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公開番号2025085264
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023199018
出願日2023-11-24
発明の名称二次電池用活物質、二次電池用電極、二次電池及び飛行体
出願人ソフトバンク株式会社,国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類H01M 4/60 20060101AFI20250529BHJP(基本的電気素子)
要約【解決手段】二次電池の活物質として用いられる二次電池用活物質であって、活物質は、複数個のフェナジン構造が結合したオリゴマーを含む一般式(1)、一般式(2)、一般式(3)及び一般式(4)で表される少なくともいずれかの化合物又はその塩を含む二次電池用活物質を提供する。正極活物質を含む正極活物質層と、負極活物質を含む負極活物質層と、電解質と、を有し、正極活物質又は負極活物質は、上記の二次電池用活物質を含む、二次電池を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二次電池の活物質として用いられる二次電池用活物質であって、
前記活物質は、下記の一般式（１）、一般式（２）、一般式（３）及び一般式（４）で表される少なくともいずれかの化合物又はその塩を含む、
二次電池用活物質。
［一般式（１）］
JPEG
2025085264000039.jpg
43
94
一般式（１）において、末端部のＲ
１１
、末端部のＲ
１２
、Ｒ
１３
及びＲ
１４
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
１１
～Ｒ
１４
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
ａ１は、２から１０の整数であり、ｂ１及びｃ１は、それぞれ独立して、１から３の整数であり、
ｂ１及びｃ１が２又は３の場合、２又は３のＲ
１３
及びＲ
１４
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
１３
及びＲ
１４
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、
［一般式（２）］
JPEG
2025085264000040.jpg
43
97
一般式（２）において、末端部のＲ
２１
、末端部のＲ
２２
、Ｒ
２３
及びＲ
２４
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
２１
～Ｒ
２４
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
ａ２は、２から１０の整数であり、ｂ２及びｃ２は、それぞれ独立して、１から３の整数であり、
ｂ２及びｃ２が２又は３の場合、２又は３のＲ
２３
及びＲ
２４
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
２３
及びＲ
２４
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、
［一般式（３）］
JPEG
2025085264000041.jpg
42
162
一般式（３）において、末端部のＲ
３１
、末端部のＲ
３２
、Ｒ
３３
～Ｒ
３６
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
３１
～Ｒ
３６
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
ａ３は１から５の整数であり、ｂ３１、ｂ３２、ｃ３１及びｃ３２は、それぞれ独立して、１から３の整数であり、ｂ３１、ｂ３２、ｃ３１及びｃ３２が２又は３の場合、２又は３のＲ
３３
、Ｒ
３４
、Ｒ
３５
及びＲ
３６
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
前記化合物は、下記の一般式（５）から一般式（７）で表される化合物である、
請求項１に記載の二次電池用活物質。
［一般式（５）］
JPEG
2025085264000043.jpg
44
96
一般式（５）において、末端部のＲ
１０１
、末端部のＲ
１０２
、Ｒ
１０３
～Ｒ
１０８
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
１０１
～Ｒ
１０８が
互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
Ｒ
１０３
～Ｒ
１０８
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、
ａ１は２から１０の整数であり、
［一般式（６）］
JPEG
2025085264000044.jpg
42
93
一般式（６）において、末端部のＲ
２０１
、末端部のＲ
２０２
、Ｒ
２０３
～Ｒ
２０８
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
２０１
～Ｒ
２０８
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
Ｒ
２０３
～Ｒ
２０８
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、
ａ２は２から１０の整数であり、
［一般式（７）］
JPEG
2025085264000045.jpg
49
155
一般式（７）において、末端部のＲ
３０１
、末端部のＲ
３０２
、Ｒ
３０３
～Ｒ
３１４
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
３０１
～Ｒ
３１４
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
Ｒ
３０３
～Ｒ
３０８
のうちの少なくとも４つ及びＲ
３０９
～Ｒ
３１４
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、
ａ３は１から５の整数であり、
［一般式８］
JPEG
2025085264000046.jpg
47
105
一般式（８）において、末端部のＲ
４０１
、Ｒ
４０３
【請求項３】
前記化合物は、下記の一般式（９）で表される化合物である、
請求項１に記載の二次電池用活物質。
［一般式（９）］
JPEG
2025085264000047.jpg
32
165
一般式（９）において、末端部のＲ
５０１
、末端部のＲ
５０２
、Ｒ
５０３
～Ｒ
５０８
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
５０１
～Ｒ
５０８
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、
実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、
ａ５１及びａ５３は、それぞれ独立して１から５の整数であり、ｂ５１、ｂ５２、ｂ５３、ｃ５１、ｃ５２及びｃ５３は、それぞれ独立して１から３の整数であり、
ｂ５１、ｂ５３、ｃ５１及びｃ５３が２又は３の場合、２又は３のＲ
５０３
、Ｒ
５０４
、Ｒ
５０７
及びＲ
５０８
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
５０３
及びＲ
５０４
のうちの少なくとも４つ及びＲ
５０７
及びＲ
５０８
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、
ｎ及びｍは、それぞれ１から３の整数であり、
ｎとｂ５２の和、及び、ｍとｃ５２の和は、それぞれ４以下である。
【請求項４】
前記化合物は、対称性を有する、
請求項１に記載の二次電池用活物質。
【請求項５】
前記Ｌは、直接結合又はアリーレン基、複素環基、アルケニレン基若しくはアルキニレン基を含む有機基である、
