、負極層と正極層の両極間における荷電担体の輸送を行うものであり、一般に、室温で、10−5〜10−1S/cmのイオン伝導性を有している。電解質としては、例えば、電解質塩が溶媒に溶解している電解液を利用することができる。
[Electrolytes]
The electrolyte serves to transport charge carriers between both electrodes of the negative electrode layer and the positive electrode layer, and generally has an ionic conductivity of 10 −5 to 10 −1 S / cm at room temperature. As the electrolyte, for example, an electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent can be used.

電解質塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON、Li(CFSOC、Li(CSOCなどが挙げられる。 Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, and Li (CF 3 SO 2 ). 3 C, Li (C 2 F 5 SO 2) such as 3 C and the like.

電解質塩の溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、フルオエオエチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、またはN−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Examples of the electrolyte salt solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, fluoreoethylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methyl. -2-pyrrolidone and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

更に、電解質として固体電解質を用いることもできる。固体電解質に用いられる高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデン系重合体;アクリルニトリル系重合体;ポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、これらのアクリレート体やメタクリレート体の重合体などが挙げられる。   Further, a solid electrolyte can be used as the electrolyte. Examples of the polymer compound used for the solid electrolyte include a vinylidene fluoride polymer; an acrylonitrile polymer; a polyethylene oxide, an ethylene oxide-propylene oxide copolymer, and polymers of these acrylates and methacrylates. Can be mentioned.

フッ化ビニリデン系重合体としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−モノフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体などが挙げられる。   Examples of the vinylidene fluoride polymer include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-monofluoroethylene copolymer, and vinylidene fluoride. Examples thereof include a trifluoroethylene copolymer, a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, and a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer.

アクリルニトリル系重合体としては、例えば、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−メチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ビニルアセテート共重合体などが挙げられる。   Examples of the acrylonitrile polymer include acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl acrylate copolymer, acrylonitrile-methacrylic acid copolymer, Examples include acrylonitrile-acrylic acid copolymer and acrylonitrile-vinyl acetate copolymer.

なお、固体電解質は、これらの高分子化合物に電解液を含ませてゲル状にしたものを用いても、高分子化合物のみでそのまま用いてもよい。   The solid electrolyte may be a gel obtained by adding an electrolytic solution to these polymer compounds, or may be used as it is with only the polymer compound.

[セパレータ]
セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために正極と負極の間に設けられる。セパレータの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。セパレータの材質として、例えば、紙、セロハン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ガラス繊維、ポリオレフィン不織布、ポリエステル不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布などが挙げられる。紙としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙などが挙げられる。
[Separator]
The separator is provided between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. There is no restriction | limiting in particular as a material of a separator, According to the objective, it can select suitably. Examples of the material of the separator include paper, cellophane, polyolefin, polyester, polyamide, glass fiber, polyolefin nonwoven fabric, polyester nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and glass fiber nonwoven fabric. Examples of paper include kraft paper, vinylon mixed paper, and synthetic pulp mixed paper.

セパレータの形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シート状などが挙げられる。セパレータの構造は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。セパレータの大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。セパレータは、電解質を含ませて構成することが好ましい。なお、電解質として、イオン伝導性高分子などの固体電解質を用いる場合には、セパレータそのものを省略することもできる。   There is no restriction | limiting in particular as a shape of a separator, According to the objective, it can select suitably, For example, a sheet form etc. are mentioned. The structure of the separator may be a single layer structure or a laminated structure. There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of a separator, According to the objective, it can select suitably. It is preferable that the separator includes an electrolyte. In addition, when using solid electrolytes, such as an ion conductive polymer, as an electrolyte, a separator itself can also be abbreviate | omitted.

