JP5176129B2 - Polyradical compounds and batteries - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池の電極活物質に適用した場合に、安定な酸化還元を繰り返すことができるポリラジカル化合物およびそれを用いた二次電池に関する。   The present invention relates to a polyradical compound capable of repeating stable redox when applied to an electrode active material of a secondary battery, and a secondary battery using the same.

近年、ノート型パソコン、携帯電話などの携帯電子機器は、通信システムの発展に伴い急激に普及してきた。携帯電子機器は高機能化が進む一方で、機能や形状などの多様化も進んでいる。そこで、その電源である電池に対して、小型、軽量、高エルギー密度などの要求も高まっている。   In recent years, portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones have rapidly spread with the development of communication systems. While mobile electronic devices are becoming more sophisticated, functions and shapes are also diversifying. Therefore, demands such as small size, light weight and high energy density are increasing for the battery as the power source.

軽量でエネルギー密度の大きな電池を得る目的で、電極活物質に硫黄化合物や有機化合物を用いた電池が開発されてきた。例えば、特許文献1及び2にはジスルフィド結合を有する有機化合物を正極に用いた電池が開示されている。これはジスルフィド結合の生成、解離を伴う電気化学的酸化還元反応を電池の原理として利用したものである。この電池は硫黄や炭素といった比重の小さな元素を主成分とする電極材料から構成されているため、高エネルギー密度の大容量電池という点において一定の効果を奏している。しかし、解離した結合が再度結合する効率が小さいことや電極活物質の電解液への拡散のため、安定な充放電サイクルを行うことができない。そのため、充放電サイクルを重ねると容量が低下しやすいという欠点がある。   In order to obtain a light battery having a large energy density, a battery using a sulfur compound or an organic compound as an electrode active material has been developed. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose batteries using an organic compound having a disulfide bond as a positive electrode. This is an electrochemical redox reaction involving generation and dissociation of disulfide bonds, which is used as a battery principle. Since this battery is composed of an electrode material mainly composed of an element having a small specific gravity such as sulfur or carbon, it has a certain effect in terms of a high-capacity battery having a high energy density. However, a stable charge / discharge cycle cannot be performed because the dissociated bond has low recombination efficiency and the electrode active material diffuses into the electrolyte. Therefore, there is a drawback that the capacity tends to decrease when the charge / discharge cycles are repeated.

有機化合物を利用した電池として、導電性高分子を電極材料に用いた電池が提案されている。これは導電性高分子に対する電解質イオンのドープ、脱ドープ反応を原理とした電池である。ドープ反応とは、導電性高分子の酸化もしくは還元によって生ずる荷電ラジカルを、対イオンによって安定化させる反応のことである。特許文献3には、このような導電性高分子を正極もしくは負極の材料とする電池が開示されている。この電池は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成されたものであり、高容量電池として期待された。しかし、導電性高分子には、酸化還元によって生じる荷電ラジカルがπ電子共役系の広い範囲に亘って非局在化し、それらが静電反発やラジカルの消失をもたらす相互作用をするという特性がある。これは発生する荷電ラジカルすなわちドープ濃度に限界をもたらすものであり、電池の容量を制限するものである。例えば、ポリアニリンを正極に用いた電池のドープ率は50%以下であり、またポリアセチレンの場合は7%であると報告されている。導電性高分子を電極材料とする電池では軽量化という点では一定の効果を奏しているものの、大きなエネルギー密度を持つ電池は得られていない。   As a battery using an organic compound, a battery using a conductive polymer as an electrode material has been proposed. This is a battery based on the principle of doping and dedoping of electrolyte ions with respect to a conductive polymer. The dope reaction is a reaction in which a charged radical generated by oxidation or reduction of a conductive polymer is stabilized by a counter ion. Patent Document 3 discloses a battery using such a conductive polymer as a positive electrode or negative electrode material. This battery was composed only of elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, and was expected as a high capacity battery. However, conductive polymers have the property that charged radicals generated by redox are delocalized over a wide range of π-electron conjugated systems and interact with each other, resulting in electrostatic repulsion and radical disappearance. . This limits the generated charged radicals, that is, the doping concentration, and limits the capacity of the battery. For example, it has been reported that the doping rate of a battery using polyaniline as a positive electrode is 50% or less, and 7% in the case of polyacetylene. Although a battery using a conductive polymer as an electrode material has a certain effect in terms of weight reduction, a battery having a large energy density has not been obtained.

有機化合物を電極活物質として用いる電池として、ラジカル化合物の酸化還元反応を用いる電池が提案されている。例えば、特許文献4には、ニトロキシドラジカル化合物、アリールオキシラジカル化合物および特定のアミノトリアジン構造を有する高分子化合物などの有機ラジカル化合物が活物質として開示されており、また有機ラジカル化合物を正極もしくは負極の材料として用いる電池が開示されている。さらに、特許文献5には、ニトロキシド化合物の中でも、特に環状ニトロキシド構造を有する化合物を電極活物質として用いる蓄電デバイスが開示されている。電極活物質として用いられるポリラジカル化合物には、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を有するポリ(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル メタクリレート)(PTMA)などニトロキシドラジカル化合物が用いられている。ポリラジカル化合物を電極活物質に用いた場合、導電性高分子で見られるドープ率の制限は改善され、例えばPTMAを電池に適用した場合の酸化還元のドープ率は70%(〜80mAh/g)以上と高い。
米国特許第4,833,048号明細書 特許第2715778号公報 米国特許第4,442,187号明細書 特開2002−151084号公報 特開2002−304996号公報
As a battery using an organic compound as an electrode active material, a battery using a redox reaction of a radical compound has been proposed. For example, Patent Document 4 discloses an organic radical compound such as a nitroxide radical compound, an aryloxy radical compound, and a polymer compound having a specific aminotriazine structure as an active material, and the organic radical compound is used as a positive electrode or a negative electrode. A battery used as a material is disclosed. Further, Patent Document 5 discloses a power storage device using a compound having a cyclic nitroxide structure as an electrode active material among nitroxide compounds. The polyradical compound used as the electrode active material includes poly (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) having 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO). Nitroxide radical compounds such as 4-yl methacrylate) (PTMA) are used. When a polyradical compound is used as the electrode active material, the limitation of the doping rate seen in the conductive polymer is improved. For example, when PTMA is applied to the battery, the oxidation-reduction doping rate is 70% (˜80 mAh / g). More than that.
US Pat. No. 4,833,048 Japanese Patent No. 2715778 U.S. Pat. No. 4,442,187 JP 2002-151084 A JP 2002-304996 A

ラジカルの酸化還元には、中性ラジカルとカチオン間のp型酸化還元と中性ラジカルとアニオン間のn型酸化還元がある。n型酸化還元を示すラジカル化合物を用いる場合、電池を作製した場合、充放電反応に伴うリチウムイオンの動きは正極と負極を往復する形態(いわゆるロッキングチェア型)となる。n型酸化還元を示すラジカル化合物を用いた電池の場合、充放電の深度にかかわらず電解液濃度は一定である。一方、p型酸化還元を示すラジカル化合を用いた電池の場合、電解質塩のアニオンがポリマーにドープされ、充電の進行とともに電解液濃度は減少し、逆に放電により電解液濃度は増加する。このため、p型酸化還元の場合は、ドーパントとなるアニオンを電解液中に蓄えておく必要があり、多量の電解液が必要となる。このため、高いドープ率で酸化還元を行ったとしても、電解液を大量に用いるため電池重量が重くなり、結果としてエネルギー密度は低くなる。   Radical redox includes p-type redox between neutral radicals and cations and n-type redox between neutral radicals and anions. When a radical compound exhibiting n-type redox is used, when a battery is produced, the movement of lithium ions accompanying the charge / discharge reaction takes a form of reciprocating between the positive electrode and the negative electrode (so-called rocking chair type). In the case of a battery using a radical compound exhibiting n-type redox, the electrolyte concentration is constant regardless of the depth of charge / discharge. On the other hand, in the case of a battery using a radical compound exhibiting p-type redox, the anion of the electrolyte salt is doped into the polymer, the electrolyte concentration decreases with the progress of charging, and conversely, the electrolyte concentration increases due to discharge. For this reason, in the case of p-type redox, it is necessary to store an anion serving as a dopant in the electrolytic solution, and a large amount of electrolytic solution is required. For this reason, even if the oxidation / reduction is performed at a high doping rate, the battery weight is increased due to the use of a large amount of the electrolyte, resulting in a lower energy density.

