JP4633863B2 - 蓄電材料および蓄電デバイス - Google Patents
蓄電材料および蓄電デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP4633863B2 JP4633863B2 JP2010507746A JP2010507746A JP4633863B2 JP 4633863 B2 JP4633863 B2 JP 4633863B2 JP 2010507746 A JP2010507746 A JP 2010507746A JP 2010507746 A JP2010507746 A JP 2010507746A JP 4633863 B2 JP4633863 B2 JP 4633863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- atom
- hydrocarbon group
- unsaturated hydrocarbon
- chain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 0 CC(C)(C)C(*1)=C(*)*C1=C1*C(C(C)(C)*)=C(*)*1 Chemical compound CC(C)(C)C(*1)=C(*)*C1=C1*C(C(C)(C)*)=C(*)*1 0.000 description 8
- DUFPJSOXRHVDOV-UHFFFAOYSA-N CCCCCCc1c(C)[s]c(C)c1 Chemical compound CCCCCCc1c(C)[s]c(C)c1 DUFPJSOXRHVDOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DKHDQTBBXQMFPP-UHFFFAOYSA-N Cc1ccc(-c2ccc(C)[s]2)[s]1 Chemical compound Cc1ccc(-c2ccc(C)[s]2)[s]1 DKHDQTBBXQMFPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
- H01M4/602—Polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
- C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1399—Processes of manufacture of electrodes based on electro-active polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
- H01M4/602—Polymers
- H01M4/606—Polymers containing aromatic main chain polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/10—Definition of the polymer structure
- C08G2261/14—Side-groups
- C08G2261/148—Side-chains having aromatic units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
- C08G2261/34—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain
- C08G2261/342—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
- C08G2261/3422—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms conjugated, e.g. PPV-type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
- C08G2261/34—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain
- C08G2261/344—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating partially-aromatic structural elements in the main chain containing heteroatoms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Description
デカン−1−エン(化合物23a、126.4g、0.09mol)を2000mlのナスフラスコに取り、DMSO(1500ml)、蒸留水(88ml)、NBS(320g、1.8mol)を加え4時間攪拌した。その後、エーテルで抽出し、乾燥、溶媒を除去し、得られた試料をシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーで生成し、無色透明液体を得た。収率は98%であった。
化合物23b(210g、860mmol)を2000mlナスフラスコに取り、アセトン(900ml)に溶解させ、蒸留水(900ml)に硫酸(160ml)、2クロム酸ナトリウム2水和物(260g、880mmol)を溶解させたものを加え1.5時間攪拌した。その後、エーテルを加え、さらに1時間攪拌した。エーテルで抽出し、乾燥、溶媒を除去し、得られた試料をシリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーで生成し、白色固体を得た。収率は92%であった。
