(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再充電可能な電気化学電池であって、前記電気化学電池はｐまたはｎ型レドックス活性化合物とともに正極または負極リチウム挿入物質を含み、
前記電気化学電池は分離素により離隔される２つの区画室を含み、第一の区画室が正極リチウム挿入物質およびｐ型レドックス活性化合物が結合したＳＷＣＮＴを含み、および／または第二の区画室が負極リチウム挿入物質およびｎ型レドックス活性化合物が結合したＳＷＣＮＴを含み、前記分離素はリチウムイオン透過性であり、
前記電気化学電池が、
（ａ）正極リチウム挿入物質、ＳＷＣＮＴに結合したｐ型レドックス活性化合物、正極および電解質を含む第一の区画室（該ｐ型レドックス活性化合物の第一酸化電位は該正極リチウム挿入物質の酸化電位と一致している。）、および
（ｂ）負極リチウム挿入物質、ＳＷＣＮＴに結合したｎ型レドックス活性化合物、負極および電解質を含む第二の区画室（該ｎ型レドックス活性化合物の第一還元電位は該負極リチウム挿入物質の還元電位と一致している。）を含み、
該区画室の少なくとも一方はｐまたはｎ型レドックス活性化合物が結合したＳＷＣＮＴを含む、電気化学電池。
【請求項２】
正極リチウム挿入物質はドープまたは未ドープ酸化物ＬｉＭＯ２（式中、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｗ、Ｖおよびそれらの混合物から選択される一種以上の元素である。）；ドープまたは未ドープ酸化物ＬｉＶ３Ｏ８；燐オリビンＬｉＭＰＯ４（式中、ＭはＦｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＶＯ、Ｃｒおよびそれらの混合物から選択される一種以上の元素である。）、ならびにスピネルおよび混合スピネルＬｉｘＭｎ２Ｏ４またはＬｉ２ＣｏｘＦｅｙＭｎｚＯ８から選択される、請求項１に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項３】
負極リチウム挿入物質は炭素、ＴｉＯ２、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＳｎＯ２、ＳｎＯおよびＳｉから選択される、請求項１に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項４】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は共有結合または非共有結合かまたは静電相互作用いずれかによりＳＷＣＮＴに結合される、請求項１に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項５】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は以下の化学式（III）：
【化１】
0005576118.tif 000208
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2
A = FもしくはClもしくはBr IもしくはNO2もしくはアルキル（C1〜C20）もしくはCF3もしくはOCH3またはH
B = FもしくはClもしくはBr IもしくはNO2もしくはアルキル（C1〜C20）もしくはCF3またはOCH3
A = BあるいはA ≠ B
である、請求項４に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項６】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は以下の化学式（IV）：
【化２】
0005576118.tif 000209
n = 0〜20
R = HまたはC1〜C20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2
である、請求項４に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項７】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は以下の化学式（V）〜（X）：
【化３】
0005576118.tif 000210
【化４】
0005576118.tif 000211
【化５】
0005576118.tif 000212
【化６】
0005576118.tif 000213
【化７】
0005576118.tif 000214
【化８】
0005576118.tif 000215
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2
Y = NもしくはOまたはS
R1、R2、R3、R4はFもしくはClもしくはBr IもしくはNO2もしくはアルキル（C1〜C20）もしくはCF3もしくはOCH3あるいはHでありうる、
である、請求項４に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項８】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は以下の化学式（XI）：
【化９】
0005576118.tif 000216
ただし、AおよびBは同一かまたは異なりH，OR，Cl，Br，F，I，NO2，CF3，COCF3から選択され、RはHまたは(CH2)p-En-(CH2)m-Accであり（p = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；n = 0〜24，m = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；Eは-CH=CH-、または-C≡C-、または-OCH2CH2-であり、AccはPO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2である、
である、請求項４に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項９】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は以下の化学式（XII）：
【化１０】
0005576118.tif 000217
ただし、XおよびYは同一かまたは異なりH，OR，Cl，Br，F，I，NO2，CF3，COCF3から選択され、RはHまたは(CH2)p-En-(CH2)m-Accであり（p = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；n = 0〜24，m = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；Eは-CH=CH-、または-C≡C-、または-OCH2CH2-であり、AccはPO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2である、
である、請求項４に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項１０】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物は以下の化学式（XIII）：
【化１１】
0005576118.tif 000218
ただし、A、BおよびCはH，OR，Cl，Br，F，I，NO2，CF3，COCF3，1〜20個炭素原子の線状または枝分れアルキル基と同一かまたは異なり、
RはHまたは(CH2)p-En-(CH2)m-Accである（p = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；n = 0〜24，m = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；Dは-CH=CH-、または-C≡C-、または-OCH2CH2-であり、AccはPO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2である、
である、請求項４に記載の再充電可能な電気化学電池。
【請求項１１】
該ｐまたはｎ型レドックス活性化合物が12-(2,5-ジ-tert-ブチル-4メトキシフェノキシ)ドデシルホスホン酸である、請求項８〜１０に記載の再充電可能な電気化学電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は非水有機電解質、固体状ゲル電解質、固体電解質などを用いる電気化学区画ならびに特に多孔性電極物質、すなわちリチウム挿入物質のドープまたは非ドープナノ粒子もしくはミクロ以下粒子及びレドックス活性化合物と組み合わせる前記電解質の使用に電気化学的に向けられるリチウム挿入電極系統に関する。
【０００２】
この発明はまたSWCNTに結合されるレドックス活性化合物を含む電気化学隔室構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
工業電気化学胞体のリチウム挿入物質は2〜25 wt.％、一般的には10 wt.％伝導添加剤を含む。これらの伝導原因物質はレドックス反応に関係せず、それ故に電極エネルギー蓄積能力を減少する不活性質量を意味する。この事態はリチウム挿入物質として特に苛酷であるかまたは未内位添加状態はオリブ質陰極物質に関する限りでは真乏電子伝導率を有する。
【０００４】
Li-イオン電池には新規陰極物質としてオリビンホスフェートの出現は２つの総称構造、すなわちLiFePO4およびLiMnPO4加えて混合相、LiFexMn1-x（0 < x < 1）についても初報告したグッデナフほか（Goodenough et al.）（非特許文献1）の先駆的研究から生ずる。どちらの物質も極乏電子伝導体であり；LiFePO4とLiMnPO4の記録導電率は別々に（〜10-8から10-9間）S/cmと（<10-10から3・10-9間）S/cmである（非特許文献2〜4）。セデルほか（Ceder et al.）（非特許文献5）はLiFePO4の光学帯域間隙を測定して3.8〜4.0 電子ボルトであり、ごくわずかの内部電荷担体濃度を説明するものであった。ゆえに電子電荷はオリブ性質伝導帯の非局在電子によってはできないが遷移金属で非局在伝導電子を媒介として輸送されることができ、その移動度は熱活性（刺激）過程である。最近はナザーほか（Nazar et al.）（非特許文献6）は結晶中伝導電子ホッピングがLi+輸送と強度相互関係を示されることを見分けた。LiMPO4（M = Mn, Fe）の電子伝導率向上は適当物質組織形態工学（非特許文献2, 7〜10）と表面改質を要し、ところが一方で炭素皮は目立つ戦略（非特許文献4, 8, 10〜13）である。選択経路はLi+座でのZr4+およびNb5+のような超価陽イオンによるLiFePO4の不純物添加に基づいている。結局はLiFePO4オリブ質の伝導被膜は純元素炭素でなく、列理境界のEDX元素地図でナザーほか（Nazar et al.）（非特許文献3）により証明される燐化物または燐炭化物であるかもしれない。この特別な場合に燐化物Fe2PおよびFe75P15C10を呈するが元素状態で存在する炭素の現存はラマン分光法により（非特許文献8）確証されることもできる。
【０００５】
LiMPO4（M = Mn, Fe）の通常固体状態合成で炭素は相当Li-, M-及びPO43-塩の理論量（非特許文献4, 11）からなる先駆物質混合物に加えられる。合成間に炭素は還元体として同時作用し、M3+形成を避け、しかもまた隔離材として結晶の生長（非特許文献11）を遮る。炭素による結晶生長の抑制は60〜100 nm範囲の粒子形成で現れる。リーほか（Li et al.）（非特許文献11）はこのように合成されるLiMnPO4は0.28 mA/cm2で140 mAh/gを与えることを報告する。残念ながらこの有望結果はほかのもの（非特許文献4, 13）により再現されず、引用研究論文（非特許文献11）は異論が多く残っている。
