JPH11513524A - 電気化学セル用の炭素電極材料およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気化学セルのアノードなどの電極として用いられる非晶質炭素材料を調合する方法を提供する。この非晶質炭素は、多官能有機モノマからワンステップ加熱プロセスで作製される。このように作製された電極は、アノード（２０）として電気化学セルに内蔵できる。

Description

【発明の詳細な説明】 電気化学セル用の炭素電極材料およびその作製方法 技術分野 本発明は、一般に、電気化学セル用の電極および材料に関し、さらに詳しくは 、前記電極および材料を合成する方法に関する。 発明の背景 電子デバイスおよび他の電気装置の携帯化が進むにつれて、このような携帯化 を可能にするためにエネルギ蓄積システムの進歩が必要になる。実際、多くの場 合、現在のエレクトロニクス技術では、装置の携帯性に対する制限要因は、それ に伴うエネルギ蓄積デバイスの寸法および重量である。明らかに、電気装置につ いて小さなエネルギ蓄積デバイスを作製できるかもしれないが、エネルギ容量の 犠牲が伴う。逆に、長持ちするエネルギ源を作製できるが、楽に携帯可能という には大きすぎる。その結果、エネルギ源は大きく、重過ぎるか、あるいは十分長 持ちしない。携帯エレクトロニクス用に採用される主なエネルギ蓄積デバイスは 電気化学的なバッテリ・セルであり、あまり多くはな いが、電気化学的なコンデンサである。 長年、多くの異なるバッテリ・システムの利用が提唱されてきた。初期の再充 電可能バッテリ・システムには、鉛畜電池(lead-acid)や、ニッケル・カドニウ ム（ニッカド）電池があり、それぞれは市場においてかなり成功してきた。鉛畜 電池は、その堅牢性および耐久性のため、自動車および重産業用途において最適 なバッテリであった。逆に、ニッカド電池はより小さな携帯用途で好適であった 。最近では、ニッケル金属水素化物系（ＮｉＭＨ）が大型用途および小型用途の 両方で普及が進んでいる。 上記のバッテリ・システムの成功にもかかわらず、現在の技術水準に比べてよ り優れた容量，優れた電力密度および長いサイクル寿命を約束する他の新たなバ ッテリが登場し始めている。最初に市場に登場したこのようなシステムはリチウ ム・イオン・バッテリで、すでに家電製品で利用されている。また、リチウム・ ポリマ・バッテリは、まだ市場に出ていないが、かなりの注目を集めている。 概して、リチウム・バッテリは、遷移金属酸化物材料からなる正電極と、黒鉛 または石油コークなどの活性化炭素材料からなる負電極とを含む。両方の電極用 の新たな材料は、その高い電位重量エネルギ密度(potential gravimetric energ y density)のために積極的な研究が行われている。しかし、これまでのところ、 関心のほとんどは遷移金属酸化物電極のほうに向けられてきた。 概して、電気化学システムにおける炭素系材料の重要性は理解できていない。 エネルギ蓄積用途および電力生成用途では、炭素系材料は活性材料性分として積 極的に求められている。また、燃料セル電極や、触媒も、炭素系材料をさまざま な化学反応の活性成分として利用する。 これらの炭素系材料または炭質材料は、二官能モノマ(difunctional monomers )をポリマ先駆物質として利用することによって通常調合される。このような先 駆物質には、フルフラール・アルコール，フェノール，フォルムアルデヒド，ア セトン・フルフラールまたはフルフラール・アルコール−フェノール共重合体の 樹脂が含まれる。他の先駆物質としては、JenkinsらによるPolymeric Carbons-C arbon Fibre，Glass and Char，Cambridge University Press，Cambridge，Engl and（１９７６）において開示されるように、ポリアクリロニトリルおよびレー ヨン・ポリマがある。