专利摘要:
本發明係以提供可同時達成鋰離子二次電池之輕量化、高容量化及長壽命化(循環適合性)之蒽醌衍生物作為目的,以及提供含有蒽醌衍生物的鋰離子二次電池用之正極活性物質、具備正極活性物質之正極、及以正極作為構成要素之鋰離子二次電池。根據本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵在於含有根據本發明之蒽醌衍生物A、B、C1、C2及D。
公开号:TW201302853A
申请号:TW101114455
申请日:2012-04-24
公开日:2013-01-16
发明作者:Akiko Shima;Osamu Ohmori;Kimihisa Yamamoto
申请人:Toyota Jidoshokki Kk;Tokyo Inst Tech;
IPC主号:C07C251-00
专利说明:
蒽醌衍生物及含有其之鋰離子二次電池用之正極活性物質
本發明係關於蒽醌衍生物、及含有該蒽醌衍生物的鋰離子二次電池用之正極活性物質,以及關於具備該正極活性物質之正極、及以該正極作為構成要素之鋰離子二次電池。
伴隨著筆記型電腦、行動電話等之電子設備類的小型化及多功能化,對於用於此等之鋰離子二次電池的輕量化、高容量化及長壽命化(循環適合性,cycle suitability)之要求有所提高。然而,現在主要使用之鋰離子二次電池之正極活性物質,由於使用比重大之鈷或錳之氧化物,故鋰離子二次電池整體重量較大。因此,為了減少鋰離子二次電池整體重量,而有考量減少鋰離子二次電池整體中所佔之正極活性物質的比例,但這種情況下,即使可以達成輕量化,但很有可能無法期望高容量化及長壽命化(循環適合性)。
近年來,積極在檢討關於能否應用由輕量元素所構成的有機化合物等作為電極活物質。特別是,以π電子共軛系之導電性高分子作為電極活物質是很有希望的。例如,專利文獻1中記載關於一種二次電池,其係於正極上使用可1段階2電子移動之導電性高分子的新穎聚苯胺衍生物化合物及經質子化該化合物而成者。其係敘明:根據專利文獻1時,由於使用該新穎聚苯胺衍生物之化合物而成之電極材料係具有高能量密度,故以該電極材料作為正極者,在以鋅板作為負極、以硫酸鋅水溶液作為電解液之二次電池中是有用的。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 特開2005-2278號公報 [發明概要]

然而,目前狀況係為了謀求鋰離子二次電池的輕量化,同時達成額外的高容量化及長壽命化(循環適合性)之目的,而期望鋰離子二次電池用之電極活物質的進一步改良。因此,正積極研究能否將新穎有機化合物等應用於鋰二次電池用之電極活物質。
本發明係以提供可同時達成鋰離子二次電池之輕量化、高容量化及長壽命化(循環適合性)之蒽醌衍生物作為目的,以及提供含有蒽醌衍生物的鋰離子二次電池用之正極活性物質、具備正極活性物質之正極、及以正極作為構成要素之鋰離子二次電池作為目的。
本發明者們為了達成上述目的,反覆專心致力研究的結果,發現可對於由蒽骨架及伸乙二苯胺的單元所構成的化合物進行伸乙二苯胺部位的構造改變,而合成新穎的蒽醌衍生物A,進而完成本發明。
又,本發明者們為了達成上述目的,反覆專心致力研究的結果,發現可對於由蒽骨架及伸乙二苯胺的單元所構成的化合物進行於起始物之蒽醌之2位導入取代或未取代的烴基之構造改變,而合成新穎的蒽醌衍生物B,進而完成本發明。
再者,本發明者們為了達成上述目的,反覆專心致力研究的結果發現可對於由蒽骨架及伸乙二苯胺的單元所構成的化合物,進行於起始物的蒽醌之2位或2位及6位導入取代或未取代之烷氧基之構造改變,而合成新穎的蒽醌衍生物C1及C2,進而完成本發明。
此外,本發明者們為了達成上述目的,反覆專心致力研究的結果,驚訝地發現可將起始物之未取代蒽醌、及於蒽醌之2位導入取代或未取代之烷氧基而構造改變的取代蒽醌共聚合,而合成新穎的蒽醌衍生物D,進而完成本發明。
用以達成上述目的之具體的手段如下。
(1)一種蒽醌衍生物A,其特徵為以下述通式(A-1)所表示者,
(該通式(A-1)中,R1係表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n1為1~100之整數)。
(2)如第(1)項記載之蒽醌衍生物A,其特徵為該R1為取代或未取代之伸苯基或取代或未取代之伸噻吩基。
(3)一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如第(1)項或第(2)項記載之蒽醌衍生物A。
(4)一種蒽醌衍生物B,其特徵為以下述通式(B-1)所表示者,
(該通式(B-1)中,R2係表示取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基、或下述通式(B-2)所表示之基,n2為1~100之整數)。
(該通式(B-2)中,R3表示連結基或單鍵,m1為1~10之整數)。
(5)如第(4)項記載之蒽醌衍生物B,其特徵為該R3為取代或未取代之伸苯基。
(6)一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如第(4)項或第(5)項記載之蒽醌衍生物B。
(7)一種蒽醌衍生物C1,其特徵為以下述通式(C-1)所表示者,
(該通式(C-1)中,R4表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n3為1~100之整數)。
(8)如第(7)項記載之蒽醌衍生物C1,其特徵為該R4為甲氧基甲基或p-甲氧基苯甲基。
(9)一種蒽醌衍生物C2,其特徵為以下述通式(C-2)所表示者,
(該通式(C-2)中之R4係與該通式(C-1)中之R4同義,該通式(C-2)中,R5表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n3為1~100之整數)。
(10)如第(9)項記載之蒽醌衍生物C2,其特徵為該R4及/或該R5係甲氧基甲基及/或p-甲氧基苯甲基。
(11)一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如第(7)項或第(8)項記載之蒽醌衍生物C1。
(12)一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如第(9)項或第(10)項記載之蒽醌衍生物C2。
(13)一種蒽醌衍生物D,其特徵為以下述通式(D-1)所表示者,
(該通式(D-1)中,R6表示取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基、或下述通式(D-2)所表示之基,n4為1~100之整數,m2為0或1~100之整數)。
-O-R7 (D-2)
(該通式(D-2)中,R7表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基)。
(14)如第(13)項記載之蒽醌衍生物D,其特徵為該R6為具有雜原子之取代基。
(15)如第(13)項或第(14)項記載之蒽醌衍生物D,其特徵為該R7為具有雜原子之取代基。
(16)一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如第(13)項至第(15)項中任1項之蒽醌衍生物D。
(17)一種鋰離子二次電池用之正極,其特徵為至少於集電器之表面上具備有如第(3)項、第(6)項、第(11)項、第(12)項或第(16)項記載之正極活性物質。
(18)一種鋰離子二次電池,其係至少以正極、負極、及電解質作為構成要素之鋰離子二次電池,其特徵為該正極係如第(17)項記載之正極。
(19)一種車輛,其係裝載第(18)項記載之鋰離子二次電池。
根據本發明可提供多電子移動性優異、適合鋰離子二次電池用途之蒽醌衍生物,以及提供含有蒽醌衍生物的鋰離子二次電池用之正極活性物質、具備正極活性物質之正極、及作為正極構成要素之鋰離子二次電池。[用以實施發明之形態]
以下,對於本發明做更詳細詳之說明。 (1)蒽醌衍生物A
本發明之蒽醌衍生物A,其特徵為以下述通式(A-1)所表示者。
通式(A-1)中,R1係表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n1為1~100之整數。於此,所謂的取代之脂肪族烴基、或取代之芳香族烴基,係意指脂肪族烴基、或芳香族烴基係進一步被取代基取代,例如:取代之伸芳基或取代之環狀取代基的情形,意指於其伸芳基部分或其環狀取代基的環上部分具有至少一個取代基。
只要R1為2價之取代或未取代之脂肪族烴基、或2價之取代或未取代之芳香族烴基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之亞甲基、取代或未取代之伸乙基、取代或未取代之伸丙基、取代或未取代之醚基、取代或未取代之硫醚基、取代或未取代之伸苯基、取代又未取代之伸聯苯基、取代或未取代之伸硫苯基、取代或未取代之伸噻吩基、取代或未取代之伸呋喃基、取代或未取代之伸吡咯基等。
就R1為以取代基取代時之取代基而言,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之丙基、取代或未取代之苯基、取代又未取代之聯苯基、取代或未取代之硫苯基、取代或未取代之噻吩基、取代或未取代之呋喃基、取代或未取代之吡咯基等。
R1較佳為取代或未取代之伸苯基或取代或未取代之伸噻吩基,更佳為未取代之伸苯基或未取代之伸噻吩基。
n1係表示聚合度之1~100的整數。n1較佳為2以上之整數。
其係顯示本發明之蒽醌衍生物A之較佳具體的例示化合物,但本發明之蒽醌衍生物A並不限於該等化合物。
接著,描述關於本發明之蒽醌衍生物A的合成方法。本發明之蒽醌衍生物A合成路徑如下。
本發明之蒽醌衍生物A的合成方法係於蒽醌(A-a)、4-溴苯胺及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷之氯仿溶液中添加氯化鈦(IV)氯仿溶液,合成亞胺(A-b)之(步驟A-1),於該亞胺(A-b)、取代二硼酸、及鹼之溶劑的溶液中添加Pd觸媒,而合成本發明之蒽醌衍生物(A-1)之(步驟A-2)。 (2)含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物A之正極活性物質
本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有本發明之蒽醌衍生物A。於此,所謂含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物A之正極活性物質,係指於鋰離子二次電池之充電反應及放電反應等之電極反應中,於鋰離子二次電池之正極有直接助益的物質。 (3)蒽醌衍生物B
本發明之蒽醌衍生物B,其特徵為以下述通式(B-1)所表示者。
通式(B-1)中,R2係表示取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基、或下述通式(B-2)所表示之基,n2為1~100之整數。於此,R2中之所謂的取代之脂肪族烴基、或取代之芳香族烴基,係意指脂肪族烴基、或芳香族烴基係進一步被取代基取代,例如:取代之芳基或取代之環狀取代基的情形,意指於其芳基部分或其環狀取代基的環上部分具有至少一個取代基。
通式(B-2)中,R3係表示連結基或單鍵,m1為1~10之整數。
R2為取代或未取代之脂肪族烴基或取代或未取代之芳香族烴基的情況下,只要為1價之取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之正丙基、取代或未取代之異丙基、取代或未取代之正丁基、取代或未取代之二級丁基、取代或未取代之異丁基、取代或未取代之三級丁基、取代或未取代之正戊基、取代或未取代之異戊基等之取代或未取代之烷基;取代或未取代之環戊基、取代或未取代之環己基等之取代或未取代之環狀烷基;取代或未取代之乙烯基、取代或未取代之烯丙基等之取代或未取代之烯基;取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基。
R2為取代或未取代之脂肪族烴基或取代或未取代之芳香族烴基的情況下,作為被取代基進一步取代時之取代基,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之甲氧基、取代或未取代之乙氧基、取代或未取代之丙氧基、取代或未取代之異丙氧基、取代或未取代之丁氧基、取代或未取代之二級丁氧基、取代或未取代之三級丁氧基等之取代或未取代之烷氧基。
R2為取代或未取代之脂肪族烴基或取代或未取代之芳香族烴基的情況下,R2較佳為具有下述之構造式。
R2為通式(B-2)所表示之基的情況下,R3表示連結基或單鍵。R3為連結基的情況下,只要為2價之取代基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之亞甲基、取代或未取代之伸乙基、取代或未取代之伸丙基、取代或未取代之醚基、取代或未取代之硫醚基、取代或未取代之伸苯基、取代或未取代之伸聯苯基、取代或未取代之伸硫苯基、取代或未取代之伸噻吩基、取代或未取代之伸呋喃基、取代或未取代之伸吡咯基、取代或未取代之醯胺基等。於此,所謂的取代之亞甲基等意指於亞甲基部分等上具有至少一個取代基。
R3為2價之取代基的情況下,作為被取代基進一步取代時之取代基,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之丙基、取代或未取代之苯基、取代或未取代之聯苯基、取代或未取代之硫苯基、取代或未取代之噻吩基、取代或未取代之呋喃基、取代或未取代之吡咯基等。
R3較佳為取代或未取代之伸苯基,更佳為未取代之伸苯基。
n2為表示聚合度之1~100的整數。n2較佳為6以上之整數。
m1為表示聚合度之1~10的整數。m1較佳為2以上的整數。
其係顯示本發明之蒽醌衍生物B之較佳具體的例示化合物,但本發明之蒽醌衍生物B並不限於該等化合物。
接著,描述關於本發明之蒽醌衍生物B的合成方法。本發明之蒽醌衍生物B合成路徑如下。
於2-溴蒽醌(B-a)、4-乙烯基苯基硼酸及磷酸三鈉12水合物(Sodium Phosphate Tribasic 12Water)之甲苯溶液中,在室溫下添加肆[三苯膦]鈀(0),合成奎寧(B-b)之(步驟B-1),於該奎寧(B-b)、1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(78mg、0.70mmol)、及苯胺之氯苯溶液中,添加氯化鈦(IV)氯苯溶液,而合成蒽醌衍生物(B-1)之(步驟B-2)。
再者,作為步驟B-3(於上述合成路徑中未有圖示。),可於導入烯烴之蒽醌衍生物(B-1)的四氫呋喃溶液(2ml)中,在室溫下添加2,2’-偶氮雙(異丁腈)(10mg、0.06mmol),而使蒽醌衍生物(B-1)之烯烴部交聯。 (4)含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物B之正極活性物質
