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JP5429596B2 - Secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明は、正極または負極の少なくとも一方に電極活物質として高分子ラジカル材料を用いている二次電池、当該二次電池の製造方法、当該二次電池の充放電方法、二次電池用電極および二次電池用電極の製造方法に関する。   The present invention relates to a secondary battery using a polymer radical material as an electrode active material for at least one of a positive electrode and a negative electrode, a method for producing the secondary battery, a method for charging and discharging the secondary battery, an electrode for a secondary battery, and The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery electrode.

近年、ノート型パソコン、携帯電話などの携帯電子機器が、通信システムの発展とともに急激に普及してきた。   In recent years, portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones have rapidly spread with the development of communication systems.

これらの携帯電子機器は、高機能化される一方で、機能や形状などの多様化も進んでいる。   While these portable electronic devices are highly functional, diversification of functions and shapes is also progressing.

そこで、これらの携帯電子機器の電源である電池に対して、小型、軽量、高エルギー密度、高出力密度などの様々な要求が高まっている。   Therefore, various demands such as small size, light weight, high energy density, and high output density are increasing for the battery as the power source of these portable electronic devices.

高エネルギー密度の電池としては、リチウムイオン電池が1990年代以降に広く用いられるようになった。   As a battery having a high energy density, a lithium ion battery has been widely used since the 1990s.

このリチウムイオン電池は、電極活物質として正極にマンガン酸リチウムやコバルト酸リチウムといったリチウム含有遷移金属酸化物を用い、負極に炭素を用いたものであり、リチウムイオンの電極活物質への挿入・脱離反応を利用して充放電を行っている。   This lithium ion battery uses a lithium-containing transition metal oxide such as lithium manganate or lithium cobaltate as an electrode active material and carbon as a negative electrode. Insertion / desorption of lithium ions into the electrode active material is possible. Charging / discharging is performed using a separation reaction.

リチウムイオン電池は、大きなエネルギー密度を有し、またサイクル特性に優れているため、携帯電話をはじめとした種々の電子機器に利用されている。   Lithium ion batteries have a large energy density and are excellent in cycle characteristics, and thus are used in various electronic devices such as mobile phones.

一方、リチウムイオン電池は、大きな出力を得ることが難しく、また充電のためにも長時間要するという欠点もある。   On the other hand, the lithium ion battery has a drawback that it is difficult to obtain a large output and it takes a long time for charging.

一方、大きな出力をもつ蓄電デバイスとして、電気二重層キャパシタが知られている。   On the other hand, an electric double layer capacitor is known as an electricity storage device having a large output.

電気二重層キャパシタは、大電流を一度に放出できるため、大きな出力を得ることが可能である。   Since the electric double layer capacitor can discharge a large current at once, a large output can be obtained.

しかしながら、電気二重層キャパシタはエネルギー密度が非常に小さく、また小型化が困難であることから、多くの携帯電子機器の電源としては適していない。   However, since the electric double layer capacitor has a very low energy density and is difficult to reduce in size, it is not suitable as a power source for many portable electronic devices.

軽量な電極材料を得る目的で、電極活物質に硫黄化合物や有機化合物を用いた電池も開発されてきた。   In order to obtain a lightweight electrode material, a battery using a sulfur compound or an organic compound as an electrode active material has been developed.

例えば、特許文献1にはジスルフィド結合を有する有機化合物を正極に用いた電池が提案されている(特許文献1)。   For example, Patent Document 1 proposes a battery using an organic compound having a disulfide bond as a positive electrode (Patent Document 1).

この電池はジスルフィド結合の生成、解離を伴う電気化学的酸化還元反応を電池の原理として利用したものである。   This battery utilizes an electrochemical redox reaction involving generation and dissociation of disulfide bonds as the battery principle.

この電池は硫黄や炭素といった比重の小さな元素を主成分とする電極材料から構成されているため、高エネルギー密度の大容量電池という点において一定の効果を奏している。   Since this battery is composed of an electrode material mainly composed of an element having a small specific gravity such as sulfur or carbon, it has a certain effect in terms of a high-capacity battery having a high energy density.

しかしながら、この電池には解離した結合が再度結合する効率が小さいことや電極活物質の電解液への拡散のため、充放電サイクルを重ねると容量が低下しやすいという欠点がある。   However, this battery has drawbacks that the capacity of the battery is likely to decrease with repeated charge / discharge cycles due to the low efficiency of recombining dissociated bonds and the diffusion of the electrode active material into the electrolyte.

また、有機化合物を利用した電池として、導電性高分子を電極活物質に用いた電池が提案されている。   In addition, as a battery using an organic compound, a battery using a conductive polymer as an electrode active material has been proposed.

これは、導電性高分子に対する電解質イオンのドープ、脱ドープ反応を原理とした電池である。   This is a battery based on the principle of doping and dedoping of electrolyte ions with respect to a conductive polymer.

ここでドープ反応とは、導電性高分子の酸化もしくは還元によって生ずる荷電ラジカルに、対イオンがドープされる反応のことである。   Here, the dope reaction is a reaction in which a counter ion is doped into a charged radical generated by oxidation or reduction of a conductive polymer.

例えば、特許文献2には導電性高分子を正極もしくは負極の材料とする電池が開示されている(特許文献2)。   For example, Patent Document 2 discloses a battery using a conductive polymer as a positive electrode or negative electrode material (Patent Document 2).

この電池は、炭素や窒素といった比重の小さな元素のみから構成されたものであり、高容量電池として期待された。   This battery was composed only of elements having a small specific gravity such as carbon and nitrogen, and was expected as a high capacity battery.

しかし、導電性高分子には、酸化還元によって生じる荷電ラジカルがπ電子共役系の広い範囲に亘って非局在化し、それらが静電反発やラジカルの消失をもたらす相互作用をするという特性がある。   However, conductive polymers have the property that charged radicals generated by redox are delocalized over a wide range of π-electron conjugated systems and interact with each other, resulting in electrostatic repulsion and radical disappearance. .

これはドープ濃度に制限をもたらすもの、すなわち電池の容量を制限するものである。   This limits the dope concentration, i.e. limits the capacity of the battery.

例えば、ポリアニリンを正極に用いた電池のドープ率は50%以下であり、またポリアセチレンの場合は7%であると報告されている。   For example, it has been reported that the doping rate of a battery using polyaniline as a positive electrode is 50% or less, and 7% in the case of polyacetylene.

導電性高分子を電極材料とする電池では軽量化という点では一定の効果を奏しているものの、大きなエネルギー密度をもつ電池は得られていない。   A battery using a conductive polymer as an electrode material has a certain effect in terms of weight reduction, but a battery having a large energy density has not been obtained.

また、導電性高分子を電極材料に用いた非水電解質キャパシタも提案されている(特許文献3)。   A non-aqueous electrolyte capacitor using a conductive polymer as an electrode material has also been proposed (Patent Document 3).

この非水電解質キャパシタにおいては、大きな出力を出すことができ、従来の電気二重層キャパシタに比べ高いエネルギー密度をもっている。   This non-aqueous electrolyte capacitor can provide a large output and has a higher energy density than a conventional electric double layer capacitor.

しかし、導電性高分子を電極活物質として用いた電池と同様に、発生するドープ濃度に限界があり、エネルギー密度は小さいものであった。   However, like the battery using a conductive polymer as an electrode active material, the generated dope concentration is limited and the energy density is small.

一方、特許文献4には、正極、負極の少なくとも一方の活物質がラジカル材料を含有することを特徴とする二次電池が、また、特許文献5,6には、ニトロキシル高分子材料を正極中に含有した蓄電デバイスが提案されている(特許文献4、5、6)。   On the other hand, Patent Document 4 discloses a secondary battery in which at least one active material of a positive electrode and a negative electrode contains a radical material. Patent Documents 5 and 6 disclose a nitroxyl polymer material in the positive electrode. Have been proposed (Patent Documents 4, 5, and 6).

これら二次電池等の蓄電デバイスは、電極活物質(ラジカル化合物)自体の電極反応が速いため大電流で充放電ができ、そのため高い出力が得られるとされている。   These power storage devices such as secondary batteries can charge and discharge with a large current because the electrode reaction of the electrode active material (radical compound) itself is fast, and therefore high output is obtained.

特許第2715778号公報Japanese Patent No. 2715778 米国特許第4442187号U.S. Pat.No. 4,442,187 特開2000−315527号公報JP 2000-315527 A 特許3687736号公報Japanese Patent No. 3687736 特開2002−304996号公報JP 2002-304996 A 特開2007−165054号公報JP 2007-165054 A

しかしながら、特許文献4〜6で提案されたラジカル化合物を用いた二次電池もしくは蓄電デバイスは、正極等を構成するラジカル化合物が脂肪族有機化合物であり、それ自体の導電性は極めて低い。   However, in the secondary battery or power storage device using the radical compound proposed in Patent Documents 4 to 6, the radical compound constituting the positive electrode or the like is an aliphatic organic compound, and its own conductivity is extremely low.

そのため、ラジカル化合物を電極活物質として使用し、充放電を行うためには、電極の電気抵抗を低減させ、効率よくラジカル化合物と電子の受け渡しができるように導電性材料(導電付与剤)を加える必要がある。   Therefore, in order to charge and discharge using a radical compound as an electrode active material, a conductive material (conducting agent) is added so that the electrical resistance of the electrode can be reduced and the radical compound and electrons can be efficiently transferred. There is a need.

この導電付与剤には、表面積が比較的大きく、また高分子ラジカル材料と混ざりやすいという点で、炭素繊維やカーボンブラックといった炭素材料が用いられてきた。   Carbon materials such as carbon fiber and carbon black have been used as the conductivity-imparting agent in that it has a relatively large surface area and is easily mixed with a polymer radical material.

しかし、これらを使用した場合、充放電に関与できないラジカルの割合が比較的大きく、電池容量が小さくなるという問題があった。   However, when these are used, there is a problem in that the proportion of radicals that cannot participate in charging / discharging is relatively large and the battery capacity becomes small.

さらに、大きな電流での放電時において電圧低下が大きくなるため、電池容量が極端に低下するといった問題があった。   Furthermore, there is a problem that the battery capacity is extremely reduced because the voltage drop becomes large during discharging with a large current.

また、高分子ラジカル材料を用いた電極の作製は、高分子ラジカル材料と炭素材料を有機溶媒に分散または溶解したスラリー状の液体を、アルミ箔上に塗布後、溶媒を蒸発させることにより行なっている。   In addition, an electrode using a polymer radical material is prepared by applying a slurry-like liquid in which a polymer radical material and a carbon material are dispersed or dissolved in an organic solvent on an aluminum foil and then evaporating the solvent. Yes.

しかし、溶媒の蒸発時にラジカル材料の収縮がおこり、得られた電極には大きなそり、ひび割れ、集電体として用いられているアルミ箔からの剥がれが見られるという問題があった。   However, the radical material contracts when the solvent evaporates, and there is a problem that the obtained electrode shows large warpage, cracks, and peeling from the aluminum foil used as a current collector.

