JP5598134B2 - Electric storage device and method for manufacturing electrode active material - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電デバイス及び電極活物質の製造方法に関する。   The present invention relates to an electricity storage device and a method for producing an electrode active material.

従来、蓄電デバイスとしては、1672Ah/kgという極めて高い理論容量密度を有する硫黄を電極活物質に用いるものが高容量電池として期待されている。硫黄を用いた蓄電デバイスの基本構成は比較的単純で、正極に硫黄と導電助材カーボンとバインダーを混練したものを用い、負極には金属Liもしくはそれを含む材料を用い、電解液にはLiPF6などの支持塩を溶かしたエーテル系有機電解液が用いられる。蓄電デバイスでは、正極活物質である硫黄や反応生成物であるポリスルフィドイオンの電解液中への溶解度が高いため、それらの溶出・負極との反応(以下シャトル効果ともいう)に伴う、容量低下や充放電効率の低下が問題となっている。これに対する防止法として、例えば、特許文献1では、炭素と硫黄とを主な構成元素とし、炭素鎖にジスルフィドを結合させ硫黄の重量比率をできるだけ高めることで容量及び充放電サイクルにおける容量維持率を向上するものが提案されている。また、特許文献2では、硫黄の比率が67重量%以上であり炭素と硫黄の合計が95重量%以上であるポリ硫化カーボンを活物質とし、サイクル特性をより高めたものが提案されている。また、非特許文献1では、導電性のポリアニリンの主鎖をジスルフィドでつないだ梯子状ポリマーが提案されている。また、非特許文献2では、芳香族を含まない直鎖状ポリマーであるポリアクリロニトリルと硫黄とを反応させ、その後、炭素鎖の環状化を図ることにより、硫黄を固定化するものが提案されている。 Conventionally, as an electricity storage device, a high-capacity battery is expected to use sulfur having an extremely high theoretical capacity density of 1672 Ah / kg as an electrode active material. The basic structure of an electricity storage device using sulfur is relatively simple, using a mixture of sulfur, a conductive additive carbon and a binder for the positive electrode, using metallic Li or a material containing it for the negative electrode, and LiPF for the electrolyte. An ether-based organic electrolyte in which a supporting salt such as 6 is dissolved is used. In the electricity storage device, the solubility of the positive electrode active material sulfur and the reaction product polysulfide ions in the electrolytic solution is high, so the capacity reduction and the reaction with the elution and reaction with the negative electrode (hereinafter also referred to as the shuttle effect) A decrease in charge / discharge efficiency is a problem. As a prevention method for this, for example, in Patent Document 1, carbon and sulfur are the main constituent elements, disulfide is bonded to the carbon chain, and the weight ratio of sulfur is increased as much as possible to increase the capacity and capacity retention rate in the charge / discharge cycle. Improvements have been proposed. Patent Document 2 proposes a polysulfurized carbon having a sulfur ratio of 67% by weight or more and a total of carbon and sulfur of 95% by weight or more as an active material and further improved cycle characteristics. Non-Patent Document 1 proposes a ladder polymer in which the main chain of conductive polyaniline is connected by disulfide. Non-Patent Document 2 proposes a method for immobilizing sulfur by reacting polyacrylonitrile, which is a linear polymer not containing aromatics, with sulfur, and then cyclizing the carbon chain. Yes.

特開2002−154815号公報JP 2002-154815 A 特開2003−123758号公報JP 2003-123758 A

ジャーナルオブ・エレクトロケミカル・ソサエティ(Journal of Electrochemical Society)144巻、L173、1997年Journal of Electrochemical Society 144, L173, 1997 ジャーナルオブ・エレクトロアナリティカル・ケミストリー(Journal of Electroanalytical Chemistry)572巻、121−128頁、2004年Journal of Electroanalytical Chemistry 572, 121-128, 2004

しかしながら、単体の硫黄を用いた場合には酸化還元時に2電子の授受が起きるのに対し、上述の特許文献1,2及び非特許文献1,2の蓄電デバイスでは、いずれも硫黄が炭素と結合しているため、酸化還元時に1電子の授受しか起きず、容量が小さくなるということがあった。また、炭素鎖など、酸化還元反応、即ちエネルギー貯蔵に直接関係ない部分が増えるため、単位重量当たりの容量が小さくなる問題があった。例えば、特許文献1,2では、硫黄成分を更に増量し、硫黄同士でスルフィド結合を形成し、炭素と結合しない硫黄成分を増やす試みもされているが、これらは、還元が進むと本質的に硫黄単体を用いた場合と同様、活物質の溶解の問題が生じ、充放電効率の低下、サイクル時の容量低下の原因となることが考えられた。また、非特許文献1において、ポリ(2,2’−ジチオジアニリン)では、ポリアニリン部分の酸化還元を利用しても理論容量は330Ah/kg、実験結果の容量では活物質当たり270Ah/kgにとどまっており、硫黄単体の理論容量1672Ah/kg、50重量%の硫黄正極例での670Ah/kgに比して著しく低い。また、非特許文献2では、高容量の材料が作製できるとあるが、硫黄濃度も最も特性のよいもので、35重量%にとどまっている。これは、硫黄と結合し得ない、窒素元素が15重量%含まれているためであり、このため、容量も十分ではなかった。   However, when single sulfur is used, two electrons are exchanged during redox, whereas in the electric storage devices described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2, sulfur is combined with carbon. For this reason, only one electron is transferred during oxidation-reduction, and the capacity may be reduced. In addition, there is a problem that the capacity per unit weight is reduced because a portion not directly related to the redox reaction, that is, energy storage, such as a carbon chain increases. For example, in Patent Documents 1 and 2, an attempt is made to further increase the sulfur component, to form a sulfide bond between sulfurs, and to increase the sulfur component that is not bonded to carbon. As in the case of using simple sulfur, it was considered that a problem of dissolution of the active material occurred, causing a decrease in charge / discharge efficiency and a decrease in capacity during cycling. Further, in Non-Patent Document 1, in poly (2,2′-dithiodianiline), the theoretical capacity is 330 Ah / kg even when the redox of the polyaniline part is used, and the experimental capacity is 270 Ah / kg per active material. The theoretical capacity of sulfur alone is 1672 Ah / kg, which is significantly lower than 670 Ah / kg in the case of a 50 wt% sulfur positive electrode. Non-Patent Document 2 states that a high-capacity material can be produced. However, the sulfur concentration is the best with only 35% by weight. This is because 15% by weight of nitrogen which cannot be combined with sulfur is contained, and therefore the capacity is not sufficient.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、硫黄を含むものにおいて、充放電サイクル特性及び容量をより高めることができる蓄電デバイス及び電極活物質の製造方法を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and a main object of the present invention is to provide a power storage device and a method for producing an electrode active material that can further improve charge / discharge cycle characteristics and capacity in the case of containing sulfur. And

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者は、芳香族環が3以上連結した構造を有し、且つこの2以上の構造が平面的に結合し、硫黄を固定化した多環化合物を用いると充放電サイクル特性及び容量をより高めることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research to achieve the above-described object, the present inventor has found that a structure in which three or more aromatic rings are connected, and the two or more structures are combined in a plane to fix sulfur. It has been found that the charge and discharge cycle characteristics and capacity can be further improved by using a ring compound, and the present invention has been completed.

即ち、本発明の蓄電デバイスは、芳香族環が3以上連結した構造を有する多環化合物であり、該連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が複素環構造により結合している前記多環化合物を電極活物質とするものである。   That is, the electricity storage device of the present invention is a polycyclic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected, and a carbon-based aromatic ring in which at least one hydrogen in the connected aromatic rings is substituted with sulfur. The polycyclic compound having a basic structure including one or more and having two or more basic structures bonded together by a heterocyclic structure is used as an electrode active material.

あるいは、本発明の蓄電デバイスは、芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合し加熱して得られた多環化合物を電極活物質とするものである。   Alternatively, the electricity storage device of the present invention comprises at least one of an aromatic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are connected, and sulfur. A polycyclic compound obtained by mixing and heating is used as an electrode active material.

本発明の電極活物質の製造方法は、蓄電デバイスの電極に用いられる電極活物質を製造する製造方法であって、炭素系芳香族環を含む芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合して加熱して多環化合物を合成する合成工程、を含むものである。   The method for producing an electrode active material according to the present invention is a method for producing an electrode active material used for an electrode of an electricity storage device, and has an aromatic structure in which three or more aromatic rings including carbon-based aromatic rings are connected. A synthesis step of synthesizing a polycyclic compound by mixing and heating at least one of the compound and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are linked to each other and sulfur.

本発明の蓄電デバイス及び電極活物質の製造方法は、充放電サイクル特性及び容量をより高めることができる。このような効果が得られる理由は明らかではないが、以下のように推測される。例えば、硫黄元素は多環芳香族に結合しているため、硫黄単体使用時に問題となっているシャトル効果を防止可能であり、容量低下や充放電効率低下をより抑制した状態で繰り返し充放電を行うことができる。この硫黄が結合している多環化合物は、電子伝導性を有し、硫黄元素の酸化還元の電子輸送に寄与する。また、多環化合物は、ファンデルワールス力、π−π相互作用等の分子間相互作用により、分子間が積層した構造をとっていると推察されるが、アニオンの生成などにより多環化合物間の距離が広がった場合には、電気二重層キャパシタ的な、もしくはLiインターカレーション的な大きな静電容量を発現するものと推察される。硫黄が固定化されている場合には1電子の酸化還元しか起こり得ず、低容量化が課題となるが、本発明では、芳香族環が3以上連結しており、多環化合物の静電容量を重畳させることが可能である。このため、多環化合物に結合した硫黄の酸化還元に伴う容量に加えて、硫黄の酸化還元による多環化合物の静電容量の増減を重畳させるという、従来なかった新規な機構により、大幅に容量を向上すると共に、充放電サイクル特性をより高めることができたものと推察される。なお、この3以上連結した芳香族環は、炭素系芳香族であってもよいし、少なくとも1以上の芳香族環に硫黄、窒素及び酸素などを含有する複素環を含むものとしてもよい。   The manufacturing method of the electricity storage device and the electrode active material of the present invention can further improve charge / discharge cycle characteristics and capacity. The reason why such an effect is obtained is not clear, but is presumed as follows. For example, since elemental sulfur is bonded to polycyclic aromatics, the shuttle effect, which is a problem when using sulfur alone, can be prevented, and repeated charging / discharging in a state where capacity reduction and charge / discharge efficiency decrease are further suppressed. It can be carried out. This sulfur-bonded polycyclic compound has electronic conductivity and contributes to the oxidation-reduction electron transport of sulfur element. Polycyclic compounds are presumed to have a structure in which molecules are stacked due to intermolecular interactions such as van der Waals force and π-π interaction. When the distance is increased, it is presumed that a large capacitance like an electric double layer capacitor or Li intercalation is expressed. When sulfur is immobilized, only one-electron redox can occur, and lowering the capacity becomes a problem. However, in the present invention, three or more aromatic rings are connected, and the electrostatic capacity of the polycyclic compound is reduced. Capacitance can be superimposed. For this reason, in addition to the capacity associated with the redox of sulfur bonded to the polycyclic compound, the capacity of the polycyclic compound due to the oxidation / reduction of sulfur is superposed, and a new mechanism that has not been used so far greatly increases the capacity. It is presumed that the charge / discharge cycle characteristics could be further improved. Note that the three or more linked aromatic rings may be carbon-based aromatics, or at least one or more aromatic rings may include a heterocyclic ring containing sulfur, nitrogen, oxygen, and the like.