本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有本發明之蒽醌衍生物B。於此,所謂含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物B之正極活性物質,係指於鋰離子二次電池之充電反應及放電反應等之電極反應中,於鋰離子二次電池之正極有直接助益的物質。 (5)蒽醌衍生物C1及C2
本發明之蒽醌衍生物C1,其特徵為以下述通式(C-1)所表示者。
通式(C-1)中、R4係表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n3為1~100的整數。於此,R4中之所謂的取代之脂肪族烴基、或取代之芳香族烴基,係意指脂肪族烴基、或芳香族烴基進一步被取代基取代,例如:取代之芳基或取代之環狀取代基的情形,意指其芳基部分或其環狀取代基的環上部分具有至少一個取代基。
只要R4為1價之取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之正丙基、取代或未取代之異丙基、取代或未取代之正丁基、取代或未取代之二級丁基、取代或未取代之異丁基、取代或未取代之三級丁基、取代或未取代之正戊基、取代或未取代之異戊基等之取代或未取代之烷基;取代或未取代之環戊基、取代或未取代之環己基等之取代或未取代之環狀烷基;取代或未取代之乙烯基、取代或未取代之烯丙基等之取代或未取代之烯基;取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之苄基等之取代或未取代之芳香族烷基等。
R4作為被取代基進一步取代時之取代基,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之甲氧基、取代或未取代之乙氧基、取代或未取代之丙氧基、取代或未取代之異丙氧基、取代或未取代之丁氧基、取代或未取代之二級丁氧基、取代或未取代之三級丁氧基等之取代或未取代之烷氧基;取代或未取代之二氧環戊烷基(dioxolanyl)、取代或未取代之二氧環己基(dioxanyl)等。
R4較佳為具有下述構造式(C-A~C-K),更佳為構造式C-A(甲氧基甲基)及C-K(p-甲氧基苯甲基)。
本發明之蒽醌衍生物C2,其特徵為以下述通式(C-2)所表示者。
通式(C-2)中之R4與通式(1)中之R4同義,該通式(2)中,R5表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n3為1~100整數。於此,所謂的R5中之取代之脂肪族烴基、或取代之芳香族烴基,係意指與上述所述之R4同樣,脂肪族烴基、或芳香族烴基進一步被取代基取代,例如:取代之芳基或取代之環狀取代基的情形,意指其芳基部分或其環狀取代基的環上部分具有至少一個取代基。
只要R5為1價之取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之正丙基、取代或未取代之異丙基、取代或未取代之正丁基、取代或未取代之二級丁基、取代或未取代之異丁基、取代或未取代之三級丁基、取代或未取代之正戊基、取代或未取代之異戊基等之取代或未取代之烷基;取代或未取代之環戊基、取代或未取代之環己基等之取代或未取代之環狀烷基;取代或未取代之乙烯基;取代或未取代之烯丙基等之取代或未取代之烯基、取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之苄基等之取代或未取代之芳香族烷基等。
R5作為被取代基進一步取代時之取代基,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基、取代或未取代之甲氧基、取代或未取代之乙氧基、取代或未取代之丙氧基、取代或未取代之異丙氧基、取代或未取代之丁氧基、取代或未取代之二級丁氧基、取代或未取代之三級丁氧基等之取代或未取代之烷氧基、取代或未取代之二氧環戊烷基、取代或未取代之二氧環己基等。
R5較佳為下述構造式(C-A~C-K),更佳為構造式C-A(甲氧基甲基)及C-K(p-甲氧基苯甲基)。
R4及R5較佳為構造式A(甲氧基甲基)及/或構造式K(p-甲氧基苯甲基)。
n3係表示聚合度之1~100的整數。n3較佳為6以上的整數。
其係顯示本發明之蒽醌衍生物C1及C2之較佳具體的例示化合物(C-1-A~C-1-K、C-2-A~C-2-K),但本發明之蒽醌衍生物C1及C2並不限於該等化合物。
接著,描述關於本發明之蒽醌衍生物C1及C2之合成方法的合成方法。
通式(C-1)所表示之本發明的蒽醌衍生物C1合成路徑如下。
在0℃下於2-羥基蒽醌(C-a)之二甲基甲醯胺溶液中添加氫化鈉,於該反應混合物中添加鹵化物(R4-X),而合成具有R4取代基之蒽醌(C-b)的(步驟C-1),於該2位上具有R4取代基之蒽醌(C-b)、伸乙二苯胺、及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷之氯苯溶液中,添加氯化鈦(IV)氯苯溶液,而合成蒽醌衍生物(C-1)。
通式(C-2)所表示之本發明之蒽醌衍生物C2合成路徑如下。
在0℃下於2,6-二羥基蒽醌(C-c)之二甲基甲醯胺溶液中添加氫化鈉,於該反應混合物中添加2種鹵化物(R4-X、R5-X),合成於2位上具有R4取代基,且於6位上具有R5之取代基的蒽醌(C-d)之(步驟C-3);在於2位上具有R4之取代基,且於6位上具有R5之取代基的蒽醌(C-d)、伸乙二苯胺、及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷的氯苯溶液中,添加氯化鈦(IV)氯苯溶液,而合成蒽醌衍生物(C-2)。 (6)含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物C1之正極活性物質
本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有本發明之蒽醌衍生物C1。於此,所謂的含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物C1之正極活性物質,係指於鋰離子二次電池之充電反應及放電反應等之電極反應中,於鋰離子二次電池之正極有直接助益的物質。 (7)含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物C2之正極活性物質
本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有本發明之蒽醌衍生物C2。於此,所謂的含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物C2之正極活性物質,係指於鋰離子二次電池之充電反應及放電反應等之電極反應中,於鋰離子二次電池之正極有直接助益的物質。 (8)蒽醌衍生物D
本發明之蒽醌衍生物D,其特徵為以下述通式(D-1)所表示者。
通式(D-1)中,R6係表示取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基、或下述通式(D-2)所表示之基,n4及m2為1~100的整數。於此,R6中之所謂的取代之脂肪族烴基、或取代之芳香族烴基,係意指脂肪族烴基、或芳香族烴基係進一步被取代基取代,例如:取代之芳基或取代之環狀取代基的情形,意指於其芳基部分或其環狀取代基的環上部分具有至少一個取代基。
-O-R7 (D-2)
通式(D-2)中,R7係表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基。於此,R7中之所謂的取代之脂肪族烴基、或取代之芳香族烴基,係意指脂肪族烴基、或芳香族烴基係進一步被取代基取代,例如:取代之芳基或取代之環狀取代基的情形,意指於其芳基部分或其環狀取代基的環上部分具有至少一個取代基。
R6係取代或未取代之脂肪族烴基或取代或未取代之芳香族烴基的情況下,只要為1價的取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之正丙基、取代或未取代之異丙基、取代或未取代之正丁基、取代或未取代之二級丁基、取代或未取代之異丁基、取代或未取代之三級丁基、取代或未取代之正戊基、取代或未取代之異戊基等之取代或未取代之烷基;取代或未取代之環戊基、取代或未取代之環己基等之取代或未取代之環狀烷基;取代或未取代之乙烯基、取代或未取代之烯丙基等之取代或未取代之烯基;取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基等。
R6為取代或未取代之脂肪族烴基或取代或未取代之芳香族烴基的情況下,作為被取代基進一步取代時之取代基,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之甲氧基、取代或未取代之乙氧基、取代或未取代之丙氧基、取代或未取代之異丙氧基、取代或未取代之丁氧基、取代或未取代之二級丁氧基、取代或未取代之三級丁氧基等之取代或未取代之烷氧基等。
R6為通式(D-2)所表示之基的情況下,只要R7為1價之取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基,則並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之甲基、取代或未取代之乙基、取代或未取代之正丙基、取代或未取代之異丙基、取代或未取代之正丁基、取代或未取代之二級丁基、取代或未取代之異丁基、取代或未取代之三級丁基、取代或未取代之正戊基、取代或未取代之異戊基等之取代或未取代之烷基;取代或未取代之環戊基、取代或未取代之環己基等之取代或未取代之環狀烷基;取代或未取代之乙烯基、取代或未取代之烯丙基等之取代或未取代之烯基;取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之苄基等之取代或未取代之芳香族烷基等。
R7作為被取代基進一步取代時之取代基,並無特別限制,可列舉例如:取代或未取代之苯基、取代或未取代之甲苯基、取代或未取代之萘基等之取代或未取代之芳基;取代或未取代之甲氧基、取代或未取代之乙氧基、取代或未取代之丙氧基、取代或未取代之異丙氧基、取代或未取代之丁氧基、取代或未取代之二級丁氧基、取代或未取代之三級丁氧基等之取代或未取代之烷氧基;取代或未取代之二氧環戊烷基、取代或未取代之二氧環己基等。
R6較佳為具有雜原子之取代基。
R7較佳為具有雜原子之取代基,更佳為下述構造式(D-A~D-L),進一步更佳為構造式D-A(甲氧基甲基)。
n4為表示聚合度之1~100的整數。n4較佳為2以上的整數。
m2為0或表示聚合度之1~100的整數。m2較佳為2以上的整數。
n4與m2之比率(n4:m2)可為任意之比率值,但較佳為n4:m2=1:5。
接著,其係顯示本發明之蒽醌衍生物D之較佳具體的例示化合物(D-1-A~D-1-M),但本發明之蒽醌衍生物D並不限於該等化合物。

接著,描述關於本發明之蒽醌衍生物D的合成方法。本發明之蒽醌衍生物(D-1)合成路徑如下。
於蒽醌(D-a)、醌(D-b)、4,4’-伸乙二苯胺及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(3ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)之氯苯溶液,而合成蒽醌衍生物(D-1)。 (9)含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物D的正極活性物質
本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為本發明之蒽醌衍生物D,於此,所謂的含有鋰離子二次電池用之蒽醌衍生物D的正極活性物質,係指於鋰離子二次電池之充電反應及放電反應等之電極反應中,於鋰離子二次電池之正極有直接助益的物質。 (10)鋰離子二次電池用之正極
本發明之鋰離子二次電池用之正極,其特徵為至少於集電器之表面上具備有本發明之鋰離子二次電池用之正極活性物質。
所謂的集電器係鋰離子二次電池的放電或充電期間,用以在電極使電流持續流動之化學上非活性的電子高導體。集電器係以該電子高導體形成而成之箔、板等之形狀所構成。只要按其目的所成之形狀則無特別限制,可列舉例如:銅箔、鋁箔、鋁網(Aluminum Mesh)。
就用以於至少於集電器之表面上具備正極活性物質的一個方法,可列舉例如:於集電器的表面上塗布正極活性物質。於此,所謂的塗布係使正極活性物質配置於集電器上。作為塗布之方法係可列舉例如:輥塗布法、浸漬塗布法、刮刀片法、噴灑塗布法、簾塗法等,製作鋰離子二次電池用電極時,只要是一般所使用之塗布方法,則無特別限制。
本發明之鋰離子二次電池用之正極亦可於至少於集電器之表面上具備與本發明之正極活性物質摻混之導電助劑。導電助劑係為了提高導電性而添加者。作為導電助劑係可列舉例如:碳質微粒之碳黑、石墨、乙炔黑、科琴碳黑(Ketjen Black)、碳纖維。可單獨添加該等,或可組合二種以上而添加。每100質量份本發明之正極活性物質,添加量較佳為10~2000質量份,更佳為100~1000質量份,進一步更佳為200~800質量份。 (11)鋰離子二次電池
本發明之鋰離子二次電池,其係至少以正極、負極、及電解質作為構成要素,其特徵為該正極係本發明之正極。
本發明之鋰離子二次電池之負極較佳為鋰系負極。鋰系負極係可藉由如金屬鋰或鋰合金(例如:Li-Al合金)之鋰系金屬材料、或嵌鋰之碳材料(lithium-intercalated carbon material)所構成。鋰系金屬材料,以電池之輕量化的點來看,以箔之形態而使用者為佳。
本發明之鋰離子二次電池之電解質係可配置於正極與負極之間,亦可配置作為電解質層。電解質較佳為以含有電解質溶液之聚合物凝膠所構成者(聚合物凝膠電解質)。作為含於聚合物電解質之電解質係可列舉例如:CF3SO3Li、C4F9SO3Li、(CF3SO2)2NLi、(CF3SO2)3CLi、LiBF4、LiPF6、LiClO4等之鋰鹽。溶解電解質之溶劑較佳為非水溶劑。此種非水溶劑包含鏈狀碳酸酯、環狀碳酸酯、環狀酯、腈化合物、酸酐、醯胺化合物、磷酸酯化合物、胺化合物等。作為非水溶劑之具體例係可列舉例如:碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯、碳酸二乙酯、二甲氧基乙烷、γ-丁內酯、N-甲基吡咯啶酮、N,N’-二甲基乙醯醯胺、碳酸伸丙酯與二甲氧基乙烷之混合物、碳酸伸乙酯與碳酸二乙酯之混合物、環丁碸與四氫呋喃之混合物。