特に、電極中のラジカル材料の割合が高いときにこの現象は顕著となり、50重量%以上のラジカル材料を含む電極の作製が難しかった。   In particular, this phenomenon becomes remarkable when the ratio of the radical material in the electrode is high, and it is difficult to produce an electrode containing 50% by weight or more of the radical material.

本発明は上記理由に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極の平坦性が従来よりも高く、従来よりも高容量な二次電池を提供することである。   The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a secondary battery in which the flatness of an electrode is higher than that of the prior art and has a higher capacity than the prior art.

より詳しくは、高分子ラジカル材料の割合が、全電極材料の50重量%以上でも、そり、ひび割れ、アルミ箔からの剥がれが見られず、平坦性の高い電極を用いた二次電池を提供することである。   More specifically, the present invention provides a secondary battery using an electrode having high flatness without causing warpage, cracking, or peeling from an aluminum foil even when the ratio of the polymer radical material is 50% by weight or more of the total electrode material. That is.

前述した目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討した結果、平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維を導電付与剤として用いることにより上記の課題が解決できることを見出した。   In order to achieve the above-described object, the present inventors have intensively studied. As a result, carbon fibers having an average fiber diameter of 0.01 to 0.5 μm and an average fiber length of 15 to 100 μm and having no branched structure are used as a conductivity-imparting agent. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using it.

即ち、この炭素繊維を用いることにより、高分子ラジカル材料の割合が、全電極材料の50重量%以上でも、そり、ひび割れ、アルミ箔からの剥がれが見られず、平坦性の高い電極が得られることを見出した。   That is, by using this carbon fiber, even when the ratio of the polymer radical material is 50% by weight or more of the total electrode material, warpage, cracking, and peeling from the aluminum foil are not observed, and an electrode having high flatness can be obtained. I found out.

前述した目的を達成するための、第1の発明は、正極と、負極とを有し、前記正極と前記負極のうち少なくとも一方の電極に電極活物質として高分子ラジカル材料が用いられ、高分子ラジカル材料を有する前記電極内に平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維が含まれることを特徴とする二次電池である。 In order to achieve the above-mentioned object, the first invention has a positive electrode and a negative electrode, and a polymer radical material is used as an electrode active material for at least one of the positive electrode and the negative electrode. the average fiber diameter 0.01~0.5μm in said electrode having a radical material, a secondary battery, characterized by containing the carbon fibers having no branch structure having an average fiber length of 15 to 100 m.

第2の発明は、第1の発明に記載の高分子ラジカル材料に、結着樹脂、溶剤及び請求項1に記載の炭素繊維を混合し、せん断速度3×104から1×105(1/s)の範囲で分散して、25℃における粘度を50Pa・s以下とした電極用インキを用いて電極を製造する工程を有することを特徴とする二次電池の製造方法である。 In the second invention, the polymer radical material described in the first invention is mixed with a binder resin, a solvent, and the carbon fiber described in claim 1, and a shear rate of 3 × 10 4 to 1 × 10 5 (1 / s), and a process for producing an electrode using an electrode ink having a viscosity at 25 ° C. of 50 Pa · s or less.

第3の発明は、第1の発明に記載の二次電池を用いたことを特徴とする充放電方法である。   3rd invention is the charging / discharging method characterized by using the secondary battery as described in 1st invention.

第4の発明は、高分子ラジカル材料と、平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維と、を含むことを特徴とする二次電池用電極である。 A fourth invention is a two and comprising a polymer radical material, the average fiber diameter 0.01 to 0.5 [mu] m, and the carbon fiber having no branch structure having an average fiber length 15 to 100 m, the following It is an electrode for a battery.

第5の発明は、第4の発明に記載の高分子ラジカル材料に、結着樹脂、溶剤及び請求項12に記載の炭素繊維を混合し、せん断速度3×104から1×105(1/s)の範囲で分散して、25℃における粘度を50Pa・s以下とした電極用インキを用いて電極を製造する工程を有することを特徴とする二次電池用電極の製造方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, the polymer radical material according to the fourth aspect is mixed with a binder resin, a solvent, and the carbon fiber according to the twelfth aspect, and a shear rate of 3 × 10 4 to 1 × 10 5 (1 / s), and a method for producing an electrode for a secondary battery, comprising a step of producing an electrode using an electrode ink having a viscosity at 25 ° C. of 50 Pa · s or less.

第6の発明は、電極活物質としての高分子ラジカル材料、結着樹脂、溶剤および平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維を含有することを特徴とする二次電池電極用インキである。 A sixth invention is a polymer radical material as an electrode active material, a binder resin, a solvent and an average fiber diameter of 0.01 to 0.5 [mu] m, the carbon fiber having no branch structure having an average fiber length of 15~100μm It is the ink for secondary battery electrodes characterized by containing.

本発明によれば、従来よりも平坦性の高い電極が得られる。   According to the present invention, an electrode having higher flatness than the conventional one can be obtained.

また、充放電に関与できないラジカルサイトの割合も従来と比べて少なくなる。この結果、従来よりも高容量な二次電池が得られる。   In addition, the ratio of radical sites that cannot participate in charge / discharge is reduced compared to the conventional case. As a result, a secondary battery having a higher capacity than before can be obtained.

以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

まず、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係る電池1の構成を説明する。   First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the battery 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

ここでは、電池1として、正極または負極のうち、少なくとも一方に高分子ラジカル材料および炭素繊維を含有する電極を有する二次電池が例示されている。   Here, as the battery 1, a secondary battery having an electrode containing a polymer radical material and carbon fiber in at least one of a positive electrode and a negative electrode is illustrated.

図1及び2に示された電池1は、正極リード13を有する正極集電体12(アルミ箔等)上に形成された正極11と、負極リード15を有する負極集電体17(金属箔等)上に配置した負極16とを、電解質を含むセパレータ14を介して対向するように重ね合わせた構成を有している。   1 and 2 includes a positive electrode 11 formed on a positive electrode current collector 12 (aluminum foil or the like) having a positive electrode lead 13 and a negative electrode current collector 17 (metal foil or the like) having a negative electrode lead 15. ) And the negative electrode 16 disposed on the top of the negative electrode 16 so as to face each other with a separator 14 containing an electrolyte interposed therebetween.

これらは外装用フィルム18(アルミラミネート外装体等)で封止される。   These are sealed with an exterior film 18 (such as an aluminum laminate exterior body).

なお、電解質として固体電解質やゲル電解質を用いる場合は、セパレータ14に代えてこれら電解質を電極間に介在させる形態にすることもできる。   In addition, when using solid electrolyte and gel electrolyte as electrolyte, it can replace with the separator 14 and can also be made into the form which interposes these electrolytes between electrodes.

本実施形態では、このような構成において、正極11または負極16のうち、少なくとも一方が、後述する高分子ラジカル材料と炭素繊維を主成分とする電極である。   In the present embodiment, in such a configuration, at least one of the positive electrode 11 and the negative electrode 16 is an electrode mainly composed of a polymer radical material and a carbon fiber described later.

ただし、電池1は、高い電圧が得られるという点から、正極11に上記の高分子ラジカル材料と炭素繊維を主成分とする電極を用い、負極16にはリチウムまたは炭素などのリチウム層間挿入化合物を用いることが好ましい。   However, the battery 1 uses the above-mentioned polymer radical material and an electrode mainly composed of carbon fiber for the positive electrode 11 and a lithium intercalation compound such as lithium or carbon for the negative electrode 16 because a high voltage can be obtained. It is preferable to use it.

上記の高分子ラジカル材料と炭素繊維を主成分とする電極の主成分は、他の電極活物質や導電剤を組み合わせることができる。また、電極の安定性を増したり、作製を容易にしたりすることを目的として結着剤や増粘剤を添加することができる。   The main component of the electrode mainly composed of the above-mentioned polymer radical material and carbon fiber can be combined with other electrode active materials and conductive agents. Further, a binder or a thickener can be added for the purpose of increasing the stability of the electrode or facilitating the production.

次に、上記の高分子ラジカル材料と炭素繊維を主成分とする電極の各成分について、より詳細に説明する。   Next, each component of the electrode mainly composed of the polymer radical material and carbon fiber will be described in more detail.

[高分子ラジカル材料]
本発明における高分子ラジカル材料は、二次電池において電極活物質して機能するものであり、充電反応および放電反応等の電極反応に直接寄与する物質である。
[Polymer radical material]
The polymer radical material in the present invention functions as an electrode active material in a secondary battery, and is a substance that directly contributes to electrode reactions such as charge reaction and discharge reaction.

高分子ラジカル材料としては、ラジカル自体の長期的な安定性が高く、また酸化還元の繰り返し耐性が高いことより、化学式(1)で表されるニトロキシルラジカル構造をもつ高分子ラジカル材料であることが好ましい。   The polymer radical material is a polymer radical material having a nitroxyl radical structure represented by the chemical formula (1) because the radical itself has high long-term stability and high resistance to redox repetition. Is preferred.

ニトロキシルラジカル材料は、下記反応式(A)で用いた反応により繰り返し充電および放電を行うことができる。   The nitroxyl radical material can be repeatedly charged and discharged by the reaction used in the following reaction formula (A).

すなわち、還元状態において化学式(I)で示されるラジカル部分構造をとり、酸化状態において化学式(II)で示されるニトロキシルカチオン部分構造をとるニトロキシル高分子化合物となる。   That is, a nitroxyl polymer compound having a radical partial structure represented by chemical formula (I) in the reduced state and a nitroxyl cation partial structure represented by chemical formula (II) in the oxidized state is obtained.

ニトロキシルラジカル材料は、充電時にニトロキシルラジカル構造からニトロキシルカチオン構造へ、放電時にはニトロキシルカチオン構造からニトロキシルラジカル構造へ構造が変化する。   The structure of the nitroxyl radical material changes from a nitroxyl radical structure to a nitroxyl cation structure during charging and from a nitroxyl cation structure to a nitroxyl radical structure during discharge.

なお、反応式Aは正極の電極反応を表しており、こうした反応を伴う高分子ラジカル材料は、電子の蓄積と放出を行う蓄電デバイス用材料として機能させることができる。   Note that Reaction Formula A represents the electrode reaction of the positive electrode, and the polymer radical material that accompanies such a reaction can function as a material for an electricity storage device that stores and releases electrons.

反応式Aに示す酸化還元反応は、有機化合物の構造変化を伴わない反応機構であるため、反応速度が大きく、この高分子ラジカル材料を電極材料として蓄電デバイスを構成すれば、一度に大きな電流を流すことが可能となる。   The oxidation-reduction reaction shown in Reaction Formula A is a reaction mechanism that does not involve a change in the structure of the organic compound. Therefore, the reaction rate is high. It is possible to flow.