2000mlのナスフラスコに、アセトン(1400ml)を取り、化合物23c(150g、620mmol)を加え50℃に加熱した。キサントゲン酸カリウム(100g、620mmol)を少量ずつ加え、4時間還流した。その後、蒸留水に反応液を注ぎ、エーテルで抽出した後、乾燥、溶媒除去し、黄色透明液体を得た。収率は77%であった。
2000mlのナスフラスコに、脱水トルエン(1300ml)を取り、化合物23d(130g、450mmol)を溶解し、沸点近くまで加熱した。その後5硫化2リン(171g、770mmol)をゆっくり加え20時間還流した。得られた溶液を濾過し、5硫化2リンを除去、エーテル抽出を行った。乾燥、溶媒除去し、黄色粉末を得た。収率は82%であった。
窒素ガス気流下、500mlのシュレンク管に化合物23e(3.1g、12mmol)を取り、アセトン140mlに溶解させ、20℃に温度を保持した。そこにあらかじめアセトン(210ml)に溶解させたm−クロロ安息香酸(48g、300mmol)を滴下し、滴下後30分攪拌し、アセトン除去後塩化メチレン(220ml)に溶解させた。そこへヘキサフルオロリン酸ナトリウム(20g、120mmol)を加えた。室温で1時間攪拌後、アセトニトリル(200ml)を加え、温度を20℃に保ちながら15分間攪拌し、トリエチルアミン(56ml)を加えさらに1時間攪拌した。その後、エーテル抽出、乾燥、溶媒除去し、橙色粉末を得た。収率は23%であった。
窒素ガス気流下、100mlのシュレンク管に化合物23f(0.99g、2.3mmol)を取り、THF(25ml)に溶解させ−78℃まで冷却した。そこにブチルリチウム(4.4ml、1.53mol/Lへキサン溶液)をシリンジで滴下し、10分間攪拌した。その後、パーフルオロヘキシルジヨード(PFHI、1.5ml)を滴下し、−78℃で1時間、室温で1時間攪拌し、蒸留水を加え反応を終了させた。その後、エーテルで抽出し、乾燥、溶媒除去し、ヘキサンで再結晶を行ったのち、橙色粉末を得た。収率は40%であった。
窒素ガス気流下、50mlのシュレンク管に、Ni(cod)2(0.28g、1.0mmol)、1,5−cod(0.11g、1.0mmol)を加え、DMF7mlに溶解させた。そこに2,2’−ビピリジン(0.19g、1.2mmol)を加え、溶液の色が紫色になったことを確認したのち化合物23g(0.46g、0.67mmol)を加えた。50℃で24時間攪拌後、メタノールに反応溶液を直接投入した。得られた粉末を洗浄、濾過、メタノールを用い再沈殿を行い、乾燥し、茶色粉末を得た。
以下、化合物25の合成例を説明する。
1000mlのナスフラスコ中、800mlのジメチルスルホキシド(DMSO)に16.9gの1−ドデカンを溶解し、25mlのH2O、および100gのN−ブロモスクシンイミド(NBS)を加え、室温で4時間攪拌した。その後、エーテルで抽出し、乾燥、溶媒を減圧除去した。精製後、無色透明液体を得た。収率は59%であった。
1000mlのナスフラスコ中、110mlのアセトンに14gの1−ブロモ−2−ドデカノールを溶解し、150mlの蒸留水および25mlの硫酸に35gのニクロム酸ナトリウム2水和物をあらかじめ溶解させた溶液を滴下した。室温で1.5時間攪拌後、250mlのエーテルを加え、脱水、溶媒除去後、白色固体を得た。収率は80%であった。
1000mlのナスフラスコ中、400mlのアセトンに9.2gの1−ブロモ−2−ドデカノンを溶解し、50℃に加熱した。その後、5.6gのキサントゲン酸カリウムを加え、4時間還流した。還流後、蒸留水に反応液を注ぎ、エーテルにて抽出し、乾燥、溶媒除去を行い、黄色結晶を得た。収率は45%であった。
1000mlナスフラスコ中、600mlの脱水トルエンに44gのO−エチル−1−キサンチルドデカン−2−オンを溶解し、沸点近くまで加熱した。その後、120gの5硫化2リンを徐々に投入し、約20時間還流した。得られた溶液をろ過し、エーテルで抽出、乾燥、溶媒除去後、赤色油状の目的物を得た。収率は63%であった。
窒素ガス気流下、500mlのシュレンク管に3.3gの4−デシル−1,3−ジチオール−2−チオンを入れ、40mlのアセトンに溶解させた。あらかじめ210mlのアセトンに溶解させた48gのm−クロロ過安息香酸を滴下した。滴下後30分攪拌し、アセトンを除去後、220mlの塩化メチレンに溶解し、均一になったところで20gのヘキサフルオロリン酸ナトリウムを加えた。室温で1時間攪拌し、200mlのアセトニトリルを加えた。15分攪拌し、56mlのトリエチルアミンを加え、さらに1時間攪拌した。その後、エーテル抽出し、乾燥、溶媒除去後、精製、再結晶を行い、橙色粉末を得た。収率は22%であった。
化合物27aの合成は、出発物質にドデカン−1−エンを用い、それ以外は化合物23gと同様の方法にて合成し、橙色粉末の化合物27aを得た。
窒素雰囲気下、50mlのシュレンク管に市販の化合物27b(2,5−ビストリメチルスタニルチオフェン、0.15g、0.36mmol)を取り、DMF(25ml)を加えた。そこへPd(PPh3)4(40mg、0.035mmol)および化合物27a(0.26g、0.36mmol)を加え、70℃で48時間攪拌した。反応後、フッ化カリウム水溶液(400ml)に反応液をそのまま投入し、1時間攪拌した。この操作を3回繰り返した後、さらに1NHCl(400ml)を加え、3回繰り返し洗浄を行った。得られた粉末を濾過、メタノールを用いて再沈殿を行い、乾燥した後赤色粉末の化合物27を得た。収率は91%であった。
化合物28aは、反応式(R9)にしたがって、上記2.7で記載した方法にしたがい、合成した。