評価セル10の説明図。Explanatory drawing of the evaluation cell 10. FIG. 実施例1〜6及び比較例1の多環化合物のラマンスペクトル。The Raman spectrum of the polycyclic compound of Examples 1-6 and Comparative Example 1. 実施例1のサイクリックボルタンメトリー。Cyclic voltammetry of Example 1. 比較例3のサイクリックボルタンメトリー。Cyclic voltammetry of Comparative Example 3.

本発明の蓄電デバイスは、多環化合物を電極活物質としている。この多環化合物は、芳香族環が3以上連結した構造を有する。また、多環化合物は、この連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有している。また、多環化合物は、2以上の基本構造同士が複素環構造を形成して結合している。この蓄電デバイスは、例えば、電極活物質とする多環化合物を正極活物質としてもよいし、負極活物質としてもよい。即ち、本発明の蓄電デバイスは、上記多環化合物を正極活物質として有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極と負極との間に介在しイオンを伝導するイオン伝導媒体とを備えたものとしてもよい。また、本発明の蓄電デバイスは、正極活物質を有する正極と、上記多環化合物を負極活物質として有する負極と、正極と負極との間に介在しイオンを伝導するイオン伝導媒体と、を備えたものとしてもよい。伝導するイオンとしては、例えば、リチウム、ナトリウム及びカリウムなどの第1族元素のイオンやマグネシウム及びカルシウムなどの第2族元素のイオンとしてもよい。このうち、エネルギー密度の観点から、リチウムイオンが好ましい。ここでは、上記多環化合物を正極活物質として用い、イオン伝導媒体がリチウムイオンを伝導する場合を主として説明する。   The electricity storage device of the present invention uses a polycyclic compound as an electrode active material. This polycyclic compound has a structure in which three or more aromatic rings are linked. In addition, the polycyclic compound has a basic structure including one or more carbon-based aromatic rings in which at least one hydrogen is replaced with sulfur among the connected aromatic rings. In the polycyclic compound, two or more basic structures are bonded to each other by forming a heterocyclic structure. In this electricity storage device, for example, a polycyclic compound as an electrode active material may be used as a positive electrode active material or a negative electrode active material. That is, an electricity storage device of the present invention includes a positive electrode having the polycyclic compound as a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and an ion conductive medium that is interposed between the positive electrode and the negative electrode to conduct ions. It may be a thing. In addition, an electricity storage device of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having the polycyclic compound as a negative electrode active material, and an ion conductive medium that is interposed between the positive electrode and the negative electrode and conducts ions. It is also good. The conducting ions may be, for example, ions of Group 1 elements such as lithium, sodium and potassium, and ions of Group 2 elements such as magnesium and calcium. Among these, lithium ion is preferable from the viewpoint of energy density. Here, the case where the above polycyclic compound is used as the positive electrode active material and the ion conductive medium conducts lithium ions will be mainly described.

本発明の蓄電デバイスにおいて、多環化合物は、芳香族環が3以上連結した構造を有している。この多環化合物は、連結した芳香環は、芳香族環が10以下連結した構造を有していてもよく、芳香族環が6以下連結した構造を有していることが好ましく、芳香族環が4以下連結した構造を有していることがより好ましい。芳香族環の連結数は、より小さい方が入手や取り扱いがより容易であり、好ましい。ここで、多環化合物は、平面的であり、ファンデルワールス力、π−π相互作用等の分子間相互作用により、分子間が積層した構造をとっていると推察される。そして、アニオンの生成などにより多環化合物間の距離が広がった場合には、電気二重層キャパシタ的な、もしくはLiインターカレーション的な大きな静電容量を発現するものと推察される。このため、電池容量をより高めることができる。この芳香族環としては、五員環を含むものとしてもよいし、六員環を含むものとしてもよい。また、この芳香族環には、炭素系芳香族環(例えばベンゼン環)を含むものとしてもよいし、硫黄、窒素及び酸素のうち1以上をその環構造に含有する複素環(例えばチオフェン環)を含むものとしてもよい。この芳香族環としては、例えば、六員環では、アントラセン構造及びフェナントレン構造を有するもの、テトラセン構造、ピレン構造、トリフェニレン構造、テトラフェン構造及びクリセン構造を有するもの、ペンタセン構造、ピセン構造及びペリレン構造を有するものなどが挙げられる。なお、例えば「アントラセン構造を有するもの」とは、アントラセン、アントラセンに置換基が結合したアントラセン誘導体及びアントラセンに五員環化合物が結合したものなどを含むものをいう。置換基としては、アルキル基やヒドロキシル基、ハロゲンなどが挙げられる。このうち、芳香族環は、取り扱いや入手の容易さを考慮すると、ナフタレンとチオフェンとが連結した構造、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含むものであることが好ましい。即ち、この多環化合物の基本構造は、芳香族環が連続して3つ以上連なったポリアセン状芳香環構造を含むものであることが好ましい。ポリアセン状芳香環は、芳香族環が3環以上一次元的に連なった構造を有し、それは炭素のみにより構成されていてもよいし、炭素以外の元素(例えば、硫黄、窒素及び酸素など)を含むものとしてもよい。ポリアセン状芳香環が炭素のみからなる場合、アントラセンより長い場合には炭素に結合した硫黄が不安定になることが予想されることから、その構造単位をペンタセンの5つの環より短く、さらに好ましくはアントラセンより短くすることが好ましい。このとき、端部にはチオフェンやピロール、ピリジンといった芳香族複素環があることが好ましい。即ち、ポリアセン状芳香環が炭素からなる場合、その炭素からなる芳香族構造単位をペンタセンの5つの環より短く、さらに好ましくはアントラセンより短いものとし、その端部がチオフェンやピロールといった芳香族複素環で繋がった構造とすることが好ましい。この場合、平面性をより確保可能であるため、静電容量の変化を大きくし、且つ、導電性をより高めることができる。また、チオフェンやピロールといった五員環が存在する場合には、構造体の直線性を高める上で、硫黄もしくは窒素が互い違いに結合した2量体構造であるとさらに好ましい。芳香族環に結合した硫黄の安定性を向上させる意味では、炭素からなる芳香環が2列に連なった化合物、例えばナフトピレン構造も好ましい。なお、基本構造にナフタレン構造を含む場合には、その端部に五員環(例えばチオフェン環)が結合することにより芳香族環が3環以上となっているものとしてもよい。   In the electricity storage device of the present invention, the polycyclic compound has a structure in which three or more aromatic rings are connected. In this polycyclic compound, the connected aromatic ring may have a structure in which 10 or less aromatic rings are connected, and preferably has a structure in which 6 or less aromatic rings are connected. It is more preferable to have a structure in which 4 or less are connected. A smaller number of linked aromatic rings is preferable because it is easier to obtain and handle. Here, it is inferred that the polycyclic compound is planar and has a structure in which molecules are stacked by intermolecular interactions such as van der Waals force and π-π interaction. And when the distance between polycyclic compounds spreads by the production | generation of an anion etc., it is guessed that a large electrostatic capacitance like an electric double layer capacitor or Li intercalation is expressed. For this reason, battery capacity can be raised more. This aromatic ring may include a five-membered ring or a six-membered ring. The aromatic ring may include a carbon-based aromatic ring (for example, a benzene ring), or a heterocyclic ring (for example, a thiophene ring) containing one or more of sulfur, nitrogen, and oxygen in the ring structure. May be included. Examples of the aromatic ring include six-membered rings having anthracene structure and phenanthrene structure, tetracene structure, pyrene structure, triphenylene structure, tetraphen structure and chrysene structure, pentacene structure, picene structure and perylene structure. The thing etc. which have are mentioned. For example, “having an anthracene structure” includes anthracene, anthracene derivatives having a substituent bonded to anthracene, and those having a five-membered ring compound bonded to anthracene. Examples of the substituent include an alkyl group, a hydroxyl group, and halogen. Of these, the aromatic ring preferably includes any one of a structure in which naphthalene and thiophene are linked, an anthracene structure, a tetracene structure, and a pentacene structure, in consideration of handling and availability. That is, the basic structure of the polycyclic compound preferably includes a polyacene-like aromatic ring structure in which three or more aromatic rings are continuously connected. The polyacene-like aromatic ring has a structure in which three or more aromatic rings are linked in a one-dimensional manner, which may be composed of only carbon or elements other than carbon (for example, sulfur, nitrogen and oxygen). May be included. When the polyacene-like aromatic ring is composed of only carbon, if it is longer than anthracene, it is expected that the sulfur bonded to the carbon will be unstable. Therefore, the structural unit is shorter than five pentacene rings, more preferably It is preferable to make it shorter than anthracene. At this time, it is preferable that an aromatic heterocyclic ring such as thiophene, pyrrole, or pyridine is present at the end. That is, when the polyacene-like aromatic ring is composed of carbon, the aromatic structural unit composed of carbon is shorter than five rings of pentacene, more preferably shorter than anthracene, and the end thereof is an aromatic heterocyclic ring such as thiophene or pyrrole. It is preferable to have a structure connected by. In this case, since the planarity can be further ensured, the change in capacitance can be increased and the conductivity can be further increased. Further, when a five-membered ring such as thiophene or pyrrole is present, it is more preferable to have a dimer structure in which sulfur or nitrogen is alternately bonded in order to improve the linearity of the structure. In the sense of improving the stability of sulfur bonded to the aromatic ring, a compound in which aromatic rings made of carbon are connected in two rows, for example, a naphthopyrene structure is also preferable. In the case where the basic structure includes a naphthalene structure, a five-membered ring (for example, a thiophene ring) may be bonded to the end portion so that the aromatic ring has three or more rings.

本発明の蓄電デバイスにおいて、多環化合物は、連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有している。例えば、芳香族環の外周の水素がより多くの硫黄に置換されたものがより好ましい。こうすれば、固定化された硫黄の含有量がより多くなるため、硫黄による酸化還元反応の進行や導電性の向上などを図ることができ、好ましい。この炭素系芳香族環に結合した硫黄は、隣接する芳香族環に結合した硫黄(隣り合う硫黄)と結合しているものとしてもよい。   In the electricity storage device of the present invention, the polycyclic compound has a basic structure including one or more carbon-based aromatic rings in which at least one hydrogen is replaced with sulfur among the connected aromatic rings. For example, it is more preferable that hydrogen on the outer periphery of the aromatic ring is replaced with more sulfur. By doing so, the content of immobilized sulfur is increased, and therefore, progress of the oxidation-reduction reaction by sulfur and improvement of conductivity can be achieved, which is preferable. The sulfur bonded to the carbon-based aromatic ring may be bonded to sulfur bonded to the adjacent aromatic ring (adjacent sulfur).

