本发明专利技术的蓄电装置用电极活性物质包含酮化合物，所述酮化合物在分子内包含５元或７元环结构、并且在形成上述环结构的原子中连续存在的至少３个原子与酮基结合。本发明专利技术的蓄电装置用电极活性物质的重量能量密度高、氧化还原反应的可逆性优异。通过采用本发明专利技术的蓄电装置用电极活性物质可获得具有高容量和高电压且充放电循环特性优异的蓄电装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及蓄电装置用电极活性物质、蓄电装置以及电子设备和运输设备。更具体地说，本专利技术主要涉及蓄电装置用电极活性物质的改进。
技术介绍
近年来，随着电子技术的进步，移动电话、便携型个人计算机、便携信息终端(PDA，Personal Data Assistance)、便携型游戏机等便携型电子设备迅速普及。相应地，作为便携型电子设备的电源，能够反复充放电的二次电池等蓄电装置的需要增加。在这些中，锂离子二次电池由于电动势和能量密度高、比较容易适应小型化，因而作为便携型电子设备的电源而广泛应用。 由于便携型电子设备的广泛应用，要求便携型电子设备提高轻量化、小型化、多功能化等性能。于是，期望作为这样的便携型电子设备的电源而使用的电池例如高能量密度化。为了电池的高能量密度化，采用能量密度高的电极活性物质的方法是有效的。因此，在正极活性物质和负极活性物质两者中，对能量密度高的新颖材料进行了积极地研究开发。 例如，研究了将能够可逆地发生氧化还原反应的有机化合物用作电极活性物质。有机化合物的比重为1g/cm3左右，比以往用作电极活性物质的钴酸锂等无机氧化物更轻量。因此，认为通过采用有机化合物作为电极活性物质，可以获得重量能量密度高的蓄电装置。此外，由于不采用重金属作为电极活性物质，因而能够降低稀有金属资源的枯竭、由此引起的资源价格的变动风险、由重金属泄漏引起的环境污染等风险。 以将有机化合物用作电极活性物质的研究开发为例，提出在电解质为水溶液类的情况下，在电极活性物质中采用醌类有机化合物(例如，参照专利文献1～3)。醌类有机化合物通常是指具有芳香环和与芳香环结合的2个酮部位(C＝O)的化合物及其衍生物。 在专利文献1中，提出将在芳香环的对位引入2个酮部位(C＝O)的有机化合物(以下称为“对醌化合物”)或在芳香环的邻位引入2个酮部位的有机化合物(以下称为“邻醌化合物”)用作水溶液类二次电池的电极活性物质。在专利文献2和3中提出将对醌化合物高分子化后的聚合物用作水溶液类二次电池的电极活性物质。 专利文献1～3的二次电池中的充放电反应通过在酮部位(C＝O)附加和消除质子(C-OH)而进行。在这些专利文献中记载了通过将醌类有机化合物用作电极活性物质，可以获得可逆性即充放电循环特性优异的二次电池。然而，由于这些水溶液类的二次电池电池电压通常低至1～2V左右，不如电池电压为3～4V左右的锂离子二次电池，因此难以获得锂离子二次电池此类的能量密度高的蓄电装置。 即使在期望能量密度比水溶液类二次电池更高的非水类蓄电装置中，也已研究了可以在电极活性物质中采用醌类有机化合物。例如，提出在将溶解有锂盐的有机溶剂用作电解质的蓄电装置的电极活性物质中采用醌类有机化合物(例如，参照专利文献4和5)。在专利文献4中，将作为邻醌化合物之一的9，10-菲醌用作电极活性物质。在专利文献5中，将对醌化合物高分子化的材料用作电极活性物质。 此外，提出将玫棕酸盐、1，2，3，5，6，7-六羟基蒽醌(rufigallic acid)盐及其氧化化合物、鞣花酸及其氧化化合物等芳香环的邻位或对位具有醌部位的醌类有机化合物用作锂离子二次电池的电极活性物质(例如，参照专利文献6)。 然而，将采用醌类有机化合物的以往非水类蓄电装置与采用了钴酸锂等无机氧化物的以往蓄电装置进行比较，采用醌类有机化合物的以往非水类蓄电装置不能充分获得可逆性、放电电压较低，因而难以实用化。 专利文献1特开平4-87258号公报 专利文献2特开平11-126610号公报 专利文献3特开2000-40527号公报 专利文献4特开昭56-86466号公报 专利文献5特开平10-154512号公报 专利文献6特表2001-512526号公报
技术实现思路
本专利技术的目的是提供重量能量密度高、氧化还原反应的可逆性优异的电极活性物质，包含该电极活性物质、具有高容量和高电压、充放电循环特性优异的蓄电装置以及包含该蓄电装置的电子设备和运输设备。 本专利技术涉及包含酮化合物的蓄电装置用电极活性物质，所述酮化合物在分子内包含5元环或7元环的环结构、并且在形成上述环结构的原子中连续存在的至少3个原子与酮基结合。 优选地，酮化合物具有下述通式(1)所表示的结构。 通式(1) 式(1)中，X表示碳原子数为2或4的饱和烃或不饱和烃的2价残基。上述饱和烃和不饱和烃的2价残基可以具有氟原子、氰基、饱和烃基或不饱和烃基作为取代基。上述饱和烃基和上述不饱和烃基可以包含选自氟原子、氮原子、氧原子、硫原子和硅原子中的至少1个原子。或者，上述饱和烃和不饱和烃的2价残基可以具有包含选自氮原子、氧原子、硫原子和硅原子中的至少1个原子的取代基。) 在下文中，将通式(1)所表示的酮化合物作为三酮化合物(1)。 