TEMPOに代表されるニトロキシドラジカル化合物の場合、非水系電解質中において、p型の酸化還元は可逆に繰り返すことができる安定な反応である。一方、n型酸化還元は分解反応を伴い繰り返すことができない。そのため、電極反応としてp型の酸化還元を利用するため、電解液中には、ドーピングに必要な量のアニオンを電解液中に保持しておく必要があり、n型酸化還元を行う電極活物質を用いた場合に比べ、多量の電解液が必要である。この多量の電解液は、電池のエネルギー密度を小さくする原因となっていた。   In the case of a nitroxide radical compound typified by TEMPO, p-type redox is a stable reaction that can be reversibly repeated in a non-aqueous electrolyte. On the other hand, n-type redox cannot be repeated with a decomposition reaction. Therefore, in order to use p-type redox as an electrode reaction, it is necessary to keep an amount of anion necessary for doping in the electrolytic solution in the electrolytic solution, and an electrode active material that performs n-type redox Compared with the case of using a large amount of electrolyte solution. This large amount of electrolyte has caused a reduction in the energy density of the battery.

本発明は、n型の酸化還元を安定して行うことができ、また電池に適用した場合に安定した充放電を行えるポリラジカル化合物およびそれを電極活物質に用いた電池を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a polyradical compound that can stably perform n-type oxidation-reduction and can stably charge and discharge when applied to a battery, and a battery using the polyradical compound as an electrode active material. It is said.

本発明者らが、鋭意検討した結果、今までに電極活物質として利用されなかった特定の有機化合物、すなわち式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物を電極活物質として利用することにより、前記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明によれば、一般式(1)で表される繰り返し構造単位はn型の酸化還元を安定して行うことができ、またかつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋することにより、電解液への溶出がなく、安定した充放電サイクルを繰り返すことができる。   As a result of intensive studies by the present inventors, a specific organic compound that has not been used as an electrode active material until now, that is, a repeating structural unit represented by the formula (1), and a polymerizable group in the molecule It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using, as an electrode active material, a polyradical compound having a structure crosslinked with two or more polyfunctional crosslinking agents. That is, according to the present invention, the repeating structural unit represented by the general formula (1) can stably perform n-type redox, and has a polyfunctionality having two or more polymerizable groups in the molecule. By cross-linking with this cross-linking agent, there is no elution into the electrolyte solution, and a stable charge / discharge cycle can be repeated.

本発明は、下記式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物である。また本発明は、少なくとも、正極、負極、及び電解質を構成要素とする電池において、該正極及び該負極の少なくとも一方の電極活物質として、上記本発明のポリラジカル化合物を用いることを特徴とする電池である。   The present invention is a polyradical compound having a structure crosslinked by a polyfunctional crosslinking agent having a repeating structural unit represented by the following formula (1) and having two or more polymerization groups in the molecule. The present invention also provides a battery comprising at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, wherein the polyradical compound of the present invention is used as an electrode active material of at least one of the positive electrode and the negative electrode. It is.

Figure 0005176129
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さらに分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤としては、下記一般式(2a)で表される化合物が好適であることを見出している。   Furthermore, it has been found that a compound represented by the following general formula (2a) is suitable as a polyfunctional crosslinking agent having two or more polymerizable groups in the molecule.

Figure 0005176129
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(一般式(2a)において、Xは炭素数1〜12の直鎖、分岐、環状アルキレンジオキシ基、または一般式(3)で表される構造を表す。R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。) (In General Formula (2a), X represents a linear, branched or cyclic alkylenedioxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a structure represented by General Formula (3). R 1 is independently a hydrogen atom. Or represents a methyl group.)

Figure 0005176129
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(一般式(3)において、kは2〜8の整数を表す。)
本発明の電池において、上記ポリラジカル化合物は、充放電の過程で下記スキーム(I)のような酸化還元反応を行う。スキーム(I)の酸化還元反応では、重合体を正極に用いた場合、充電により(A)から(B)の状態になり、電子が放出される。放電により(B)から(A)の状態になり電子を受け取る。
(In general formula (3), k represents an integer of 2 to 8.)
In the battery of the present invention, the polyradical compound performs an oxidation-reduction reaction as shown in the following scheme (I) in the process of charging and discharging. In the oxidation-reduction reaction of Scheme (I), when a polymer is used for the positive electrode, the state changes from (A) to (B) by charging, and electrons are released. The state changes from (B) to (A) by discharging, and receives electrons.

Figure 0005176129
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電池において電極活物質は充放電により酸化もしくは還元されるため、電極活物質は出発状態と酸化状態の二つの状態を取る。すなわち、本発明のポリラジカル化合物は、n型の酸化還元(中性ラジカルとアニオン間の酸化還元)を行う。本発明において、前記電極活物質は充電または放電された状態のいずれかの状態で、一般式(1)で表された繰り返し構造単位を有する。   In the battery, since the electrode active material is oxidized or reduced by charge and discharge, the electrode active material takes two states, a starting state and an oxidation state. That is, the polyradical compound of the present invention performs n-type redox (redox between a neutral radical and an anion). In the present invention, the electrode active material has a repeating structural unit represented by the general formula (1) in either a charged state or a discharged state.

本発明は、分子内に一般式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物が電極活物質として優れていることを見出したことに基づいてなされたものである。これは、上記ポリラジカル化合物が、副反応をほとんどおこさない、ほぼ100%の割合で可逆に安定したn型酸化還元反応をおこすことによる。すなわち、上記ポリラジカル化合物を電極活物質として用いた電池は、充放電を安定して行うことができ、サイクル特性に優れた電池となる。また、上記ポリラジカル化合物は、n型の酸化還元を行うために、これを電極活物質として電池を作製した場合、必要とする電解液量は非常に少なくてもよい。また、上記ポリラジカル化合物は、炭素、窒素、水素、酸素という質量の小さい元素のみから構成することができる。このため、電極活物質の質量を小さくでき、これを用いて製造した電極の単位質量あたりの容量密度は大きくなり、その結果、この電極活物質を用い電池を作製した場合、質量当たりのエネルギー密度が大きな電池となる。   The present invention relates to a polyradical compound having a structure crosslinked in a molecule by a polyfunctional crosslinking agent having a repeating structural unit represented by the general formula (1) and having two or more polymerizable groups in the molecule. Has been made based on the finding that is excellent as an electrode active material. This is because the polyradical compound causes an n-type redox reaction that is reversibly stable at a rate of almost 100%, causing little side reaction. That is, a battery using the polyradical compound as an electrode active material can be stably charged and discharged, and has excellent cycle characteristics. In addition, since the polyradical compound performs n-type redox, when a battery is produced using the polyradical compound as an electrode active material, the amount of electrolyte required may be very small. Moreover, the said polyradical compound can be comprised only from elements with small mass, such as carbon, nitrogen, hydrogen, and oxygen. For this reason, the mass of the electrode active material can be reduced, and the capacity density per unit mass of an electrode manufactured using the same can be increased. As a result, when a battery is produced using this electrode active material, the energy density per mass is Becomes a big battery.

また、本発明では、上記ポリラジカル化合物が、正極もしくは負極での電極反応に直接寄与していればよく、電極活物質を用いる電極は正極もしくは負極のいずれかに限定されるものではない。ただし、エネルギー密度の観点から、特にこのポリラジカル化合物を正極の電極活物質として用いることが好ましい。また、本発明の電池は、高い電圧、大きな容量が得られるという点から負極に金属リチウムあるいはリチウムイオンが挿入・脱着可能な炭素を用いたリチウム電池、特にリチウム二次電池であることが好ましい。   In the present invention, the polyradical compound only needs to directly contribute to the electrode reaction at the positive electrode or the negative electrode, and the electrode using the electrode active material is not limited to either the positive electrode or the negative electrode. However, from the viewpoint of energy density, it is particularly preferable to use this polyradical compound as the positive electrode active material. In addition, the battery of the present invention is preferably a lithium battery using carbon in which metallic lithium or lithium ions can be inserted and removed from the negative electrode, particularly a lithium secondary battery, from the viewpoint that a high voltage and a large capacity can be obtained.

本発明は、一般式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物を含有する電極活物質を提案したものである。これにより、容量密度が高く、かつ大きな電流を取り出すことができる電極活物質、および、エネルギー密度が高く、かつ大きな出力を出すことができる電極を提供できる。したがって、本発明によれば、電極活物質として重金属を含まない軽くて安全な元素から構成される電池を作製することを可能とするものであり、また、高容量(質量当たり)で充放電サイクルの安定性に優れ、さらに大きな出力を出すことができる電池を実現できる。   The present invention contains a polyradical compound having a structure crosslinked by a polyfunctional crosslinking agent having a repeating structural unit represented by the general formula (1) and having two or more polymerizable groups in the molecule. An electrode active material has been proposed. Thereby, it is possible to provide an electrode active material having a high capacity density and capable of extracting a large current, and an electrode having a high energy density and capable of outputting a large output. Therefore, according to the present invention, it is possible to produce a battery composed of a light and safe element that does not contain heavy metals as an electrode active material, and has a high capacity (per mass) and a charge / discharge cycle. It is possible to realize a battery that is excellent in stability and can produce a larger output.