本発明の蓄電デバイスにおいて、多環化合物は、炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、この2以上の基本構造同士が複素環構造を形成して結合している。この複素環構造としては、例えば、硫黄、酸素及び窒素のうち1以上をその環構造に含有する構造が挙げられ、このうち環構造に硫黄を含むものとするのが好ましい。この複素環構造としては、例えば、チオフェン構造やチアゾール構造などの五員環式複素環構造としてもよいし、硫黄を2個含む飽和複素六員環であるジチアン構造などの六員環式複素環構造としてもよい。このように、基本構造が複素環構造により結合しているため、隣り合う基本構造がねじれにくく平面性をより確保可能であり、静電容量を高めると共に、導電性をより高めることができる。   In the electricity storage device of the present invention, the polycyclic compound has a basic structure including one or more carbon-based aromatic rings, and the two or more basic structures form a heterocyclic structure and are bonded to each other. Examples of the heterocyclic structure include a structure containing one or more of sulfur, oxygen and nitrogen in the ring structure, and among them, the ring structure preferably contains sulfur. The heterocyclic structure may be, for example, a five-membered heterocyclic structure such as a thiophene structure or a thiazole structure, or a six-membered heterocyclic ring such as a dithiane structure that is a saturated heterocyclic six-membered ring containing two sulfur. It is good also as a structure. As described above, since the basic structures are bonded by the heterocyclic structure, the adjacent basic structures are less likely to be twisted, and planarity can be further ensured, and the capacitance can be increased and the conductivity can be further increased.

本発明の蓄電デバイスにおいて、多環化合物は、全体に対する硫黄の重量割合である硫黄濃度が45重量%以上62重量%以下の範囲であることが好ましく、50重量%以上60重量%以下であることがより好ましい。硫黄濃度が45重量%以上では、硫黄量がより十分であり、より容量を高めることができ好ましい。また、硫黄濃度が62重量%以下の範囲では、より確実に硫黄と多環化合物と結合させることが可能であり、電池性能をより安定なものとすることができる。また、本発明の蓄電デバイスにおいて、多環化合物は、硫黄に対する炭素の元素比C/Sが1.5以上4.0以下の範囲であることが好ましく、1.6以上2.1以下であることがより好ましい。元素比C/Sが1.5以上では、より確実に硫黄と多環化合物と結合させることが可能であり、電池性能をより安定なものとすることができる。また、元素比C/Sが4.0以下の範囲では、硫黄量がより十分であり、より容量を高めることができ好ましい。また、多環化合物は、炭素と硫黄との含有量の合計が85重量%以上であることが好ましく、90重量%以上であることがより好ましい。即ち、炭素と硫黄の元素以外に窒素や酸素の含有量が少ないことが望ましいともいえる。こうすれば、硫黄の含有量が比較的大きくなるため、より容量を高めることができる。   In the electricity storage device of the present invention, the polycyclic compound preferably has a sulfur concentration, which is a weight ratio of sulfur with respect to the whole, in the range of 45 wt% to 62 wt%, and is 50 wt% to 60 wt%. Is more preferable. A sulfur concentration of 45% by weight or more is preferable because the amount of sulfur is more sufficient and the capacity can be further increased. Further, when the sulfur concentration is in the range of 62% by weight or less, it is possible to more reliably combine sulfur with the polycyclic compound, and the battery performance can be made more stable. In the electricity storage device of the present invention, the polycyclic compound preferably has an element ratio C / S of carbon to sulfur in the range of 1.5 to 4.0, and is 1.6 to 2.1. It is more preferable. When the element ratio C / S is 1.5 or more, sulfur and the polycyclic compound can be more reliably combined, and the battery performance can be made more stable. In addition, when the element ratio C / S is 4.0 or less, the amount of sulfur is more sufficient, and the capacity can be further increased. In addition, the polycyclic compound preferably has a total content of carbon and sulfur of 85% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more. That is, it can be said that it is desirable that the content of nitrogen and oxygen is small in addition to the elements of carbon and sulfur. By doing so, the sulfur content becomes relatively large, so that the capacity can be further increased.

本発明の蓄電デバイスは、芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合し加熱して得られた多環化合物を電極活物質とするものとしてもよい。こうすれば、上述した蓄電デバイスと同様に、充放電サイクル特性及び容量をより高めることができる。このとき、芳香族化合物としては、ナフタレンとチオフェンとが連結した構造、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1以上などが挙げられる。こうすれば、ナフタレン構造、アントラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1以上を含む芳香族化合物が基本構造となり、上述した多環化合物とすることができる。また、芳香族ビニレンポリマーとしては、ポリフェニレンビニレン構造を含むポリマーやポリナフタレンビニレン構造を含むポリマーなどが挙げられる。こうすれば、ポリフェニレンビニレン構造やポリナフタレンビニレン構造を含むポリマーが基本構造となり、上述した多環化合物とすることができる。なお、この「ポリフェニレンビニレン構造」とは、上述した「アントラセン構造」と同様に、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンビニレンに置換基が結合したポリフェニレンビニレン誘導体などを含むものをいう。置換基は上述したものなどが挙げられる。   In the electricity storage device of the present invention, sulfur is mixed with at least one of an aromatic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are connected. A polycyclic compound obtained by heating may be used as an electrode active material. If it carries out like this, charging / discharging cycling characteristics and a capacity | capacitance can be improved more similarly to the electrical storage device mentioned above. At this time, examples of the aromatic compound include one or more of a structure in which naphthalene and thiophene are linked, an anthracene structure, a tetracene structure, and a pentacene structure. By doing so, an aromatic compound containing any one or more of a naphthalene structure, an anthracene structure and a pentacene structure becomes a basic structure, and the above-described polycyclic compound can be obtained. Examples of the aromatic vinylene polymer include a polymer containing a polyphenylene vinylene structure and a polymer containing a polynaphthalene vinylene structure. By doing so, a polymer containing a polyphenylene vinylene structure or a polynaphthalene vinylene structure becomes a basic structure, and the above-described polycyclic compound can be obtained. The “polyphenylene vinylene structure” means, like the above-described “anthracene structure”, polyphenylene vinylene, a polyphenylene vinylene derivative having a substituent bonded to polyphenylene vinylene, and the like. Examples of the substituent include those described above.

ここで、蓄電デバイスの多環化合物の具体例について説明する。本発明の多環化合物としては、例えば、外周に硫黄が結合したアントラセン構造を基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてジチアン構造を有する次式(1)に示すものが挙げられる。また、多環化合物として、外周に硫黄が結合したアントラセン構造を基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてチオフェン構造を有する次式(2)に示すものが挙げられる。また、多環化合物として、外周に硫黄が結合したテトラセン構造を基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてジチアン構造を有する次式(3)に示すものが挙げられる。また、多環化合物として、外周に硫黄が結合したペンタセン構造を基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてジチアン構造を有する次式(4)に示すものが挙げられる。また、多環化合物として、外周に硫黄が結合したナフトピレン構造を基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてチオフェン構造を有する次式(5)に示すものが挙げられる。また、多環化合物として、外周に硫黄が結合したナフタレン構造及びチオフェン構造を基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてチオフェン構造を有する次式(6)に示すものが挙げられる。また、多環化合物として、外周に硫黄が結合したベンゼン構造及びチオフェン構造を含む基本構造とし、基本構造同士を結合する複素環構造としてチオフェン構造を有する次式(7)に示すものが挙げられる。なお、式(1)〜(4),式(6),(7)のnは、任意の整数である。   Here, specific examples of the polycyclic compound of the electricity storage device will be described. Examples of the polycyclic compound of the present invention include those represented by the following formula (1) having an anthracene structure having sulfur bonded to the outer periphery and a dithian structure as a heterocyclic structure for bonding the basic structures to each other. Examples of the polycyclic compound include those represented by the following formula (2) having an anthracene structure having sulfur bonded to the outer periphery and a thiophene structure as a heterocyclic structure for bonding the basic structures to each other. Moreover, what is shown to following formula (3) which has a dithian structure as a heterocyclic structure which makes the basic structure the tetracene structure which sulfur couple | bonded with the outer periphery as a polycyclic compound and couple | bonds basic structures is mentioned. Examples of the polycyclic compound include those represented by the following formula (4) having a pentacene structure with sulfur bonded to the outer periphery and a dithian structure as a heterocyclic structure for bonding the basic structures to each other. Moreover, what is shown to following formula (5) which has a thiophene structure as a heterocyclic structure which makes a basic structure the naphthopylene structure which sulfur couple | bonded with the outer periphery as a polycyclic compound and couple | bonds basic structures. Moreover, what is shown to following formula (6) which has a thiophene structure as a heterocyclic structure which makes a basic structure the naphthalene structure and thiophene structure which sulfur couple | bonded with the outer periphery as a polycyclic compound and couple | bonds basic structures. Examples of the polycyclic compound include those represented by the following formula (7) having a basic structure including a benzene structure and a thiophene structure in which sulfur is bonded to the outer periphery, and a thiophene structure as a heterocyclic structure that bonds the basic structures to each other. In addition, n of Formula (1)-(4), Formula (6), (7) is arbitrary integers.

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本発明の蓄電デバイスにおいて、正極は、例えば正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。正極活物質は、上述した硫黄を結合した多環化合物とする。   In the electricity storage device of the present invention, the positive electrode is prepared by, for example, mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like positive electrode material on the surface of the current collector. However, it may be compressed to increase the electrode density as necessary. The positive electrode active material is the above-described polycyclic compound bonded with sulfur.

本発明の蓄電デバイスにおいて、負極は、例えば負極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。負極活物質は、金属または金属イオンを含むものであることが好ましい。負極活物質は、リチウムを吸蔵放出する材料を含むものとしてもよい。ここで、リチウムを吸蔵放出する材料としては、例えば金属リチウムやリチウム合金のほか、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、リチウムを吸蔵放出する炭素質物質などが挙げられる。リチウム合金としては、例えば、アルミニウムやシリコン、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウムなどとリチウムとの合金が挙げられる。金属酸化物としては、例えばスズ酸化物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物などが挙げられる。金属硫化物としては、例えばスズ硫化物やチタン硫化物などが挙げられる。金属窒化物としては、例えば窒化リチウムなどが挙げられる。リチウムを吸蔵放出する炭素質物質としては、例えば黒鉛、コークス、メソフェーズピッチ系炭素繊維、球状炭素、樹脂焼成炭素などが挙げられる。この負極は、正極と同様に適宜、集電体や導電材、結着材を用いることができる。   In the electricity storage device of the present invention, the negative electrode is prepared by, for example, mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like negative electrode material on the surface of the current collector. However, it may be compressed to increase the electrode density as necessary. The negative electrode active material preferably contains a metal or metal ion. The negative electrode active material may include a material that absorbs and releases lithium. Here, examples of the material that occludes and releases lithium include metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, and carbonaceous substances that occlude and release lithium, in addition to metal lithium and lithium alloys. Examples of the lithium alloy include alloys of lithium with aluminum, silicon, tin, magnesium, indium, calcium, and the like. Examples of the metal oxide include tin oxide, silicon oxide, lithium titanium oxide, niobium oxide, and tungsten oxide. Examples of the metal sulfide include tin sulfide and titanium sulfide. Examples of the metal nitride include lithium nitride. Examples of the carbonaceous material that occludes and releases lithium include graphite, coke, mesophase pitch-based carbon fiber, spherical carbon, and resin-fired carbon. For this negative electrode, a current collector, a conductive material, and a binder can be used as appropriate as in the case of the positive electrode.