本発明において、ニトロキシル高分子化合物としては、長期安定性の観点からその構造中に化学式(6)で示されるピペリジノキシルラジカル、化学式(7)で示されるピロリジノキシルラジカル、および化学式(8)で示されるピロリノキシルラジカルからなる群より選ばれるものを有するものがより好ましく、さらには(9)で示される2、2、6、6−テトラメチルピペリジノキシルラジカル、化学式(10)で示される2、2、5、5−テトラメチルピロリジノキシルラジカル、および化学式(11)で示される2、2、5、5−テトラメチルピロリノキシルラジカル構造を持つものがより好ましい。   In the present invention, the nitroxyl polymer compound includes a piperidinoxyl radical represented by the chemical formula (6), a pyrrolidinoxyl radical represented by the chemical formula (7), and a chemical formula (8) from the viewpoint of long-term stability. More preferred are those having a group selected from the group consisting of pyrrolinoxyl radicals represented by (2), and further 2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl radicals represented by (9), chemical formula (10) And those having a 2,2,5,5-tetramethylpyrrolinoxyl radical represented by the formula (2) and a 2,2,5,5-tetramethylpyrrolinoxyl radical structure represented by the chemical formula (11) are more preferred.

(一般式(6)、(7)、(8)においてR1〜R4は、炭素数1から4のアルキル基を表わす。) (R 1 to R 4 in the general formulas (6), (7), and (8) represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)

主鎖ポリマーの構造としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリデセン、ポリドデセン、ポリヘプテン、ポリイソブテン、ポリオクタデセン等のポリアルキレン系ポリマー;ポリブタジエン、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、ポリイソブテン等のジエン系ポリマー;ポリ(メタ)アクリル酸;ポリ(メタ)アクリロニトリル;ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリメチル(メタ)アクリルアミド、ポリジメチル(メタ)アクリルアミド、ポリイソプロピル(メタ)アクリルアミド等のポリ(メタ)アクリルアミド類ポリマー;ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート、ポリブチル(メタ)アクリレート等のポリアルキル(メタ)アクリレート類;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー;ポリスチレン、ポリブロモスチレン、ポリクロロスチレン、ポリメチルスチレン等のポリスチレン系ポリマー;ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン等のビニル系ポリマー;ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリブテンオキサイド、ポリオキシメチレン、ポリアセトアルデヒド、ポリメチルビニルエーテル、ポリプロピルビニルエーテル、ポリブチルビニルエーテル、ポリベンジルビニルエーテル等のポリエーテル系ポリマー;ポリメチレンスルフィド、ポリエチレンスルフィド、ポリエチレンジスルフィド、ポリプロピレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテトラフルフィド、ポリエチレントリメチレンスルフィド等のポリスルフィド系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンパラフェニレンジアセテート、ポリエチレンイソプロピリデンジベンゾエート等のポリエステル類;ポリトリメチレンエチレンウレタン等のポリウレタン類;ポリエーテルケトン、ポリアリルエーテルケトン等のポリケトン系ポリマー;ポリオキシイソフタロイル等のポリ無水物系ポリマー;ポリエチレンアミン、ポリヘキサメチレンアミン、ポリエチレントリメチレンアミン等のポリアミン系ポリマー;ナイロン(登録商標)、ポリグリシン、ポリアラニン等のポリアミド系ポリマー;ポリアセチルイミノエチレン、ポリベンゾイルイミノエチレン等のポリイミン系ポリマー;ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミド、ポリピロメルイミド等のポリイミド系ポリマー;ポリアリレン、ポリアリレンアルキレン、ポリアリレンアルケニレン、ポリフェノール、フェノール樹脂、セルロース、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾキサジン、ポリベンゾキサゾール、オリカルボラン、ポリジベンゾフラン、ポリオキソイソインドリン、ポリフランテトラカルボキシル酸ジイミド、ポリオキサジアゾール、ポリオキシンドール、ポリフタラジン、ポリフタライド、ポリシアヌレート、ポリイソシアヌレート、ポリピペラジン、ポリピペリジン、ポリピラジノキノキサン、ポリピラゾール、ポリピリダジン、ポリピリジン、ポリピロメリチミン、ポリキノン、ポリピロリジン、ポリキノキサリン、ポリトリアジン、ポリトリアゾール等のポリアロマティック系ポリマー;ポリジシロキサン、ポリジメチルシロキサン等のシロキサン系ポリマー;ポリシラン系ポリマー;ポリシラザン系ポリマー;ポリホスファゼン系ポリマー;ポリチアジル系ポリマー;ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン等の共役系ポリマーを挙げることができる。なお、(メタ)アクリルとはメタクリル又はアクリルを意味する。   Examples of the structure of the main chain polymer include polyalkylene polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutene, polydecene, polydodecene, polyheptene, polyisobutene, and polyoctadecene; diene polymers such as polybutadiene, polychloroprene, polyisoprene, and polyisobutene; (Meth) acrylic acid; poly (meth) acrylonitrile; poly (meth) acrylamide polymers such as poly (meth) acrylamide, polymethyl (meth) acrylamide, polydimethyl (meth) acrylamide, polyisopropyl (meth) acrylamide; polymethyl (meta ) Polyalkyl (meth) acrylates such as acrylate, polyethyl (meth) acrylate, polybutyl (meth) acrylate; polyvinylidene fluoride, polytetraph Fluoropolymers such as oloethylene; polystyrene polymers such as polystyrene, polybromostyrene, polychlorostyrene, and polymethylstyrene; polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyvinyl methyl ether, polyvinyl carbazole, polyvinyl pyridine, polyvinyl pyrrolidone, etc. Vinyl polymers: Polyethylene oxide, polypropylene oxide, polybutene oxide, polyoxymethylene, polyacetaldehyde, polymethyl vinyl ether, polypropyl vinyl ether, polybutyl vinyl ether, polybenzyl vinyl ether, and other polyether polymers; polymethylene sulfide, polyethylene sulfide, polyethylene Disulfide, polypropylene sulfide, polypheny Polysulfide polymers such as polyethylene sulfide, polyethylene tetrafluoride, polyethylene trimethylene sulfide; polyesters such as polyethylene terephthalate, polyethylene adipate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene paraphenylene diacetate, polyethylene isopropylidene dibenzoate; Polyurethanes such as methylene ethylene urethane; polyketone polymers such as polyether ketone and polyallyl ether ketone; polyanhydride polymers such as polyoxyisophthaloyl; polyamines such as polyethylene amine, polyhexamethylene amine and polyethylene trimethylene amine Polymers; Polyamide polymers such as nylon (registered trademark), polyglycine, polyalanine; Polyimine polymers such as acetyliminoethylene and polybenzoyliminoethylene; Polyimide polymers such as polyesterimide, polyetherimide, polybenzimide, and polypyromimide; polyarylene, polyarylenealkylene, polyarylenealkenylene, polyphenol, phenol Resin, cellulose, polybenzimidazole, polybenzothiazole, polybenzoxazine, polybenzoxazole, olicarborane, polydibenzofuran, polyoxoisoindoline, polyfurantetracarboxylic acid diimide, polyoxadiazole, polyoxindole, polyphthalazine, Polyphthalide, Polycyanurate, Polyisocyanurate, Polypiperazine, Polypiperidine, Polypyrazinoquinoxane, Polypyrazole, Poly Polyaromatic polymers such as lipididazine, polypyridine, polypyrrole methymine, polyquinone, polypyrrolidine, polyquinoxaline, polytriazine, polytriazole; siloxane polymers such as polydisiloxane and polydimethylsiloxane; polysilane polymers; polysilazane polymers; Examples thereof include polyphosphazene polymers; polythiazyl polymers; conjugated polymers such as polyacetylene, polypyrrole, and polyaniline. In addition, (meth) acryl means methacryl or acrylic.

この中で、電気化学的な耐性に優れている点で、ポリアルキレン系ポリマー、ポリ(メタ)アクリレート類、ポリ(メタ)アクリルアミド類、ポリスチレンを主鎖構造として有することが好ましい。主鎖とは、高分子化合物中で、最も炭素数の多い炭素鎖のことである。   Among these, it is preferable to have a polyalkylene polymer, poly (meth) acrylates, poly (meth) acrylamides, and polystyrene as a main chain structure in terms of excellent electrochemical resistance. The main chain is a carbon chain having the largest number of carbon atoms in the polymer compound.

以下に、本発明で好ましく用いられるニトロキシル高分子が有する単位の例として、式(12)で表されるポリ(4-メタクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)、式(13)で表されるポリ(4-アクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)、式(14)で表されるポリ(4-ビニルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)を示す。   In the following, examples of units possessed by the nitroxyl polymer preferably used in the present invention include poly (4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) represented by the formula (12) , Poly (4-acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) represented by the formula (13), poly (4-vinyloxy-2,2 represented by the formula (14) , 6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl).

なお、これらを成分として含む共重合体や架橋体であることも好ましい例である。   In addition, it is a preferable example that it is a copolymer and a crosslinked body which contain these as a component.

本発明におけるニトロキシル高分子化合物の分子量は特に制限はないが、蓄電デバイスを構成した際にその電解質に溶けにくくなる分子量を有していることが好ましく、これは電解質中の有機溶媒の種類との組み合わせにより異なる。   Although the molecular weight of the nitroxyl polymer compound in the present invention is not particularly limited, it preferably has a molecular weight that makes it difficult to dissolve in the electrolyte when the electricity storage device is constructed, and this is the kind of the organic solvent in the electrolyte. It depends on the combination.

一般には、重量平均分子量1000以上であり、好ましくは10000以上、特に20000以上であり、また、5000000以下、好ましくは500000以下である。   In general, the weight average molecular weight is 1000 or more, preferably 10,000 or more, particularly 20000 or more, and 55,000 or less, preferably 500,000 or less.

また、高分子ラジカル材料は、架橋していてもよく、それにより電解質に対する溶解性を下げることができるため、電解液に対する耐久性を向上させることができる。   In addition, the polymer radical material may be cross-linked, and thereby the solubility in the electrolyte can be lowered, so that the durability against the electrolytic solution can be improved.

また、本発明の電池の一つの極の電極活物質において、本発明で用いる高分子ラジカル材料を単独で用いることができるが、二種類以上を組み合わせて用いても良い。また、他の電極活物質と組み合わせて用いても良い。   Moreover, in the electrode active material of one electrode of the battery of the present invention, the polymer radical material used in the present invention can be used alone, but two or more kinds may be used in combination. Moreover, you may use in combination with another electrode active material.

このとき、電極活物質中に、本発明で用いる高分子ラジカル材料が10〜90質量%含まれていることが好ましく、また20〜80質量%含まれていることがより好ましい。   At this time, it is preferable that 10 to 90 mass% of the polymer radical material used in the present invention is contained in the electrode active material, and more preferably 20 to 80 mass%.

