JP4468058B2 - Secondary battery and electrode active material for secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、エネルギー密度が高く、かつサイクル特性および急速充放電特性に優れた電気化学素子およびそれに用いる電極活物質に関する。   The present invention relates to an electrochemical element having high energy density and excellent cycle characteristics and rapid charge / discharge characteristics, and an electrode active material used therefor.

近年、移動体通信機器、携帯電子機器の開発にともない、その電源の需要は非常に大きくなっている。電池、なかでも繰り返し充放電が可能なリチウム二次電池は、起電力が高く、高エネルギー密度が得られ、繰り返し使用が可能なことから、携帯電子機器等の電源として広範囲に用いられている。   In recent years, with the development of mobile communication devices and portable electronic devices, the demand for their power sources has become very large. Batteries, in particular, lithium secondary batteries that can be repeatedly charged and discharged, have high electromotive force, high energy density, and can be used repeatedly. Therefore, they are widely used as power sources for portable electronic devices and the like.

しかし、携帯電子機器の小型軽量化に伴い、電池の高エネルギー密度化に対する要望もますます高まってきており、さらに高いエネルギー密度を有する新規な電極材料の出現が望まれている。このような背景のもと、電池の高エネルギー密度化に直接的に結びつく電極材料の高エネルギー密度化を目指して、材料開発の取り組みが積極的に行われている。   However, with the reduction in size and weight of portable electronic devices, there is an increasing demand for higher energy density of batteries, and the emergence of new electrode materials having higher energy density is desired. Against this background, efforts for material development have been actively carried out with the aim of increasing the energy density of electrode materials that are directly linked to increasing the energy density of batteries.

近年、エネルギー密度が高く、より軽量な電池を作製するために、有機化合物を電極材料に用いる検討が行われている。有機化合物は、比重が約1g/cm3程度と軽く、現在リチウム二次電池の材料として用いられているコバルト酸リチウムなどの酸化物と比較して軽量である。このため、より軽量で高容量な電池を作製することが可能となる。 In recent years, studies have been made on using an organic compound as an electrode material in order to produce a lighter battery having a higher energy density. The organic compound has a light specific gravity of about 1 g / cm 3 and is lighter than an oxide such as lithium cobaltate currently used as a material for lithium secondary batteries. For this reason, it becomes possible to produce a lighter and higher capacity battery.

例えば、特許文献1および2では、ジスルフィド結合を持つ有機硫黄化合物を電極材料に用いたリチウム二次電池が提案されている。この有機硫黄化合物は、最も簡単には、M+-S−R−S-−M+と表される。ここで、Rは脂肪族あるいは芳香族の有機基、Sは硫黄、M+はプロトンあるいは金属カチオンを示す。この化合物は、電気化学的酸化反応によりS−S結合を介して互いに結合し、M+-S−R−S−S−R−S−S−R−S-−M+のような形で高分子化する。こうして生成した高分子は、電気化学的還元反応により、元のモノマーに戻る。リチウム二次電池では、この反応を充放電反応に用いている。 For example, Patent Documents 1 and 2 propose lithium secondary batteries using an organic sulfur compound having a disulfide bond as an electrode material. This organic sulfur compound is most simply represented as M + −S−R−S −M + . Here, R represents an aliphatic or aromatic organic group, S represents sulfur, and M + represents a proton or a metal cation. The compounds bind to each other via an S-S bond by electrochemical oxidation reactions, M + - - S-R -S-S-R-S-S-R-S - -M + form such as To polymerize. The polymer thus produced returns to the original monomer by an electrochemical reduction reaction. In the lithium secondary battery, this reaction is used for the charge / discharge reaction.

また、特許文献3では、単体硫黄を電極材料に用いることも提案されている。
しかし、どちらの場合も高容量化は可能となったが、サイクル特性が低いという問題がある。これは、硫黄系材料の酸化還元反応機構であるジスルフィド結合の解列・再結合において、一度結合が解列すると、分子が拡散して離れてしまい、再結合する頻度が低くなるためである。また、一度解列すると再結合する頻度が低いということは、たとえ理論的に高いエネルギー密度を有していたとしても、すべての反応可能な部位が反応できないことを意味する。これでは、実際には高エネルギー密度を有する電池となり得ない。
米国特許第5,833,048号明細書 米国特許第2,715,778号明細書 米国特許第5,523,179号明細書
Patent Document 3 also proposes the use of elemental sulfur as an electrode material.
However, in either case, the capacity can be increased, but there is a problem that the cycle characteristics are low. This is because in the dissociation / recombination of disulfide bonds, which is the oxidation-reduction reaction mechanism of sulfur-based materials, once the bonds are dissociated, the molecules diffuse and leave, and the frequency of recombination decreases. In addition, the fact that the frequency of recombination is low once the lines are disconnected means that all the reactive sites cannot react even if they have a theoretically high energy density. This cannot actually be a battery having a high energy density.
US Pat. No. 5,833,048 US Pat. No. 2,715,778 US Pat. No. 5,523,179

以上のように、電極反応部位としてジスルフィド部位を有する有機硫黄化合物を電極材料に用いた軽量で高エネルギー密度を有する電気化学素子においては、酸化還元反応に伴う有機硫黄化合物の構造変化が大きいため、サイクル特性が低いという問題がある。本発明は、この点を鑑みたものであり、軽量で高エネルギー密度を有する電気化学素子のサイクル特性を改善することを目的とする。   As described above, in an electrochemical element having a light and high energy density using an organic sulfur compound having a disulfide moiety as an electrode reaction site as an electrode material, the structural change of the organic sulfur compound accompanying a redox reaction is large. There is a problem that cycle characteristics are low. The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to improve cycle characteristics of an electrochemical element that is lightweight and has a high energy density.

本発明の第1の二次電池は、正極と、負極と、電解質とを有し、前記電解質は、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質であり、前記正極が、一般式(1a): The first secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and the electrolyte is a salt, a solid electrolyte, or a gel electrolyte dissolved in an organic solvent, and the positive electrode has a general formula ( 1a):

Figure 0004468058
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(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物を正極活物質として含むことを特徴とする。
本発明の第2の二次電池は、正極と、負極と、電解質とを有し、前記電解質は、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質であり、前記負極が、一般式(1b):
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. And a compound having a structure represented by (2) as a positive electrode active material.
The second secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and the electrolyte is a salt, a solid electrolyte, or a gel electrolyte dissolved in an organic solvent, and the negative electrode has a general formula ( 1b):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物を負極活物質として含むことを特徴とする。
本発明の第3の二次電池は、正極と、負極と、電解質とを有し、前記電解質は、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質またはゲル電解質であり、前記正極が、一般式(2):
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. And a compound having a structure represented by the formula (2) as a negative electrode active material.
The third secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and the electrolyte is a salt, a solid electrolyte, or a gel electrolyte dissolved in an organic solvent, and the positive electrode has the general formula (2 ):

Figure 0004468058
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(式中、R1〜R4およびR7〜R10はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、前記脂肪族基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物を正極活物質として含むことを特徴とする。
前記化合物が、一般式(1a)で表される構造が重合してなる高分子化合物であるのが好ましい。
前記化合物が、一般式(1a)で表される構造と、主鎖としてポリアセチレン鎖またはポリメチルメタクリレート鎖とが結合してなる高分子化合物であるのが好ましい。
また、本発明は、上記の一般式(1a)、(1b)または(2)で表される構造を有する化合物からなる二次電池用電極活物質に関する。
(Wherein R 1 to R 4 and R 7 to R 10 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, hydrogen atom, methyl group, hydroxyl group, cyano group, amino group, nitro group or nitroso group. And the aliphatic group includes at least one selected from the group consisting of oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, silicon atom, phosphorus atom, boron atom and halogen atom). It is characterized by including as a positive electrode active material.
The compound is preferably a polymer compound obtained by polymerizing the structure represented by the general formula (1a).
The compound is preferably a polymer compound in which a structure represented by the general formula (1a) and a polyacetylene chain or a polymethyl methacrylate chain as a main chain are combined.
Moreover, this invention relates to the electrode active material for secondary batteries which consists of a compound which has a structure represented by said general formula (1a), (1b) or (2).