【０００６】
LiMPO4（M = Mn, Fe）はまた低温で水溶液から直接沈殿（非特許文献2, 10, 13）により作製されることもできる。この場合に炭素被覆はアセチレン黒色材を加える次の玉石磨砕によって（非特許文献10, 13）されることができる。この戦略は100〜200 nm間の粒度ならびにBET面積23〜13 m2/g（非特許文献13）を規定した。見てわかるとおり低温（“chimie-douce”）オリブ質粒度（非特許文献2, 10, 13）は炭素混合剤を加える固態反応のオリブ質（非特許文献4）同様粒度である。おそらくLiMnPO4の最小粒子（約50 nm）は静電吹付沈着（非特許文献9）により薄膜に作製される。しかしながらそれらの放電最大能力は緩循環ボルタ電流測定法（非特許文献9）でおよそ20 mAh/gばかりになることがわかった。これは未制御炭素被覆（があれば）の説明となることをこの特別な場合には推測したくなる。粒度およそ130 nmで最適にされる炭素塗膜LiMnPO4素材はC/100で156 mAh/gならびにC/10で134 mAh/gを示した。
【０００７】
明らかにLiMPO4の緩極性量子移動度が基本課題であり、おそらく粒度を低下することにより最小にされて導電炭素で粒子加飾を最適にされうる。
【０００８】
国際出願第IB2006/0571781号に分子配線と称され、LiMPO4様の事実上絶縁陰極物質の新規帯電／放電戦略が記述される。LiMPO4表面に吸着される自己集合レドックス反応活性分子で有効直交表面電子／正孔輸送に基づく。欧州特許出願第06112361号明細書には陰極物質標的レドックスと称される類似法が記述される。それはレドックス活性分子による電荷運搬同原理を採用するが、分子はここで吸着単分子層の形態で作用するのではなく電解質溶液に溶解する。この概念はレドックス対陰極プロセスで誘引可能である大電流のために魅力的である、しかしレドックス反応標的は陽極と陰極間の特殊隔離材の必要により複雑になる。この隔離材は速いLi+移動を許容しなければならないが同時に陽極の方にレドックス標的分子輸送を妨げなければならない。
【０００９】
ナノ空筒電線と称される新規概念を示し、それはSWCNT結合レドックス継電‐レドックス活性分子による電荷輸送の定着を基礎におき、Li-イオン電池で陰極物質電導率を改良することができる。両性親溶媒レドックス化合物は分子に疎水および親水部分を含み；この故にSWCNT分散界面活性剤として作用することができる。疎水部分（例えば脂肪鎖）は非共有結合を通してSWCNT固定に適する。親水部分はイオンまたは未荷電いずれかの極性官能基（例えば-COOH）により示され、電極活性物質表面と相互作用する。吸着集成体は全電極系の有意余分容量を少しもとらないので電極複合物はすぐれた電気化学格子エネルギー密度を提供する。この概念は欧州特許出願第06112361号明細書に記述されるレドックス対陰極法においてほど引込まれることができる同様大電流のために魅力的であり、しかし記載方法と比較すると陽極と陰極の間に特殊分離材を要しない。新規考案はさらにまた電極活性物質に吸着されるレドックス再置による改良SWCNTを使用する。かくしてレドックス継電は電極に局在化され、対電極と反応できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際出願第IB2006/051781号
【特許文献２】欧州特許出願第06112361号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】A. K. Padhi, K. S. Nanjundasawamy, J. B. Goodenough, 電気化学学会誌（J.Electrochem.Soc.）、1997年、第144巻、p.1188-1194
【非特許文献２】C. Delacourt, L. Laffont, R. Bouchet, C. Wurm, J. B. Leriche, M. Mocrette, J. M. Tarascon, C. Masquelier, 電気化学学会誌（J.Electrochem.Soc.）、2005年、第153巻、p. A913-A921
【非特許文献３】P. S. Herle, B. Ellis, N. Coombs, L. F. Nazar, ネイチャーマテリアル（Nature Mat.）、2004年、第3巻、p.147-152
【非特許文献４】M. Yonemura, A. Yamada, T. Takei, N. Sonoyama, R. Kanno, 電気化学学会誌（J.Electrochem.Soc.）、2004年、第151巻、p. A1352-A1356
【非特許文献５】F. Zhou, K. Kang, T. Maxish, G. Ceder, D. Morgan, 固体物理コミュニケーション（Solid State Comm.）、2004年、第132巻、p.181-186
【非特許文献６】B. Ellis, L. K. Perry, D. H. Ryan, L. F. Nazar, 米国化学学会誌（J.Am.Chem.Soc.）、2006年、第128巻
【非特許文献７】R. Dominko, M. Bele, M. Gaberseck, M. Remskar, D. Hanzel, J. M. Goupil, S. Pejovnik, J. Jamnik, 雑誌パワーソース（J.Power Sources）、2006年、第153巻、p.274-280
【非特許文献８】T. Nakamura, Y. Miwa, M. Tabuchi, Y. Yamada, 電気化学学会誌（J.Electrochem.Soc.）、2006年、第153巻、p. A1108-A1114
【非特許文献９】J. Ma, Z. Qin, 雑誌パワーソース（J.Power Sources）、2005年、第148巻、p.66-71
【非特許文献１０】N. H. Kwon, T. Drezen, I. Exnar, I. Teerlinck, M. Isono, M. Graetzel, 電気化学物性レター（Electrochem.Solid State Lett.）、2006年、第9巻、p. A277-A280
【非特許文献１１】A. Yamada, M. Hosoya, S.C. Chung, Y. Kudo, K. Hinokuma, K. Y. Liu, Y. Nishi, 雑誌パワーソース（J.Power Sources）、2003年、第119-121巻、p.232-238
【非特許文献１２】G. Li, H. Azuma, M. Tohda, 電気化学物性レター（Electrochem.Solid State Lett.）、2002年、第5巻、p. A135-A137
【非特許文献１３】C. Delacourt, P. Poizot, M. Morcrette, J. M. Tarascon, C. Masquelier, ケミカルマテリアル（Chem.Mater.）、2004年、第16巻、p.93-99
【非特許文献１４】S. Y. Chung, J. T. Bloking, Y. M. Chiang, ネイチャーマテリアル（Nature Mat.）、2002年、第1巻、p.123-128
【非特許文献１５】D. Wang, H. Li, Z. Wang, X. Wu, Y. Sun, X. Huang, L. Chen, 雑誌物性化学（J.Solid State Chem.）、2004年、第177巻、p.4582-4587
【非特許文献１６】P. Wang, B. Wenger, R. Humphry-Baker, J. Moser, J. Teuscher, W. Kantlehner, J. Mezger, E. V. Stoyanov, S. M. Zakeeruddin, M. Graetzel, 米国化学学会誌（J.Am.Chem.Soc.）、2005年、第127巻、p.6850-6856
【非特許文献１７】D. A. Britz, A. N. Khlobystov, 化学学会レビュー（Chem.Soc.Rev.）、2006年、第35巻、p.637-659
【非特許文献１８】S. W. Boettcher, M. H. Bartl, J. G. Hu, G. D. Stucky, 米国化学学会誌（J.Am.Chem.Soc.）、2005年、第127巻、p.9721-9730
【非特許文献１９】Q. Wang, S. M. Zakeeruddin, M. K. Nazeeruddin, R. Humphry-Baker, M. Graetzel, 米国化学学会誌（J.Am.Chem.Soc.）、2006年、第128巻、p.4446-4452
【非特許文献２０】Q. Wang, N. Evans, S. M. Zekeeruddin, I. Exnar, M. Graetzel, 米国化学学会誌（J.Am.Chem.Soc.）、2006年
【非特許文献２１】P. Wang, S.M. Zakeeruddin, P. Comte, R. Charvet, R. Humphry-Baker, M. Graetzel, 雑誌物理化学B、2003年、第107巻、p.14336-14341
【非特許文献２２】M. K. Nazeeruddin, P. Pechy, T. Renouard, S. M. Zakeeruddin, R. Humphry-Baker, P. Comte, P. Liska, L. Cevey, E. Costa, V. Shklover, L. Spiccia, G. B. Deacon, C. A. Bignozzi, M. Graetzel, 米国化学学会誌（J.Am.Chem.Soc.）、2001年、第123巻、p.1613-1624
【非特許文献２３】L. Kavan, I. Exnar, J. Cech and M. Gaetzel, ケミカルマテリアル（Chem.Mater.）、2007年
【非特許文献２４】J. R. Dahn, J. Jiang, L. Moshurchak, M. D. Fleischauer, C. Buhrmester and L. J. Krause, 電気化学学会誌（J.Electrochem.Soc.）、2005年、第152巻、p. A1283
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かなりの両親媒性の交SWCNTレドックス活性分子はさらにLiFePO4（オリブ質）のような電極活性物質の表面で定着できることがわかった。レドックス分子ならびにSWCNT集成体はかくして活性物質表面を覆い、電気化学的に構えられる電極系を形成する。陰極リチウム挿入物質としては正極性化で供与体レドックス活性化合物（D）は電流中和に酸化されるものであり、電荷（正孔）は集電器からリチウム挿入物質にレドックス活性化合物の酸化形態（D+）で移動されることになる。レドックス活性化合物のレドックス電位が高くなるかあるいはリチウム挿入物質のフェルミ準位近くに見合うときにD+はリチウム挿入物質により還元されることになる。電子ならびにリチウムイオンは電池充電を通じて抜き出されることになる。対照してみると放電間に酸化核種は現用コレクターで還元され、電荷（電子）は集電器からリチウム挿入物質にレドックス活性化合物（D）により運搬される。リチウムイオンと電子はレドックス活性化合物のレドックス電位が低くなるかあるいはリチウム挿入物質のフェルミ準位近くに見合うと固体注入される。
