CN101336495B - 电池用非水电解液和包含其的非水电解液电池以及双电层电容器用电解液和包含其的双电层电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开无着火-燃烧危险性的安全的电解液。更具体地公开电池用非水电解液，其特征在于包含由阳离子部分和阴离子部分组成的离子液体和支持盐。所述电池用非水电解液的特征还在于离子液体的阳离子部分含有磷和氮。还具体公开双电层电容器用电解液，其特征在于包含由阳离子部分和阴离子部分组成的离子液体，所述离子液体的阳离子部分含有磷和氮。
Description
技术领域
本发明涉及电池用非水电解液和包含其的非水电解液电池以及双电层电容器用电解液和包含其的双电层电容器，更具体地涉及安全电解液，该安全电解液在其阳离子部分包括含有磷和氮的离子液体并且不具有着火-燃烧的危险性。
背景技术
最近，需要具有轻质、长使用寿命和高能量密度的电池作为电动汽车和燃料电池车辆用主要电源或辅助电源，或作为小尺寸电子器件用电源。对于此需求，将锂用作负极用活性物质的非水电解液电池作为具有高能量密度的电池之一而已知，这是因为锂的电极电势在金属中是最低的且每单位体积的电容大，不论一次电池和二次电池，都积极地研究了许多种这样的电池，而且将其部分实用化并供应至市场。例如，将非水电解液一次电池用作照相机、电子手表和各种后备存储器用电源。同样，将非水电解液二次电池用作笔记本型个人电脑、移动电话等用驱动电源，并进一步地研究它们，从而用作电动汽车和燃料电池车辆用主要电源或辅助电源。
在这些非水电解液电池中，因为作为负极用活性物质的锂与具有活性质子的化合物如水、醇或类似物激烈反应，所以用于这些电池的电解液限于非质子性有机溶剂如酯化合物、醚化合物或类似物。虽然非质子性有机溶剂与作为负极用活性物质的锂的反应性低，但是，例如如果大的电流在短路或类似情况下激烈流动和电池产生反常的热，将非质子有机溶剂蒸发和分解以产生气体，或该产生的气体和热引起电池的爆炸和着火，通过在短路或类似情况下产生的火花着火等等，则具有高的危险。
此外，双电层电容器为利用在电极和电解液之间形成的双电层的电容器，其中在电极表面上从电解液电吸收离子的循环为充电-放电循环，因此这与伴随质量传递的氧化-还原反应的循环为充电-放电循环的电池是不同的。因此，与该电池相比，双电层电容器在瞬间充电-放电特性上是优异的，进一步地，与电池相比，其具有如下许多优点：即使在充电-放电的重复中也大体上不会使瞬间充电-放电特性劣化，这是因为其不伴随化学反应；在该双电层电容器中简单和便宜的电路是足够的，因为在充电-放电中没有过电压；残余容量是可容易地理解的；在-30至90℃的宽温度范围内温度耐久性是良好的以及没有污染等。因此，广泛研究作为后备存储器等用低容量型、辅助电动汽车等的电源用中间容量型和用于蓄电池等用蓄电池组的替代品的高容量型的双电层电容器。
在双电层电容器的电极和电解液之间的接触界面中，将正负电荷以非常短距离的间隔相对地排列，从而形成双电层。因此，电解液起到用于形成双电层的离子源的作用，因此其与电极一样为支配双电层电容器基本特性的重要物质。作为电解液，至今已知有水性电解液、非水电解液、固体电解质等。
另一方面，自从1992年Wilkes等人的报道，离子液体作为常温下为液体且离子电导率优异的物质引起关注。在离子液体中，将阳离子通过静电吸引与阴离子键合、离子载体的数量非常大、粘度相对低和因而即使在常温下离子迁移率也高，因此离子液体具有非常高的离子电导率。此外，离子液体具有高的沸点和能够保持在液体状态的非常宽的温度范围，这是因为其由阳离子和阴离子组成。此外，离子液体可燃性低和热稳定性非常优异，因为其具有很小的蒸气压(参见J.Electroohem.Soc，144(1997)3881和″Function Creation and Application of IonicLiquid″，N.T.S，(2004))。离子液体具有这些各种优点，因此最近将其研究以应用于非水电解液二次电池和双电层电容器用电解液(参见JP-A-2004-111294和JP-A-2004-146346)。特别地，当将离子液体用于双电层电容器用电解液时，其也起到形成双电层的离子源的作用，因此其也具有不需要添加额外的支持电解液的优点。
发明内容
然而，本发明人已研究和发现，至今已知的离子液体通常包括有机基团以在常温下处于液体状态且其具有燃烧的危险，虽然其可燃性低。因此，发现即使添加至今已知的离子液体，电解液的着火-燃烧的危险也不能充分减小。此外，发现离子液体作为双电层电容器的电解液具有相对高的粘度和存在在将离子液体用作电解液的双电层电容器中低温特性不足或在高速放电时的电容器性能不足的问题。
因此，本发明的第一个目的是提供不具有着火-燃烧危险的安全的电池用非水电解液和包含这种电解液且具有高安全性的非水电解液电池。同样，本发明的第二个目的是提供低燃烧危险的且能够提高低温特性和在双电层电容器高速放电时的电容器性能的双电层电容器用电解液以及包含这种电解液、具有高安全性和低温特性且高速放电性能优异的双电层电容器。
本发明人已做了各种研究以实现上述第一目的，并发现通过将在其阳离子部分含有磷和氮的离子液体加入到电解液中或通过只由离子液体和支持盐中组成电解液能够使非水电解液的燃烧的危险极大地减小，而且通过将电解液应用至非水电解液电池中而使非水电解液电池的安全性高度地改进，结果完成了本发明。
即，根据本发明的电池用非水电解液包含由阳离子部分和阴离子部分分组成的离子液体和支持盐，其特征在于该离子液体的阳离子部分含有磷和氮。同样，根据本发明的非水电解液电池的特征在于包含电池用非水电解液、正极和负极。
根据本发明的电池用非水电解液优选由离子液体和支持盐组成。
根据本发明的非水电解液可进一步包含非质子性有机溶剂。当根据本发明的电池用非水电解液包含非质子性有机溶剂时，该电池用非水电解液优选包含不低于5体积％的离子液体。
在根据本发明的电池用非水电解液的优选实施方案中，离子液体的阳离子部分具有磷-氮双键。作为在其阳离子部分具有磷-氮双键的离子液体，特别优选由以下通式(I)表示的离子液体：
(NPR1 2)n (I)
[其中R1独立地为卤素或单价取代基，条件是R1中的至少一个为由以下通式(II)表示的离子取代基：
