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JP2010080391A - Secondary battery - Google Patents

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JP2010080391A
JP2010080391A JP2008250207A JP2008250207A JP2010080391A JP 2010080391 A JP2010080391 A JP 2010080391A JP 2008250207 A JP2008250207 A JP 2008250207A JP 2008250207 A JP2008250207 A JP 2008250207A JP 2010080391 A JP2010080391 A JP 2010080391A
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JP
Japan
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group
secondary battery
compound
general formula
radical
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008250207A
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Japanese (ja)
Inventor
Emiko Mikoshiba
恵美子 御子柴
Akio Miura
紀生 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2008250207A priority Critical patent/JP2010080391A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery, having large energy density and superior preservation and cycle characteristics by containing a stabilized radical compound. <P>SOLUTION: The secondary battery has at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as the constituent element, and contains an organic compound having a radical reaction in at least either processes of charging or discharging as an active material (radical compound). The organic compound is a compound as expressed in formula (1). In the formula, X represents a hydrogen bond formation group, R<SB>1</SB>expresses substituted or unsubstituted alkyl group and aryl group, and R<SB>2</SB>-R<SB>5</SB>express at least one selected from among hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, hydroxyl group, carboxyl group, nitro group, trifluoromethyl group, amide group, ester group, carbonyloxy group, cyano group, halogen atom, alkoxy group, sulfonyl group, alkylthio group, arylthio group, sulfonamide group, sulfamoyl group, amino group, alkylamino group, arylamino group, and polymer chain, or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、正極、負極、および電解質を構成要素とする二次電池に関し、さらに詳しくは、エネルギー密度が大きく、保存性、かつサイクル特性に優れた二次電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituent elements, and more particularly to a secondary battery having a large energy density, excellent storage stability, and excellent cycle characteristics.

電池は、正極および負極で起きる酸化還元反応を利用して化学エネルギーを電気エネルギーへと変換して取り出したり、または電気エネルギーを化学エネルギーへと変換して貯蔵するものであり、各種の装置において電源として利用されている。近年、ノート型パソコン、携帯電話などの急速な市場拡大に伴い、これらに用いられるエネルギー密度が大きな小型大容量電池への要求が高まっている。そして、この要求に応えるために、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを荷電担体として、その電荷授受に伴う電気化学反応を利用した電池が開発されている。   Batteries are used to convert chemical energy into electrical energy using the redox reaction that occurs at the positive and negative electrodes, or to store electrical energy converted into chemical energy. It is used as. In recent years, with the rapid market expansion of notebook personal computers and mobile phones, there is an increasing demand for small high-capacity batteries with high energy density. In order to meet this demand, a battery has been developed that uses an alkali metal ion such as lithium ion as a charge carrier and uses an electrochemical reaction associated with charge transfer.

しかしながら、このリチウムイオン電池は、正極の活物質として比重の大きな金属酸化物を用いているため、単位質量当たりの電池容量が充分ではないという問題があった。そこで、より軽量の電極材料を用いて大容量電池を開発しようとする試みが検討されてきた。例えば、ジスルフィド結合を有する有機化合物を正極の活物質に用いた電池が開示されて(例えば、特許文献1、2参照)いる。しかしながら、この電池は、硫黄や炭素といった比重の小さな元素を主成分とする有機化合物を電極材料として用いているので、高エネルギー密度の大容量電池を構成するという点においては一定の効果が得られるものの、解離したジスルフィド結合の再結合効率が小さく、充電状態または放電状態における安定性が不充分であるという問題があった。   However, since this lithium ion battery uses a metal oxide having a large specific gravity as the positive electrode active material, there is a problem that the battery capacity per unit mass is not sufficient. Thus, attempts have been made to develop large-capacity batteries using lighter electrode materials. For example, a battery using an organic compound having a disulfide bond as an active material for a positive electrode is disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2). However, since this battery uses an organic compound mainly composed of an element having a small specific gravity such as sulfur or carbon as an electrode material, a certain effect can be obtained in terms of constituting a high-capacity battery having a high energy density. However, there is a problem that the recombination efficiency of the dissociated disulfide bond is small and the stability in the charged state or the discharged state is insufficient.

また、同じく有機化合物を活物質に利用した電池として、導電性高分子を電極材料に用いた電池が提案されて(例えば、特許文献3参照)いる。しかしながら、このような導電性高分子を電極材料とする電池では、電池の軽量化という点では一定の効果が得られるものの、電池の大容量化という点においては、依然として不充分であった。   Similarly, a battery using a conductive polymer as an electrode material has been proposed as a battery using an organic compound as an active material (see, for example, Patent Document 3). However, in a battery using such a conductive polymer as an electrode material, a certain effect can be obtained in terms of reducing the weight of the battery, but it is still insufficient in terms of increasing the capacity of the battery.

一方、ラジカル化合物を活物質として用いる二次電池が開示されて(例えば、特許文献4、5参照)いる。この電池は容量密度が高く、充放電が安定であるためレート特性は良好であるが、ここに示された活物質材料は温度に対する安定性、寿命の低下等の問題があり、解決が望まれている。
米国特許第4833048号明細書 特許第2715778号明細書 米国特許第4442187号明細書 特開2002−151084号公報 特開2004−228008号公報
On the other hand, secondary batteries using radical compounds as active materials have been disclosed (see, for example, Patent Documents 4 and 5). This battery has a high capacity density and stable charge / discharge, so the rate characteristics are good. However, the active material shown here has problems such as stability against temperature and a decrease in life, and a solution is desired. ing.
US Pat. No. 4,833,048 Japanese Patent No. 2715778 U.S. Pat. No. 4,442,187 JP 2002-151084 A JP 2004-228008 A

本発明は、前記のような課題を解決するために、安定化されたラジカル化合物を含むことにより、エネルギー密度が大きく、保存性、かつ、サイクル特性の良好な二次電池を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a secondary battery having a large energy density, storage stability and good cycle characteristics by including a stabilized radical compound. And

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.少なくとも正極、負極、および電解質を構成要素とし、充電および放電の少なくとも一方の過程でラジカル反応を伴う有機化合物を活物質(ラジカル化合物)として含有する二次電池において、該有機化合物が下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする二次電池。   1. In a secondary battery having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituents, and an organic compound accompanied by a radical reaction in at least one of charging and discharging processes as an active material (radical compound), the organic compound has the following general formula ( A secondary battery comprising the compound represented by 1).