【００１３】
隔室は二区画室からなり、ただし、陰極区分は陰極リチウム挿入物質ならびにレドックス活性化合物を含み；陽極区分は陽極リチウム挿入物質ならびにレドックス活性物質を含む。これらの二区画室は隔離板により間を隔てられる。全電極系に比較されてレドックス活性吸着質は全電極系の有効余分容量を少しもとらない。これ故に先行技術に関しては本発明は導電添加剤容積を大変減少することを許容し、ずっと向上されるエネルギー蓄電密度になる。レドックス吸着質は使用電解質溶性でないので欧州特許出願第06112361号に記載されるほどに特殊隔離材の使用は必要でない。
【００１４】
本発明によればレドックス活性分子は非共有結合でSWCNT幹に結合される。レドックス活性中枢（D）は有機化合物あるいは電池物質として適性レドックス電位を有する金属錯体でありうる。望ましい構成でレドックス活性金属錯体もしくは有機化合物（D）はSWCNT表面と電極活性物質表面の間に配置される。
【００１５】
【化１】
0005576118.tif 000002
【００１６】
式中、[M]は電極物質を略示する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】Ru-錯体による分散単一壁炭素ナノ筒の使用溶液のVis-NIRスペクトル図、Z-907Na/SWCNT（曲線A）及び純Ru-錯体Z-907Na（曲線B）である。Ru-錯体濃度はどちらの場合にも6 × 10-4 mol/Lであり、光学区画厚さは2 mmであった。
【００１８】
【図２】Z-907Na（左線図）またはZ-907Na/SWCNT（右線図）の6・10-4 mol/L溶液へ浸漬被覆により処理された純LiFePO4電極（5％PVDFを加えて；全皮膜質量1.54 mg/cm2）図である。走査速度（mV/sで）：50、20、10、5 上から下までの曲線について、電解液はEC/DMC中1 M LiPF6である。
【００１９】
【図３】左線図：周期電圧電流図（走査速度0.1 mV/s）；電解液EC/DMC中1 M LiPF6、曲線A：Z-907Na/SWCNT（2.04 mg/cm2）で表面誘導されるLiFePO4からの電極、曲線B（破線）：炭素被覆LiFePO4（Nanomyte BE-20，2.28 mg/cm2）からの電極、曲線C：ピレンブタン酸／SWCNT（1.83 mg/cm2）で表面誘導されるLiFePO4からの電極、である。電流目盛は曲線Bについて係数10を掛けられる。右線図：直流電気定位充電／放電周期；電解液EC/DMC中1 M LiPF6、曲線A：Z-907Na/SWCNT（2.04 mg/cm2）で表面誘導されるLiFePO4からの電極  充電速度C/5、曲線B（破線）：炭素被覆LiFePO4（Nanomyte BE-20，2.28 mg/cm2）からの電極  充電速度C/50、である。
【００２０】
【図４】準多孔性TiO2に吸着されるDW被膜の循環電圧電流図である。走査速度（mV/sで）：200、100、50、20、10、5、2、1。挿入図は走査速度の平方根の関数として示す順ピーク電流図である。
【００２１】
【図５】準多孔性TiO2に吸着されるDW被膜の循環電圧電流図である。走査速度1 mV/s、10連続走査が累積された。
【００２２】
【図６】LiMnPO4にDWを吸着される電極の循環電圧電流図である。走査速度（mV/sで）：200、100、50、20、10、5、2、1、挿入図は走査速度の平方根の関数として示す順ピーク電流図である。
【００２３】
【図７】DW配線LiFePO4の循環電圧電流図である。A：新電極：200 mV/s（赤），20 mV/s（青）の初走査、比較に緑線はDWのないLiFePO4電極についてである。B：使用電極（15％充電後）：走査速度（mV/sで）：20（赤）、10（青）、5（緑）、2（黒）、1（赤紫）。
【００２４】
【図８】DW配線LiFePO4電極の循環電圧電流図である。10連続走査が各与えられる走査速度で累積された。
【００２５】
【図９】DW配線LiFePO4電極の電位段階時アンペア測定図である。電位段階は3.5 Vから4.2 V（3600 s）〜3.5 V（300 s）であった。挿入図は理論充電容量として170 mAh/gを仮定して実用電極のC-比充電対充電容量で再計算された同データ図である。
【００２６】
【図１０】基準100％充電として170 mAh/g（理論充電容量）を仮定して充電準位の関数として測定結線電流の編集図である。点：1〜200 mV/s間で変化する走査速度でCVのデータ、曲線：電位段階時アンペア測定のデータである。また結線電流は充電比に反比例したと仮定する模型双曲線（破線）が示される。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
定義
ここで使用されるときに術語「リチウム挿入物質」とはリチウムイオンを逆引受分離できる物質を言う。物質は充電で電子を損失すれば「正極リチウム挿入物質」と呼ばれる。物質は充電で電子を獲得すれば「負極リチウム挿入物質」と呼ばれる。
【００２８】
ここで使用されるときに術語「供与体型レドックス活性化合物」とはセル陰極区分に存在して集電器と正極リチウム挿入物質の間で充電／放電で電荷を運搬する分子継電器として作用するものである化合物を言う。他方で術語「受体型レドックス活性化合物」とはセル陽極区分に存在する分子を言い、集電器と負極リチウム挿入物質の間で荷電／放電で電荷を運搬する分子継電器として作用する。
【００２９】
レドックス活性中枢はリチウム挿入物質に適性レドックス電位を有する有機化合物あるいは金属錯体であることが可能である。
【００３０】
望ましい構成でレドックス活性中心は以下に示される類型であり、
【００３１】
【化２】
0005576118.tif 000003
ただし、-[Π]- は前記置換基のπ系を略示し、Ralは脂肪族置換基をπ系統に結合される飽和鎖部分をもって示す、ただしqは整数を意味し、-[Π]-が一以上の置換基Ralを支持可能であることを指す。
【００３２】
π系-[Π]-は共役二重もしくは三重結合型不飽和連鎖
【００３３】
【化３】
0005576118.tif 000004
【００３４】
【化４】
0005576118.tif 000005
【００３５】
【化５】
0005576118.tif 000006
【００３６】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- Ralは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【００３７】
【化６】
0005576118.tif 000007
【００３８】
もしくは
【００３９】
【化７】
0005576118.tif 000008
【００４０】
【化８】
0005576118.tif 000009
【００４１】
あるいは
【００４２】
【化９】
0005576118.tif 000010
【００４３】
もしくは
【化１０】
0005576118.tif 000011
【００４４】
ただし、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一もしくは異なり、x≧0，しかも0 < n < 20、
であることが可能である。
【００４５】
望ましい実施形態によればDは工業用ベンゼン、ナフタレン、インデン、置換トリアリールアミン、フルオレン、フェナントレン、アントラセン、トリフェニレン、ピレン、ペンタレン、ペリレン、インデン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、インダセン、フェナレン、アセナフテン、フルオランセン、及び異種環状化合物ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、キノリジジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、フタラジン、ナフチリジン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、インドリジン、インドール、イソインドール、カルバゾール、カルボリン、アクリジン、フェナントリジン、1, 10‐フェナントロリン、チオフェン、チアントレン、オキサントレン、およびそれらの誘導体から選択され、所望により置換される。
【００４６】
望ましい実施形態によればDは下に示される化学式（1〜11）の構造から選択される。
【００４７】
【化１１】
0005576118.tif 000012
【００４８】
式中、Z1、Z2およびZ3各自は同一または異なるものであってO、S、SO、SO2、NR1、N+(R1')(1")、C(R2)(R3)、Si(R2')(R3')及びP(O)(OR4)からなる群から選択され、ただし、R1、R1'およびR1"は同一または異なるものであって各々は水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アリール基、アリールオキシ基、及びアラルキル基からなる群から選択され、化学式―N|(R5)3（式中、各基R5は同一または異なるものであり、水素原子、アルキル基及びアリール基からなる群から選択される）の少なくとも１つの基で置換され、R2、R3、R2'及びR3'は同一または異なり、各々は水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アルコキシアルキル基、アリール基、アリールオキシ基およびアラルキル基からなる群から選択されるかあるいはR2及びR3ならびにまた結合される炭素原子はカルボニル基を示し、R4は水素原子、アルキル基、ハロアルキル基、アルコキシアルキル基、アリール基、アリールオキシ基およびアラルキル基からなる群から選択される。
【００４９】
好ましいp型レドックス活性化合物は下記構造を有する：
【００５０】
トリアリールアミン誘導体
【００５１】
【化１２】
0005576118.tif 000013
【００５２】
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2
A = FもしくはClもしくはBr IもしくはNO2もしくはCOORもしくはアルキル（C1〜C20）もしくはCF3もしくはCORもしくはOCH3またはH
B = FもしくはClもしくはBr IもしくはNO2もしくはCOORもしくはアルキル（C1〜C20）もしくはCF3もしくはCORまたはOCH3
A = BあるいはA ≠ B
【００５３】
【化１３】
0005576118.tif 000014
n = 0〜20
R = HまたはC1〜C20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2
【００５４】
フェノチアジン誘導体、カルバゾール誘導体
【００５５】
【化１４】
0005576118.tif 000015
【００５６】
【化１５】
0005576118.tif 000016
【００５７】
【化１６】
0005576118.tif 000017
【００５８】
【化１７】
0005576118.tif 000018
【００５９】
【化１８】
0005576118.tif 000019
【００６０】
【化１９】
0005576118.tif 000020
【００６１】
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2
Y = NもしくはOまたはS
R1、R2、R3、R4はFもしくはClもしくはBr IもしくはNO2もしくはCOORもしくはアルキル（C1〜C20）もしくはCF3もしくはCORもしくはOCH3あるいはHでありうる。
【００６２】
N‐酸化ピリジン誘導体
【００６３】
【化２０】
0005576118.tif 000021