請求項１に記載の二次電池用活物質。
【請求項６】
前記化合物は、
JPEG
2025085264000048.jpg
56
90
JPEG
2025085264000049.jpg
65
135
JPEG
2025085264000050.jpg
80
147
JPEG
2025085264000051.jpg
63
112
JPEG
2025085264000052.jpg
106
103
の少なくともいずれかであるか、又は、その完全還元体若しくは部分還元体である、
請求項１に記載の二次電池用活物質。
【請求項７】
Ｍは、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ又はＣａである、
請求項１に記載の二次電池用活物質。
【請求項８】
請求項１に記載の二次電池用活物質を含む、
二次電池用電極。
【請求項９】
正極活物質を含む正極活物質層と、
負極活物質を含む負極活物質層と、
電解質と、
を有し、
前記正極活物質又は前記負極活物質は、請求項１に記載の二次電池用活物質を含む、
二次電池。
【請求項１０】
前記正極活物質は、請求項１に記載の二次電池用活物質を含む、
請求項９に記載の二次電池。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用活物質、二次電池用電極、二次電池及び飛行体に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、酸化還元活性を示す有機材料として、ナフタザリン骨格がジチイン環等の非共役系の環で縮合した化合物からなる非水二次電池用電極活物質が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１８－０８５２４３号公報
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１の態様においては、二次電池の活物質として用いられる二次電池用活物質を提供する。上記の活物質は、下記の一般式（１）、一般式（２）、一般式（３）及び一般式（４）で表される少なくともいずれかの化合物又はその塩を含む。
【０００４】
［一般式（１）］
JPEG
2025085264000002.jpg
43
94
一般式（１）において、末端部のＲ
１１
、末端部のＲ
１２
、Ｒ
１３
及びＲ
１４
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
１１
～Ｒ
１４
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、ａ１は、２から１０の整数であり、ｂ１及びｃ１は、それぞれ独立して、１から３の整数であり、ｂ１及びｃ１が２又は３の場合、２又は３のＲ
１３
及びＲ
１４
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
１３
及びＲ
１４
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基である。
【０００５】
［一般式（２）］
JPEG
2025085264000003.jpg
43
97
一般式（２）において、末端部のＲ
２１
、末端部のＲ
２２
、Ｒ
２３
及びＲ
２４
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
２１
～Ｒ
２４
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、ａ２は、２から１０の整数であり、ｂ２及びｃ２は、それぞれ独立して、１から３の整数であり、ｂ２及びｃ２が２又は３の場合、２又は３のＲ
２３
及びＲ
２４
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
２３
及びＲ
２４
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基である。
【０００６】
［一般式（３）］
JPEG
2025085264000004.jpg
42
162
一般式（３）において、末端部のＲ
３１
、末端部のＲ
３２
、Ｒ
３３
～Ｒ
３６
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
３１
～Ｒ
３６
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、ａ３は１から５の整数であり、ｂ３１、ｂ３２、ｃ３１及びｃ３２は、それぞれ独立して、１から３の整数であり、ｂ３１、ｂ３２、ｃ３１及びｃ３２が２又は３の場合、２又は３のＲ
３３
、Ｒ
３４
、Ｒ
３５
及びＲ
３６
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
３３
及びＲ
３４
のうちの少なくとも４つ及びＲ
３５
及びＲ
３６
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基である。
【０００７】
［一般式（４）］
JPEG
2025085264000005.jpg
44
103
一般式（４）において、末端部のＲ
４１
、Ｒ
４３
及びＲ
４４
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
４１
、Ｒ
４３
及びＲ
４４
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含むｋ価のリンカーであり、実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、ａ４は１から５の整数であり、ｂ４及びｃ４は、それぞれ独立して１から３の整数であり、ｂ４及びｃ４が２又は３の場合、２又は３のＲ
４３
及びＲ
４４
はそれぞれ互いに同一又は異なり、Ｒ
４３
及びＲ
４４
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、ｋは２以上の整数である。
【０００８】
上記の化合物は、下記の一般式（５）から一般式（７）で表される化合物であってよい。
【０００９】
［一般式（５）］
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2025085264000006.jpg
44
96
一般式（５）において、末端部のＲ
１０１
、末端部のＲ
１０２
、Ｒ
１０３
～Ｒ
１０８
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
１０１
～Ｒ
１０８が
互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、Ｒ
１０３
～Ｒ
１０８
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、ａ１は２から１０の整数である。
【００１０】
［一般式（６）］
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2025085264000007.jpg
42
93
一般式（６）において、末端部のＲ
２０１
、末端部のＲ
２０２
、Ｒ
２０３
～Ｒ
２０８
は、それぞれ独立して、酸素原子、－ＯＭで表される基、水素原子又は有機基を示し、Ｍは、水素原子、又は、１価若しくは２価の金属原子を示し、Ｍが２価の金属原子である場合、近接する２個のＲ
２０１
～Ｒ
２０８
が互いに連結して、－ＯＭＯ－で表される環を形成し、Ｌは、直接結合又は芳香族基、二重結合若しくは三重結合を含む二価のリンカーであり、実線及び破線で示される二重線は、単結合又は二重結合を示し、Ｒ
２０３
～Ｒ
２０８
のうちの少なくとも４つは、酸素原子、又は、－ＯＭで表される基であり、ａ２は２から１０の整数である。
（【００１１】以降は省略されています）

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