これらの先駆物質は、一般に極めてゆっくりと、最大２０ ００°Ｃの温度で、硬化(curing)および炭化(carbonizing)の処理が施される。 これらの処理には２つの主な段階がある。すなわち、（１）湿式化学作用を介し て二官能モノマからポリマ先駆物質を合成すること、および（２）先駆物質の熱 分解(pyrolysis)である。一般に、この方法では、２段階プロセスのために、全 体的な歩留り(yield)が比較的低い。例えば、ポリアクリロニトリルの従来の処 理では、一般に 約１０％の利用可能な炭質材料が得られる。さらに、多くの不純物が炭質材料に 取り込まれ、電気化学特性に悪影響を及ぼす。 従って、電気化学用途および他の用途で用いるための改善された非晶質炭素(a morphous carbon)が必要となる。この材料は、簡単かつ収率の高い方法で容易に 製造されるべきである。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による、非晶質炭素材料からなる電極を含む電気化学セルの 概略図である。 第２図は、本発明による、非晶質炭素材料からなる電極を含む燃料セルの概略 図である。 第３図は、本発明による非晶質炭素材料を調合する段階を示すフローチャート である。 第４図は、５−ヒドロキシイソフタル酸の熱重量分析（ＴＧＡ）および示差走 査熱分析（ＤＳＣ）を示すグラフである。 第５図は、α−レゾルシル酸の熱重量分析（ＴＧＡ）および示差走査熱分析（ ＤＳＣ）を示すグラフである。 第６図は、本発明により６００°Ｃで調合した材料の充放電曲線である。 第７図は、本発明により７００°Ｃで調合した材料の充 放電曲線である。 第８図は、本発明により１１００°Ｃで調合した材料の充放電曲線である。 好適な実施例の詳細な説明 本明細書の最後で、新規と考えられる発明の特徴を明記する請求項を記載する が、本発明は図面とともに以下の説明から理解を深めることができよう。ただし 、同様な参照番号は図面を通じて用いられる。 ここで第１図を参照して、バッテリまたは電気化学コンデンサとしての電気化 学セル１０であって、本発明によって作製される炭素系または非晶質炭素電極材 料を含む、電気化学セル１０の概略図を示す。電気化学セルは、正電極またはカ ソード２０と、負電極またはアノード３０と、それらの間に設けられた電解質４ ０とを含む。セルの負電極３０は、以下で詳細に説明するような非晶質炭素また は炭素系材料から作製される。セル１０の正電極２０は、当技術分野で周知なよ うなリチウム遷移金属酸化物(lithiated transition metal oxide)から作製して もよい。あるいは、正電極材料は、Maoらによる１９９５年６月５日に出願され 、同一人に譲渡された米国出願０８／４６４，４４０号"Positive Electrode Ma terials for Rechargeable Electrochemical Cells and Method of Making Same"において説明されるような材料から作製してもよく、この出願の開示は本 明細書において参考として含まれる。 電極間に設けられた電解質４０は、例えば、プロピレン・カーボネート内のＬ ｉＣｌＯ₄や、リチウム塩(lithiated salt)を含浸した酸化ポリエチレンを含む 、当技術分野で周知の任意の電解質でもよい。また、電解質４０は、正電極と負 電極との間のセパレータとして機能してもよい。また、電解質は水性，非水性， 固体，ゲルあるいはそれらの組み合わせでもよい。 ここで第２図を参照して、本発明による非晶質炭素電極を含む燃料セルの概略 図を示す。燃料セル５０は第１および第２電極５２，５４を含み、そのうち少な くとも一方は本材料からなる。