-N+R2 3X-(II)
(其中R2独立地为单价取代基或氢，条件是R2的至少一个不为氢，且R2可彼此键合以形成环；X-为单价阴离子)；n为3至15]。此外，通式(I)中的n优选为3或4，和优选通式(I)中R1的至少一个为由通式(II)表示的离子取代基和另一个为氟。
此外，本发明人已做了各种研究以实现上述第二目的，并发现：通过将在其阳离子部分含有磷和氮的离子液体加入到电解液中或通过只由离子液体组成电解液能够使非水电解液的燃烧的危险极大地减小，而且通过将电解液应用于双电层电容器中而使双电层电容器的低温特性和在高速放电时的电容器性能高度地改进，结果完成了本发明。
即，根据本发明所述的双电层电容器用电解液包含由阳离子部分和阴离子部分组成的离子液体，其特征在于该离子液体的阳离子部分含有磷和氮。同样，根据本发明的双电层电容器的特征在于包含双电层电容器用电解液、正极和负极。
根据本发明的双电层电容器用电解液优选由离子液体组成。
在根据本发明的双电层电容器用电解液的优选实施方案中，离子液体的阳离子部分具有磷-氮双键。作为在其阳离子部分具有磷-氮双键的离子液体，特别优选由通式(I)表示的离子液体。此外，通式(I)中的n优选为3或4，优选通式(I)中R1的至少一个为由通式(II)表示的离子取代基和另一个为氟。
根据本发明，能够提供包含在其阳离子部分含有磷和氮的离子液体且燃烧危险性低的电池用非水电解液。同样，能够提供包含这种电解液并具有高安全性的非水电解液电池。
根据本发明，能够进一步提供包括在其阳离子部分含有磷和氮、燃烧危险性低且能够提高双电层电容器的低温特性和在高速放电时的电容器性能的离子液体的双电层电容器用电解液。同样，能够提供包括这种电解液、具有高安全性和低温特性且高速放电性能优异的双电层电容器。
附图说明
图1为在离子液体的合成例1中得到的产物的1H-NMR的结果。
图2为在离子液体的合成例1中得到的产物的31P-NMR的结果。
图3为在离子液体的合成例1中得到的产物的19F-NMR的结果。
图4为在离子液体的合成例2中得到的产物的1H-NMR的结果。
图5为在离子液体的合成例2中得到的产物的31P-NMR的结果。
图6为在离子液体的合成例3中得到的产物的1H-NMR的结果。
图7为在离子液体的合成例3中得到的产物的31P-NMR的结果。
图8为在离子液体的合成例4中得到的产物的1H-NMR的结果。
图9为在离子液体的合成例4中得到的产物的31P-NMR的结果。
图10为在离子液体的合成例5中得到的产物的1H-NMR的结果。
图11为在离子液体的合成例5中得到的产物的31P-NMR的结果。
具体实施方式
<电池用非水电解液>
以下将详细描述根据本发明的电池用非水电解液。根据本发明的电池用非水电解液包含由阳离子部分和阴离子部分组成的离子液体和支持盐，其特征在于该离子液体的阳离子部分包含磷和氮。将包含在本发明的电池用非水电解液中的离子液体的阳离子部分分解以产生氮气、磷酸酯等，并能够有效地减小电池着火-燃烧的危险，这是因为通过产生的氮气的作用减少电解液燃烧的危险，和通过产生的磷酸酯或类似物的作用抑制组成电池的大分子材料的链分解。此外，当离子液体的阳离子部分含有卤素时，在意外燃烧中该卤素起到活性自由基捕获剂的作用，从而降低电解液的燃烧的危险。此外，当离子液体的阳离子部分含有有机取代基时，其具有屏蔽氧的效果，因为在燃烧中在隔膜上它形成了碳化物(烧焦物)。
组成本发明的电池用非水电解液的离子液体具有不高于50℃，优选不高于20℃的熔点。该离子液体由阳离子部分和阴离子部分组成，而且将该阳离子部分通过静电吸引与该阴离子部分键合。作为该离子液体优选在其阳离子部分具有磷-氮双键的离子性化合物，更优选由通式(I)表示的离子性化合物。
该通式(I)的化合物具有高的燃烧抑制效应，因为其为一种具有多个磷-氮双键的环磷腈化合物，而且其也具有离子特性，因为R1的至少一个为式(II)的离子取代基。
在通式(I)中，R1独立地为卤素或单价取代基，条件是R1中至少一个为由通式(II)表示的离子取代基。作为在R1中的卤素，优选提及氟、氯、溴等。在它们中，特别优选氟。作为在R1中的单价取代基，提及烷氧基、烷基、芳氧基、芳基、羧基、酰基等。作为该烷氧基，提及甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、丙氧基、含有双键的烯丙氧基和乙烯氧基、烷氧基取代的烷氧基如甲氧基乙氧基、甲氧基乙氧基乙氧基或其类似物等。作为该烷基，提及甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等。作为该芳氧基，提及苯氧基、甲基苯氧基、甲氧基苯氧基等。作为该芳基，提及苯基、甲苯基、萘基等。作为该酰基，提及甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、异丁酰基、戊酰基等。在这些单价取代基中，氢元素优选用卤素取代，而且作为该卤素，优选提及氟、氯、溴等。
在通式(I)中，考虑到起始材料的可用性，n为3至15，优选3至4，最优选3。
通过将-NR2 3主要通过静电吸引与X键合来形成由通式(II)表示的取代基。因此，具有式(II)的离子取代基的式(I)的离子性化合物具有离子特性。
在通式(II)中，R2独立地为单价取代基或氢，条件是R2的至少一个不为氢和可将R2彼此键合以形成环。作为在R2中的单价取代基，提及烷基、芳基等。作为该烷基，提及甲基、乙基、丙基、丁基、戊基等。作为该芳基，提及苯基、甲苯基、萘基等。当将多个R2彼此键合以形成环时，作为通过键合三个R2中任何两个形成的环，提及氮杂环烷环如氮丙啶环、氮杂环丁烷环、吡咯烷环、哌啶环等，和具有通过将在氮杂环烷环中的亚甲基用羰基取代而形成的结构的氮杂环烷酮环，作为通过键合三个R2形成的环，提及吡啶环等。在这些单价取代基中，可将氢元素用卤素或其类似物取代。
在通式(II)中，X-为单价阴离子。作为在通式(II)的X-中的单价阴离子，提及F-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、CF3SO3 -、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(C3F7SO2)2N-、(CF3SO2)(C2F5SO2)N-、(CF3SO2)(C3F7SO2)N-、(C2F5SO2)(C3F7SO2)N-等。