前記電解質は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホランおよびジメチルホルムアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種を溶媒として含むのが好ましい。
前記電解質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物の塩、過塩素酸塩およびフッ素化合物の塩よりなる群から選ばれる少なくとも一の塩を含むのが好ましい。
The electrolyte preferably contains at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, and dimethylformamide as a solvent.
The electrolyte preferably contains at least one salt selected from the group consisting of alkali metal or alkaline earth metal halide salts, perchlorate salts, and fluorine compound salts .

本発明の第1および第3の二次電池において、前記負極が、炭素材料、リチウム金属、リチウム含有複合窒化物、リチウム含有複合チタン酸化物、錫と炭素の複合物、錫と他の金属との複合物、ケイ素と他の金属との合金、およびケイ素の酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を負極活物質として含むのが好ましい。
本発明の第2の二次電池において、前記正極が、金属酸化物を正極活物質として含むのが好ましい。
前記正極は、さらに導電補助剤を含むのが好ましい。
In the first and third secondary batteries of the present invention, the negative electrode includes a carbon material, lithium metal, lithium-containing composite nitride, lithium-containing composite titanium oxide, a composite of tin and carbon, tin and another metal, It is preferable that at least one selected from the group consisting of a composite of the above, an alloy of silicon and another metal, and an oxide of silicon is included as the negative electrode active material.
In the second secondary battery of the present invention, it is preferable that the positive electrode includes a metal oxide as a positive electrode active material.
It is preferable that the positive electrode further contains a conductive additive.

本発明によれば、一般式(1a)、(1b)または(2)で表される構造を有する化合物を電極活物質に用いることにより、軽量かつ高エネルギー密度でサイクル特性に優れた電気化学素子を得ることができる。 According to the present invention, by using a compound having a structure represented by the general formula (1a), (1b) or (2) as an electrode active material, an electrochemical device that is lightweight, has high energy density, and has excellent cycle characteristics. Can be obtained.

本発明の電気化学素子は、酸化還元反応に伴う電子移動を電気エネルギーとして取り出す電気化学素子であって、正極と、負極と、電解質とからなり、前記正極および前記負極の少なくとも一方が、一般式(1a): The electrochemical element of the present invention is an electrochemical element that takes out electron transfer associated with an oxidation-reduction reaction as electric energy, and includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and at least one of the positive electrode and the negative electrode has a general formula ( 1a ):

Figure 0004468058
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(式中、R 1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物(以下、活物質化合物ともいう)を含むことを特徴とする。
また、本発明の電気化学素子は、酸化還元反応に伴う電子移動を電気エネルギーとして取り出す電気化学素子であって、正極と、負極と、電解質とからなり、前記正極および前記負極の少なくとも一方が、一般式(1b):
( Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom , a methyl group , a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group , and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom , and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. And a compound having a structure represented by the following formula (hereinafter also referred to as an active material compound).
Further, the electrochemical element of the present invention is an electrochemical element that takes out electron transfer associated with the oxidation-reduction reaction as electric energy, and includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and at least one of the positive electrode and the negative electrode is General formula (1b):

Figure 0004468058
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(式中、R 1 〜R 4 はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R 5 、R 6 はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物(以下、活物質化合物ともいう)を含むことを特徴とする。
活物質化合物は、電極活物質として、電池内において酸化還元反応を行い、電子の授受を行う。
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. And a compound having a structure represented by the following formula (hereinafter also referred to as an active material compound).
The active material compound performs an oxidation-reduction reaction in the battery as an electrode active material, and exchanges electrons.

活物質化合物は、その構造を大きく変化させることなく酸化還元反応を行うことができる。その機構は以下の通りである。
つまり、活物質化合物は、構造対称性を有し、平面構造を有する。また、活物質化合物は、分子の中心に炭素−炭素二重結合を有し、かつ、硫黄、酸素などのヘテロ原子を含む環状構造を有する。ヘテロ原子は孤立電子対を有する。そのため、分子上にπ電子による共役が形成される。この分子全体に広がったπ電子共役部位は、電子の授受が可能である。電子の授受は、活物質化合物の酸化・還元反応として進行する。
例えば、還元反応(放電反応)時には、活物質化合物が還元され、電解質中のカチオンが、還元された分子に配位する。その後の酸化反応(充電反応)時には、活物質化合物に配位していたカチオンが脱離する。この反応を電池反応として用いることができる。
The active material compound can perform a redox reaction without greatly changing its structure. The mechanism is as follows.
That is, the active material compound has structural symmetry and a planar structure. In addition, the active material compound has a carbon-carbon double bond at the center of the molecule and a cyclic structure containing a hetero atom such as sulfur or oxygen. A heteroatom has a lone pair of electrons. Therefore, conjugation by π electrons is formed on the molecule. This π-electron conjugated site extending throughout the molecule can exchange electrons. Transfer of electrons proceeds as an oxidation / reduction reaction of the active material compound.
For example, during the reduction reaction (discharge reaction), the active material compound is reduced, and the cation in the electrolyte is coordinated to the reduced molecule. During the subsequent oxidation reaction (charging reaction), the cations coordinated to the active material compound are eliminated. This reaction can be used as a battery reaction.

また、酸化反応(充電反応)時に活物質化合物が酸化される場合には、電解質のアニオンが、酸化された分子に配位する。その後の還元反応(放電反応)時には、活物質化合物に配位していたアニオンが脱離する。
このような一連の酸化還元反応において、活物質化合物は、結合の解列・再結合といった大きな構造変化を起こさないと考えられる。酸化還元反応に伴って活物質化合物の分子が大きく構造変化すると、次の反応を行う際にも分子の構造変化が必要となる。このとき大きなエネルギーが必要となるため、反応性が低下する。従って、酸化還元反応に伴う大きな構造変化がないことは、反応を効率的に行い得ることを示す。
When the active material compound is oxidized during the oxidation reaction (charging reaction), the anion of the electrolyte coordinates to the oxidized molecule. During the subsequent reduction reaction (discharge reaction), the anion coordinated with the active material compound is eliminated.
In such a series of oxidation-reduction reactions, it is considered that the active material compound does not cause a large structural change such as bond separation / recombination. If the molecule of the active material compound undergoes a major structural change in accordance with the oxidation-reduction reaction, the structural change of the molecule is required when the next reaction is performed. Since large energy is required at this time, the reactivity is lowered. Therefore, the absence of a large structural change associated with the redox reaction indicates that the reaction can be performed efficiently.