作為聚合物凝膠,較佳為使用以光聚合起始劑(可列舉例如:IRGACURE184)聚合之預聚合物TA210(具有聚氧伸烷基鏈之多官能丙烯酸酯聚合物);又,使用丙烯腈、丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸之共聚合物亦佳。聚合物凝膠電解質係可藉由將聚合物浸漬於電解質溶液中、或於電解質溶液存在下聚合聚合物之構成單元(單體/化合物)而得。此外,亦適合使用特開2002-198095號公報所記載之聚烯烴系凝膠。此凝膠為莫耳比約10%之聚乙烯被含有聚乙二醇等之聚氧化乙烯之寡聚物接枝化之非交聯聚合物凝膠。此聚合物與非接枝化聚乙烯之物性全然相異,其係吸收大量之有機電解液而凝膠化,具有保留該吸收液之能力。因而,可藉由將該聚合物浸漬於電解質溶液而得到凝膠電解質。再者,在將前述之非交聯聚合物溶解於有機溶劑中之電解質溶液而成溶液中,添加交聯性單體而成之反應混合物係可應用於基材上,藉由提供使該交聯性單體交聯聚合之反應條件,可得到與該基材一體成形之聚合物凝膠電解質。
本發明之鋰離子二次電池亦可含有隔板作為一構成要素。隔板係可用於不使鋰離子二次電池之正極及負極接觸之目的,其亦可含有電解質。而且,作為隔板係可列舉例如:聚丙烯多孔質薄膜、不織布,較佳為聚丙烯多孔質薄膜。
本發明之鋰離子二次電池之構成形態(積層形態)係可為任意者。可列舉例如:將本發明之正極含浸於電解質溶液中,於該正極上積層隔板、玻璃濾片,再積層負極之形態,此外,亦可列舉依序疊合正極、含有電解質之隔板、負極而成之形態。
本發明之鋰離子二次電池之形狀可為周知之形狀,係可列舉例如:電極積層體、積層薄膜封裝卷狀物而成者,該積層薄膜係藉由金屬盒、樹脂盒、或鋁箔等之金屬箔與合成樹脂薄膜所構成。此外,鋰離子二次電池之外觀形狀係可列舉例如:圓筒型、四方型、錢幣型、薄片型等,但不限於此等。 (12)車輛
本發明之車輛,其特徵在於裝載本發明之鋰離子二次電池。
車輛係可列舉例如:汽車、電動腳踏車、無動力車量、無軌電車、鐵路車輛、軍用車輛、建設車輛、農業車輛、工業車輛等。 [實施例]
以下係提供用以更具體說明本發明之實施例。再者,本發明在不超出其目的及主旨的範圍下,並不限於以下實施例。 [實施例A] (實施例A-1) (實施例A-1-1) <合成例A-1:蒽醌衍生物(A-1-1)之合成>
(步驟A-1-1)亞胺(A-b-1)之合成
於蒽醌(1.0g、4.8mmol)(A-a)、4-溴苯胺(1.65g、9.6mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(2.7g、24.0mmol)之氯仿(45ml)溶液中,在50℃添加氯化鈦(IV)(1.3ml、12.0mmol)氯仿溶液(5ml),於75℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發。藉由矽膠管柱層析法(氯仿)精製殘留物,得到亞胺(A-b-1)(2.14g、產率:86%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)d 6.81(d,J=8.6 Hz,4H),7.08-7.19(m,4H),7.45-7.52(m,5H),7.61(br,1H),8.30(br,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)d 121.1,121.5,127.0,128.3,129.1,129.4,130.6,132.5,144.1,150.0,157.1)。 (步驟A-2-1)蒽醌衍生物(A-1-1)之合成
於室溫下,於亞胺(A-b-1)(1eq.(當量))、1,4-苯二硼酸(1eq.(當量))及鹼(3.5eq.(當量))之溶劑(0.1M)的溶液中,添加Pd觸媒(0.04eq.(當量)),將該混合物於80℃下攪拌18小時。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,以甲醇再沈澱而得到蒽醌衍生物(A-1-1)。 (實施例A-1-2) <合成例A-2:蒽醌衍生物(A-1-2)之合成>
(步驟A-1-2)亞胺(A-b-2)之合成
於蒽醌(1.0g、4.8mmol)(A-a)、4-溴苯胺(1.65g、9.6mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(2.7g、24.0mmol)之氯仿(45ml)溶液中,在50℃添加氯化鈦(IV)(1.3ml、12.0mmol)氯仿溶液(5ml),於75℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發。藉由矽膠管柱層析法(氯仿)精製殘留物,得到亞胺(A-b-2)(2.14g、產率:86%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)d 6.81(d,J=8.6 Hz,4H),7.08-7.19(m,4H),7.45-7.52(m,5H),7.61(br,1H),8.30(br,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)d 121.1,121.5,127.0,128.3,129.1,129.4,130.6,132.5,144.1,150.0,157.1)。 (步驟A-2-2)蒽醌衍生物(A-1-2)之合成
於室溫下,在亞胺(A-b-2)(1eq.(當量))、1,4-噻吩二硼酸(1eq.(當量))及鹼(3.5eq.(當量))之溶劑(0.1M)之溶液中,添加Pd觸媒(0.04eq.(當量)),將該混合物在80℃下攪拌18小時。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發、以甲醇再沈澱而得到蒽醌衍生物(A-1-2)。 (實施例A-2)<電池特性評估> (實施例A-2-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
混合於上述所合成之蒽醌衍生物(A-1-1)(2mg)、科琴碳黑(Ketjen black international公司製)(4mg)、及導電性黏著劑(TAB-2)(寶泉製)(4mg)並薄片化,而壓接於集電器之鋁網(14φ)(Nilaco製)的表面上。在120℃下將其真空乾燥6小時,製作具備蒽醌衍生物(A-1-1)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
將上述電極作為錢幣型鋰離子二次電池之正極,將該正極含浸於含有1M(mol/l)的LiPF6(六氟化磷酸鋰)電解質鹽之碳酸伸乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)(EC:DEC=1:1(體積比))的混合溶液之電解液(Kishida Chemical製)中。然後,於該正極上積層由聚丙烯多孔質薄膜所構成之隔板(Celgard製)、玻璃濾片(Advantec製),再積層作為負極的鋰箔(本城金屬製)。其後,以於周圍配置絕緣襯墊而成之狀態重複疊層錢幣型電池之鋁外包裝,藉由壓合機加壓,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用蒽醌衍生物(A-1-1)作為正極活性物質,使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例A-2-2) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌衍生物(A-1-2)代替蒽醌衍生物(A-1-1)以外,以與實施例A-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(A-1-2)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例A-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(A-1-2)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (比較例A-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌聚合物代替蒽醌衍生物(A-1-1)以外,以與實施例A-2-1完全同樣之方法製作具備蒽醌聚合物之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例A-2-1完全同樣的方法,製作密閉型之錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌聚合物作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。
<使用以實施例A-2-1~A-2-2、及比較例A-1製作之錢幣型鋰離子二次電池之電池特性評估>
使用以實施例A-2-1~A-2-2、及比較例A-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,根據下面的方法進行充放電或放電試驗。
於溫度25℃之環境下,將以實施例A-2-1~A-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止,5分鐘的停頓後,以0.05毫安培(mA)之定電流充電至到達4伏特(V)為止。以此作為1個循環週期,進行充放電試驗至100個循環週期為止。
於溫度25℃之環境下,將以比較例A-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止。 <以實施例A-2-1~A-2-2、及比較例A-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的電池特性之評估結果>
使用以實施例A-2-1及A-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池的充放電試驗結果顯示於圖1。圖1係表示第30循環週期之充放電曲線(充放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。其次,使用以比較例A-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖2。圖2係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。由圖1及圖2來看是顯而易見地,以實施例A-2-1及A-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池係顯示相較於以比較例A-1製作之錢幣型鋰離子二次電池之平均電壓為低之特性。
於汽車等之車輛,搭載以實施例A-2-1~A-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池時,可確認以實施例A-2-1~A-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池,扮演作為可靠性高且安定的電源之重要的角色。 [實施例B] (實施例B-1) (實施例B-1-1) <合成例B-1:蒽醌衍生物(B-1-A)之合成>
(步驟B-1-1)醌(B-b-A)之合成
於2-溴蒽醌(200mg、0.70mmol)、4-乙烯基苯基硼酸(103 mg、0.70mmol)及磷酸三鈉12水合物(927mg、2.44mmol)之甲苯溶液(7ml)中,在室溫下添加肆[三苯膦]鈀(0)(40mg、0.03mmol),將該混合物於100℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。藉由矽膠管柱層析法(己烷:醋酸乙酯=10:1)精製殘留物,得到醌(B-b-A)(175mg、81%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)d 3.50(s,6H),4.20(d,J=5.2 Hz,2H),4.79(t,J=5.2 Hz,1H),7.32(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.75-7.80(m,3H),8.27(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)d 54.4,68.1,101.8,110.7,121.5,127.2,127.4,129.8,133.5,133.6,133.7,134.2,135.5,163.2,182.1,183.1))。 (步驟B-2-1)蒽醌衍生物(B-1-A')之合成
在90℃下於醌(B-b-A)(36mg、0.12mmol)、1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(78mg、0.70mmol)及苯胺(21ml、0.23mmol)之氯苯溶液(1ml)中,添加氯化鈦(IV)(32ml、0.29mmol)氯苯溶液(1ml),於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由矽膠管柱層析法(己烷:醋酸乙酯=10:1)精製殘留物,得到蒽醌衍生物(B-1-A')(46mg、產率:86%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)d 5.27-5.31(m,1H),5.77-5.82(m,1H),6.64-6.82(m,1H),6.84-7.93(m,19H),8.34-8.8.42(m,2H))。 (步驟B-3-1)蒽醌衍生物(B-1-A)之合成
於蒽醌衍生物(B-1-A')(40mg、0.09mmol)之四氫呋喃溶液(2ml)中,在室溫下添加2,2’-偶氮雙(異丁腈)(10mg、0.06mmol),將該混合物在70℃下攪拌2天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發,得到蒽醌衍生物(B-1-A)(35mg、產率:93%)。 (實施例B-1-2) <合成例B-2:蒽醌衍生物(B-1-B)之合成>
(步驟B-1-2)醌(B-b-B)之合成
於2-溴蒽醌(200mg、0.70mmol)、2-丙二烯基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊環(107mg、0.70mmol)及磷酸三鈉12水合物(927mg、2.44mmol)之甲苯溶液(7ml)中,在室溫下添加肆[三苯膦]鈀(0)(40mg、0.03mmol),將該混合物於100℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。藉由矽膠管柱層析法(己烷:醋酸乙酯=10:1)精製殘留物,得到醌(B-b-B)(138mg,產率:85%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)d 5.53(d,J=10.9 Hz,1H),6.04(d,J=17.8 Hz,1H),6.87(dd,J=10.9,17.8 Hz,1H),7.80-7.84(m,3H),8.28(d,J=8.5 Hz,1H),8.31-8.33(m,3H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)d 118.4,124.8,127.2,127.3,127.8,131.4,132.6,133.7,133.8,134.0,134.2,135.4,143.3,182.7,183.)。 (步驟B-2-2)蒽醌衍生物(B-1-B')之合成
