專利名稱：聚合物、半導(dǎo)體膜、電極、電極活性物質(zhì)、電化學(xué)元件和蓄電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可進(jìn)行可逆氧化還原的聚合物、和使用該化合物而成的半導(dǎo)體膜、 電極、電極活性物質(zhì)、電化學(xué)元件和蓄電裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，便攜音響裝置、手機(jī)、筆記本電腦之類的便攜型電子設(shè)備廣泛普及， 作為這些便攜型電子設(shè)備的電源使用各種二次電池。另外，對(duì)大容量的二次電池的需求 遠(yuǎn)遠(yuǎn)比對(duì)便攜型電子設(shè)備的需求大。例如，從節(jié)能方面考慮或從降低二氧化碳的排出量 方面考慮，在現(xiàn)有的使用內(nèi)燃機(jī)的車輛中已經(jīng)開(kāi)始普及混合動(dòng)力車，并用電驅(qū)動(dòng)力。因 此，無(wú)論何種用途，都需要輸出、容量、反復(fù)壽命等特性更加優(yōu)異的二次電池。二次電池利用氧化還原反應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)電荷，所以進(jìn)行可逆氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)、 即存儲(chǔ)電荷的蓄電材料對(duì)二次電池的上述特性有很大影響。在以往的二次電池中使用金 屬、碳、無(wú)機(jī)化合物等作為蓄電材料。例如，在現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的鋰二次電池中，作為蓄 電材料即正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)使用金屬氧化物和石墨等。相對(duì)于這種無(wú)機(jī)材料，已研究了使用有機(jī)化合物作為蓄電材料。由于有機(jī)化合 物可以比無(wú)機(jī)化合物進(jìn)行更多樣的分子設(shè)計(jì)，所以人們認(rèn)為在使用有機(jī)化合物作為活性 物質(zhì)時(shí)，可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)具有各種特性的活性物質(zhì)。另外，由于有機(jī)化合物比金屬重量輕，所以在使用由有機(jī)化合物形成的蓄電材 料構(gòu)成二次電池時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)重量輕的二次電池。因此，人們認(rèn)為其適合在例如，充電 密度不高也可以、但要求重量輕的混合動(dòng)力車用的二次電池中使用。已研究了使用電容 器作為混合動(dòng)利車用蓄電裝置，其優(yōu)點(diǎn)在利用化學(xué)反應(yīng)的電容器中使用由有機(jī)化合物形 成的蓄電材料的情況中也可以得到。本申請(qǐng)的發(fā)明人在專利文獻(xiàn)1和2中提出了作為可期待高速充放電的新型蓄電材 料的、具有n電子共軛云的有機(jī)化合物，其反應(yīng)機(jī)理已逐漸清楚。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 特開(kāi)2004-111374號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開(kāi)2004-342605號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
為了擴(kuò)大可利用的電壓范圍而在蓄電裝置的電解液中使用非水系溶劑。因此， 在使用有機(jī)化合物作為蓄電材料的情況中產(chǎn)生了蓄電材料溶解在電解液中的問(wèn)題。即 使蓄電材料在電解液中的溶解度不高，但在通過(guò)反復(fù)充放電而蓄電材料慢慢溶解的情況 中，反復(fù)充放電特性不好。此外，可以考慮穩(wěn)定性高且可進(jìn)行可逆氧化還原反應(yīng)的有機(jī)化合物通過(guò)控制電 子導(dǎo)電特性或磁性來(lái)作為有機(jī)超導(dǎo)體、有機(jī)導(dǎo)電體、有機(jī)半導(dǎo)體材料、或有機(jī)磁性體材料使用。對(duì)這種用途的有機(jī)化合物有時(shí)要求不易在有機(jī)溶劑中溶解。但人們并不知道， 具有哪種結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物可以抑制在電解液中溶出，得到良好的反復(fù)充放電特性、磁 性、半導(dǎo)體特性。本發(fā)明為了解決該現(xiàn)有技術(shù)的課題，其目的在于提供難以在有機(jī)溶劑中溶出， 可進(jìn)行可逆氧化還原反應(yīng)，氧化狀態(tài)或還原狀態(tài)穩(wěn)定的新有機(jī)化合物。本發(fā)明的聚合物具有下述通式(1)所示結(jié)構(gòu)，
權(quán)利要求
1.具有下述通式(1)所示結(jié)構(gòu)的聚合物，通式(1)中，Ph是苯基，X是氧原子、硫原 子、硒原子、或碲原子，Rl、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、 環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、氨基、硝基和亞硝基中 的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基和環(huán)狀不飽和烴基分 別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，具有下述通式(2)所示結(jié)構(gòu)，通式(2)中，X是氧 原子、硫原子、硒原子、或碲原子，Rl、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴基、鏈狀不 飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、氨基、硝基 和亞硝基中的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基和環(huán)狀不 飽和烴基分別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物，具有下述通式(3)所示結(jié)構(gòu)，通式(3)中，X是氧 原子、硫原子、硒原子、或碲原子，Rl、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴基、鏈狀不 飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、氨基、硝基 和亞硝基中的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基和環(huán)狀不 飽和烴基分別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的聚合物，所述X是硫原子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所述的聚合物，所述η為4以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物，所述X是硫原子，所述Rl和R2是鏈狀飽和烴基。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚合物，所述X是硫原子，所述Rl和R2分別為苯基。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物，所述X是硫原子，所述Rl和R2分別為苯基。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物，所述X是硫原子，所述Rl和R2分別為甲基。