【００６４】
ただし、AおよびBはH，OR，Cl，Br，F，I，NO2，CF3，COCF3と同一かまたは異なり、RはHまたは(CH2)p-En-(CH2)m-Accであり（p = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；n = 0〜24，m = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；Eは-CH=CH-、または-C≡C-、または-OCH2CH2-であり、AccはPO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2である。
【００６５】
フェノチアジン誘導体
【００６６】
【化２１】
0005576118.tif 000022
【００６７】
ただし、XおよびYはH，OR，Cl，Br，F，I，NO2，CF3，COCF3と同一かまたは異なり、RはHまたは(CH2)p-En-(CH2)m-Accであり（p = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；n = 0〜24，m = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；Eは-CH=CH-、または-C≡C-、または-OCH2CH2-であり、AccはPO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HまたはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2である。
【００６８】
フェノール誘導体
【００６９】
【化２２】
0005576118.tif 000023
【００７０】
ただし、A、BおよびCはH，OR，Cl，Br，F，I，NO2，CF3，COCF3，1〜20個炭素原子の線状または枝分れアルキル基と同一かまたは異なり、
RはHまたは(CH2)p-En-(CH2)m-Accである（p = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；n = 0〜24，m = 0〜24、線状または有枝もしくは循環をもって；Eは-CH=CH-、または-C≡C-、または-OCH2CH2-であり、AccはPO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2である。
【００７１】
選択的にレドックス活性中心はリチウム注入物質のものとして適性レドックス電位を有する金属錯体であることが可能である。
【００７２】
レドックス活性中枢として金属錯体で好ましい金属配位結合配位子は本発明によれば以下選択される定式化を有する金属錯体である。
【００７３】
【化２３】
0005576118.tif 000024
【００７４】
【化２４】
0005576118.tif 000025
【００７５】
【化２５】
0005576118.tif 000026
【００７６】
かまたは
【００７７】
【化２６】
0005576118.tif 000027
【００７８】
または
【００７９】
【化２７】
0005576118.tif 000028
【００８０】
または
【００８１】
【化２８】
0005576118.tif 000029
【００８２】
または
【００８３】
【化２９】
0005576118.tif 000030
【００８４】
または
【００８５】
【化３０】
0005576118.tif 000031
【００８６】
式中、M = FeまたはRuまたはOs
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2
P = FもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNO2もしくはCNもしくはNCSeもしくはNCSまたはNCO
【００８７】
【化３１】
0005576118.tif 000032
【００８８】
かまたは
【化３２】
0005576118.tif 000033
または
【化３３】
0005576118.tif 000034
または
【化３４】
0005576118.tif 000035
または
【化３５】
0005576118.tif 000036
もしくは
【００８９】
【化３６】
0005576118.tif 000037
または
【化３７】
0005576118.tif 000038
または
【化３８】
0005576118.tif 000039
または
【化３９】
0005576118.tif 000040
または
【化４０】
0005576118.tif 000041
または
【化４１】
0005576118.tif 000042
または
【００９０】
【化４２】
0005576118.tif 000043
【００９１】
ただし、B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはH（ただし、R3はアルキル（C1〜C20）またはHである）と同一もしくは異なるかまたは一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【００９２】
【化４３】
0005576118.tif 000044
【００９３】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指す、
である。
【００９４】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【００９５】
【化４４】
0005576118.tif 000045
【００９６】
【化４５】
0005576118.tif 000046
【００９７】
【化４６】
0005576118.tif 000047
【００９８】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはHまたは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【００９９】
【化４７】
0005576118.tif 000048
【０１００】
もしくは
【化４８】
0005576118.tif 000049
【０１０１】
【化４９】
0005576118.tif 000050
【０１０２】
または
【化５０】
0005576118.tif 000051
【０１０３】
もしくは
【化５１】
0005576118.tif 000052
【０１０４】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一かまたは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）と同異置換基であるか、-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，または-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０１０５】
【化５２】
0005576118.tif 000053
【０１０６】
M = FeまたはRuまたはOs
X = FもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNO2もしくはCNもしくはNCSeもしくはNCSまたはNCO
【０１０７】
【化５３】
0005576118.tif 000054
【０１０８】
かまたは
【化５４】
0005576118.tif 000055
または
【化５５】
0005576118.tif 000056
または
【化５６】
0005576118.tif 000057
または
【化５７】
0005576118.tif 000058
もしくは
【０１０９】
【化５８】
0005576118.tif 000059
または
【化５９】
0005576118.tif 000060
または
【化６０】
0005576118.tif 000061
または
【化６１】
0005576118.tif 000062
または
【化６２】
0005576118.tif 000063
または
【化６３】
0005576118.tif 000064
または
【０１１０】
【化６４】
0005576118.tif 000065
【０１１１】
ただし、B = 線状または枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくは線状または枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはH（式中、R3はアルキル（C1〜C20）またはHである）と同一もしくは異なるかまたは一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【０１１２】
【化６５】
0005576118.tif 000066
【０１１３】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指す、
である。
【０１１４】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０１１５】
【化６６】
0005576118.tif 000067
【０１１６】
【化６７】
0005576118.tif 000068
【０１１７】
【化６８】
0005576118.tif 000069
【０１１８】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式またはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはHまたは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０１１９】
【化６９】
0005576118.tif 000070
【０１２０】
もしくは
【化７０】
0005576118.tif 000071
【０１２１】
【化７１】
0005576118.tif 000072
【０１２２】
または
【化７２】
0005576118.tif 000073
【０１２３】
もしくは
【化７３】
0005576118.tif 000074
【０１２４】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一かまたは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）と同異置換基であるか、-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，もしくは-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０１２５】
【化７４】
0005576118.tif 000075
【０１２６】
かまたは
【０１２７】
【化７５】
0005576118.tif 000076
【０１２８】
ただし、B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくはアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一かまたは異なることが可能であり、ただし、R3はアルキル（C1〜C20）あるいはHであってR、R1、R2はCOOR3またはPO3R3またはSO3R3またはCONR3OR3またはSO4R3またはCOR3またはCF3またはCOCF3またはOR3またはNO2またはFまたはClまたはBrまたはIまたはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なるか（式中、R3は線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHである）または一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【０１２９】
