專利名稱：含環(huán)狀共軛羰基化合物的電極層構成至少一個電極一部分的高能量密度大容量的穩(wěn)定電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及電池，更特別地，涉及含有有機化合物作為活性物質的電池。
便攜式的電子器件已廣泛地普及，而便攜式電子器件需要大容量和重量輕的電池。因此，仍然很需要大容量和重量輕的電池。人們已經對使用堿金屬離子的電池進行了研究和開發(fā)工作，因為堿金屬離子相對于每單位電荷具有較小的質量。尤其，鋰離子電池是大容量的穩(wěn)定性的電池，并且用于便攜式電子器件。該鋰離子電池具有由含鋰的重金屬氧化物組成的正電極和由碳形成的負電極，并通過鋰的消去反應和逆反應來轉化能量。
然而，每單位質量的該鋰離子電池具有較小的容量。這是因為比重大的重金屬化合物用于正極的事實。因此，該鋰離子電池不能完全滿足便攜式電子器件的要求。
仍然需求不需要任何重金屬化合物的電池?？晒┻x擇的對象公開于US專利No.4,833,048和日本專利No.2715778中。該電池具有由含有二硫鍵的有機化合物組成的正極。該電池所利用的原理是電化學的氧化/還原反應，其中產生和離解了二硫鍵。正極是由一種化合物組成，它的主要組分是重量輕的元素如硫和碳。因此，該電池大大減少了重量，并且接近技術目標。然而，離解的二硫鍵僅僅以低效率來重新組合。這些電池在充電/放電上不太穩(wěn)定。
導電聚合物化合物也可用于電池。該電池的原理是電解質離子在導電聚合物化合物中的摻雜反應和不摻雜反應。摻雜反應是指這樣一種現(xiàn)象，其中在導電聚合物化合物的氧化還原反應產生的激子如孤立子或極化子被抗衡離子所穩(wěn)定。另一方面，不摻雜反應逆轉成摻雜反應。被抗衡離子穩(wěn)定的激子在不摻雜反應中發(fā)生電化學氧化或還原。
US專利No.4,442,187公開了電池，它具有由導電聚合物化合物形成的正電極或負電極。因為該導電聚合物化合物由輕元素如碳和氮組成，該電池預計可獲得大容量。然而，通過氧化還原產生的激子在π電子共軛體系中發(fā)生離域，并且它們相互影響。這導致了對激子濃度的限制，并且該電池不能充分地提高該容量。
如以上所述，已經對不使用重金屬氧化物的大能量密度和大容量的穩(wěn)定電池進行了研究和開發(fā)工作?，F(xiàn)有技術的電池已在很大程度上減輕了重量。然而，該現(xiàn)有技術的電池不會讓使用者滿意。現(xiàn)有技術的電池仍然需要朝著大容量發(fā)展。換句話說，任何高能量密度、大容量的和穩(wěn)定的電池還沒有開發(fā)出來。
總之，鋰離子電池達到了容量的極限，而且具有導電聚合物化合物的電池在達到技術目標上仍然有一段很長的路。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明建議使用具有特殊結構的新有機化合物作為電池的活性物質。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了包括正電極、負電極和電解質的電池，正和負電極中的至少一個包括一電極層，該電極層主要由具有通式(1)表示的結構單元的環(huán)狀共軛羰基化合物組成 其中Ar是等同于一些化合物的有機基團，所述化合物選自消去了兩個氫原子的具有5-14個碳原子數(shù)的芳族化合物和所述消去了兩個氫原子的芳族化合物的取代化合物。
如圖2中所示，所述負電極1具有相互連接的負電極層1a和集流器3。另一方面，所述正電極2具有相互連接的正電極層2a和集流器4。所述隔板5被夾在負電極層1a和所述正電極層2a之間。負電極層1a、正電極層2a和隔板5當中的至少一個含有環(huán)狀共軛羰基化合物作為活性物質。從容量考慮，優(yōu)選的是在

圖1和2中所示的電池是鋰二次電池。活性物質在電池中使用的所述活性物質直接參與電極反應如充電反應和放電反應，并且是電池系統(tǒng)的基本部分。該活性物質可以是固體，或溶解或分散在電解質中。
該活性物質含有所述的環(huán)狀共軛羰基化合物，它的結構單元是由通式(1)表示的。 其中Ar是等同于消去了兩個氫原子的具有5-14個碳原子數(shù)的芳族化合物或所述消去了兩個氫原子的芳族化合物的取代化合物的有機基團。
每單位質量的所述羰基化合物具有大能量密度，并且適于用作穩(wěn)定性電池的活性物質。
優(yōu)選的是，該環(huán)狀共軛羰基化合物具有由通式(2)和(3)中的一個表示的結構單元或分別由通式(2)和(3)表示的結構單元。
其中取代基R1-R4是彼此獨立的，取代基R1-R4中每一個選自氫，鹵素原子，羥基，硝基，亞硝基，氰基，羧基，烷基，取代烷基，鏈烯基，取代鏈烯基，環(huán)烷基，取代環(huán)烷基，芳基，取代芳基，芳烷基，取代芳烷基，氨基，取代氨基，烷氧基，取代烷氧基，芳氧基，取代芳氧基，烷氧基羰基，取代烷氧基羰基，芳氧基羰基，取代芳氧基羰基，?；腿〈；?，上述基團中每一個可以有硫原子、硅原子、磷原子或硼原子取代它們的至少一個原子；彼此相鄰的取代基可以形成環(huán)狀結構。 其中取代基R5-R8與通式(2)的R1-R4相同。由通式(2)或(3)表示的結構單元是由低質量元素如碳、氫和氧組成。因此，使用具有該結構單元的環(huán)狀共軛羰基化合物作為電極的活性物質的該電池獲得了大能量密度/每單位質量。
優(yōu)選的是，環(huán)狀共軛羰基化合物是由通式(4)或(5)表示。 其中取代基R9-R16與通式(2)的R1-R4相同。 其中取代基R17-R20是彼此獨立的，并且取代基R17-R20中每一個是具有1-6個碳原子數(shù)的烷基。由通式(4)或(5)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物是由低質量元素如碳、氫和氧組成。因此之故，使用該化合物作為電極的活性物質的該電池獲得了大能量密度/每單位質量。