本発明の蓄電デバイスにおいて、正極及び負極に用いられる導電材は、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性及び塗工性の観点より、カーボンブラック、ケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。結着材は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンマー(EPDM)、スルホン化EPDM、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。活物質、導電材、結着材を分散させる溶剤としては、例えばエタノール、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。また、水に分散剤、増粘剤等を加え、SBRなどのラテックスで活物質をスラリー化してもよい。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの多糖類を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。塗布方法としては、例えば、アプリケータロールなどのローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレイド方式、スピンコーティング、バーコータなどが挙げられ、これらのいずれかを用いて任意の厚さ・形状とすることができる。集電体としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状については、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。集電体の厚さは、例えば1〜500μmのものが用いられる。   In the electricity storage device of the present invention, the conductive material used for the positive electrode and the negative electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance. For example, natural graphite (scale graphite, flake graphite) or artificial Graphite such as graphite, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon whisker, needle coke, carbon fiber, or a mixture of one or more of metals (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) Can be used. Among these, carbon black, ketjen black, and acetylene black are preferable as the conductive material from the viewpoints of electron conductivity and coatability. The binder serves to bind the active material particles and the conductive material particles. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorine-containing resin such as fluorine rubber, or polypropylene, Thermoplastic resins such as polyethylene, ethylene-propylene-dienemer (EPDM), sulfonated EPDM, natural butyl rubber (NBR) and the like can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, an aqueous dispersion of cellulose or styrene butadiene rubber (SBR), which is an aqueous binder, can also be used. Examples of the solvent for dispersing the active material, the conductive material, and the binder include ethanol, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, and N, N-dimethylamino. Organic solvents such as propylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran can be used. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. may be added to water, and an active material may be slurried with latex, such as SBR. As the thickener, for example, polysaccharides such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the application method include roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, and the like, and any of these can be used to obtain an arbitrary thickness and shape. Current collectors include copper, aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, etc., as well as aluminum and aluminum for the purpose of improving adhesion, conductivity, and oxidation resistance. What processed the surface of copper etc. with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used. For these, the surface can be oxidized. Examples of the shape of the current collector include foil, film, sheet, net, punched or expanded, lath, porous, foam, and formed fiber group. The thickness of the current collector is, for example, 1 to 500 μm.

本発明の蓄電デバイスにおいて、イオン伝導媒体は、溶媒に支持塩を溶解した溶液であってもよい。支持塩としては、通常のリチウム二次電池に用いられるリチウム塩であれば特に限定されるものではなく、例えば、リチウムビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミド(LiTFSI)、Li(C25SO22N、LiPF6,LiClO4,LiBF4,などの公知の支持塩を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。イオン伝導媒体の溶媒としては、特に限定されないが、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)及びプロピレンカーボネート(PC)などのカーボネート類、ジメトキシエタン(DME)、トリグライム及びテトラグライムなどのエーテル類、ジオキソラン(DOL)、テトラヒドロフランなどの環状エーテル及び、それらの混合物が好適である。また、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムビス(トリフルオロスルホニル)イミド、1−エチル−3−ブチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートなどのイオン液体を用いることもできる。イオン伝導媒体は、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリアクリロニトリルなどの高分子類又はアミノ酸誘導体やソルビトール誘導体などの糖類に、支持塩を含む電解液を含ませてゲル化されていてもよい。 In the electricity storage device of the present invention, the ion conductive medium may be a solution in which a supporting salt is dissolved in a solvent. The supporting salt is not particularly limited as long as it is a lithium salt used for a normal lithium secondary battery. For example, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), Li (C 2 F 5 SO 2 ) Known supporting salts such as 2 N, LiPF 6 , LiClO 4 , and LiBF 4 can be used. These may be used alone or in combination. The solvent of the ion conductive medium is not particularly limited, but carbonates such as ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and propylene carbonate (PC), ethers such as dimethoxyethane (DME), triglyme and tetraglyme, Cyclic ethers such as dioxolane (DOL) and tetrahydrofuran and mixtures thereof are preferred. Alternatively, ionic liquids such as 1-methyl-3-propylimidazolium bis (trifluorosulfonyl) imide and 1-ethyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate can be used. The ion conductive medium may be gelled by adding an electrolyte containing a supporting salt to a polymer such as polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polyacrylonitrile, or a saccharide such as an amino acid derivative or a sorbitol derivative. .

本発明の蓄電デバイスは、負極と正極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、蓄電デバイスの使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製不織布やポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の微多孔フィルムが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複合して用いてもよい。   The electricity storage device of the present invention may include a separator between the negative electrode and the positive electrode. The separator is not particularly limited as long as it is a composition that can withstand the usage range of the electricity storage device. For example, a polymer nonwoven fabric such as a polypropylene nonwoven fabric or a polyphenylene sulfide nonwoven fabric, or a microporous film of an olefin resin such as polyethylene or polypropylene is used. Can be mentioned. These may be used alone or in combination.

本発明の蓄電デバイスの形状は、特に限定されないが、例えばコインセル型、巻電池型、ラミネート型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、電気自動車等に用いる大型のものなどに適用してもよい。   The shape of the electricity storage device of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a coin cell type, a wound battery type, a laminate type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a square type. Moreover, you may apply to the large sized thing etc. which are used for an electric vehicle etc.

本発明の蓄電デバイスは、初期充放電において、Li電位基準で0.5V以下の範囲のエージング処理を、電極活物質を備えた電極に施すものとすることが好ましい。こうすると、容量をより高めることができる。   The electricity storage device of the present invention is preferably subjected to aging treatment in the range of 0.5 V or less on the basis of the Li potential in the initial charge and discharge on the electrode provided with the electrode active material. In this way, the capacity can be further increased.

次に、上述した硫黄が結合された多環化合物を含む電極活物質の製造方法について説明する。本発明の電極活物質の製造方法は、炭素系芳香族環を含む芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合して加熱して多環化合物を合成する合成工程、を含むものである。こうすれば、芳香族環に含まれる炭素系芳香族環のうち少なくとも1つの水素を硫黄に置換した基本構造とすると共に、2以上の基本構造同士を複素環構造により結合させて、上述した多環化合物を作製することができる。この合成工程の原料としては、芳香族化合物として、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含む化合物や、芳香族ビニレンポリマーとして、ポリフェニレンビニレン構造及びポリナフタレンビニレン構造のうちいずれか1つを含むポリマーを用いることができる。具体的には、芳香族化合物として、例えば、アントラセン及びフェナントレンなどの3環化合物、テトラセン、ピレン、トリフェニレン、テトラフェン及びクリセンなどの4環化合物、ペンタセン、ピセン及びペリレンなどの5環化合物などが挙げられる。このうち、アントラセン、テトラセン及びペンタセンのうちいずれか1つを含む芳香族化合物を用いることが好ましい。こうすれば、ポリアセン状芳香環構造を含む多環化合物を作製することができる。このほかに、ナフトピレンを原料として用いることができる。また、芳香族ビニレンポリマーとして、例えば、ポリナフタレンビニレン及びポリフェニレンビニレンなど、1以上の芳香族環とビニレン構造とを有するポリマーを原料として用いることができる。この合成工程において、芳香族環が3環以上連結した基本構造を有する物質と過剰量の硫黄とを不活性雰囲気下、硫黄の融点以上の温度、例えば、300℃の高温で反応させ、硫化水素を除去しながら、炭素硫黄結合を形成するものとしてもよい。処理温度は、例えば、200℃以上450℃以下の範囲とすることが好ましい。処理温度が200℃以上では炭素硫黄結合を形成しやすく、450℃以下では、硫黄の揮発を抑制することができる。不活性雰囲気としては、例えば、窒素雰囲気、ヘリウム雰囲気、アルゴン雰囲気などが挙げられる。   Next, the manufacturing method of the electrode active material containing the polycyclic compound to which sulfur mentioned above was combined is explained. The method for producing an electrode active material according to the present invention includes an aromatic compound having a structure in which three or more aromatic rings including carbon-based aromatic rings are connected, and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are connected. A synthesis step of synthesizing a polycyclic compound by mixing and heating at least one of them and sulfur is included. By so doing, a basic structure in which at least one hydrogen in the carbon-based aromatic ring contained in the aromatic ring is substituted with sulfur is combined, and two or more basic structures are bonded together by a heterocyclic structure, so that Ring compounds can be made. As a raw material for this synthesis step, as an aromatic compound, a compound containing any one of an anthracene structure, a tetracene structure and a pentacene structure, or as an aromatic vinylene polymer, any of a polyphenylene vinylene structure and a polynaphthalene vinylene structure Polymers containing one can be used. Specifically, examples of the aromatic compound include tricyclic compounds such as anthracene and phenanthrene, tetracyclic compounds such as tetracene, pyrene, triphenylene, tetraphen, and chrysene, and pentacyclic compounds such as pentacene, picene, and perylene. It is done. Among these, it is preferable to use an aromatic compound containing any one of anthracene, tetracene, and pentacene. By doing so, a polycyclic compound containing a polyacene-like aromatic ring structure can be produced. In addition, naphthopyrene can be used as a raw material. As the aromatic vinylene polymer, for example, a polymer having one or more aromatic rings and a vinylene structure such as polynaphthalene vinylene and polyphenylene vinylene can be used as a raw material. In this synthesis step, a substance having a basic structure in which three or more aromatic rings are linked and an excess amount of sulfur are reacted in an inert atmosphere at a temperature not lower than the melting point of sulfur, for example, at a high temperature of 300 ° C. It is good also as what forms a carbon sulfur bond, removing the. The treatment temperature is preferably in the range of 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, for example. When the processing temperature is 200 ° C. or higher, carbon-sulfur bonds are easily formed, and when the processing temperature is 450 ° C. or lower, sulfur volatilization can be suppressed. Examples of the inert atmosphere include a nitrogen atmosphere, a helium atmosphere, and an argon atmosphere.

本発明の電極活物質の製造方法において、この合成工程のあと、過剰な硫黄を除去する硫黄量適正化工程を行うものとしてもよい。この工程では、硫黄の含有量と元素比C/Sが上述した範囲となるように、上記多環化合物と硫黄とを混合し、硫黄の沸点付近の450℃に加熱して余剰の硫黄を揮発させて除去するものとしてもよい。この加熱処理は、不活性雰囲気下で行うことが好ましい。ここで、合成工程及び硫黄量適正化工程の少なくとも一方では、硫黄の含有量が45重量%以上62重量%以下、より好ましくは50重量%以上60重量%以下となるよう硫黄の混合条件や、処理温度及び処理時間等の加熱条件などを設定するのが好ましい。また、合成工程及び硫黄量適正化工程の少なくとも一方では、硫黄に対する炭素の元素比C/Sが1.5以上4.0以下、より好ましくは1.6以上2.1以下となるよう、硫黄の混合条件や、加熱条件などを設定することが好ましい。あるいは、この工程において、硫黄の含有量と元素比C/Sが上記範囲となるように、上記結合体を、二硫化炭素等の硫黄良溶媒と混合し、硫黄を溶出させて余剰の硫黄を除去するものとしてもよい。こうして、電極活物質としての、硫黄が結合した多環化合物を得ることができる。なお、その他の作製法としては、例えば、3環以上の芳香環に塩素等のハロゲンが結合した化合物と、硫化ナトリウムや硫化リチウム等とを反応させ、ハロゲンと硫黄を置換することにより、本発明の多環化合物を作製することができる。   In the method for producing an electrode active material of the present invention, a sulfur content optimization step for removing excess sulfur may be performed after this synthesis step. In this step, the polycyclic compound and sulfur are mixed and heated to 450 ° C. near the boiling point of sulfur to volatilize excess sulfur so that the sulfur content and element ratio C / S are in the above-described range. It is good also as what removes it. This heat treatment is preferably performed in an inert atmosphere. Here, in at least one of the synthesis step and the sulfur content optimization step, sulfur mixing conditions such that the sulfur content is 45 wt% or more and 62 wt% or less, more preferably 50 wt% or more and 60 wt% or less, It is preferable to set heating conditions such as processing temperature and processing time. In addition, at least one of the synthesis step and the sulfur content optimization step, sulfur is set so that the element ratio C / S of carbon to sulfur is 1.5 or more and 4.0 or less, more preferably 1.6 or more and 2.1 or less. It is preferable to set the mixing conditions and the heating conditions. Alternatively, in this step, the combined body is mixed with a sulfur good solvent such as carbon disulfide so that the sulfur content and the element ratio C / S are within the above ranges, and the sulfur is eluted to remove excess sulfur. It may be removed. Thus, a sulfur-bonded polycyclic compound as an electrode active material can be obtained. In addition, as another production method, for example, by reacting a compound in which a halogen such as chlorine is bonded to three or more aromatic rings with sodium sulfide or lithium sulfide, and substituting the halogen and sulfur, the present invention The polycyclic compound can be prepared.