【化７６】
0005576118.tif 000077
【０１３０】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分の脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指す、
である。
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０１３１】
【化７７】
0005576118.tif 000078
【０１３２】
【化７８】
0005576118.tif 000079
【０１３３】
【化７９】
0005576118.tif 000080
【０１３４】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式またはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはHまたは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０１３５】
【化８０】
0005576118.tif 000081
【０１３６】
もしくは
【０１３７】
【化８１】
0005576118.tif 000082
【０１３８】
【化８２】
0005576118.tif 000083
【０１３９】
または
【０１４０】
【化８３】
0005576118.tif 000084
【０１４１】
もしくは
【化８４】
0005576118.tif 000085
【０１４２】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一かまたは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）の同異置換基であるか、または-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，または-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０１４３】
【化８５】
0005576118.tif 000086
【０１４４】
【化８６】
0005576118.tif 000087
【０１４５】
かまたは
【０１４６】
【化８７】
0005576118.tif 000088
【０１４７】
ただし、M = FeまたはRuまたはOs
B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくはアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なることが可能であって、式中R3はアルキル（C1〜C20）あるいはH、R，R1，R2はCOOR3またはPO3R3またはSO3R3またはCONR3OR3またはSO4R3またはCOR3またはCF3またはCOCF3またはOR3またはNO2またはFまたはClまたはBrまたはIまたはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なるか（ただし、R3は線状もしくは枝分れ（C1〜C20）またはHである）または一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【０１４８】
【化８８】
0005576118.tif 000089
【０１４９】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数体を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralを持つことが可能であることを指示する、
である。
【０１５０】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０１５１】
【化８９】
0005576118.tif 000090
【０１５２】
【化９０】
0005576118.tif 000091
【０１５３】
【化９１】
0005576118.tif 000092
【０１５４】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはHまたは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０１５５】
【化９２】
0005576118.tif 000093
【０１５６】
もしくは
【０１５７】
【化９３】
0005576118.tif 000094
【０１５８】
【化９４】
0005576118.tif 000095
【０１５９】
または
【０１６０】
【化９５】
0005576118.tif 000096
【０１６１】
もしくは
【０１６２】
【化９６】
0005576118.tif 000097
【０１６３】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一もしくは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）の同異置換基であるか、または-H，-OH，-R3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，もしくは-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０１６４】
【化９７】
0005576118.tif 000098
【０１６５】
【化９８】
0005576118.tif 000099
【０１６６】
かまたは
【０１６７】
【化９９】
0005576118.tif 000100
または
【化１００】
0005576118.tif 000101
または
【化１０１】
0005576118.tif 000102
または
【化１０２】
0005576118.tif 000103
または
【化１０３】
0005576118.tif 000104
【０１６８】
M = FeまたはRuまたはOs
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2
P = FもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNO2もしくはCNもしくはNCSeもしくはNCSまたはNCO
【化１０４】
0005576118.tif 000105
【０１６９】
【化１０５】
0005576118.tif 000106
【０１７０】
【化１０６】
0005576118.tif 000107
【０１７１】
【化１０７】
0005576118.tif 000108
【０１７２】
かまたは
【０１７３】
【化１０８】
0005576118.tif 000109
【０１７４】
または
【化１０９】
0005576118.tif 000110
または
【化１１０】
0005576118.tif 000111
または
【化１１１】
0005576118.tif 000112
【０１７５】
もしくは
【化１１２】
0005576118.tif 000113
または
【化１１３】
0005576118.tif 000114
または
【化１１４】
0005576118.tif 000115
または
【化１１５】
0005576118.tif 000116
または
【化１１６】
0005576118.tif 000117
または
【化１１７】
0005576118.tif 000118
または
【０１７６】
【化１１８】
0005576118.tif 000119
【０１７７】
ただし、B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくはアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なることが可能であって、式中R3はアルキル（C1〜C20）あるいはH、R，R1，R2はCOOR3またはPO3R3またはSO3R3またはCONR3OR3またはSO4R3またはCOR3またはCF3またはCOCF3またはOR3またはNO2またはFまたはClまたはBrまたはIまたはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なるか（ただし、R3は線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）またはHである）または一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【０１７８】
【化１１９】
0005576118.tif 000120
【０１７９】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指示する、
である。
【０１８０】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０１８１】
【化１２０】
0005576118.tif 000121
【０１８２】
【化１２１】
0005576118.tif 000122
【０１８３】
【化１２２】
0005576118.tif 000123
【０１８４】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはHまたは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０１８５】
【化１２３】
0005576118.tif 000124
【０１８６】
もしくは
【０１８７】
【化１２４】
0005576118.tif 000125
【０１８８】
【化１２５】
0005576118.tif 000126
【０１８９】
または
【０１９０】
【化１２６】
0005576118.tif 000127
【０１９１】
もしくは
【化１２７】
0005576118.tif 000128
【０１９２】
式中、R1、R'1は-CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一もしくは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）の同異置換基であるか、または-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，もしくは-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０１９３】
【化１２８】
0005576118.tif 000129
【０１９４】
【化１２９】
0005576118.tif 000130
かまたは
【化１３０】
0005576118.tif 000131
または
【化１３１】
0005576118.tif 000132
または
【化１３２】
0005576118.tif 000133
または
【化１３３】
0005576118.tif 000134
または
【化１３４】
0005576118.tif 000135
【０１９５】
M = FeまたはRuまたはOs
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2
P = CNもしくはNCSeもしくはNCSもしくはNCO
【０１９６】
【化１３５】
0005576118.tif 000136
【０１９７】
かまたは
【０１９８】
【化１３６】
0005576118.tif 000137