Figure 2010080391
Figure 2010080391

[式中、Xは水素結合形成基を表し、Rは置換または無置換のアルキル基、アリール基を表し、R〜Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基、エステル基、カルボニルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、スルホニル基、アルキルチオ基、アリールチオ、スルホンアミド基、スルファモイル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、−N(−O・)R、ポリマー鎖から選ばれる少なくとも1種を表す。]
2.前記一般式(1)におけるXが、−OH、−NHRa、−NHC(=O)Rb、−NHC(=O)NHRc、−NHC(=O)ORdまたは−NHSOReで表すことを特徴とする1に記載の二次電池。
[Raは水素原子、置換または無置換のアルキル基、アリール基を表し、Rb〜Reは置換または無置換のアルキル基、アリール基を表す。]
3.前記一般式(1)におけるR〜Rのうち、少なくとも1つが−N(−O・)R′であり、かつ−N(−O・)R′のオルト位が−X′で置換されていることを特徴とする1又は2に記載の二次電池。
[X′は、2におけるXと同義の基を表し、R′は置換または無置換のアルキル基、アリール基を表す。]
4.前記一般式(1)におけるR〜Rのうち、少なくとも1つがポリマー鎖であることを特徴とする1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
[Wherein, X represents a hydrogen bond-forming group, R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group, and R 2 to R 5 represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a hydroxyl group. , Carboxyl group, nitro group, trifluoromethyl group, amide group, ester group, carbonyloxy group, cyano group, halogen atom, alkoxy group, sulfonyl group, alkylthio group, arylthio, sulfonamido group, sulfamoyl group, amino group, alkyl It represents at least one selected from an amino group, an arylamino group, —N (—O ·) R 1 , and a polymer chain. ]
2. X in the general formula (1) is represented by —OH, —NHRa, —NHC (═O) Rb, —NHC (═O) NHRc, —NHC (═O) ORd or —NHSO 2 Re. 2. The secondary battery according to 1.
[Ra represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an aryl group, and Rb to Re represent a substituted or unsubstituted alkyl group or an aryl group. ]
3. At least one of R 2 to R 5 in the general formula (1) is —N (—O ·) R 1 ′, and the ortho position of —N (—O ·) R 1 ′ is —X ′. 3. The secondary battery according to 1 or 2, wherein the secondary battery is replaced.
[X ′ represents a group having the same meaning as X in 2, and R 1 ′ represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. ]
4). 4. The secondary battery according to any one of 1 to 3, wherein at least one of R 2 to R 5 in the general formula (1) is a polymer chain.

5.前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)または(3)であることを特徴とする1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。   5. 5. The secondary battery according to any one of 1 to 4, wherein the compound represented by the general formula (1) is the following general formula (2) or (3).

Figure 2010080391
Figure 2010080391

[式中、Xは、2におけるXと同義の基を表し、X′は、3におけるX′と同義の基を表す。R、R及びRは、前記一般式(1)のR、R及びRと同義の基を表し、R′は3におけるR′と同義の基を表す。]
6.前記一般式(2)または(3)で表される化合物におけるRまたはRのうち、少なくとも1つがポリマー鎖であることを特徴とする5に記載の二次電池。
[Wherein X represents a group having the same meaning as X in 2, and X ′ represents a group having the same meaning as X ′ in 3. R 1, R 2 and R 5 represents R 1, R 2 and R 5 group having the same meaning as in the general formula (1) represents R 1 'is R 1 at the 3' of the same meaning as that group. ]
6). 6. The secondary battery according to 5, wherein at least one of R 2 and R 5 in the compound represented by the general formula (2) or (3) is a polymer chain.

7.正極に1〜6のいずれか1項に記載のラジカル化合物を有することを特徴とする二次電池。   7). A secondary battery comprising the radical compound according to any one of 1 to 6 in a positive electrode.

本発明により、安定化されたラジカル化合物を含む、エネルギー密度が大きく、保存性、かつ、サイクル特性の良好な二次電池を提供することができた。   According to the present invention, it is possible to provide a secondary battery including a stabilized radical compound, having a large energy density, storage stability and good cycle characteristics.

本発明を更に詳しく説明する。本発明は、少なくとも正極、負極、および電解質を構成要素とし、充電反応および放電反応の少なくとも一方の過程でラジカル反応を伴う有機化合物を含有する二次電池である。該ラジカル反応を伴う有機化合物に一般式(1)で表される有機化合物は、水素結合性基を導入することでニトロキシルラジカルを安定化することが出来、より安定化された二次電池を得た。   The present invention will be described in more detail. The present invention is a secondary battery that includes at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituents and includes an organic compound that undergoes a radical reaction in at least one of a charging reaction and a discharging reaction. The organic compound represented by the general formula (1) can stabilize the nitroxyl radical by introducing a hydrogen bonding group into the organic compound accompanied by the radical reaction, and a more stabilized secondary battery can be obtained. Obtained.