燃料セルの動作はバッテリの動作と同様であるが 、但し、電気化学セルの場合のように、反応物の一方または両方が永久に収容さ れない点が異なる。むしろ、反応物は、電力が必要なときに、外部ソースを介し て燃料セル内に供給される。燃料は、（バッテリで一般に用いられる金属アノー ドと比較して）通常気体または液体であり、酸素または空気は酸化体である。燃 料セルの電極は、セル反応中に消費されないという点で不活性であるが、燃料セ ルの活性材料の電極酸化を向上させる触媒特性を有する。典型的な燃料セル反応 は水素／酸素燃料セルによって示され、この反応を第２図に示す。このようなデ バイスでは、水素はアノードにおいて酸化され、プラチナまたはプラチ ナ合金によって電極触が施され、一方、カソードでは、電極触媒としてのプラチ ナまたはプラチナ合金で酸素が還元される。プラチナまたはプラチナ合金は、一 般に炭素マトリクスに捕捉される。従って、燃料セル電極５２，５４は、本発明 により非晶質炭素で作製できる。燃料セルの典型的な用途は、適度なエンジン発 電機や、効用負荷の平準化(utility load leveling)の代替として、宇宙船など 長期間電気エネルギを必要とする用途である。 本発明に従って、バッテリまたはコンデンサ，燃料セルもしくは触媒など、電 気化学デバイスにおける電極として用いられる非晶質炭素または炭素系材料を合 成する方法が提供される。この炭素系材料は実質的に非晶質であるが、部分的に あるいは完全に結晶質でもよく、あるいは必要であれば結晶包含物を含んでもよ く、もしくは一つまたはそれ以上の改質剤を含んでもよい。改質剤の厳密な性質 は、検討される特定の用途に依存する。 従来技術で用いられる二官能モノマの代わりに、本発明は多官能有機モノマ(m ulti-functional organic monomer)を利用し、それぞれが２種類の少なくとも３ つの官能基を有する。具体的には、多官能有機モノマは次のような一般式を有す る： ここで、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃はそれぞれ官能基であり、これらはいずれも炭素数が８ 以下のカルボン酸，炭素数が８以下のカルボン酸エステル，炭素数が８以下のア ルコール，炭素数が８以下の無水カルボン酸，アミンおよびそれらの組み合わせ からなるグループから選択され、Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃のうちの少なくとも一つは残り の２つとは異なる。一好適な実施例では、少なくとも一つの官能基はカルボン酸 エステルである。また、以下で説明する材料の作製プロセスにおいて、異なる官 能基が実際に互いに反応することがあることに留意されたい。 一好適な実施例では、多官能有機モノマは、５−ヒドロキシイソフタル酸，５ −アミノイソフタル酸，α−レゾルシル酸，β−レゾルシル酸，δ−レゾルシル 酸，ゲンチシン酸，プロトカテク酸およびそれらの組み合わせからなるグループ から選択される。別の特に好適な実施例では、多官能有機モノマはα−レゾルシ ル酸である。好適な多官能有機モノマについて述べたが、本発明はそれに制限さ れないことに留意されたい。実際、多くの他の有機モノマも同様に利用してもよ い。 炭素材料の作製について、有機モノマを酸の存在下で加熱すると、モノマの反 応はより完全になり、その結果、最終生成物の収率が向上することが判明した。 従って、非晶質炭素材料は、酸といっしょに形成できる。好適な酸の例には、酢 酸，ホウ酸，リン酸，ｐ−トルエンスルホン酸．４−アミノ安息香酸，トリフル オロ酢酸およびそれらの組み合わせからなるグループから選択される酸が含まれ る。酸は、有機モノマのエステル縮合反応における触媒として機能すると仮説が 立てられる。酸は、１％〜２５％の重量パーセントの量で存在してもよい。