【０１９９】
または
【０２００】
【化１３７】
0005576118.tif 000138
または
【化１３８】
0005576118.tif 000139
または
【化１３９】
0005576118.tif 000140
もしくは
【０２０１】
【化１４０】
0005576118.tif 000141
または
【化１４１】
0005576118.tif 000142
または
【化１４２】
0005576118.tif 000143
または
【化１４３】
0005576118.tif 000144
または
【化１４４】
0005576118.tif 000145
または
【化１４５】
0005576118.tif 000146
または
【０２０２】
【化１４６】
0005576118.tif 000147
【０２０３】
ただし、B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくはアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なることが可能であって、式中R3はアルキル（C1〜C20）あるいはH、R，R1，R2はCOOR3またはPO3R3またはSO3R3またはCONR3OR3またはSO4R3またはCOR3またはCF3またはCOCF3またはOR3またはNO2またはFまたはClまたはBrまたはIまたはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なるか（ただし、R3は線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）またはHである）または一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【０２０４】
【化１４７】
0005576118.tif 000148
【０２０５】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指示する、
である。
【０２０６】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０２０７】
【化１４８】
0005576118.tif 000149
【０２０８】
【化１４９】
0005576118.tif 000150
【０２０９】
【化１５０】
0005576118.tif 000151
【０２１０】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはHまたは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０２１１】
【化１５１】
0005576118.tif 000152
【０２１２】
もしくは
【０２１３】
【化１５２】
0005576118.tif 000153
【０２１４】
【化１５３】
0005576118.tif 000154
【０２１５】
または
【０２１６】
【化１５４】
0005576118.tif 000155
【０２１７】
もしくは
【化１５５】
0005576118.tif 000156
【０２１８】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2PO4H2と同一もしくは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
【０２１９】
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）の同異置換基であるか、または-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，もしくは-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０２２０】
【化１５６】
0005576118.tif 000157
【０２２１】
【化１５７】
0005576118.tif 000158
かまたは
【化１５８】
0005576118.tif 000159
または
【化１５９】
0005576118.tif 000160
または
【化１６０】
0005576118.tif 000161
または
【化１６１】
0005576118.tif 000162
または
【化１６２】
0005576118.tif 000163
【０２２２】
M = FeまたはRuまたはOs
n = 0〜20
X = PO3H2もしくはCO2HもしくはSO3HもしくはCONHOHまたはPO4H2もしくはSO4H2
P = CNもしくはNCSeもしくはNCSもしくはNCOまたはピラジン
【０２２３】
【化１６３】
0005576118.tif 000164
【０２２４】
かまたは
【０２２５】
【化１６４】
0005576118.tif 000165
【０２２６】
または
【０２２７】
【化１６５】
0005576118.tif 000166
または
【化１６６】
0005576118.tif 000167
または
【化１６７】
0005576118.tif 000168
もしくは
【０２２８】
【化１６８】
0005576118.tif 000169
または
【化１６９】
0005576118.tif 000170
または
【化１７０】
0005576118.tif 000171
または
【化１７１】
0005576118.tif 000172
または
【化１７２】
0005576118.tif 000173
または
【化１７３】
0005576118.tif 000174
または
【０２２９】
【化１７４】
0005576118.tif 000175
【０２３０】
ただし、B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくはアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なることが可能であって、ただし、R3はアルキル（C1〜C20）あるいはH、R，R1，R2はCOOR3またはPO3R3またはSO3R3またはCONR3OR3もしくはSO4R3またはCOR3またはCF3またはCOCF3またはOR3またはNO2またはFまたはClまたはBrまたはIまたはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一または異なるか（ただし、R3は線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）またはHである）または一次π系と共役関係で定位される追加π系を含み、前記置換基は原型
【０２３１】
【化１７５】
0005576118.tif 000176
【０２３２】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指示する、
である。
【０２３３】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０２３４】
【化１７６】
0005576118.tif 000177
【０２３５】
【化１７７】
0005576118.tif 000178
【０２３６】
【化１７８】
0005576118.tif 000179
【０２３７】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- RalはH -R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０２３８】
【化１７９】
0005576118.tif 000180
【０２３９】
もしくは
【０２４０】
【化１８０】
0005576118.tif 000181
【０２４１】
【化１８１】
0005576118.tif 000182
【０２４２】
または
【０２４３】
【化１８２】
0005576118.tif 000183
【０２４４】
もしくは
【化１８３】
0005576118.tif 000184
【０２４５】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一もしくは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 20である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）の同異置換基であるか、または-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，もしくは-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【０２４６】
【化１８４】
0005576118.tif 000185
かまたは
【０２４７】
【化１８５】
0005576118.tif 000186
【０２４８】
ただし、B = アルキル（C1〜C20）あるいはH
R、R1、R2はCOOR3もしくはPO3R3もしくはSO3R3もしくはCONR3OR3もしくはSO4R3もしくはCOR3もしくはCF3もしくはCOCF3もしくはOR3もしくはNO2もしくはFもしくはClもしくはBrもしくはIもしくはNR3もしくはアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一もしくは異なることが可能であって、ただし、R3はアルキル（C1〜C20）あるいはH、R，R1，R2はCOOR3またはPO3R3またはSO3R3またはCONR3OR3またはSO4R3またはCOR3またはCF3またはCOCF3またはOR3またはNO2またはFまたはClまたはBrまたはIまたはNR3または線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHと同一または異なるか（ただし、R3は線状もしくは枝分れアルキル（C1〜C20）あるいはHである）または一次π系と共役関係で定位される付加π系を含み、前記置換基は原型
【０２４９】
【化１８６】
0005576118.tif 000187
【０２５０】
式中、-[π]-は前述置換基のπ系を略示し、Ralはπ系統に結合される飽和鎖部分を有する脂肪族置換基を示し、ただし、qは整数を意味し、-[π]-は一以上の置換基Ralをもつことが可能であることを指示する、
である。
【０２５１】
ただし、少なくとも一の置換基-R、-R1、-R2は化学式（1）、（2）または（3）であり、
【０２５２】
【化１８７】
0005576118.tif 000188
【０２５３】
【化１８８】
0005576118.tif 000189
【０２５４】
【化１８９】
0005576118.tif 000190
【０２５５】
式中、pは0〜20の整数であり、
式中、RarはHまたはC6〜C22の単環式もしくはオリゴ環式アリールであり、
ただし、- Ralは-R1もしくは-O-R1もしくは-N(R1)2もしくは-NHR1または
【０２５６】
【化１９０】
0005576118.tif 000191
【０２５７】
もしくは
【０２５８】
【化１９１】
0005576118.tif 000192
【０２５９】
【化１９２】
0005576118.tif 000193
【０２６０】
または
【０２６１】
【化１９３】
0005576118.tif 000194
【０２６２】
もしくは
【化１９４】
0005576118.tif 000195
【０２６３】
式中、R1、R'1は―CH2PO3H2，-CH2CO2H，-CH2SO3H，-CH2CONHOH，-CH2PO4H2，-CH2SO4H2と同一もしくは異なり、x ≧ 0、しかも0 < n < 10である。