在90℃下於醌(B-b-B)(73mg、0.31mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(66mg、0.31mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(208mg、0.77mmol)之氯苯溶液(2ml)中,添加氯化鈦(IV)(85ml、0.77mmol)氯苯溶液(1ml),於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。使濾液在減壓下蒸發,以甲醇再沈澱而得到蒽醌衍生物(B-1-B')(22mg、產率:17%)。 (步驟B-3-2)蒽醌衍生物(B-1-B)之合成
於蒽醌衍生物(B-1-B')(12mg、0.03mmol)之四氫呋喃溶液(2ml)中,在室溫下添加2,2’-偶氮雙(異丁腈)(10mg、0.06mmol),將該混合物在70℃下攪拌2天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發,得到蒽醌衍生物(B-1-B)(11mg、產率:93%)。 (實施例B-2)<電池特性評估> (實施例B-2-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
混合於上述所合成之蒽醌衍生物(B-1-A)(2mg)、科琴碳黑(Ketjen black international公司製)(4mg)、及導電性黏著劑(TAB-2)(寶泉製)(4mg)並薄片化,而壓接於集電器之鋁網(14φ)(Nilaco製)的表面上。在120℃下將其真空乾燥6小時,製作具備蒽醌衍生物(B-1-A)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
將上述電極作為錢幣型鋰離子二次電池之正極,將該正極含浸於含有1M(mol/l)的LiPF6(六氟化磷酸鋰)電解質鹽之碳酸伸乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)(EC:DEC=1:1(體積比))的混合溶液之電解液(Kishida Chemical製)中。然後,於該正極上積層由聚丙烯多孔質薄膜所構成之隔板(Celgard製)、玻璃濾片(Advantec製),再積層作為負極的鋰箔(本城金屬製)。其後,以於周圍配置絕緣襯墊而成之狀態重複疊層錢幣型電池之鋁外包裝,藉由壓合機加壓,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用蒽醌衍生物(B-1-A)作為正極活性物質、使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例B-2-2) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌衍生物(B-1-B)代替蒽醌衍生物(B-1-A)以外,以與實施例B-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(B-1-B)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例B-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(B-1-B)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例B-2-3) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌衍生物(B-1-C)代替蒽醌衍生物(B-1-A)以外,以與實施例B-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(B-1-C)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例B-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(B-1-C)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例B-2-4) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌衍生物(B-1-D)代替蒽醌衍生物(B-1-A)以外,以與實施例B-2-1同樣之方法製作具備蒽醌衍生物(B-1-D)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例B-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(B-1-D)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極 (實施例B-2-5) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌衍生物(B-1-E)代替蒽醌衍生物(B-1-A)以外,以與實施例B-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(B-1-E)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例B-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(B-1-E)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (比較例B-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌聚合物代替蒽醌衍生物(B-1-A)以外,以與實施例B-2-1完全同樣之方法製作具備蒽醌聚合物之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例B-2-1完全同樣的方法,製作密閉型之錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌聚合物作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 <使用以實施例B-2-1~B-2-5、及比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池之電池特性評估>
使用以實施例B-2-1~B-2-5、及比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,根據下面的方法進行充放電或放電試驗。
於溫度25℃之環境下,將以實施例B-2-1~B-2-5製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止,5分鐘的停頓後,以0.05毫安培(mA)之定電流充電至到達4伏特(V)為止。以此作為1個循環週期,進行充放電試驗至100個循環週期為止。
於溫度25℃之環境下,將以比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止。 <以實施例B-2-1~B-2-5、及比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的電池特性之評估結果>
使用以實施例B-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池的充放電試驗結果顯示於圖3。圖3係表示第1循環週期與第20循環週期之充放電曲線(充放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。其次,使用以比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖4。使用以實施例B-2-1~B-2-5、及比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的充放電試驗結果顯示於圖5。圖5係使用本發明之蒽醌衍生物(B-1-A~B-1-E)的錢幣型鋰離子二次電池及使用比較例之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之第100循環週期的電池容量結果。使用本發明之蒽醌衍生物(B-1-A~B-1-E)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值,為將使用蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值設為1.0時之比率值。
由圖3及圖4來看是顯而易見地,以實施例B-2-2製作之錢幣型鋰離子二次電池係顯示相較於以比較例B-1製作之錢幣型鋰離子二次電池之平均電壓為低之特性。又,參照圖5時,可確認以實施例B-2-5製作之錢幣型鋰離子二次電池的電池容量值顯示最高值,並可達成高容量化及長壽命化之二者(循環適合性)。
於汽車等之車輛,搭載以實施例B-2-1~B-2-5製作之錢幣型鋰離子二次電池時,可確認以實施例B-2-1~B-2-5製作之錢幣型鋰離子二次電池,扮演作為可靠性高且安定的電源之重要的角色。 [實施例C] (實施例C-1) (實施例C-1-1) <合成例C-1:蒽醌衍生物(C-1-A)之合成>
(步驟C-1-1)2-甲氧基甲基蒽醌(C-b-A)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(C-a)(1.0g、4.46mmol)之二甲基甲醯胺溶液(40ml)中,添加氫化鈉(290mg、6.69mmol)攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加氯化甲基甲基醚(Methoxymethyl chloride)(0.4ml、5.35mmol),將該混合物在70℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到2-甲氧基甲基蒽醌(b-A)(1.1g、93%、光譜數據:%).1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ3.44(s,3H),5.43(s,2H),7.52(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.74(d,J=2.3 Hz,1H),7.0-7.95(m,2H),8.20(t,J=6.9 Hz,1H),8.20(d,J=6.9 Hz,2H);13C-NMR(125 MHz,DMSO-d6)δ56.0,93.9,112.2,112.2,126.6,126.7,127.1,129.4,133.0,134.2,134.5,134.9,161.4,181.3,182.2;元素分析計算C16H12O4:C,71.64;H,4.51.實測值:C,71.8;H,4.8.)。 (步驟C-2-1)MOM(甲氧基甲基)蒽醌衍生物(C-1-A)之合成
在90℃下於2-甲氧基甲基蒽醌(C-b-A)(300mg、1.12mmol)、伸乙二苯胺(237mg、1.12mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(753mg、6.71mmol)之氯苯(10ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.18ml、1.68mmol)氯苯溶液(2ml),於125℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到MOM(甲氧基甲基蒽醌衍生物(C-1-A)(291mg、產率:58、MW=8800、Mw/Mn=1.437)。 (實施例C-1-2) <合成例C-2:二-MOM(甲氧基甲基)蒽醌衍生物(C-2-A)之合成>
(步驟C-3-1)2,6-二甲氧基甲基蒽醌(C-d-A)之合成
在0℃下於2,6-二羥基蒽醌(C-c)(1.0g、4.16mmol)之二甲基甲醯胺溶液(40ml)中添加氫化鈉(450mg、10.4mmol)攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加氯化甲基甲基醚(0.78ml、10.4mmol),將該混合物在70℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發、藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到2,6-二甲氧基甲基蒽醌(C-d-A)(1.5g、適量、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)d 3.52(s,6H),5.34(s,4H),7.37(dd,J=2.9,8.6 Hz,2H),7.87(d,J=2.9 Hz,2H),8.25(d,J=8.6 Hz,2H))。 (步驟C-4-1)二-MOM(甲氧基甲基)蒽醌衍生物(C-2-A)之合成
在90℃下於2,6-二甲氧基甲基蒽醌(C-d-A)(250mg、0.76mmol)、伸乙二苯胺(162mg、0.76mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(510mg、4.57mmol)之氯苯(5ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.13ml、1.14mmol)氯苯溶液(2ml),於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到二-MOM(甲氧基甲基)蒽醌衍生物(C-2-A)(68mg、產率:18%、MW=34340、Mw/Mn=1.244)。 (實施例C-1-3) <合成例C-3:二-PMB(p-甲氧基苄基)蒽醌衍生物(C-2-K)之合成>
(步驟C-3-2)2,6-二-(p-甲氧基苄基)蒽醌(C-d-K)之合成