本発明の二次電池の実施形態は例えば、図1の正面断面図に示すように、負極層1と正極層2とを、電解質を含んだセパレーター5を介して重ね合わせた構成を有している。本発明では、負極層1または正極層2に用いられる活物質が、ラジカル反応によりラジカル化合物を生成する有機化合物であり、生成したラジカル化合物は安定化されている。なお、生成したラジカルを安定化させると電池の活物質となる理由は、安定化されたラジカルが、さらに電気化学的な酸化還元を行うことが可能となるためと考えられる。組み上げられた上記構成は封止材6で封止する。   The embodiment of the secondary battery of the present invention has, for example, a configuration in which a negative electrode layer 1 and a positive electrode layer 2 are superposed via a separator 5 containing an electrolyte, as shown in the front sectional view of FIG. Yes. In the present invention, the active material used for the negative electrode layer 1 or the positive electrode layer 2 is an organic compound that generates a radical compound by a radical reaction, and the generated radical compound is stabilized. In addition, it is considered that the reason why the generated radical is stabilized becomes an active material of the battery is that the stabilized radical can further perform electrochemical oxidation-reduction. The assembled structure is sealed with a sealing material 6.

また、図2に二次電池の断面図を示すが、その構造は負極集電体3、負極層1、電解質を含んだセパレーター5、正極層2、および正極集電体4を順に重ね合わせた構造を有している。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the secondary battery. The structure is such that the negative electrode current collector 3, the negative electrode layer 1, the separator 5 containing the electrolyte, the positive electrode layer 2, and the positive electrode current collector 4 are sequentially stacked. It has a structure.

なお、本発明では、正極層および負極層の積層方法は特に限定されず、多層積層したものや集電体の両面に積層したものを組み合わせたもの、巻回したもの等が利用できる。   In the present invention, the method for laminating the positive electrode layer and the negative electrode layer is not particularly limited, and a multi-layered laminate, a combination of laminates on both sides of a current collector, a wound one, or the like can be used.

(1)活物質
(一般式(1)で表される化合物)
一般式(1)において、Xは水素結合形成基を表す。水素結合形成基とは、水素結合を形成する基であればよく、好ましくは、−OH、−NHRa、−NHC(=O)Rb、−NHC(=O)NHRc、−NHC(=O)ORdまたは−NHSOReで表される基を表す。Ra〜Re及びR1、R1′で表されるアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、i−プロピル、ヒドロキシエチル、ステアリル、ドデシル、エイコシル、ドコシル、オレイル等が挙げられ、アリール基としてはフェニル、ナフチル等が挙げられる。置換基としては、特に限定はなく、例えば、アルキル基(メチル、エチル、i−プロピル、ヒドロキシエチル、ステアリル、ドデシル、エイコシル、ドコシル、オレイル等)、シクロアルキル基(シクロプロピル、シクロヘキシル等)、アリール基(フェニル、p−テトラデカニルオキシフェニル、o−オクタデカニルアミノフェニル、ナフチル、ヒドロキシフェニル等)、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基(アセトアミド、ベンズアミド等)、カルバモイル基(メチルカルバモイル、ブチルカルバモイル、フェニルカルバモイル等)、エステル基(エチルオキシカルボニル、i−プロピルオキシカルボニル、フェニルオキシカルボニル等)、カルボニルオキシ基(メチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、フェニルカルボニルオキシ等)、シアノ基、ハロゲン原子(塩素、臭素、沃素、フッ素)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、ブトキシ等)、アリールオキシ基(フェノキシ、ナフチルオキシ等)、スルホニル基(メタンスルホニル、p−トルエンスルホニル等)、アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ等)、アリールチオ(フェニルチオ等)、スルホンアミド基(メタンスルホンアミド、ドデシルスルホンアミド、p−トルエンスルホンアミド等)、スルファモイル基(メチルスルファモイル、フェニルスルファモイル等)、アミノ基、アルキルアミノ基(エチルアミノ、ジメチルアミノ、ヒドロキシアミノ等)、アリールアミノ基(フェニルアミノ、ナフチルアミノ等)が挙げられる。
(1) Active material (compound represented by general formula (1))
In the general formula (1), X represents a hydrogen bond forming group. The hydrogen bond forming group may be any group that forms a hydrogen bond, and preferably —OH, —NHRa, —NHC (═O) Rb, —NHC (═O) NHRc, —NHC (═O) ORd. Or represents the group represented by -NHSO 2 Re. Examples of the alkyl group represented by Ra to Re and R1, R1 ′ include methyl, ethyl, i-propyl, hydroxyethyl, stearyl, dodecyl, eicosyl, docosyl, oleyl and the like, and aryl groups include phenyl, And naphthyl. The substituent is not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups (methyl, ethyl, i-propyl, hydroxyethyl, stearyl, dodecyl, eicosyl, docosyl, oleyl, etc.), cycloalkyl groups (cyclopropyl, cyclohexyl, etc.), aryl Groups (phenyl, p-tetradecanyloxyphenyl, o-octadecanylaminophenyl, naphthyl, hydroxyphenyl, etc.), hydroxyl groups, carboxyl groups, nitro groups, trifluoromethyl groups, amide groups (acetamide, benzamide, etc.), Carbamoyl groups (methylcarbamoyl, butylcarbamoyl, phenylcarbamoyl, etc.), ester groups (ethyloxycarbonyl, i-propyloxycarbonyl, phenyloxycarbonyl, etc.), carbonyloxy groups (methylcarbonyloxy, Pyrcarbonyloxy, phenylcarbonyloxy, etc.), cyano group, halogen atom (chlorine, bromine, iodine, fluorine), alkoxy group (methoxy, ethoxy, butoxy, etc.), aryloxy group (phenoxy, naphthyloxy, etc.), sulfonyl group ( Methanesulfonyl, p-toluenesulfonyl, etc.), alkylthio group (methylthio, ethylthio, butylthio, etc.), arylthio (phenylthio, etc.), sulfonamide group (methanesulfonamide, dodecylsulfonamide, p-toluenesulfonamide, etc.), sulfamoyl group ( Methylsulfamoyl, phenylsulfamoyl etc.), amino group, alkylamino group (ethylamino, dimethylamino, hydroxyamino etc.), arylamino group (phenylamino, naphthylamino etc.).