以上のように、本発明では、分子上に広がったπ電子共役部位を酸化還元反応部位とする化合物を電極活物質に用いている。上記反応機構では、酸化還元反応に伴って活物質の骨格の大きな構造変化は起こらない。従って、酸化還元反応の繰り返しによる活物質の構造的な劣化が抑制されるため、優れた充放電サイクル特性が得られる。   As described above, in the present invention, a compound having a π-electron conjugated site spread on a molecule as a redox reaction site is used as an electrode active material. In the above reaction mechanism, a large structural change of the skeleton of the active material does not occur with the redox reaction. Accordingly, structural deterioration of the active material due to repeated redox reactions is suppressed, so that excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

さらに、上記反応機構では、通常の有機硫黄系化合物が起こすような結合・解列反応と比べて、速い反応速度を期待することができる。反応速度が速くなると、電池特性としては優れたレート特性を期待することができるため、急速充放電にも有利である。
一般式(1a)で表される化合物としては、化学式(3):
Furthermore, in the above reaction mechanism, a higher reaction rate can be expected as compared with a binding / disconnection reaction caused by a normal organic sulfur compound. When the reaction rate is increased, excellent rate characteristics can be expected as battery characteristics, which is advantageous for rapid charge / discharge.
Examples of the compound represented by the general formula ( 1a ) include chemical formula (3):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物が好ましい。
また、一般式(1b)で表される化合物としては、化学式(4):
The compound represented by these is preferable.
Moreover, as a compound represented by General formula (1b) , Chemical formula (4):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物が好ましい。これらの化合物は、一般式(1a)または(1b)で表される化合物のなかで最も分子量が小さいため、活物質のエネルギー密度が最も高くなり、高エネルギー密度の電気化学素子が得られる。
また、より速い電極反応速度が得られる点で、本発明の電気化学素子は、正極と、負極と、電解質とからなり、前記正極および前記負極の少なくとも一方が、一般式(2):
The compound represented by these is preferable. Since these compounds have the smallest molecular weight among the compounds represented by the general formula (1a) or (1b) , the energy density of the active material is the highest, and an electrochemical element having a high energy density can be obtained.
Moreover, the electrochemical element of this invention consists of a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte at the point from which a faster electrode reaction rate is obtained , and at least one of the said positive electrode and the said negative electrode is General formula (2):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

(式中、R1〜R4およびR7〜R10はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、前記脂肪族基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される化合物を含む。 (Wherein R 1 to R 4 and R 7 to R 10 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, hydrogen atom , methyl group , hydroxyl group, cyano group, amino group, nitro group or nitroso group. And the aliphatic group includes a compound represented by the formula: at least one selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom, and a halogen atom .

一般式(2)の場合に電極反応がより速くなる理由を以下に示す。
一般式(1a)で表される化合物の酸化還元反応では、2つの5員環上で電子の授受が行われ、2段階の反応が起こる。一般式(2)で表される化合物の酸化還元反応は、一般式(1a)と同様の反応であるが、2つの5員環間に配置された2つのベンゼン環の存在により、2つの5員環から電子が抜かれるエネルギーレベルが互いに近くなり、擬似的に1段階で反応が進行する。これは、1電子反応した構造と2電子反応した構造が非常に似ているためである。
一般式(2)で表される化合物としては、例えば、化学式(5):
The reason why the electrode reaction becomes faster in the case of the general formula (2) is shown below.
In the oxidation-reduction reaction of the compound represented by the general formula ( 1a ), electrons are transferred on two five-membered rings, and a two-step reaction occurs. The oxidation-reduction reaction of the compound represented by the general formula (2) is the same reaction as the general formula ( 1a ), but the two benzene rings arranged between two five-membered rings are used. The energy levels at which electrons are extracted from the member rings are close to each other, and the reaction proceeds in a pseudo-step. This is because the one-electron reacted structure and the two-electron reacted structure are very similar.
Examples of the compound represented by the general formula (2) include the chemical formula (5):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物、化学式(6): A compound represented by the formula (6):

Figure 0004468058
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で表される化合物、化学式(7): A compound represented by the formula (7):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物、化学式(8): A compound represented by the formula (8):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物などが挙げられる。
一般式(1a)、(1b)および(2)におけるR1〜R4およびR7〜R10は、ニトロ基(NO2)が好ましい。高電圧、かつ優れた充放電サイクル特性を有する電気化学素子が得られる。また、シアノ基(CN)が好ましい。高電圧、かつ高容量の電気化学素子が得られる。また、メチル基(CH3)が好ましい。高電圧および高容量であり、かつ優れたレート特性、およびサイクル特性を有する電気化学素子が得られる。
The compound etc. which are represented by these are mentioned.
In general formulas (1a), (1b) and (2), R 1 to R 4 and R 7 to R 10 are preferably nitro groups (NO 2 ). An electrochemical device having high voltage and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained. Moreover, a cyano group (CN) is preferable. An electrochemical device having a high voltage and a high capacity can be obtained. A methyl group (CH 3 ) is preferred. An electrochemical device having a high voltage and a high capacity and having excellent rate characteristics and cycle characteristics can be obtained.

上述した一般式(1a)、(1b)および(2)におけるR1〜R4、R7〜R10で用いられる脂肪族基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシアルキル基、チオアルキル基、アルデヒド基、カルボン酸基、ハロゲン化アルキル基などが挙げられる。また、この脂肪族基の炭素数は、特に制限はないが、炭素数は1〜6が好ましい。 Above general formula (1a), the aliphatic group used in R 1 ~R 4, R 7 ~R 10 in (1b) and (2), for example, an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, a hydroxyalkyl Group, thioalkyl group, aldehyde group, carboxylic acid group, halogenated alkyl group and the like. Further, the carbon number of the aliphatic group is not particularly limited, but the carbon number is preferably 1-6.

また、活物質化合物は、一般式(1a)、(1b)または(2)で表される構造を有する限り、低分子化合物から高分子化合物まで用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Moreover, as long as the active material compound has a structure represented by the general formula (1a), (1b) or (2) , a low molecular compound to a high molecular compound can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明において、高分子化合物とは、低分子化合物が重合してなる分子量10000以上の化合物をいう。高分子化合物は、低分子化合物に比べて電解質などに溶解しにくい性質を有する。従って、高分子化合物を電極活物質として用いた場合には、電解質への活物質の溶出が抑えられ、サイクル特性の安定性がさらに高められる。
高分子化合物としては、一般式(1a)、(1b)または(2)が重合された化合物であるものが好ましい。このような化合物としては、例えば一般式(9):
In the present invention, the high molecular compound means a compound having a molecular weight of 10,000 or more obtained by polymerizing a low molecular compound. A polymer compound has a property that it is less soluble in an electrolyte or the like than a low-molecular compound. Therefore, when a polymer compound is used as the electrode active material, elution of the active material into the electrolyte is suppressed, and the stability of the cycle characteristics is further enhanced.
The polymer compound is preferably a compound obtained by polymerizing the general formula (1a), (1b) or (2) . As such a compound, for example, the general formula (9):

Figure 0004468058
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(式中、nは1以上の整数である。)で表される化合物が挙げられる。分子量の小さい単量体で構成されているため、エネルギー密度の高い活物質が得られる。
また、高分子化合物としては、ポリアセチレン、ポリメチルメタクリレート鎖を主鎖として有する化合物が好ましい。また、一分子内に一般式(1a)または(1b)で表される構造を2個以上含むことが好ましい。ポリアセチレン鎖の分子量は10000〜200000であることが好ましい。このような化合物としては、例えば一般式(10):
(Wherein n is an integer of 1 or more). Since it is composed of a monomer having a low molecular weight, an active material having a high energy density can be obtained.
Moreover, as a high molecular compound, the compound which has a polyacetylene and a polymethylmethacrylate chain as a main chain is preferable. Moreover, it is preferable that two or more structures represented by the general formula (1a) or (1b) are included in one molecule. The molecular weight of the polyacetylene chain is preferably 10,000 to 200,000. As such a compound, for example, the general formula (10):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

(式中、nは1以上の整数である。)で表される化合物が挙げられる。
なお、上記の化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
活物質化合物は、電気化学素子のなかでも、特に二次電池の電極活物質として用いるのに適しているが、一次電池、電解コンデンサ、各種センサ、エレクトロクロミック素子等の電極にも用いることができる。また、活物質化合物は、これら以外の電気化学素子の電極に用いてもよい。
(Wherein n is an integer of 1 or more).
In addition, said compound may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
Active material compounds are particularly suitable for use as electrode active materials for secondary batteries among electrochemical elements, but can also be used for electrodes for primary batteries, electrolytic capacitors, various sensors, electrochromic elements, and the like. . Moreover, you may use an active material compound for the electrode of electrochemical elements other than these.