在通式(I)的离子性化合物中，R1的至少一个为由通式(II)表示的离子取代基，考虑到离子性化合物的不燃性，另一个优选为氟。
该离子性化合物的生产方法不特别限定。例如，可使由以下通式(III)表示的环磷腈化合物与由以下通式(IV)表示的伯胺、仲胺或叔胺反应，从而生产由以下通式(V)表示的离子性化合物。
通式(III)：
(NPR3 2)n (III)
[其中，R3独立地为卤素或单价取代基，条件是R3的至少一个为氯；n为3至15]。
通式(IV)：
NR2 3 (IV)
[其中，R2与上述的意义相同]
通式(V)：
(NPR4 2)n (V)
[其中，R4独立地为卤素或单价取代基，条件是R4的至少一个为由以下通式(VI)表示的离子取代基：
-N+R2 3Cl- (VI)
(其中，R2与上述的意义相同)；n与上述的意义相同](即，其中在式(II)中的X-为Cl-的由通式(I)表示的离子性化合物)。
此外，如果必要，可用另一单价阴离子将由通式(V)表示的离子性化合物中的氯离子取代。例如，可使由通式(V)表示的离子性化合物与由以下通式(VII)表示的盐(离子交换试剂)反应(进行离子交换反应)，从而生产由通式(I)表示的离子性化合物。
通式(VII)：
A+X- (VII)
[其中，A+为单价阳离子，X-为单价阴离子]
虽然仅通过将由通式(III)表示的环磷腈化合物与由通式(IV)表示的胺混合能够生产由通式(V)表示的离子性化合物，但所得的式(V)的离子性化合物可能是不稳定的并难以分离。因此，优选将由式(III)表示的环磷腈化合物和由式(IV)表示的胺加入到由水相和有机相组成的两相体系中并使其反应，从而生产由通式(V)表示的离子性化合物。在此方法中，由式(III)的环磷腈化合物和式(IV)的胺主要存在于有机相中，而所得的式(V)的离子性化合物因为具有离子特性所以主要存在于水相中。因此，将水相与有机相分离，然后根据已知的方法将水相中的水干燥，从而离析式(V)的离子性化合物，而且该离析的式(V)的离子性化合物在大气下稳定地存在。
在通式(III)中，R3独立地为卤素或单价取代基，条件是R3的至少一个为氯。将式(IV)的胺连接在式(III)中的R3为氯的部分。因此，通过调节与作为起始材料的式(III)的环磷腈化合物的骨架中的磷键合的氯的数量能够控制由式(VI)表示并将其引入式(V)的离子性化合物中的离子取代基的数量。
在通式(III)的R3中，作为卤素，优选提及氟、溴等和氯。在它们中，特别优选氯和氟。另一方面，作为在R3中的单价取代基，提及与在R1中的单价取代基的部分中所述的相同的取代基。此外，式(III)中的n为3至15，考虑到可用性，优选3至4，最优选3。
例如，通过以下方法能够合成由通式(III)表示的环磷腈化合物：将式(III)中所有的R3都为氯的商购可得的磷腈化合物用作起始材料，并将所有的氯用氟化试剂氟化，然后将烷氧基、胺基或其类似物引入要用氯取代的目标位置，之后再用氯化试剂如HCl、光气或其类似物进行氯化的方法；计算要引入在式(III)中所有的R3都为氯的商购磷腈化合物中的氟的当量重量之后，将氟化试剂的必需量加入的方法等。通过改变在再氯化期间使用的氯化试剂或在氟化期间使用的氟化试剂的量或反应条件能够控制在式(III)的R3中的氯的数量。
在通式(IV)中，R2具有与通式(II)中的R2相同的意义，并独立地为单价取代基或氢，条件是R2的至少一个不为氢且R2可彼此键合以形成环。作为在式(IV)的R2中的单价取代基，提及与在式(II)的R2中的单价取代基的部分所述的相同的取代基。作为在式(IV)中通过键合三个R2中任何两个形成的环和通过键合三个R2形成的环，提及与在式(II)中通过键合三个R2中任何两个形成的环和通过键合三个R2形成的环的部分所述的相同的环。作为由式(IV)表示的胺，可具体地列举出脂肪族叔胺如三甲胺、三乙胺、三丙胺、三丁胺等，环状叔胺如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮等，芳香族叔胺如二烷基取代的苯胺，包括二甲基苯胺、吡啶等，芳香族伯胺如苯胺等。在它们中，优选叔胺。
在通式(V)中，R4独立地为卤素或单价取代基，条件是R4的至少一个为由通式(VI)表示的离子取代基。作为R4中的卤素，提及氟、氯、溴等。通过调节使用的式(IV)的胺等的量，部分R4可为氯。另一方面，作为R4中的单价取代基，提及与在R1中的单价取代基的部分所述的相同的取代基。此外，考虑到该起始材料的可用性，在式(V)中的n为3至15，优选3至4，最优选3。
在通式(VI)中，R2具有与在通式(II)中的R2相同的意义，并独立地为单价取代基或氢，条件是R2的至少一个不为氢，且R2可彼此键合以形成环。作为式(VI)的R2中的单价取代基，提及与式(II)的R2中的单价取代基的部分所述的相同的取代基。作为在式(VI)中通过键合三个R2中任何两个形成的环和通过键合三个R2形成的环，提及与在式(II)中通过键合三个R2中任何两个形成的环和通过键合三个R2形成的环的部分所述的相同的环。
在式(V)的离子性化合物的生产中，依赖于引入的胺的目标量可适当地选择使用的式(IV)的胺的量，例如，优选基于每1mol式(III)的环磷腈化合物的R3中的氯为1至2.4mol的范围。
在式(III)的环磷腈化合物与式(IV)的胺反应期间的反应温度不特别限定，但优选20℃至80℃的范围，而且该反应在室温下充分进行。同样，反应压力不特别限定，该反应能够在大气压下进行。
在由水相和有机相组成的两相体系中，作为用于有机相的有机溶剂，优选与水不具有可混和性且能够溶解式(III)的环磷腈化合物和式(IV)的胺的溶剂，具体地优选低极性溶剂如氯仿、甲苯等。使用的水相和有机相的量不特别限定，但水相的体积优选每1ml式(III)的环磷腈化合物为0.2至5ml的范围，有机相的体积优选每1ml式(III)的环磷腈化合物为2至5ml的范围。
