[发明专利]蓄电材料和蓄电装置

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电材料和使用了该蓄电材料的蓄电装置。

背景技术

近年来，便携音频装置、移动电话、膝上型计算机等便携型电子设备广泛普及，作为这样的便携型电子设备的电源使用各种二次电池。此外，对容量远大于便携型电子设备的二次电池的需求在提高。例如，从节省能量的观点、或者降低二氧化碳的排放量的观点出发，在现有的使用内燃机的汽车中并用电驱动力的混合动力汽车开始普及。因此，在各种用途中，都要求输出功率、容量、重复特性等特性更优异的二次电池。

由于二次电池利用氧化还原反应来蓄积电荷，因此可逆地进行氧化还原反应的物质、即蓄积电荷的蓄电材料对二次电池的上述特性有较大影响。在现有的二次电池中，已经使用金属和/或碳、无机化合物等作为蓄电材料。例如，在现在广泛使用的锂二次电池中，作为蓄电材料的正极活性物质和负极活性物质，使用了金属氧化物和石墨等。

相对于这些无机材料，人们研究了使用有机化合物作为蓄电材料。与无机化合物相比，有机化合物的合成方法已经确立，因而比较容易合成具有按照设计那样的新的分子结构的化合物。因此，认为在使用有机化合物作为活性物质时，可以通过分子设计来实现具有各种特性的活性物质。

此外，由于有机化合物比金属重量轻，因此在使用含有有机化合物的蓄电材料构成二次电池时，可以实现轻量的二次电池。因此，认为例如作为充电密度可以不高但却要求轻量的混合动力汽车用的二次电池是合适的。也研究了使用电容器作为混合动力汽车用蓄电装置，这样的优势在利用了化学反应的电容器中使用含有有机化合物的蓄电材料的情况下也可以获得。

在专利文献1和2中，本申请的发明者们提出了具有π共轭电子云的有机化合物作为可以期待高速充放电的新蓄电材料，并明确了其反应机制。

这样的具有π共轭电子云的有机化合物可以以低分子化合物的形式合成、也可以以高分子化合物的形式合成。在二次电池等蓄电装置中使用具有π共轭电子云的有机化合物时，由于电解液使用非水溶剂，因此为了抑制有机化合物溶出至电解液中、并提高蓄电装置的特性，优选利用高分子化合物形式的具有π共轭电子云的有机化合物。

在专利文献3中，本申请的发明者提出了在蓄电装置中使用包含多个这样的具有π共轭电子云的有机化合物部位的高分子化合物。例如，公开了使具有聚乙炔、聚甲基丙烯酸甲酯链作为主链的高分子化合物与具有π共轭电子云的有机化合物部位结合得到的高分子化合物。此外，公开了使聚乙烯醇主链与具有羧基四硫富瓦烯的侧链进行脱水缩合而获得的高分子化合物。

专利文献1：特开2004-111374号公报

专利文献2：特开2004-342605号公报

专利文献3：特开2007-305461号公报

发明内容

本申请的发明者在专利文献3中公开了，在使用了这些有机化合物作为活性物质的蓄电装置中，作为电解液的溶剂，优选使用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、二氧戊环、环丁砜、二甲基甲酰胺等有机溶剂。

然而，使用专利文献3中所公开的具有π共轭电子云的高分子化合物并使用各种电解液来制作蓄电装置，然后详细地评价这些蓄电装置特性，结果可知，根据所用的电解液的不同，存在有时放电容量比设计容量低这样的问题。因此，在使用专利文献3中所公开的具有π共轭电子云的高分子化合物来制作蓄电装置时，可使用的电解液用溶剂的种类受到制限，有时难以设计出可以最大限度发挥高分子化合物的特性的蓄电装置。

此外，虽然已经公开了使用专利文献3所公开的侧链具有π共轭电子云的高分子化合物可以获得高容量、高输出功率、重复特性优异的蓄电装置，但是其中并未充分公开关于能够获得具有特别优异的特性的蓄电装置的高分子化合物的分子结构的内容。

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供无论电解液的种类如何，都能够实现高容量、高输出功率、重复特性优异的蓄电材料，以及使用该蓄电材料的蓄电装置。

本发明的蓄电材料是包含具有π共轭电子云且侧链具有下述通式(1)所示结构的氧化还原部位的第1单元、与侧链不具有氧化还原反应部位的第2单元的共聚物化合物的蓄电材料，