図2に本発明の電池の一実施形態の斜視図、図1に本発明の電池の一実施形態の構成を示す。図1及び2に示された電池は、+タブ14を有する集電体(金属箔)上に形成された正極11と、−タブ15を有する集電体(金属箔)上に配置した負極13と、電解質を含むセパレータ12を介して対向するように重ね合わせた構成を有している。これらはアルミラミネート外装体(外装用フィルム)16で封止される。なお、電解質として固体電解質やゲル電解質を用いる場合は、セパレータ12に代えてこれら電解質を電極間に介在させる形態にすることもできる。   FIG. 2 is a perspective view of one embodiment of the battery of the present invention, and FIG. 1 shows the configuration of one embodiment of the battery of the present invention. The battery shown in FIGS. 1 and 2 includes a positive electrode 11 formed on a current collector (metal foil) having a + tab 14 and a negative electrode 13 arranged on a current collector (metal foil) having a −tab 15. With the separator 12 containing the electrolyte so as to face each other. These are sealed with an aluminum laminate exterior body (exterior film) 16. In addition, when using solid electrolyte and gel electrolyte as electrolyte, it can replace with the separator 12 and can also be made into the form which interposes these electrolytes between electrodes.

本発明では、このような構成において、正極11もしくは負極13または両電極に用いられる電極活物質が、一般式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物を含有する電極活物質であることを特徴とする。   In the present invention, in such a configuration, the positive electrode 11 or the negative electrode 13 or the electrode active material used for both electrodes has a repeating structural unit represented by the general formula (1), and 2 polymerizable groups are present in the molecule. It is an electrode active material containing a polyradical compound having a structure crosslinked by a polyfunctional crosslinking agent having at least one.

本発明の電池は、高い電圧が得られるという点から、正極活物質として上記の電極活物質を用い、負極にはリチウムまたは炭素などのリチウム層間挿入化合物を用いることが好ましい。   The battery of the present invention preferably uses the above electrode active material as the positive electrode active material and a lithium intercalation compound such as lithium or carbon for the negative electrode because a high voltage can be obtained.

[1]電極活物質
本発明における電極の電極活物質とは、充電反応および放電反応等の電極反応に直接寄与する物質のことであり、電池システムの中心的役割を果たすものである。
[1] Electrode active material The electrode active material of the electrode in the present invention is a material that directly contributes to electrode reactions such as charge reaction and discharge reaction, and plays a central role in the battery system.

本発明では、電極活物質として、一般式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物を含有する電極活物質を用いる。なお、一般式(1)中の「tBu」は、ターシャリーブチル基である。   In the present invention, the electrode active material has a structure having a repeating structural unit represented by the general formula (1) and a structure crosslinked by a polyfunctional crosslinking agent having two or more polymerizable groups in the molecule. An electrode active material containing a radical compound is used. In addition, “tBu” in the general formula (1) is a tertiary butyl group.

Figure 0005176129
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分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤としては、一般式(2a)で表される架橋剤が好適である。   As the polyfunctional crosslinking agent having two or more polymerizable groups in the molecule, a crosslinking agent represented by the general formula (2a) is suitable.

Figure 0005176129
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(一般式(2a)において、Xは炭素数1〜12の直鎖、分岐、環状アルキレンジオキシ基、または一般式(3)で表される構造を表す。R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。) (In General Formula (2a), X represents a linear, branched or cyclic alkylenedioxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a structure represented by General Formula (3). R 1 is independently a hydrogen atom. Or represents a methyl group.)

Figure 0005176129
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(一般式(3)において、kは2〜8の整数を表す。)
すなわち、一般式(1)で表される繰り返し構造単位は、下記一般式(2b)で表される構造により架橋されていることが好ましい。
(In general formula (3), k represents an integer of 2 to 8.)
That is, the repeating structural unit represented by the general formula (1) is preferably crosslinked by a structure represented by the following general formula (2b).

Figure 0005176129
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(一般式(2b)において、Xは炭素数1〜12の直鎖、分岐、環状アルキレンジオキシ基、または一般式(3)で表される構造を表す。R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。) (In General Formula (2b), X represents a linear, branched or cyclic alkylenedioxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a structure represented by General Formula (3). R 1 is independently a hydrogen atom. Or represents a methyl group.)

Figure 0005176129
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(一般式(3)において、kは2〜8の整数を表す。)
上記一般式(2a)及び(2b)において、アルキレンジオキシ基としては、エチレンジオキシ基が好ましい。
(In general formula (3), k represents an integer of 2 to 8.)
In the general formulas (2a) and (2b), the alkylenedioxy group is preferably an ethylenedioxy group.

架橋剤は、上記の他、一般的なポリ((メタ)アクリレート)の架橋剤として用いられる分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤が使用できる。このうち、2官能性の架橋剤としては、1,4−ジビニルベンゼン、2,2−ビス(4−ビニルフェニル)プロパン、4,4’−ジビニルビフェニル、1−(4−ビニルフェノキシ)−4−ビニルベンゼン等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ブチレングリコールジビニルエーテル、ペンチレングリコールジビニルエーテル等のアルキレングリコールジビニルエーテル化合物;ジ(エチレングリコール)ジビニルエーテル、トリ(エチレングリコール)ジビニルエーテル等のポリエチレングリコールジビニルエーテル化合物;シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等のシクロヘキサン環含有ジビニルエーテル化合物などが使用できる。   As the cross-linking agent, in addition to the above, a polyfunctional cross-linking agent having two or more polymerizable groups in a molecule used as a general poly ((meth) acrylate) cross-linking agent can be used. Among these, as the bifunctional crosslinking agent, 1,4-divinylbenzene, 2,2-bis (4-vinylphenyl) propane, 4,4′-divinylbiphenyl, 1- (4-vinylphenoxy) -4 -Aromatic divinyl compounds such as vinyl benzene; ethylene glycol divinyl ether, propylene glycol divinyl ether, butylene glycol divinyl ether, alkylene glycol divinyl ether compounds such as pentylene glycol divinyl ether; di (ethylene glycol) divinyl ether, tri (ethylene glycol) ) Polyethylene glycol divinyl ether compounds such as divinyl ether; cyclohexane ring-containing divinyl ether compounds such as cyclohexane dimethanol divinyl ether can be used.

本発明の電池において電極活物質は電極に固定された状態が望ましい。ただし、その場合、電解液への溶解による容量低下を抑制するために、固体状態でさらに電解液に対し不溶性または低溶解性であることが好ましい。この際、電解液に対して不溶性であれば、膨潤しても良い。電解液への溶解性が高い場合、電極活物質が電極から電解液中に溶出することで、充放電サイクルに伴い容量が低下するおそれがあるためである。   In the battery of the present invention, the electrode active material is preferably fixed to the electrode. However, in that case, in order to suppress a decrease in capacity due to dissolution in the electrolytic solution, it is preferably insoluble or low-soluble in the electrolytic solution in a solid state. At this time, if it is insoluble in the electrolytic solution, it may swell. This is because when the solubility in the electrolytic solution is high, the electrode active material is eluted from the electrode into the electrolytic solution, so that the capacity may decrease with the charge / discharge cycle.

このため、本発明のポリラジカル化合物は、アセトニトリル等の有機溶媒に溶けないことが好ましい。   For this reason, it is preferable that the polyradical compound of this invention does not melt | dissolve in organic solvents, such as acetonitrile.

一般式(1)で表される繰り返し構造単位と架橋剤によって架橋された構造のモル比は、10:1〜1000:1が好ましく、より好ましくは10:1〜100:1である。   The molar ratio of the repeating structural unit represented by the general formula (1) and the structure crosslinked by the crosslinking agent is preferably 10: 1 to 1000: 1, more preferably 10: 1 to 100: 1.

本発明のポリラジカル化合物の例として、下記式(4)から(10)で表されるポリラジカル化合物が挙げられる。   Examples of the polyradical compound of the present invention include polyradical compounds represented by the following formulas (4) to (10).