〜Rは水素原子、アルキル基(メチル、エチル、i−プロピル、ヒドロキシエチル、ステアリル、ドデシル、エイコシル、ドコシル、オレイル等)、シクロアルキル基(シクロプロピル、シクロヘキシル等)、アリール基(フェニル、p−テトラデカニルオキシフェニル、o−オクタデカニルアミノフェニル、ナフチル、ヒドロキシフェニル等)、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基(アセトアミド、ベンズアミド等)、カルバモイル基(メチルカルバモイル、ブチルカルバモイル、フェニルカルバモイル等)、エステル基(エチルオキシカルボニル、i−プロピルオキシカルボニル、フェニルオキシカルボニル等)、カルボニルオキシ基(メチルカルボニルオキシ、プロピルカルボニルオキシ、フェニルカルボニルオキシ等)、シアノ基、ハロゲン原子(塩素、臭素、沃素、フッ素)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、ブトキシ等)、アリールオキシ基(フェノキシ、ナフチルオキシ等)、スルホニル基(メタンスルホニル、p−トルエンスルホニル等)、アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ、ブチルチオ等)、アリールチオ(フェニルチオ等)、スルホンアミド基(メタンスルホンアミド、ドデシルスルホンアミド、p−トルエンスルホンアミド等)、スルファモイル基(メチルスルファモイル、フェニルスルファモイル等)、アミノ基、アルキルアミノ基(エチルアミノ、ジメチルアミノ、ヒドロキシアミノ等)、アリールアミノ基(フェニルアミノ、ナフチルアミノ等)、−N(−O・)R、ポリマー鎖は重合性基を有するモノマーを公知の方法で重合したポリマーであればよく、特に限定はされない。例えば、下記構造が挙げられる。 R 2 to R 5 are a hydrogen atom, an alkyl group (methyl, ethyl, i-propyl, hydroxyethyl, stearyl, dodecyl, eicosyl, docosyl, oleyl, etc.), a cycloalkyl group (cyclopropyl, cyclohexyl, etc.), an aryl group (phenyl). , P-tetradecanyloxyphenyl, o-octadecanylaminophenyl, naphthyl, hydroxyphenyl, etc.), hydroxyl group, carboxyl group, nitro group, trifluoromethyl group, amide group (acetamide, benzamide, etc.), carbamoyl group ( Methylcarbamoyl, butylcarbamoyl, phenylcarbamoyl, etc.), ester groups (ethyloxycarbonyl, i-propyloxycarbonyl, phenyloxycarbonyl, etc.), carbonyloxy groups (methylcarbonyloxy, propylcarbonyl) Xy, phenylcarbonyloxy, etc.), cyano group, halogen atom (chlorine, bromine, iodine, fluorine), alkoxy group (methoxy, ethoxy, butoxy, etc.), aryloxy group (phenoxy, naphthyloxy, etc.), sulfonyl group (methanesulfonyl) , P-toluenesulfonyl etc.), alkylthio group (methylthio, ethylthio, butylthio etc.), arylthio (phenylthio etc.), sulfonamide group (methanesulfonamide, dodecylsulfonamide, p-toluenesulfonamide etc.), sulfamoyl group (methylsulfuramide) Famoiru, phenylsulfamoyl, etc.), an amino group, an alkylamino group (ethylamino, dimethylamino, hydroxyamino, etc.), an arylamino group (phenylamino, naphthylamino, etc.), - N (-O ·) R 1, Polymer chain There is no particular limitation as long as it is a polymer obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable group by a known method. For example, the following structure is mentioned.

Figure 2010080391
Figure 2010080391

式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、R″はアルキレン基またはアリーレン基を表す。   In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R ″ represents an alkylene group or an arylene group.

以下、一般式(1)で表される化合物を記載するが、これらに限定されることはない。   Hereinafter, although the compound represented by General formula (1) is described, it is not limited to these.

Figure 2010080391
Figure 2010080391

Figure 2010080391
Figure 2010080391

Figure 2010080391
Figure 2010080391

Figure 2010080391
Figure 2010080391

一般式(1)で表される化合物がポリマー鎖を含有する時の重量平均分子量は、特に限定はないが、標準ポリスチレン(例えばSTK標準ポリスチレン(東ソー(株)製))を利用して作成した校正曲線から換算し、好ましくは、Mw3000以上1000000以下、より好ましくは、10000以上500000以下、最も好ましくは30000以上200000以下である。   The weight average molecular weight when the compound represented by the general formula (1) contains a polymer chain is not particularly limited, but was prepared using standard polystyrene (for example, STK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)). Converted from the calibration curve, it is preferably Mw 3000 or more and 1000000 or less, more preferably 10,000 or more and 500000 or less, and most preferably 30000 or more and 200000 or less.

本発明において、本発明化合物以外のラジカル化合物を併用することも可能であり、該ラジカル化合物の種類は特に限定されるものではない。このようなラジカル化合物としては、例えば、オキシラジカル化合物、ニトロキシルラジカル化合物、窒素ラジカル化合物、炭素ラジカル化合物、ホウ素ラジカル化合物、および硫黄ラジカル化合物等の有機化合物が挙げられる。   In the present invention, a radical compound other than the compound of the present invention can be used in combination, and the type of the radical compound is not particularly limited. Examples of such radical compounds include organic compounds such as oxy radical compounds, nitroxyl radical compounds, nitrogen radical compounds, carbon radical compounds, boron radical compounds, and sulfur radical compounds.

上記ラジカル化合物の具体例としては、例えば、下記一般式(RA−1)〜(RA−14)のような化合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。   Specific examples of the radical compound include compounds such as the following general formulas (RA-1) to (RA-14), but are not limited thereto.