二次電池においては、活物質化合物は、正極と負極の両方に用いてもよく、どちらか一方に用いてもよい。どちらか一方の電極にこの化合物を用いる場合には、他方の電極活物質には、二次電池の活物質として従来から用いられている材料を特に限定されることなく用いることができる。   In the secondary battery, the active material compound may be used for both the positive electrode and the negative electrode, or may be used for either one of them. When this compound is used for one of the electrodes, a material conventionally used as an active material for a secondary battery can be used for the other electrode active material without any particular limitation.

正極活物質として一般式(1a)、(1b)または(2)で表される構造を有する化合物を用いる場合には、負極活物質として、例えば、グラファイト、非晶質炭素などの炭素材料、リチウム金属、リチウム含有複合窒化物、リチウム含有チタン酸化物、スズと炭素との複合物、スズと他の金属との複合物、ケイ素と他の金属との合金、ケイ素の酸化物等を用いることができる。
また、負極活物質として一般式(1a)、(1b)または(2)で表される構造を有する化合物を用いる場合には、正極活物質として、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24などの金属酸化物等を用いることができる。
When the compound having the structure represented by the general formula (1a), (1b) or (2) is used as the positive electrode active material, examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite and amorphous carbon, lithium Metals, lithium-containing composite nitrides, lithium-containing titanium oxides, composites of tin and carbon, composites of tin and other metals, alloys of silicon and other metals, silicon oxides, etc. it can.
In general formula (1a) as an anode active material, in the case of using a compound having a structure represented by (1b) or (2) as a positive electrode active material, for example, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4 A metal oxide such as can be used.

一般式(1a)、(1b)または(2)で表される構造を有する化合物を電極活物質に用いた場合、電極抵抗を低減する目的で、カーボンブラック、グラファイト、アセチレンブラックなどの炭素材料、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高分子等を導電補助剤として電極活物質に混合させてもよい。また、イオン伝導補助剤として、ポリエチレンオキシドなどからなる固体電解質、ポリメタクリル酸メチルなどからなるゲル電解質を電極活物質に混合させてもよい。 When a compound having a structure represented by the general formula (1a), (1b) or (2) is used as an electrode active material, a carbon material such as carbon black, graphite, acetylene black, etc. for the purpose of reducing electrode resistance; A conductive polymer such as polyaniline, polypyrrole, or polythiophene may be mixed with the electrode active material as a conductive auxiliary agent. Further, as an ion conduction auxiliary agent, a solid electrolyte made of polyethylene oxide or the like, or a gel electrolyte made of polymethyl methacrylate or the like may be mixed with the electrode active material.

また、電極内物質の構成材料の結着性を向上させるために、結着剤を用いてもよい。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアクリル酸等を用いることができる。   In order to improve the binding property of the constituent material of the substance in the electrode, a binder may be used. As the binder, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, polytetrafluoroethylene, styrene-butadiene copolymer, polypropylene, polyethylene, polyimide, Polyacrylic acid or the like can be used.

正極集電体または負極集電体には、ニッケル、アルミニウム、金、銀、銅、ステンレス鋼、アルミニウム合金等からなる金属箔、金属メッシュ、導電性フィラーを含む樹脂等を用いることができる。集電体上にカーボンなどを塗布することにより、電極の抵抗値を減少させたり、集電体に触媒効果をもたせたり、集電体と活物質とを化学的または物理的に結合させたりしてもよい。   As the positive electrode current collector or the negative electrode current collector, a metal foil made of nickel, aluminum, gold, silver, copper, stainless steel, an aluminum alloy, a metal mesh, a resin containing a conductive filler, or the like can be used. By applying carbon or the like on the current collector, the resistance value of the electrode is reduced, the current collector has a catalytic effect, or the current collector and the active material are chemically or physically bonded. May be.

正極と負極の間にセパレータを介在させる場合には、セパレータに電解質を含浸させる。電解質は、溶媒および前記溶媒に溶解した塩からなることが好ましい。また、電解質自体をゲル化させてセパレータとしての機能を持たせてもよい。この場合、ポリアクリロニトリル、アクリレート単位またはメタクリレート単位を含む重合体、エチレンとアクリロニトリルとの共重合体等のマトリックスに電解質を含浸させることが好ましい。マトリックスには架橋高分子を用いることが好ましい。   When a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, the separator is impregnated with an electrolyte. The electrolyte is preferably composed of a solvent and a salt dissolved in the solvent. Further, the electrolyte itself may be gelled to have a function as a separator. In this case, it is preferable to impregnate the electrolyte with a matrix such as polyacrylonitrile, a polymer containing acrylate units or methacrylate units, or a copolymer of ethylene and acrylonitrile. It is preferable to use a crosslinked polymer for the matrix.

電解質中に含まれる塩としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属またはマグネシウムなどのアルカリ土類金属のハロゲン化物、過塩素酸塩およびトリフルオロメタンスルホン酸塩に代表される含フッ素化合物の塩等が好ましい。具体的には、フッ化リチウム、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、四ホウフッ化リチウム、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム、チオシアン酸リチウム、過塩素酸マグネシウム、トリフルオロメタンスルホン酸マグネシウム、四ホウフッ化ナトリウムなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of salts contained in the electrolyte include halides of alkali metals such as lithium, sodium and potassium or alkaline earth metals such as magnesium, salts of fluorine-containing compounds represented by perchlorate and trifluoromethanesulfonate, etc. Is preferred. Specifically, lithium fluoride, lithium chloride, lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium tetraborate fluoride, lithium bistrifluoromethylsulfonylimide, lithium thiocyanate, magnesium perchlorate, magnesium trifluoromethanesulfonate, Examples include sodium tetraborate fluoride. These may be used alone or in combination of two or more.

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、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等の有機溶媒が好ましく用いられる。   As the solvent, for example, organic solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, dimethylformamide and the like are preferably used.

なお、電解質として固体電解質を用いてもよい。固体電解質としては、Li2S−SiS2、Li2S−P25、Li2S−B25、Li2S−P25−GeS2、ナトリウム/ア
ルミナ(Al23)、無定形または低相転移温度(Tg)のポリエーテル、無定形フッ化ビニリデン−6フッ化プロピレンコポリマー、異種高分子のブレンド体、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられる。
A solid electrolyte may be used as the electrolyte. Examples of the solid electrolyte include Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—P 2 O 5 , Li 2 S—B 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 5 —GeS 2 , sodium / alumina (Al 2 O 3 ), Amorphous or low phase transition temperature (Tg) polyethers, amorphous vinylidene fluoride-6-propylene copolymer, blends of different polymers, polyethylene oxide, and the like.

次に、本発明について実施例に基づいて詳細に説明する。各実施例では、コイン型電池を作製して電極活物質の評価を行った。評価方法は通常の二次電池の評価方法と同様とした。以下に、試験電極の作製方法、コイン型電池の作製方法および電池の特性評価について順次に説明する。   Next, the present invention will be described in detail based on examples. In each example, a coin-type battery was produced and the electrode active material was evaluated. The evaluation method was the same as the evaluation method for ordinary secondary batteries. Hereinafter, a test electrode manufacturing method, a coin-type battery manufacturing method, and battery characteristic evaluation will be described in order.

《実施例1》
(1)試験電極の作製方法
ガス精製装置を備えたドライボックスを用い、アルゴンガス雰囲気下において以下の操作を行った。
電極活物質として、化学式(3):
Example 1
(1) Method for producing test electrode The following operation was performed in an argon gas atmosphere using a dry box equipped with a gas purifier.
As an electrode active material, chemical formula (3):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物(一般式(1a)において、1 が水素原子の化合物)を用いた。この化学式(3)で表される化合物の合成は、非特許文献1に従って行った(非特許文献1:R.Carlier, P.Hapiot et al.,Electrochem Acta,46,3269−3277,2001)。 Compound represented by (Te general formula (1a) smell, R 1 ~ R 6 is a compound of hydrogen atoms) was used. The compound represented by the chemical formula (3) was synthesized according to Non-Patent Document 1 (Non-Patent Document 1: R. Carlier, P. Hapiot et al., Electrochem Acta, 46, 3269-3277, 2001).