本発明で用いる高分子ラジカル材料を正極に用いる場合、他の電極活物質として、金属酸化物、ジスルフィド化合物、他の安定ラジカル化合物、および導電性高分子等を組み合わせることができる。ここで、金属酸化物としては、例えば、LiMnO、LiMn(0<x<2)等のマンガン酸リチウムまたはスピネル構造を有するマンガン酸リチウム、MnO、LiCoO、LiNiO、あるいはLi(0<y<2)、オリビン系材料LiFePO、スピネル構造中のMnの一部を他の遷移金属で置換した材料LiNi0.5Mn1.5、LiCr0.5Mn1.5、LiCo0.5Mn1.5、LiCoMnO、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.33Mn0,33Co0.33、LiNi0.8Co0.2、LiN0.5Mn1.5−zTi(0<z<1.5)、等が挙げられる。ジスルフィド化合物としては、ジチオグリコール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、S−トリアジン−2,4,6−トリチオール等が挙げられる。 When the polymer radical material used in the present invention is used for a positive electrode, a metal oxide, a disulfide compound, another stable radical compound, a conductive polymer, or the like can be combined as another electrode active material. Here, as the metal oxide, for example, lithium manganate such as LiMnO 2 , Li x Mn 2 O 4 (0 <x <2) or lithium manganate having a spinel structure, MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , Alternatively, Li y V 2 O 5 (0 <y <2), olivine-based material LiFePO 4 , a material obtained by substituting a part of Mn in the spinel structure with another transition metal, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCr 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCo 0.5 Mn 1.5 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.33 Mn 0,33 Co 0.33 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2, LiN 0.5 Mn 1.5-z Ti z O 4 (0 <z <1.5), and the like. Examples of the disulfide compound include dithioglycol, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, S-triazine-2,4,6-trithiol and the like.

他の安定ラジカル化合物としては、2,2、−ジフェニルピクリル−1−ヒドラジル、ガルビノキシル等が挙げられる。また、導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリアニリン、ポリピロール等が挙げられる。   Examples of other stable radical compounds include 2,2, -diphenylpicryl-1-hydrazyl, galvinoxyl, and the like. Examples of the conductive polymer include polyacetylene, polyphenylene, polyaniline, and polypyrrole.

これらの中でも特に、マンガン酸リチウムまたはLiCoOと組み合わせることが好ましい。本発明では、これらの他の電極活物質を単独、もしくは2種以上を組み合わせて使用することもできる。 Among these, it is particularly preferable to combine with lithium manganate or LiCoO 2 . In the present invention, these other electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

本発明で用いる高分子ラジカル材料を負極に用いる場合、他の電極活物質は特に限定されないが、グラファイトや非晶質カーボン、リチウム合金、導電性高分子等を用いることができる。また、他の安定ラジカル化合物を用いてもよい。   When the polymer radical material used in the present invention is used for the negative electrode, other electrode active materials are not particularly limited, but graphite, amorphous carbon, lithium alloy, conductive polymer, and the like can be used. Moreover, you may use another stable radical compound.

これらの形状としては特に限定されず、例えば金属リチウムでは薄膜状のものに限らず、バルク状のもの、粉末を固めたもの、繊維状のもの、フレーク状のもの等であっても良い。これらの中でも特に、金属リチウムまたはグラファイトと組み合わせることが好ましい。   These shapes are not particularly limited. For example, metallic lithium is not limited to a thin film shape, and may be a bulk shape, a powdered shape, a fiber shape, a flake shape, or the like. Among these, it is preferable to combine with metallic lithium or graphite.

また、これらの他の電極活物質を単独、もしくは2種以上を組み合わせて使用できる。   These other electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

本発明の電池は、正極もしくは負極の一方の電極反応、または両方の電極反応における電極活物質として、本発明で用いる高分子ラジカル材料を用いるが、一方の電極反応における電極活物質として用いる場合、もう一方の電極における電極活物質として上記例示のような従来公知の電極活物質が利用できる。   The battery of the present invention uses the polymer radical material used in the present invention as an electrode active material in one electrode reaction of the positive electrode or the negative electrode, or both electrode reactions, but when used as an electrode active material in one electrode reaction, A conventionally known electrode active material as exemplified above can be used as the electrode active material in the other electrode.

なお、これらの電極活物質を単独、もしくは2種以上を組み合わせて使用することもできる。さらに、これらの電極活物質の少なくとも1種と、本発明で用いる高分子ラジカル材料とを組み合わせて用いてもよい。また、本発明で用いる高分子ラジカル材料を単独で用いることもできる。   In addition, these electrode active materials can also be used individually or in combination of 2 or more types. Furthermore, at least one of these electrode active materials may be used in combination with the polymer radical material used in the present invention. Moreover, the polymeric radical material used by this invention can also be used independently.

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

[炭素繊維]
本発明で用いる炭素繊維は、電極のインピーダンスを低下させ、エネルギー密度、出力特性を向上させる目的で用いるものである。
[Carbon fiber]
The carbon fiber used in the present invention is used for the purpose of reducing the impedance of the electrode and improving the energy density and output characteristics.

本発明で用いる炭素繊維の平均繊維径は、0.01〜0.5μmであることが好ましい。平均繊維径が0.5μmより大きいと、インピーダンス低下の効果が著しく小さくなり、好ましくない。また、0.01μmより小さいと取扱性が悪くなり好ましくない。より好ましい平均繊維径は0.05〜0.4μmである。   The average fiber diameter of the carbon fibers used in the present invention is preferably 0.01 to 0.5 μm. When the average fiber diameter is larger than 0.5 μm, the effect of lowering the impedance is remarkably reduced, which is not preferable. On the other hand, if it is smaller than 0.01 μm, the handleability deteriorates, which is not preferable. A more preferable average fiber diameter is 0.05 to 0.4 μm.

本発明で用いる炭素繊維の平均繊維長は、15〜100μmであることが好ましい。平均繊維径が15μmより小さいと、電極のそりやひびが生じることがあり好ましくない。また、100μmより大きいと、電極の表面平滑性が悪くなることがあり、好ましくない。より好ましい平均繊維長は20〜100μmである。   The average fiber length of the carbon fibers used in the present invention is preferably 15 to 100 μm. If the average fiber diameter is smaller than 15 μm, the electrode may be warped or cracked, which is not preferable. Moreover, when larger than 100 micrometers, the surface smoothness of an electrode may worsen and it is unpreferable. A more preferable average fiber length is 20 to 100 μm.

本発明で用いる炭素繊維は、実質的に分岐構造をもたないことが好ましい。ここで、実質的に分岐構造を有さないことは、超極細炭素繊維が複数延出する態様で、該炭素繊維を互いに結合する粒状部を持たないこと、すなわち、主体とする超極細炭素繊維からいわば枝状の超極細繊維が生じていないことをいうが、本発明の目的とする性能が維持される範囲内で分岐構造を有する繊維を除外するものではない。   The carbon fiber used in the present invention preferably has substantially no branched structure. Here, substantially having no branched structure is a mode in which a plurality of ultrafine carbon fibers extend, and does not have a granular portion that bonds the carbon fibers to each other, that is, a superfine carbon fiber mainly composed of carbon fibers. In other words, it means that branch-like ultrafine fibers are not formed, but does not exclude fibers having a branched structure within a range in which the target performance of the present invention is maintained.

分岐構造を有していると、電極のそり、ひび、およびアルミ箔からの剥がれが生じることがあり好ましくない。   If it has a branched structure, the electrode may be warped, cracked, and peeled off from the aluminum foil, which is not preferable.

本発明で用いる炭素繊維は、X線回折法で測定・評価した格子面間隔(d002)が0.336nm〜0.338nmの範囲にあり、結晶子大きさ(Lc002)が50nm〜150nmの範囲にあることが好ましい。格子面間隔が0.338より大きいときや、結晶子大きさが50nmよりも小さいときは、インピーダンス低下の効果が小さくなり、好ましくない。   The carbon fiber used in the present invention has a lattice spacing (d002) measured and evaluated by X-ray diffraction method in the range of 0.336 nm to 0.338 nm, and the crystallite size (Lc002) in the range of 50 nm to 150 nm. Preferably there is. When the lattice spacing is larger than 0.338 or when the crystallite size is smaller than 50 nm, the effect of lowering the impedance is reduced, which is not preferable.

本発明で用いる炭素繊維は、4探針方式の電極ユニットを用いて測定した体積抵抗率(ER)が0.008Ω・cm〜0.015Ω・cmの範囲にあることが好ましい。体積抵抗率が0.015Ω・cmより大きいときは、インピーダンス低下の効果が小さくなり、好ましくない。   The carbon fiber used in the present invention preferably has a volume resistivity (ER) measured using a 4-probe type electrode unit in the range of 0.008 Ω · cm to 0.015 Ω · cm. When the volume resistivity is larger than 0.015 Ω · cm, the effect of lowering the impedance is reduced, which is not preferable.

炭素繊維は単独用いることもできるが、他の導電付与剤と混合して用いることもできる。   Carbon fiber can be used alone, but can also be used by mixing with other conductivity-imparting agents.

他の導電付与剤としては、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子;気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ等の炭素繊維;ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子が挙げられる。   Other conductive agents include carbonaceous fine particles such as graphite, carbon black, and acetylene black; carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF) and carbon nanotube; and conductive properties such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene. Examples include polymers.

電極中の導電付与剤の割合は、全体の5〜80質量%が好ましい。   As for the ratio of the electrical conductivity imparting agent in an electrode, 5-80 mass% of the whole is preferable.

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

これらの結着剤は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。   These binders can be used alone or in admixture of two or more.

電極中の結着剤の割合としては、5〜30質量%が好ましい。   As a ratio of the binder in an electrode, 5-30 mass% is preferable.

[増粘剤]
後述する電極スラリーを作製しやすくするために、増粘剤を用いることもできる。このような増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ヒドロキシエチル、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリアクリル酸ソーダ等が挙げられる。
[Thickener]
In order to make it easy to produce an electrode slurry described later, a thickener can also be used. Such thickeners include carboxymethyl cellulose, polyethylene oxide, polypropylene oxide, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, hydroxyethyl polyacrylate, ammonium polyacrylate, polyacrylic acid Examples include soda.

これらの増粘剤は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。電極中の増粘剤の割合としては、0.1〜10質量%が好ましい。   These thickeners can be used alone or in admixture of two or more. As a ratio of the thickener in an electrode, 0.1-10 mass% is preferable.

[触媒]
電極反応をより潤滑に行うために、酸化還元反応を助ける触媒を用いることもできる。
[catalyst]
In order to perform the electrode reaction more smoothly, a catalyst that assists the oxidation-reduction reaction can also be used.

このような触媒としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子;ピリジン誘導体、ピロリドン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、アクリジン誘導体等の塩基性化合物;金属イオン錯体等が挙げられる。これらの触媒は、単独でまたは2種類以上混合して用いることもできる。   Examples of such catalysts include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene; basic compounds such as pyridine derivatives, pyrrolidone derivatives, benzimidazole derivatives, benzothiazole derivatives, and acridine derivatives; and metal ion complexes. Can be mentioned. These catalysts can be used alone or in admixture of two or more.

電極中の触媒の割合としては、10質量%以下が好ましい。   The ratio of the catalyst in the electrode is preferably 10% by mass or less.

次に、電池1における電極以外の材料について説明する。   Next, materials other than the electrodes in the battery 1 will be described.