優(yōu)選的是該環(huán)狀共軛羰基化合物是由通式(6)到(8)中任何一個表示 其中X是等同于消去了n個氫原子的具有5-30個碳原子的芳族化合物或所述消去了n個氫原子的芳族化合物的取代化合物的有機基團，V是由通式(9)表示的結構單元，X鍵接到n個彼此獨立的結構單元V上，以及n是2-6的整數(shù)。 其中R1-R4與通式(2)中的那些相同。 其中Y是等同于消去了n個氫原子的具有1-5個碳原子數(shù)的鏈烴化合物、所述消去了n個氫原子的鏈烴化合物的取代化合物、消去了n個氫原子的具有3-30個碳原子數(shù)的環(huán)狀烴化合物或所述消去了n個氫原子的環(huán)狀烴化合物的取代化合物或其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的所述烴類化合物的n價有機基團，或二價硫原子；Z是由通式(10)表示的結構單元；Y鍵接到n個彼此獨立的結構單元Z上；以及n是2-6的整數(shù)。 其中R1-R4與通式(9)中的那些取代基相同，取代基R9是與通式(2)中的取代基相同的一價有機基團。 其中Y與通式(7)中的相同，W是由通式(11)表示的結構單元，Y鍵接到n個彼此獨立的結構單元W上，以及n是2-6的整數(shù)。 其中R1-R4和R9與通式(10)中的那些相同；R10是等同于一些從中消去了兩個氫原子的以及其中至少一個原子可被氧原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子取代的化合物的二價有機基團，所述化合物選自取代/非取代的脂族烴化合物，取代/非取代的芳族烴化合物，取代/非取代的胺化合物，取代/非取代的醚化合物，取代/非取代的酯化合物，取代/非取代的酮化合物，取代/非取代的酰胺化合物，以及取代/非取代的如下一些化合物它們各自具有在所述取代/非取代的脂族烴化合物、所述取代/非取代的芳族烴化合物、所述取代/非取代的胺化合物、所述取代/非取代的醚化合物、所述取代/非取代的酯化合物、所述取代/非取代的酮化合物和所述取代/非取代的酰胺化合物中所含有的那些官能團的組合(combination)中的任何一個。
由式(6)到(8)中任何一個表示的環(huán)狀共軛羰基化合物在分子中包括多個亞環(huán)己二烯酮基(cyclohexadienonyliene)結構單元，以使得該氧化/還原反應以高效率發(fā)生。
優(yōu)選的是該環(huán)狀共軛羰基化合物是具有由通式(12)到(16)中任何一個表示的結構單元的聚合物化合物。 其中取代基R21到R24與通式(2)中的取代基R1到R4相同。 其中取代基R25到R30與通式(2)中的取代基R1到R4相同。 其中取代基R31到R36與取代基R1到R4相同。 其中取代基R1到R4和R9與通式(10)中的那些相同。 其中取代基R1到R4，R9和R10與通式(11)中的那些相同。
由通式(12)到(16)中任何一個表示的環(huán)狀共軛羰基化合物包括在聚合物中的亞環(huán)己二烯酮基結構單元，以使得所述氧化和還原反應高效地進行以及循環(huán)工作特性不取決于該活性物質的擴散。因此之故，該電池是穩(wěn)定性的。
優(yōu)選的是，該環(huán)狀共軛羰基化合物用作正極中的活性物質，因為該電池顯示出高能量密度和大容量。
優(yōu)選的是根據(jù)本發(fā)明的電池是鋰二次電池。因此，該電池是穩(wěn)定的，并顯示出大的容量。
環(huán)狀共軛羰基化合物如以上所述，該環(huán)狀共軛羰基化合物包括由通式(1)表示的結構單元，優(yōu)選的是該結構單元是由通式(2)和(3)中的兩個或任何一個表示。然而，通式(2)和(3)不會對該環(huán)狀共軛羰基化合物構成任何限制。由通式(4)到(8)表示的低分子量化合物是環(huán)狀共軛羰基化合物的例子，并且由通式(12)到(16)表示的高分子量化合物是該環(huán)狀共軛羰基化合物的其它例子。該活性物質可含有一種以上的該環(huán)狀共軛羰基化合物。該結構單元在下文進行詳細描述。取代基如以上所述，鹵素原子可以是在通式(2)和(3)中的取代基R1到R8和在通式(10)中的取代基R9。該鹵素原子選自氟、氯、溴、碘和一種以上鹵素原子的任何組合。
取代/非取代烷基的例子是甲基，乙基，丙基，異丙基，正丁基，仲丁基，異丁基，叔丁基，正戊基，正己基，正庚基，正辛基，羥甲基，1-羥乙基，2-羥乙基，2-羥異丁基，1，2-二羥基乙基，1，3-二羥基異丙基，2，3-二羥基叔丁基，1，2，3-三羥基丙基，氯甲基，1-氯乙基，2-氯乙基，2-氯異丁基，1，2-二氯乙基，1，3-二氯異丙基，1，1-雙(氯甲基)乙基，1，2，3-三氯丙基，溴甲基，1-溴乙基，2-溴乙基，2-溴異丁基，1，2-二溴乙基，1，3-二溴異丙基，2，3-二溴叔丁基，1，2，3-三溴丙基，碘甲基，1-碘乙基，2-碘乙基，2-碘異丁基，1，2-二碘乙基，1，3-二碘異丙基，2，3-二碘叔丁基，1，2，3-三碘丙基，氨基甲基，1-氨基乙基，2-氨基乙基，2-氨基異丁基，1，2-二氨基乙基，1，3-二氨基異丙基，2，3-二氨基叔丁基，1，2，3-三氨基丙基，氰基甲基，1-氰基乙基，2-氰基乙基，2-氰基異丁基，1，2-二氰基乙基，1，3-二氰基異丙基，2，3-二氰基叔丁基，1，2，3-三氰基丙基，硝基甲基，1-硝基乙基，2-硝基乙基，2-硝基異丁基，1，2-二硝基乙基，1，3-二硝基異丙基，2，3-二硝基叔丁基和1，2，3-三硝基丙基?？梢酝瑫r使用一個以上的基團。
取代/非取代的鏈烯基的例子是乙烯基，烯丙基，1-丁烯基，2-丁烯基，3-丁烯基，1，3-丁二烯基，1-甲基乙烯基，苯乙烯基，2，2-二苯基乙烯基，1，2-二苯基乙烯基，1，2-二苯基乙烯基，1-甲基烯丙基，1，1-二甲基烯丙基，2-甲基烯丙基，1-苯基烯丙基，2-苯基烯丙基，3-苯基烯丙基，3，3-二苯基烯丙基，1，2-二甲基烯丙基，1-苯基-1-丁烯基和3-苯基-1-丁烯基?？梢酝瑫r使用一個以上的基團。
取代/非取代的環(huán)烷基的例子是環(huán)丙基，環(huán)丁基，環(huán)戊基，環(huán)己基和4-甲基環(huán)己基?？梢酝瑫r使用一個以上的基團。