ここで、本発明の蓄電デバイスの電極活物質の容量発現機構について考察する。本発明の電極活物質である多環化合物は、例えば、ファンデルワールス力、π−π相互作用等の分子間相互作用により、分子間が積層した構造をとるものと推察される。したがって、この状態では、比表面積は小さく、いわゆる電気二重層キャパシタとしての容量は小さい。ここで、本発明の電極活物質を正極に用いた場合、放電時の硫黄置換基の還元により、硫黄はスルフィドアニオンになる。このとき、アニオンは結合している多環化合物に非局在化し、多環化合物の分子間距離が静電反発によって広がり、溶媒やLiイオンが層間に入り込めるようになり、比表面積が一気に増大すると考えられる。したがって、硫黄原子の還元によりキャパシタとしての静電容量が大幅に増大し、これが、硫黄由来の放電容量に重畳されるため、大きな容量が発現するものと推察される。また、硫黄の酸化還元電位はLi電極基準で約2V付近であるのに対し、カーボンでは3V強である。したがって、2V付近で一気に静電容量が大きくなった場合には、カーボンの開放電圧3V強から硫黄の還元電位約2Vの差分の電圧に相当する容量が、2V付近で一気に発現することになり、電池に似た定電圧放電(キャパシタとしては負に帯電する充電)が起きることになる。充電時にはその逆の現象が可逆的に起きる。したがって、本発明の蓄電デバイスは、硫黄含有量から予想される容量に比べ遙かに大きな容量の発現が可能となり、従来無い機構の画期的な蓄電デバイスとなると考えられる。   Here, the capacity development mechanism of the electrode active material of the electricity storage device of the present invention will be considered. The polycyclic compound that is the electrode active material of the present invention is presumed to have a structure in which molecules are stacked by intermolecular interactions such as van der Waals force and π-π interaction. Therefore, in this state, the specific surface area is small, and the capacity as a so-called electric double layer capacitor is small. Here, when the electrode active material of the present invention is used for the positive electrode, sulfur becomes a sulfide anion due to reduction of the sulfur substituent during discharge. At this time, the anion is delocalized in the bonded polycyclic compound, the intermolecular distance of the polycyclic compound is expanded by electrostatic repulsion, and the solvent and Li ions can enter the interlayer, and the specific surface area increases at a stretch. Conceivable. Therefore, the reduction of sulfur atoms significantly increases the capacitance as a capacitor, which is superposed on the sulfur-derived discharge capacity, and it is assumed that a large capacity is developed. Further, the oxidation-reduction potential of sulfur is around 2V with respect to the Li electrode, whereas it is slightly over 3V for carbon. Therefore, when the capacitance increases at a stretch in the vicinity of 2V, a capacity corresponding to the voltage difference between the open circuit voltage of 3V or more and the reduction potential of sulfur of about 2V is immediately developed in the vicinity of 2V. A constant-voltage discharge similar to a battery (charge that is negatively charged as a capacitor) occurs. The reverse phenomenon occurs reversibly during charging. Therefore, the electricity storage device of the present invention can express much larger capacity than the capacity expected from the sulfur content, and is considered to be an epoch-making electricity storage device with an unprecedented mechanism.

また、ここで、他の構造についても考察する。例えば、ナフタレン構造をジチアン構造で繋げる、即ち、2環以下の芳香族環が連結した多環化合物である場合には、導電性が十分でなく、容量は低いものとなる。参考文献1(第47回電池討論会予稿集、p.558(2006))にはナフタレン骨格がジチアン構造でつながった例が示されているが、導電性が低いためか、その容量は120mAh/g と低く、本発明のキャパシタ機能を併せ持つことによる高容量化は起きていないものと推察される。したがって、導電性を向上できるよう、芳香族環が3つ以上連結した構造が必要であることがわかる。また、硫黄を外周に結合したアントラセン同士を一本鎖でさらに結合させたポリマーを電極活物質に利用する、即ち、複素環構造で基本構造を結合しない場合には、ポリアセン状芳香環がねじれることにより、静電容量を発現しにくく、その容量は低いものとなる。参考文献2(Electrochem.Communications,5,903(2003))には、硫黄が6個結合したアントラセン同士を一本鎖でさらに結合させたポリマーを作製し、正極活物質に用いた例が示されている。しかしながら、その容量は高くても300mAh/gであり、硫黄の一価の酸化還元が起きた場合の理論容量447mAh/g以下である。したがって、ポリアセン状芳香環がねじれないよう、複素環でつながり、平面性が確保された本発明の構造が、容量の大幅な増大に効果的であることが明らかである。なお、ポリアセン状芳香環が3環以上あり且つ比較的短い場合(6環以下など)には、芳香環同士が大きくねじれないようジチアン構造等の複素環でつながった構造が望ましい。   We will also consider other structures here. For example, when a naphthalene structure is connected by a dithian structure, that is, a polycyclic compound in which two or less aromatic rings are connected, the conductivity is not sufficient and the capacity is low. Reference 1 (Proceedings of the 47th Battery Discussion Meeting, p. 558 (2006)) shows an example in which naphthalene skeletons are connected by a dithiane structure, but the capacity is 120 mAh / It is presumed that the increase in capacity due to the combined use of the capacitor function of the present invention has not occurred. Therefore, it can be seen that a structure in which three or more aromatic rings are connected is necessary so that the conductivity can be improved. In addition, when a polymer in which anthracene with sulfur bonded to the outer periphery is further bonded with a single chain is used as an electrode active material, that is, when a basic structure is not bonded with a heterocyclic structure, the polyacene-like aromatic ring is twisted. Therefore, it is difficult to develop the capacitance, and the capacitance is low. Reference 2 (Electrochem. Communications, 5,903 (2003)) shows an example in which a polymer in which six anthracenes bonded with sulfur are further bonded in a single chain and used as a positive electrode active material is shown. ing. However, the capacity is at most 300 mAh / g, which is less than the theoretical capacity 447 mAh / g when monovalent oxidation-reduction of sulfur occurs. Therefore, it is clear that the structure of the present invention in which the polyacene-like aromatic ring is connected by a heterocyclic ring so as to prevent twisting and the planarity is ensured is effective in greatly increasing the capacity. In addition, when there are three or more polyacene-like aromatic rings and a relatively short ring (such as six or less rings), a structure in which aromatic rings are connected by a heterocyclic ring such as a dithiane structure is desirable so that the aromatic rings do not greatly twist.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

以下には、本発明の蓄電デバイスを具体的に作製した例を実施例として説明する。   Below, the example which produced the electrical storage device of this invention concretely is demonstrated as an Example.

[実施例1]
アントラセン(アルドリッチ製)1gに硫黄粉末(75μm以下、99.99%、高純度化学製)5gを加えよく混合したものを、試験管内に投入した。その試験管を窒素気流中の管状炉内に入れ、300℃まで1時間かけて昇温した。3時間加熱したあと、温度を450℃まで30分かけて昇温し、3時間放置した。室温まで冷却後、黒色固形物(多環化合物)を得た。これを以下ANS450と称する。このANS450を70重量%、カーボン(ECP600JD,ライオン社製)を20重量%、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を10重量%となるよう配合し、餅状になるまで乳鉢でよく混練し、シート状に成型した。このシートを直径12mmの円形状に切り出し、真空乾燥して正極材とした。この正極材と、負極としてのLi金属と、セパレータとしての多孔質ポリエチレンと、電解液(1M−LiPF6を含むエチレンカーボネートEC+ジエチルカーボネートDEC(体積比3:7))とを用い、図1の評価セルを作製した。この得られた評価セルを実施例1とした。なお、Li金属は厚さ0.4mm、直径18mmのLi板を用い、正極材の重量は3mg、電極面積は1.3cm2で評価した。
[Example 1]
To 1 g of anthracene (manufactured by Aldrich), 5 g of sulfur powder (75 μm or less, 99.99%, manufactured by High Purity Chemical) was added and mixed well. The test tube was placed in a tubular furnace in a nitrogen stream and heated to 300 ° C. over 1 hour. After heating for 3 hours, the temperature was raised to 450 ° C. over 30 minutes and allowed to stand for 3 hours. After cooling to room temperature, a black solid (polycyclic compound) was obtained. This is hereinafter referred to as ANS450. 70% by weight of ANS450, 20% by weight of carbon (ECP600JD, manufactured by Lion), and 10% by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder are mixed together and kneaded well in a mortar until it becomes bowl-shaped. And molded into a sheet. This sheet was cut into a circular shape with a diameter of 12 mm and vacuum dried to obtain a positive electrode material. Using this positive electrode material, Li metal as a negative electrode, porous polyethylene as a separator, and electrolytic solution (ethylene carbonate EC + diethyl carbonate DEC (volume ratio 3: 7) containing 1M-LiPF 6 ) of FIG. An evaluation cell was produced. This obtained evaluation cell was defined as Example 1. Note that the Li metal was a Li plate having a thickness of 0.4 mm and a diameter of 18 mm, and the weight of the positive electrode material was 3 mg and the electrode area was 1.3 cm 2 .