窒素雰囲気中、50mlのシュレンク管に市販の2,5−ビス(トリメチルスタニル)チオフェンを0.366g取り、DMFを40ml加えた。そこに、96mgPd(PPh3)4と化合物28aを0.5g加え、90℃で48時間攪拌した。反応後、フッ化カリウム水溶液500mlに反応液を滴下し、2時間攪拌後、ろ過。1NHCl500mlで洗浄し、メタノールで洗浄、乾燥後茶色粉末の化合物28を得た。収率は51%であった。
1000mlのナスフラスコに、エチレントリチオカルボナート(20g、146mmol)およびジメチルアセチレンジカルボキシレート(21.6ml、176mmol)を反応容器に入れ、トルエン(75ml)に溶解させ、6時間還流を行った。還流後、ヘキサン(200ml)を加え、沈殿を生成させ、さらに氷冷を行い、析出した結晶をろ過、乾燥し、黄色結晶を得た。収量は29gであった。
500mlのナスフラスコに酢酸水銀(7.9g、25mmol)を入れ、氷酢酸(65ml)を加えた。その後、クロロホルム(55ml)に溶解させた化合物34a(2.5g、10mmol)を滴下し、室温で二時間撹拌した。撹拌した溶液をろ過、炭酸水素ナトリウムを用い中和し、クロロホルムを用いて抽出した。乾燥、溶媒除去後、淡黄色結晶を1.9g得た。収率は83%であった。
200mlのシュレンク管に21.6mlの二硫化炭素(120mmol)をいれ、金属ナトリウム(2.76g)を加え1時間撹拌した後、DMF(24ml)を加え、一晩還流させた。還流後、10℃に保ち、ヘキシルブロマイド(16.9ml)を加え室温で1時間ほど撹拌した。得られた溶液に水を少量加え、クロロホルムで抽出し、乾燥、溶媒除去を行い、オレンジ色のオイル状化合物を得た。収量は21.9gであった。
300mlのナスフラスコに化合物34c(2.93g、8.0mmol)および化合物34b(1.87g、8.0mmol)をいれ、トルエン(100ml)に溶解させ、さらにトリエチルフォスファイト(13ml、80mmol)を加え、16時間還流した。還流後、精製を行い、濃赤色のオイル状物質を1.53g得た。収率は35%であった。
200mlのシュレンク管に化合物34d(0.6g、1.08mmol)を加え、DMF(140ml)に溶解させ、そこにリチウムブロマイド(8.4g、97.2mmol)を加え140℃で3時間撹拌した。撹拌後、室温まで冷却し、ブリン(100ml)を加え、塩化メチレンで抽出を行った。乾燥、溶媒除去後、茶色のオイル状物質が0.36g得られた。収率は77%であった。
アルゴン雰囲気下、−78℃において、25mlのシュレンク管にジイソプロピルアミド(0.35ml)をとり、THF(3ml)を加えた。そこに1.6Mブチルリチウムヘキサン溶液(1.56ml、2.5mmol)を加え、1時間撹拌することにより、リチウムジイソプロピルアミド(以下、LDA)溶液を得た。
窒素雰囲気下、50mlのシュレンク管に化合物34f(138mg、0.2mmol)を入れ、THF20mlに溶解させ、ヨウ化銅(2mg、0.01mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(以下、Pd(PPh3)4)(12mg、0.01mmol)を加えた。さらにトリエチルアミン(15ml)を加え、撹拌した。ここに、化合物34gである1,4−ジエチニルベンゼン(25mg、0.2mmol)を加え、60℃で48時間撹拌した。反応後メタノール(500ml)に反応液を移しさらに撹拌した。洗浄、THFに溶解させメタノールを用い、再沈殿を行い、乾燥後黒色粉末を得た。収率は91%であった。
1.1 化合物29を用いた蓄電デバイスAの作製
正極は、以下の様にして作製した。正極活物質として、化学式(29)で示される重合体であるPoly−1,4−(p−thiol−TTF)を用いた。用いたPoly−1,4−(p−thiol−TTF)の平均分子量はおよそ10000、理論最大容量は78mAh/gであった。Poly−1,4−(p−thiol−TTF)は混合前に、乳鉢で粉砕してから用いた。乳鉢粉砕後の重合体の粒子径はおよそ10μm程度であった。活物質としてPoly−1,4−(p−thiol−TTF)37.5mgと、導電剤としてアセチレンブラック100mgとを均一に混合し、さらにバインダとしてポリテトラフルオロエチエン25mgを加えて混合し、正極活物質合剤を得た。この正極合剤をアルミニウム金網の上に圧着し、真空乾燥を行ない、これを直径13.5mmの円盤状に打ち抜き裁断して正極電極Aを作製した。正極活物質の塗布重量は、電極単位面積あたり1.7mg/cm2であった。
正極活物質として、上述の合成方法で合成した化合物34を用いた。正極活物質材料以外はすべて蓄電デバイスAと同様の方法で蓄電デバイスを作製し、電極Bおよびコイン型蓄電デバイスBを得た。
正極活物質として、上述の合成方法で合成した化合物23を用いた。正極活物質材料以外はすべて蓄電デバイスAと同様の方法で蓄電デバイスを作製し、電極Cおよびコイン型蓄電デバイスCを得た。
正極活物質として、上述の合成方法で合成した化合物25を用いた。正極活物質材料以外はすべて蓄電デバイスAと同様の方法で蓄電デバイスを作製し、電極Dおよびコイン型蓄電デバイスDを得た。
正極活物質として、上述の合成方法で合成した化合物27を用いた。正極活物質材料以外はすべて蓄電デバイスAと同様の方法で蓄電デバイスを作製し、電極Eおよびコイン型蓄電デバイスEを得た。
正極活物質として、上述の合成方法で合成した化合物28を用いた。正極活物質材料以外はすべて蓄電デバイスAと同様の方法で蓄電デバイスを作製し、電極Fおよびコイン型蓄電デバイスFを得た。
正極活物質として、上述の合成方法で合成した化合物30を用いた。正極活物質材料以外はすべて蓄電デバイスAと同様の方法で蓄電デバイスを作製し、電極Gおよびコイン型蓄電デバイスGを得た。