[外装容器]
一実施形態による蓄電素子は、外装容器を有することができる。外装容器の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、ステンレス鋼または鉄にニッケルなどのめっきを施した金属などが挙げられる。外装容器の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、周囲が反り上がった底の浅い皿状、有底円筒形、有底角柱状などが挙げられる。外装容器の構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。積層構造としては、例えば、ニッケル、ステンレス鋼、および銅の三層構造などが挙げられる。外装容器の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
[Exterior container]
The electricity storage device according to one embodiment may have an exterior container. There is no restriction | limiting in particular as a material of an exterior container, According to the objective, it can select suitably, For example, the metal etc. which plated copper, stainless steel, or iron, such as nickel, are mentioned. There is no restriction | limiting in particular as a shape of an exterior container, According to the objective, it can select suitably, For example, the shape of a shallow dish with a curved base, a bottomed cylindrical shape, a bottomed prismatic shape, etc. are mentioned. The structure of the outer container may be a single layer structure or a laminated structure. Examples of the laminated structure include a three-layer structure of nickel, stainless steel, and copper. There is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of an exterior container, According to the objective, it can select suitably.

<蓄電素子の製造方法>
一実施形態による蓄電素子の製造方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、正極、負極、および電解質と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に積層することにより製造される。更に、必要に応じて外装容器などの他の構成部材を用いることも可能である。正極および負極の積層方法は、特に制限されず、通常採用されている方法の中から適宜選択することができ、正極および負極を多層積層したもの、正極集電体および負極集電体の両面に積層したものを組み合わせたもの、巻回したものなどが挙げられる。
<Method for manufacturing power storage element>
The method for producing an electricity storage device according to one embodiment is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte, and a separator used as necessary are stacked in an appropriate shape. It is manufactured by doing. Furthermore, it is also possible to use other components such as an outer container as necessary. The method for laminating the positive electrode and the negative electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected from conventionally employed methods. The positive electrode and the negative electrode are laminated in multiple layers, on both sides of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. The thing which combined the thing laminated | stacked, the thing wound, etc. are mentioned.

蓄電素子の形状は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コイン型、円筒状、角形、シート型、ボタン型などが挙げられる。   The shape of the power storage element is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, a sheet shape, and a button shape.

<電極活物質の適用例>
一実施形態による電極活物質を適用した蓄電素子の一例を図1に示す。なお、蓄電素子の説明の便宜上、下記に示す例においては正極を下に配置した図と共に説明がなされるが、本実施形態は、必ずしもこの配置で使用などがなされるわけではない。図1に示すように、二次電池10は、正極11、負極12、およびセパレータ13を有している。
<Application example of electrode active material>
An example of the electrical storage element to which the electrode active material by one Embodiment is applied is shown in FIG. For convenience of explanation of the power storage element, the following example is described together with a diagram in which the positive electrode is disposed below. However, the present embodiment is not necessarily used in this arrangement. As shown in FIG. 1, the secondary battery 10 includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a separator 13.

正極11は、正極活物質を含有する正極層14と、正極集電体15とを有している。負極12は、負極活物質を含有する負極層16と、負極集電体17とを有している。セパレータ13は、正極11と負極12との間に配置され、電解質を含有している。   The positive electrode 11 includes a positive electrode layer 14 containing a positive electrode active material and a positive electrode current collector 15. The negative electrode 12 includes a negative electrode layer 16 containing a negative electrode active material and a negative electrode current collector 17. The separator 13 is disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 and contains an electrolyte.

二次電池10は、外装容器18の中に、正極集電体15、正極層14、セパレータ13、負極層16、および負極集電体17を、外装容器18の底部側から外装容器18の蓋19側に向かってこの順に積層して構成されている。なお、正極層14および負極層16の積層方法は特に限定されない。積層方法としては、例えば、正極層14、セパレータ13、および負極層16を多層積層したものが利用できる。また、セパレータ13の一方には正極集電体15の両面に正極層14を設けたものを配置し、セパレータ13の他方には負極集電体17の両面に負極層16を設けものを配置したものを多層積層したものが利用できる。その他、正極層14、セパレータ13、および負極層16を巻回したものなどが利用できる。   In the secondary battery 10, the positive electrode current collector 15, the positive electrode layer 14, the separator 13, the negative electrode layer 16, and the negative electrode current collector 17 are placed in the outer container 18 from the bottom side of the outer container 18. The layers are laminated in this order toward the 19 side. In addition, the lamination | stacking method of the positive electrode layer 14 and the negative electrode layer 16 is not specifically limited. As a laminating method, for example, a multilayer in which the positive electrode layer 14, the separator 13, and the negative electrode layer 16 are laminated can be used. One separator 13 is provided with a positive electrode current collector 15 provided on both sides of the positive electrode current collector 15, and the other separator 13 is provided with a negative electrode current collector 17 provided on both sides with a negative electrode layer 16 provided. A multi-layered product can be used. In addition, what wound the positive electrode layer 14, the separator 13, and the negative electrode layer 16 etc. can be utilized.