材料 の調合は上記のように酸の存在下で好ましくは実施されるが、このような材料は 酸なしでも作製できるが、その結果、最終生成物の全体的な収率は低くなる。 非晶質材料の調合において、酸触媒とともに不活性環境においてモノマが加熱 されると想定される。好適な不活性環境には、例えば、窒素，アルゴンおよび／ またはヘリウムが含まれる。材料は多官能モノマの固体状態炭化(solidstate ca rbonization)を誘発するのに十分な温度で加熱される。このプロセスは昇華プロ セスと性質が似ており、約１２００°Ｃ以下で、好ましくは約６００°Ｃの温度 で行われる。 本発明の方法は、材料を固体状態で、一つのプロセスに高分子化および炭化す る工程を組み込む。。上記の多官能モノマは、低温で高分子化する。いったん高 分子化すると、 多官能モノマはハイパブランチド・ポリマ(hyperbranched polymer)を形成し、 その後若干高い温度で炭化して、非晶質炭素材料を形成する。多官能有機モノマ は一般に炭素，水素，酸素および窒素の元素をさまざまな組み合わせで含有する ので、炭化プロセスは、有機先駆物質が分解して、炭素−酸素，炭素−水素，水 素−酸素，窒素−水素および他の同様な化合物を含む化合物を発生するという事 実を指す。残りの炭素原子は平面構造に縮合し、主に辺水素原子(edge hydrogen atoms)で終端し、この水素原子の量は炭化プロセスの初期部分の温度に依存す る。 多官能モノマのワンステップ高分子化／炭化については、高分子化／炭化の反 応メカニズムを図示する以下の図面から理解できよう。この反応には、初期状態 ，中間状態および最終生成物がある。初期状態では、例えばα−レゾルシル酸で ある多官能モノマは、比較的低温で加熱され、その結果、モノマが縮合し、水蒸 気を排出する。この反応段階は、次式によって表される： α−レゾルシル酸 ハイパブランチド・ポリマ さらに加熱すると、ハイパブランチド・ポリマは分解して、開始モノマのフェ ニル環の間で炭素−炭素結合を形成する。温度が例えば５００°Ｃ〜７００°Ｃ まで上昇すると、６炭素フェニル環は分解し、層状炭素網(layered carbon netw ork)を形成し始める。このプロセスの第１段階におけるハイパブランチド・ポリ マの形成の結果、モノマ分子は物理的に互いに近づき、それによりプロセスの第 ２段階における炭化を促進する。また、これは、従来技術に比べて改善された収 率を、少なくとも部分的に説明する。さらに、上記のように、反応を酸の存在下 で行うと、この酸はエステル還元反応の触媒となり、そのため最終生成物の改善 された収率が得られる。プロセスの第２段階については、次式に示す反応から最 も理解されよう： ここで第３図を参照して、上記の非晶質炭素材料を調合するための段階を説明 するフローチャート１００を示す。第２図に示す第１段階はボックス１０２に示 され、上記のように適切な多官能有機モノマを選択する段階からなる。次は、ボ ックス１０４に示すように、選択されたモノマの固体状態炭化プロセスについて の処理温度範囲を選択する段階である。具体的には、特定の多官能モノマからの 非晶質炭素材料の生成は、このモノマに施される熱処理方式(thermal regime)に 大部分依存する。熱重量分析（ＴＧＡ：thermogravimetric analysis）および示 差走査熱分析(ＤＳＣ：differential scanning calorimetry)のそれぞれは、処 理温度方式をあらかじめ決定するための優れた手段を提供する。その結果から、 固体状態炭化プロセスは、以下で説明するように、２つの温度のワンステップ加 熱処理であることが判明した。 従って、第４図を参照して、５−ヒドロキシイソフタル 酸のＤＳＣ分析１０６およびＴＧＡ分析１０８は、約３０３°Ｃにおける大きな 吸熱反応を示し、これは、ピーク後に、モノマの総質量の約２０％に達する減量 の開始を表す。