在通式(VII)中，A+为单价阳离子，X-为单价阴离子。作为式(VII)的A+中的单价阳离子，提及Ag+、Li+等。作为式(VII)的X-中的单价阴离子，提及除Cl-之外的单价阴离子，具体地提及BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -和CF3SO3 -，以及酰亚胺离子如(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-、(C3F7SO2)2N-、(CF3SO2)(C2F5SO2)N-、(CF3SO2)(C3F7SO2)N-、(C2F5SO2)(C3F7SO2)N-等。当A+为Li+时，该酰亚胺离子优选为X-。这是因为该酰亚胺离子与具有小离子半径的Li+相比具有大的离子半径，因而由于离子半径不同导致阳离子与阴离子之间充分地反应(硬/软-酸/碱原理)而且取代反应良好地进行。另一方面，当A+为Ag+时，能够使用几乎每个阴离子。当将Ag+X-用作式(VII)的盐时，AgCl沉淀出来以致也容易除去杂质。
在式(I)的离子性化合物的生产中，依赖于式(V)的离子性化合物中氯离子的量，可适当地选择使用的式(VII)的盐的量，例如，优选基于每1mol式(V)的离子性化合物中的氯离子为1至1.5mol的范围。
此外，在式(V)的离子性化合物与式(VII)的盐反应期间的反应温度不特别限定，但优选室温至50℃的范围，而且该反应在室温下充分进行。同样，反应压力不特别限定，该反应能够在大气压下进行。
式(V)的离子性化合物与式(VII)的盐的反应优选在水相中进行。当使式(V)的离子性化合物与由其中A+为Ag+的式(VII)表示的银盐反应时，将产生氯化银作为副产物，而且该氯化银在水中具有非常低的溶解性。因此，当在水相中进行该反应时，易于除去该副产物。根据已知的方法通过蒸发水相中的水可进行从水相中离析作为目标化合物的式(I)的离子性化合物。水相的体积不特别限定，但优选在基于每1ml式(V)的离子性化合物为2至5ml的范围内。
作为用于本发明的电池用非水电解液的支持盐，优选起到锂离子用离子源作用的支持盐。该支持盐不特别限定，但优选包括锂盐如LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6、LiC4F9SO3、Li(CF3SO2)2N、Li(C2F3SO2)2N等。这些支持盐可单独使用或两种以上组合使用。在本发明的电池用非水电解液中的支持盐的浓度优选0.2至1.5mol/L(M)，更优选0.5至1mol/L的范围。当该支持盐的浓度低于0.2mol/L时，不能充分确保该电解液的电导率，在电池的放电特性和充电特性中可引起故障，而当其超过1.5mol/L时，该电解液的粘度增加，不能确保锂离子的充分的迁移率，因此不能确保该电解液的充分的电导率，在电池的放电特性和充电特性中可引起与上述情况下同样的故障。
本发明的电池用非水电解液优选由离子液体和支持盐组成，但为了任何目的，可包含已知的通常用于电池用非水电解液的添加剂等。特别地，本发明的电池用非水电解液可包含非质子性有机溶剂。作为该非质子性有机溶剂，优选提及酯如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二苯酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)、γ-戊内酯、甲酸甲酯(MF)等；和醚例如1，2-二甲氧基乙烷(DME)、四氢呋喃(THF)等。在它们中，优选碳酸亚丙酯、1，2-二甲氧基乙烷和γ-丁内酯作为一次电池的非水电解液用非质子性有机溶剂，优选碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和甲酸甲酯作为二次电池的非水电解液用非质子性有机溶剂。此外，在介电常数高和支持盐的溶解性优异的观点上优选环状酯，而在它们具有低粘度和使电解液的粘度低的观点上优选链酯和链醚。这些非质子性有机溶剂可单独使用或两种以上组合使用。就此而论，考虑到该电解液的安全性，在该电解液中的离子液体的含量优选不低于5体积％。
<非水电解液电池>
然后，将详细描述根据本发明的非水电解液电池。本发明的非水电解液电池包含上述电池用非水电解液、正极和负极，如果必要，可设置有通常用于非水电解液电池的技术领域种的其他构件例如隔膜等，以及可为一次电池或二次电池。
本发明的非水电解液电池中的正极用活性材料在一次电池和二次电池之间部分地不同。例如，作为非水电解液一次电池的正极用活性材料，优选提及氟化石墨[(CFx)n]、MnO2(可将其电化学或化学合成)、V2O5、MoO3、Ag2CrO4、CuO、CuS、FeS2、SO2、SOCl2、TiS2等。在它们中，优选MnO2和氟化石墨，这是因为它们的容量和安全性高、放电电势高和对电解液的润湿性优异。这些正极用活性材料可单独使用或两种以上组合使用。
另一方面，作为非水电解液二次电池的正极用活性材料，优选提及金属氧化物如V2O5、V6O13、MnO2、MnO3等；含锂的复合氧化物如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFeO2、LiFePO4等；金属硫化物如TiS2、MoS2等；导电性聚合物如聚苯胺等。该含锂复合氧化物可为包含选自由Fe、Mn、Co和Ni组成的组中的两种或三种过渡金属的复合氧化物。在此情况下，该复合氧化物由LiFexCoyNi(1-x-y)O2(其中0≤x＜1、0≤y＜1、0＜x+y≤1)、LiMnxFeyO2-x-y等表示。在它们中，特别优选LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4，这是因为它们的容量高、安全性高和对电解液的润湿性优异。这些正极用活性材料可单独使用或两种以上组合使用。
本发明的非水电解液电池中的负极用活性材料在一次电池和二次电池之间部分地不同。例如，作为非水电解液一次电池的负极用活性材料，提及锂金属自身、锂合金等。作为与锂成合金的金属，提及Sn、Pb、Al、Au、Pt、In、Zn、Cd、Ag、Mg等。在它们中，从毒性和沉积量的丰度的观点，优选Al、Zn和Mg。这些负极用活性材料可单独使用或两种以上组合使用。