[集電体およびセパレータ]
負極集電体、正極集電体としては、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレス、炭素等からなる箔、金属平板、メッシュ状などの形状のものを用いることができる。電位的な安定性より、正極の集電体としては特にアルミ箔、負極の集電体としては銅箔が好ましい。集電体に触媒効果を持たせたり、電極活物質と集電体とを化学結合させたりしてもよい。
[Current collector and separator]
As the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, foils made of nickel, aluminum, copper, gold, silver, aluminum alloy, stainless steel, carbon, etc., metal flat plates, mesh shapes, and the like can be used. In view of potential stability, the positive electrode current collector is particularly preferably an aluminum foil, and the negative electrode current collector is preferably a copper foil. The current collector may have a catalytic effect, or the electrode active material and the current collector may be chemically bonded.

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

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

また、電解液に溶剤を用いる場合、溶剤としては例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、スルホラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶媒を用いることができる。これらの溶剤を単独もしくは2種類以上混合して用いることもできる。   When a solvent is used for the electrolytic solution, examples of the solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, dioxolane, sulfolane, N, N-dimethylformamide, N, N Organic solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone can be used. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.

さらに、本発明では電解質として固体電解質を用いることもできる。これら固体電解質に用いられる高分子化合物としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−モノフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合体等のフッ化ビニリデン系重合体;アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−メチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルメタクリレート共重合体、アクリロニトリル−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸共重合体、アクリロニトリル−ビニルアセテート共重合体等のアクリルニトリル系重合体;さらにポリエチレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、これらのアクリレート体やメタクリレート体の重合体などが挙げられる。   Furthermore, in the present invention, a solid electrolyte can be used as the electrolyte. Polymer compounds used in these solid electrolytes include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-monofluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride. -Vinylidene fluoride polymers such as trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer; acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer Polymers, acrylonitrile-methyl acrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl methacrylate copolymer, acrylonitrile-ethyl acrylate copolymer, acrylonitrile-methacrylic acid copolymer, acrylonitrile-acrylic Acid copolymers, acrylonitrile - acrylonitrile polymers such as vinyl acetate copolymer; and polyethylene oxide, ethylene oxide - propylene oxide copolymers, and polymers of these acrylates body or methacrylate body thereof.

これらの高分子化合物に電解液を含ませてゲル状にしたものを用いても、電解質塩を含有させた高分子化合物のみをそのまま用いても良い。   These polymer compounds may be used in the form of a gel containing an electrolytic solution, or only a polymer compound containing an electrolyte salt may be used as it is.

次に、電極の製造方法、電池形状および電池の製造方法について説明する。   Next, an electrode manufacturing method, a battery shape, and a battery manufacturing method will be described.

[電極の製造方法]
電極の製造方法しては特に限定されず、材料に応じて適宜選択した方法を用いることができるが、最も一般的な製造方法としては、高分子ラジカル材料に、前記記載の炭素繊維、結着剤および溶剤を混合し、さらに撹拌することによりスラリー状の均一な分散液とし、これを電極集電体に塗布し、加熱もしくは常温で溶剤を揮発させることにより電極を得る方法が挙げられる。
[Electrode manufacturing method]
The method for producing the electrode is not particularly limited, and a method appropriately selected according to the material can be used. However, as the most general production method, the above-described carbon fiber and binder are used for the polymer radical material. A method of obtaining an electrode by mixing an agent and a solvent and further stirring to form a slurry-like uniform dispersion, applying this to an electrode current collector, and volatilizing the solvent at room temperature or at room temperature.

スラリー化のための溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶媒;N、N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン等のアミン系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンなどのアルキルケトン系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。   Solvents for slurrying include ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether and dioxane; amine solvents such as N, N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidinone; aromatics such as benzene, toluene and xylene. Aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane; halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane, dichloroethane, trichloroethane, and carbon tetrachloride; alkyl ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; methanol, Examples include alcohol solvents such as ethanol and isopropyl alcohol; dimethyl sulfoxide, water and the like.

分散液の作製条件としては、撹拌時のせん断速度が3×104から1×105(1/s)の範囲で分散し、25℃における粘度を50Pa・s以下とすることが好ましく、さらには5×104から8×104(1/s)の範囲で分散し、25℃における粘度を1Pa・sから50Pa・sの範囲とすることが好ましい。なお、せん断速度は分散攪拌機の外側部分の内壁と、回転体の外壁とのギャップ(d)、および、回転体の周速度(S)から、S/dとして算出される。粘度の測定は、コーンプレート式粘度計(ハーケ社製)により、コーンプレートの角速度1から1000(rad/s)の範囲で50Pa・s以下であることが好ましい。 As conditions for preparing the dispersion, it is preferable that the shear rate during stirring is 3 × 10 4 to 1 × 10 5 (1 / s) and the viscosity at 25 ° C. is 50 Pa · s or less. Is preferably dispersed in the range of 5 × 10 4 to 8 × 10 4 (1 / s), and the viscosity at 25 ° C. is preferably in the range of 1 Pa · s to 50 Pa · s. The shear rate is calculated as S / d from the gap (d) between the inner wall of the outer part of the dispersion stirrer and the outer wall of the rotating body and the peripheral speed (S) of the rotating body. The measurement of the viscosity is preferably 50 Pa · s or less in the range of the angular velocity of the cone plate from 1 to 1000 (rad / s) using a cone plate viscometer (manufactured by Harke).

せん断速度が3×10(1/s)より低いと前記記載の炭素繊維が容易に分散せず、均一な分散液を得ることができなくなり、また、過剰なせん断速度、過剰な粘度により分散を行なうと前記記載の炭素繊維自身が切断され炭素繊維本来の機能を保持できなくなる。   If the shear rate is lower than 3 × 10 (1 / s), the above-described carbon fibers are not easily dispersed, and a uniform dispersion cannot be obtained, and the dispersion is caused by an excessive shear rate and an excessive viscosity. If this is done, the carbon fiber itself described above is cut and the original function of the carbon fiber cannot be maintained.

上記分散物を使用して電極集電体に塗布し、正極もしくは負極を作製するに当り、用いられる方式としては、特に制限されないが印刷方式もしくは塗工方式が利用できる。   A method used for applying the dispersion to the electrode current collector to produce a positive electrode or a negative electrode is not particularly limited, and a printing method or a coating method can be used.

例えば、スクリーン印刷方式、ロータリースクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ダイコート法、キャップコート法、ロールコート法等が利用でき、この中で、スクリーン印刷方式、ロータリースクリーン印刷方式がより好ましい。   For example, screen printing method, rotary screen printing method, gravure printing method, gravure offset printing method, flexographic printing method, die coating method, cap coating method, roll coating method, etc. can be used, among which screen printing method, rotary screen printing The method is more preferable.

また、電極を製造する場合、電極活物質として本発明で用いる高分子ラジカル材料そのものを用いて作製する場合と、電極反応によって本発明で用いる高分子ラジカル材料に変化する重合体を用いて作製する場合とがある。   In addition, when manufacturing an electrode, it is prepared using a polymer radical material itself used in the present invention as an electrode active material, or a polymer that changes to a polymer radical material used in the present invention by an electrode reaction. There are cases.

このような電極反応によって上記高分子ラジカル材料に変化する重合体の例としては、上記高分子ラジカル材料を還元したアニオン体とリチウムイオンやナトリウムイオンといった電解質カチオンとからなるリチウム塩やナトリウム塩、あるいは、上記高分子ラジカル材料を酸化したカチオン体とPF やBF といった電解質アニオンとからなる塩などが挙げられる。 Examples of the polymer that changes to the polymer radical material by such an electrode reaction include a lithium salt or sodium salt comprising an anion obtained by reducing the polymer radical material and an electrolyte cation such as lithium ion or sodium ion, or the cationic material a polymeric radical material was oxidized and PF 6 - or BF 4 -, etc. salt comprising the electrolyte anions such like.

次に、電池形状および製造方法について説明する。   Next, a battery shape and a manufacturing method will be described.

[電池形状]
本実施形態では電池の形状として図1に示すような角型の形状が例示されているが、本発明において、電池の形状は特に限定されず、従来公知の形状を採用することができる。
[Battery shape]
In the present embodiment, a square shape as shown in FIG. 1 is exemplified as the shape of the battery, but in the present invention, the shape of the battery is not particularly limited, and a conventionally known shape can be adopted.

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

スラリー化のための溶剤としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶媒;N、N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン等のアミン系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトンなどのアルキルケトン系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。   Solvents for slurrying include ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether and dioxane; amine solvents such as N, N-dimethylformamide and N-methylpyrrolidinone; aromatics such as benzene, toluene and xylene. Aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane; halogenated hydrocarbon solvents such as chloroform, dichloromethane, dichloroethane, trichloroethane, and carbon tetrachloride; alkyl ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; methanol, Examples include alcohol solvents such as ethanol and isopropyl alcohol; dimethyl sulfoxide, water and the like.

[電池の製造方法]
電池の製造方法としては、電極を対極、セパレータを挟んで積層または巻回して外装体で包み、電解液を注入して封止するといった方法が挙げられる。
[Battery manufacturing method]
As a method for producing a battery, there may be mentioned a method in which an electrode is stacked or wound with a counter electrode and a separator interposed therebetween, wrapped in an outer package, and injected with an electrolytic solution and sealed.

電池を製造する際には、電極活物質として本発明で用いる高分子ラジカル材料そのものを用いて電池を製造する場合と、電極反応によって本発明で用いる高分子ラジカル材料に変化する重合体を用いて電池を製造する場合とがある。   When manufacturing a battery, the polymer radical material used in the present invention itself is used as an electrode active material, and a polymer that changes to the polymer radical material used in the present invention by an electrode reaction is used. Sometimes a battery is manufactured.

このような電極反応によって上記高分子ラジカル材料に変化する重合体の例としては、上記高分子ラジカル材料を還元したアニオン体とリチウムイオンやナトリウムイオンといった電解質カチオンとからなるリチウム塩やナトリウム塩、あるいは、上記高分子ラジカル材料を酸化したカチオン体とPF やBF といった電解質アニオンとからなる塩などが挙げられる。 Examples of the polymer that changes to the polymer radical material by such an electrode reaction include a lithium salt or sodium salt comprising an anion obtained by reducing the polymer radical material and an electrolyte cation such as lithium ion or sodium ion, or the cationic material a polymeric radical material was oxidized and PF 6 - or BF 4 -, etc. salt comprising the electrolyte anions such like.

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

以下、本発明の詳細について実施例を用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。   Hereinafter, although the detail of this invention is demonstrated more concretely using an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
下式(15)に示すラジカル化合物(高分子ラジカル材料)と本発明で用いる炭素繊維(CNF)を含む電極を用いて薄型有機ラジカル電池(二次電池)を作成し、充放電を行った。
Example 1
A thin organic radical battery (secondary battery) was prepared and charged / discharged using an electrode containing a radical compound (polymer radical material) represented by the following formula (15) and carbon fiber (CNF) used in the present invention.

(1)炭素繊維(CNF)の作製
最初に、本発明で用いる炭素繊維を作成し、市販品の炭素繊維と比較した。
(1) Preparation of carbon fiber (CNF) First, the carbon fiber used by this invention was created and compared with the commercially available carbon fiber.