取代/非取代的芳基的例子是苯基，1-萘基，2-萘基，9-芴基，1-蒽基，2-蒽基，9-蒽基，1-菲基，2-菲基，3-菲基，4-菲基，9-菲基，1-naphthasenyl，2-naphthasenyl，9-naphthasenyl，1-芘基，2-芘基，4-芘基，2-聯(lián)二苯基，3-聯(lián)二苯基，4-聯(lián)二苯基，對-聯(lián)三苯-4-基，對-聯(lián)三苯-3-基，對-聯(lián)三苯-2-基，間-聯(lián)三苯-4-基，間-聯(lián)三苯-3-基，間-聯(lián)三苯-2-基，鄰-甲苯基，間甲苯基，對甲苯基，對-叔丁基苯基，對-(2-苯丙基)苯基，3-甲基-2-萘基，4-甲基-1-萘基，4-甲基-1-蒽基，4′甲基聯(lián)二苯基，4″-叔丁基-對-聯(lián)三苯-4-基，1-吡咯基，2-吡咯基，3-吡咯基，吡嗪基，2-吡啶基，3-吡啶基，4-吡啶基，1-吲哚基，2-吲哚基，3-吲哚基，4-吲哚基，5-吲哚基，6-吲哚基，7-吲哚基，1-異氮雜茚基，2-異氮雜茚基，3-異氮雜茚基，4-異氮雜茚基，5-異氮雜茚基，6-異氮雜茚基，7-異氮雜茚基，2-聯(lián)糠?；鶊F，3-聯(lián)糠?；鶊F，2-苯并呋喃基，3-苯并呋喃基，4-苯并呋喃基，5-苯并呋喃基，6-苯并呋喃基，7-苯并呋喃基，1-異苯并呋喃基，3-異苯并呋喃基，4-異苯并呋喃基，5-異苯并呋喃基，6-異苯并呋喃基，7-異苯并呋喃基，2-喹啉基，3-喹啉基，4-喹啉基，5-喹啉基，6-喹啉基，7-喹啉基，8-喹啉基，1-異喹啉基，3-異喹啉基，4-異喹啉基，5-異喹啉基，6-異喹啉基，7-異喹啉基，8-異喹啉基，2-喹喔啉基，5-喹喔啉基，6-喹喔啉基，1-咔唑基，2-咔唑基，3-咔唑基，4-咔唑基，9-咔唑基，1-菲啶基，2-菲啶基，3-菲啶基，4-菲啶基，6-菲啶基，7-菲啶基，8-菲啶基，9-菲啶基，10-菲啶基，1-吖啶基，2-吖啶基，3-吖啶基，4-吖啶基，9-吖啶基，1，7-菲咯啉-2-基，1，7-菲咯啉-3-基，1，7-菲咯啉-4-基，1，7-菲咯啉-5-基，1，7菲咯啉-6-基，1，7-菲咯啉-8-基，1，7-菲咯啉-9-基，1，7-菲咯啉-10-基，1，8-菲咯啉-2-基，1，8-菲咯啉-3-基，1，8-菲咯啉-4-基，1，8-菲咯啉-5-基，1，8-菲咯啉-6-基，1，8-菲咯啉-7-基，1，8-菲咯啉-9-基，1，8-菲咯啉-10-基，1，9-菲咯啉-2-基，1，9-菲咯啉-3-基，1，9-菲咯啉-4-基，1，9-菲咯啉-5-基，1，9-菲咯啉-6-基，1，9-菲咯啉-7-基，1，9-菲咯啉-8-基，1，9-菲咯啉-10-基，1，10-菲咯啉-2-基，1，10-菲咯啉-3-基，1，10-菲咯啉-4-基，1，10-菲咯啉-5-基，2，9-菲咯啉-1-基，2，9-菲咯啉-3-基，2，9-菲咯啉-4-基，2，9-菲咯啉-5-基，2，9-菲咯啉-6-基，2，9-菲咯啉-7-基，2，9-菲咯啉-8-基，2，9-菲咯啉-10-基，2，8-菲咯啉-1-基，2，8-菲咯啉-3-基，2，8-菲咯啉-4-基，2，8-菲咯啉-5-基，2，8-菲咯啉-6-基，2，8-菲咯啉-7-基，2，8-菲咯啉-9-基，2，8-菲咯啉-10-基，2，7-菲咯啉-1-基，2，7-菲咯啉-3-基，2，7-菲咯啉-4-基，2，7-菲咯啉-5-基，2，7-菲咯啉-6-基，2，7-菲咯啉-8-基，2，7-菲咯啉-9-基，2，7-菲咯啉-10-基，1-吩嗪基，2-吩嗪基，1-吩噻嗪基，2-吩噻嗪基，3-吩噻嗪基，4-吩噻嗪基，10-吩噻嗪基，1-吩噁嗪基，2-吩噁嗪基，3-吩噁嗪基，4-吩噁嗪基，10-吩噁嗪基，2-噁唑基，4-噁唑基，5-噁唑基，2-噁二唑基，5-噁二唑基，3-呋咱基，2-噻吩基，3-噻吩基，2-甲基吡咯-1-基，2-甲基吡咯-3-基，2-甲基吡咯-4-基，2-甲基吡咯-5-基，3-甲基吡咯-1-基，3-甲基吡咯-2-基，3-甲基吡咯-4-基，3-甲基吡咯-5-基，2-叔丁基吡咯-4-基，3-(2-苯丙基)吡咯-1-基，2-甲基-1-吲哚基，4-甲基-1-吲哚基，2-甲基-3-吲哚基，4-甲基-3-吲哚基，2-叔丁基-1-吲哚基，4-叔丁基-1-吲哚基，2-叔丁基-3-吲哚基和4-叔丁基-3-吲哚基。可以同時使用一個以上的基團。
取代/非取代的芳烷基的實例是芐基，1-苯乙基，2-苯乙基，1-苯基異丙基，2-苯基異丙基，苯基-叔丁基，α-萘基，1-α-萘基乙基，2-α-萘基乙基，1-α-萘基異丙基，2-α-萘基異丙基，β-萘基甲基，1-β-萘基乙基，2-β-萘基乙基，1-β-萘基異丙基，2-β-萘基-異丙基，1-吡咯基甲基，2-(1-吡咯基)乙基，對-甲苯甲基，間-甲苯甲基，鄰-甲基芐基，對-氯芐基，間-氯芐基，鄰-氯芐基，對-溴芐基，間-溴芐基，鄰-溴芐基，對-碘芐基，間-碘芐基，鄰-碘芐基，對-羥基芐基，間-羥基芐基，鄰-羥基芐基，對-氨基芐基，間-氨基芐基，鄰-氨基芐基，對-硝基芐基，間-硝基芐基，鄰-硝基芐基，對-氰基芐基，間-氰基芐基，鄰-氰基芐基，1-羥基-2-苯基異丙基和1-氯-2-苯基異丙基?？梢酝瑫r使用一個以上的基團。
所述取代/非取代的氨基表示為-NX1X2。取代基X1和X2是彼此獨立的，并且X1和X2中每一個是氫、上述取代/非取代的烷基、上述取代/非取代的鏈烯基、上述取代/非取代的環(huán)烷基、上述取代/非取代的芳基或上述取代/非取代的芳烷基。一種以上的元素和/或基團可以同時使用。
所述取代/非取代的烷氧基被表示為-OX3，以及所述取代/非取代的烷氧基羰基表示為-COOX4。該取代基X3和X4的例子是上述取代/非取代的烷基、上述取代/非取代的環(huán)烷基和上述取代/非取代的芳烷基。
所述取代/非取代的芳氧基被表示為-OX5，以及所述取代/非取代的芳氧基羰基被表示為-COOX6。取代基X5和X6的例子是上述的取代/非取代的芳基。
所述取代/非取代的酰基被表示為-C(＝O)X7，所述取代基X7的例子是氫、上述取代/非取代的烷基、上述取代/非取代的鏈烯基、上述取代/非取代的環(huán)烷基、上述取代/非取代的芳基和上述取代/非取代的芳烷基。
通式(6)具有取代基X，而取代基X是等同于消去了n個氫原子的芳族化合物或消去了n個氫原子的取代的芳族化合物的有機基團。該取代/非取代的芳族化合物的例子是苯，萘，蒽，菲，苯并菲，嵌二萘，，并四苯，二萘品并苯，苝，戊芬，并五苯，并六苯，萘并四并苯，暈苯，聯(lián)三萘，庚芬，并七苯，噻吩，thiansulene，呋喃，吡喃，吡咯，吡啶，吡嗪，嘧啶，噠嗪，吲哚，喹啉，異喹啉，酞嗪，萘啶，喹喔啉，咔唑，菲啶，吖啶，吩嗪，菲咯啉和吩噁嗪。
通式(7)和(8)具有取代基Y，而取代基Y是等同于消去了n個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它們的至少一個碳原子的具有1-5個碳原子數(shù)的鏈烴化合物的n價有機基團。取代/非取代的鏈烴化合物的例子是甲烷，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，正丁烷，異丁烷，1-丁烯，2-丁烯，1，3-丁二烯，1-紫鉚黃酮，2-紫鉚黃酮，正戊烷，異戊烷，新戊烷，1-戊烯，2-戊烯，1，3-戊二烯，1，4-戊二烯，1-戊炔和2-戊炔。