另一方面，作为非水电解液二次电池的负极用活性材料，优选提及锂金属本身、锂与Al、In、Sn、Si、Pb、Zn的合金或类似物、含炭材料如掺杂锂的石墨等。在它们中，在安全性较高和对电解液的润湿性优异的点上，优选含炭材料如石墨等，并特别优选石墨。作为该石墨，提及天然石墨、人造石墨、中间相碳微珠(MCMB)等，进一步提及石墨化的碳和不可石墨化的碳。这些负极用活性材料可单独使用或两种以上组合使用。
如果必要，可将正极和负极与导电剂和粘结剂混合。作为该导电剂，提及乙炔黑等，作为该粘结剂，提及聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)等。可将这些添加剂以与传统情况下相同的配混比例配混。
正极和负极的形状不特别限定，但可从公知的形状中适当地选择作为电极。例如，提及片状、圆柱状、板形、螺旋状等。
作为用于本发明的非水电解液的其他构件，提及隔膜，其在非水电解液电池中插入正极和负极之间并起到防止由于电极之间接触导致的电流短路的作用。作为该隔膜的材料，优选提及能够确保防止电极之间的接触、且可使电解液通过或浸渍的材料，例如由合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、纤维素类树脂、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯或类似物制成的无纺布、薄层膜等。在它们中，特别优选具有约20-50μm厚度和由聚丙烯或聚乙烯制成的微孔膜和由纤维素类树脂、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯或类似物制成的膜。在本发明中，除了上述隔膜以外还可优选使用各种公知的通常用于该电池的构件。
根据本发明的上述非水电解液电池的形状不特别限定，但优选提及各种公知的形状如硬币型、纽扣型、纸型、多边形的柱型或螺旋形结构等。在纽扣型的情况下，可通过制备片状正极和负极并在该正负极之间夹入隔膜来制造非水电解液电池。同样，在螺旋形结构的情况下，可通过制作片状正极、夹入集电极、在其上叠置片状负极，然后将它们卷绕等来制造非水电解液电池。
<双电层电容器用电解液>
然后，以下将详细描述根据本发明的双电层电容器用电解液。根据本发明的双电层电容器用电解液包含由阳离子部分和阴离子部分组成的离子液体，其特征在于该离子液体的阳离子部分包含磷和氮。在本发明的双电层电容器用电解液中，离子液体起到用于形成双电层的离子源的作用，因此不需要添加额外的支持盐。此外，本发明的双电层电容器用电解液能够改进电容器的低温特性，这是因为其具有相对低的粘度，还能够改进电容器的高速放电性能，这是因为在电解液中离子载体的数量非常大，即使在常温下离子迁移率也高，而且离子电导率非常高。此外，将包括在本发明的双电层电容器用电解液中的离子液体的阳离子部分分解，从而产生氮气、磷酸酯等，并能够有效地减少电容器的着火-燃烧的危险，这是因为通过产生的氮气减少该电解液的燃烧的危险以及通过产生的磷酸酯或类似物的作用抑制构成电容器的大分子材料的链分解。此外，当该离子液体的阳离子部分含有卤素时，该卤素在意外燃烧中起到活性自由基捕获剂的作用，从而降低该电解液的燃烧的危险。此外，当该离子液体的阳离子部分含有有机取代基时，其具有屏蔽氧的效果，因为在燃烧中在隔膜上其形成碳化物(烧焦物)。
构成本发明的双电层电容器用电解液的离子液体具有不高于50℃，优选不高于20℃的熔点。该离子液体由阳离子部分和阴离子部分组成，而且将该阳离子部分通过静电吸引与该阴离子部分键合。作为该离子液体，优选提及在其阳离子部分具有磷-氮双键的离子性化合物，更优选由通式(I)表示并在电池用非水电解液的部分中详细描述的离子性化合物。
本发明的双电层电容器用电解液优选由离子液体组成，但为了任何目的，可包含通常用于双电层电容器用电解液的已知添加剂等。就此而论，考虑到电解液的安全性，电解液中离子液体的含量优选不低于3体积％。
<双电层电容器>
然后，将详细描述本发明的双电层电容器。根据本发明的双电层电容器包含电解液、正极和负极，如果必要，可设置有通常用于双电层电容器的技术领域中的其他构件例如隔膜等。根据本发明的双电层电容器包含上述含有离子液体的电解液，因此其具有高安全性和优异的低温特性以及高速放电性能。
根据本发明的双电层电容器的正极和负极不特别限定，但优选通常的多孔碳类可极化电极。该电极通常优选具有此性质以致比表面积和堆积比重(bulk gravity)高和其为电化学无活性的以及电阻率低等。作为多孔碳，优选提及活性碳等。作为根据本发明的双电层电容器的正极和负极，可使用石墨及多孔碳。
该电极通常含有多孔碳如活性碳或类似物，如果必要，可含有其他组分如导电剂、粘结剂等。适合用作电极的活性碳的原料不特别限定，但优选包括酚醛树脂、各种耐热性树脂、沥青等。作为该耐热性树脂，优选提及树脂如聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚醚酮、双马来酰亚胺三嗪、芳族聚酰胺、氟树脂、聚亚苯基、聚苯硫醚等。它们可单独使用或两种以上组合使用。从使比表面积更高以增大双电层电容器的容量的观点上，作为该活性碳的形状，优选为粉末、纤维布料等。同样，为了增大双电层电容器的容量的目的，可使该活性碳进行处理如热处理、拉伸、真空高温处理、辊压(rolling)或类似处理。
用于电极的导电剂不特别限定，但包括石墨、乙炔黑等。同样，用于电极的粘结剂不特别限定，但包括聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)等。
根据本发明的双电层电容器除了上述正极和负极和电解液之外，优选包括隔膜、集电极、容器等，并可进一步设置有各种已知的通常用于双电层电容器的构件。此时，为了防止双电层电容器短路等，将隔膜插入正极和负极之间。该隔膜不特别限定，但优选使用已知的通常用作双电层电容器用隔膜的隔膜。作为该隔膜的材料，优选提及微孔膜、无纺布、纸等。具体地，优选提及由合成树脂如聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯或类似物制成的无纺布、薄层膜等。在它们中，特别优选具有约20至50μm厚度的聚丙烯或聚乙烯的微孔膜。