ただし、置換基-R、-R1、-R2のほかのものは化学式（1）、（2）または（3）の同異置換基であるか、または-H，-OH，-R3，-OR3，COOH，COCF3，CN，Br，Cl，F，I，CF3，もしくは-N(R3)2から選択される（ただし、R3は1〜20個炭素原子の線状もしくは枝分れアルキルである）。
【実施例】
【０２６４】
実施例1
素材
LiFePO4はFeC2O4.2H2OとLiH2PO4を先駆物質として用いる異型固体状態反応（非特許文献15）により合成された。それらの理論量は混合され、遊星形玉磨砕機械で4 h練磨された。次に粉末は600℃で24 hの間Ar-H2流（92:8 v/v）の筒内火式炉で焼成された。室温に冷ました後に試料は瑪瑙乳鉢で回された。粉末のBET表面積は400 nmの平均粒度で約5 m2/gであった。Ｘ線回折は相純度を確認した。Ru-ビピリジン錯体、Z-907Naとして簡約化されるNaRu(4-カルボン酸‐4'-カルボキシレート(4,4'-ジオニル‐2,2'ビピリジン)(NCS)2は、ほかの場合に（非特許文献16）記載されるように合成された。単一壁炭素ナノチューブは触媒レーザー溶融蒸発法により生長された。筒平均直径はラマンならびにビス‐NIR分光分析法により約1.3〜1.4 nmであると測定された。別化学薬品は工業起源であり、受入れたままで使用された。
【０２６５】
SWCNTは界面活性剤溶液（ジメチルホルムアミド（DMF）中にピレンブタン酸かまたはアセトニトリル+第三ブタノール（1:1）（AN/t-BuOH）中にZ-907Naか）で超音波処理により分散された。Z-907Naの最適合成実験記録は次のとおりであった：9 mgのSWCNTは10 mLのアセトニトリル+t-ブタノール（1:1）中6・10-4M Z-907Naで2時間超音波処理された。生ずる黒褐色溶液は5000 rpmで1時間遠心力分離され、ところが一方で4 mgの未溶解炭素は沈降物として残存した。この使用溶液（Z-907Na/SWCNTとしてさらにまた縮約される）は室温で沈殿なく少なくとも何週もの間安定であった。この故に溶液は約5 mgの分散SWCNT（417 μmol）と6 μmolのZ-907Na（モル比C/Z-907Na ≒ 70）を含有した。オリブ質LiFePO4（200 mg）はこの使用溶液の数部（0.5〜0.7 mL）と混合された。初期段階で上澄みは混合後数秒以内に無色に変わった。Z-907Na/SWCNT溶液の各添加後にスラリーは遠心力を作用され、上澄みを分離され、溶液の次部分が添加される。この手順は上澄みが脱色しなくなるまで繰返された。加えた溶液の全量は1.5 mLであった。最後に粉末はAN/t-BuOHで洗われ、室温で乾燥された。同合成記録はまたピレンブタン酸/SWCNTでLiFePO4の表面誘導にも採用された。
【０２６６】
電極は表面誘導LiFePO4粒子をN-メチル‐2‐ピロリドンに溶解された5 wt％のポリ弗化ビニリデン（PVDF）で混練することにより作製された。生ずる均質スラリーは次にFドープされた導電ガラス（FTO）上に掻取りナイフでならされ、100℃で夜通し乾燥された。選択的にスラリーはアルミナ集電器に塗布され、100℃で夜通し乾燥された。代表皮膜質量は1.5〜2 mg/cm2であった。純LiFePO4の半加工品電極は同様に対照実験に調製された。第二対照物質は炭素被覆LiFePO4（NEI Corporation，USAからのNanomyte BE-20）であった。電極はLi参照および向電極を有する電気化学電池にまたは代替的にLi負極のSwagelok電池に取付けられた。
【０２６７】
方法
視界‐NIRスペクトルはVarian Cary 5分光計で2 mmガラス光学区画において測定された。測定は集積圏の透過モードで実施された。電気化学実験はAutolab PGSTAT 30電位差安定装置を使用した。電解質は炭酸エチレン（EC）／炭酸ジメチル（DMC）（1:1，v/v）中に1 M LiPF6であった。対照および向電極はLi金属からであった。
【０２６８】
結果及び議論
図１はZ-907Na錯体の6 × 10-4 M溶液と使用溶液Z-907Na/SWCNTの視界‐NIRスペクトルを示す。後の方の場合に炭素ナノ筒の指標特徴を検出した。半導性SWCNTは特性は第１および第２対特異点についてそれぞれ約0.7 eVならびに1.3 eVの先達ホーヴ特異性の間の光遷移である。金属筒は第１対ヴァンホーヴ特異性に相当する1.8〜1.9 eVでの遷移で現われる。Z-907Naの幹線ピークは約2.35 eVに発生し、SWCNT含有溶液で約50 meVだけ青方偏移される（図１）。見てわかるとおりZ-907Na錯体は炭素筒表面と相互作用する疎水性脂肪C9鎖の存在のために（図式1）SWCNTに作用界面活性剤として効能を果たす。SWCNTの可溶化で報告される多くの他分子は存在し、ドデシル硫酸ナトリウム（非特許文献17）が最も慣用的であり、しかし、知っている限りではRu-ビピリジン複合種によるSWCNTの可溶化はここで初めて証明される。
【０２６９】
【化１９５】
0005576118.tif 000196
【０２７０】
図２（左線図）は純（無炭素）LiFePO4（5％ PVDFで結合される）の循環電圧電流図を示し、浸漬被覆によりZ-907Naの6 × 10-4 mol/L溶液で3時間処理され、AN/t-BuOHでゆすがれ、室温で減圧乾燥された。右線図Z-907Na/SWCNT溶液で同様に処理された純LiFePO4電極について類似データを曲線表示する。いわゆるLiFePO4「分子配線」（非特許文献18）を示す平坦域陽極電流がわかる。Z-907Na錯体は（図式1でのように、Al2O3などの絶縁界面（非特許文献19）であっても吸着単層で表面浸出を通して電子電荷を運搬することができる。これ故にNCS基は界面閉じ込め正孔浸透の媒介として機能を果たし、ビピリジン配位子は電子を輸送する。吸着Z-907Na内正孔拡散係数は電荷抽出域、表面通用範囲の約50％（非特許文献19）より上で10-9 cm2/sの程度であった。
【０２７１】
分子配線の効果は4-(ビス(4-メトキシフェニル)アミノ)ベンジルホスホン酸（非特許文献20）により結線されることができるLiFePO4電極物質に最近適用された。この場合に反対面正孔浸出はLiFePO4をLi+イオン（非特許文献20）で界面帯電および放電することにより続けられる。例のデータは正孔輸送配線はZ-907Na錯体でも可能であることを確認し、ところが一方で同様陽極電流（0.2 mA/cm2を越える）はLiFePO4電極に0.1 V/sで配線される。不活性TiO2表面吸着Z-907Naの正式レドックス電位はおよそ3.5 V vs. Li/Li+であり（非特許文献19, 21）、LiFePO4の陽極配線（レドックス電位3.45 V vs. Li/Li+）に十分なだけであるが陰極配線にはない（非特許文献20）。図２のデータはまたCOOH/COONaは以前使用されたホスホン酸固定基（非特許文献20）と同様にLiFePO4に適性固定基であることを確証する。全陽極電荷は図２（左線図）の電極について所定走査率で2〜4 mCの間（0.4〜0.7 mAh/g）であった。この電荷は低速精密検査であまり大でなく、しかも電極は低多点監視速度で繰返循環中に不安定であった。吸着Z-907Naを通した分子配線は表層の欠点感受性であり、正孔浸透を妨げる。
【０２７２】
図２（右線図）は前実験の変形を示し、ただし、LiFePO4塗膜は浸漬被覆によりZ-907Na/SWCNT溶液で処理された。驚くほど陽極電流はところでかなり小であり、前付着されるLiFePO4層でSWCNTの不完全孔接近容易性のためであるかもしれない。炭素筒は典型的に1〜10 μmの長さであるのでかさばらない多孔固体に容易に完全浸透することができない。これ故にZ-907Na/SWCNT集成体はLiFePO4層の上部に主に存する。それでも作用溶液Z-907Na/SWCNTに存在する遊離錯体（Z-907Na）はあるかもしれないかまたはSWCNTからLiFePO4表面との相互作用で部分剥離されるかもしれないことを仮定可能である。これは不十分表面被覆面積及びこの場合に希薄分子配線をもたらす。
【０２７３】
しかしながらこの状態は表面誘導がはぎ取り多孔被膜よりも出発LiFePO4粉で実施されるとすれば劇的変化する。図３（左線図）は電極電圧電流図と比較されるこの電極の循環式電圧電流図を示し、同様に二次加工され、しかしZ-907Na錯体を界面活性剤として使用する代わりにSWCNTはピレンブタン酸で可溶性にされた。見てわかるとおりこの電極は実用的に少しも活性を示さず、単独炭素ナノ筒がLiFePO4の充電／放電を増進しないことを指す。また炭素被覆LiFePO4（Nanomyte BE-20, NEI）はZ-907Na/SWCNT電極と比較されて同条件で随分少ない活性を示す。Z-907Na/SWCNT処理LiFePO4粉に関する対照実験はまた事実上少しも活性を示さなかった（データは示されない）。表面付着Z-907Na/SWCNT集成体によるLiFePO4の充電／放電は適度可逆であり、0.1 mV/s走査率で陽極工程に約41 mAh/hの比容量そして陰極工程に40 mAh/gを供給する（図３のデータを参照する）。電極はまたほとんど安定であり、明らかな静電容量減退を繰返電圧電流計走査で少しも示さなかった。
【０２７４】
Z-907Na/SWCNT電極の例外的性質はさらにまた直流電気定位充電／放電周期により証明される。図３（右線図）はZ-907Na/SWCNT電極は荷電率C/5及び遮断電位4ならびに2.7 V vs. Li/Li+で390 mC（51 mAh/g）の陽極電荷と337 mC（44 mAh/g）の陰極電荷を与えることを示す。炭素被覆LiFePO4（Nanomyte BE-20, NEI）で対照試験はこの電極のC/5率で極僅活性のために実施できない。10回低速充電であってもこの炭素塗被電極はずっと悪い性能（図３の曲線B、右線図）を示す。
【０２７５】
使用溶液Z-907Na/SWCNTの適用量（1.5 mL；6 × 10-4 mol/L Z-907Na）は0.9 μmolになる吸着Z-907Naの上限とLiFePO4の200 mgについて6.3 μmolになる吸着炭素（SWCNTの形態で）の量（実験節を参照する）を与える。SWCNT起点元素炭素濃度はこれ故に最終固形物で0.04 wt％未満であった）。LiFePO4のBET表面積からZ-907Naの表面付着量は2 nm2についておよそ１分子に等しいと推定できる。これはRu-ビピリジン分子（非特許文献22）通常寸法を考慮すれば単分子層被覆面積ほどではない。
【０２７６】
LiFePO4 /Z-907Na/SWCNTの前例のない電極複合材活性は明らかにZ-907Na錯体による媒介電荷をオリブ質表面に向けて急輸送することができる炭素ナノ筒の存在によるものである。この有益役炭素ナノ筒は陰極工程までも促進する。これはレドックス法のZ-907Na でLi1-xFePO4をもとの出発理論組成へ還元する低駆動力のために（図２）単独分子配線にほとんど欠けている。
【０２７７】
実施例2
12-(2,5-ジ-tert-ブチル-4メトキシフェノキシ)ドデシルホスホン酸の合成
【０２７８】
【化１９６】
0005576118.tif 000197
【０２７９】
反応物比率：
【０２８０】
【表１】
0005576118.tif 000198
【０２８１】
方法：25 ml三口丸底フラスコ（冷却器を装備される）に12N HCl水溶液（5 ml）に溶解される0.5gのIが配置された。溶液は還流温度でおよそ一晩撹拌された。反応体は暗所に維持された。反応はエステルのCH2信号が消失するまで1H-NMRで追随された。次に過剰塩酸は減圧で蒸留で除かれ、生成物を褐色粘稠油として収集された。生成物は2〜3回トルエンで溶解され、溶媒は減圧で蒸留で除去された。別精製は必要とされなかった。収率：定量的。