另外，該n價有機基團等同于消去了n個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的具有3-30個碳原子數(shù)的取代/非取代環(huán)烴化合物。該取代/非取代的環(huán)烴化合物的例子是環(huán)丙烷，環(huán)丁烷，環(huán)戊烷，環(huán)戊烯，環(huán)戊二烯，環(huán)己烷，環(huán)己烯，環(huán)己二烯，螺[3，3]庚烷，螺[3，4]辛烷，螺[4，4]壬烷，螺[4，5]癸烷，螺[5，5]十一烷，螺[5，6]十二烷，螺[6，6]十三烷，苯，萘，蒽，菲，苯并菲，嵌二萘，；并四苯，二萘品并苯，苝，戊芬和并五苯。環(huán)烴化合物的衍生物的例子是環(huán)丁酮，環(huán)戊酮，環(huán)己酮，環(huán)己二酮，環(huán)己二烯酮和環(huán)己三酮。
通式(11)具有取代基R10，而該R10表示以上所述的二價有機基團。該二價有機基團例如等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的脂族烴化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代的脂族烴化合物。與取代/非取代的脂族烴化合物有關的二價有機基團的例子等同于各自進一步消去氫原子的所述取代/非取代烷基和取代/非取代環(huán)烷基。
另外，該二價有機基團等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的芳族烴化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代芳族烴化合物。與該取代/非取代芳族烴化合物有關的二價有機基團的例子是各除去兩個氫原子的苯，萘，蒽，菲，苯并菲，嵌二萘，，并四苯，二萘品并苯，苝，戊芬，并五苯，噻吩，噻蒽，呋喃，吡喃，吡咯，吡啶，吡嗪，嘧啶，噠嗪，吲哚，喹啉，異喹啉，酞嗪，萘啶，喹喔啉，咔唑，菲啶，吖啶，吩嗪，菲咯啉和吩噁嗪。
另外，該二價有機基團等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的胺化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代胺化合物。與該取代/非取代胺化合物有關的二價有機基團被表示為-NX8-。取代基X8的例子是上述取代/非取代的烷基，上述取代/非取代的鏈烯基，上述取代/非取代的環(huán)烷基，上述取代/非取代的芳基，上述取代/非取代的芳烷基。
另外，該二價有機基團等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的醚化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代醚化合物。與該取代/非取代醚化合物有關的二價有機基團被表示為-X9OX10-。該取代基X9和X10是彼此獨立的。取代基X9/X10的例子是上述取代/非取代的烷基，取代/非取代的鏈烯基，取代/非取代的環(huán)烷基，取代/非取代的芳基，取代/非取代的芳烷基和各自含有這些基團中的至少一個的混合基團(combinations)。
另外，該二價有機基團等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的酯化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代酯化合物。與取代/非取代酯化合物有關的該二價有機基團被表示為-X11C(＝O)OX12-或-C(＝O)OX12-。該取代基X11和X12是彼此獨立的。該取代基X11/X12的例子是上述取代/非取代的烷基，取代/非取代的鏈烯基，取代/非取代的環(huán)烷基，取代/非取代的芳基，取代/非取代的芳烷基和各自含有這些基團中的至少一個的混合基團(combinations)。
另外，該二價有機基團等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的酮化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代酮化合物。與取代/非取代酮化合物有關的該二價有機基團被表示為-X13C(＝O)X14。該取代基X13和X14是彼此獨立的。該取代基X13/X14的例子是上述取代/非取代的烷基，取代/非取代的鏈烯基，取代/非取代的環(huán)烷基，取代/非取代的芳基，取代/非取代的芳烷基和各自含有這些基團中的至少一個的混合基團(combinations)。
另外，該二價有機基團等同于消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的酰胺化合物，或消去了2個氫原子和其中氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子可以取代它的至少一個碳原子的取代酰胺化合物。與取代/非取代酰胺化合物有關的該二價有機基團被表示為-NX15-C(＝O)X16。該取代基X15和X16是彼此獨立的。該取代基X15/X16的例子是上述取代/非取代的烷基，取代/非取代的鏈烯基，取代/非取代的環(huán)烷基，取代/非取代的芳基，取代/非取代的芳烷基和各自含有這些基團中的至少一個的混合基團(combinations)。該取代基X15可以是氫原子。方法對于生產該環(huán)狀共軛羰基化合物的方法沒有任何限制。該環(huán)狀共軛羰基化合物例如通過將含有六氰鐵(III)酸鉀的氫氧化鈉水溶液滴加到含有苯酚化合物的氯仿溶液中來生產。在反應完成之后，優(yōu)選通過柱色譜法來精制反應產物，以便將該環(huán)狀共軛羰基化合物與副產物分離開。
在本發(fā)明的電池中使用的環(huán)狀共軛羰基化合物的例子是由結構式(17)到(38)來表示。
其它電極的材料所述環(huán)狀共軛羰基化合物既可用于負電極1又可用于正電極2，或用于負電極1和正電極2當中的一個中。該環(huán)狀共軛羰基化合物在質量上小于金屬氧化物系列中的常規(guī)活性物質，并在能量密度上大于金屬氧化物系列中的常規(guī)活性物質。因此，優(yōu)選在正電極2中使用環(huán)狀共軛羰基化合物作為活性物質。