具体的には、まず、高密度ポリエチレン(HI−ZEX(登録商標) 5000SR、プライムポリマ−社製)90質量部と合成メソフェ−ズピッチAR・MPH(三菱ガス化学社製)10質量部を同方向ニ軸押出機(東芝機械株式会社製TEM−26SS、バレル温度310℃、窒素気流下)で溶融混練して樹脂組成物を作成した。   Specifically, first, 90 parts by mass of high-density polyethylene (HI-ZEX (registered trademark) 5000SR, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd.) and 10 parts by mass of synthetic mesophase pitch AR / MPH (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) are arranged in the same direction. A resin composition was prepared by melt-kneading with a biaxial extruder (TEM-26SS manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd., barrel temperature 310 ° C., under nitrogen stream).

次に、上記樹脂組成物をシリンダ−式単孔紡糸機により、390℃で紡糸口金より紡糸し、前駆体成形体(炭素繊維前駆体を島成分として含有した海島型複合繊維)を作成した。このとき、前駆体成形体の繊維径が190μmとなるように調整した。次に、前駆体成形体を熱風乾燥機により空気中、1℃/分の昇温速度で215℃まで昇温し、215℃で3時間保持して安定化前駆体成形体を得た。   Next, the resin composition was spun from a spinneret at 390 ° C. with a cylinder-type single-hole spinning machine to prepare a precursor molded body (a sea-island type composite fiber containing a carbon fiber precursor as an island component). At this time, it adjusted so that the fiber diameter of a precursor molded object might be set to 190 micrometers. Next, the precursor molded body was heated to 215 ° C. at a temperature rising rate of 1 ° C./min with a hot air dryer and held at 215 ° C. for 3 hours to obtain a stabilized precursor molded body.

次に、安定化前駆体成形体を窒素ガス雰囲気下、5℃/分の昇温速度で500℃まで昇温し、500℃で1時間保持することで、高密度ポリエチレンを除去した繊維状炭素前駆体を形成した。この繊維状炭素前駆体を窒素雰囲気下で室温から1000℃まで5℃/分の昇温速度で昇温し、1000℃で30分間保持して炭素化繊維を得た。   Next, the stabilized precursor molded body is heated to 500 ° C. at a rate of temperature increase of 5 ° C./min in a nitrogen gas atmosphere, and held at 500 ° C. for 1 hour, thereby removing fibrous carbon from which high-density polyethylene has been removed. A precursor was formed. The fibrous carbon precursor was heated from room temperature to 1000 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min in a nitrogen atmosphere and held at 1000 ° C. for 30 minutes to obtain carbonized fibers.

この炭素化繊維をアルゴンガス雰囲気下、10℃/分の昇温速度で3000℃まで昇温して3000℃で30分間保持して黒鉛化した炭素繊維を得た。   The carbonized fiber was heated to 3000 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min in an argon gas atmosphere and held at 3000 ° C. for 30 minutes to obtain graphitized carbon fiber.

得られた炭素繊維の電子顕微鏡写真を図6に示す。図6に示すように、得られた炭素繊維は分岐構造をもたないことがわかった。   An electron micrograph of the obtained carbon fiber is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the obtained carbon fiber was found not to have a branched structure.

また、得られた炭素繊維の平均繊維径は280nm、平均繊維長は33μmであった。X線回折法で測定した結果から格子面間隔(d002)は0.3373nmで、市販品VGCF(登録商標、昭和電工社製、気相法を用いたカーボンナノファイバー)の0.3386nmよりかなり低い。また、結晶子大きさ(Lc002)は60nmで、市販品VGCFの30nmよりかなり大きく、極めて高結晶性である。導電性特性を現す、4探針方式の電極ユニットを用いて測定した体積抵抗率は0.010Ω・cmで、市販品VGCFの0.016Ω・cmより低く、高導電性を示した。   Moreover, the average fiber diameter of the obtained carbon fiber was 280 nm, and the average fiber length was 33 μm. From the result of measurement by X-ray diffraction method, the lattice spacing (d002) is 0.3373 nm, which is considerably lower than 0.3386 nm of the commercially available product VGCF (registered trademark, carbon nanofiber using a vapor phase method, manufactured by Showa Denko KK). . Further, the crystallite size (Lc002) is 60 nm, which is considerably larger than 30 nm of the commercial product VGCF, which is extremely high crystallinity. The volume resistivity measured using a four-probe type electrode unit exhibiting conductivity characteristics was 0.010 Ω · cm, which was lower than 0.016 Ω · cm of the commercial product VGCF, and showed high conductivity.

(2)電池の作成
上述の炭素繊維(CNF)を用いた高分子ラジカル材料導入率(全電極材料中の高分子ラジカル材料の割合、以下同じ)60%の正極を製造した。
(2) Production of Battery A positive electrode having a polymer radical material introduction rate (the ratio of polymer radical material in all electrode materials, the same applies hereinafter) using the above-described carbon fiber (CNF) was produced at 60%.

結着樹脂ポリフッ化ビニリデンPVDF(クレハKF#1300)10部に対し溶剤N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)90部を加え予め分散撹拌機を用いて完全にPVDFを溶解し、PVDF溶液を調製した。   90 parts of solvent N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) is added to 10 parts of binder resin polyvinylidene fluoride PVDF (Kureha KF # 1300), and PVDF is completely dissolved in advance using a dispersion stirrer to prepare a PVDF solution did.

NMP30.9gに架橋構造を持つポリラジカル化合物(高分子ラジカル材料)PTMA2.9g及びPVDF溶液4.8gを加え、分散撹拌機を用いて均一になるまで撹拌してポリラジカル化合物分散液を得た。   2.9 g of polyradical compound (polymer radical material) PTMA having a crosslinked structure and 4.8 g of PVDF solution were added to 30.9 g of NMP, and stirred using a dispersion stirrer until uniform to obtain a polyradical compound dispersion.

その後、得られたポリラジカル化合物分散液にCNF1.4gを添加し、高せん断型分散撹拌機にて均一になるまで撹拌して、電極用インキを得た。   Then, CNF1.4g was added to the obtained polyradical compound dispersion, and it stirred until it became uniform with the high shear type | mold dispersion stirrer, and obtained the ink for electrodes.

この時のせん断速度は、約7x104(1/s)であった。また、得られた電極用インキの粘度は、25℃において、約20Pa・sであった。 The shear rate at this time was about 7 × 10 4 (1 / s). Further, the viscosity of the obtained electrode ink was about 20 Pa · s at 25 ° C.

得られた電極用インキをメタルマスク(ステンシル)による孔版印刷(ニューロング精密工業製スクリーン印刷機LS-150)によりアルミ集電体上に塗布し、真空オーブンにて乾燥後、プレスを行い、膜厚65μm、縦横25×16mmの正極を得た。   The obtained ink for electrodes was applied onto an aluminum current collector by stencil printing with a metal mask (stencil) (screen printer LS-150, manufactured by Neurong Seimitsu Kogyo), dried in a vacuum oven, pressed, and then subjected to film A positive electrode having a thickness of 65 μm and a width and width of 25 × 16 mm was obtained.

得られた正極には電極のそり、ひび割れ、アルミ集電体からの剥がれは見られなかった。この電極の写真を図4に示す。   The obtained positive electrode was not warped, cracked, or peeled off from the aluminum current collector. A photograph of this electrode is shown in FIG.

この正極のアルミ箔面に、長さ65mm幅0.4mmのアルミリードを溶接した。   An aluminum lead having a length of 65 mm and a width of 0.4 mm was welded to the aluminum foil surface of the positive electrode.

また、リチウム張り合わせ銅箔(リチウム厚30μm)を正極同様に25×16mmの長方形に打ち抜き金属リチウム負極とし、長さ65mm幅0.4mmのニッケルリードを銅箔面に溶接した。   Further, a lithium-laminated copper foil (lithium thickness 30 μm) was punched into a 25 × 16 mm rectangle like the positive electrode to form a metal lithium negative electrode, and a nickel lead 65 mm long and 0.4 mm wide was welded to the copper foil surface.

正極、多孔質ポリプロピレンセパレータ(30×20mmの長方形)、負極の順に、ラジカル正極層と金属リチウム負極を対峙する向きで重ね合わせて蓄電体とした。2枚の熱融着可能なアルミラミネートフィルム(縦58mm×横52mm×厚さ0.12mm)の三方を熱融着することにより袋状のケースとし、蓄電体を入れた。   A positive electrode, a porous polypropylene separator (30 × 20 mm rectangle), and a negative electrode were stacked in this order to face the radical positive electrode layer and the metal lithium negative electrode to form a power storage unit. Two sheets of aluminum laminate film (length 58 mm × width 52 mm × thickness 0.12 mm) that can be heat-sealed were heat-sealed to form a bag-like case, and a power storage unit was placed.

ここへ電解液[1.0mol/LのLiPF電解質塩を含むエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶液(混合体積比3:7)]をアルミラミネートケースの中に0.12cc加えた。加えた電解液におけるLiPF電解質塩のモル数はラジカルのモル数に対し約2.87倍である。 To this was added 0.12 cc of an electrolytic solution [ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solution containing 1.0 mol / L LiPF 6 electrolyte salt (mixing volume ratio 3: 7)] in an aluminum laminate case. The number of moles of LiPF 6 electrolyte salt in the added electrolyte is about 2.87 times the number of moles of radicals.

この際アルミおよびニッケルリード付電極の端を2.7cm外に出し、アルミラミネートケースの未溶着の一辺を1.6mmHg(2.1×10Pa)の低圧化で熱融着した。これにより、電極と電解液をアルミラミネートケース中に完全に密閉した。 At this time, the ends of the electrodes with aluminum and nickel leads were taken out of 2.7 cm, and one side of the unlaminated aluminum laminate case was heat-sealed at a low pressure of 1.6 mmHg (2.1 × 10 2 Pa). As a result, the electrode and the electrolyte were completely sealed in the aluminum laminate case.

以上の工程により薄型有機ラジカル電池(縦58mm×横52mm×厚さ0.3mm)を作製した。この電池を0.112mAで充電後、さまざまな電流の大きさで放電した。0.112mAで放電した場合、平均電圧3.619Vで8時間59分間放電を行い、放電容量は1.0mAhであった。活物質あたりの放電容量密度は99mAh/gであり、90%のラジカルが充放電に関与したこととなる。   A thin organic radical battery (length 58 mm × width 52 mm × thickness 0.3 mm) was produced by the above steps. The battery was charged at 0.112 mA and then discharged at various current levels. When discharged at 0.112 mA, discharging was performed at an average voltage of 3.619 V for 8 hours and 59 minutes, and the discharge capacity was 1.0 mAh. The discharge capacity density per active material is 99 mAh / g, and 90% of radicals are involved in charge / discharge.

(比較例1)
市販のVGCFを用いた高分子ラジカル材料導入率30%の電極を用いた電池を作成し、充放電を行った。
(Comparative Example 1)
A battery using an electrode with a polymer radical material introduction rate of 30% using a commercially available VGCF was prepared and charged and discharged.