【０２８２】
1H-NMR (CDCl3)：1.18〜1.35 ppm（bm, 36H, H鎖+ C(CH3)3）；1.48 ppm（m, 2H, H鎖）；1.81 ppm（m, 4H, H鎖）；3.80 ppm（s, 3H, OCH3）；3.94 ppm（t, 2H, OCH2CH2）；6.81 ppm（d, 2H, Har）。
【０２８３】
合成経路：
【０２８４】
【化１９７】
0005576118.tif 000199
【０２８５】
中間体1：1-(12-ブロモドデシルオキシ)-2,5-ジ-tert-ブチル-4-メトキシベンゼン（雑誌物理化学B、2002年、第106巻（第27号）、p.6860）
【０２８６】
【化１９８】
0005576118.tif 000200
【０２８７】
【化１９９】
0005576118.tif 000201
【０２８８】
図式4  中間体1の合成
【０２８９】
反応物比率：
【０２９０】
【表２】
0005576118.tif 000202
【０２９１】
方法：100 ml三口丸底フラスコ（Schlenk栓を装備される）に無水THF中（15 ml）に0.11gのNaHと1グラム（4.23 mmol）のIが配置された。ガス発生が数分間生じ、それが完了されると3.5 g（10 mmol）の1,12-ジブロモドデカン（15 mlのTHFに溶解される）が加えられた。混合物は室温でおよそ1時間撹拌され、次に設備は20時間還流された。反応器は暗所で不活性雰囲気（アルゴン）に維持された。今度は混合物は室温に冷却され、60 mlの水が加えられた。有機相はDCM（3 × 60 ml）で抜出され、CaCl2で乾燥され、減圧下に溶媒除去されて少しばかり黄色粘稠油を生じた。生成物は流出シリカゲルクロマトグラフィーにより精製され（酢酸エチル／石油エーテル5:95）、1.7 gの純粋（GC/MS）生成物（無色液体）を与える。収率：83％。
【０２９２】
MS（EI）：482 (M+), 484 (M+2), 236; 221（100％）。1H-NMR（CDCl3, t.a.）：1.28〜1.32 ppm（bm, 36H, H鎖+ C(CH3)3；1.81 ppm（bm, 4H, H鎖）；3.76 ppm（s, 3H, OCH3）；3.90 ppm（t, 2H, OCH2CH2）；4.10 ppm（t, 2H, CH2Br）；6.81 ppm（bs, 2H, Har）。
【０２９３】
中間体2：ジエチル12-(2,5-ジ-tert-ブチル-4メトキシフェノキシ) ドデシルホスホネート
【０２９４】
【化２００】
0005576118.tif 000203
【０２９５】
【化２０１】
0005576118.tif 000204
【０２９６】
図式6  中間体2の合成
【０２９７】
反応物比率：
【０２９８】
【表３】
0005576118.tif 000205
【０２９９】
方法：25 ml三口丸底フラスコ（冷却器を装備される）に亜燐酸トリエチル（8 ml）に溶解される1 gのIが配置された。溶液は120℃でおよそ3時間撹拌された。反応体は暗所で不活性雰囲気（アルゴン）に維持された。次に過剰亜燐酸トリエチルは換算圧力で蒸留して除かれ、生成物を褐色液体として収集された。精製は流出シリカゲルクロマトグラフィーにより実施された（石油エーテル／酢酸エチル5:1）。純生成物は無色液体である（収率：85％）。
【０３００】
MS（EI）：540 (M+); 305 (100％)。1H-NMR（CDCl3）：1.18〜1.35 ppm（bm, 42H, H鎖+ POCH2CH3 + C(CH3)3）；1.71 ppm（m, 2H, H鎖）；1.81 ppm（m, 4H, H鎖）；3.80 ppm（s, 3H, OCH3）；3.94 ppm（t, 2H, OCH2CH2）；4.09 ppm（m, 4H, POCH2CH3）；6.81 ppm（d, 2H, Har）。
【０３０１】
結果及び議論
図４は準細観的TiO2に12-(2,5-ジ-tert-ブチル-4メトキシフェノキシ)ドデシルホスホン酸（以下「DW」という。）を吸着された電極の循環電圧電流図を示す。DWはTiO2がこの電位範囲で絶縁であり、（暗）電気化学不活性であるにもかかわらず、可逆電荷移動反応を示す。これはDW分子で相互表面電子／正孔抽出の形跡である。UV‐吸光分光分析は0.3 nmol/cm2になるDWのTiO2表面被覆面積（参照文献23）を示し、≒2 分子/nm2に解釈される。（表面被覆面積は電極物質の総合物理表面に査読され、55 cm2であった。）積算電解電量電荷は最も遅い走査（1 mV/s）で0.28 nmol/cm2に解釈される1.51 mCであった。これ故にDWはおおよそ単分子層をTiO2表面に作製し、FTO支持体からの二極性電荷運搬について完全活性である。図４の挿入図は順ピーク電流密度、JpはRandles-Sevcik式：
【０３０２】
【数１】
0005576118.tif 000206
【０３０３】
（nは電子数である）
によって走査速度の平方根、ν1/2に応じて定められる。被膜中DW濃度はc0 = 3.3・10-4同等である。図４（挿入図）の線の傾きと方程式（1）から拡散係数D+ = 9・10-10 cm2/sを計算できる。この係数は実際にDW分子を通じた正孔向表面動作を記述し、しかも吸着分子の並進運動は見てわかるとおり排除されるので大量輸送ではない。これによって電荷移動は浸出限界が達成されたら停止する。実測D+はあまりTiO2に吸着されたRu-ビピリジン錯体Z-907の値[D+ = (1.5〜4.1)・10-9 cm2/s]ほどではない、しかし電解質溶液に溶解されたDBBの「実」拡散係数値（1.6・10-6 cm2/s）より大きさで3程度だけ小である。
【０３０４】
図５はTiO2上DWの循環電圧電流図を示す。第１走査のピーク対ピーク分離は41〜59 mVの間であった。分割は可逆溶液レドックス系に期待される60/n mVより狭く、DWの表面閉じ込めを示す。繰返走査中に積分電解電量電荷は周期について約2％だけ低下し、またピーク対ピーク分離が増加する。これはこれらの条件でDW/TiO2系の一定の安定限度があることを説明する。
【０３０５】
図６はLiMnPO4にDWを吸着された電極の循環電圧電流図を示す。挙動はTiO2のもの（比較図４）に類似する。換言すればLiMnPO4は不活性（絶縁）支持体様に挙動し、LiMnPO4の酸化的奪酸化リチウムに向いた分子配線はない。これはDWの有効レドックス電位はこの反応に必要なだけ駆動力を提供しないのでわかりやすい。TiO2と同求値手順を使用して拡散係数をJp vs. ν1/2（図３の挿入図）の傾きからD+ = 3・10-9 cm2/s（参照文献23）であると計算することができる。おもしろいことに向表面電荷移動はTiO2と比較されるLiMnPO4で約3倍速い。これは異なる表面組織形態のためであるかもしれない：ところがTiO2はランダム合体20-nm粒子の準多孔性物質であり、LiMnPO4は寸法で約200 nm小板からなり、DW分子がもっと整様に集合されることができる(010)をさらす。
【０３０６】
LiMnPO4は分子布線についてそこなわれていない（比較図６）けれどもこの効果はLiFePO4オリブ質についてよく現わされる。図7Aは一定電流が約4.1 Vを越える電位で流れることを示す。この平坦域（「結線電流」）は酸化的奪酸化リチウムをもたらす酸化分子（DW+）ならびにLiFePO4オリブ質の続いて起こる化学反応：
【０３０７】
【化２０２】
0005576118.tif 000207
【０３０８】
を暗示する。
おもしろいことにより速い走査（200 mV/s）でDWレドックス対の原ピークも追跡することが可能であり、急速分子電荷移動反応はLiFePO4へ界面孔注入に先駆けることを示す。この種の挙動は分子配線あるいはLiFePO4標的についてまだ報告されていなかった。より遅い走査で（20 mV/s、分子電対は見られず、電圧電流図は結線電流だけで左右された。図7Aで両方の線はおよそ同被膜質量及び表面積の新規（未処理）電極で得られた。
【０３０９】
DWのLiFePO4表面被度は分光測光分析されて0.5 nmol/cm2（電極物質のBET表面積を参照される）であることがわかり、それは約3分子/nm2である。この表面被度はTiO2で求められるものと（先を見よ）同様であり、またBMABP/LiFePO4系について報告されるもの：2.5 分子/nm2にも同等である。これ故に2〜3分子/nm2の表面濃度は一ホスホン固定でこれら比較的小型有機分子の単分子層被度に典型的であることがわかる。おそらく速緩繰返循環中にLiFePO4の逐次奪酸化リチウム化は実際にこの効果も生じるかもしれない。また図7AにDWにより処理されなかった空LiFePO4被膜の挙動が示される。この電極は少しも炭素添加物のない化学量論オリブ質に予期されるようにわずかな電気化学活性を示す。
【０３１０】
部分奪リチア化の電圧電流図は結線電流が走査速度に独立であることをもっとわかりやすく示す。図7Bは繰返循環により奪酸化リチウム電極の電圧電流図を呈し、4.2 Vの一定電位で1時間充電が続く。総通過電荷は使用電極の理論充電容量（170 mAh/g）の約15％に等価であった。この電極は15％奪酸化リチウム電極電流が新規電極よりも約40倍小であるにもかかわらずまだ配線効果を示す。
【０３１１】
結線活性をもっと洞察するために異なった走査速度で10続きCV走査の間に新規DW/LiFePO4電極の挙動を試験した。図８は６電極のデータを要約する；各所定走査速度プロットは未使用電極から出発し、ところが６電極はすべておよそ同被膜質量および面積（≒ 3 mg/cm2）であることが取り計られた。分子電対は100 mV/sの走査速度（比較図７及び図８）でまだ見られる。50及び20 mV/sの走査速度でほとんど理想分子配線挙動を追跡することができ、部分充電電極の緩走査でもはっきりわかる。やはり未使用電極の緩走査は結線電流が循環ボルタ電量測定法の時間目盛でもはや有意低下することを確認する。
【０３１２】
図９は未使用DW配線LiFePO4電極の電位段階時電流測定試験を示す。電流はt-1/2に線形でなく、換言すればCotrell様挙動は絶縁支持体（TiO2）上の分子レドックス配線についてのように追跡可能でない。これは、わが事情では時電流測定が拡散によってではなくしかし界面分子配線の関連効果により規制されるので全くわかりやすい。従って時電流測定は配線効果自体を評価させる。4.2 Vで1時間の一定充電の間に電極物質の全誘導電流容量（170 mAh/g）の約12％に等価の電荷を通用することができる。これは図９挿入図でもっと明確であり、電流は電池試験に慣用方法で現わされる。見てわかるとおり約C/2〜C/10の充電速度は新規電極と浅帯電に適用できる。
【０３１３】
データは結線電流は主としてDW/LiFePO4界面状態により調節され、LiFePO4充電レベルとしてとても容易に記述されることを確認する。これはさらにまた図10に提示され、循環電位電流測定（図４及び図５でのもののようなプロット）と時電流測定（図９）のデータに追従する。電位電流データ（点）と時電流測定データ（線）はほどよく合っている。配線電流は放電レベルにおよそ反比例することがわかり、これは図９で破線により示される。
【０３１４】
DW配線LiFePO4オリブ質の性能はLiイオン向け最新炭素塗被LiFePO4陰極どころではないsである。しかし単層分子が常用電池の充電に必要とされる電流を運ぶことができることは少なくとも学究的にかなりおもしろい。電極物質の粒度が小になればさらに性能向上を期してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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