図1は評価セル10の説明図であり、図1(a)は評価セル10の組立前の断面図、図1(b)は評価セル10の組立後の断面図である。アルゴン雰囲気下のグローブボックス内で評価セル10を作製した。評価セル10を組み立てるにあたり、まず、外周面にねじ溝が刻まれたステンレス製の円筒基体12の上面中央に設けられたキャビティ14に、負極16と、ポリエチレン製セパレータ18(微多孔性ポリエチレン膜、東燃化学(株)製)と、正極20とを、この順に、適量の非水系電解液をキャビティ14に注入しながら積層した。さらに、ポリプロピレン製の絶縁リング29を入れ、次いで絶縁性のリング22の穴に液密に固定された導電性の円柱24を正極20の上に配置し、導電性のコップ状の蓋26を円筒基体12にねじ込んだ。さらに、円柱24の上に絶縁用樹脂リング27を配置し、蓋26の上面中央に設けられた開口26aの内周面に刻まれたねじ溝に貫通孔25aを持つ加圧ボルト25をねじ込み、負極16とセパレータ18と固体電解質膜18と正極20とを加圧密着させた。このようにして、評価セル10を作製した。なお、円柱24は、リング22の上面より下に位置し絶縁用樹脂リング27を介して蓋26と接しているため、蓋26と円柱24とは電気的に非接触な状態となっている。また、キャビティ14の周辺にはパッキン28が配置されているため、キャビティ14内に注入された電解液が外部に漏れることはない。この評価セル10では、蓋26と加圧ボルト25と円筒基体12とが負極16と一体化されて全体が負極側となり、円柱24が正極20と一体化されると共に負極16と絶縁されているため正極側となる。このようにして評価セルを作成した。   1A and 1B are explanatory views of the evaluation cell 10, FIG. 1A is a cross-sectional view before the evaluation cell 10 is assembled, and FIG. 1B is a cross-sectional view after the evaluation cell 10 is assembled. An evaluation cell 10 was produced in a glove box under an argon atmosphere. In assembling the evaluation cell 10, first, a negative electrode 16 and a polyethylene separator 18 (a microporous polyethylene film, a microporous polyethylene film, a cavity 14 provided in the center of the upper surface of a stainless steel cylindrical substrate 12 with a thread groove engraved on the outer peripheral surface thereof. Tonen Chemical Co., Ltd.) and the positive electrode 20 were laminated in this order while injecting an appropriate amount of a non-aqueous electrolyte into the cavity 14. Further, an insulating ring 29 made of polypropylene is inserted, and then a conductive column 24 fixed in a liquid-tight manner in the hole of the insulating ring 22 is disposed on the positive electrode 20, and a conductive cup-shaped lid 26 is formed on the cylinder. Screwed into the substrate 12. Further, an insulating resin ring 27 is disposed on the cylinder 24, and a pressure bolt 25 having a through hole 25a is screwed into a screw groove carved in an inner peripheral surface of an opening 26a provided at the center of the upper surface of the lid 26, The negative electrode 16, the separator 18, the solid electrolyte membrane 18, and the positive electrode 20 were pressed and adhered. Thus, the evaluation cell 10 was produced. Since the cylinder 24 is positioned below the upper surface of the ring 22 and is in contact with the lid 26 via the insulating resin ring 27, the lid 26 and the cylinder 24 are in an electrically non-contact state. In addition, since the packing 28 is disposed around the cavity 14, the electrolyte injected into the cavity 14 does not leak to the outside. In this evaluation cell 10, the lid 26, the pressure bolt 25, and the cylindrical base 12 are integrated with the negative electrode 16, so that the whole becomes the negative electrode side, and the column 24 is integrated with the positive electrode 20 and insulated from the negative electrode 16. Therefore, it becomes the positive electrode side. Thus, an evaluation cell was created.

(元素分析)
得られた試料(多環化合物)に対して、元素分析を行った。CHNの元素分析は、全自動元素分析装置(エレメンタール社製、VarioEL)による燃焼法によって行った。硫黄の分析は、フラスコ燃焼−イオンクロマトグラフィーにより分析した。硫黄分析のシステムは、Dionex社製DX320を用い、カラムをIonPacAS12Aとし、移動相をNa2CO3(2.7mmol/L)/NaHCO3(0.3mmol/L)とした。得られた硫黄量(重量%)及び炭素量(重量%)から、硫黄に対する炭素の元素比C/Sを求めた。
(Elemental analysis)
Elemental analysis was performed on the obtained sample (polycyclic compound). The elemental analysis of CHN was performed by a combustion method using a fully automatic elemental analyzer (manufactured by Elemental, VarioEL). The sulfur was analyzed by flask combustion-ion chromatography. The system for sulfur analysis was DX320 manufactured by Dionex, the column was IonPacAS12A, and the mobile phase was Na 2 CO 3 (2.7 mmol / L) / NaHCO 3 (0.3 mmol / L). The element ratio C / S of carbon with respect to sulfur was calculated | required from the obtained sulfur amount (weight%) and carbon amount (weight%).

(ラマンスペクトル分析)
得られた試料(多環化合物)に対して、ラマン分光測定を行った。ラマンスペクトル分析は、レーザラマン分光システム(日本分光(株)製、NRS−3300)を用いて測定した。波長532nmの励起光でラマン分光測定を行い、芳香族環骨格振動に由来する1200cm-1近傍から1600cm-1近傍までのピーク、及び1020cm-1近傍から1050cm-1近傍にみられる硫黄を含む複素環に由来するピークを観察した。
(Raman spectrum analysis)
The obtained sample (polycyclic compound) was subjected to Raman spectroscopic measurement. The Raman spectrum analysis was measured using a laser Raman spectroscopy system (manufactured by JASCO Corporation, NRS-3300). Perform Raman spectroscopy with an excitation light having a wavelength of 532 nm, a complex containing a sulfur seen from 1200 cm -1 vicinity derived from an aromatic ring skeleton vibration peaks up 1600 cm -1 vicinity, and of 1020 cm -1 vicinity near 1050 cm -1 A peak derived from the ring was observed.

(電気化学特性の評価)
得られた評価セルの電気化学特性の評価を行った。電気化学特性の評価では、電極活物質としての多環化合物の単位重量あたりの容量(mAh/g)、充放電効率(%)、5−100サイクルでの容量維持率(%)、硫黄の単位重量あたりの容量(mAh/g−S)について検討した。まず、評価セルを25℃の恒温槽内に設置し、この温度で初期エージングとして3.0Vから0.5Vまでの領域で0.5mAの定電流充放電を2回行った。そのあと、充放電試験として、1.0V〜3.0Vの領域で0.5mAの定電流充放電を行った。この定電流充放電を100サイクル繰り返すサイクル試験を行い、初回、5サイクル目、100サイクル目の活物質の単位重量あたりの放電容量(mAh/g)を求めた。なお、ここで示した各電圧値(V)は、Li電位基準の値である。また、5サイクル目の充電容量及び放電容量を用いて、放電容量を充電容量で除算し100を乗じて充放電効率を求めると共に、硫黄の単位重量あたりの放電容量を算出した。また、100サイクル目の放電容量(mAh/g)を5サイクル目の放電容量で除した値に100を乗じて容量維持率(%)を求めた。
(Evaluation of electrochemical properties)
The electrochemical characteristics of the obtained evaluation cell were evaluated. In the evaluation of electrochemical characteristics, the capacity per unit weight (mAh / g), the charge / discharge efficiency (%) of the polycyclic compound as the electrode active material, the capacity retention rate (%) in 5-100 cycles, the unit of sulfur The capacity per weight (mAh / g-S) was examined. First, the evaluation cell was installed in a constant temperature bath at 25 ° C., and constant current charging / discharging at 0.5 mA was performed twice in the region from 3.0 V to 0.5 V as initial aging at this temperature. Thereafter, as a charge / discharge test, a constant current charge / discharge of 0.5 mA was performed in a region of 1.0 V to 3.0 V. A cycle test in which this constant current charging / discharging was repeated 100 cycles was performed, and the discharge capacity (mAh / g) per unit weight of the active material at the first, fifth and 100th cycles was determined. Each voltage value (V) shown here is a value based on the Li potential. Further, using the charge capacity and discharge capacity at the fifth cycle, the discharge capacity was divided by the charge capacity and multiplied by 100 to obtain the charge / discharge efficiency, and the discharge capacity per unit weight of sulfur was calculated. Further, the capacity retention rate (%) was obtained by multiplying 100 by the value obtained by dividing the discharge capacity (mAh / g) at the 100th cycle by the discharge capacity at the 5th cycle.

[実施例2]
アントラセンの代わりにベンゾ[b]アントラセン(アルドリッチ製)の0.25gに硫黄粉末1gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、TENS450と称する。得られたTENS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例2とした。
[Example 2]
A solid (polycyclic compound) was obtained through the same steps as in Example 1 except that 1 g of sulfur powder was added to 0.25 g of benzo [b] anthracene (manufactured by Aldrich) instead of anthracene. This is hereinafter referred to as TENS450. Using the obtained TENS450, an evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 was defined as Example 2.

[実施例3]
アントラセンの代わりにペンタセン(アルドリッチ製)の0.5gに硫黄粉末2gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、PENS450と称する。得られたPENS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例3とした。
[Example 3]
A solid (polycyclic compound) was obtained through the same steps as in Example 1 except that 2 g of sulfur powder was added to 0.5 g of pentacene (manufactured by Aldrich) instead of anthracene. This is hereinafter referred to as PENS450. Using the obtained PENS450, an evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 was defined as Example 3.

[実施例4]
アントラセンの代わりにナフト[2,3−a]ピレン(アルドリッチ製)の0.5gに硫黄粉末2gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、NPYS450と称する。得られたNPYS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例4とした。
[Example 4]
A solid (polycyclic compound) was obtained through the same steps as in Example 1 except that 2 g of sulfur powder was added to 0.5 g of naphtho [2,3-a] pyrene (manufactured by Aldrich) instead of anthracene. This is hereinafter referred to as NPYS450. Using the obtained NPYS450, an evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 was defined as Example 4.

[実施例5]
アントラセンの代わりにポリナフタレンビニレン(アルドリッチ製)の0.25gに硫黄粉末1gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、PNVS450と称する。得られたPNVS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例5とした。
[Example 5]
A solid (polycyclic compound) was obtained through the same steps as in Example 1 except that 1 g of sulfur powder was added to 0.25 g of polynaphthalene vinylene (manufactured by Aldrich) instead of anthracene. This is hereinafter referred to as PNVS450. Using the obtained PNVS450, an evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 was defined as Example 5.

[実施例6]
ポリ(p−キシレンテトラヒドロチオフェニウム−クロリド)を0.25重量%含む水溶液100ml(アルドリッチ製)へ、エタノールに懸濁した硫黄粉末2gを加え、よく攪拌したのち、ロータリーエバポレータにて濃縮し、硫黄分散ポリマーを得た。これを、窒素気流下、315℃にて3時間熱処理し、その後、450℃まで昇温し2時間保持し、黒色固形物を得た。これを以下、PPVS450と称する。得られたPPVS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを実施例6とした。
[Example 6]
To 100 ml of an aqueous solution containing 0.25% by weight of poly (p-xylenetetrahydrothiophenium-chloride) (manufactured by Aldrich), 2 g of sulfur powder suspended in ethanol was added, stirred well, and then concentrated on a rotary evaporator. A sulfur dispersed polymer was obtained. This was heat-treated at 315 ° C. for 3 hours under a nitrogen stream, and then heated to 450 ° C. and held for 2 hours to obtain a black solid. This is hereinafter referred to as PPVS450. Using the obtained PPVS450, an evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 was defined as Example 6.

[比較例1]
アントラセンの代わりに2−ナフタレンチオール(アルドリッチ製)の0.5gに硫黄粉末2gを加えた以外は実施例1と同様の工程を経て固形物(多環化合物)を得た。これを以下、NAS450と称する。なお、アントラセンに代わりにナフタレンを用いて同様の処理を行ったが熱処理物は得られなかった。得られたNAS450を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを比較例1とした。
[Comparative Example 1]
A solid (polycyclic compound) was obtained through the same steps as in Example 1 except that 2 g of sulfur powder was added to 0.5 g of 2-naphthalenethiol (manufactured by Aldrich) instead of anthracene. This is hereinafter referred to as NAS450. A similar treatment was performed using naphthalene instead of anthracene, but no heat-treated product was obtained. An evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 using the obtained NAS450 was defined as Comparative Example 1.