化学式(3)で表される化合物30mgと、導電補助剤としてアセチレンブラック30mgとを均一になるまで混合し、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを1ml加えた。得られた混合物に、活物質と導電補助剤とを結着させる目的で、結着剤としてポリフッ化ビニリデン5mgを加え、均一になるまで混合し、黒色のスラリーを得た。これをアルミニウム箔の集電体上にキャストし、室温にて1時間真空乾燥を行った。乾燥後、これを直径13.5mmの円盤状に打ち抜いて試験電極とした。   30 mg of the compound represented by the chemical formula (3) and 30 mg of acetylene black as a conductive auxiliary agent were mixed until uniform, and 1 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added as a solvent. For the purpose of binding the active material and the conductive additive to the obtained mixture, 5 mg of polyvinylidene fluoride was added as a binder and mixed until uniform to obtain a black slurry. This was cast on an aluminum foil current collector and vacuum dried at room temperature for 1 hour. After drying, this was punched into a disk shape having a diameter of 13.5 mm to obtain a test electrode.

(2)コイン型電池の作製方法
上記方法で作製した試験電極を正極に用い、リチウム金属(厚さ:300μm)を13.5mmの円盤状に打ち抜いたものを負極に用いてコイン型電池を以下の手順で作製した。得られたコイン型電池の概略縦断面図を図1に示す。
(2) Method for Producing Coin-Type Battery Using the test electrode produced by the above method as a positive electrode, a coin-type battery obtained by punching lithium metal (thickness: 300 μm) into a 13.5 mm disc shape as a negative electrode is described below. It was produced by the procedure. A schematic longitudinal sectional view of the obtained coin-type battery is shown in FIG.

まず、正極ケース11の内面に試験電極(正極)12を配置し、試験電極12の上に多孔質ポリエチレンシートからなるセパレータ13を設置した。次に、電解質を正極ケース11内に注液した。電解質には、エチレンカーボネートおよびジエチルカーボネート(重量比1:1)からなる混合溶媒に、1.0mol/Lの濃度で6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶解したものを用いた。 First, a test electrode (positive electrode) 12 was placed on the inner surface of the positive electrode case 11, and a separator 13 made of a porous polyethylene sheet was placed on the test electrode 12. Next, the electrolyte was injected into the positive electrode case 11. The electrolyte used was a solution of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1.0 mol / L in a mixed solvent composed of ethylene carbonate and diethyl carbonate (weight ratio 1: 1).

また、内面に金属リチウム(負極)14が圧着され、周縁部に封止リング15を装着した封口板16を準備した。そして、金属リチウム14を試験電極12と対面させてケース11を封口板16で封口し、プレス機でケース11の開口端部を封止リング15にかしめて、評価用のコイン型電池を作製した。   In addition, a sealing plate 16 was prepared in which metallic lithium (negative electrode) 14 was pressure-bonded to the inner surface and a sealing ring 15 was attached to the peripheral edge. Then, the metallic lithium 14 was made to face the test electrode 12, the case 11 was sealed with the sealing plate 16, and the opening end of the case 11 was crimped to the sealing ring 15 with a press machine to produce a coin-type battery for evaluation. .

(3)電池の特性評価
作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133mA、電圧範囲2.5V〜4.5Vで行い、1、50、100および300サイクル目の放電容量をそれぞれ求めた。また、リチウムの酸化還元電位(Li/Li+)に対する平均放電電圧を求めた。平均放電電圧は、1サイクル目の放電時の電圧の平均値を用いた。なお、300サイクル目まで放電電圧にほとんど変化はなかった。2段階の放電反応により放電カーブが階段状になっている場合にも、全体の平均値を求めた。結果を表1に示す。
(3) Battery Characteristic Evaluation The constant current charge / discharge of the produced coin-type battery was performed at an ambient temperature of 20 ° C. with a current value of 0.133 mA and a voltage range of 2.5 V to 4.5 V. 1, 50, 100 and The discharge capacity at the 300th cycle was determined. Moreover, the average discharge voltage with respect to the oxidation-reduction potential (Li / Li + ) of lithium was determined. As the average discharge voltage, the average value of the voltage at the time of discharge in the first cycle was used. The discharge voltage hardly changed until the 300th cycle. Even when the discharge curve is stepped due to the two-stage discharge reaction, the average value of the whole was obtained. The results are shown in Table 1.

Figure 0004468058
Figure 0004468058

また、充放電レート特性を評価した。ここでは、作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133、0.665、1.33または2.66mA、電圧範囲2.5V〜4.5Vで行い、各電流値における50サイクル目の放電容量をそれぞれ求めた。結果を表2に示す。   Moreover, the charge / discharge rate characteristics were evaluated. Here, constant current charging / discharging of the manufactured coin-type battery is performed at an ambient temperature of 20 ° C., a current value of 0.133, 0.665, 1.33, or 2.66 mA, and a voltage range of 2.5 V to 4.5 V. The discharge capacity at the 50th cycle at each current value was obtained. The results are shown in Table 2.

Figure 0004468058
Figure 0004468058

《比較例1》
試験電極の活物質として有機硫黄系化合物である2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール(Aldrich社製)を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、同様に評価した。結果を表1および表2に示す。
<< Comparative Example 1 >>
A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole (manufactured by Aldrich), which is an organic sulfur compound, was used as the active material of the test electrode. Evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Tables 1 and 2.

《実施例2》
化学式(3)で表される化合物の代わりに、化学式(5):
Example 2
Instead of the compound represented by the chemical formula (3), the chemical formula (5):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、同様に評価した。結果を表1および表2に示す。 A coin-type battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by The results are shown in Tables 1 and 2.

《実施例3》
化学式(3)で表される化合物の代わりに、化学式(8):
Example 3
Instead of the compound represented by the chemical formula (3), the chemical formula (8):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、同様に評価した。結果を表1および表2に示す。 A coin-type battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by The results are shown in Tables 1 and 2.

《実施例4》
化学式(3)で表される化合物の代わりに、化学式(6):
Example 4
Instead of the compound represented by the chemical formula (3), the chemical formula (6):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、同様に評価した。結果を表1および表2に示す。 A coin-type battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by The results are shown in Tables 1 and 2.

《実施例5》
化学式(3)で表される化合物の代わりに、化学式(7):
Example 5
Instead of the compound represented by the chemical formula (3), the chemical formula (7):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、同様に評価した。結果を表1および表2に示す。 A coin-type battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by The results are shown in Tables 1 and 2.

[評価結果の考察]
表1に示すように、電極反応部位としてジスルフィド部位を有する有機硫黄系化合物を電極活物質に用いた比較例1では、初期放電時には280mAh/gの容量が得られたものの、50サイクル目には20mAh/gまで減少し、300サイクル目にはわずか15mAh/g程度の容量しか得られなかった。
一方、一般式(1)で表される構造を有する化合物を電極活物質に用いた実施例1〜5では、いずれも3.5V付近の高い平均放電電圧が得られ、300サイクル目でもほとんど放電容量の減少が観察されなかった。
[Consideration of evaluation results]
As shown in Table 1, in Comparative Example 1 in which an organic sulfur-based compound having a disulfide site as an electrode reaction site was used as an electrode active material, a capacity of 280 mAh / g was obtained at the time of initial discharge. The capacity decreased to 20 mAh / g, and a capacity of only about 15 mAh / g was obtained at the 300th cycle.
On the other hand, in Examples 1 to 5 in which the compound having the structure represented by the general formula (1) was used as the electrode active material, a high average discharge voltage near 3.5 V was obtained, and almost no discharge was observed even at the 300th cycle. No decrease in capacity was observed.