Figure 2010080391
Figure 2010080391

一般式(1)で表される化合物の合成例を以下に示すが、その他公知の処方にて合成することが出来る。   Although the synthesis example of the compound represented by General formula (1) is shown below, it can synthesize | combine by another well-known prescription.

<合成例1 例示化合物(1)>   <Synthesis Example 1 Exemplary Compound (1)>

Figure 2010080391
Figure 2010080391

化合物(1−a)10g(0.024mol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.83g(0.071mmol)、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(0.026g)、トリ−n−ブチル(ビニル)スズ9.3g(0.0115mol)をトルエン150mlに溶解して、100℃で15時間攪拌した。反応終了後、水を加えて酢酸エチルで抽出した。有機層の溶媒を減圧除去して、得られた残渣をカラムクロマトグラフィーで精製して、化合物(1−b)6.8g(収率78%)を得た。構造は、NMR、MSスペクトルにて同定した。   Compound (1-a) 10 g (0.024 mol), tetrakis (triphenylphosphine) palladium 0.83 g (0.071 mmol), 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol (0.026 g), tri -9.3 g (0.0115 mol) of n-butyl (vinyl) tin was dissolved in 150 ml of toluene and stirred at 100 ° C. for 15 hours. After completion of the reaction, water was added and extracted with ethyl acetate. The solvent of the organic layer was removed under reduced pressure, and the resulting residue was purified by column chromatography to obtain 6.8 g (yield 78%) of compound (1-b). The structure was identified by NMR and MS spectra.

化合物(1−b)5.0g(0.0138mol)をトルエン10mlに溶解し、AIBN 6.4mgを加えて、75℃で15時間攪拌した。反応液を放冷してメタノールへあけて分散させた。得られた固形物をろ過、乾燥して化合物(1−c)4.3g(収率86%)を得た。   Compound (1-b) 5.0 g (0.0138 mol) was dissolved in 10 ml of toluene, 6.4 mg of AIBN was added, and the mixture was stirred at 75 ° C. for 15 hours. The reaction solution was allowed to cool and poured into methanol for dispersion. The obtained solid was filtered and dried to obtain 4.3 g of Compound (1-c) (yield 86%).

化合物(1−c)4.0gをTHF1000mlに溶解して、テトラブチルアンモニウムフロライド10gを加えて、室温で3時間攪拌した。反応終了後、酸化銀13.7gを加えて、さらに室温で12時間攪拌した。析出物をろ過して、得られたろ液をメタノールへあけて分散した。得られた固形物をろ過、乾燥して化合物(1)3.2gを得た。GPCより求めた重量平均分子量はMw=52000、分散度はMw/Mn=2.87であった。   4.0 g of compound (1-c) was dissolved in 1000 ml of THF, 10 g of tetrabutylammonium fluoride was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, 13.7 g of silver oxide was added, and the mixture was further stirred at room temperature for 12 hours. The precipitate was filtered, and the obtained filtrate was poured into methanol and dispersed. The obtained solid was filtered and dried to obtain 3.2 g of Compound (1). The weight average molecular weight determined by GPC was Mw = 52000, and the degree of dispersion was Mw / Mn = 2.87.

<合成例2 例示化合物(28)>   <Synthesis Example 2 Exemplary Compound (28)>

Figure 2010080391
Figure 2010080391

化合物(28−a)6.0g(9.66mmol)をトルエン12mlに溶解し、AIBN 47mgを加えて、75℃で15時間攪拌した。反応液を放冷してメタノールへあけて分散させた。得られた固形物をろ過、乾燥して化合物(28−b)4.0g(収率67%)を得た。   6.0 g (9.66 mmol) of the compound (28-a) was dissolved in 12 ml of toluene, 47 mg of AIBN was added, and the mixture was stirred at 75 ° C. for 15 hours. The reaction solution was allowed to cool and poured into methanol for dispersion. The obtained solid was filtered and dried to obtain 4.0 g (yield 67%) of compound (28-b).

化合物(28−b)3.0gをTHF800mlに溶解して、テトラブチルアンモニウムフロライド8.8gを加えて、室温で3時間攪拌した。反応終了後、酸化銀6.0gを加えて、さらに室温で12時間攪拌した。析出物をろ過して、得られたろ液をメタノールへあけて分散した。得られた固形物をろ過、乾燥して化合物(28)2.6gを得た。GPCより求めた重量平均分子量はMw=47000、分散度はMw/Mn=3.86であった。   Compound (28-b) (3.0 g) was dissolved in THF (800 ml), tetrabutylammonium fluoride (8.8 g) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. After completion of the reaction, 6.0 g of silver oxide was added, and the mixture was further stirred at room temperature for 12 hours. The precipitate was filtered, and the obtained filtrate was poured into methanol and dispersed. The obtained solid was filtered and dried to obtain 2.6 g of compound (28). The weight average molecular weight determined by GPC was Mw = 47000, and the degree of dispersion was Mw / Mn = 3.86.

(ラジカル化合物以外)
本発明では、充放電反応の過程でラジカル化合物を生成する材料を、正極および負極またはいずれか一方の電極の活物質として使用することができるが、エネルギー密度の観点からすると、特に正極の活物質として使用することが好ましい。
(Other than radical compounds)
In the present invention, a material that generates a radical compound in the course of the charge / discharge reaction can be used as an active material for the positive electrode and / or the negative electrode. It is preferable to use as.