此外，优选地，其它方式的酮化合物具有下述通式(2)所表示的结构。 通式(2) (式(2)中，R1和R2各自独立地表示氢原子、氟原子、不饱和脂肪族基或饱和脂肪族基。上述不饱和脂肪族基和上述饱和脂肪族基可以包含卤原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子。上述不饱和脂肪族基和上述饱和脂肪族基可以是直链状，也可以是环状。或者，R1和R2可以彼此结合形成环。R1与R2彼此结合形成的环可以被选自以下基团的取代基取代氟原子、氰基、碳原子数为1～4的烷基、碳原子数为2～4的链烯基、碳原子数为3～6的环烷基、碳原子数为3～6的环烯基、芳基和芳烷基，上述取代基可以包含选自氟原子、氮原子、氧原子、硫原子、和硅原子中的至少1个原子。) 在下文中，将通式(2)所表示的酮化合物作为三酮化合物(2)。 此外，在酮化合物(2)中，具有下述通式(2A)所表示的结构的三酮化合物更优选。 通式(2A) (式(2B)中，R3～R6各自独立地表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数为1～4的烷基、碳原子数为2～4的链烯基、碳原子数为2～4的炔基、碳原子数为3～6的环烷基、碳原子数为3～6的环烯基、芳基或芳烷基。R3～R6所表示的上述各基团可以包含选自氟原子、氮原子、氧原子、硫原子、和硅原子中的至少1个原子。) 在下文中，将通式(2A)所表示的酮化合物作为三酮化合物(2A)。 优选地，其它方式的酮化合物具有下述通式(3)所表示的结构。 通式(3) (式(3)中，R7～R10各自独立地表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数为1～4的烷基、碳原子数为2～4的链烯基、碳原子数为2～4的炔基、碳原子数为3～6的环烷基、碳原子数为3～6的环烯基、芳基或芳烷基。R7～R10所表示的上述各基团可以包含选自氟原子、氮原子、氧原子、硫原子和硅原子中的至少1个原子。) 在下文中，将通式(3)所表示的酮化合物作为三酮化合物(3A)。 优选地，酮化合物在分子内具有多个通式(1)所表示的结构。 更优选地，酮化合物在分子内具有多个通式(1)所表示的结构，并且多个通式(1)所表示的结构介由芳香环结合。 优选地，芳香环是自选自苯、苯衍生物、噻吩、萘、萘衍生物、蒽、蒽衍生物、吡啶、芴、和芴衍生物中的至少一个芳香族化合物衍生出的芳香环。 优选地，酮化合物是锂盐还原体。 本专利技术还涉及蓄电装置，其包含正本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蓄电装置用电极活性物质，包含酮化合物，所述酮化合物在分子内包含５元环或７元环的环结构、并且形成所述环结构的原子中的连续存在的至少３个原子与酮基结合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-3-28 087868/20081.一种蓄电装置用电极活性物质，包含酮化合物，所述酮化合物在分子内包含5元环或7元环的环结构、并且形成所述环结构的原子中的连续存在的至少3个原子与酮基结合。2.根据权利要求1所述的蓄电装置用电极活性物质，所述酮化合物具有下述通式(1)所表示的结构，通式(1)式(1)中，X表示碳原子数为2或4的饱和烃或不饱和烃的2价残基；所述饱和烃和不饱和烃的2价残基可以具有氟原子、氰基、饱和烃基或不饱和烃基作为取代基；所述饱和烃基和所述不饱和烃基可以包含选自氟原子、氮原子、氧原子、硫原子和硅原子中的至少1个原子；或者，所述饱和烃和不饱和烃的2价残基可以具有包含选自氮原子、氧原子、硫原子和硅原子中的至少1个原子的取代基。3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置用电极活性物质，所述酮化合物具有下述通式(2)所表示的结构，通式(2)式(2)中，R1和R2各自独立地表示氢原子、氟原子、不饱和脂肪族基或饱和脂肪族基；所述不饱和脂肪族基和所述饱和脂肪族基可以包含卤原子、氮原子、氧原子、硫原子或硅原子；或者，R1和R2可以彼此结合形成环；R1与R2彼此结合而形成的环可以被选自以下基团中的取代基取代氟原子、氰基、碳原子数为1～4的烷基、碳原子数为2～4的链烯基、碳原子数为3～6的环烷基、碳原子数为3～6的环烯基、芳基和芳烷基，所述取代基可以包含选自氟原子、氮原子、氧原子、硫原子和硅原子中的至少1个原子。4.根据权利要求1或2所述的蓄电装置用电极活性物质，所述酮化合物具有下述通式(2A)所表示的结构，通式(2A)式(2A)中，R3～R6各自独立地表示氢原子、氟原子、氰基、碳原子数为1～4的烷基、碳原子数为2～4的链烯基、碳原子数为2～4的炔基、碳原子...
【专利技术属性】
技术研发人员：北条伸彦，大塚友，吉田润一，野上敏材，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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