比較例1で用いたジスルフィド部位を有する有機硫黄系化合物は、その充放電反応機構がS−S結合の解列・再結合反応に基づいている。この反応は反応頻度が低いこと、充放電反応により分子構造が大きく変化することから、再結合性は低くなる。そのため、サイクル初期では高い放電容量が得られたものの、300サイクル目には、ほとんど放電容量が得られなくなってしまったと考えられる。以上より、S−S結合の解列・再結合反応に基づく反応機構を有する化合物を電極活物質に用いた場合では、優れたサイクル特性が得られないことがわかる。   The charge-discharge reaction mechanism of the organosulfur compound having a disulfide moiety used in Comparative Example 1 is based on an SS bond separation / recombination reaction. This reaction has low recombination properties because the reaction frequency is low and the molecular structure is greatly changed by the charge / discharge reaction. Therefore, although a high discharge capacity was obtained at the beginning of the cycle, it is considered that almost no discharge capacity was obtained at the 300th cycle. From the above, it can be seen that excellent cycle characteristics cannot be obtained when a compound having a reaction mechanism based on SS bond dissociation / recombination reaction is used as the electrode active material.

一方、本発明の実施例1〜5で用いた一般式(1a)または(2)で表される構造を有する化合物は、300サイクル経過後においても、ほとんど放電容量が減少することはなかった。これらの化合物は、充放電反応において、分子上にアニオンやカチオンが配位するだけで、分子構造の大きな変化を起こさないことから、充放電の繰り返しに伴う化合物自身の劣化が起こらなかったためと考えられる。 On the other hand, the compound having the structure represented by the general formula (1a) or (2) used in Examples 1 to 5 of the present invention hardly decreased the discharge capacity even after 300 cycles. It is thought that these compounds did not cause deterioration of the compounds themselves due to repeated charge and discharge because they only coordinate with anions and cations on the molecules in the charge and discharge reaction and do not cause a large change in the molecular structure. It is done.

以上の結果から、一般式(1a)または(2)で表される構造を有する化合物を電極活物質とする電気化学素子は、優れたサイクル特性を有することがわかる。
また、表2の結果から明らかなように、一般式(1a)または(2)で表される構造を有する化合物を電極活物質とする電気化学素子は、優れたレート特性を有することがわかる。
From the above results, it can be seen that the electrochemical device using the compound having the structure represented by the general formula (1a) or (2) as an electrode active material has excellent cycle characteristics.
Further, as is apparent from the results in Table 2, it can be seen that an electrochemical device using a compound having a structure represented by the general formula (1a) or (2) as an electrode active material has excellent rate characteristics.

《実施例6》
次に、化学式(3)で表される構造を複数有する高分子化合物を電極活物質に用いた実施例について説明する。ここでは、ポリエチレン鎖を主鎖として有し、化学式(3)で表される構造を複数有する化合物として、一般式(9):
Example 6
Next, an example in which a polymer compound having a plurality of structures represented by the chemical formula (3) is used as an electrode active material will be described. Here, as a compound having a polyethylene chain as a main chain and having a plurality of structures represented by the chemical formula (3), the general formula (9):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物(式中、n=4〜10を満たす。)を用いた。
30mgの化学式(3)で表される化合物の代わりに、40mgの一般式(9)で表される化合物を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製した。そして、作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133mA、電圧範囲2.5V〜4.5Vで行い、1、50、100および300サイクル目の放電容量をそれぞれ実施例1と同様に求めた。結果を表3に示す。
(In the formula, n = 4 to 10 is satisfied).
A coin-type battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that 40 mg of the compound represented by the general formula (9) was used instead of 30 mg of the compound represented by the chemical formula (3). Then, constant current charging / discharging of the manufactured coin-type battery is performed at an ambient temperature of 20 ° C. with a current value of 0.133 mA and a voltage range of 2.5 V to 4.5 V, and discharges at 1, 50, 100, and 300 cycles. The capacities were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.

Figure 0004468058
Figure 0004468058

《実施例7》
次に、化学式(3)で表される構造を複数有する高分子化合物を電極活物質に用いた実施例について説明する。ここでは、ポリアセチレン鎖を主鎖として有し、化学式(3)で表される構造を複数有する化合物として、一般式(10):
Example 7
Next, an example in which a polymer compound having a plurality of structures represented by the chemical formula (3) is used as an electrode active material will be described. Here, as a compound having a polyacetylene chain as a main chain and having a plurality of structures represented by the chemical formula (3), the general formula (10):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物(式中、n=4〜10を満たす。)を用いた。
30mgの化学式(3)で表される化合物の代わりに、40mgの一般式(10)で表される化合物を用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製した。そして、作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133mA、電圧範囲2.5V〜4.5Vで行い、1、50、100および300サイクル目の放電容量をそれぞれ実施例1と同様に求めた。この結果を表3に示す。
表3の結果より、一般式(1a)で表される構造を複数有する高分子化合物を電極活物質に用いた電気化学素子も、優れたサイクル特性を示すことがわかる。
(In the formula, n = 4 to 10 is satisfied).
A coin-type battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 40 mg of the compound represented by the general formula (10) was used instead of 30 mg of the compound represented by the chemical formula (3). Then, constant current charging / discharging of the manufactured coin-type battery is performed at an ambient temperature of 20 ° C. with a current value of 0.133 mA and a voltage range of 2.5 V to 4.5 V, and discharges at 1, 50, 100, and 300 cycles. The capacities were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
From the results in Table 3, it can be seen that an electrochemical device using a polymer compound having a plurality of structures represented by the general formula ( 1a ) as an electrode active material also exhibits excellent cycle characteristics.

《実施例8》
次に、負極としてリチウム含有複合窒化物を用いた実施例について説明する。以下に示す負極を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製した。
リチウム含有複合窒化物は、Li/Coのモル比が2.6/0.4のリチウムコバルト合金を銅製の容器に入れ、窒素雰囲気中、800℃で2時間保持することにより、前記合金を窒素と反応させて調製した。反応後、得られた黒灰色の窒化物を粉末状に粉砕し、負極活物質として用いた。
Example 8
Next, an example using a lithium-containing composite nitride as the negative electrode will be described. A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the following negative electrode was used.
The lithium-containing composite nitride is prepared by placing a lithium cobalt alloy having a Li / Co molar ratio of 2.6 / 0.4 in a copper container and holding the alloy in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. for 2 hours. It was prepared by reacting with. After the reaction, the obtained black gray nitride was pulverized into a powder and used as a negative electrode active material.

得られた負極活物質の粉末X線回折測定をCuKα線を用いて行ったところ、窒化リチウム(Li3N)と同じ六方晶に基づく回折パターンが観測された。このことから、Coが窒化リチウムの結晶構造に取り込まれた状態の、単一相の固溶体が得られていることが確認された。この時の合成したリチウム含有複合窒化物の組成はLi2.6Co0.4Nであった。 When powder X-ray diffraction measurement of the obtained negative electrode active material was performed using CuKα rays, a diffraction pattern based on the same hexagonal crystal as lithium nitride (Li 3 N) was observed. From this, it was confirmed that a single-phase solid solution in which Co was incorporated in the crystal structure of lithium nitride was obtained. The composition of the lithium-containing composite nitride synthesized at this time was Li 2.6 Co 0.4 N.

こうして得られたLi2.6Co0.4Nの粉末、炭素粉末、および結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉を、重量比100:25:5で充分に混合して、負極合剤を得た。この負極合剤を銅シート上に塗布し、圧延し、得られた極板を直径13.5mmの円盤状に打ち抜いて負極とした。 The Li 2.6 Co 0.4 N powder thus obtained, carbon powder, and polytetrafluoroethylene powder as a binder were sufficiently mixed at a weight ratio of 100: 25: 5 to obtain a negative electrode mixture. This negative electrode mixture was applied on a copper sheet, rolled, and the obtained electrode plate was punched into a disk shape having a diameter of 13.5 mm to obtain a negative electrode.