[比較例2]
アントラセンの代わりにペンタセンヘキサスルフィドを用意した。これを以下、PENS6と称する。このPENS6を用いて、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを比較例2とした。
[Comparative Example 2]
Pentacene hexasulfide was prepared instead of anthracene. This is hereinafter referred to as PENS6. An evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 using this PENS6 was defined as Comparative Example 2.

[比較例3]
硫黄を50重量%とし、それにPTFEを10重量%、カーボン(ECP600JD,ライオン社製)を40重量%として混合した。この混合物をそれぞれ正極材に用い、実施例1と同様の工程を経て得られた評価セルを比較例3とした。評価について、硫黄単体が含まれていると上記電解液(EC+DEC)では動作しないことから、硫黄単体が含まれていても評価セルが動作するように、比較例11の電解液は、1M−LiTFSI(リチウムビストリフルオロメタンスルホン酸イミド)のジメトキシエタン+ジオキソラン(体積比9/1)液とした。
[Comparative Example 3]
50% by weight of sulfur was mixed with 10% by weight of PTFE and 40% by weight of carbon (ECP600JD, manufactured by Lion Corporation). An evaluation cell obtained through the same steps as in Example 1 using each of these mixtures as a positive electrode material was used as Comparative Example 3. Regarding the evaluation, since the electrolyte solution (EC + DEC) does not operate when sulfur alone is contained, the electrolyte solution of Comparative Example 11 is 1M-LiTFSI so that the evaluation cell operates even if sulfur alone is contained. A solution of (lithium bistrifluoromethanesulfonic imide) in dimethoxyethane + dioxolane (volume ratio 9/1) was used.

実施例1〜6及び比較例1〜2の多環化合物について、用いた原料の構造と、元素分析結果及びラマン分光分析結果より推定した各多環化合物の構造を表1に示す。図2は、実施例1〜6及び比較例1の多環化合物のラマンスペクトルである。ラマン測定の結果を考察すると、いずれの多環化合物においても1200cm-1以上1600cm-1以下の間に芳香族環骨格に由来する複数のピークが観察されている。また、実施例1〜3及び比較例1の多環化合物においては、1020cm-1以上1050cm-1以下の範囲(図中、一点鎖線で囲んだ)に硫黄を含む複素環に由来するピークが観察された。即ち、実施例1〜3及び比較例1の多環化合物は、硫黄を含む複素環を有しているものと推察された。なお、実施例4〜6の多環化合物では、1020cm-1以上1050cm-1以下の範囲にピークは観察されなかった。また、実施例5,6の多環化合物においては、1450cm-1付近(図中、破線で囲んだ)にチオフェン骨格に由来するピークが観察された。また、実施例1の多環化合物においても、この範囲にわずかながらショルダーピークが観察された。このため、実施例5,6及び実施例1の一部の多環化合物には、チオフェン構造が含まれているものと推察された。一方、実施例4では、上記の特徴的なピークは観察されなかった。これは、おそらく、基本構造の繰り返し数が小さい(例えば2以下など)ことや、大きな芳香族骨格に少ない複素環がつながった構造であることなどから、ラマンでは観察できなかったものと推察された。 Table 1 shows the structures of the raw materials used and the structures of the polycyclic compounds estimated from the results of elemental analysis and Raman spectroscopic analysis of the polycyclic compounds of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 2 is a Raman spectrum of the polycyclic compounds of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1. In consideration of the results of Raman measurement, in any polycyclic compound, a plurality of peaks derived from the aromatic ring skeleton are observed between 1200 cm −1 and 1600 cm −1 . In addition, in the polycyclic compounds of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, a peak derived from a heterocycle containing sulfur was observed in the range of 1020 cm −1 or more and 1050 cm −1 or less (enclosed by a one-dot chain line in the figure). It was done. That is, it was speculated that the polycyclic compounds of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 had a heterocyclic ring containing sulfur. In the polycyclic compound of Example 4-6, a peak in the range of of 1020 cm -1 or 1050 cm -1 or less was observed. Further, in the polycyclic compounds of Examples 5 and 6, a peak derived from the thiophene skeleton was observed around 1450 cm −1 (enclosed by a broken line in the figure). Also in the polycyclic compound of Example 1, a slight shoulder peak was observed in this range. For this reason, it was speculated that some of the polycyclic compounds of Examples 5 and 6 and Example 1 contained a thiophene structure. On the other hand, in Example 4, the above characteristic peak was not observed. This is probably due to the fact that the number of repetitions of the basic structure is small (for example, 2 or less) and that a small aromatic ring is connected to a large aromatic skeleton. .

このラマン分光分析結果及び元素分析結果より推定した各多環化合物の構造を以下に説明する。ANS450は、炭素原子と硫黄原子のモル比である元素比C/Sが14/8.4であり、硫黄濃度が58.5重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、ANS450は、構造の元素比C/Sは14/8が主であると推察され、ジチアン骨格により芳香族環がつながった、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。また、ANS450は、構造の元素比C/Sが14/7であるものも含まれていると推察され、炭素からなる芳香族環がチオフェン構造で連なった、表1に示す基本構造をその一部に含むものであると推察された。TENS450は、元素比C/Sが18/9.3であり、硫黄濃度が54.0重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、TENS450は、構造の元素比C/Sが18/10であると推察され、ジチアン骨格により芳香族環がつながった、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。PENS450は、元素比C/Sが22/12であり、硫黄濃度が57.2重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、PENS450は、構造の元素比C/Sが22/12であると推察され、ジチアン骨格により芳香族環がつながった、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。NPYS450は、元素比C/Sが24/11.5であり、硫黄濃度が49.8重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、NPYS450は、構造の元素比C/Sが24/12であると推察され、ジチアン骨格により芳香族環がつながった、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。PNVS450は、元素比C/Sが12/5.8であり、硫黄濃度が52.6重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、PNVS450は、構造の元素比C/Sが12/6であると推察され、炭素からなる芳香族環がチオフェン構造で連なった、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。PPVS450は、元素比C/Sが8/4.1であり、硫黄濃度が54.5重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、PPVS450は、構造の元素比C/Sが8/4であると推察され、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。NAS450は、元素比C/Sが10/6.9であり、硫黄濃度が63.2重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、NAS450は、構造の元素比C/Sが10/6であると推察され、ジチアン骨格により芳香族環がつながった、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。PENS6は、元素比C/Sが22/5.4であり、硫黄濃度が41.0重量%であった。原料構造や上記結果を総合すると、PENS6は、構造の元素比C/Sが22/6であると推察され、表1に示す基本構造を有しているものと推察された。なお、表1において、実施例1〜3、比較例2では硫黄が連なった結合状態を便宜上描いているが、実際には2量体であるジスルフィド結合を形成するか、二本とも芳香族間に結合したチオカルボニル(チオキノン)構造をとっていると推察される。また、炭素に結合した硫黄は、還元状態ではアニオンになると推察される(参考文献2:Electrochem.Communications,5,903(2003)参照)。   The structure of each polycyclic compound estimated from the results of Raman spectroscopic analysis and elemental analysis will be described below. ANS450 had an element ratio C / S, which is a molar ratio of carbon atoms to sulfur atoms, of 14 / 8.4, and a sulfur concentration of 58.5% by weight. When the raw material structure and the above results are combined, the ANS450 has a basic structure shown in Table 1 in which the element ratio C / S of the structure is assumed to be mainly 14/8, and aromatic rings are connected by a dithian skeleton. It was inferred that In addition, ANS450 is presumed to include those having an element ratio C / S of 14/7, and the basic structure shown in Table 1 in which aromatic rings made of carbon are linked in a thiophene structure is one of them. It was inferred to be included in the department. TENS450 had an element ratio C / S of 18 / 9.3 and a sulfur concentration of 54.0% by weight. By summing up the raw material structure and the above results, TENS450 has a basic structure shown in Table 1 in which the elemental ratio C / S of the structure is presumed to be 18/10, and aromatic rings are connected by a dithian skeleton. It was guessed. PENS450 had an element ratio C / S of 22/12 and a sulfur concentration of 57.2% by weight. In summary of the raw material structure and the above results, PENS450 has a basic structure shown in Table 1 in which the element ratio C / S of the structure is presumed to be 22/12, and aromatic rings are connected by a dithian skeleton. It was guessed. NPYS450 had an element ratio C / S of 24 / 11.5 and a sulfur concentration of 49.8% by weight. In summary of the raw material structure and the above results, NPYS450 has a basic structure shown in Table 1 in which the element ratio C / S of the structure is presumed to be 24/12, and aromatic rings are connected by a dithian skeleton. It was guessed. PNVS450 had an element ratio C / S of 12 / 5.8 and a sulfur concentration of 52.6% by weight. In summary of the raw material structure and the above results, PNVS450 is assumed to have an element ratio C / S of 12/6, and has a basic structure shown in Table 1 in which aromatic rings made of carbon are linked in a thiophene structure. It was inferred that PPVS450 had an element ratio C / S of 8 / 4.1 and a sulfur concentration of 54.5% by weight. When the raw material structure and the above results were combined, PPVS450 was presumed to have an element ratio C / S of 8/4, and the basic structure shown in Table 1. NAS450 had an element ratio C / S of 10 / 6.9 and a sulfur concentration of 63.2% by weight. In summary of the raw material structure and the above results, NAS450 has a basic structure shown in Table 1 in which the elemental ratio C / S of the structure is assumed to be 10/6, and aromatic rings are connected by a dithian skeleton. It was guessed. PENS6 had an element ratio C / S of 22 / 5.4 and a sulfur concentration of 41.0% by weight. When the raw material structure and the above results were combined, PENS6 was presumed to have a structure element ratio C / S of 22/6, and was assumed to have the basic structure shown in Table 1. In Table 1, in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2, the combined state in which sulfur is connected is drawn for convenience. However, in fact, a disulfide bond that is a dimer is formed or both are aromatic. It is presumed that it has a thiocarbonyl (thioquinone) structure bonded to. Moreover, it is guessed that the sulfur couple | bonded with carbon turns into an anion in a reduction | restoration state (refer to Reference Document 2: Electrochem.Communications, 5,903 (2003)).