Figure 0005176129
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本発明のポリラジカル化合物は、例えば、下記の合成スキーム(11)に示すルートで合成することができる。まず、2,6−tert−ブチルフェノールを出発物質として、臭素化、ヒドロキシル基のテトラメチルシリル保護後、リチオ化、つづいてp−ブロモ安息香酸メチルと反応させる。脱保護(テトラメチルシリル基の脱離)を経て、(p−ブロモフェニル)ヒドロガルビノキシルとし、さらにスティルカップリングによりビニル基を導入することによりモノマーとする。これを分子内に重合基を2個有する2官能性の架橋剤と共重合することによりに架橋された重合体とする。フェリシアン化カリウムにより、重合体を酸化することによりラジカルを発生させ、架橋された構造を有するポリラジカル化合物を得る方法である。   The polyradical compound of the present invention can be synthesized, for example, by the route shown in the following synthesis scheme (11). First, 2,6-tert-butylphenol is used as a starting material, brominated, hydroxyl group protected with tetramethylsilyl, then lithiated, and then reacted with methyl p-bromobenzoate. After deprotection (elimination of the tetramethylsilyl group), (p-bromophenyl) hydrogalvinoxyl is obtained, and further a vinyl group is introduced by Still coupling to form a monomer. This is made into a crosslinked polymer by copolymerizing with a bifunctional crosslinking agent having two polymerizable groups in the molecule. In this method, radicals are generated by oxidizing a polymer with potassium ferricyanide to obtain a polyradical compound having a crosslinked structure.

Figure 0005176129
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また、本発明の電池の一つの極の電極活物質において、本発明のポリラジカル化合物を単独で用いることができるが、二種類以上を組み合わせて用いても良い。また、他の電極活物質と組み合わせて用いても良い。このとき、電極活物質中に、本発明のポリラジカル化合物が10〜90質量%含まれていることが好ましく、20〜80質量%含まれていることがより好ましい。   Moreover, although the polyradical compound of this invention can be used independently in the electrode active material of one pole of the battery of this invention, you may use it in combination of 2 or more types. Moreover, you may use in combination with another electrode active material. At this time, it is preferable that 10-90 mass% of the polyradical compound of this invention is contained in the electrode active material, and it is more preferable that 20-80 mass% is contained.

本発明のポリラジカル化合物を正極に用いる場合、他の電極活物質として、金属酸化物、ジスルフィド化合物、他の安定ラジカル化合物、および導電性高分子等を組み合わせることができる。ここで、金属酸化物としては、例えば、LiMnO2、LixMn24(0<x<2)等のマンガン酸リチウムまたはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム、MnO2、LiCoO2、LiNiO2、あるいはLiy25(0<y<2)、オリビン系材料LiFePO4、スピネル構造中のMnの一部を他の遷移金属で置換した材料LiNi0.5Mn1.54、LiCr0.5Mn1.54、LiCo0.5Mn1.54、LiCoMnO4、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.33Mn0.33Co0.332、LiNi0.8Co0.22、LiN0.5Mn1.5-zTiz4(0<z<1.5)、等が挙げられる。ジスルフィド化合物としては、ジチオグリコール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、S−トリアジン−2,4,6−トリチオール等が挙げられる。他の安定ラジカル化合物としては、ポリ(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル メタクリレート)等が挙げられる。また、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリピロール等が挙げられる。これらの中でも特に、マンガン酸リチウムまたはLiCoO2と組み合わせることが好ましい。本発明では、これらの他の電極活物質を単独、もしくは2種以上を組み合わせて使用することもできる。 When the polyradical compound of the present invention is used for the positive electrode, a metal oxide, a disulfide compound, another stable radical compound, a conductive polymer, or the like can be combined as another electrode active material. Here, examples of the metal oxide include lithium manganate such as LiMnO 2 and Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2) or lithium manganate having a spinel structure, MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Alternatively, Li y V 2 O 5 (0 <y <2), olivine-based material LiFePO 4 , materials in which a part of Mn in the spinel structure is substituted with another transition metal, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCr 0.5 Mn 1.5 O 4, LiCo 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCoMnO 4, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2, LiNi 0.8 Co 0.2 O 2, LiN 0.5 Mn 1.5-z Ti z O 4 (0 <z < 1.5), and the like. Examples of the disulfide compound include dithioglycol, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, S-triazine-2,4,6-trithiol and the like. Other stable radical compounds include poly (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl-4-yl methacrylate) and the like. Examples of the conductive polymer include polyacetylene, polyphenylene, polyaniline, and polypyrrole. Among these, it is particularly preferable to combine with lithium manganate or LiCoO 2 . In the present invention, these other electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

本発明のポリラジカル化合物を負極に用いる場合、他の電極活物質として、グラファイトや非晶質カーボン、金属リチウムやリチウム合金、リチウムイオン吸蔵炭素、金属ナトリウム、導電性高分子等を用いることができる。また、他の安定ラジカル化合物を用いてもよい。他の安定ラジカル化合物としては、ポリ(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル−4−イル メタクリレート)などが挙げられる。これらの形状としては特に限定されず、例えば金属リチウムでは薄膜状のものに限らず、バルク状のもの、粉末を固めたもの、繊維状のもの、フレーク状のもの等であっても良い。これらの中でも特に、金属リチウムまたはグラファイトと組み合わせることが好ましい。また、これらの他の電極活物質を単独、もしくは2種以上を組み合わせて使用できる。   When the polyradical compound of the present invention is used for the negative electrode, graphite, amorphous carbon, metallic lithium or lithium alloy, lithium ion storage carbon, metallic sodium, conductive polymer, etc. can be used as other electrode active materials. . Moreover, you may use another stable radical compound. Other stable radical compounds include poly (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl-4-yl methacrylate) and the like. These shapes are not particularly limited. For example, metallic lithium is not limited to a thin film shape, and may be a bulk shape, a powdered shape, a fiber shape, a flake shape, or the like. Among these, it is preferable to combine with metallic lithium or graphite. These other electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

本発明の電池は、正極もしくは負極の一方の電極反応、または両方の電極反応における電極活物質として、本発明のポリラジカル化合物を用いるが、一方の電極反応における電極活物質として用いる場合、もう一方の電極における電極活物質として上記例示のような従来公知の電極活物質が利用できる。これらの電極活物質を単独、もしくは2種以上を組み合わせて使用することもできる。さらに、これらの電極活物質の少なくとも1種と、本発明のポリラジカル化合物とを組み合わせて用いてもよい。また、本発明のポリラジカル化合物を単独で用いることもできる。   The battery of the present invention uses the polyradical compound of the present invention as an electrode active material in one electrode reaction of the positive electrode or the negative electrode, or both electrode reactions. Conventionally known electrode active materials such as those exemplified above can be used as the electrode active material in these electrodes. These electrode active materials can be used alone or in combination of two or more. Further, at least one of these electrode active materials may be used in combination with the polyradical compound of the present invention. Moreover, the polyradical compound of this invention can also be used independently.

本発明では、正極もしくは負極での電極反応に、本発明のポリラジカル化合物が直接寄与していればよく、電極活物質材料として用いる電極は正極もしくは負極のいずれかに限定されるものではない。ただし、エネルギー密度の観点から、特にこのポリラジカル化合物を正極の電極活物質として用いることが好ましい。このとき、正極活物質としては、このポリラジカル化合物を単独で用いることが好ましい。ただし、他の正極活物質と組み合わせて使用することもでき、その際の他の正極活物質としては、マンガン酸リチウムまたはLiCoO2が好ましい。さらに、上記の正極活物質を用いる場合、負極活物質として金属リチウムまたはグラファイトを用いることが好ましい。 In the present invention, it is sufficient that the polyradical compound of the present invention directly contributes to the electrode reaction at the positive electrode or the negative electrode, and the electrode used as the electrode active material is not limited to either the positive electrode or the negative electrode. However, from the viewpoint of energy density, it is particularly preferable to use this polyradical compound as the positive electrode active material. At this time, it is preferable to use this polyradical compound alone as the positive electrode active material. However, it can also be used in combination with another positive electrode active material, and as the other positive electrode active material at that time, lithium manganate or LiCoO 2 is preferable. Furthermore, when using said positive electrode active material, it is preferable to use metallic lithium or graphite as a negative electrode active material.