比較例として下記化学式(36)で示される重合体(poly−TTF化合物)を正極活物質として用いた蓄電デバイスを作製した。poly−TTFはポリビニルアルコールとテトラチアフルバレンカルボキシル誘導体を脱水縮合により反応させて合成した。用いたpoly−TTFの重量平均分子量はおよそ50000であった。用いた重合体以外は蓄電デバイスAと同様の方法で、比較例の蓄電デバイスを作製した。
作製した電極A〜Gの電気化学的な酸化還元反応に伴う安定性評価を行った。安定性評価は、作用極として電極A〜G、あるいは比較例の電極を作用極とし、対極としてリチウム金属、参照極としてリチウム金属を用いた。電解液を浸したビーカーセル内にこれらの電極を配置した。電解液としては、炭酸プロピレン(PC)を溶媒とし、濃度1mol/Lの6フッ化りん酸リチウムを支持電解質塩として溶解したものを用いた。
蓄電デバイスA〜Gおよび比較例の蓄電デバイスの充放電容量の評価を行った。充放電電圧範囲は、各材料の酸化還元が起こる電位領域で実施した。具体的には、蓄電デバイスAは充電上限電圧を4.1V、放電下限電圧を3.1Vとし、蓄電デバイスBは、充電上限電圧を4.0V、放電下限電圧を3.2Vとし、蓄電デバイスC〜Gは、充電上限電圧を4.0V、放電下限電圧を3.0Vとした。0.1mAの定電流充放電を行い、充電終了後、放電を開始するまでの休止時間はゼロとした。
22 正極集電体
23 正極活物質層
24 セパレータ
25 封口板
26 負極活物質層
27 負極集電体
28 ガスケット
29 電解液
31 正極
32 負極
41 正極活物質粒子
42 導電剤部
Claims (30)
- テトラカルコゲノフルバレン骨格を主鎖の繰り返し単位に有する、重合度が4以上である重合体を含む蓄電材料。
- 前記テトラカルコゲノフルバレン骨格同士が直接結合することにより前記重合体の主鎖を構成している請求項1に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は、互いに異なる置換基を有する前記テトラカルコゲノフルバレン骨格を備えた2種以上のモノマーの共重合体である請求項2に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は、アセチレン骨格およびチオフェン骨格の少なくとも一方を含むモノマーと前記テトラカルコゲノフルバレン骨格を有するモノマーとの共重合体である請求項1に記載の蓄電材料。
- 前記テトラカルコゲノフルバレン骨格は、テトラチアフルバレン骨格である請求項1から4のいずれかに記載の蓄電材料。
- 前記重合体の重合度は10以上である請求項1から4のいずれかに記載の蓄電材料。
- 前記テトラカルコゲノフルバレン骨格は、以下の一般式(1)で表わされ、
一般式(1)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子であり、R1からR4のうちから選ばれる2つは隣接する繰り返し単位との結合を表し、他の2つはそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1から4のいずれかに記載の蓄電材料。
- 前記Xは硫黄原子であり、前記R5およびR6は鎖状の炭化水素基または芳香族基である請求項8に記載の蓄電材料。
- 前記Xは硫黄原子であり、前記R5およびR6はC6H13、C10H21、C8H17またはC6H5である請求項8に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(3)および(4)で表わされる繰り返し単位を含む共重合体であって、
一般式(3)および(4)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子であり、R5からR8はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、R5およびR6の組み合わせはR7およびR8の組み合わせと異なっている請求項3に記載の蓄電材料。
- 前記Xは硫黄原子であり、前記R5およびR6はそれぞれフェニル基であり、前記R7およびR8はそれぞれ鎖状炭化水素基である請求項11に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(5)で表わされ、
一般式(5)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子であり、R5、R6はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
R9は、アセチレン骨格を含む鎖状不飽和炭化水素基または環状不飽和炭化水素基であり、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項4に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(7)で表わされ、
一般式(7)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子であり、R5、R6はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
R10は、チオフェン骨格を含む鎖状不飽和炭化水素基または環状不飽和炭化水素基であり、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項4に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(13)で表わされ、
一般式(13)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子またはテルル原子であり、R5からR8はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