正極には、実施例1で作製したものと同じ試験電極を用いた。そして、作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133mA、電圧範囲2.5V〜4.5Vで行い、1、50、100および300サイクル目の放電容量をそれぞれ実施例1と同様に求めた。結果を表4に示す。   As the positive electrode, the same test electrode as that prepared in Example 1 was used. Then, constant current charge / discharge of the produced coin-type battery was performed at an ambient temperature of 20 ° C. with a current value of 0.133 mA and a voltage range of 2.5 V to 4.5 V, and discharges at 1, 50, 100 and 300 cycles. The capacities were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

Figure 0004468058
Figure 0004468058

《実施例9》
次に、負極としてリチウム含有複合チタン酸化物を用いた実施例について説明する。以下に示す負極を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製した。
リチウム含有複合チタン酸化物には、LiTi512粉末を用いた。LiTi512の粉末、炭素粉末、および結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末を、重量比100:25:5で充分に混合して、負極合剤を得た。この負極合剤を銅シート上に塗布し、圧延し、得られた極板を直径13.5mmの円盤状に打ち抜いて負極とした。
Example 9
Next, examples using lithium-containing composite titanium oxide as the negative electrode will be described. A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the following negative electrode was used.
LiTi 5 O 12 powder was used for the lithium-containing composite titanium oxide. LiTi 5 O 12 powder, carbon powder, and polytetrafluoroethylene powder as a binder were sufficiently mixed at a weight ratio of 100: 25: 5 to obtain a negative electrode mixture. This negative electrode mixture was applied on a copper sheet, rolled, and the obtained electrode plate was punched into a disk shape having a diameter of 13.5 mm to obtain a negative electrode.

正極には、実施例1で作製したものと同じ試験電極を用いた。そして、作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133mA、電圧範囲2.5V〜4.5Vで行い、1、50、100および300サイクル目の放電容量をそれぞれ実施例1と同様に求めた。結果を表4に示す。
表4の結果より、一般式(1a)で表される構造を有する化合物を一方の電極活物質に用い、他方の電極活物質にリチウム含有複合窒化物またはリチウム含有複合チタン酸化物を用いた電気化学素子も、優れたサイクル特性を示すことがわかる。
As the positive electrode, the same test electrode as that prepared in Example 1 was used. Then, constant current charging / discharging of the manufactured coin-type battery is performed at an ambient temperature of 20 ° C. with a current value of 0.133 mA and a voltage range of 2.5 V to 4.5 V, and discharges at 1, 50, 100, and 300 cycles. The capacities were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.
From the results of Table 4, using a compound having a structure represented by the general formula (1a) to one electrode active material, a lithium-containing composite nitride or the lithium-containing composite titanium oxide to the other electrode active material Electrical It can be seen that the chemical element also exhibits excellent cycle characteristics.

《実施例10》
次に、一般式(1a)で表される構造を有する化合物を正極の活物質、一般式(1b)で表される構造を有する化合物を負極の活物質に用いた実施例について説明する。ここでは、正極活物質として化学式(7):
Example 10
Next, examples in which a compound having a structure represented by the general formula ( 1a ) is used as an active material for a positive electrode and a compound having a structure represented by the general formula (1b) is used as an active material for a negative electrode will be described. Here, chemical formula (7):

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物を用い、負極活物質として化学式(4): And a chemical formula (4) as a negative electrode active material:

Figure 0004468058
Figure 0004468058

で表される化合物を用いた。
正極活物質および負極活物質にこれらを用いたこと以外、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製した。すなわち、化学式(3)で表される化合物および金属リチウムの代わりに、それぞれ化学式(7)で表される化合物および化学式(4)で表される化合物を用いて試験電極を作製し、前者の試験電極を正極に、後者の試験電極を負極に用いたコイン型電池を作製した。そして、作製したコイン型電池の定電流充放電を、20℃の雰囲気温度で、電流値0.133mA、電圧範囲0.3V〜0.6Vで行い、1、50、100および300サイクル目の放電容量をそれぞれ実施例1と同様に求めた。結果を表5に示す。
The compound represented by this was used.
A coin-type battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that these were used for the positive electrode active material and the negative electrode active material. That is, instead of the compound represented by the chemical formula (3) and the metal lithium, a test electrode was prepared using a compound represented by the chemical formula (7) and a compound represented by the chemical formula (4), respectively. A coin-type battery was produced using the electrode as the positive electrode and the latter test electrode as the negative electrode. Then, constant current charging / discharging of the manufactured coin-type battery was performed at an ambient temperature of 20 ° C. with a current value of 0.133 mA and a voltage range of 0.3 V to 0.6 V, and discharges at 1, 50, 100, and 300 cycles. The capacities were determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.

Figure 0004468058
Figure 0004468058

表5の結果より、正極に一般式(1a)で表される化合物および負極に一般式(1b)で表される化合物を用いた場合にも、優れたサイクル特性が得られることがわかる。 From the results of Table 5, the positive electrode case of using the compound represented by the compound represented by formula (1a) and the negative electrode in formula (1b) to be in, it can be seen that excellent cycle characteristics can be obtained.

本発明の電気化学素子に用いられる化合物は、特に二次電池の電極活物質として用いるのに適しているが、一次電池、電解コンデンサ、各種センサ、エレクトロクロミック素子等の電極にも用いることができる。   The compound used in the electrochemical device of the present invention is particularly suitable for use as an electrode active material of a secondary battery, but can also be used in electrodes of primary batteries, electrolytic capacitors, various sensors, electrochromic devices and the like. .

本発明の実施例で作製したコイン型電池の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the coin-type battery produced in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 正極ケース
12 試験電極
13 セパレータ
14 金属リチウム
15 封止リング
16 封口板
11 Positive electrode case 12 Test electrode 13 Separator 14 Metal lithium 15 Sealing ring 16 Sealing plate

Claims (28)