<用途>
一実施形態による蓄電素子の用途としては、例えば、リチウムイオン二次電池が好適であるが、一実施形態による蓄電素子の用途は、特に制限されず、各種用途に用いることができる。一実施形態による蓄電素子の用途としては、例えば、ノート型パソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、スマートフォン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電動自転車、電動工具などの電源、またはバックアップ電源などが挙げられる。
<Application>
For example, a lithium ion secondary battery is suitable as the application of the electricity storage device according to the embodiment, but the application of the electricity storage device according to the embodiment is not particularly limited and can be used for various applications. Examples of the use of the electricity storage device according to the embodiment include notebook computers, pen input computers, mobile computers, smartphones, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, and liquid crystal televisions. , Handy cleaners, portable CDs, minidiscs, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, motors, lighting equipment, toys, game equipment, clocks, strobes, cameras, electric bicycles, electric tools, etc. Or a backup power source.

以下、実施例および比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、本実施例は、一実施形態による蓄電素子を二次電池として使用する例である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by these Examples. In addition, a present Example is an example which uses the electrical storage element by one Embodiment as a secondary battery.

<実施例1>
(電極活物質の調整)
ポリチオフェン誘導体として化6に例示されている化合物(2)を準備し、導電性材料としてカーボンナノチューブを準備した。化合物(2)とカーボンナノチューブを質量比5:2の割合で混合し、ジルコニアビーズを入れたバイアル瓶に充填した。これを浅田鉄工社製のペイントシェーカーにセットし、4時間振とう処理を行った。処理後、電極活物質を回収し、粒子状の電極活物質を得た。得られた粒子状の電極活物質を正極活物質(A)とした。正極活物質(A)のSEM画像を図2、図3に示す。
<Example 1>
(Adjustment of electrode active material)
The compound (2) exemplified in Chemical Formula 6 was prepared as a polythiophene derivative, and carbon nanotubes were prepared as a conductive material. Compound (2) and carbon nanotubes were mixed at a mass ratio of 5: 2 and filled into a vial containing zirconia beads. This was set in a paint shaker manufactured by Asada Iron Works, and shaken for 4 hours. After the treatment, the electrode active material was recovered to obtain a particulate electrode active material. The obtained particulate electrode active material was defined as a positive electrode active material (A). SEM images of the positive electrode active material (A) are shown in FIGS.

(電極層の作成)
正極活物質(A)、導電助剤としてのアセチレンブラック、および結着材としてのポリ(フッ化ビニリデン)を混合し、その混合物にN−メチルピロリドンを加え、全体が均一になるまで混練して黒色のペーストを得た。混合割合は、質量比で、正極活物質(A):アセチレンブラック:結着材=7:2:1とした。続いて、得られたペーストを、ブレードコート治具を用いてアルミニウム箔上に均一に塗工した。得られた塗工膜を、予め120℃に設定しておいた温風乾燥器内に入れて、20分間乾燥させ、電極層を作製した。
(Create electrode layer)
Mix the positive electrode active material (A), acetylene black as a conductive additive, and poly (vinylidene fluoride) as a binder, add N-methylpyrrolidone to the mixture, and knead until the whole becomes uniform A black paste was obtained. The mixing ratio was positive electrode active material (A): acetylene black: binder = 7: 2: 1 in terms of mass ratio. Subsequently, the obtained paste was uniformly coated on the aluminum foil using a blade coating jig. The obtained coating film was put in a warm air drier previously set at 120 ° C. and dried for 20 minutes to produce an electrode layer.