[2]導電付与剤(補助導電材)およびイオン伝導補助材
本発明のポリラジカル化合物を用いて電極を形成する場合に、インピーダンスを低下させ、エネルギー密度、出力特性を向上させる目的で、導電付与剤(補助導電材)やイオン伝導補助材を混合させることもできる。補助導電材としては、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子;気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ等の炭素繊維;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子が挙げられる。イオン伝導補助材としては、高分子ゲル電解質、高分子固体電解質等が挙げられる。これらの中でも、炭素繊維を混合することが好ましい。炭素繊維を混合することで電極の引張り強度がより大きくなり、電極にひびが入ったり剥がれたりすることが少なくなる。より好ましくは、気相成長炭素繊維を混合することがより好ましい。これらの材料は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。電極中のこれらの材料の割合としては、10〜80質量%が好ましい。
[2] Conductivity-imparting agent (auxiliary conductive material) and ion-conductivity auxiliary material When the electrode is formed using the polyradical compound of the present invention, conductivity is imparted for the purpose of reducing impedance and improving energy density and output characteristics. An agent (auxiliary conductive material) or an ion conduction auxiliary material can be mixed. Examples of auxiliary conductive materials include carbonaceous fine particles such as graphite, carbon black, and acetylene black; carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF) and carbon nanotube; conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene. Is mentioned. Examples of the ion conduction auxiliary material include a polymer gel electrolyte and a polymer solid electrolyte. Among these, it is preferable to mix carbon fibers. By mixing carbon fiber, the tensile strength of the electrode is increased, and the electrode is less likely to crack or peel off. More preferably, it is more preferable to mix vapor growth carbon fiber. These materials can be used alone or in admixture of two or more. As a ratio of these materials in an electrode, 10-80 mass% is preferable.

[3]結着剤
電極の各構成材料間の結びつきを強めるために、結着剤を用いることもできる。このような結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、各種ポリウレタン等の樹脂バインダが挙げられる。これらの結着剤は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。電極中の結着剤の割合としては、5〜30質量%が好ましい。
[3] Binder A binder can also be used to strengthen the connection between the constituent materials of the electrode. Examples of such binders include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, styrene / butadiene copolymer rubber, polypropylene, and polyethylene. Resin binders such as polyimide and various polyurethanes. These binders can be used alone or in admixture of two or more. As a ratio of the binder in an electrode, 5-30 mass% is preferable.

[4]増粘剤
電極スラリーを作製しやすくするために、増粘剤を用いることもできる。このような増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ヒドロキシエチル、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸ソーダ等が挙げられる。これらの増粘剤は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。電極中の増粘剤の割合としては、0.1〜5質量%が好ましい。
[4] Thickener A thickener may be used to facilitate the production of the electrode slurry. Such thickeners include carboxymethyl cellulose, polyethylene oxide, polypropylene oxide, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, hydroxyethyl polyacrylate, ammonium polyacrylate, polyacrylic acid Examples include soda. These thickeners can be used alone or in admixture of two or more. As a ratio of the thickener in an electrode, 0.1-5 mass% is preferable.

[5]触媒
電極反応をより潤滑に行うために、酸化還元反応を助ける触媒を用いることもできる。このような触媒としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子;ピリジン誘導体、ピロリドン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、アクリジン誘導体等の塩基性化合物;金属イオン錯体等が挙げられる。これらの触媒は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。電極中の触媒の割合としては、10質量%以下が好ましい。
[5] Catalyst In order to perform the electrode reaction more smoothly, a catalyst that assists the oxidation-reduction reaction can be used. Examples of such catalysts include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene; basic compounds such as pyridine derivatives, pyrrolidone derivatives, benzimidazole derivatives, benzothiazole derivatives, and acridine derivatives; and metal ion complexes. Can be mentioned. These catalysts can be used alone or in admixture of two or more. The ratio of the catalyst in the electrode is preferably 10% by mass or less.

[6]集電体およびセパレータ
負極集電体、正極集電体としては、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレス、炭素等からなる箔、金属平板、メッシュ状などの形状のものを用いることができる。また、集電体に触媒効果を持たせたり、電極活物質と集電体とを化学結合させたりしてもよい。
[6] Current collector and separator As the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, foils made of nickel, aluminum, copper, gold, silver, aluminum alloy, stainless steel, carbon, etc., metal flat plates, mesh shapes, etc. Things can be used. Further, the current collector may have a catalytic effect, or the electrode active material and the current collector may be chemically bonded.

一方、上記の正極、および負極が接触しないようにポリエチレン、ポリプロピレン等からなる多孔質フィルムや不織布などのセパレータを用いることもできる。   On the other hand, a separator such as a porous film or non-woven fabric made of polyethylene, polypropylene, or the like can be used so that the positive electrode and the negative electrode are not in contact with each other.

[7]電解質
本発明において、電解質は、負極と正極の両極間の荷電担体輸送を行うものであり、一般には20℃で10-5〜10-1S/cmのイオン伝導性を有していることが好ましい。電解質としては、例えば電解質塩を溶剤に溶解した電解液を利用することができる。電解質塩として、例えばLiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、Li(C25SO22N、Li(CF3SO23C、Li(C25SO23C等の従来公知の材料を用いることができる。これらの電解質塩は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。
[7] Electrolyte In the present invention, the electrolyte performs charge carrier transport between the negative electrode and the positive electrode, and generally has an ionic conductivity of 10 −5 to 10 −1 S / cm at 20 ° C. Preferably it is. As the electrolyte, for example, an electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent can be used. Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, Li (CF 3 SO 2 ) 3 C Conventionally known materials such as Li (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C can be used. These electrolyte salts can be used alone or in admixture of two or more.

また、電解液に溶剤を用いる場合、溶剤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、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶媒を用いることができる。これらの溶剤を単独もしくは2種類以上混合して用いることもできる。   When a solvent is used for the electrolytic solution, examples of the solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, N, N-dimethylformamide, N, N Organic solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone can be used. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

さらに、本発明では電解質として固体電解質を用いることもできる。これら固体電解質に用いられる高分子化合物としては、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−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−モノフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系重合体;アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−メチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ビニルアセテート共重合体等のアクリルニトリル系重合体;さらにポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、これらのアクリレート体やメタクリレート体の重合体などが挙げられる。これらの高分子化合物に電解液を含ませてゲル状にしたものを用いても、電解質塩を含有させた高分子化合物のみをそのまま用いても良い。   Furthermore, in the present invention, a solid electrolyte can be used as the electrolyte. Polymer compounds used in these solid electrolytes include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-monofluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride. -Vinylidene fluoride polymers such as trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer; acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer Polymers, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl acrylate copolymer, acrylonitrile-methacrylic acid copolymer, acrylonitrile-acrylic Acid copolymers, acrylonitrile - acrylonitrile polymers such as vinyl acetate copolymer; and polyethylene oxide, ethylene oxide - propylene oxide copolymers, and polymers of these acrylates body or methacrylate body thereof. These polymer compounds may be used in the form of a gel containing an electrolytic solution, or only a polymer compound containing an electrolyte salt may be used as it is.

[8]電池形状
本発明において、電池の形状は特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。電池形状としては、電極積層体、あるいは巻回体を金属ケース、樹脂ケース、あるいはアルミニウム箔などの金属箔と合成樹脂フィルムからなるラミネートフィルム等によって封止したもの等が挙げられ、円筒型、角型、コイン型、およびシート型等で作製されるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[8] Battery shape In the present invention, the shape of the battery is not particularly limited, and a conventionally known battery can be used. Examples of the battery shape include an electrode laminate or a wound body sealed with a metal case, a resin case, or a laminate film made of a metal foil such as an aluminum foil and a synthetic resin film, etc. A mold, a coin mold, and a sheet mold are used, but the present invention is not limited to these.

[9]電池の製造方法
電池の製造方法としては特に限定されず、材料に応じて適宜選択した方法を用いることができる。例えば、電極活物質、導電付与剤などに溶剤を加えスラリー状にして電極集電体に塗布し、加熱もしくは常温で溶剤を揮発させることにより電極を作製し、さらにこの電極を対極、セパレータを挟んで積層または巻回して外装体で包み、電解液を注入して封止するといった方法である。スラリー化のための溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミン系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンなどのアルキルケトン系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。また、電極の作製法としては、電極活物質、導電付与剤などを乾式で混練した後、薄膜化し電極集電体上に積層する方法もある。電極の作製において、特に有機物の電極活物質、導電付与剤などに溶剤を加えスラリー状にして電極集電体に塗布し、加熱もしくは常温で溶剤を揮発させる方法の場合、電極の剥がれ、ひび割れ等が発生しやすい。本発明のポリラジカル化合物を用い、好ましくは40μm以上で300μm以下の厚さの電極を作製した場合、電極の剥がれ、ひび割れ等が発生しにくい、均一な電極が作製できるといった特徴を有している。
[9] Battery Manufacturing Method The battery manufacturing method is not particularly limited, and a method appropriately selected according to the material can be used. For example, a solvent is added to an electrode active material, a conductivity-imparting agent, etc. to form a slurry, which is applied to an electrode current collector, and the electrode is produced by heating or volatilizing the solvent at room temperature, and this electrode is sandwiched between a counter electrode and a separator. And then wrapped or wrapped in an outer package, and an electrolyte solution is injected and sealed. Solvents for slurrying include ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether and dioxane; amine solvents such as N, N-dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone; benzene, toluene and xylene Aromatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, etc .; Halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane, dichloroethane, trichloroethane, carbon tetrachloride; Alkyl ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone Alcoholic solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; dimethyl sulfoxide, water and the like. In addition, as a method for manufacturing an electrode, there is a method in which an electrode active material, a conductivity-imparting agent, and the like are kneaded in a dry method and then thinned and laminated on an electrode current collector. In the production of electrodes, in particular, in the case of a method in which a solvent is added to an organic electrode active material, a conductivity imparting agent, etc. and applied to an electrode current collector, and the solvent is volatilized by heating or at room temperature, peeling of the electrode, cracking, etc. Is likely to occur. When the polyradical compound of the present invention is used, and when an electrode having a thickness of preferably 40 μm or more and 300 μm or less is produced, the electrode has characteristics that the electrode is not easily peeled off or cracked and a uniform electrode can be produced. .