R11、R12はそれぞれ独立に、アセチレン骨格およびチオフェン骨格の少なくともいずれかを含む鎖状不飽和炭化水素基または環状不飽和炭化水素基であり、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子およびケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項4に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(15)で表わされ、
一般式(15)中、Phは芳香族炭化水素二価基であり、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、またはテルル原子、R5、R6はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項4に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(16)で表わされ、
一般式(16)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、またはテルル原子、R5からR6およびR13からR16はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項19に記載の蓄電材料。
- 前記重合体は下記一般式(17)で表わされ、
一般式(17)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子、またはテルル原子、R5からR6および、R13からR16はそれぞれ独立した鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、フェニル基、水素原子、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よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、前記鎖状飽和炭化水素基、鎖状不飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素
基および環状不飽和炭化水素基は、それぞれ、炭素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子よりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項19に記載の蓄電材料。
- 前記Xは硫黄原子であり、前記R5およびR6はチオアルキル基であり、前記R13からR16は水素原子である請求項20に記載の蓄電材料。
- 導電性支持体と、
前記導電性支持体上に設けられており、請求項1から22のいずれかによって規定される蓄電材料を含む蓄電層と、
を備えた電極。 - 前記蓄電層は導電性物質を含む請求項23に記載の電極。
- 正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に配置された電解液とを備え、
前記正極および前記負極の少なくとも一方が、請求項23に規定される電極を有する電気化学素子。 - 前記電解液が4級アンモニウムカチオンとアニオンとの塩を含んでいる請求項25に記載の電気化学素子。
- 正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に配置された電解液とを備え、
前記正極および前記負極の少なくとも一方が、請求項23に規定される電極を有する蓄電デバイス。 - 請求項23に規定される電極を有する正極と、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質を含む負極と、
前記リチウムイオンとアニオンとからなる塩を含み、前記正極および前記負極の間に満たされた電解液と、
を備えた蓄電デバイス。 - 請求項28に規定される蓄電デバイスを備えた携帯型電子機器。
- 請求項28に規定される蓄電デバイスを備えた車両。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008198502 | 2008-07-31 | ||
JP2008198502 | 2008-07-31 | ||
PCT/JP2009/003648 WO2010013491A1 (ja) | 2008-07-31 | 2009-07-31 | 蓄電材料および蓄電デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4633863B2 true JP4633863B2 (ja) | 2011-02-16 |
JPWO2010013491A1 JPWO2010013491A1 (ja) | 2012-01-05 |
Family
ID=41610201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010507746A Active JP4633863B2 (ja) | 2008-07-31 | 2009-07-31 | 蓄電材料および蓄電デバイス |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8945769B2 (ja) |
EP (1) | EP2306562B1 (ja) |
JP (1) | JP4633863B2 (ja) |
CN (1) | CN101809789B (ja) |