(電池の作製)
得られた電極層を直径16mmの円形状に打ち抜き、円形状正極とした。得られた円形状正極を露点温度−75℃以下のグローブボックス中においた。その後、ステンレス外装内に、円形状正極、直径16mmのポリプロピレン多孔質フィルムセパレータ、直径16mmの円形状のLi金属箔陰極の順に積層した。電解質として1.0mol/LのLiPF電解質塩を含むエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶液(体積比1:2)を加えた。最後に、ステンレス外装としての蓋をかぶせ、密閉して電池を作製した。
(Production of battery)
The obtained electrode layer was punched into a circular shape having a diameter of 16 mm to obtain a circular positive electrode. The obtained circular positive electrode was placed in a glove box having a dew point temperature of −75 ° C. or lower. Then, a circular positive electrode, a polypropylene porous film separator having a diameter of 16 mm, and a circular Li metal foil cathode having a diameter of 16 mm were laminated in this order in the stainless steel exterior. An ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solution (volume ratio 1: 2) containing 1.0 mol / L LiPF 6 electrolyte salt as an electrolyte was added. Finally, a cover as a stainless steel sheath was put on and sealed to prepare a battery.

<実施例2〜12:ポリチオフェン誘導体の変更>
(電池の作製)
実施例1においてポリチオフェン誘導体として用いた化合物(2)を、化6〜9に例示されている化合物(3)、(4)、(5)、(8)、(10)、(11)、(16)、(26)、(32)、(36)、または(44)に変更した。それ以外については、実施例1と同様にして、電池を作製した。実施例2〜12でそれぞれ使用したポリチオフェン誘導体の化合物を表1に示す。
<Examples 2 to 12: Modification of polythiophene derivative>
(Production of battery)
The compound (2) used as the polythiophene derivative in Example 1 is converted into the compounds (3), (4), (5), (8), (10), (11), (11) 16), (26), (32), (36), or (44). Other than that was carried out similarly to Example 1, and produced the battery. Table 1 shows the compounds of polythiophene derivatives used in Examples 2 to 12, respectively.

<実施例13〜16:導電性材料の変更>
(電池の作製)
実施例1において用いた導電性材料を、アセチレンブラック、グラファイト、グラフェン、またはケッチェンブラックのいずれかの導電性材料に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。各実施例で用いた導電性材料を表2に示す。
<Examples 13 to 16: Change of conductive material>
(Production of battery)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the conductive material used in Example 1 was changed to any one of acetylene black, graphite, graphene, and ketjen black. The conductive materials used in each example are shown in Table 2.

<比較例1>
(電池の作製)
実施例1の、正極活物質(A)の調整を行わず、ポリチオフェン誘導体である化6に例示されている化合物(2)と導電性材料であるカーボンナノチューブとに、導電助剤としてのアセチレンブラックを組み合わせて混練し、ペーストを得た。比較例1では、得られたペーストを電極層の作製に使用したこと以外は、実施例1と同様にして、電池を作製した。ポリチオフェン誘導体とカーボンナノチューブとを混練のみして得られた粒子のSEM画像を図4に示す。
<Comparative Example 1>
(Production of battery)
In Example 1, the positive electrode active material (A) was not adjusted, and the compound (2) exemplified in Chemical Formula 6 as a polythiophene derivative and the carbon nanotube as a conductive material were used as acetylene black as a conductive auxiliary agent. Were combined and kneaded to obtain a paste. In Comparative Example 1, a battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained paste was used for production of the electrode layer. FIG. 4 shows an SEM image of particles obtained only by kneading the polythiophene derivative and the carbon nanotube.

<比較例2〜4:導電性材料の変更>
(電池の作製)
比較例1において導電性材料として用いたカーボンナノチューブを、アセチレンブラック、グラファイト、またはグラフェンのいずれかの導電性材料に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、電池を作製した。各比較例で用いた導電性材料を表2に示す。
<Comparative Examples 2 to 4: Change of conductive material>
(Production of battery)
A battery was fabricated in the same manner as in Comparative Example 1, except that the carbon nanotubes used as the conductive material in Comparative Example 1 were changed to any one of acetylene black, graphite, or graphene. Table 2 shows the conductive materials used in each comparative example.