電池を製造する際には、電極活物質として本発明のポリラジカル化合物そのものを用いて電池を製造する場合と、電極反応によって本発明のポリラジカル化合物に変化する重合体を用いて電池を製造する場合とがある。このような電極反応によって上記ポリラジカル化合物に変化する重合体の例としては、上記ポリラジカル化合物を還元したアニオン体とリチウムイオンやナトリウムイオンといった電解質カチオンとからなるリチウム塩やナトリウム塩、あるいは、上記ポリラジカル化合物を酸化したカチオン体とPF6 -やBF4 -といった電解質アニオンとからなる塩などが挙げられる。 When manufacturing a battery, the battery is manufactured using the polymer that changes to the polyradical compound of the present invention by electrode reaction when the battery is manufactured using the polyradical compound of the present invention itself as an electrode active material. There are cases. Examples of the polymer that changes to the polyradical compound by such an electrode reaction include a lithium salt or sodium salt composed of an anion body obtained by reducing the polyradical compound and an electrolyte cation such as lithium ion or sodium ion, or the above-mentioned polyradical compound and a cation body oxidized PF 6 - or BF 4 -, etc. salt comprising the electrolyte anions such like.

本発明において、電極からのリードの取り出し、外装等のその他の製造条件は電池の製造方法として従来公知の方法を用いることができる。   In the present invention, a conventionally known method can be used as a method for manufacturing a battery for other manufacturing conditions such as lead extraction from an electrode and outer packaging.

以下、本発明の詳細について合成例、実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, although the detail of this invention is concretely demonstrated by a synthesis example and an Example, this invention is not limited to these Examples.

(合成例1)
下記ラジカルポリマー(a)を合成した。その合成方法を以下に示す。
(Synthesis Example 1)
The following radical polymer (a) was synthesized. The synthesis method is shown below.

Figure 0005176129
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[1.1]4−ブロモ−2,6−ジ−tert−ブチルフェノールの合成
3000ml三つ口ナスフラスコに2,6−ジ−tert−ブチルフェノール126g(0.617mol)、四塩化炭素220mlを加え、氷浴中にて撹拌し、滴下漏斗にて四塩化炭素126mlに溶かした臭素107.4g(0.674ml,1.1eq)を臭素の色が消える程度の速度で滴下した。滴下後5分間以上撹拌した後、亜硫酸ナトリウム水溶液で未反応の臭素を処理し、分液抽出(クロロホルム/水)、乾燥、再結晶(ヘキサン)にて4−ブロモ−tert−ブチルフェノール165.8g(0.581mol)を白色粉末として得た(収率94.3%)。
[1.1] Synthesis of 4-bromo-2,6-di-tert-butylphenol To a 3000 ml three-necked eggplant flask, 126 g (0.617 mol) of 2,6-di-tert-butylphenol and 220 ml of carbon tetrachloride were added. The mixture was stirred in an ice bath, and 107.4 g (0.674 ml, 1.1 eq) of bromine dissolved in 126 ml of carbon tetrachloride was added dropwise with a dropping funnel at such a rate that the color of bromine disappeared. After stirring for 5 minutes or more after dropping, unreacted bromine was treated with an aqueous sodium sulfite solution, and liquid separation extraction (chloroform / water), drying and recrystallization (hexane) gave 165.8 g of 4-bromo-tert-butylphenol ( 0.581 mol) was obtained as a white powder (yield 94.3%).

Figure 0005176129
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[1.2](4−ブロモ−2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)トリメチルシランの合成
2000ml三つ口ナスフラスコに4−ブロモ−tert−ブチルフェノール135.8g(0.476mol)、アセトニトリル270mlを加え、窒素フローをしながらN,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド106.3g(0.523mol)を加え、完全に結晶が析出するまで70℃で終夜撹拌した。析出した結晶を濾過、乾燥、再結晶(エタノール)にて精製し、(4−ブロモ−2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)トリメチルシラン150.0g(0.420mol)を白色結晶として得た(収率88.1%)。
[1.2] Synthesis of (4-bromo-2,6-di-tert-butylphenoxy) trimethylsilane In a 2000 ml three-necked eggplant flask, 135.8 g (0.476 mol) of 4-bromo-tert-butylphenol and 270 ml of acetonitrile 106.3 g (0.523 mol) of N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide was added with nitrogen flow, and the mixture was stirred overnight at 70 ° C. until crystals were completely precipitated. The precipitated crystals were filtered, dried and purified by recrystallization (ethanol) to obtain 150.0 g (0.420 mol) of (4-bromo-2,6-di-tert-butylphenoxy) trimethylsilane as white crystals. (Yield 88.1%).

Figure 0005176129
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[1.3](p−ブロモフェニル)ヒドロガルビノキシルの合成
500ml三つ口ナスフラスコに(4−ブロモ−2,6−ジ−tert−ブチルフェノキシ)トリメチルシラン9.83g(0.0275mol)、THF200mlを加え、−78℃にて10分間撹拌後、n−ブチルリチウム15.8ml(FW:64.1,0.025mol,5eq)を加え、30分撹拌することによりリチオ化反応を行った。反応後、THF75mlに溶かした4−ブロモベンゾエート1.08g(0.005mol)を滴下し、室温で24時間反応させた。飽和塩化アンモニウム水溶液を色の変化(濃青→黄色)が終了するまで加え、溶媒除去、分液抽出(エーテル/水)後、粗成物を黄色粘稠液体として得た。粗成物を200mlナスフラスコに加え、THF10ml、メタノール7.5mlに溶解させた後、10N−HClを徐々に完全に色が変わるまで加え(黄色→赤橙色、数ml→2ml)、30分室温にて撹拌、その後、溶媒を除去、分液抽出(エーテル/水)した。カラムクロマトグラフィー(ヘキサン/クロロホルム=1/1)、再結晶(ヘキサン)にて精製し、(p−ブロモフェニル)ヒドロガルビノキシル2.86g(0.0049mol)を橙色結晶として得た(収率99.1%)。
[1.3] Synthesis of (p-bromophenyl) hydrogalvinoxyl 9.83 g (0.0275 mol) of (4-bromo-2,6-di-tert-butylphenoxy) trimethylsilane in a 500 ml three-necked eggplant flask After adding 200 ml of THF and stirring at −78 ° C. for 10 minutes, 15.8 ml of n-butyllithium (FW: 64.1, 0.025 mol, 5 eq) was added and stirred for 30 minutes to carry out a lithiation reaction. . After the reaction, 1.08 g (0.005 mol) of 4-bromobenzoate dissolved in 75 ml of THF was dropped and reacted at room temperature for 24 hours. A saturated aqueous ammonium chloride solution was added until the color change (dark blue → yellow) was completed, and after removing the solvent and liquid separation extraction (ether / water), the crude product was obtained as a yellow viscous liquid. The crude product was added to a 200 ml eggplant flask and dissolved in 10 ml of THF and 7.5 ml of methanol, and then 10N-HCl was gradually added until the color completely changed (yellow → red orange, several ml → 2 ml), and 30 minutes at room temperature. Then, the solvent was removed, followed by liquid separation extraction (ether / water). Purification by column chromatography (hexane / chloroform = 1/1) and recrystallization (hexane) gave 2.86 g (0.0049 mol) of (p-bromophenyl) hydrogalvinoxyl as orange crystals (yield) 99.1%).