なお、これらの材料を正極および負極のどちらか一方の電極の活物質として用いる場合には、以下に挙げる材料を他の電極の活物質として用いることができる。すなわち、負極層の活物質としてラジカル化合物を生成する材料を用いる場合には、正極層の活物質として金属酸化物粒子、ジスルフィド化合物、および導電性高分子等が用いられる。ここで、金属酸化物としては、例えば、LiMnO、LiMn(0<x<2)等のマンガン酸リチウムもしくはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム、MnO、LiCoO、LiNiO、またはLi(0<x<2)等が、ジスルフィド化合物としては、ジチオグリコール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、S−トリアジン−2,4,6−トリチオール等が、また、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリピロール等がそれぞれ挙げられる。本発明では、これらの正極層材料を一種単独または二種以上を組み合わせて使用することができ、さらに、従来公知の活物質とこれらの材料とを混合して複合活物質として用いることも好ましい。 In addition, when using these materials as an active material of any one of a positive electrode and a negative electrode, the material listed below can be used as an active material of another electrode. That is, when a material that generates a radical compound is used as the active material of the negative electrode layer, metal oxide particles, a disulfide compound, a conductive polymer, and the like are used as the active material of the positive electrode layer. Here, examples of the metal oxide include lithium manganate such as LiMnO 2 and Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2) or lithium manganate having a spinel structure, MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Or Li x V 2 O 5 (0 <x <2) and the like, and disulfide compounds include dithioglycol, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, S-triazine-2,4,6-trithiol. In addition, examples of the conductive polymer include polyacetylene, polyphenylene, polyaniline, and polypyrrole. In the present invention, these positive electrode layer materials can be used singly or in combination of two or more, and it is also preferable to mix a conventionally known active material and these materials to use as a composite active material.

一方、正極層の活物質としてラジカル化合物を生成する材料を用いる場合には、負極層の活物質として、グラファイト、非晶質カーボン、リチウム金属、リチウム合金、リチウムイオン吸蔵炭素、および導電性高分子等の一種単独または二種以上の組み合わせが用いられる。これらの形状としては特に限定されず、例えば、リチウム金属では薄膜状のもの以外に、バルク状のもの、粉末を固めたもの、繊維状のもの、フレーク状のもの等を使用することができる。   On the other hand, when a material that generates a radical compound is used as the active material of the positive electrode layer, graphite, amorphous carbon, lithium metal, lithium alloy, lithium ion storage carbon, and conductive polymer are used as the active material of the negative electrode layer. These are used alone or in combination of two or more. These shapes are not particularly limited. For example, in addition to a thin film of lithium metal, a bulk shape, a powdered shape, a fiber shape, a flake shape, or the like can be used.

(2)結着剤
本発明では、各構成材料間の結びつきを強めるために、結着剤を用いることもできる。このような結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、各種ポリウレタン等の樹脂バインダーが挙げられる。
(2) Binder In the present invention, a binder can also be used in order to strengthen the bond between the constituent materials. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, styrene / butadiene copolymer rubber, polypropylene, polyethylene, polyimide, and various polyurethanes. And a resin binder.

(3)触媒
本発明では、電極反応をより潤滑に行うために、酸化還元反応を促進させる触媒を用いることもできる。このような触媒としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子、ピリジン誘導体、ピロリドン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、アクリジン誘導体等の塩基性化合物、および金属イオン錯体等が挙げられる。
(3) Catalyst In the present invention, a catalyst that promotes the oxidation-reduction reaction can also be used in order to perform the electrode reaction more smoothly. Examples of such catalysts include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene, basic compounds such as pyridine derivatives, pyrrolidone derivatives, benzimidazole derivatives, benzothiazole derivatives, and acridine derivatives, and metal ion complexes. Is mentioned.

(4)集電体
本発明における集電体とは、導電体で形成されており、電池の電極から発生する電荷が集められるものである。本発明では、負極集電体3、正極集電体4として、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、およびステンレス等の金属箔、金属平板、メッシュ状電極、および炭素電極等を用いることができる。また、このような集電体に触媒効果を持たせたり、活物質と集電体とを化学結合させたりしてもよい。
(4) Current collector The current collector in the present invention is formed of a conductor and collects electric charges generated from battery electrodes. In the present invention, as the negative electrode current collector 3 and the positive electrode current collector 4, a metal foil such as nickel, aluminum, copper, gold, silver, aluminum alloy, and stainless steel, a metal flat plate, a mesh electrode, a carbon electrode, or the like is used. be able to. Further, such a current collector may have a catalytic effect, or the active material and the current collector may be chemically bonded.

(5)セパレーターおよび封止剤
本発明におけるセパレーター5は、正極層と負極層が接触しないようにするものであり、多孔質フィルム、不織布などの材料を用いることができる。さらにこのようなセパレーターは、電解質を含ませて構成することも好ましい。ただし、上記の電解質として、イオン伝導性高分子を用いる場合には、セパレーターそのものを省略することもできる。また、本発明における封止材6についても、特に制限されるものではなく、電池の外装に用いられる従来公知の材料が用いられる。
(5) Separator and Sealing Agent The separator 5 in the present invention prevents the positive electrode layer and the negative electrode layer from contacting each other, and a material such as a porous film or a nonwoven fabric can be used. Further, such a separator is preferably configured to contain an electrolyte. However, when an ion conductive polymer is used as the electrolyte, the separator itself can be omitted. Further, the sealing material 6 in the present invention is not particularly limited, and a conventionally known material used for a battery exterior is used.

(6)電解質
本発明において、電解質は、負極層1と正極層2の両極間の荷電担体輸送を行うものであり、一般には室温で10−5〜10−1S/cmのイオン伝導性を有している。本発明では、電解質として、例えば、電解質塩を溶剤に溶解した電解液を利用することができる。このような電解質塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON、Li(CFSOC、Li(CSOC等の従来公知の材料を用いることができる。
(6) Electrolyte In the present invention, the electrolyte performs charge carrier transport between both the negative electrode layer 1 and the positive electrode layer 2, and generally has an ionic conductivity of 10 −5 to 10 −1 S / cm at room temperature. Have. In the present invention, for example, an electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a solvent can be used as the electrolyte. Examples of such an electrolyte salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, and Li (CF 3 Conventionally known materials such as SO 2 ) 3 C and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 3 C can be used.