WO (1) | WO2010013491A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012001988A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9640335B2 (en) | 2009-12-24 | 2017-05-02 | Panasonic Corporation | Electrode and electricity storage device |
JP5437399B2 (ja) | 2010-02-15 | 2014-03-12 | パナソニック株式会社 | 蓄電デバイス用電極活物質および蓄電デバイスならびに電子機器および輸送機器 |
AU2012267770A1 (en) * | 2011-06-07 | 2014-01-23 | Fastcap Systems Corporation | Energy storage media for ultracapacitors |
US11270850B2 (en) | 2013-12-20 | 2022-03-08 | Fastcap Systems Corporation | Ultracapacitors with high frequency response |
EP3204955B1 (en) | 2014-10-09 | 2022-01-05 | Fastcap Systems Corporation | Nanostructured electrode for energy storage device |
DE102014222531A1 (de) | 2014-11-05 | 2016-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Elektrode für eine Batteriezelle und Batteriezelle |
CA3045460A1 (en) | 2016-12-02 | 2018-06-07 | Fastcap Systems Corporation | Composite electrode |
US11557765B2 (en) | 2019-07-05 | 2023-01-17 | Fastcap Systems Corporation | Electrodes for energy storage devices |
CN110358058B (zh) * | 2019-07-16 | 2022-02-18 | 武汉轻工大学 | 一种有机光电材料及其制备方法、发光器件以及显示装置 |
CN112242517B (zh) * | 2020-10-27 | 2021-11-30 | 福州大学 | 一种基于四硫代富瓦烯二羧酸锂的锂离子电池负极及其制备方法 |
CN114583177B (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-02 | 宁德新能源科技有限公司 | 电化学装置和包含该电化学装置的电子装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004111374A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
JP2008159275A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電極活物質およびこれを用いた蓄電デバイス |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01172382A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 | Ajinomoto Co Inc | フルバレン誘導体とヨウ素の電荷移動錯体 |
US7282298B2 (en) | 2002-08-29 | 2007-10-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrochemical device |
JP2004143297A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Kansai Tlo Kk | 導電性ミクロドメインを有するブロック共重合体膜 |
US8034484B2 (en) | 2003-04-22 | 2011-10-11 | Panasonic Corporation | Electrochemical device and electrode active material for electrochemical device |
JP4468058B2 (ja) | 2003-04-22 | 2010-05-26 | パナソニック株式会社 | 二次電池および二次電池用電極活物質 |
JP2007281107A (ja) | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄電デバイス |
US8263241B2 (en) * | 2006-04-05 | 2012-09-11 | Panasonic Corporation | Method for manufacturing secondary battery and method for preparing positive electrode active material for secondary battery |
JP5036214B2 (ja) * | 2006-05-12 | 2012-09-26 | パナソニック株式会社 | 蓄電デバイスの充放電制御方法 |
-
2009
