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公開番号2025149643
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024050406
出願日2024-03-26
発明の名称電池用活物質、電池用電極及び電池
出願人日東紡績株式会社,国立大学法人大阪大学
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 4/60 20060101AFI20251001BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】5C以下の低クーロンレート条件における充電容量及びクーロン効率に優れる電池用電極を得ることのできる、電池用活物質を提供する。また、この電池用活物質を含む電池用電極及びこの電池用電極を有する電池を提供する。
【解決手段】ポリアリルアミンと、下記一般式(1)で表され、前記ポリアリルアミンを構成する3-アミノプロピレン繰返し単位のアミノ基の少なくとも1つと結合する化合物と、の反応物からなる電池用活物質。

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[式中、Aは前記アミノ基と結合する基、nは1～5の数、Rはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数が1以上4以下の炭化水素基を示し、Rとして2以上の炭化水素基が存在するときは、それらは一緒になって縮合環を形成してもよい。]
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ポリアリルアミンと、下記一般式（１）で表され、前記ポリアリルアミンを構成する３－アミノプロピレン繰返し単位のアミノ基の少なくとも１つと結合する化合物と、の反応物からなる電池用活物質。
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2025149643000004.tif
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［式中、Ａは前記アミノ基と結合する基、ｎは１～５の数、Ｒはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数が１以上４以下の炭化水素基を示し、Ｒとして２以上の炭化水素基が存在するときは、それらは一緒になって縮合環を形成してもよい。］
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記３－アミノプロピレン繰返し単位と、前記一般式（１）で表される化合物との結合により、－ＮＨ－ＣＯ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＨ
２
－Ｃ（ＯＨ）Ｈ－、－ＮＨ－ＣＨ
２
－及び－ＮＨ－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－からなる群から選ばれる少なくとも１種の基が形成されている、請求項１に記載の電池用活物質。
【請求項３】
ｎは２である、請求項１に記載の電池用活物質。
【請求項４】
前記一般式（１）で表される前記化合物は、ジヒドロキシ安息香酸である、請求項１に記載の電池用活物質。
【請求項５】
前記３－アミノプロピレン繰返し単位のうち、１％以上は前記一般式（１）で表される化合物と結合している、請求項１に記載の電池用活物質。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載の電池用活物質を含む電池用電極。
【請求項７】
請求項６に記載の電極を備える電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池用活物質、電池用電極及び電池に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が他の二次電池より高いことから、モバイル機器や車両用に近年普及が進んでいる。リチウムイオン二次電池の電極には、活物質として正極にリチウム化合物（リチウムイオンを含んだ金属酸化物等）、負極に黒鉛などのカーボン材料を含んでいるものがある。なお、二次電池の負極は充電時にデンドライトが発生するという問題がある。
【０００３】
１０Ｃを超える高速な充放電が可能な全固体二次電池や空気二次電池などの開発が進められている。例えば、非特許文献１には、負極活物質として、４，５－ジヒドロキシアントラキノンとポリアリルアミンを縮合させた１，８‐ジヒドロキシアントラキノン置換ポリアリルアミンを用いた有機空気二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Kouki Oka et al.,“HydrophilicAnthraquinone-Substituted Polymer: Its Environmentally Friendly Preparation andEfficient Charge/Proton-Storage Capability for Polymer-Air SecondaryBatteries”,Macromolecules,2021 American Chemical Society,米国,2021年,54(10),pp.4854-4859
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に開示されている活物質を用いた電極は、低クーロンレート条件におけるクーロン効率が不十分である。
【０００６】
そこで、本開示は、５Ｃ以下の低クーロンレート条件における充電容量及びクーロン効率に優れる電池用電極を得ることのできる、電池用活物質を提供することを目的とする。本開示はまた、この電池用活物質を含む電池用電極及びこの電池用電極を有する電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は以下の［１］～［７］を提供する。
［１］ポリアリルアミンと、下記一般式（１）で表され、上記ポリアリルアミンを構成する３－アミノプロピレン繰返し単位のアミノ基の少なくとも１つと結合する化合物との反応物からなる電池用活物質。
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2025149643000001.tif
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［式中、Ａは上記アミノ基と結合する基、ｎは１～５の数、Ｒはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数が１以上４以下の炭化水素基を示し、Ｒとして２以上の炭化水素基が存在するときは、それらは一緒になって縮合環を形成してもよい。］
【０００８】
なお、一般式（１）において、－（ＯＨ）
ｎ
はｎ個の水酸基がベンゼン環と結合していることを意味し、－Ｒ
（５－ｎ）
は（５－ｎ）個のＲがベンゼン環と結合していることを意味する。
【０００９】
電池用活物質は上記構成を備えることにより、電池用活物質を適用して得られる電池用電極が低クーロンレート条件における充電容量及びクーロン効率に優れるという効果を生じる。さらに、この電池用活物質は空気中において十分な安定性を有するため、これを用いて得られる電池用電極が空気と反応することによる劣化若しくは発熱を生じ難く、このような電池用電極を備える電池を単純な構成とすることができる。この電池用活物質はプロトンを反応に利用するため、デンドライトが生成されることを抑制できる。また、この電池用活物質を含む電極は、充放電の繰り返しによる放電容量の低下を抑制できる。
【００１０】
［２］上記３－アミノプロピレン繰返し単位と、上記一般式（１）で表される化合物との結合により、－ＮＨ－ＣＯ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＨ
２
－Ｃ（ＯＨ）Ｈ－、－ＮＨ－ＣＨ
２
－及び－ＮＨ－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－からなる群から選ばれる少なくとも１種の基が形成されている、［１］に記載の電池用活物質。すなわち、上記反応物は、上記３－アミノプロピレン繰返し単位と、上記一般式（１）で表される化合物との結合に基づく、－ＮＨ－ＣＯ－、－Ｎ＝ＣＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－ＮＨ－、－ＮＨ－ＣＨ
２
－Ｃ（ＯＨ）Ｈ－、－ＮＨ－ＣＨ
２
－及び－ＮＨ－ＣＨ
２
－ＣＨ
２
－からなる群より選ばれる少なくとも１種の基を備えている、［１］に記載の電池用活物質。
（【００１１】以降は省略されています）

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