在0℃下於2,6-二羥基蒽醌(C-c)(300mg、1.25mmol)之二甲基甲醯胺溶液(12ml)中添加氫化鈉(110mg、2.75mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加p-甲氧苄氯(0.37ml、2.75mmol),將該混合物在70℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。於減壓下使濾液蒸發,得到2,6-二-(p-甲氧基苄基)蒽醌(d-K)(600mg、適量、光譜數據:13C-NMR(125 MHz,DMSO-d6)d 56.0,93.9,112.2,112.2,126.6,126.7,127.1,129.4,133.0,134.2,134.5,134.9,161.4,181.3,182.2)。 (步驟C-4-2)二-PMB(p-甲氧基苄基)蒽醌衍生物(C-2-K)之合成
在90℃下於2,6-二-(p-甲氧基苄基)蒽醌(C-d-K)(100mg、0.21mmol)、伸乙二苯胺(44mg、0.21mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(140mg、1.25mmol)之氯苯(1ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(35ml、0.31mmol)氯苯溶液(1ml),於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到二-PMB(p-甲氧基苄基)蒽醌衍生物(C-2-K)(21mg、產率18%、MW=9870、Mw/Mn=1.178)。 (實施例C-2)<電池特性評估> (實施例C-2-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
混合於上述實施例C-1-1所合成之蒽醌衍生物(C-1-A)(2mg)、科琴碳黑(Ketjen black international公司製)(4mg)、及導電性黏著劑(TAB-2)(寶泉製)(4mg)並薄片化,而壓接於集電器之鋁網(14φ)(Nilaco製)的表面上。在120℃下將其真空乾燥6小時,製作具備蒽醌衍生物(C-1-A)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
將上述電極作為錢幣型鋰離子二次電池之正極,將該正極含浸於含有1M(mol/l)的LiPF6(六氟化磷酸鋰)電解質鹽之碳酸伸乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)(EC:DEC=1:1(體積比))的混合溶液之電解液(Kishida Chemical製)中。然後,於該正極上積層由聚丙烯多孔質薄膜所構成之隔板(Celgard製)、玻璃濾片(Advantec製),再積層作為負極的鋰箔(本城金屬製)。其後,以於周圍配置絕緣襯墊而成之狀態重複疊層錢幣型電池之鋁外包裝,藉由壓合機加壓,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用蒽醌衍生物(C-1-A)作為正極活性物質、使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-2) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用於實施例C-1-2合成之蒽醌衍生物(C-2-A)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-2-A)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-2-A)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-3) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用於實施例C-1-3合成之蒽醌衍生物(C-2-K)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-2-K)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-2-K)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-4) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-B)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣之方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-B)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-B)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-5) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-C)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-C)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-C)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-6) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-D)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-D)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-D)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-7) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-E)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣之方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-E)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-E)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-8) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-F)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣之方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-F)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-F)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-9) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-G)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-G)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-G)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-10) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-H)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-H)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-H)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-11) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-I)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-I)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-I)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例C-2-12) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用如參照實施例C-1-1之合成法而合成之蒽醌衍生物(C-1-J)代替蒽醌衍生物(C-1-A)以外,以與實施例C-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(C-1-J)之電極。 <錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(C-1-J)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (比較例C-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌聚合物代替蒽醌衍生物(1-A)以外,以與實施例2-1完全同樣之方法製作具備蒽醌聚合物之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例C-2-1完全同樣的方法,製作密閉型之錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌聚合物作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 <使用以實施例C-2-1~C-2-12、及比較例C-1製作之錢幣型鋰離子二次電池之電池特性評估>
使用以實施例C-2-1~C-2-12、及比較例C-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,根據下面的方法進行充放電或放電試驗。
於溫度25℃之環境下,將以實施例C-2-1~C-2-12、及比較例C-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止。
於溫度25℃之環境下,將以實施例C-2-1、C-2-5及C-2-8製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止,5分鐘的停頓後,以0.05毫安培(mA)之定電流充電至到達4伏特(V)為止。以此作為1個循環週期,進行充放電試驗至100個循環週期為止。 <以實施例C-2-1~C-2-12、及比較例C-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的電池特性之評估結果>
使用以實施例C-2-1~C-2-3製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖6。圖6係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以實施例C-2-1、C-2-4~C-2-8製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖7。圖7係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以實施例C-2-9~C-2-12製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖8。圖8係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以比較例C-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖9。圖9係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以實施例C-2-1、C-2-5、C-2-8及比較例C-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的充放電試驗結果顯示於圖10。圖10係使用本發明之蒽醌衍生物(C-1-A、C-1-C及C-1-F)的錢幣型鋰離子二次電池與使用比較例之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之第100循環週期的電池容量結果。使用本發明之蒽醌衍生物(C-1-A、C-1-C及C-1-F)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值,為將使用比較例之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池的電池容量值設為1.0時之比率值。
由圖6及圖9來看是顯而易見地,相對於使用比較例C-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池的電池容量,使用實施例C-2-1之蒽醌衍生物(C-1-A)的錢幣型鋰離子二次電池的電池容量係增加1.3倍之值。使用實施例C-2-2及C-2-3之蒽醌衍生物(C-2-A及C-2-K)的錢幣型鋰離子二次電池的電池容量,其係大致與使用比較例C-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量有同等之值。
由圖7、圖8及圖9來看是顯而易見地,使用實施例C-2-11之蒽醌衍生物(C-1-I)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量,其係大致與使用實施例C-2-1之蒽醌衍生物(C-1-A)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量有同等之值,其係非常良好。再者,使用實施例C-2-4~C-2-10、C-2-12之蒽醌衍生物(C-1-B~C-1-H、C-1-J)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量,其係亦大致與使用比較例C-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量有同等之值,故亦良好。