對于環(huán)狀共軛羰基化合物在負電極1和正電極2當中的一個中用作活性物質的情況，另一個電極2或1也可含有下面的活性物質。
負電極層1a假設含有該環(huán)狀共軛羰基化合物，則在正電極層2a中的活性物質可以是金屬氧化物顆粒，二硫化物或導電聚合物化合物。金屬氧化物的例子是氧化鋰錳，例如LiMnO2，LixMn2O4，其中x是大于0并小于2；氧化鋰錳尖晶石；MnO2；LiCoO2；LiNiO2和LixV2O5，其中x是大于0并小于2。所述二硫化物的例子是乙二硫醇(dithiogyliol)，2，5-二巰基-1，3，4-噻二唑和S-三嗪-2，4，6-三硫醇。導電聚合物化合物的例子是多炔，聚亞苯基，聚苯胺和聚吡咯。以上所述的一種以上的活性物質可同時用于正電極層2a中。至少一種以上的該活性物質可與正電極層2a中的所述環(huán)狀共軛羰基化合物混合。
另一方面，對于所述正電極層2a含有環(huán)狀共軛羰基化合物的情況，在負電極1中的活性物質可以是石墨，無定形碳，金屬鋰，鋰合金，鋰離子插入碳，導電聚合物化合物或含有一種以上的上述活性物質的混合物。這些類型的普通活性物質能夠以任意形狀提供。所述金屬鋰例如能夠以薄切片，塊，凝固粉末，纖維或薄片形式提供。至少一種以上的該活性物質可與負電極層1a中的環(huán)狀共軛羰基化合物混合。導電性的助劑和離子導電性助劑當負/正電極層1a/2a由環(huán)狀共軛羰基化合物組成時，導電性的助劑和/或離子導電性助劑可以與該環(huán)狀共軛羰基化合物混合以減少阻抗。導電性助劑的例子是含碳的細粒，例如，石墨、炭黑和乙炔黑，和導電聚合物化合物，例如，聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、多炔和多并苯。離子導電性助劑的例子是凝膠電解質和固體電解質。粘結劑所述正/負電極層可進一步含有粘結劑，以便將所述環(huán)狀共軛羰基化合物與其它材料如導電性助劑和/或離子導電性助劑粘結在一起。該粘結劑的例子是樹脂粘合劑，例如，聚偏二氟乙烯，偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物，偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚合橡膠，聚四氟乙烯，聚丙烯，聚乙烯和聚酰亞胺。催化劑所述負/正電極層1a/2a可進一步含有催化劑，以提高電極反應的速率。催化劑的例子是導電聚合物化合物，例如，聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩，多炔和多并苯，堿性化合物，例如，吡啶衍生物，吡咯烷酮衍生物，苯并咪唑衍生物，苯并噻唑衍生物和吖啶衍生物，以及金屬離子配合物。集流器所述負/正電極層1a/2a與集流器3/4一起形成所述負/正電極1/2。該集流器3/4是以金屬箔，金屬板，導電性網狀物和炭精電極形式提供的。所述金屬箔/金屬板可以由鎳，鋁，銅，金，銀，鋁合金或不銹鋼形成。所述負集流器3和/或正集流器4可具有催化功能。該負集流器3和/或正集流器4可以化學結合到所述活性物質上。同時，提供隔板5，例如，多孔性膜或無紡織物，為的是防止負電極/正電極相互接觸。電解質所述隔板含有該電解質，希望其輸送電荷。該電解質在室溫下具有約為10-5到10-1S/cm的離子導電率。該電解質可含有不溶于溶劑中的電解質鹽。該電解質鹽可以是鋰鹽，例如，LiClO4，LiPF6，LiBF4，LiCF3SO3，Li(CF3SO2)2N，Li(C2F5SO2)2N，Li(CF3SO2)3C和Li(C2F5SO2)3C。所述溶劑的例子是有機溶劑，例如，碳酸亞乙基酯，碳酸亞丙基酯，碳酸二甲基酯，碳酸二乙酯，碳酸甲基乙基酯，γ-丁內酯，四氫呋喃，dioxorane，sulforane，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮。一種以上的溶劑可以摻混使用。
用于本發(fā)明的電池中的電解質可以是高分子量化合物。該高分子量化合物能夠以凝膠，即含有液體電解質的高分子化合物的形式使用。另外，該高分子化合物能夠以它們的原樣使用。該高分子化合物的例子是高分子量1，1-二氟乙烯化合物系列，例如，聚偏二氟乙烯，1，1-二氟乙烯-乙烯共聚物，1，1-二氟乙烯-單氟乙烯共聚物，1，1-二氟乙烯-三氟乙烯共聚物，1，1-二氟乙烯-四氟乙烯共聚物，1，1-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物和1，1-二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯共聚物，高分子量丙烯腈化合物系列，例如，丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物，丙烯腈-甲基丙烯酸乙酯共聚物，丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物，丙烯腈-丙烯酸乙酯共聚物，丙烯腈-甲基丙烯酸共聚物，丙烯腈-丙烯酸共聚物和丙烯腈-乙酸乙烯酯共聚物，聚環(huán)氧乙烷，氧化乙烯-氧化丙烯共聚物，這些氧化物的丙烯酸酯和和這些氧化物的甲基丙烯酸酯。一種以上的該高分子化合物可以混合。形狀根據(jù)本發(fā)明的電池能夠以任何常規(guī)的形狀來形成。在圖1和2中示出的電池具有密封在所述包封殼體6中的疊層結構。本發(fā)明電池可具有纏繞結構。所述包封殼體可以由金屬或合成樹脂形成。從金屬、箔類如鋁箔和合成樹脂膜形成的層壓薄膜可用于所述包封殼體。根據(jù)本發(fā)明的電池具有象圓筒、盒子、圓盤或片材之類的外觀。這些外在構型不會對本發(fā)明構成任何限制。層壓的方法所述負電極層1a和所述正電極層2a是通過任何常規(guī)的疊層方法生產的。該負電極層1a和/或該正電極層2a可具有多層結構。該負電極層1a和/或該正電極層2a可以與相關的兩集流器3/7保持接觸，而且該疊層可以是多重的。該疊層可以是纏繞的。任何方法都可用于該疊層。制造方法對于制造根據(jù)本發(fā)明的電池的方法沒有任何限制。一種可用于制造電池的方法具有下面的程序。第一，將溶劑加入到活性物質中以獲得淤漿。該淤漿被鋪展在集流器3/4上，并將隔板5夾在負電極1和正電極2之間。使用層壓結構1/2/5本身。另外，該層壓件1/2/5可以被纏繞。將該層壓件1/2/5或纏繞體包在殼體6中，并將電解質注入其中。因此，層壓件1/2/5和電解質被密封在殼體6內。