また、電解質塩の溶剤としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶媒を用いることができる。なお、本発明では、これらの溶剤を一種単独または二種以上の混合溶剤として用いることもできる。   Examples of the electrolyte salt solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. An organic solvent such as can be used. In the present invention, these solvents can be used alone or as a mixed solvent of two or more.

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

(7)形状
また、電池の形状についても、特に限定されず、円筒型電池、コイン型電池、角型電池、フィルム型電池、ボタン型電池等の形状に適用することができる。
(7) Shape In addition, the shape of the battery is not particularly limited, and can be applied to shapes of a cylindrical battery, a coin battery, a square battery, a film battery, a button battery, and the like.

以下、本発明について、より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
(1)電池の作製
ガス精製装置を備えたドライボックス中で、アルゴンガス雰囲気下、ガラス製容器に化合物(1)50mgと、補助導電材としてグラファイト粉末60mgとを混合し、これに、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体20mgとテトラヒドロフラン1gとをさらに加えて、全体が均一になるまでさらに数分間混合したところ、黒色のスラリーが得られた。
Example 1
(1) Production of battery In a dry box equipped with a gas purifier, 50 mg of compound (1) and 60 mg of graphite powder as an auxiliary conductive material were mixed in a glass container under an argon gas atmosphere. When 20 mg of vinylidene-hexafluoropropylene copolymer and 1 g of tetrahydrofuran were further added and further mixed for several minutes until the whole became uniform, a black slurry was obtained.

続いて、得られたスラリー200mgを、リード線を備えたアルミニウム箔(面積:1.5cm×1.5cm、厚さ:100μm)の表面に滴下し、ワイヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開し、室温で60分間放置したところ、溶剤のテトラヒドロフランが蒸発し、アルミニウム箔上に電極層が形成された。   Subsequently, 200 mg of the obtained slurry was dropped on the surface of an aluminum foil (area: 1.5 cm × 1.5 cm, thickness: 100 μm) provided with lead wires, so that the entire thickness was uniform with a wire bar. When the mixture was allowed to stand at room temperature for 60 minutes, the solvent tetrahydrofuran evaporated, and an electrode layer was formed on the aluminum foil.

次に、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体600mgと、1mol/lのLiPFを電解質塩として含んだアクセプタ−数18.9の炭酸プロピレン溶液からなる電解液1,400mgとを混合し、これにテトラヒドロフラン11.3gをさらに加えて室温で攪拌した。フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体が溶解した後、段差をつけたガラス板上にこの溶液を塗布し、室温で一時間放置してテトラヒドロフランを自然乾燥させ、厚さが1mmのゲル電解質膜のキャストフィルムを得た。 Next, 600 mg of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer and 1,400 mg of an electrolyte solution made of a propylene carbonate solution having an acceptor number of 18.9 containing 1 mol / l LiPF 6 as an electrolyte salt were mixed, To this was further added 11.3 g of tetrahydrofuran, and the mixture was stirred at room temperature. After the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is dissolved, this solution is applied onto a stepped glass plate, and allowed to stand at room temperature for 1 hour to naturally dry tetrahydrofuran, and a gel electrolyte membrane having a thickness of 1 mm A cast film was obtained.

次に、電極層を形成したアルミニウム箔に、2.0cm×2.0cmに切り出したゲル電解質膜を積層し、さらに、リード線を備えたリチウム張り合わせ銅箔(リチウム膜厚30μm、銅箔の膜厚20μm)を重ね合わせた後、全体を厚さ5mmのポリテトラフルオロエチレン製シートで挟み、圧力を加えて電池101を作製した。   Next, a gel electrolyte film cut out to 2.0 cm × 2.0 cm is laminated on the aluminum foil on which the electrode layer is formed, and further a lithium-laminated copper foil (lithium film thickness 30 μm, copper foil film) provided with a lead wire After stacking 20 μm thick), the whole was sandwiched between 5 mm thick polytetrafluoroethylene sheets, and pressure was applied to produce a battery 101.

化合物(1)に代えて、表1に記載のラジカル化合物を使用したこと以外は上記と同様にして電池102〜112を作製した。   Batteries 102 to 112 were produced in the same manner as described above except that the radical compounds listed in Table 1 were used instead of the compound (1).

Figure 2010080391
Figure 2010080391

Figure 2010080391
Figure 2010080391

比較化合物1の重量平均分子量Mwは89000、分散度Mw/Mnは3.3であった。   The weight average molecular weight Mw of the comparative compound 1 was 89000, and dispersion degree Mw / Mn was 3.3.

(2)電池の評価
以上のように作製した電池101を定電流で(0.1mA)、カットオフ電圧は充電4.2V、放電2.5Vで充放電を行った。その結果、2.9V付近に電圧平坦部が認められ、電池として動作していることが確認された。さらに、この電池を繰り返し充放電したところ、10サイクル以上にわたって充放電が可能であり、二次電池として動作することが確認された。その他電池102〜112も同様に二次電池として動作することが確認された。
(2) Evaluation of Battery The battery 101 manufactured as described above was charged and discharged at a constant current (0.1 mA), with a cut-off voltage of 4.2 V for charging and 2.5 V for discharging. As a result, a flat voltage portion was observed in the vicinity of 2.9 V, and it was confirmed that the device was operating as a battery. Furthermore, when this battery was repeatedly charged / discharged, it was confirmed that it could be charged / discharged over 10 cycles or more and operated as a secondary battery. It was confirmed that the other batteries 102 to 112 also operate as secondary batteries.