參照圖10時,可確認使用實施例C-2-1之蒽醌衍生物(C-1-A)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值顯示最高值,並可同時達成高容量化及長壽命化之二者(循環適合性)。又,使用實施例C-2-5及C-2-8之蒽醌衍生物(C-1-C及C-1-F)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值,其係較使用比較例C-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量稍高~稍低之程度,確認無循環適合性之問題。
於汽車等之車輛,搭載以實施例C-2-1~C-2-12製作之錢幣型鋰離子二次電池時,可確認以實施例C-2-1~C-2-12製作之錢幣型鋰離子二次電池,扮演作為可靠性高且安定的電源之重要的角色。 [實施例D] (實施例D-1) (實施例D-1-1) <合成例D-1:蒽醌衍生物(D-1-A)之合成>
醌(D-b-A)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(1.0g、4.46mmol)之二甲基甲醯胺(40ml)溶液中添加氫化鈉(290mg、6.69mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加氯甲基甲基醚(methoxymethyl chloride)(0.4ml、5.35mmol),將該混合物在70℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(b-A)(1.1 g、產率:93%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,DMSO-d6)δ 3.44(s,3H),5.43(s,2H),7.52(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.74(d,J=2.3 Hz,1H),7.0-7.95(m,2H),8.20(t,J=6.9 Hz,1H),8.20(d,J=6.9 Hz,2H);13C-NMR(125 MHz,DMSO-d6)δ 56.0,93.9,112.2,112.2,126.6,126.7,127.1,129.4,133.0,134.2,134.5,134.9,161.4,181.3,182.2;元素分析計算C16H12O4:C,71.64;H,4.51.實測值:C,71.8;H,4.8)。 (步驟D-1-1)蒽醌衍生物(D-1-A)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-A)(29mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(3ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.16ml、1.44mmol)之氯苯(2ml)溶液,於125℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-A)(Mw=3200;Mw/Mn=1.32.元素分析計算C36H28N2O:C,85.69;H,5.59;N,5.55)。 (實施例D-1-2) <合成例D-2:蒽醌衍生物(D-1-B)之合成>
醌(D-b-B)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(146mg、3.35mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加氯乙醛縮二乙醇(Diethyl chloroacetal)(0.51ml、3.35mmol),將該混合物在70℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(b-B)(487mg、產率:64%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 1.28(t,J=6.9 Hz,6H),3.67(dq,J=9.2,6.2 Hz,2H),3.81(dq,J=9.8,6.9 Hz,2H),4.20(d,J=5.2 Hz,2H),4.90(t,J=5.2 Hz,1H),7.31(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.75(d,J=2.0 Hz,1H),7.77-7.82(m,2H),8.27(d,J=8.0 Hz,1H),8.29-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)d 15.3,29.7,62.9,69.0,100.2,110.9,121.4,127.1,127.3,129.8,133.5,133.6,133.7,134.2,135.5,163.3,182.2,183.1;元素分析計算C20H20O5:C,70.57;H,5.92;O,23.5.實測值:C,71.7;H,6.6)。 (步驟D-1-2)蒽醌衍生物(D-1-B)之合成
在90℃下於蒽醌(150mg、0.72mmol)、醌(D-b-B)(49mg、0.14mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(184mg、0.86mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(565mg、5.04mmol)之氯苯(5ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.16ml、1.44mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌2天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-B)(251mg、產率:72%、Mw=9600;Mw/Mn=1.63.元素分析計算C174H132N12O3:C,85.69;H,5.46;N,6.89.實測值:C,79.3;H,5.3;N,6.3.)。 (實施例D-1-3) <合成例D-3:蒽醌衍生物(D-1-C)之合成>
醌(D-b-C)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(146mg、3.35mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加2,2-二甲氧基乙基溴(2,2-Dimethoxyethyl Bromide)(0.4ml、3.35mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物得到醌(D-b-C)(532mg、產率:76%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 3.50(s,6H),4.20(d,J=5.2 Hz,2H),4.79(t,J=5.2 Hz,1H),7.32(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.75-7.80(m,3H),8.27(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 54.4,68.1,101.8,110.7,121.5,127.2,127.4,129.8,133.5,133.6,133.7,134.2,135.5,163.2,182.1,183.1;元素分析計算C18H16O5:C,69.22;H,5.16.實測值:C,69.0;H,5.1)。 (步驟D-1-3)蒽醌衍生物(D-1-C)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-C)(30mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(2ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.96mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-C)(162mg、產率:70%、Mw=7800;Mw/Mn=1.57.元素分析計算C172H128N12O3:C,85.69;H,5.35;N,6.97.實測值:C,80.4;H,5.2;N,6.4)。 (實施例D-1-4) <合成例D-4:蒽醌衍生物(D-1-D)之合成>
醌(D-b-D)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中,添加氫化鈉(146mg、3.35mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加2-(2-溴乙基)-1,3-二烷(0.45ml、3.35mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-D)(532mg、產率:76%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 1.37-1.40(m,1H),2.08-2.17(m,3H),3.81(dt,J=2.3,12.6 Hz,2H),4.14(dd,J=5.2,10.3 Hz,2H),4.27(dd,J=6.3,6.3 Hz,2H),4.81(t,J=5.2 Hz,1H),7.27(dd,J=2.3,8.6 Hz,1H),7.74-7.81(m,3H),8.25(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);元素分析計算C20H18O5:C,70.99;H,5.36.實測值:C,71.1;H,5.4)。 (步驟D-1-4)蒽醌衍生物(D-1-D)之合成
在90℃下於蒽醌(150mg、0.72mmol)、醌(D-b-D)(49mg、0.14mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(184mg、0.86mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(565mg、5.04mmol)之氯苯(5ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.16ml、1.44mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-D)(256mg、產率:73%、Mw=9300;Mw/Mn=1.53.元素分析計算C173H128N12O3:C,85.76;H,5.38;N,6.90.實測值:C,80.8;H,5.2;N,6.3)。 (實施例D-1-5) <合成例D-5:蒽醌衍生物(D-1-E)之合成>
醌(D-b-E)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(146mg、3.35mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加2-溴甲基-1,3-二(0.35ml、3.35mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-E)(560mg、產率:81%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 3.99-4.04(m,2H),4.06-4.11(m,2H),4.23(d,J=3.5 Hz,2H),5.37(t,J=3.5 Hz,1H),7.33(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.76-7.81(m,3H),8.26-8.31(m,3H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3),元素分析計算C18H14O5:C,69.67;H,4.55.實測值:C,69.2;H,4.5)。 (步驟D-1-5)蒽醌衍生物(D-1-E)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-E)(30mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(337mg、3.36mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.86mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-E)(183mg、產率:79%、Mw=8800;Mw/Mn=1.58.元素分析計算C172H126N12O3:C,85.76;H,5.27;N,6.98.實測值:C,80.2;H,5.1;N,6.4)。 (實施例D-1-6) <合成例D-6:蒽醌衍生物(D-1-F)之合成>
醌(D-b-F)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(117mg、2.68mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加1-溴-3-甲氧基丙烷(0.3ml、2.68mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-F)(619mg、產率:94%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 2.13(ddd,J=6.3 Hz,2H),3.38(s,3H),3.59(t,J=6.3 Hz,2H),4.26(t,J=6.3 Hz,2H),7.27(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.74(d,J=2.9 Hz,1H),7.75-7.81(m,2H),8.26(d,J=8.6 Hz,1H),8.29(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 29.4,58.8,65.7,68.8,110.7,121.3,129.7,133.6,133.6,133.7,134.1,135.6,163.8,183.3;元素分析計算C18H16O4:C,72.96;H,5.44.實測值:C,73.0;H,5.4)。 (步驟D-1-6)蒽醌衍生物(D-1-F)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-F)(29mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.86mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-F)(198mg、產率:86%、Mw=11300;Mw/Mn=1.72.元素分析計算C172H128N12O2:C,86.26;H,5.39;N,7.02)。 (實施例D-1-7) <合成例D-7:蒽醌衍生物(D-1-G)之合成>