所述環(huán)狀共軛羰基化合物可以原樣用于電池中。另外，前體也可以用于根據(jù)本發(fā)明的電池中。該前體通過電極反應轉化成該環(huán)狀共軛羰基化合物。
為了評價根據(jù)本發(fā)明的電池，本發(fā)明者生產了根據(jù)本發(fā)明的電池的樣品和對比樣品。然而，該樣品不會對本發(fā)明構成任何限制。第一實施方案本發(fā)明者如下生產了第一個樣品和對比樣品。
在裝有氣體精制系統(tǒng)的干燥箱中產生氬氣氛。將60毫克的1，1-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物混入140毫克的碳酸亞乙基酯/碳酸亞丙基酯的混合物中，該混合物含有1摩爾/升的LiPF6作為電解質鹽。在混合物中碳酸亞乙基酯與碳酸亞丙基酯的比率是1∶1。其后，將130g的四氫呋喃在室溫下加入到所獲得的混合物中，以獲得四氫呋喃溶液的凝膠電解質。該四氫呋喃溶液是屬于離子導電性助劑的類型。
30毫克由結構式(24)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物與60毫克的石墨粉混合。其后，200毫克的所述離子導電性助劑，即四氫呋喃溶液的凝膠電解質，被加入到該混合物中。然后進一步混入1,000毫克的四氫呋喃，所獲得的混合物進行充分混合，直至獲得均質淤漿為止。該均質淤漿是黑色的。
制備鋁箔。該鋁箔被測得是1.5厘米×1.5厘米，其厚度是100微米。導線早已連接到該鋁箔上。將200毫克黑色淤漿滴在鋁箔的表面上，并且通過使用線錠將其均勻地鋪展在整個表面上。鋪展在鋁箔上的黑色淤漿在室溫下保持60分鐘。溶劑即四氫呋喃蒸發(fā)掉，由結構式(24)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物在鋁箔上形成了電極層。
隨后，將600毫克的1，1-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物混入含有1摩爾/升的LiPF6的由碳酸亞乙基酯/碳酸亞丙基酯組成的1400毫克混合物中。將11.3g的四氫呋喃加入到該混合物中，所獲得的混合物在室溫下進行混合。在1，1-二氟乙烯-六氟丙烯共聚物溶解之后，以一種使得達到1毫米厚度的方式在一個步驟中將所形成的溶液鋪展在玻璃板上。該玻璃板被放置一小時，以使四氫呋喃被風干。然后，在玻璃板上獲得了150微米厚的凝膠電解質層。
隨后從玻璃板上取下凝膠電解質層，并且測得是2.0厘米×2.0厘米。一片凝膠電解質層與由結構式(24)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物的電極層一起層壓在所形成的鋁箔上。制備了層壓箔片。該層壓箔片包括與20微米厚的銅箔層壓在一起的30微米厚的鋰層，導線早已連接到該層壓箔片上。該層壓箔片進一步覆蓋在該凝膠電解質層上。將該結構夾在聚四氟乙烯片之間，并且施加壓力。因此，獲得了根據(jù)本發(fā)明的電池的第一個樣品。
生產與第一個樣品類似的黑色淤漿，只是沒有混入由結構式(24)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物。將黑色淤漿鋪展在鋁箔上以形成電極層，并將凝膠電解質層(與第一個樣品的相同)層壓在該電極層上。層壓箔片(它也與在第一個樣品中所使用的層壓箔片相同)進一步層壓在該凝膠電解質層上。將該結構夾在聚四氟乙烯片之間，并且施加壓力。因此，獲得了對比樣品。
本發(fā)明者如下來評價第一個樣品和對比樣品。通過使用連接于鋪有含有結構式(24)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物的電極層的鋁箔上的導線和連接于分別作為正電極和負電極的層壓箔片上的導線，以0.1毫安培不斷地放出電荷。描繪電位水平。然后，該描繪曲線在2.5伏特左右有一個平坦部分。因此，本發(fā)明者證實第一個樣品作為電池起作用。第一個樣品反復放電和充電，電位水平發(fā)生變化，如圖3中所示。在放電/充電重復10次的過程中在2.5伏特左右始終觀察到平坦部分。因此，第一個樣品是作為二次電池起作用。
所述對比樣品與第一個樣品類似地進行放電。電位水平快速下降，該對比樣品無法作為穩(wěn)定性的電池。本發(fā)明者以0.1毫安培給對比樣品充電。該對比樣品快速將電位水平提高到4.5伏特以上。本發(fā)明者進一步為對比樣品充電。然而，沒有觀察到任何平坦部分。本發(fā)明者得出結論，該對比樣品無法作為二次電池。第二個實施方案按照與第一個樣品類似的方式制造第二個樣品，只是由結構式(24)表示的所述環(huán)狀共軛羰基化合物用結構式(22)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物代替。
與第一個樣品類似地評價第二個樣品。在1.8伏特左右觀察到平坦部分，本發(fā)明者證實第二樣品作為電池起作用。
隨后，與第一個樣品類似地反復進行放電/充電。雖然該放電/充電被重復10次，但是在放電/充電過程中始終在1.8伏特左右觀察到平坦部分，并且本發(fā)明者證實第二個樣品作為二次電池起作用。第三個實施方案到第六個實施方案按照與第一個樣品類似的方式制造第三個樣品，只是由結構式(24)表示的所述環(huán)狀共軛羰基化合物用結構式(31)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物代替。按照與第一個樣品類似的方式制造第四個樣品，只是由結構式(24)表示的所述環(huán)狀共軛羰基化合物用結構式(17)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物代替。按照與第一個樣品類似的方式制造第五個樣品，只是由結構式(24)表示的所述環(huán)狀共軛羰基化合物用結構式(25)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物代替。按照與第一個樣品類似的方式制造第六個樣品，只是由結構式(24)表示的所述環(huán)狀共軛羰基化合物用結構式(35)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物代替。