- 2009-07-31 WO PCT/JP2009/003648 patent/WO2010013491A1/ja active Application Filing
- 2009-07-31 EP EP09802736.0A patent/EP2306562B1/en active Active
- 2009-07-31 JP JP2010507746A patent/JP4633863B2/ja active Active
- 2009-07-31 CN CN2009801004755A patent/CN101809789B/zh active Active
- 2009-07-31 US US12/997,516 patent/US8945769B2/en active Active
-
2014
- 2014-12-16 US US14/572,683 patent/US20150104702A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004111374A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
JP2008159275A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電極活物質およびこれを用いた蓄電デバイス |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012001988A1 (ja) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
US8530086B2 (en) | 2010-07-01 | 2013-09-10 | Panasonic Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP5383913B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2014-01-08 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2306562A4 (en) | 2013-11-27 |
US8945769B2 (en) | 2015-02-03 |
EP2306562B1 (en) | 2020-06-17 |
EP2306562A1 (en) | 2011-04-06 |
US20150104702A1 (en) | 2015-04-16 |
US20110091767A1 (en) | 2011-04-21 |
JPWO2010013491A1 (ja) | 2012-01-05 |
CN101809789B (zh) | 2013-09-18 |
CN101809789A (zh) | 2010-08-18 |
WO2010013491A1 (ja) | 2010-02-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4633863B2 (ja) | 蓄電材料および蓄電デバイス | |
JP4445583B2 (ja) | 蓄電デバイス用電極活物質および蓄電デバイスならびに電子機器および輸送機器 | |
JP4633864B2 (ja) | 蓄電材料および蓄電デバイス | |
JP5389946B2 (ja) | 電極および蓄電デバイス | |
JP6714733B2 (ja) | 電荷貯蔵体としてのチアントレン含有ポリマーの使用 | |
JP4413276B2 (ja) | 蓄電デバイス用電極活物質、蓄電デバイスならびに電子機器および輸送機器 | |
JP4558835B2 (ja) | 重合体、半導体膜、電極、電極活物質、電気化学素子および蓄電デバイス | |
JP6533302B2 (ja) | 電荷貯蔵体としての特定のポリマーの使用 | |
JPWO2007141913A1 (ja) | ポリラジカル化合物製造方法及び電池 | |
JP2009298873A (ja) | ポリラジカル化合物の製造方法及び電池 | |
JP2010080343A (ja) | 電極活物質、及び二次電池 | |
JP2012221574A (ja) | ラジカル化合物及びその製造方法、電極活物質、並びに二次電池 | |
JP2010163551A (ja) | ラジカル化合物、その製造方法及び二次電池 | |
JP2012219109A (ja) | ラジカル化合物、その製造方法及び二次電池 | |
JP2011252106A (ja) | ラジカルを有する化合物、重合体、およびその重合体を用いた蓄電デバイス | |
JP2010044882A (ja) | 電極活物質、及び二次電池 | |
JP5455669B2 (ja) | 二次電池用活物質及び二次電池 | |
JP4737365B2 (ja) | 電極活物質、電池および重合体 | |
JP2006073240A (ja) | 電極活物質、電池およびポリラジカル化合物 | |
JP2007035375A (ja) | 電極活物質、電池および重合体 | |
JP4752217B2 (ja) | 活物質、電池および重合体 | |
JP2013077392A (ja) | 蓄電材料及び蓄電デバイス | |
JP2013069589A (ja) | 蓄電材料及び蓄電デバイス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101026 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4633863 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126 Year of fee payment: 3 |