醌(D-b-G)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(117mg、2.68mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加碘甲烷(0.17ml、2.68mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-G)(503mg、產率:95%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 3.99(s,3H),7.27(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.73(d,J=2.9 Hz,1H),7.75-7.81(m,2H),8.26(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 56.0,109.9,121.2,127.1,129.8,133.6,133.7,134.2,135.6,164.3,182.2,183.3;元素分析計算C15H10O3:C,75.62;H,4.23.實測值:C,76.2;H,4.8)。 (步驟D-1-7)蒽醌衍生物(D-1-G)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-G)(23mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.86mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-F)(171mg、產率:76%、Mw=10700;Mw/Mn=1.58.元素分析計算C169H122N12O:C,86.86;H,5.26;N,7.19)。 (實施例D-1-8) <合成例D-8:蒽醌衍生物(D-1-H)之合成>
醌(D-b-H)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(117mg、2.68mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加1-溴化丙烷(0.24ml、2.68mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-H)(571mg、產率:91%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 1.09(t,J=7.5 Hz,3H),1.89(dq,J=7.5,6.3 Hz,2H),4.12(t,J=6.3 Hz,2H),7.27(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.72(d,J=2.9 Hz,1H),7.75-7.81(m,2H),8.25(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 10.4,22.4,70.3,110.5,121.5,126.9,127.1,129.7,133.6,133.7,134.1,135.5,164.0,182.2,183.4;元素分析計算C17H14O3:C,76.68;H,5.30.實測值:C,76.6;H,5.4)。 (步驟D-1-8)蒽醌衍生物(D-1-H)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-H)(27mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.86mmol)之氯苯(2ml),於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-H)(174mg、產率:76%、Mw=7800;Mw/Mn=1.50.元素分析計算C171H126N12O:C,86.85;H,5.37;N,7.11)。 (實施例D-1-9) <合成例D-9:蒽醌衍生物(D-1-I)之合成>
醌(D-b-I)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(117mg、2.68mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加1-溴-3-甲基丁烷(0.34ml、2.68mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-I)(633mg、產率:96%、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 1.75(dt,J=6.9 Hz,2H),1.88(ddq,J=6.9 Hz,6H),4.19(t,J=6.9 Hz,2H),7.26(dd,J=2.9,8.6 Hz,1H),7.72(d,J=2.9 Hz,1H),7.75-7.81(m,2H),8.25(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 22.5,25.0,37.7,67.2,110.5,121.5,126.9,127.1,129.7,133.6,133.7,134.1,135.5,164.0,182.2,183.4;元素分析計算C19H18O3:C,77.53;H,6.16.實測值:C,77.2;H,6.2)。 (步驟D-1-9)蒽醌衍生物(D-1-I)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-I)(28mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(323mg、2.88mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.86mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-I)(179mg、產率:79%、Mw=9100;Mw/Mn=1.85.元素分析計算C173H130N12O:C,86.83;H,5.48;N,7.02)。 (實施例D-1-10) <合成例D-10:蒽醌衍生物(D-1-K)之合成>
醌(D-b-K)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(117mg、2.68mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加1-溴辛烷(0.47ml、2.68mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-K)(753mg、適量、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 0.90(t,J=6.9 Hz,3H),1.25-1.40(m,8H),1.46-1.52(m,2H),1.85(ddt,J=6.9 Hz,2H),4.15(t,J=6.9 Hz,2H),7.26(dd,J=2.3,8.6 Hz,1H),7.71(d,J=2.3 Hz,1H),7.75-7.81(m,2H),8.25(d,J=8.6 Hz,1H),8.30(ddd,J=1.7,5.2,6.9 Hz,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 14.1,22.6,29.0,29.2,29.3,31.8,68.8,110.5,121.5,126.9,127.1,129.7,133.6,133.7,134.1,164.0,182.2,183.3;元素分析計算C22H24O3:C,78.54;H,7.19.實測值:C,78.5;H,7.2)。 (步驟D-1-10)蒽醌衍生物(D-1-K)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-K)(32mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(377mg、3.36mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.11ml、0.96mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-K)(179mg、產率:77%、Mw=8900;Mw/Mn=1.65.元素分析計算C176H136N12O:C,86.81;H,5.63;N,6.90))。 (實施例D-1-11) <合成例D-11:蒽醌衍生物(D-1-L)之合成>
醌(D-b-L)之合成
在0℃下於2-羥基蒽醌(500mg、2.23mmol)之二甲基甲醯胺(22ml)溶液中添加氫化鈉(117mg、2.68mmol),攪拌10分鐘。攪拌後,在0℃下於反應混合物中添加p-甲氧苄氯(0.36 ml、2.68mmol),將該混合物在130℃下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並使其在減壓下蒸發。將該殘留物以氯仿萃取3次,以MgSO4乾燥,並過濾。使濾液在減壓下蒸發,藉由管柱層析法(矽膠、氯仿)精製該混合物,得到醌(D-b-L)(771mg、適量、光譜數據:1H NMR(500 MHz,CDCl3)δ 3.83(s,3H),5.18(s,2H),6.95(d,J=8.6 Hz,2H),7.33(dd,J=2.3,8.6 Hz,1H),7.40(d,J=9.2 Hz,2H),7.75-7.81(m,2H),7.82(d,J=2.3 Hz,1H),8.26(d,J=8.6 Hz,1H),8.28-8.31(m,2H);13C-NMR(125 MHz,CDCl3)δ 55.3,70.5,110.9,114.2,121.8,127.1,127.2,127.7,129.5,129.8,133.6,133.7,134.2,135.6,159.8,163.5,182.2,183.3.元素分析計算C21H14O4:C,76.35;H,4.27)。 (步驟D-1-11)蒽醌衍生物(D-1-L)之合成
在90℃下於蒽醌(100mg、0.48mmol)、醌(D-b-L)(33mg、0.10mmol)、4,4’-伸乙二苯胺(122mg、0.58mmol)及1,4-二吖雙環[2,2,2]辛烷(389mg、3.46mmol)之氯苯(4ml)溶液中,添加氯化鈦(IV)(0.1ml、0.86mmol)之氯苯(2ml)溶液,於130℃之Ar下攪拌1天。將該反應混合物冷卻至室溫並以矽藻土過濾。於減壓下使濾液蒸發,並以甲醇再沈澱,得到蒽醌衍生物(D-1-L)(134mg、產率:57%、Mw=8200;Mw/Mn=1.53.元素分析計算C175H126N12O2:C,86.53;H,5.23;N,6.92))。 (實施例2)<電池特性評估> (實施例D-2-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
混合如參照上述實施例D-1-1而合成之蒽醌衍生物(D-1-A-m0)(2mg)、科琴碳黑(Ketjen black international公司製)(4mg)、及導電性黏著劑(TAB-2)(寶泉製)(4mg)並薄片化,而壓接於集電器之鋁網(14 )(Nilaco製)的表面上。在120℃下將其真空乾燥6小時,製作具備蒽醌衍生物(D-1-A-m0)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
將上述電極作為錢幣型鋰離子二次電池之正極、將該正極含浸於含有1M(mol/l)之LiPF6(六氟化磷酸鋰)電解質鹽之碳酸伸乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)(EC:DEC=1:1(體積比))之混合溶液之電解液(Kishida Chemical製)。然後,於該正極上積層由聚丙烯多孔質薄膜所構成之隔板(Celgard製)、玻璃濾片(Advantec製),再積層作為負極的鋰箔(本城金屬製)。其後,以於周圍配置絕緣襯墊而成之狀態重複疊層錢幣型電池之鋁外包裝,藉由壓合機加壓,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用蒽醌衍生物(D-1-A-m0)作為正極活性物質、使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-2) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-1合成之蒽醌衍生物(D-1-A-m1)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-A-m1)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-A-m1)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-3) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-1合成之蒽醌衍生物(D-1-A-m5)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-A-m5)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-A-m5)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-4) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-1合成之蒽醌衍生物(D-1-A-m10)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-A-m10)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-A-m10)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-5) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-2合成之蒽醌衍生物(D-1-B-m5)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