ピークは、カルボキシル酸基とアルコール基との縮合反応の結果 である。よって、上記の反応に対応するためには、第１温度プラトーはこの点、 すなわち、５−ヒドロキシイソフタル酸では３００、に対応すべきである。 同様に、第５図を参照して、α−レゾルシル酸のＤＳＣ分析１１０およびＴＧ Ａ１１２分析は、吸熱遷移またはピークを示すが、はるかに低い、すなわち２４ ０°Ｃで生じる。この遷移後、モノマには約３６７°Ｃまでかなりの減量（約３ ６％）が生じる。これから、官能基を縮合するためには第１温度プラトーは約２ ４０°Ｃであると結論できる。他の潜在的なモノマについて同様な試験を行い、 この特定の材料についての最適な加熱方式を判定する。 ここで第３図に戻って、フローチャート１００の作製プロセスにおける次の段 階はボックス１１４に示めされ、多官能有機モノマを、上記の酸のグループから 選択される酸と混合する段階からなる。２つの材料は完全に混合すべきであり、 またこの混合物に固体状態炭化プロセスを施す前に、乾燥オーブンなどでさらに 乾燥してもよい。なお、酸触媒は、最終生成物の収率を改善するが、この反応を 行うために必要ではないことに留意されたい。さらに、上記のように、酸はエス テル縮合反応の触媒になると考えられる。 従って、開始多官能モノマがエステルを含有しなければ、酸は必要ない。 第２図に示す次の段階は、固体状態炭化プロセス１１６であり、多重段階的な 加熱方式でもよい。第３図に示すように、段階１１６は実際にはボックス１１８ ，１２０，１２２，１２４に示される４つの段階からなる。炭化プロセスの各段 階は、上記のＤＳＣおよびＴＧＡ試験に依存する。ただし、一般には、ボックス １１８に示す段階は、乾燥したモノマ／酸の混合物をＸ°Ｃ／分の所定のレート で第１温度まで加熱する段階からなる。所望の温度に達すると、混合物は、ボッ クス１２０に示すように、所定の時間期間だけその温度で維持される。 その後、材料は、ボックス１２２に示すように、Ｘ°Ｃ／分のレートで第２の 一般により高い温度まで加熱される。第２の所望の温度に達すると、混合物は、 ボックス１１６に示すように、所定の時間期間だけその温度で維持される。固体 状態炭化が完了すると、それによって得られる非晶質炭素材料はボックス１２６ に示すようにゆっくりと冷却される。冷却は、この材料が実質的な非晶質特性を 保持することを保証する適切なレートで行うものとする。 本発明は、以下の例から理解を深めることができよう。 例 例Ｉ 以下の手順に従って、不活性環境下で、１０．０グラムのα−レゾルシル酸に 固体状態炭化プロセスを施した：１）１°Ｃ／分のレートでモノマを常温から２ ２０°Ｃまで加熱；２）材料をこの温度で８時間維持；３）材料を１°Ｃ／分の レートで２２０°Ｃから５００°Ｃまで加熱；４）材料をこの温度で２４時間維 持。それによって得られる非晶質炭素材料の重量は５．２０ｇで、５２％の収率 を示した。Ｘ線回折解析から、この材料は非晶質であることがわかる。 例ＩＩ 以下の手順に従って、不活性環境下で、５．０グラムのα−レゾルシル酸に固 体状態炭化プロセスを施した：１）１°Ｃ／分のレートでモノマを常温から２２ ０°Ｃまで加熱；２）材料をこの温度で８時間維持；３）材料を１°Ｃ／分のレ ートで２２０°Ｃから９００°Ｃまで加熱；４）材料をこの温度で２４時間維持 。それによって得られる非晶質炭素材料の重量は１．８８ｇで、３７．６％の収 率を示した。Ｘ線回折解析から、この材料は非晶質であることがわかる。 例ＩＩＩ ５．０グラムのα−レゾルシル酸と、０．５ｇのリン酸 と、５．０ｇの脱イオン水とをガラス・フラスコで完全に混合した。次に、この 混合物を不活性環境下で乾燥させ、５．５ｇの重量の混合物を得た。