正極と、負極と、電解質とを有し、
前記電解質は、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質であり、
前記正極が、一般式(1a):
Figure 0004468058
(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物を正極活物質として含むことを特徴とする二次電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The electrolyte is a salt dissolved in an organic solvent, a solid electrolyte, or a gel electrolyte,
The positive electrode has the general formula (1a):
Figure 0004468058
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. A secondary battery comprising a compound having a structure represented by: at least one selected as a positive electrode active material.
前記化合物は、一般式(1a)で表される構造が重合してなる高分子化合物である請求項1に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the compound is a polymer compound obtained by polymerization of a structure represented by the general formula (1a). 前記化合物は、一般式(9):
Figure 0004468058
(式中、nは1以上の整数である。)で表される請求項2記載の二次電池。
The compound has the general formula (9):
Figure 0004468058
The secondary battery according to claim 2, wherein n is an integer of 1 or more.
前記化合物は、一般式(1a)で表される構造と、主鎖としてポリアセチレン鎖またはポリメチルメタクリレート鎖とが結合してなる高分子化合物である請求項記載の二次電池。 The compound has a structure represented by formula (1a), a polymer compound formed by bonding a polyacetylene chain or a polymethyl methacrylate chain as a main chain secondary battery according to claim 1, wherein. 前記化合物は、一般式(10):
Figure 0004468058
(式中、nは1以上の整数である。)で表される請求項4記載の二次電池。
The compound has the general formula (10):
Figure 0004468058
The secondary battery according to claim 4, wherein n is an integer of 1 or more.
前記正極は、さらに導電補助剤を含む請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode further includes a conductive additive. 前記負極は、炭素材料、リチウム金属、リチウム含有複合窒化物、リチウム含有複合チタン酸化物、錫と炭素の複合物、錫と他の金属との複合物、ケイ素と他の金属との合金、およびケイ素の酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を負極活物質として含む請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池。 The negative electrode includes a carbon material, lithium metal, lithium-containing composite nitride, lithium-containing composite titanium oxide, a composite of tin and carbon, a composite of tin and other metals, an alloy of silicon and other metals, and The secondary battery according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of silicon oxides as a negative electrode active material. 前記電解質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物の塩、過塩素酸塩、およびフッ素化合物の塩よりなる群から選ばれる少なくとも一の塩を含む請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池。 6. The electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte includes at least one salt selected from the group consisting of alkali metal or alkaline earth metal halide salts, perchlorate salts, and fluorine compound salts . Secondary battery. 前記アルカリ金属はリチウムである請求項8に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 8, wherein the alkali metal is lithium. 前記電解質は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホランおよびジメチルホルムアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種を溶媒として含む請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池。   The electrolyte comprises at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, and dimethylformamide as a solvent. The secondary battery in any one of. 正極と、負極と、電解質とを有し、
前記電解質は、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質であり、
前記負極は、一般式(1b):
Figure 0004468058
(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物を負極活物質として含むことを特徴とする二次電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The electrolyte is a salt dissolved in an organic solvent, a solid electrolyte, or a gel electrolyte,
The negative electrode has the general formula (1b):
Figure 0004468058
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. A secondary battery comprising a compound having a structure represented by: at least one selected as a negative electrode active material.
前記正極は、金属酸化物を正極活物質として含む請求項11に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 11, wherein the positive electrode includes a metal oxide as a positive electrode active material. 前記電解質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物の塩、過塩素酸塩、およびフッ素化合物の塩よりなる群から選ばれる少なくとも一の塩を含む請求項11に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 11, wherein the electrolyte includes at least one salt selected from the group consisting of a halide salt of an alkali metal or an alkaline earth metal, a perchlorate salt, and a salt of a fluorine compound . 前記アルカリ金属はリチウムである請求項13に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 13, wherein the alkali metal is lithium. 前記電解質は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホランおよびジメチルホルムアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種を溶媒として含む請求項11に記載の二次電池。   12. The electrolyte according to claim 11, wherein the electrolyte includes at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, and dimethylformamide as a solvent. Secondary battery. 正極と、負極と、電解質とを有し、
前記電解質は、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質であり、
前記正極は、一般式(2):
Figure 0004468058
(式中、R1〜R4およびR7〜R10はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、前記脂肪族基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物を正極活物質として含むことを特徴とする二次電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The electrolyte is a salt dissolved in an organic solvent, a solid electrolyte, or a gel electrolyte,
The positive electrode has the general formula (2):
Figure 0004468058
(Wherein, R 1 to R 4 and R 7 to R 10 are each independently a linear or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group or a nitroso group And the aliphatic group includes at least one selected from the group consisting of oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, silicon atom, phosphorus atom, boron atom and halogen atom). A secondary battery comprising a positive electrode active material.
前記正極は、さらに導電補助剤を含む請求項16に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 16, wherein the positive electrode further includes a conductive additive. 前記負極は、炭素材料、リチウム金属、リチウム含有複合窒化物、リチウム含有複合チタン酸化物、錫と炭素の複合物、錫と他の金属との複合物、ケイ素と他の金属との合金、およびケイ素の酸化物を含む複合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を負極活物質として含む請求項16に記載の二次電池。 The negative electrode includes a carbon material, lithium metal, lithium-containing composite nitride, lithium-containing composite titanium oxide, a composite of tin and carbon, a composite of tin and other metals, an alloy of silicon and other metals, and The secondary battery according to claim 16, comprising at least one selected from the group consisting of a composite containing a silicon oxide as a negative electrode active material. 前記電解質は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化物の塩、過塩素酸塩、およびフッ素化合物の塩よりなる群から選ばれる少なくとも一の塩を含む請求項16に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 16, wherein the electrolyte includes at least one salt selected from the group consisting of a halide salt of an alkali metal or an alkaline earth metal, a perchlorate salt, and a salt of a fluorine compound . 前記アルカリ金属はリチウムである請求項19に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 19, wherein the alkali metal is lithium. 前記電解質は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホランおよびジメチルホルムアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種を溶媒として含む請求項16に記載の二次電池。   The electrolyte includes at least one selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, and dimethylformamide as a solvent. Secondary battery. 電解質が、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質である二次電池に用いる電極活物質であって、
一般式(1a):
Figure 0004468058
(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物からなることを特徴とする二次電池用電極活物質。
An electrode active material used for a secondary battery in which the electrolyte is a salt, a solid electrolyte, or a gel electrolyte dissolved in an organic solvent,
General formula (1a):
Figure 0004468058
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. An electrode active material for a secondary battery, comprising: a compound having a structure represented by:
前記化合物が、一般式(1a)で表される構造が重合してなる高分子化合物である請求項22に記載の二次電池用電極活物質。 The electrode active material for a secondary battery according to claim 22, wherein the compound is a polymer compound obtained by polymerization of a structure represented by the general formula (1a). 前記化合物は、一般式(9):
Figure 0004468058
(式中、nは1以上の整数である。)で表される請求項23記載の二次電池用電極活物質。
The compound has the general formula (9):
Figure 0004468058
24. The electrode active material for a secondary battery according to claim 23, wherein n is an integer of 1 or more.
前記化合物は、一般式(1a)で表される構造と、主鎖としてポリアセチレン鎖またはポリメチルメタクリレート鎖とが結合してなる高分子化合物である請求項22記載の二次電池用電極活物質。 23. The electrode active material for a secondary battery according to claim 22 , wherein the compound is a polymer compound in which a structure represented by the general formula (1a) and a polyacetylene chain or a polymethyl methacrylate chain as a main chain are combined . 前記化合物は、一般式(10):
Figure 0004468058
(式中、nは1以上の整数である。)で表される請求項25記載の二次電池用電極活物質。
The compound has the general formula (10):
Figure 0004468058
26. An electrode active material for a secondary battery according to claim 25, wherein n is an integer of 1 or more.
電解質が、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質である二次電池に用いる電極活物質であって、
一般式(1b):
Figure 0004468058
(式中、R1〜R4はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、R5、R6はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、または水素原子であり、前記脂肪族基は酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物からなることを特徴とする二次電池用電極活物質。
An electrode active material used for a secondary battery in which the electrolyte is a salt, a solid electrolyte, or a gel electrolyte dissolved in an organic solvent,
General formula (1b):
Figure 0004468058
(Wherein R 1 to R 4 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a cyano group, an amino group, a nitro group, or a nitroso group, and R 5 , R 6 are each independently a chain or cyclic aliphatic group or a hydrogen atom, and the aliphatic group is selected from the group consisting of an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a boron atom and a halogen atom. An electrode active material for a secondary battery, comprising: a compound having a structure represented by:
電解質が、有機溶媒に溶解した塩、固体電解質、またはゲル電解質である二次電池に用いる電極活物質であって、
一般式(2):
Figure 0004468058
(式中、R1〜R4およびR7〜R10はそれぞれ独立して鎖状もしくは環状の脂肪族基、水素原子、メチル基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基またはニトロソ基であり、前記脂肪族基は、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、ホウ素原子およびハロゲン原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む。)で表される構造を有する化合物からなることを特徴とする二次電池用電極活物質。
An electrode active material used for a secondary battery in which the electrolyte is a salt, a solid electrolyte, or a gel electrolyte dissolved in an organic solvent,
General formula (2):
Figure 0004468058
(Wherein R 1 to R 4 and R 7 to R 10 are each independently a chain or cyclic aliphatic group, hydrogen atom, methyl group, hydroxyl group, cyano group, amino group, nitro group or nitroso group. And the aliphatic group includes at least one selected from the group consisting of oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, silicon atom, phosphorus atom, boron atom and halogen atom). An electrode active material for a secondary battery.
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