该集电极不特别限定，但优选使用已知的通常用作双电层电容器用集电极的集电极。作为集电极，优选其耐电化学腐蚀性、耐化学腐蚀性、加工性和机械强度优异及成本低，并优选由铝、不锈钢、导电性树脂或类似物制成的集电极层。
该容器不特别限定，但优选提及已知的通常用作双电层电容器用容器的容器。作为该容器的材料，优选铝、不锈钢、导电性树脂等。
根据本发明的双电层电容器的形状不特别限定，但优选提及各种已知的形状如筒型(圆筒形、正方形)、平坦型(硬币型)等。可将双电层电容器用作电动汽车和燃料电池车辆用主要电源或辅助电源，以及用作各种电子器件、工业仪表和飞机仪表等的后备存储用电源、玩具的电磁保持、无线设备、气体设备、闪光水加热器等用电源以及表如腕表、挂钟、太阳能表、AGS腕表等用电源。
<实施例>
在本发明的说明中给出以下实施例，但不受下述实施例的任何限定。
(离子液体的合成例1)
制备由5g水和5g氯仿组成的两相体系，并将5ml三乙胺和5ml由其中n为3，六个R3中一个为氯和其他5个为氟的通式(III)表示的环磷腈化合物按顺序逐滴加入到该两相体系中。用搅拌器搅拌该两相体系，然后随着反应观察热产生。搅拌3分钟后，收集水相并将水蒸发，从而生产白色晶体。将其在减压下进一步干燥，从而得到5.2g白色晶体(产率：53％)。然后，将2g该所得的白色晶体和2.2g AgBF4溶解于20ml水中并搅拌30分钟，然后收集水相，将水蒸发从而保留纯净的液体。在减压下将该纯净的液体进一步干燥，从而得到1.8g离子液体A(产率：79％)。将该所得的离子液体A溶解于氧化氘中并通过1H-NMR、31P-NMR和19F-NMR分析，从而确定该离子液体A由其中n为3，6个R1中5个为氟和另一个为-N+(CH2CH2)3BF4 -的通式(I)表示。该产物的1H-NMR的结果示于图1中、该产物的31P-NMR的结果示于图2中、该产物的19F-NMR的结果示于图3中，该反应途径如下所示。
(离子液体的合成例2)
制备由5g水和5g氯仿组成的两相体系，将5ml N-甲基-2-吡咯烷酮和5ml由其中n为3，六个R3中一个为氯和其他5个为氟的通式(III)表示的环磷腈化合物按顺序逐滴加入到该两相体系中。用搅拌器搅拌该两相体系，然后随着反应观察热产生。搅拌3分钟后，收集水相并将水蒸发，从而生产白色晶体。将其在减压下进一步干燥，从而得到3.6g白色晶体(产率：35.7％)。然后，将2g该所得的白色晶体和2.3g AgBF4溶解于20ml水中并搅拌30分钟，然后收集水相，将水蒸发从而保留纯净的液体。在减压下将该纯净的液体进一步干燥，从而得到1.21g离子液体B(产率：53.3％)。将该所得的离子液体B溶解于氧化氘中并通过1H-NMR分析，从而确定该离子液体B为由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为由通式(II)表示的离子取代基的通式(I)表示的离子性化合物，在通式(II)中，X-为BF4 -，R2中一个为甲基，另外两个R2彼此键合从而形成具有氮原子的2-氮杂环戊酮。该产物的1H-NMR的结果示于图4中，该产物的31P-NMR的结果示于图5中，该反应途径如下所示。
(离子液体的合成例3)
制备由15ml水和15ml氯仿组成的两相体系，将5ml吡啶和5ml由其中n为3，六个R3中一个为氯和其他5个为氟的通式(III)表示的环磷腈化合物按顺序逐滴加入到该两相体系中。然后在冷却下搅拌该两相体系，结果使白色晶体在氯仿相中沉淀。将其升温至室温并搅拌，从而白色晶体消失。氯仿相在反应之前是无色的，但是反应之后变得混浊。通过使用吸液管收集水相并将其蒸发，然后通过使用真空泵将水蒸发掉，从而得到5.2g白色晶体(产率：57％)。然后，将2g该所得的白色晶体和2.3gAgBF4溶解于20ml水中并搅拌30分钟，然后收集水相，将水蒸发从而保留纯净的液体。在减压下将该纯净的液体进一步干燥，从而得到1.4g离子液体C(产率：60％)。将该所得的离子液体C溶解于氧化氘中并通过1H-NMR分析，从而确定该离子液体C为由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为-N+C5H5BF4 -的通式(I)表示的离子性化合物C。该产物的1H-NMR的结果示于图6中，该产物的31P-NMR的结果示于图7中，该反应途径如下所示。
(离子液体的合成例4)
制备由15ml水和15ml氯仿组成的两相体系，将5ml苯胺和5ml由其中n为3，六个R3中一个为氯和其他5个为氟的通式(III)表示的环磷腈化合物按顺序逐滴加入到该两相体系中。然后在冷却下搅拌该两相体系，结果使白色晶体在氯仿相中沉淀。将其升温至室温并搅拌，从而白色晶体消失。氯仿相在反应之前是无色的，但是反应之后变得混浊。通过使用吸液管收集水相并将其蒸发，然后通过使用真空泵将水蒸发掉，从而得到4.8g白色晶体(产率：54％)。然后，将2g该所得的白色晶体和2.3gAgBF4溶解于20ml水中并搅拌30分钟，然后收集水相，将水蒸发从而保留纯净的液体。在减压下将该纯净的液体进一步干燥，从而得到1.6g离子液体D(产率：72％)。将该所得的离子液体D溶解于氧化氘中并通过1H-NMR分析，从而确定该离子液体D为由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为-N+H2C6H5BF4 -的通式(I)表示的离子性化合物D。该产物的1H-NMR的结果示于图8中，该产物的31P-NMR的结果示于图9中，该反应途径如下所示。
(离子液体的合成例5)
制备由15ml水和15ml氯仿组成的两相体系，将5ml二甲基苯胺和5ml由其中n为3，六个R3中一个为氯和其他5个为氟的通式(III)表示的环磷腈化合物按顺序逐滴加入到该两相体系中。然后在冷却下搅拌该两相体系，结果使白色晶体在氯仿相中沉淀。将其升温至室温并搅拌，从而白色晶体消失。氯仿相在反应之前是无色的，但是反应之后变得混浊。通过使用吸液管收集水相并将其蒸发，然后通过使用真空泵将水蒸发掉，从而得到5.1g白色晶体(产率：52％)。然后，将2g该所得的白色晶体和2.3g AgBF4溶解于20ml水中并搅拌30分钟，然后收集水相，将水蒸发从而保留纯净的液体。在减压下将该纯净的液体进一步干燥，从而得到1.5g离子液体E(产率：65％)。将该所得的离子液体E溶解于氧化氘中并通过1H-NMR分析，从而确定该离子液体E为由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为-N+(CH3)2C6H5BF4 -的通式(I)表示的离子性化合物E。该产物的1H-NMR的结果示于图10中，该产物的31P-NMR的结果示于图11中，该反应途径如下所示。