<電池の評価>
実施例1〜16および比較例1〜4の電池の充放電サイクル試験を行った。実施例1〜16および比較例1〜4の電池を0.5Cで充電終止電圧4.5Vまで充電した後、0.5Cで1.4Vまで放電した。この充放電を1サイクルとし、0.5Cでの充放電サイクルを2回繰り返した。その後、1Cで充電終止電圧4.5Vまで充電した後、1Cで1.4Vまで放電した。この充放電を1サイクルとし、1Cでの充放電サイクルを200回繰り返した。ここで、Cは、放電レートを表し、電池の全容量を1時間で放電させる電流値を1Cレートといい、その電流値の何倍かをCレートで表す。n時間で二次電池の全容量を充放電する電流密度は(1/n)Cで表される。0.5Cおよび1Cは、それぞれ二次電池の全容量を2時間、または1時間かけて充電または放電する電流値を意味する。また、正極活物質の単位重量あたりの放電容量は、自動電池評価装置(1024B―7V0.1A−4、株式会社エレクトロフィールド製)を用いて測定した。200サイクル充放電を行った後の電池の放電容量を表1、2に示す。また、実施例3と比較例1の電池の充放電のサイクルと放電容量との関係を図5に示す。
<Battery evaluation>
The charge / discharge cycle test of the batteries of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 4 was performed. The batteries of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 4 were charged at 0.5C to a charge end voltage of 4.5V, and then discharged to 0.5V at 0.5C. This charging / discharging was made into 1 cycle, and the charging / discharging cycle at 0.5 C was repeated twice. Thereafter, the battery was charged at 1C to the end-of-charge voltage of 4.5V, and then discharged at 1C to 1.4V. This charging / discharging was made into 1 cycle, and the charging / discharging cycle in 1C was repeated 200 times. Here, C represents a discharge rate, a current value that discharges the entire capacity of the battery in one hour is referred to as a 1C rate, and several times the current value is represented as a C rate. The current density for charging / discharging the entire capacity of the secondary battery in n hours is represented by (1 / n) C. 0.5C and 1C mean current values for charging or discharging the total capacity of the secondary battery over 2 hours or 1 hour, respectively. In addition, the discharge capacity per unit weight of the positive electrode active material was measured using an automatic battery evaluation device (1024B-7V0.1A-4, manufactured by Electrofield Co., Ltd.). Tables 1 and 2 show the discharge capacity of the battery after 200 cycles of charge and discharge. Moreover, the relationship between the charge / discharge cycle and the discharge capacity of the batteries of Example 3 and Comparative Example 1 is shown in FIG.

図2、図3に示すように、実施例1で得られた電極活物質は、化合物(2)のポリチオフェン誘導体粒子にカーボンナノチューブの少なくとも一部が埋め込まれており、これらが複合化した粒子が形成されていた。一方、図4に示すように、比較例1では、ポリチオフェン誘導体とカーボンナノチューブとを混練のみしたものは、ポリチオフェン粒子とカーボンナノチューブとが分散していた。比較例1では、カーボンナノチューブの少なくとも一部がポリチオフェン誘導体粒子に含まれている状態は確認できなかった。   As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the electrode active material obtained in Example 1 has at least a part of carbon nanotubes embedded in the polythiophene derivative particles of compound (2), and the composite particles of these are Was formed. On the other hand, as shown in FIG. 4, in Comparative Example 1, the polythiophene derivative and the carbon nanotube were dispersed only in the kneaded polythiophene derivative and the carbon nanotube. In Comparative Example 1, it was not possible to confirm that at least a part of the carbon nanotubes was contained in the polythiophene derivative particles.

表1の結果から、実施例1〜16の電池は、比較例1〜4の電池よりも、1Cでの充放電を200サイクル行った後の放電容量が高かった。また、図5に示すように、実施例3の電池は、1Cでの充放電を200サイクル繰り返し行っている間でも放電容量が高い状態のまま維持できていた。一方、比較例1の電池は、最初の充放電で放電容量が大幅に低下していた。これは、実施例1〜16の電池では、特定のポリチオフェン誘導体粒子に導電性材料の少なくとも一部が含まれている。そして、導電性材料の一部が特定のポリチオフェン誘導体粒子から突出した状態の電極活物質を正極活物質として用いることで、電池のエネルギー密度が高くなり、サイクル特性が向上したためと考えられる。   From the results in Table 1, the batteries of Examples 1 to 16 had a higher discharge capacity after 200 cycles of charge / discharge at 1C than the batteries of Comparative Examples 1 to 4. Moreover, as shown in FIG. 5, the battery of Example 3 was able to maintain a high discharge capacity even while charging and discharging at 1C were repeated 200 cycles. On the other hand, the discharge capacity of the battery of Comparative Example 1 was greatly reduced by the first charge / discharge. In the batteries of Examples 1 to 16, the specific polythiophene derivative particles contain at least a part of the conductive material. And it is thought that the energy density of the battery was increased and the cycle characteristics were improved by using as the positive electrode active material an electrode active material in which a part of the conductive material protruded from the specific polythiophene derivative particles.