以下の手順 に従って、不活性環境下で、この混合物に固体状態炭化プロセスを施した：１） １°Ｃ／分のレートでモノマを常温から２２０°Ｃまで加熱；２）材料をこの温 度で８時間維持；３）材料を１°Ｃ／分のレートで２２０°Ｃから５００°Ｃま で加熱；４）材料をこの温度で２４時間維持。それによって得られる材料の重量 は２．８１ｇで、元のモノマの５６．２％の収率を示した。生成物は非晶質炭素 材料であった。 例ＩＶ ５．０グラムのα−レゾルシル酸と、０．５ｇのｐ−トルエンスルホン酸と、 ５．０ｇの脱イオン水とをガラス・フラスコで完全に混合した。次に、この混合 物を不活性環境下で乾燥させ、５．５ｇの重量の混合物を得た。以下の手順に従 って、不活性環境下で、この混合物に固体状態炭化プロセスを施した：１）１° Ｃ／分のレートでモノマを常温から２２０°Ｃまで加熱；２）材料をこの温度で ８時間維持；３）材料を１°Ｃ／分のレートで２２０°Ｃから５００°Ｃまで加 熱；４）材料をこの温度で２４時間維持。それによって得られる材料の重量は３ ．０２ｇで、元のモノマの６０．４％の収率を示した。生成物は非晶質炭素材料 であった。 例Ｖ 以下の手順に従って、不活性環境下で、５．０グラムの５−ヒドロキシイソフ タル酸に固体状態炭化プロセスを施した：１）１°Ｃ／分のレートでモノマを常 温から３１０°Ｃまで加熱；２）材料をこの温度で８時間維持；３）材料を１° Ｃ／分のレートで３１０°Ｃから５００°Ｃまで加熱；４）材料をこの温度で２ ４時間維持。それによって得られる材料は、重量が１．７０ｇで、３４．０％の 収率を示し、非晶質炭素材料であった。 例ＶＩ 以下の手順に従って、不活性環境下で、５．０グラムのα−レゾルシル酸に固 体状態炭化プロセスを施した：（１）１°Ｃ／分のレートでモノマを常温から２ ２０°Ｃまで加熱；（２）材料をこの温度で８時間維持；（３）材料を１°Ｃ／ 分のレートで２２０°Ｃから６００°Ｃまで加熱；（４）材料をこの温度で２４ 時間維持。それによって得られる材料は重量が２．２４ｇで、４４．８％の収率 を示した。Ｘ線回折解析から、この炭素材料は非晶質であることがわかる。 ここで第６図を参照して、この例ＶＩに従って調合された非晶質炭素材料の充 放電曲線を示す。非晶質炭素材料は、リチウム層間(lithium intercalation)の 優れた容量を示 し、具体的には、第６図に示すように、充電容量は１２６０ｍＡｈ／ｇであり、 放電容量は６００ｍＡｈ／ｇ以上である。これは、リチウム・タイプの電気化学 セルにおいて優れた特性を有する材料を示す。 例ＶＩＩ 以下の手順に従って、不活性環境下で、５．０グラムのα−レゾルシル酸に固 体状態炭化プロセスを施した：（１）１°Ｃ／分のレートでモノマを常温から２ ２０°Ｃまで加熱；（２）材料をこの温度で８時間維持；（３）材料を１°Ｃ／ 分のレートで２２０°Ｃから７００°Ｃまで加熱；（４）材料をこの温度で２４ 時間維持。それによって得られる材料の重量は２．０６ｇで、４１．２％の収率 を示した。Ｘ線回折解析から、この炭素材料は非晶質であることがわかる。 ここで第７図を参照して、この例に従って調合された非晶質炭素材料の最初の １０サイクルの充放電曲線を示す。第７図からわかるように、この材料は約４０ ０ｍＡｈ／ｇの容量を示し、各サイクル間で高い反復性があり、またほとんど減 衰がない。 例ＶＩＩＩ 以下の手順に従って、不活性環境下で、５．０グラムのα−レゾルシル酸に固 体状態炭化プロセスを施した：（１） １°Ｃ／分のレートでモノマを常温から２２０°Ｃまで加熱；（２）材料をこの 温度で８時間維持；（３）材料を１°Ｃ／分のレートで２２０°Ｃから１１００ °Ｃまで加熱；（４）材料をこの温度で２４時間維持。それによって得られる材 料の重量は１．７８ｇで、３５．６％の収率を示した。Ｘ線回折解析から、この 炭素材料は非晶質であることがわかる。 