結着樹脂PVDF(クレハKF#1300)10部に対し溶剤NMP90部を加え予め分散撹拌機を用いて完全にPVDFを溶解し、PVDF溶液を調製した。NMP30.9gに架橋構造を持つポリラジカル化合物PTMA1.4g及びPVDF溶液4.8gを加え、分散撹拌機を用いて均一になるまで撹拌してポリラジカル化合物分散液を得た。その後、得られたポリラジカル化合物分散液にVGCF2.9gを添加し、分散撹拌機にて均一になるまで撹拌して、電極用インキを得た。得られた電極用インキをメタルマスク(ステンシル)による孔版印刷(ニューロング精密工業製スクリーン印刷機LS-150)によりアルミ集電体上に塗布し、真空オーブンにて乾燥後、プレスを行い、膜厚35μm、縦横25×16mmの正極を得た。この正極のアルミ箔面に、長さ65mm幅0.4mmのアルミリードを溶接した。また、リチウム張り合わせ銅箔(リチウム厚30μm)を正極同様に25×16mmの長方形に打ち抜き金属リチウム負極とし、長さ65mm幅0.4mmのニッケルリードを銅箔面に溶接した。正極、多孔質ポリプロピレンセパレータ(30×20mmの長方形)、負極の順に、ラジカル正極層と金属リチウム負極を対峙する向きで重ね合わせて蓄電体とした。2枚の熱融着可能なアルミラミネートフィルム(縦58mm×横52mm×厚さ0.12mm)の三方を熱融着することにより袋状のケースとし、蓄電体を入れた。ここへ電解液[1.0mol/LのLiPF電解質塩を含むエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶液(混合体積比3:7)]をアルミラミネートケースの中に0.09cc加えた。加えた電解液におけるLiPF電解質塩のモル数はラジカルのモル数に対し約8.80倍である。 90 parts of solvent NMP was added to 10 parts of binder resin PVDF (Kureha KF # 1300), and PVDF was completely dissolved in advance using a dispersion stirrer to prepare a PVDF solution. Polyradical compound PTMA 1.4 g having a crosslinked structure and 4.8 g PVDF solution were added to 30.9 g of NMP, and the mixture was stirred using a dispersion stirrer until uniform to obtain a polyradical compound dispersion. Thereafter, 2.9 g of VGCF was added to the obtained polyradical compound dispersion and stirred with a dispersion stirrer until uniform to obtain an electrode ink. The obtained ink for electrodes was applied onto an aluminum current collector by stencil printing with a metal mask (stencil) (screen printer LS-150, manufactured by Neurong Seimitsu Kogyo), dried in a vacuum oven, pressed, and then subjected to film A positive electrode having a thickness of 35 μm and a width and width of 25 × 16 mm was obtained. An aluminum lead having a length of 65 mm and a width of 0.4 mm was welded to the aluminum foil surface of the positive electrode. Further, a lithium-laminated copper foil (lithium thickness 30 μm) was punched into a 25 × 16 mm rectangle like the positive electrode to form a metal lithium negative electrode, and a nickel lead 65 mm long and 0.4 mm wide was welded to the copper foil surface. A positive electrode, a porous polypropylene separator (30 × 20 mm rectangle), and a negative electrode were stacked in this order to face the radical positive electrode layer and the metal lithium negative electrode to form a power storage unit. Two sheets of aluminum laminate film (length 58 mm × width 52 mm × thickness 0.12 mm) that can be heat-sealed were heat-sealed to form a bag-like case, and a power storage unit was placed. To this, 0.09 cc of an electrolytic solution [ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solution containing 1.0 mol / L LiPF 6 electrolyte salt (mixing volume ratio 3: 7)] was added. The number of moles of LiPF 6 electrolyte salt in the added electrolyte is about 8.80 times the number of moles of radicals.

この際アルミおよびニッケルリード付電極の端を2.7cm外に出し、アルミラミネートケースの未溶着の一辺を1.6mmHg(2.1×10Pa)の低圧化で熱融着した。これにより、電極と電解液をアルミラミネートケース中に完全に密閉した。以上のように薄型有機ラジカル電池(縦58mm×横52mm×厚さ0.3mm)を作製した。この電池を0.027mAで充電後、0.027mAの定電流で放電した。その結果、平均電圧3.620Vで8時間48分間放電を行い、放電容量は0.241mAhであった。活物質あたりの放電容量密度は82mAh/gであった。すべてのラジカルが充放電に関与した場合の放電容量密度は108mAh/gであるため、76%のラジカルが充放電に関与したこととなる。 At this time, the ends of the aluminum and nickel leaded electrodes were taken out of 2.7 cm, and one side of the unlaminated aluminum laminate case was heat-sealed at a low pressure of 1.6 mmHg (2.1 × 10 2 Pa). As a result, the electrode and the electrolyte were completely sealed in the aluminum laminate case. A thin organic radical battery (length 58 mm × width 52 mm × thickness 0.3 mm) was produced as described above. The battery was charged at 0.027 mA and then discharged at a constant current of 0.027 mA. As a result, discharge was performed for 8 hours 48 minutes at an average voltage of 3.620 V, and the discharge capacity was 0.241 mAh. The discharge capacity density per active material was 82 mAh / g. Since the discharge capacity density when all radicals are involved in charge / discharge is 108 mAh / g, 76% of radicals are involved in charge / discharge.

次に、実施例1および比較例1における放電容量と得られた容量の比較を行った。   Next, the discharge capacity in Example 1 and Comparative Example 1 was compared with the obtained capacity.

図3に、実施例1および比較例1における放電容量(横軸)と得られた容量(縦軸)の関係を示すグラフを示す。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the discharge capacity (horizontal axis) and the obtained capacity (vertical axis) in Example 1 and Comparative Example 1.

図3のグラフにおいて四角で示される記号が実施例1のデータをプロットしたものであり、三角で示される記号が比較例1のデータをプロットしたものである。   In the graph of FIG. 3, the symbols indicated by squares are plots of data of Example 1, and the symbols indicated by triangles are plots of data of Comparative Example 1.

実施例1の電池は、比較例1で作製した電池(VGCFを用いたラジカル導入率30%の電極を用いた電池)と比較すると電池の容量は4倍以上であり、また、より大きな電流で放電が可能であった。   Compared with the battery produced in Comparative Example 1 (battery using an electrode having a radical introduction rate of 30% using VGCF), the battery of Example 1 has a capacity of four times or more, and a larger current. Discharge was possible.

(比較例2)
次に、他の比較例として市販のVGCFを用いた、高分子ラジカル材料導入率60%の正極を製造した。
(Comparative Example 2)
Next, as another comparative example, a positive electrode having a polymer radical material introduction rate of 60% using a commercially available VGCF was manufactured.

結着樹脂PVDF(クレハKF#1300)10部に対し溶剤NMP90部を加え予め分散撹拌機を用いて完全にPVDFを溶解し、PVDF溶液を調製した。   90 parts of solvent NMP was added to 10 parts of binder resin PVDF (Kureha KF # 1300), and PVDF was completely dissolved in advance using a dispersion stirrer to prepare a PVDF solution.

NMP30.9gに架橋構造を持つポリラジカル化合物PTMA2.9g及びPVDF溶液4.8gを加え分散撹拌機を用いて均一になるまで撹拌してポリラジカル化合物分散液を得た。   A polyradical compound dispersion was obtained by adding 2.9 g of a polyradical compound PTMA having a crosslinked structure and 4.8 g of a PVDF solution to 30.9 g of NMP, and stirring until uniform using a dispersion stirrer.

その後、得られたポリラジカル化合物分散液にVGCF1.4gを添加し、分散撹拌機にて均一になるまで撹拌して、電極用インキを得た。得られた電極用インキをメタルマスク(ステンシル)による孔版印刷(ニューロング精密工業製スクリーン印刷機LS-150)によりアルミ集電体上に塗布し、真空オーブンにて乾燥後した。   Then, VGCF1.4g was added to the obtained polyradical compound dispersion, and it stirred until it became uniform with the dispersion stirrer, and ink for electrodes was obtained. The obtained electrode ink was applied onto an aluminum current collector by stencil printing using a metal mask (stencil) (screen printer LS-150, manufactured by Neurong Seimitsu Kogyo) and dried in a vacuum oven.

得られた正極には電極のそり、ひび割れ、アルミ集電体からの剥がれは見られた。この電極の写真を図5に示す。   The obtained positive electrode was warped, cracked, and peeled off from the aluminum current collector. A photograph of this electrode is shown in FIG.

以上より、高分子ラジカル材料を電極活物質に用いた電極を、有機溶媒を用いたスラリーで作製する場合、分岐構造を持ち平均繊維径0.15μm、平均繊維長10μmをもつ炭素繊維を用いると、電極中の高分子ラジカル材料の割合が30%程度の場合、電極のそり、ひび割れ、アルミ集電体からの剥がれが見られなくなり電極の作製が可能であった(比較例1)。   As described above, when an electrode using a polymer radical material as an electrode active material is prepared from a slurry using an organic solvent, a carbon fiber having a branched structure, an average fiber diameter of 0.15 μm, and an average fiber length of 10 μm is used. When the ratio of the polymer radical material in the electrode was about 30%, electrode warpage, cracking, and peeling from the aluminum current collector were not observed, and it was possible to produce the electrode (Comparative Example 1).

しかしながら、電極中の高分子ラジカル材料の割合が高い場合、電極のそり、ひび割れ、アルミ集電体からの剥がれが見られた(比較例2)。   However, when the ratio of the polymer radical material in the electrode was high, electrode warpage, cracking, and peeling from the aluminum current collector were observed (Comparative Example 2).

一方、平均繊維径0.28μm、平均繊維長33μmの分岐構造をもたない炭素繊維を用いることにより、電極中の高分子ラジカル材料の割合が高い場合でも、電極のそり、ひび割れ、アルミ集電体からの剥がれは見られなくなった(実施例1)。   On the other hand, by using carbon fibers having an average fiber diameter of 0.28 μm and an average fiber length of 33 μm and not having a branched structure, even when the ratio of the polymer radical material in the electrode is high, electrode warpage, cracking, aluminum current collection No peeling from the body was observed (Example 1).

作製できた電極の容量を比較すると、分岐構造がなく、平均繊維径0.28μm、平均繊維長33μmをもつ炭素繊維を用いた電極の容量は、分岐構造を持ち平均繊維径0.15μm、平均繊維長10μmをもつ炭素繊維を用いた場合の電極の容量の約3倍となった。   Comparing the capacity of the prepared electrodes, the capacity of the electrode using carbon fibers having no branch structure, an average fiber diameter of 0.28 μm, and an average fiber length of 33 μm, has a branch structure, an average fiber diameter of 0.15 μm, and an average When the carbon fiber having a fiber length of 10 μm was used, the capacity of the electrode was about 3 times.