Figure 0005176129
Figure 0005176129

[1.4]p−ヒドロガルビノキシルスチレンの合成
100mlナスフラスコに(p−ブロモフェニル)ヒドロガルビノキシル2.50g(FW:577.6,4.33mmol,1eq)、蒸留トルエン21.6mlを加え溶解後、2.6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール4.76mg(FW:220.4,0.0216mmol,0.5mmol%)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム触媒0.150g(FW:1155.6,0.130mmol,0.03eq)、トリブチルビニルすず1.65g(FW:317.1,1.52ml,5.20mmol,1.2eq)を加え、窒素置換した後、100℃で17時間加熱撹拌した。反応後、分液抽出(エーテル/水)、溶媒除去し、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/クロロホルム=1/3)、再結晶(ヘキサン)にて精製し、p−ヒドロガルビノキシルスチレン1.54g(2.93mmol)を橙色結晶として得た(収率67.7%)。
m.p.:247.2℃;
MS(m/z):525.8 calcd for MS=524.8;
1H−NMR(CDCl3,500MHz;ppm):δ7.44(d,2H,J=8.2Hz,Ph),7.24(d,2H,J=8.2Hz,Ph),7.22(s,1H,Ph),7.16(s,1H,Ph),7.03(s,2H,Ph),6.78(dd,1H,J=18,11Hz,vinyl),5.87(d,1H,J=18Hz,vinyl),5.51(s,1H,OH),5.36(d,1H,J=11Hz,vinyl),1.41(s,18H,tert−butyl),1.27(d,18H,tert−butyl);
IR(liq,cm-1):3629(νO-H),1594(νC=O);
Anal.Calcd for C37482:C,84.7;H,9.2. Found:C,84.1;H,9.8.
[1.4] Synthesis of p-hydrogalvinoxylstyrene 2.100 g (p-bromophenyl) hydrogalvinoxyl (FW: 577.6, 4.33 mmol, 1 eq), 21.6 ml distilled toluene in a 100 ml eggplant flask And dissolved, 2.66-di-tert-butyl-p-cresol (FW: 220.4, 0.0216 mmol, 0.5 mmol%), tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst 0.150 g ( FW: 1155.6, 0.130 mmol, 0.03 eq), 1.65 g of tributylvinyltin (FW: 317.1, 1.52 ml, 5.20 mmol, 1.2 eq) were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. And stirred for 17 hours. After the reaction, liquid separation extraction (ether / water), solvent removal, purification by flash column chromatography (hexane / chloroform = 1/3) and recrystallization (hexane), 1.54 g of p-hydrogalvinoxyl styrene (2.93 mmol) was obtained as orange crystals (yield 67.7%).
m. p. : 247.2 ° C;
MS (m / z): 525.8 calcd for MS = 524.8;
1 H-NMR (CDCl 3 , 500 MHz; ppm): δ 7.44 (d, 2H, J = 8.2 Hz, Ph), 7.24 (d, 2H, J = 8.2 Hz, Ph), 7.22 (S, 1H, Ph), 7.16 (s, 1H, Ph), 7.03 (s, 2H, Ph), 6.78 (dd, 1H, J = 18, 11 Hz, vinyl), 5.87 (D, 1H, J = 18 Hz, vinyl), 5.51 (s, 1H, OH), 5.36 (d, 1H, J = 11 Hz, vinyl), 1.41 (s, 18H, tert-butyl) , 1.27 (d, 18H, tert-butyl);
IR (liq, cm −1 ): 3629 (ν OH ), 1594 (ν C═O );
Anal. Calcd for C 37 H 48 O 2 : C, 84.7; H, 9.2. Found: C, 84.1; H, 9.8.

Figure 0005176129
Figure 0005176129

[1.5]ヒドロガルビノキシルスチレンとテトラエチレングリコールジアクリレートの共重合
10mlフラスコにp−ヒドロガルビノキシルスチレン100mg(0.191mmol)、カラム精製により安定剤(MEHQ)を除去したテトラエチレングリコールジアクリレート5.76mg(0.0191mmol)をTHF1ml(0.2mol/l)に溶解させ、開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)1.73mg(0.0105mmol,5mol%)を加えた。窒素雰囲気下、70℃にて12時間程度加熱撹拌するとゲル状のポリマーが得られた。このポリマーに貧溶媒を加え、乳鉢、超音波撹拌を用いて粉末化し、ソックスレー(アセトニトリル)抽出により精製することで橙色粉末の共重合ポリマー(架橋ポリ(ヒドロガルビノキシルスチレン))を得た。
[1.5] Copolymerization of hydrogalvinoxyl styrene and tetraethylene glycol diacrylate Tetraethylene glycol from which 100 mg (0.191 mmol) of p-hydrogalvinoxyl styrene was removed in a 10 ml flask and the stabilizer (MEHQ) was removed by column purification 5.76 mg (0.0191 mmol) of diacrylate was dissolved in 1 ml (0.2 mol / l) of THF, and 1.73 mg (0.0105 mmol, 5 mol%) of azobisisobutyronitrile (AIBN) was added as an initiator. When heated and stirred at 70 ° C. for about 12 hours in a nitrogen atmosphere, a gel polymer was obtained. A poor solvent was added to the polymer, powdered using a mortar and ultrasonic stirring, and purified by Soxhlet (acetonitrile) extraction to obtain a copolymer copolymer (crosslinked poly (hydrogalvinoxyl styrene)) as an orange powder.

Figure 0005176129
Figure 0005176129

[1.6]酸化によるラジカルの生成反応
架橋ポリ(ヒドロガルビノキシルスチレン)30mg、THF30mlを加え分散後、同様に水酸化ナトリウム、フェリシアン化カリウムにて酸化を行った。得られたポリマーを純水、THFにて洗浄濾過、乾燥し、褐色粉末として得た。ESR、SOUID測定より、ヒドロキシル基が90%の割合でラジカルにオキシラジカルに転換したことを確認した。こうして、ラジカルポリマー(a)を得た。
[1.6] Radical formation reaction by oxidation 30 mg of crosslinked poly (hydrogalvinoxyl styrene) and 30 ml of THF were added and dispersed, and oxidation was similarly performed with sodium hydroxide and potassium ferricyanide. The obtained polymer was washed with pure water and THF, filtered and dried to obtain a brown powder. From the ESR and SOUID measurements, it was confirmed that the hydroxyl group was converted to a radical at a rate of 90% to an oxy radical. In this way, radical polymer (a) was obtained.

Figure 0005176129
Figure 0005176129

(実施例1)
合成例1で得られたラジカルポリマー(a)を乳鉢で微粉化したのち、ラジカルポリマー(a)1.75g、炭素粉末625mg、カルボキシメチルセルロース(CMC)100mg、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)25mgと水8mlをホモジナイザーにて攪拌し、均一なスラリーを調製した。このスラリーを電極作製用コーターにてアルミ箔(厚さ20μm)上に塗布し、さらに80℃で3分間乾燥し、厚さ150μmの電極層を形成し、正極とした。
Example 1
After the radical polymer (a) obtained in Synthesis Example 1 was pulverized in a mortar, 1.75 g of the radical polymer (a), 625 mg of carbon powder, 100 mg of carboxymethylcellulose (CMC), 25 mg of polytetrafluoroethylene (PTFE) and water 8 ml was stirred with a homogenizer to prepare a uniform slurry. This slurry was applied onto an aluminum foil (thickness 20 μm) with an electrode production coater, and further dried at 80 ° C. for 3 minutes to form an electrode layer having a thickness of 150 μm, which was used as a positive electrode.

次に、得られた正極を30×30mmの正方形に打ち抜いた。この正極のアルミ箔面に、長さ3cm幅0.5mmのニッケルリードを溶接した。また、リチウム張り合わせ銅箔(リチウム厚30μm)を正極同様に30×30mmの正方形に打ち抜き金属リチウム負極とし、長さ3cm幅0.5mmのニッケルリードを銅箔面に溶接した。正極、多孔質ポリプロピレンセパレータ(33×33mmの正方形)、負極の順に、ラジカル正極層と金属リチウム負極を対峙する向きで重ね合わせニッケルリード付電極対とした。2枚の熱融着可能なアルミラミネートフィルム(縦40mm×横40mm×厚さ0.76mm)の三方を熱融着することにより袋状のケースとし、ニッケルリード付電極対を入れた。ここへ電解液[1.0mol/LのLiPF6電解質塩を含むエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶液(混合比3:7)]をアルミラミネートケースの中に0.2ccを加えた。加えた電解液におけるLiPF6電解質塩のモル数はラジカルのモル数に対し約1.25倍である。 Next, the obtained positive electrode was punched into a 30 × 30 mm square. A nickel lead having a length of 3 cm and a width of 0.5 mm was welded to the aluminum foil surface of the positive electrode. Further, a lithium-laminated copper foil (lithium thickness 30 μm) was punched into a 30 × 30 mm square like the positive electrode to form a metal lithium negative electrode, and a nickel lead having a length of 3 cm and a width of 0.5 mm was welded to the copper foil surface. In this order, the positive electrode, the porous polypropylene separator (33 × 33 mm square), and the negative electrode were overlapped in the direction facing the radical positive electrode layer and the metal lithium negative electrode to form an electrode pair with nickel leads. Two pieces of aluminum laminate film (40 mm long × 40 mm wide × 0.76 mm thick) that can be heat-sealed were heat-sealed to form a bag-like case, and a pair of electrodes with nickel leads was inserted. 0.2 cc of an electrolytic solution [ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solution containing 1.0 mol / L LiPF 6 electrolyte salt (mixing ratio 3: 7)] was added to the aluminum laminated case. The number of moles of LiPF 6 electrolyte salt in the added electrolyte is about 1.25 times the number of moles of radicals.