與第一個樣品類似地評價第三到第六個樣品。在第三到第六樣品當中的任何一個的電壓特性中均觀察到平坦部分，并且本發(fā)明者證實該第三個樣品到第六個樣品作為電池起作用。本發(fā)明者重復所述放電/充電周期10次，并測量電位水平。本發(fā)明者證實該第三個到第六個樣品作為二次電池起作用。
從前面的敘述可以認識到，根據(jù)本發(fā)明的電池的正/負電極中的至少一種具有活性物質，該活性物質含有具有通式(1)表示的特殊結構的環(huán)狀共軛羰基化合物。該電池具有高的能量密度、大的容量并是穩(wěn)定的。由通式(1)表示的該環(huán)狀共軛羰基化合物是由低質量元素組成的。因此，根據(jù)本發(fā)明的電池在重量和安全性上與含有重金屬化合物的現(xiàn)有技術電池相比更優(yōu)異。
雖然已經給出和描述了本發(fā)明的具體實施方案，但是對于所屬技術領域中的技術人員來說顯而易見的是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以作各種變化和改進。
權利要求
1.包括正電極、負電極和電解質的電池，所述正和負電極中的至少一種包括主要由具有通式(1)表示的結構單元的環(huán)狀共軛羰基化合物組成的電極層 其中Ar是等同于一種化合物的有機基團，該化合物選自消去了兩個氫原子的具有5-14個碳原子數(shù)的芳族化合物和所述消去了兩個氫原子的芳族化合物的取代化合物。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物具有由通式(2)表示的結構單元 其中取代基R1到R4是彼此獨立的，取代基R1到R4中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈孽；?。
3.根據(jù)權利要求2所述的電池，其中所述取代基R1至R4中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
4.根據(jù)權利要求2所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R1到R4中的兩個并形成環(huán)狀結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物具有由通式(3)表示的結構單元 其中取代基R5到R8是彼此獨立的，取代基R5到R8中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?。
6.根據(jù)權利要求5所述的電池，其中所述取代基R5至R8中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
7.根據(jù)權利要求5所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R5到R8中的兩個并形成環(huán)狀結構。
8.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物具有由通式(2)表示的結構單元和由通式(3)表示的結構單元 其中取代基R1到R4是彼此獨立的，取代基R1到R4中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；〈鵕5-R8是彼此獨立的并且取代基R5-R8與取代基R1-R4相同。
9.根據(jù)權利要求8所述的電池，其中所述取代基R1至R8中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
10.根據(jù)權利要求8所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R1到R8中的兩個并形成環(huán)狀結構。
11.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是由通式(4)表示 其中取代基R9到R16是彼此獨立的，取代基R9到R16中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?。
12.根據(jù)權利要求11所述的電池，其中所述化合物具有取代所述取代基R9到R16中的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
13.根據(jù)權利要求11所述的電池，其中化合物具有彼此相鄰的所述取代基R9到R16中的兩個并形成環(huán)狀結構。
14.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是由通式(5)表示 其中取代基R17-R20是彼此獨立的，并且取代基R17-R20中每一個均是具有1-6個碳原子數(shù)的烷基。
15.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是由通式(6)-(8)中任何一個表示 其中X是等同于從消去了n個氫原子的具有5-30個碳原子數(shù)的芳族化合物和所述消去了n個氫原子的芳族化合物的取代化合物中選擇的化合物的有機基團，V是由通式(9)表示的結構單元，X鍵接到n個彼此獨立的結構單元V上并且n是2-6的整數(shù) 其中取代基R1到R4是彼此獨立的，取代基R1到R4中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?； 其中Y是等同于從消去了n個氫原子的具有1-5個碳原子數(shù)的鏈烴化合物、所述消去了n個氫原子的鏈烴化合物的取代化合物、消去了n個氫原子的具有3-30個碳原子數(shù)的環(huán)烴化合物和所述消去了n個氫原子的環(huán)烴化合物的取代化合物中選擇的化合物的n價有機基團以及二價硫原子，Z是由通式(10)表示的結構單元，所述Y鍵接到n個彼此獨立的結構單元Z上，并且n是2-6的整數(shù) 其中R1到R4與通式(9)中的那些相同，取代基R9是選自以下這些的單價有機基團氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?；和 其中Y與通式(7)中的相同，W是由通式(11)表示的結構單元，Y鍵接到n個彼此獨立的結構單元W上并且n是2-6的整數(shù)； 其中R1到R4和R9與通式(10)中的那些相同，R10是等同于如下化合物的二價有機基團，所述化合物選自消去了兩個氫原子的脂族烴化合物，所述消去了兩個氫原子的脂族烴化合物的取代化合物，消去了兩個氫原子的芳族烴化合物，所述消去了兩個氫原子的芳族烴化合物的取代化合物，消去了兩個氫原子的胺化合物，所述消去了兩個氫原子的胺化合物的取代化合物，消去了兩個氫原子的醚化合物，所述消去了兩個氫原子的醚化合物的取代化合物，消去了兩個氫原子的酯化合物，所述消去了兩個氫原子的酯化合物的取代化合物，消去了兩個氫原子的酮化合物，所述消去了兩個氫原子的酮化合物的取代化合物，消去了兩個氫原子的酰胺化合物，所述消去了兩個氫原子的酰胺化合物的取代化合物，具有在所述取代/非取代脂族烴化合物、所述取代/非取代的芳族烴化合物、所述取代/非取代的胺化合物、所述取代/非取代的醚化合物、所述取代/非取代的酯化合物、所述取代/非取代的酮化合物和所述取代/非取代的酰胺化合物中含有的官能團的組合中的任何一種的并且消去了兩個氫原子的某些化合物。