ここで第８図を参照して、この例ＶＩＩＩに従って調合された非晶質炭素材料 の最初の１０サイクルの充放電曲線を示す。第８図からわかるように、充放電特 性はサイクル間で極めて均一であるが、容量はわずか約２５０ｍＡｈ／ｇである 。 本発明による非晶質材料を調合する方法について判定を行うために、各例の結 果を比較できる。例えば、例Ｉおよび例ＩＩは、開始材料としてα−レゾルシル 酸を利用し、両方とも初期加熱プロセスで０°から２００°まで加熱する。その 後、炭化プロセスは、最終加熱温度が例Ｉにおいて５００°であり、例ＩＩにお いて９００°であるという点で互いに異なる。これら２つの例から、最終生成物 の収率は、例Ｉ（５００°）が５２％で、例ＩＩが３７％であることから、高温 よりも低温のほうが高いことがわかる。 同様に、例ＩＩＩと例ＩＶを比較すると、ここでもある区別がわかる。例ＩＩ Ｉおよび例ＩＶはともにα−レゾルシル酸を利用し、温度方式は、例Ｉと同様に 、０〜２００ °および２２０〜５００°である。ただし、例ＩＩＩおよび例ＩＶでは、α−レ ゾルシル酸は酸の存在下、すなわち、例ＩＩＩではＨ₃ＰＯ₄の存在下で、また例 ＩＶではｐ−トルエンスルホン酸の存在下で加熱される。各例ＩＩＩおよび例Ｉ Ｖでは、最終生成物の収率は例Ｉよりも改善される。例ＩＩＩでは、最終生成物 の収率は５６％で、例ＩＶ（ｐ−トルエンスルホン酸）では、最終生成物の収率 は６０％である。従って、有機モノマ開始材料の存在下で酸を与える段階を追加 することは、最終生成物の収率を改善することがわかる。上記のように、これは 、酸が、レゾルシル酸を開始モノマとして利用する際に優勢なエステル縮合反応 の触媒となるという事実に起因すると考えられる。 例Ｖについて、非晶質炭素材料は異なる開始多官能モノマ、すなわち、５−ヒ ドロキシイソフタル酸から作製される。この材料は最終的に５００°まで加熱さ れ、３４％の収率が得られた。 例ＶＩ，例ＶＩＩおよび例ＶＩＩＩについて、炭化プロセスに対する最終温度 の影響が容易に分かる。例ＶＩの場合のように、低い温度では、材料の収率は４ ４．８％であるが、例ＶＩＩおよび例ＶＩＩＩでは低下する。例ＶＩ，例ＶＩＩ および例ＶＩＩＩの結果を例ＩＩの結果と比較することにより、高温は最終生成 物の収率に悪影響を及ぼすことが容易に分かる。 発明の好適な実施例について図説してきたが、本発明は それに制限されないことは明白である。さまざまな修正，変更，変形，代替およ び同等は、請求の範囲に明記される本発明の精神および範囲から逸脱せずに、当 業者に想起される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．再充電可能な電気化学セルであって： カソードと、電解質と、構造式 を有する多官能有機モノマの縮合および還元によって得られる非晶質炭素材料か らなるアノードとによって構成され、 Ｒ₁，Ｒ₂およびＲ₃は、いずれも炭素数が８以下のカルボン酸，炭素数が８以 下のカルボン酸エステル，炭素数が８以下のアルコール，炭素数が８以下の無水 カルボン酸，アミンおよびそれらの組み合わせからなる群から選択され、Ｒ₁， Ｒ₂，Ｒ₃のうち少なくとも一つは残りの２つとは異なることを特徴とする再充電 可能な電気化学セル。 ２．前記多官能有機モノマは、α−レゾルシル酸であることを特徴とする請求 項１記載の再充電可能な電気化学セル。 ３．前記カソードは、リチウム遷移金属酸化物であることを特徴とする請求項 １記載の再充電可能な電気化学セル。 ４．前記電気化学セルは、バッテリであることを特徴とする請求項１記載の再 充電可能な電気化学セル。 ５．前記電気化学セルは、燃料セルであることを特徴とする請求項１記載の再 充電可能な電気化学セル。 ６．前記電気化学セルは、電気化学コンデンサであることを特徴とする請求項 １記載の再充電可能な電気化学セル。