(离子液体的合成例6)
使2g三乙胺和由其中n为3，六个R3中一个为氯和其他5个为氟的通式(III)表示的环磷腈化合物的反应产物，与1.5gLiCF3SO3反应，进一步与1g LiCF3SO3反应并将其过滤，从而得到1.54g离子液体F[由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为-N+(CH2CH2)3·CF3SO3 -的通式(I)表示的离子液体](产率：61％)，对于三乙胺和由通式(III)表示的环磷腈化合物的反应产物，将其以与离子液体的合成例1中相同的方式合成。
(离子液体的合成例7)
除了使用AgPF6代替AgBF4之外，以与离子液体的合成例1中相同的方式得到离子液体G。通过1H-NMR分析该所得的离子液体G，从而确定该离子液体G由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为-N+(CH2CH2)3PF6 -的通式(I)表示。
(离子液体的合成例8)
除了使用AgPF6代替AgBF4之外，以与离子液体的合成例4中相同的方式得到离子液体H。通过1H-NMR分析该所得的离子液体H，从而确定该离子液体H由其中n为3，6个R1中5个为氟及另一个为-N+H2C6H5PF6 -的通式(I)表示。
(离子液体的合成例9)
除了使用AgPF6代替AgBF4之外，以与离子液体的合成例5中相同的方式得到离子液体I。通过1H-NMR分析该所得的离子液体I，从而确定该离子液体I由其中n为3，6个R1中5个为氟和另一个为-N+(CH3)2C6H5PF6 -的通式(I)表示。
(实施例1)
将LiPF6(支持盐)在1mol/L(M)浓度下溶解于如上所述合成的离子液体A中，从而制备非水电解液。通过以下方法评价如此得到的非水电解液的安全性。结果示于表1中。
(1)电解液的安全性
根据UL(Underwriting Laboratory)标准的UL94HB法规定的方法通过在大气环境下测量着火的火焰的燃烧行为来评价电解液的安全性。在此情况下，也观察可燃性、燃烧性、碳化物的形成和二次着火的现象。具体地，基于UL测试标准，通过将1.0ml电解液渗入不燃性的石英纤维中制备127mm×12.7mm的试验片。此时，“不燃性”是指测试火焰不会使测试片着火的特性(燃烧长度：0mm)，“阻燃性”是指着火的火焰达不到25mm线处并且在落下物中没有观察到着火的特性，“自熄性”是指着火的火焰在25-100mm的线处熄灭并且在落下物中没有观察到着火的特性，及“燃烧性”是指着火的火焰超过100mm线的特性。
<制备锂二次电池>
然后，将锂-钴复合氧化物(LiCoO2)或锂-锰复合氧化物(LiMn2O4)用作正极用活性材料，并将此复合氧化物、作为导电剂的乙炔黑以及作为粘结剂的氟碳树脂以质量比为90∶5∶5来混合并分散在N-甲基吡咯烷酮中，从而制备浆料，将该浆料施涂至作为正极用集电极的铝箔上，将其干燥，然后以16mmφ的盘形冲压，从而制作正极。另一方面，将锂箔(厚度：0.5mm)在16mmφ下冲压，从而形成负极。然后，将正极和负极通过用电解液浸渍的隔膜(微孔膜：聚丙烯制)间隔而叠置，并将其作为正极端子容纳于不锈容器中，以及将用作负极端子的不锈密封板通过聚丙烯垫圈密封，从而制备具有4mAh容量的CR2016型的硬币型电池(锂二次电池)。通过以下方法测量如此得到的电池的初期放电容量和10个循环后的放电容量，从而得到示于表1的结果。
(2)初期放电容量和10个循环后的放电容量
在20℃的大气中，在上限电压：4.2V、下限电压：3.0V、放电电流：50mA和再充电电流：50mA的条件下，将电池充电和放电，并将此时测得的放电容量除以该电极的已知重量，从而确定该初期放电容量(mAh/g)。此外，在相同的放电-再充电条件下重复该放电-再充电直到10个循环，从而确定10个循环后的放电容量。
(实施例2-6)
将LiPF6(支持盐)在1mol/L(M)浓度下溶解于如上所述合成的离子液体B-F中，从而制备非水电解液。通过上述方法评价如此得到的非水电解液的安全性。此外，以与实施例1中相同的方式通过使用非水电解液制作锂二次电池，并测量初期放电容量和10个循环后的放电容量。结果示于表1中。
(比较例1)
通过将LiPF6以1mol/L浓度溶解于包含50体积％的碳酸亚乙酯(EC)和50体积％的碳酸二乙酯(DEC)的混合溶剂中制备非水电解液。通过上述方法评价如此得到的非水电解液的安全性。此外，以与实施例1中相同的方式通过使用该非水电解液制作锂二次电池，并测量初期放电容量和10个循环后的放电容量。结果示于表1中。
如从表1所见，包含在其阳离子部分含有磷和氮的离子液体和支持盐的电解液具有高安全性，而且在电池中通过使用该电解液能够改进锂二次电池的循环能力。
(实施例7-16和比较例2)
根据表2所示的配方通过将LiPF6以1mol/L浓度溶解于溶剂中制备非水电解液。在表2中，EC/PC/DMC为以质量比为1/1/3含有碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合有机溶剂。通过上述方法评价如此得到的非水电解液的安全性。此外，以与实施例1中相同的方式通过使用该非水电解液制作锂二次电池，并测量初期放电容量和20个循环后的放电容量。结果示于表2中。
如从表2所见，当包括非质子性有机溶剂时，具有不低于5体积％的离子液体含量的电解液的安全性变得非常高。
(实施例17)
将LiBF4(支持盐)以1mol/L(M)浓度溶解于如上所述合成的离子液体A中，从而制备非水电解液。通过上述方法评价如此得到的非水电解液的安全性。结果示于表3中。
<制备锂一次电池>