Figure 0005598134
Figure 0005598134

次に、実施例1〜6及び比較例1〜2の評価セルについて、充放電試験の結果を表2に示す。表2には、充放電サイクルでの初回、5回目、100回目の活物質あたりの放電容量(mAh/g)、充放電サイクル5回目の充放電効率(%)、充放電サイクル5回目及び100回目の放電容量から求めた容量維持率(%)、硫黄濃度(重量%)、硫黄の単位重量あたりの放電容量(mAh/g−S)を示した。表2に示すように、比較例1は、硫黄当たりの容量が初回で831mAh/g−Sと、硫黄の一価の酸化還元容量である836mAh/g−Sより小さかった。また、比較例2は芳香族環が5つつながっているが、複素環でつながっていない構造であり、充放電効率も悪く、容量低下が著しいことがわかった。また、硫黄単体を用いた比較例3においても、充放電効率が83%、容量維持率が37%と低かった。これに対して、実施例1〜6の評価セルでは、充放電効率、容量維持率及び硫黄の単位重量あたりの放電容量いずれもがより高く、電池性能が向上していることがわかった。また、硫黄濃度について考察すると、硫黄濃度が41重量%である比較例2では、充放電効率が低く、容量も小さかった。一方、硫黄濃度が63.2重量%である比較例1では、容量も小さく容量維持率も低かった。これらのことから、硫黄濃度は、45重量%以上、62重量%以下、更に望ましくは、50重量%以上60重量%以下が望ましいことが明らかとなった。   Next, Table 2 shows the results of the charge / discharge test for the evaluation cells of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2. Table 2 shows the discharge capacity (mAh / g) of the first, fifth and 100th active materials in the charge / discharge cycle, the charge / discharge efficiency (%) of the fifth charge / discharge cycle, the fifth and 100th charge / discharge cycles. The capacity retention rate (%), sulfur concentration (% by weight), and discharge capacity per unit weight of sulfur (mAh / g-S) determined from the discharge capacity at the second time are shown. As shown in Table 2, Comparative Example 1 had a capacity per sulfur of 831 mAh / g-S for the first time and 836 mAh / g-S, which is a monovalent redox capacity of sulfur. Further, Comparative Example 2 has a structure in which five aromatic rings are connected, but is not connected by a heterocyclic ring, the charge / discharge efficiency is poor, and the capacity reduction is remarkable. Moreover, also in the comparative example 3 using a sulfur simple substance, the charge / discharge efficiency was as low as 83% and the capacity maintenance rate was 37%. On the other hand, in the evaluation cell of Examples 1-6, it turned out that all of charging / discharging efficiency, a capacity | capacitance maintenance factor, and the discharge capacity per unit weight of sulfur are higher, and the battery performance is improving. In consideration of the sulfur concentration, in Comparative Example 2 in which the sulfur concentration was 41% by weight, the charge / discharge efficiency was low and the capacity was also small. On the other hand, in Comparative Example 1 where the sulfur concentration was 63.2% by weight, the capacity was small and the capacity retention rate was low. From these facts, it became clear that the sulfur concentration is preferably 45% by weight or more and 62% by weight or less, and more preferably 50% by weight or more and 60% by weight or less.

図3は、実施例1のサイクリックボルタンメトリーの測定結果であり、図4は、硫黄単体を用いた比較例3のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。このサイクリックボルタンメトリーは、3Vまで充電後2.2V〜3Vの領域、もしくは2.5〜3Vの領域で測定し、1Vまで放電後1V〜2Vの領域で測定した結果である。これらを比較すると、充電後、及び放電後のキャパシタとしての静電容量の変化がわかる。硫黄単体を用いた比較例3では、両領域のキャパシタ成分はほとんど差が無く、且つ小さいのに対し、実施例1では、放電後の1V〜2V域のキャパシタ成分が非常に大きく、充電後の2.2V〜3V域の約9倍の静電容量であることが分かった。これは、これまで報告例のない新しい現象であり、この結果、極めて高性能な活物質が実現できたのである。表1の実施例1〜6の多環化合物では、芳香族環が3以上連結し、連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が硫黄を含む複素環構造を形成して結合している構造を有している。このような構造を有していると、充放電効率や容量維持率がより高く、硫黄の単位重量あたりの放電容量をより高めることができるものと推察された。特に、アントラセンを用いて作製した実施例1が、初期容量及び100サイクル時の放電容量及び容量維持率がより高く、より好ましいことがわかった。   FIG. 3 shows the measurement result of cyclic voltammetry of Example 1, and FIG. 4 shows the measurement result of cyclic voltammetry of Comparative Example 3 using simple sulfur. This cyclic voltammetry is the result of measurement in the region of 2.2V to 3V after charging up to 3V, or in the region of 2.5-3V, and in the region of 1V to 2V after discharging up to 1V. When these are compared, it can be seen that the capacitance changes as a capacitor after charging and discharging. In Comparative Example 3 using simple sulfur, the capacitor components in both regions have almost no difference and are small, whereas in Example 1, the capacitor components in the 1V to 2V region after discharge are very large, and after charging. It was found that the capacitance was about 9 times the 2.2 V to 3 V range. This is a new phenomenon that has not been reported so far, and as a result, an extremely high performance active material has been realized. In the polycyclic compounds of Examples 1 to 6 in Table 1, three or more aromatic rings are connected, and at least one carbon-based aromatic ring in which at least one hydrogen is replaced with sulfur among the connected aromatic rings is basic. It has a structure in which two or more basic structures are bonded by forming a heterocyclic structure containing sulfur. It has been inferred that such a structure has higher charge / discharge efficiency and capacity retention rate, and can further increase the discharge capacity per unit weight of sulfur. In particular, Example 1 produced using anthracene was found to be more preferable because of higher initial capacity, discharge capacity at 100 cycles, and capacity retention rate.

Figure 0005598134
Figure 0005598134

10 評価セル、12 円筒基体、14 キャビティ、16 負極、18 セパレータ、20 正極、22 リング、24 円柱、25 加圧ボルト、25a 貫通孔、26 蓋、26a 開口、27 絶縁用樹脂リング、28 パッキン、29 絶縁リング。 10 Evaluation Cell, 12 Cylindrical Base, 14 Cavity, 16 Negative Electrode, 18 Separator, 20 Positive Electrode, 22 Ring, 24 Column, 25 Pressure Bolt, 25a Through Hole, 26 Lid, 26a Opening, 27 Insulating Resin Ring, 28 Packing, 29 Insulation ring.

Claims (7)

芳香族環が3以上連結した構造を有する多環化合物であり、該3以上連結した芳香族環は、ナフタレンとチオフェンとが連結した構造、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含み、該連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が複素環構造により結合しており、前記3以上連結した芳香族環及び前記基本構造同士が結合する複素環構造のうち少なくとも1以上には、環構造に硫黄を含み、前記多環化合物の全体に対する硫黄の重量割合である硫黄濃度が45重量%以上62重量%以下の範囲である前記多環化合物を電極活物質とする、蓄電デバイス。 A polycyclic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected, and the three or more connected aromatic rings are any one of a structure in which naphthalene and thiophene are connected, an anthracene structure, a tetracene structure, and a pentacene structure. And having at least one carbon-based aromatic ring in which at least one hydrogen atom is substituted with sulfur among the linked aromatic rings, the two or more basic structures are bonded by a heterocyclic structure. And at least one of the three or more linked aromatic rings and the heterocyclic structure in which the basic structures are bonded to each other contains sulfur in the ring structure, and is a weight ratio of sulfur to the whole polycyclic compound. An electricity storage device using the polycyclic compound having a sulfur concentration in the range of 45 wt% or more and 62 wt% or less as an electrode active material. 前記多環化合物は、次式(1)〜(7)のうち1以上である(但し、nは、任意の整数)、請求項1に記載の蓄電デバイス。
Figure 0005598134
The power storage device according to claim 1, wherein the polycyclic compound is one or more of the following formulas (1) to (7) (where n is an arbitrary integer).
Figure 0005598134
芳香族環が3以上連結した構造を有する多環化合物であり、該連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が複素環構造により結合している前記多環化合物を電極活物質として少なくとも含み、  It is a polycyclic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected, and has a basic structure including one or more carbon-based aromatic rings in which at least one hydrogen is substituted with sulfur among the connected aromatic rings, Including at least the polycyclic compound in which two or more of the basic structures are bonded together by a heterocyclic structure as an electrode active material;
前記多環化合物は、次式(1)〜(7)のうち1以上である(但し、nは、任意の整数)、蓄電デバイス。  The polycyclic compound is one or more of the following formulas (1) to (7) (where n is an arbitrary integer), an electricity storage device.
Figure 0005598134
Figure 0005598134
芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合し加熱して得られた多環化合物を電極活物質とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   A mixture obtained by mixing and heating at least one of an aromatic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are connected, and sulfur. The electrical storage device of any one of Claims 1-3 which uses a ring compound as an electrode active material. 蓄電デバイスの電極に用いられる電極活物質を製造する製造方法であって、
炭素系芳香族環を含む芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合して加熱することにより芳香族環が3以上連結した構造を有する多環化合物であり、該3以上連結した芳香族環は、ナフタレンとチオフェンとが連結した構造、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含み、該連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が複素環構造により結合しており、前記3以上連結した芳香族環及び前記基本構造同士が結合する複素環構造のうち少なくとも1以上には、環構造に硫黄を含み、前記多環化合物の全体に対する硫黄の重量割合である硫黄濃度が45重量%以上62重量%以下の範囲である前記多環化合物を合成する合成工程、を含む電極活物質の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing an electrode active material used for an electrode of an electricity storage device,
Sulfur is mixed with at least one of an aromatic compound having a structure in which three or more aromatic rings including a carbon-based aromatic ring are connected and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are connected. Is a polycyclic compound having a structure in which three or more aromatic rings are connected by heating, and the aromatic ring in which three or more aromatic rings are connected has a structure in which naphthalene and thiophene are connected, anthracene structure, tetracene structure, and pentacene structure And having a basic structure including one or more carbon-based aromatic rings in which at least one hydrogen in the linked aromatic rings is substituted with sulfur, the two or more basic structures are is linked by a heterocyclic ring, wherein the three or more linked at least one or more of the aromatic ring and the heterocyclic structure basic structure are bonded to each other includes sulfur in the ring structure, before Production method of the synthetic steps electrode active material containing, sulfur concentration by weight ratio of sulfur to the total to synthesize the polycyclic compound in the range of 62 wt% 45 wt% or more of the following polycyclic compound.
蓄電デバイスの電極に用いられる電極活物質を製造する製造方法であって、
炭素系芳香族環を含む芳香族環が3以上連結した構造を有する芳香族化合物及び1以上の芳香族環が連結した構造を有する芳香族ビニレンポリマーのうち少なくとも一方と、硫黄と、を混合して加熱して、前記連結した芳香族環のうち少なくとも1つの水素が硫黄に置換された炭素系芳香族環を1以上含む基本構造を有し、2以上の該基本構造同士が複素環構造により結合している多環化合物を合成する合成工程、を含み、
前記多環化合物は、次式(1)〜(7)のうち1以上である(但し、nは、任意の整数)、電極活物質の製造方法。
Figure 0005598134
A manufacturing method for manufacturing an electrode active material used for an electrode of an electricity storage device,
Sulfur is mixed with at least one of an aromatic compound having a structure in which three or more aromatic rings including a carbon-based aromatic ring are connected and an aromatic vinylene polymer having a structure in which one or more aromatic rings are connected. And having a basic structure including one or more carbon-based aromatic rings in which at least one hydrogen is replaced with sulfur among the linked aromatic rings, and the two or more basic structures are formed by a heterocyclic structure. synthesis step of synthesizing a polycyclic compounds bind to, only including,
The said polycyclic compound is 1 or more among following formula (1)-(7) (however, n is arbitrary integers), The manufacturing method of an electrode active material.
Figure 0005598134
前記合成工程では、前記芳香族化合物としては、アントラセン構造、テトラセン構造及びペンタセン構造のうちいずれか1つを含む化合物を用い、前記芳香族ビニレンポリマーとしては、ポリフェニレンビニレン構造及びポリナフタレンビニレン構造のうちいずれか1つを含むポリマーを用いる、請求項6に記載の電極活物質の製造方法。
In the synthesis step, a compound containing any one of an anthracene structure, a tetracene structure, and a pentacene structure is used as the aromatic compound, and the aromatic vinylene polymer is a polyphenylene vinylene structure or a polynaphthalene vinylene structure. The manufacturing method of the electrode active material of Claim 6 using the polymer containing any one.
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