上記した実施形態および実施例では、ラジカル化合物と本発明で用いる炭素繊維を含む電極を、ラジカル正極層として用いた場合について説明したが、本発明は、何等、これに限定されることなく、ラジカル化合物を含有する全ての電極に適用できる。   In the embodiments and examples described above, the case where the electrode including the radical compound and the carbon fiber used in the present invention is used as the radical positive electrode layer has been described. However, the present invention is not limited to this, Applicable to all electrodes containing compounds.

電池2を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a battery 2. FIG. 図1の分解図である。FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1. 実施例1で作製した電池と実施例2で作製した電池の放電容量(横軸)と得られた容量(縦軸)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the discharge capacity (horizontal axis) of the battery produced in Example 1 and the battery produced in Example 2, and the obtained capacity (vertical axis). 実施例1で製造した電極の写真である。2 is a photograph of an electrode manufactured in Example 1. 比較例2で製造した電極の写真である。4 is a photograph of an electrode manufactured in Comparative Example 2. 実施例1で得られた炭素繊維の電子顕微鏡写真である。2 is an electron micrograph of the carbon fiber obtained in Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11………正極
12………正極集電体
13………正極リード
14………セパレータ
15………負極リード
16………負極
17………負極集電体
18………外装用フィルム
11 ......... Positive electrode 12 ......... Positive electrode current collector 13 ......... Positive electrode lead 14 ......... Separator 15 ......... Negative electrode lead 16 ......... Negative electrode 17 ......... Negative electrode current collector 18 ......... Exterior film

Claims (22)

正極と、
負極と、
を有し、
前記正極と前記負極のうち少なくとも一方の電極に電極活物質として高分子ラジカル材料が用いられ、
前記高分子ラジカル材料を有する前記電極内に平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維が含まれることを特徴とする二次電池。
A positive electrode;
A negative electrode,
Have
A polymer radical material is used as an electrode active material for at least one of the positive electrode and the negative electrode,
Secondary battery, wherein the average fiber diameter in said electrode having a polymer radical material 0.01 to 0.5 [mu] m, is included carbon fiber having no branch structure having an average fiber length of 15 to 100 m.
前記炭素繊維が、X線回折法で測定した格子面間隔(d002)が0.336nm〜0.338nmの範囲にあり、結晶子大きさ(Lc002)が50nm〜150nmの範囲にある請求項1に記載の二次電池。   The carbon fiber has a lattice spacing (d002) measured by an X-ray diffraction method in a range of 0.336 nm to 0.338 nm and a crystallite size (Lc002) in a range of 50 nm to 150 nm. The secondary battery as described. 前記炭素繊維が、4探針方式の電極ユニットを用いて測定した体積抵抗率(ER)が0.008Ω・cm〜0.015Ω・cmの範囲にある炭素繊維である請求項1又は請求項2のいずれかに記載の二次電池。   The carbon fiber is a carbon fiber having a volume resistivity (ER) measured in a range of 0.008 Ω · cm to 0.015 Ω · cm using a four-probe electrode unit. The secondary battery in any one of. 前記高分子ラジカル材料が、繰り返し単位中に下記一般式(1)のニトロキシルラジカル構造を持つニトロキシル高分子化合物である請求項1から請求項3のいずれかに記載の二次電池。
The secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer radical material is a nitroxyl polymer compound having a nitroxyl radical structure of the following general formula (1) in a repeating unit.
前記ニトロキシル高分子化合物が、還元状態において下記化学式(I)で示されるニトロキシルラジカル部分構造をとり、酸化状態において下記化学式(II)で示されるニトロキシルカチオン部分構造をとる請求項4に記載の二次電池。
5. The nitroxyl polymer compound according to claim 4, which takes a nitroxyl radical partial structure represented by the following chemical formula (I) in a reduced state and a nitroxyl cation partial structure represented by the following chemical formula (II) in an oxidized state. Secondary battery.
前記ニトロキシル高分子化合物が、一般式(3)から式(5)で表されるニトロキシルラジカル構造から選ばれる少なくとも1種類の構造を側鎖に持つ化合物である請求項4又は請求項5のいずれかに記載の二次電池。
(一般式(3)、(4)、(5)においてR1〜R4は、炭素数1から4のアルキル基を表わす。)
6. The compound according to claim 4, wherein the nitroxyl polymer compound is a compound having at least one structure selected from nitroxyl radical structures represented by general formulas (3) to (5) in the side chain. A secondary battery according to any one of the above.
(R 1 to R 4 in the general formulas (3), (4), and (5) represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
前記ニトロキシル高分子化合物が、ポリ(4-メタクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)、ポリ(4-アクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)であること、またはこれらを成分として含む共重合体であることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載の二次電池。   The nitroxyl polymer compound is poly (4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), poly (4-acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine- The secondary battery according to any one of claims 4 to 6, wherein the secondary battery is a 1-oxyl) or a copolymer containing these as components. 前記ニトロキシル高分子化合物が、ポリ(4-ビニルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)であること、またはこれらを成分として含む共重合体であることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載の二次電池。   The nitroxyl polymer compound is poly (4-vinyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) or a copolymer containing these as components. The secondary battery according to any one of claims 4 to 6. 前記ニトロキシル高分子化合物が架橋構造を持つ請求項4から請求項8のいずれかに記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 4, wherein the nitroxyl polymer compound has a crosslinked structure. 請求項1に記載の高分子ラジカル材料に、結着樹脂、溶剤及び請求項1に記載の炭素繊維を混合し、せん断速度3×104から1×105(1/s)の範囲で分散して、25℃における粘度を50Pa・s以下とした電極用インキを用いて電極を製造する工程を有することを特徴とする二次電池の製造方法。 The polymer radical material according to claim 1 is mixed with a binder resin, a solvent and the carbon fiber according to claim 1 and dispersed in a shear rate range of 3 × 10 4 to 1 × 10 5 (1 / s). And the manufacturing method of a secondary battery characterized by having the process of manufacturing an electrode using the ink for electrodes which made the viscosity in 25 degreeC 50 Pa.s or less. 請求項1から請求項9のいずれかに記載の二次電池を用いたことを特徴とする充放電方法。   A charge / discharge method using the secondary battery according to claim 1. 高分子ラジカル材料と、
平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維と、
を含むことを特徴とする二次電池用電極。
A polymer radical material;
Carbon fibers without an average fiber diameter of 0.01 to 0.5 [mu] m, a branch structure having an average fiber length of 15 to 100 m,
An electrode for a secondary battery, comprising:
前記炭素繊維が、X線回折法で測定した格子面間隔(d002)が0.336nm〜0.338nmの範囲にあり、結晶子大きさ(Lc002)が50nm〜150nmの範囲にある請求項12に記載の二次電池用電極。   The carbon fiber has a lattice spacing (d002) measured by an X-ray diffraction method in a range of 0.336 nm to 0.338 nm and a crystallite size (Lc002) in a range of 50 nm to 150 nm. The electrode for secondary batteries as described. 前記炭素繊維が、4探針方式の電極ユニットを用いて測定した体積抵抗率(ER)が0.008Ω・cm〜0.015Ω・cmの範囲にある炭素繊維である請求項12又は請求項13のいずれかに記載の二次電池用電極。   The carbon fiber is a carbon fiber having a volume resistivity (ER) measured using a 4-probe type electrode unit in a range of 0.008 Ω · cm to 0.015 Ω · cm. The electrode for secondary batteries in any one of. 前記高分子ラジカル材料が、繰り返し単位中に下記一般式(1)のニトロキシルラジカル構造を持つニトロキシル高分子化合物である請求項12から請求項14のいずれかに記載の二次電池用電極。
The electrode for a secondary battery according to any one of claims 12 to 14, wherein the polymer radical material is a nitroxyl polymer compound having a nitroxyl radical structure represented by the following general formula (1) in a repeating unit.
前記ニトロキシル高分子化合物が、還元状態において下記化学式(I)で示されるニトロキシルラジカル部分構造をとり、酸化状態において下記化学式(II)で示されるニトロキシルカチオン部分構造をとる請求項15に記載の二次電池用電極。
The nitroxyl polymer compound takes a nitroxyl radical partial structure represented by the following chemical formula (I) in a reduced state and a nitroxyl cation partial structure represented by the following chemical formula (II) in an oxidized state. Secondary battery electrode.
前記ニトロキシル高分子化合物が、一般式(3)から式(5)で表されるニトロキシルラジカル構造から選ばれる少なくとも1種類の構造を側鎖に持つ化合物である請求項15又は請求項16のいずれかに記載の二次電池用電極。
(一般式(3)、(4)、(5)においてR1〜R4は、炭素数1から4のアルキル基を表わす。)
The nitroxyl polymer compound is a compound having at least one structure selected from nitroxyl radical structures represented by general formulas (3) to (5) in the side chain. An electrode for a secondary battery according to claim 1.
(R 1 to R 4 in the general formulas (3), (4), and (5) represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.)
前記ニトロキシル高分子化合物が、ポリ(4-メタクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)、ポリ(4-アクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)であること、またはこれらを成分として含む共重合体であることを特徴とする請求項15から請求項17のいずれかに記載の二次電池用電極。   The nitroxyl polymer compound is poly (4-methacryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), poly (4-acryloyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine- The secondary battery electrode according to any one of claims 15 to 17, wherein the electrode is a 1-oxyl) or a copolymer containing these as components. 前記ニトロキシル高分子化合物が、ポリ(4-ビニルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)であること、またはこれらを成分として含む共重合体であることを特徴とする請求項15から請求項17のいずれかに記載の二次電池用電極。   The nitroxyl polymer compound is poly (4-vinyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) or a copolymer containing these as components. Item 18. The secondary battery electrode according to any one of Items 15 to 17. 前記ニトロキシル高分子化合物が架橋構造を持つ請求項15から請求項19のいずれかに記載の二次電池用電極。   The secondary battery electrode according to any one of claims 15 to 19, wherein the nitroxyl polymer compound has a crosslinked structure. 請求項12に記載の高分子ラジカル材料に、結着樹脂、溶剤及び請求項12に記載の炭素繊維を混合し、せん断速度3×104から1×105(1/s)の範囲で分散して、25℃における粘度を50Pa・s以下とした電極用インキを用いて電極を製造する工程を有することを特徴とする二次電池用電極の製造方法。 The polymer radical material according to claim 12 is mixed with a binder resin, a solvent, and the carbon fiber according to claim 12, and dispersed in a shear rate range of 3 × 10 4 to 1 × 10 5 (1 / s). And the manufacturing method of the electrode for secondary batteries characterized by having the process of manufacturing an electrode using the ink for electrodes which made the viscosity in 25 degreeC 50 Pa * s or less. 電極活物質としての高分子ラジカル材料、結着樹脂、溶剤および平均繊維径0.01〜0.5μm、平均繊維長15〜100μmの分岐構造をもたない炭素繊維を含有することを特徴とする二次電池電極用インキ。 And wherein the polymer radical material as an electrode active material, a binder resin, a solvent and an average fiber diameter of 0.01 to 0.5 [mu] m, in that it contains carbon fibers having no branch structure having an average fiber length of 15~100μm Secondary battery electrode ink.
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