通过混合和捏合比例为8∶1∶1(质量比)的MnO2(正极用活性材料)、乙炔黑(导电剂)和聚偏二氟乙烯(粘结剂)，用刮板施涂该捏合的物质，在热风中(100-120℃)干燥并通过16mmφ的冲压机切割来制备正极。此外，正极的质量为20mg。此外，将在16mmφ下冲压的锂箔(厚度：0.5mm)用作负极，并将镍箔用作集电极。将正极和负极通过纤维素隔膜[TF4030，由Nippon Kodo Kami-kogyo Co.，Ltd.制造]彼此相对地设定，并将上述电解液注入和密封，从而制备CR 2016型锂一次电池(非水电解液一次电池)。在25℃的大气中，在1.5V下限电压下进行0.2C放电，从而测量如此得到的电池的放电容量。此外，将以与上述相同的方式制作的另一电池在120℃下保存60小时，以与上述相同的方式测量保存后在常温下的放电容量。此外，将在120℃下保存60小时后在常温下的放电容量除以刚制备后在常温下的放电容量，从而计算高温贮存后的放电容量残余率。结果示于表3中。
(实施例18-21)
将LiBF4(支持盐)以1mol/L(M)浓度溶解于如上所述合成的离子液体B-E中，从而制备非水电解液。通过上述方法评价如此得到的非水电解液的安全性。此外，以与实施例17中相同的方式通过使用非水电解液制作锂一次电池，测量刚制备之后的放电容量和高温贮存后的放电容量，并计算高温贮存后的放电容量残余率。结果示于表3中。
(比较例3)
通过将LiBF4以1mol/L浓度溶解于包含50体积％的碳酸亚丙酯(PC)和50体积％的1，2-二甲氧基乙烷(DME)的混合溶剂中制备非水电解液。通过上述方法评价如此得到的非水电解液的安全性。此外，以与实施例17中相同的方式通过使用该非水电解液制作锂一次电池，测量刚制备之后的放电容量和高温贮存后的放电容量，并计算高温贮存后的放电容量残余率。结果示于表3中。
如从表3所见，包含在其阳离子部分含有磷和氮的离子液体和支持盐的电解液具有高安全性，而且在电池中通过使用该电解液能够改进一次电池高温贮存后在常温下的放电容量，从而改进电池的高温贮存特性。
<离子液体的安全性>
通过将离子液体A-F自身而不是电解液渗入不燃的石英纤维中，以与上述电解液的安全性相同的方式评价如上所述合成的离子液体A-F自身的安全性。此外，评价商购可得的离子液体J的安全性用于比较。用于比较的离子液体J为N，N-二乙基-N-甲基-N-(2-甲氧基乙基)四氟硼酸铵[由KANTO CHEMICAL CO.，INC制造]。结果示于表4中。
<制备双电层电容器>
然后，将活性碳[AC，商品名：Kuractive-1500，由KurareChemical C o.，Ltd.制造]、乙炔黑(导电剂)和聚偏二氟乙烯(粘结剂)在质量比(活性碳：导电剂：粘结剂)为8∶1∶1下混合，从而得到混合物。称量100g该所得的混合物并放置于20mmφ的碳压力容器中，在室温下在150kgf/cm2的压力下生压，从而制备正极和负极(电极)。通过使用该所得的电极(正极和负极)、铝金属板(集电极，厚度：0.5mm)和聚丙烯/聚乙烯板(隔膜，厚度：25μm)并通过真空干燥充分干燥来装配电池。用作为电解液的离子液体A-F或J浸渍此电池，从而制备双电层电容器。通过以下方法测量如此得到的双电层电容器的低温特性和高速放电性能。结果示于表4中。
(3)双电层电容器的低温特性
在20℃或-10℃的大气中分别测量该所得双电层电容器的放电容量，并由其比值，即：
(在-10℃下的容量)/(在20℃下的容量)x100(％)
评价低温特性。该比值越大，低温特性越好。
(4)双电层电容器的高速放电性能
在1C或5C的时速下分别测量所得双电层电容器的放电容量，并由其比值，即：
(在5C下的容量)/(在1C下的容量)x100(％)
评价高速放电性能。该比值越大，高速放电性能越好。就此而论，1C是指将所得电容器的全部容量在1/1小时(60分钟)内放电的条件，5C是指将所得电容器的全部容量在1/5小时(12分钟)内放电的条件。
如从表4所见，包含在其阳离子部分含有磷和氮的离子液体的电解液具有高安全性，而且在电容器中通过使用该电解液能够改进双电层电容器的低温特性和高速放电性能。
Claims (9)
1.一种电池用非水电解液，其包含离子液体、支持盐和非质子性有机溶剂，所述离子液体由阳离子部分和阴离子部分组成，其中，
所述离子液体的阳离子部分含有磷和氮，
所述离子液体的阳离子部分具有磷-氮双键，
所述离子液体由以下通式(I)表示：
(NPR1 2)n (I)
通式(I)中，R1独立地为卤素或单价取代基，其中，R1的至少一个为由以下通式(II)表示的离子取代基，n为3至15，
-N+R2 3X-(II)
通式(II)中，R2独立地为单价取代基或氢，其中，R2的至少一个不为氢，且R2可彼此键合以形成环；X-为单价阴离子。
2.根据权利要求1所述的电池用非水电解液，其包括不低于5体积％的所述离子液体。
3.根据权利要求1所述的电池用非水电解液，其中所述通式(I)中的n为3或4。
4.根据权利要求1所述的电池用非水电解液，其中所述通式(I)中的R1的一个为由所述通式(II)表示的离子取代基和另一个为氟。
5.一种非水电解液电池，其包含根据权利要求1至4任一项所述的电池用非水电解液、正极和负极。
6.一种双电层电容器用电解液，其含有离子液体，所述离子液体由阳离子部分和阴离子部分组成，其中，
所述离子液体的阳离子部分含有磷和氮，
所述离子液体的阳离子部分具有磷-氮双键，
所述离子液体由通式(I)表示：
(NPR1 2)n (I)
通式(I)中，R1独立地为卤素或单价取代基，其中，R1的至少一个为由以下通式(II)表示的离子取代基，n为3至15，
-N+R2 3X-(II)
通式(II)中，R2独立地为单价取代基或氢，其中，R2的至少一个不为氢，且R2可彼此键合以形成环；X-为单价阴离子。
7.根据权利要求6所述的双电层电容器用电解液，其中所述通式(I)中的n为3或4。
8.根据权利要求6所述的双电层电容器用电解液，其中所述通式(I)中的R1的一个为由所述通式(II)表示的离子取代基和另一个为氟。
9.一种双电层电容器，其包含根据权利要求6至8任一项所述的双电层电容器用电解液、正极和负极。
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