10.一種半導(dǎo)體膜，含有權(quán)利要求1 9的任一項(xiàng)所規(guī)定的聚合物。
11.一種電極，具有導(dǎo)電性支撐體和設(shè)置在所述導(dǎo)電性支撐體上的聚合物膜，所述聚 合物膜中含有權(quán)利要求ι 9的任一項(xiàng)所規(guī)定的聚合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電極，所述聚合物膜含有導(dǎo)電性物質(zhì)。
13.—種電極活性物質(zhì)，具有下述通式(1)所示結(jié)構(gòu)，通式(1)中，Ph為苯基，X是 氧原子、硫原子、硒原子、或碲原子，Rl、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴基、鏈狀 不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、氨基、硝 基和亞硝基中的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基和環(huán)狀 不飽和烴基分別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電極活性物質(zhì)，具有下述通式(2)所示結(jié)構(gòu)，通式(2) 中，X是氧原子、硫原子、硒原子、或碲原子，Rl、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴 基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、 氨基、硝基和亞硝基中的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴 基和環(huán)狀不飽和烴基分別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少 一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電極活性物質(zhì)，具有下述通式(3)所示結(jié)構(gòu)，通式(3) 中，X是氧原子、硫原子、硒原子、或碲原子，Rl、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴 基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、 氨基、硝基和亞硝基中的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴 基和環(huán)狀不飽和烴基分別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少 一種。
16.根據(jù)權(quán)利要求13 15的任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)，所述X是硫原子。
17.根據(jù)權(quán)利要求13 16的任一項(xiàng)所述的電極活性物質(zhì)，所述η是4以上。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極活性物質(zhì)，所述X是硫原子，所述Rl和R2是鏈狀飽和烴基。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極活性物質(zhì)，所述X是硫原子，所述Rl和R2分別為苯基。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極活性物質(zhì)，所述X是硫原子，所述Rl和R2分別為苯基。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極活性物質(zhì)，所述X是硫原子，所述Rl和R2分別為甲基。
22.—種電化學(xué)元件，具有正極、負(fù)極和配置在所述正極和所述負(fù)極之間的電解液， 所述正極和所述負(fù)極中的至少一者具有權(quán)利要求13 21的任一項(xiàng)所規(guī)定的電極活性物質(zhì)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電化學(xué)元件，所述電解液中含有由季銨陽(yáng)離子或鋰離子與 陰離子形成的鹽。
24.—種蓄電裝置，具有正極、負(fù)極和將所述正極和所述負(fù)極之間的空隙填滿的電解液，所述正極中含有權(quán)利要求13 21的任一項(xiàng)所規(guī)定的電極活性物質(zhì)， 所述負(fù)極中含有可吸藏釋放鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)， 所述電解液中含有由所述鋰離子與陰離子形成的鹽。
25.一種便攜型電子設(shè)備，具有權(quán)利要求24所規(guī)定的蓄電裝置。
26.—種車輛，具有權(quán)利要求24所規(guī)定的蓄電裝置。
全文摘要
具有下述通式(1)所示結(jié)構(gòu)的聚合物，通式(1)中，Ph是苯基，X是氧原子、硫原子、硒原子、或碲原子，R1、R2分別含有選自獨(dú)立的鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基、環(huán)狀不飽和烴基、苯基、氫原子、羥基、氰基、氨基、硝基和亞硝基中的至少一種，所述鏈狀飽和烴基、鏈狀不飽和烴基、環(huán)狀飽和烴基和環(huán)狀不飽和烴基分別含有選自碳原子、氧原子、氮原子、硫原子、硅原子中的至少一種。
文檔編號(hào)H01M4/60GK102015821SQ200980115489
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者北條伸彥, 大塚友, 山本隆一, 柳田朋亮, 清水貴央, 福元博基 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社