-B-m5)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-B-m5)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-6) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-3合成之蒽醌衍生物(D-1-C-m5)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-C-m5)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-C-m5)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-7) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-4合成之蒽醌衍生物(D-1-D-m5)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-D-m5)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-D-m5)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-8) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-5合成之蒽醌衍生物(D-1-E-m5)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-E-m5)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-E-m5)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (實施例D-2-9) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用參照實施例D-1-6合成之蒽醌衍生物(D-1-F-m5)代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1同樣的方法製作具備蒽醌衍生物(D-1-F-m5)之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1同樣的方法,製作密閉型的錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌衍生物(D-1-F-m1)作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 (比較例D-1) <鋰離子二次電池用之正極用電極之製造>
除了使用蒽醌聚合物代替蒽醌衍生物(D-1-A-m0)以外,以與實施例D-2-1完全同樣之方法製作具備蒽醌聚合物之電極。
<錢幣型鋰離子二次電池之製造>
以與實施例D-2-1完全同樣的方法,製作密閉型之錢幣型鋰離子二次電池,其係使用上述電極作為錢幣型電池之正極、使用蒽醌聚合物作為正極活性物質、及使用金屬鋰作為負極活物質而成。 <使用以實施例D-2-1~D-2-9、及比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池之電池特性評估>
使用以實施例D-2-1~D-2-9、及比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,根據下面的方法進行充放電或放電試驗。
於溫度25℃之環境下,將以實施例D-2-1~D-2-9、及比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止。
於溫度25℃之環境下,將以實施例D-2-3、D-2-6、D-2-9及比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池,以0.05毫安培(mA)之定電流放電至到達2伏特(V)為止,5分鐘的停頓後,以0.05毫安培(mA)之定電流充電至到達4伏特(V)為止。以此作為1個循環週期,進行充放電試驗至100個循環週期為止。 <以實施例D-2-1~D-2-9、及比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的電池特性之評估結果>
使用以實施例D-2-1~D-2-4製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖11。圖11係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以實施例D-2-3、D-2-5~D-2-9製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖12。圖12係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的放電試驗結果顯示於圖13。圖13係表示放電曲線(放電容量值(mAh/g))vs.電壓(V))。使用以實施例D-2-3、D-2-6、D-2-9及比較例D-1製作之錢幣型鋰離子二次電池的充放電試驗結果顯示於圖14。圖14係使用本發明之蒽醌衍生物(D-1-A-m5、D-1-C-m5、及D-1-F-m5)的錢幣型鋰離子二次電池與使用比較例之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之第100循環週期的電池容量結果。使用本發明之蒽醌衍生物(D-1-A-m5、D-1-C-m5、及D-1-F-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值,為將使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池的電池容量值設為1.0時之比率值。
任意變更未取代之蒽醌及於2位上具有甲氧基甲基之醌的比例時,由圖11來看是顯而易見地,蒽醌(m):2位甲氧基甲基蒽醌(n)為5:1時,即,使用實施例D-2-3之蒽醌衍生物(D-1-A-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量顯示最大值。由圖11及圖13來看是顯而易見地,相對於使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量而言,使用實施例D-2-1及2-3之蒽醌衍生物(D-1-A-m0及D-1-A-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量顯示較高值,可確認鋰離子二次電池用途適性良好。再者,相對於使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量,使用實施例D-2-2及D-2-4之蒽醌衍生物(D-1-A-m0、D-1-A-m1及D-1-A-m10)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量係顯示大致同等之值,確認沒有鋰離子二次電池用途適性問題。
由圖12及圖13來看是顯而易見地,相對於使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量,使用實施例D-2-3之蒽醌衍生物(D-1-A-m5)、實施例D-2-6之蒽醌衍生物(D-1-C-m5)、實施例D-2-9之蒽醌衍生物(D-1-F-m5)、及實施例D-2-8之蒽醌衍生物(D-1-E-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量係顯示較高值;蒽醌衍生物(D-1-A-m5)、蒽醌衍生物(D-1-C-m5)、蒽醌衍生物、及蒽醌衍生物(D-1-E-m5)係可確認鋰離子二次電池用途適性良好。相對於使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量,使用實施例D-2-5之蒽醌衍生物(D-1-B-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量係顯示大致同等值;相對於使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量,使用實施例D-2-4之蒽醌衍生物(D-1-D-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量係顯示稍低之值。
參照圖14時,使用實施例D-2-3之蒽醌衍生物(D-1-A-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值顯示最高值,並可同時達成高容量化及長壽命化之二者(循環適合性)。又,使用實施例D-2-6及2-9之蒽醌衍生物(D-1-C-m5、及D-1-F-m5)的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量值,其係顯示與使用比較例D-1之蒽醌聚合物的錢幣型鋰離子二次電池之電池容量大致同等之值,確認無循環適合性之問題。
於汽車等之車輛,搭載以實施例D-2-1~D-2-9製作之錢幣型鋰離子二次電池時,可確認以實施例D-2-1~D-2-9製作之錢幣型鋰離子二次電池,扮演作為可靠性高且安定的電源之重要的角色。
圖1係顯示實施例A中所實施的本發明之蒽醌衍生物A的電池特性評估結果之圖。
圖2係顯示實施例A中所實施的比較例之蒽醌聚合物的電池特性評估結果之圖。
圖3係顯示實施例B中所實施的本發明之蒽醌衍生物B的電池特性評估結果之圖。
圖4係顯示實施例B中所實施的比較例之蒽醌聚合物的電池特性評估結果之圖。
圖5係顯示實施例B中所實施的本發明之蒽醌衍生物B與比較例之蒽醌聚合物的第100循環週期之電池容量結果之圖。
圖6係顯示實施例C中所實施的本發明之蒽醌衍生物C1及C2的電池特性評估結果之圖。
圖7係顯示實施例C中所實施的本發明之蒽醌衍生物C1的電池特性評估結果之圖。
圖8係顯示實施例C中所實施的本發明之蒽醌衍生物C1的電池特性評估結果之圖。
圖9係顯示實施例C中所實施的比較例之蒽醌聚合物的電池特性評估結果之圖。
圖10係顯示實施例C中所實施的本發明之蒽醌衍生物C1與比較例之蒽醌聚合物的第100循環週期之電池容量結果之圖。
圖11係顯示實施例D中所實施的本發明之蒽醌衍生物D的電池特性評估結果之圖。
圖12係顯示實施例D中所實施的本發明之蒽醌衍生物D的電池特性評估結果之圖。
圖13係顯示實施例D中所實施的比較例之蒽醌聚合物的電池特性評估結果之圖。
圖14係顯示實施例D中所實施的本發明之蒽醌衍生物D與比較例之蒽醌聚合物的第100循環週期之電池容量結果之圖。
权利要求:
Claims (19)
[1] 一種蒽醌衍生物A,其特徵為以下述通式(A-1)所表示者, (該通式(A-1)中,R1係表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n1為1~100之整數)。
[2] 如請求項1之蒽醌衍生物A,其中該R1為取代或未取代之伸苯基或取代或未取代之伸噻吩基。
[3] 一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如請求項1或2之蒽醌衍生物A。
[4] 一種蒽醌衍生物B,其特徵為以下述通式(B-1)所表示者, (該通式(B-1)中,R2係表示取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基、或下述通式(B-2)所表示之基,n2為1~100之整數) (該通式(B-2)中,R3表示連結基或單鍵,m1為1~10之整數)。
[5] 如請求項4之蒽醌衍生物B,其中該R3為取代或未取代之伸苯基。
[6] 一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如請求項4或5之蒽醌衍生物B。
[7] 一種蒽醌衍生物C1,其特徵為以下述通式(C-1)所表示者, (該通式(C-1)中,R4表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n3為1~100之整數)。
[8] 如請求項7之蒽醌衍生物C1,其中該R4為甲氧基甲基或p-甲氧基苯甲基。
[9] 一種蒽醌衍生物C2,其特徵為以下述通式(C-2)所表示者, (該通式(C-2)中之R4係與該通式(C-1)中之R4同義,該通式(C-2)中,R5表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基,n3為1~100之整數)。
[10] 如請求項9之蒽醌衍生物C2,其中該R4及/或該R5係甲氧基甲基及/或p-甲氧基苯甲基。
[11] 一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如請求項7或8之蒽醌衍生物C1。
[12] 一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如請求項9或10之蒽醌衍生物C2。
[13] 一種蒽醌衍生物D,其特徵為以下述通式(D-1)所表示者, (該通式(D-1)中,R6表示取代或未取代之脂肪族烴基、取代或未取代之芳香族烴基、或下述通式(D-2)所表示之基,n4為1~100之整數,m2為0或1~100之整數)-O-R7 (D-2)(該通式(D-2)中,R7表示取代或未取代之脂肪族烴基、或取代或未取代之芳香族烴基)。
[14] 如請求項13之蒽醌衍生物D,其中該R6為具有雜原子之取代基。
[15] 如請求項13或14之蒽醌衍生物D,其中該R7為具有雜原子之取代基。
[16] 一種鋰離子二次電池用之正極活性物質,其特徵為含有如請求項13至15中任1項之蒽醌衍生物D。
[17] 一種鋰離子二次電池用之正極,其特徵為至少於集電器之表面上具備有如請求項3、6、11、12或16之正極活性物質。
[18] 一種鋰離子二次電池,其係至少以正極、負極、及電解質作為構成要素之鋰離子二次電池,其特徵為該正極係如請求項17之正極。
[19] 一種車輛,其係裝載如請求項18之鋰離子二次電池。
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法律状态:
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
JP2011097480||2011-04-25||
JP2011097422||2011-04-25||
JP2011097499||2011-04-25||
JP2011097409||2011-04-25||
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