(3)保存性の評価
得られた電池101〜112と同一構造の電池を、それぞれ多数個作製し、初期充放電を10サイクル行った。続いて前記と同一条件による充電後、60℃に設定した防爆構造の恒温槽内にそれぞれの電池を5個ずつ保存した。7日後、電池を取り出し、前記と同一条件による放電を行い、「保存後放電容量」を測定した。各電池について、次の算出式に従い「自己放電率(%)」を算出した。
(3) Evaluation of preservability A large number of batteries each having the same structure as the obtained batteries 101 to 112 were produced, and initial charge / discharge was performed 10 cycles. Subsequently, after charging under the same conditions as described above, five batteries were stored in a thermostatic chamber having an explosion-proof structure set to 60 ° C. Seven days later, the battery was taken out, discharged under the same conditions as described above, and the “discharge capacity after storage” was measured. For each battery, “self-discharge rate (%)” was calculated according to the following calculation formula.

Figure 2010080391
Figure 2010080391

次に、同一条件で充電及び放電を行った。これにより、得られた放電容量を「回復放電容量」とし、各電池について、前記「保存前放電容量」に対する比を求め、「回復容量率(%)」とした。   Next, charging and discharging were performed under the same conditions. Thus, the obtained discharge capacity was set as “recovery discharge capacity”, and the ratio of each battery to the “discharge capacity before storage” was obtained and set as “recovery capacity ratio (%)”.

Figure 2010080391
Figure 2010080391

表2から明らかな通り、少なくとも正極、負極、電解質を構成要素とし、本発明化合物を活物質として使用した本発明の二次電池は、充放電時のサイクル性も良好で、その保存性についても向上していることが判る。   As is clear from Table 2, the secondary battery of the present invention using at least the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte as components and using the compound of the present invention as an active material has good cycleability during charge and discharge, and the storage stability is also good. It turns out that it is improving.

本発明に係る二次電池の正面断面図である。It is front sectional drawing of the secondary battery which concerns on this invention. 本発明に係る二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the secondary battery which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 負極層
2 正極層
3 負極集電体
4 正極集電体
5 セパレーター
6 封止材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode layer 2 Positive electrode layer 3 Negative electrode collector 4 Positive electrode collector 5 Separator 6 Sealing material

Claims (7)

少なくとも正極、負極、および電解質を構成要素とし、充電および放電の少なくとも一方の過程でラジカル反応を伴う有機化合物を活物質(ラジカル化合物)として含有する二次電池において、該有機化合物が下記一般式(1)で表される化合物であることを特徴とする二次電池。
Figure 2010080391
[式中、Xは水素結合形成基を表し、Rは置換または無置換のアルキル基、アリール基を表し、R〜Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基、エステル基、カルボニルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、スルホニル基、アルキルチオ基、アリールチオ、スルホンアミド基、スルファモイル基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、−N(−O・)R、ポリマー鎖から選ばれる少なくとも1種を表す。]
In a secondary battery having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as constituents, and an organic compound accompanied by a radical reaction in at least one of charging and discharging processes as an active material (radical compound), the organic compound has the following general formula ( A secondary battery comprising the compound represented by 1).
Figure 2010080391
[Wherein, X represents a hydrogen bond-forming group, R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group, and R 2 to R 5 represent a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a hydroxyl group. , Carboxyl group, nitro group, trifluoromethyl group, amide group, ester group, carbonyloxy group, cyano group, halogen atom, alkoxy group, sulfonyl group, alkylthio group, arylthio, sulfonamido group, sulfamoyl group, amino group, alkyl It represents at least one selected from an amino group, an arylamino group, —N (—O ·) R 1 , and a polymer chain. ]
前記一般式(1)におけるXが、−OH、−NHRa、−NHC(=O)Rb、−NHC(=O)NHRc、−NHC(=O)ORdまたは−NHSOReで表すことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
[Raは水素原子、置換または無置換のアルキル基、アリール基を表し、Rb〜Reは置換または無置換のアルキル基、アリール基を表す。]
X in the general formula (1) is represented by —OH, —NHRa, —NHC (═O) Rb, —NHC (═O) NHRc, —NHC (═O) ORd or —NHSO 2 Re. The secondary battery according to claim 1.
[Ra represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group or an aryl group, and Rb to Re represent a substituted or unsubstituted alkyl group or an aryl group. ]
前記一般式(1)におけるR〜Rのうち、少なくとも1つが−N(−O・)R′であり、かつ−N(−O・)R′のオルト位が−X′で置換されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池。
[X′は、請求項2におけるXと同義の基を表し、R′は置換または無置換のアルキル基、アリール基を表す。]
At least one of R 2 to R 5 in the general formula (1) is —N (—O ·) R 1 ′, and the ortho position of —N (—O ·) R 1 ′ is —X ′. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is replaced.
[X ′ represents a group having the same meaning as X in claim 2, and R 1 ′ represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. ]
前記一般式(1)におけるR〜Rのうち、少なくとも1つがポリマー鎖であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。 4. The secondary battery according to claim 1, wherein at least one of R 2 to R 5 in the general formula (1) is a polymer chain. 5. 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)または(3)であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。
Figure 2010080391
[式中、Xは、請求項2におけるXと同義の基を表し、X′は、請求項3におけるX′と同義の基を表す。R、R及びRは、前記一般式(1)のR、R及びRと同義の基を表し、R′は請求項3におけるR′と同義の基を表す。]
5. The secondary battery according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) is the following general formula (2) or (3).
Figure 2010080391
[Wherein, X represents a group having the same meaning as X in claim 2, and X ′ represents a group having the same meaning as X ′ in claim 3.] R 1, R 2 and R 5 represents R 1, R 2 and R 5 group having the same meaning as in the general formula (1), R 1 'is R 1 in claim 3' represents a group of the same meaning as. ]
前記一般式(2)または(3)で表される化合物におけるRまたはRのうち、少なくとも1つがポリマー鎖であることを特徴とする請求項5に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 5, wherein at least one of R 2 and R 5 in the compound represented by the general formula (2) or (3) is a polymer chain. 正極に請求項1〜6のいずれか1項に記載のラジカル化合物を有することを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising the radical compound according to any one of claims 1 to 6 on a positive electrode.
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