また、導電性材料としてグラファイトを用いた場合には、充放電を200サイクル行った後の放電容量が他の導電性材料よりも大きかった(実施例13〜16参照)。   Further, when graphite was used as the conductive material, the discharge capacity after 200 cycles of charge / discharge was larger than other conductive materials (see Examples 13 to 16).

したがって、一実施形態による電極活物質を二次電池に用いれば、二次電池は、高い放電容量を有し、200サイクル以上繰り返し充放電が可能であることから、二次電池として有効に使用できるといえる。   Therefore, if the electrode active material according to one embodiment is used for a secondary battery, the secondary battery has a high discharge capacity and can be repeatedly charged and discharged for 200 cycles or more, and thus can be effectively used as a secondary battery. It can be said.

10 二次電池
11 正極
12 負極
13 セパレータ
14 正極層
16 負極層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Secondary battery 11 Positive electrode 12 Negative electrode 13 Separator 14 Positive electrode layer 16 Negative electrode layer

特開2009−230951号公報JP 2009-230951 A

特開2014−99296号公報JP 2014-99296 A

Claims (8)

下記一般式(1):
(ただし、一般式(1)中、Zはカルコゲン元素を環員として含む5〜9員の複素環を形成する原子群を表し、前記カルコゲン元素を複数含む場合、前記カルコゲン元素は同一でも異なっていてもよい。Arは、置換基を有していてもよい芳香環、または置換基を有していてもよい芳香族複素環を表す。nは2以上の整数を表し、mは0または2以上の整数を表す。)で表される繰り返し単位を有するポリチオフェン誘導体を含むポリチオフェン誘導体粒子と、
前記ポリチオフェン誘導体粒子内に少なくとも一部含まれる導電性材料と、
を有することを特徴とする電極活物質。
The following general formula (1):
(However, in the general formula (1), Z represents an atomic group forming a 5- to 9-membered heterocyclic ring containing a chalcogen element as a ring member. When a plurality of the chalcogen elements are contained, the chalcogen elements are the same or different Ar represents an optionally substituted aromatic ring or an optionally substituted aromatic heterocyclic ring, n represents an integer of 2 or more, and m represents 0 or 2 A polythiophene derivative particle containing a polythiophene derivative having a repeating unit represented by:
A conductive material at least partially contained in the polythiophene derivative particles;
An electrode active material characterized by comprising:
前記導電性材料の一部が、前記ポリチオフェン誘導体粒子の外側に突出している請求項1に記載の電極活物質。   The electrode active material according to claim 1, wherein a part of the conductive material protrudes outside the polythiophene derivative particles. 前記導電性材料の形状が棒状であって、前記ポリチオフェン誘導体粒子を貫通している請求項1または2に記載の電極活物質。   The electrode active material according to claim 1, wherein the conductive material has a rod shape and penetrates the polythiophene derivative particles. 前記ポリチオフェン誘導体粒子の平均粒子径が、0.1〜50μmである請求項1から3のいずれか一項に記載の電極活物質。   The electrode active material according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle size of the polythiophene derivative particles is 0.1 to 50 µm. 前記ポリチオフェン誘導体粒子に含まれる前記導電性材料の割合が、5〜40%である請求項1から4のいずれか一項に記載の電極活物質。   The electrode active material according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio of the conductive material contained in the polythiophene derivative particles is 5 to 40%. 前記導電性材料が、炭素系材料である請求項1から5のいずれか一項に記載の電極活物質。   The electrode active material according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive material is a carbon-based material. 請求項1から6のいずれか一項に記載の電極活物質を含むことを特徴とする蓄電素子用電極。   The electrode for electrical storage elements characterized by including the electrode active material as described in any one of Claim 1 to 6. 正極と、負極と、電解質とを有し、
前記正極または前記負極のいずれか一方が、請求項7に記載の蓄電素子用電極であることを特徴とする蓄電素子。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
Either the said positive electrode or the said negative electrode is the electrode for electrical storage elements of Claim 7, The electrical storage element characterized by the above-mentioned.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020194713A (en) * 2019-05-29 2020-12-03 株式会社リコー Power storage element
CN114420933A (en) * 2022-01-17 2022-04-29 东莞新能安科技有限公司 Negative electrode, electrochemical device, and electronic device