16.根據(jù)權利要求15所述的電池，其中所述n價有機基團具有取代它的至少一個碳原子的選自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
17.根據(jù)權利要求15所述的電池，其中所述二價有機基團具有取代它的至少一個原子的選自氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子或硼原子中的至少一種元素。
18.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是含有由通式(12)表示的結構單元的聚合物化合物 其中取代基R21到R24是彼此獨立的，取代基R21到R24中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?。
19.根據(jù)權利要求18所述的電池，其中所述取代基R21至R24中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
20.根據(jù)權利要求18所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R21到R24中的兩個并形成環(huán)狀結構。
21.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是含有由通式(13)表示的結構單元的聚合物化合物 其中取代基R25到R30是彼此獨立的，取代基R25到R30中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?。
22.根據(jù)權利要求21所述的電池，其中所述取代基R25至R30中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
23.根據(jù)權利要求21所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R25到R30中的兩個并形成環(huán)狀結構。
24.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是含有由通式(14)表示的結構單元的聚合物化合物 其中取代基R31到R36是彼此獨立的，取代基R31到R36中每一個選自氫、鹵素原子、羥基、硝基、亞硝基、氰基、羧基、烷基、被取代的所述烷基、鏈烯基、被取代的所述鏈烯基、環(huán)烷基、被取代的所述環(huán)烷基、芳基、被取代的所述芳基、芳烷基、被取代的所述芳烷基、氨基、被取代的所述氨基、烷氧基、被取代的所述烷氧基、芳氧基、被取代的所述芳氧基、烷氧基羰基、被取代的所述烷氧基羰基、芳氧基羰基、被取代的所述芳氧基羰基、?；捅蝗〈乃鲺；?br> 25.根據(jù)權利要求24所述的電池，其中所述取代基R31至R36中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
26.根據(jù)權利要求24所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R31到R36中的兩個并形成環(huán)狀結構。
27.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是含有由通式(15)表示的結構單元的聚合物 其中取代基R1到R4和R9與通式(10)中的那些相同。
28.根據(jù)權利要求27所述的電池，其中所述取代基R1至R4和R9中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
29.根據(jù)權利要求27所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R1至R4和R9中的兩個并形成環(huán)狀結構。
30.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述環(huán)狀共軛羰基化合物是含有由通式(16)表示的結構單元的聚合物 其中R1到R4、R9和R10與通式(11)中的那些相同。
31.根據(jù)權利要求30所述的電池，其中所述取代基R1至R4、R9和R10中的每一個均具有取代它的原子的選自硫原子、硅原子、磷原子和硼原子中的至少一種元素。
32.根據(jù)權利要求30所述的電池，其中所述結構單元具有彼此相鄰的所述取代基R1至R4、R9和R10中的兩個并形成環(huán)狀結構。
33.根據(jù)權利要求1所述的電池，其中所述正電極含有所述的環(huán)狀共軛羰基化合物。
34.根據(jù)權利要求1所述的電池，該電池用作鋰二次電池。
全文摘要
正電極(2)、負電極(1)和電解質共同組合形成電池,正和負電極(2/1)中至少一個具有含有由通式(1)表示的環(huán)狀共軛羰基化合物的電極層(2a/1a):其中Ar是等同于消去了兩個氫原子的具有5－14個碳原子的取代/非取代芳族化合物的有機基團,該電池具有高的能量密度、大的容量,質輕并且是穩(wěn)定的。
文檔編號H01M10/04GK1360352SQ0114039
公開日2002年7月24日 申請日期2001年12月20日 優(yōu)先權日2000年12月20日
發(fā)明者森岡由紀子, 佐藤正春, 巖佐繁之, 坂內裕, 中原謙太郎 申請人:日本電氣株式會社