この際ニッケルリード付電極のニッケルリードの端を1cm外に出し、アルミラミネートケースの未溶着の一辺を熱融着した。これにより、電極と電解液をアルミラミネートケース中に完全に密閉した。以上のように薄型有機ラジカル電池(縦40mm×横40mm×厚さ0.4mm)を作製した。この電池を0.9mAで充電後、0.9mAの定電流で放電した。その結果、平均電圧3.5Vで4時間30分間放電を行った。活物質あたりの放電容量密度は66.4mAh/gであった。すべてのラジカルが充放電に関与した場合の放電容量密度は67.2mAh/gであるため、99%のラジカルが充放電に関与したこととなる。   At this time, the end of the nickel lead of the electrode with the nickel lead was taken out by 1 cm, and one side of the aluminum laminate case that was not welded was heat-sealed. As a result, the electrode and the electrolyte were completely sealed in the aluminum laminate case. As described above, a thin organic radical battery (length 40 mm × width 40 mm × thickness 0.4 mm) was produced. The battery was charged at 0.9 mA and then discharged at a constant current of 0.9 mA. As a result, discharge was performed at an average voltage of 3.5 V for 4 hours and 30 minutes. The discharge capacity density per active material was 66.4 mAh / g. Since the discharge capacity density when all radicals are involved in charge / discharge is 67.2 mAh / g, 99% of radicals are involved in charge / discharge.

(比較例1)
実施例1と同様な方法で、ただしラジカルポリマー(a)を用いる代わりに、下記ラジカルポリマー(b)(数平均分子量:27000)を用いて、電池を作製した。ただし、電解液量は、0.35mlとした。加えた電解液におけるLiPF6電解質塩のモル数はラジカルのモル数に対し約1.25倍である。作製した電池に対して、実施例1と同様に充放電を行った結果、電圧は3.5V付近で45分間ほぼ一定となり、その後急激に低下した。電極活物質あたりの放電容量は32mAh/gだった。すべてのラジカルが充放電に関与した場合の放電容量密度は111mAh/gであるため、充放電に関与したラジカルの割合は28.8%である。
(Comparative Example 1)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the following radical polymer (b) (number average molecular weight: 27000) was used instead of using the radical polymer (a). However, the amount of the electrolytic solution was 0.35 ml. The number of moles of LiPF 6 electrolyte salt in the added electrolyte is about 1.25 times the number of moles of radicals. As a result of charging and discharging the manufactured battery in the same manner as in Example 1, the voltage became substantially constant for 45 minutes near 3.5 V, and then dropped rapidly. The discharge capacity per electrode active material was 32 mAh / g. Since the discharge capacity density when all radicals are involved in charge / discharge is 111 mAh / g, the ratio of radicals involved in charge / discharge is 28.8%.

Figure 0005176129
Figure 0005176129

(比較例2)
実施例1と同様な方法で、ただしラジカルポリマー(a)を用いる代わりに、ラジカルポリマー(b)を用いて、電池を作製した。ただし、電解液量は、1.1mlとした。加えた電解液におけるLiPF6電解質塩のモル数はラジカルのモル数に対し約4倍である。作製した電池に対して、実施例1と同様に充放電を行った結果、電圧は3.5V付近で7時間ほぼ一定となり、その後急激に低下した。電極活物質あたりの放電容量は105mAh/gだった。すべてのラジカルが充放電に関与した場合の放電容量密度は111mAh/gであるため、充放電に関与したラジカルの割合は95%である。
(Comparative Example 2)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the radical polymer (b) was used instead of the radical polymer (a). However, the amount of the electrolyte was 1.1 ml. The number of moles of LiPF 6 electrolyte salt in the added electrolyte is about 4 times the number of moles of radicals. As a result of charging and discharging the produced battery in the same manner as in Example 1, the voltage became almost constant for 7 hours near 3.5 V, and then dropped rapidly. The discharge capacity per electrode active material was 105 mAh / g. Since the discharge capacity density when all radicals are involved in charge / discharge is 111 mAh / g, the ratio of radicals involved in charge / discharge is 95%.

本発明の電池の一実施形態の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of one Embodiment of the battery of this invention. 本発明の電池の一実施形態の斜視図である。It is a perspective view of one embodiment of the battery of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 正極
12 セパレータ
13 負極
14 +タブ
15 −タブ
16 外装用フィルム
11 Positive electrode 12 Separator 13 Negative electrode 14 + Tab 15 -Tab 16 Exterior film

Claims (8)

下記式(1)で表される繰り返し構造単位を有し、かつ分子内に重合基を2個以上有する多官能性の架橋剤によって架橋された構造を有するポリラジカル化合物。
Figure 0005176129
The polyradical compound which has a structure bridge | crosslinked by the polyfunctional crosslinking agent which has a repeating structural unit represented by following formula (1), and has two or more polymeric groups in a molecule | numerator.
Figure 0005176129
前記架橋剤が、下記一般式(2a)で表される化合物である請求項1に記載のポリラジカル化合物。
Figure 0005176129
(一般式(2a)において、Xは炭素数1〜12の直鎖、分岐、環状アルキレンジオキシ基、または一般式(3)で表される構造を表す。R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。)
Figure 0005176129
(一般式(3)において、kは2〜8の整数を表す。)
The polyradical compound according to claim 1, wherein the crosslinking agent is a compound represented by the following general formula (2a).
Figure 0005176129
(In General Formula (2a), X represents a linear, branched or cyclic alkylenedioxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a structure represented by General Formula (3). R 1 is independently a hydrogen atom. Or represents a methyl group.)
Figure 0005176129
(In general formula (3), k represents an integer of 2 to 8.)
前記架橋剤によって架橋された構造が、下記一般式(2b)で表される構造である請求項1に記載のポリラジカル化合物。
Figure 0005176129
(一般式(2b)において、Xは炭素数1〜12の直鎖、分岐、環状アルキレンジオキシ基、または一般式(3)で表される構造を表す。R1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表す。)
Figure 0005176129
(一般式(3)において、kは2〜8の整数を表す。)
The polyradical compound according to claim 1, wherein the structure crosslinked by the crosslinking agent is a structure represented by the following general formula (2b).
Figure 0005176129
(In General Formula (2b), X represents a linear, branched or cyclic alkylenedioxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a structure represented by General Formula (3). R 1 is independently a hydrogen atom. Or represents a methyl group.)
Figure 0005176129
(In general formula (3), k represents an integer of 2 to 8.)
前記一般式(1)で表される繰り返し構造単位と前記架橋剤によって架橋された構造のモル比が、10:1〜1000:1である請求項1〜3のいずれかに記載のポリラジカル化合物。   The polyradical compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the molar ratio of the repeating structural unit represented by the general formula (1) and the structure crosslinked by the crosslinking agent is 10: 1 to 1000: 1. . 少なくとも、正極、負極、及び電解質を構成要素とする電池において、該正極及び該負極の少なくとも一方の電極活物質として、請求項1〜4のいずれかに記載のポリラジカル化合物を用いることを特徴とする電池。   In a battery comprising at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, the polyradical compound according to any one of claims 1 to 4 is used as an electrode active material of at least one of the positive electrode and the negative electrode. Battery to play. 少なくとも正極の電極活物質として、前記ポリラジカル化合物を用いることを特徴とする請求項5に記載の電池。   The battery according to claim 5, wherein the polyradical compound is used as at least a positive electrode active material. リチウム電池である請求項5または6に記載の電池。   The battery according to claim 5 or 6, which is a lithium battery. リチウム二次電池である請求項7に記載の電池。   The battery according to claim 7, which is a lithium secondary battery.
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