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000294228A (en) * 1999-04-06 2000-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lithium secondary battery
JP2003282062A (en) * 2002-03-25 2003-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Energy storage device and manufacturing method of compound composition for energy storage device
JP2005285376A (en) * 2004-03-26 2005-10-13 Shirouma Science Co Ltd Organic/inorganic hybrid electrode, and secondary battery using the same
JP2009099524A (en) * 2007-09-28 2009-05-07 Nippon Chemicon Corp Electrode material and its manufacturing method, electrode for electrochemical element, and electrochemical element
JP2009259499A (en) * 2008-04-14 2009-11-05 Denso Corp Active material for secondary battery and secondary battery
JP2012528899A (en) * 2009-06-01 2012-11-15 フォステック リチウム インコーポレイテッド Method for inducing the polymerization of organic electronically conductive polymers
JP2014072128A (en) * 2012-10-01 2014-04-21 Nitto Denko Corp Active material particle for power storage device positive electrode, positive electrode for power storage device using the same, power storage device, and method for manufacturing active material particle for power storage device positive electrode
JP2014099296A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Nitto Denko Corp Active material particle, positive electrode for power storage device, power storage device, and manufacturing method for active material particle
JP2015061903A (en) * 2013-08-19 2015-04-02 株式会社リコー Polythiophene derivative, positive electrode active material for secondary battery, and secondary battery
WO2016027704A1 (en) * 2014-08-19 2016-02-25 株式会社リコー Polythiophene derivative, secondary cell cathode active material, and secondary cell
CN105633375A (en) * 2016-02-18 2016-06-01 钟玲珑 Preparation method of graphene/polythiophenes/sulfur composite anode material

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000294228A (en) * 1999-04-06 2000-10-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Lithium secondary battery
JP2003282062A (en) * 2002-03-25 2003-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Energy storage device and manufacturing method of compound composition for energy storage device
JP2005285376A (en) * 2004-03-26 2005-10-13 Shirouma Science Co Ltd Organic/inorganic hybrid electrode, and secondary battery using the same
JP2009099524A (en) * 2007-09-28 2009-05-07 Nippon Chemicon Corp Electrode material and its manufacturing method, electrode for electrochemical element, and electrochemical element
JP2009259499A (en) * 2008-04-14 2009-11-05 Denso Corp Active material for secondary battery and secondary battery
JP2012528899A (en) * 2009-06-01 2012-11-15 フォステック リチウム インコーポレイテッド Method for inducing the polymerization of organic electronically conductive polymers
JP2014072128A (en) * 2012-10-01 2014-04-21 Nitto Denko Corp Active material particle for power storage device positive electrode, positive electrode for power storage device using the same, power storage device, and method for manufacturing active material particle for power storage device positive electrode
JP2014099296A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Nitto Denko Corp Active material particle, positive electrode for power storage device, power storage device, and manufacturing method for active material particle
JP2015061903A (en) * 2013-08-19 2015-04-02 株式会社リコー Polythiophene derivative, positive electrode active material for secondary battery, and secondary battery
WO2016027704A1 (en) * 2014-08-19 2016-02-25 株式会社リコー Polythiophene derivative, secondary cell cathode active material, and secondary cell
CN105633375A (en) * 2016-02-18 2016-06-01 钟玲珑 Preparation method of graphene/polythiophenes/sulfur composite anode material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
荒川 正文: "粒度測定入門", 粉体工学会誌, vol. 17, no. 6, JPN6020038107, 10 June 1980 (1980-06-10), JP, pages 299 - 307, ISSN: 0004521847 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020194713A (en) * 2019-05-29 2020-12-03 株式会社リコー Power storage element
CN114420933A (en) * 2022-01-17 2022-04-29 东莞新能安科技有限公司 Negative electrode, electrochemical device, and electronic device

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