CN103201806A - 双电层电容器用电解液 - Google Patents
双电层电容器用电解液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103201806A CN103201806A CN2011800542438A CN201180054243A CN103201806A CN 103201806 A CN103201806 A CN 103201806A CN 2011800542438 A CN2011800542438 A CN 2011800542438A CN 201180054243 A CN201180054243 A CN 201180054243A CN 103201806 A CN103201806 A CN 103201806A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer capacitor
- salt
- fluorine
- electrolyte
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 62
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 59
- -1 nitrile compound Chemical class 0.000 claims abstract description 52
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 49
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 82
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 73
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical group CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 23
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 22
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical class N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000001118 alkylidene group Chemical group 0.000 claims description 6
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JOROOXPAFHWVRW-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-(2,2,3,3,3-pentafluoropropoxy)propane Chemical compound FC(F)(F)C(F)C(F)(F)OCC(F)(F)C(F)(F)F JOROOXPAFHWVRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N glutaronitrile Chemical compound N#CCCCC#N ZTOMUSMDRMJOTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical class NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical class CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 18
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 15
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 15
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 15
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 12
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 description 11
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 11
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 11
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 8
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 8
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 7
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 5
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 5
- 150000005621 tetraalkylammonium salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 description 4
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101100136092 Drosophila melanogaster peng gene Proteins 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- MKTOIPPVFPJEQO-UHFFFAOYSA-N 4-(3-carboxypropanoylperoxy)-4-oxobutanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)OOC(=O)CCC(O)=O MKTOIPPVFPJEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 125000002704 decyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910001412 inorganic anion Inorganic materials 0.000 description 2
- HJOVHMDZYOCNQW-UHFFFAOYSA-N isophorone Chemical compound CC1=CC(=O)CC(C)(C)C1 HJOVHMDZYOCNQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002116 nanohorn Substances 0.000 description 2
- 125000001400 nonyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000002006 petroleum coke Chemical class 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 2,4-dimethylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CC(C)S(=O)(=O)C1 WKFQMDFSDQFAIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 3-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCS(=O)(=O)C1 CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016467 AlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150115013 DSP1 gene Proteins 0.000 description 1
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000598921 Homo sapiens Orexin Proteins 0.000 description 1
- 101001123245 Homo sapiens Protoporphyrinogen oxidase Proteins 0.000 description 1
- 239000013032 Hydrocarbon resin Substances 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282320 Panthera leo Species 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102100029028 Protoporphyrinogen oxidase Human genes 0.000 description 1
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000011549 displacement method Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AEHVMUMGWLAZNV-UHFFFAOYSA-N ethyl propan-2-yl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC(C)C AEHVMUMGWLAZNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229920006270 hydrocarbon resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- WFKAJVHLWXSISD-UHFFFAOYSA-N isobutyramide Chemical compound CC(C)C(N)=O WFKAJVHLWXSISD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- OJURWUUOVGOHJZ-UHFFFAOYSA-N methyl 2-[(2-acetyloxyphenyl)methyl-[2-[(2-acetyloxyphenyl)methyl-(2-methoxy-2-oxoethyl)amino]ethyl]amino]acetate Chemical compound C=1C=CC=C(OC(C)=O)C=1CN(CC(=O)OC)CCN(CC(=O)OC)CC1=CC=CC=C1OC(C)=O OJURWUUOVGOHJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N methyl propan-2-yl carbonate Chemical compound COC(=O)OC(C)C RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007581 slurry coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000007984 tetrahydrofuranes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 125000005208 trialkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/60—Liquid electrolytes characterised by the solvent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
- H01G9/035—Liquid electrolytes, e.g. impregnating materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有高耐电压且劣化少、长期可靠性、特别是膨胀抑制效果优异的双电层电容器。本发明的双电层电容器用电解液的特征在于,含有电解质盐溶解用溶剂(I)和电解质盐(II),电解质盐用溶剂(I)含有含氟链状醚和腈化合物。
Description
技术领域
本发明涉及双电层电容器用电解液和使用该电解液得到的双电层电容器。
背景技术
正极或负极的至少一个为可极化电极的双电层电容器的电解质盐溶解用溶剂,期望耐电压在3V以上而能够稳定使用的电解质盐溶解用溶剂,从该观点出发,提出了并用碳酸乙烯酯和作为氧化电位(耐电压)高的环状碳酸酯的碳酸丙烯酯(例如,参照专利文献1)。但是,其耐电压的限度止于2.7V附近。
另外,除此以外,以提高耐电压为目的,以使用含有环丁砜或其衍生物和特定的链状碳酸酯(链状碳酸酯)的非水类溶剂(例如,参照专利文献2)、改良安全性为目的,提出了组合有特定的电解质和含氟有机溶剂的电解液(例如,参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-208372号公报
专利文献2:日本特开平08-306591号公报
专利文献3:日本特开2001-143750号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在专利文献1和2的现有技术中,不能说必然均衡性良好地实现了高耐电压和长寿命这种双电层电容器所要求的特性。特别是专利文献2的电解液使电容器的内部电阻高,在长期可靠性的方面还有改善的余地。另外,在实施例中仅在扣式电池的小型蓄电设备中实施,而没有对在汽车用、产业用途中的负载均衡、电力再生、瞬时大电流供给中使用的卷绕型电池的评价。
另外,在上述的任一现有技术中,对于双电层电容器的膨胀也没有进行特别研究。本发明的目的在于提供一种具有高耐电压且劣化少、长期可靠性、特别是膨胀抑制效果优异的双电层电容器。
用于解决课题的方法
即,本发明涉及双电层电容器用电解液,其特征在于,含有电解质盐溶解用溶剂(I)和电解质盐(II),电解质盐溶解用溶剂(I)含有含氟链状醚和腈化合物。
上述含氟链状醚优选是下述式所示的化合物,
Rf1-O-Rf2
(式中,Rf1是碳原子数1~10的氟烷基,Rf2是碳原子数1~4的可以含有氟原子的烷基。)
上述含氟链状醚优选是选自HCF2CF2CH2OCF2CF2H、CF3CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3、CF3CF2CH2OCF2CFHCF3、HCF2CF2CH2OCH2CFHCF3和CF3CF2CH2OCH2CFHCF3中的一种以上。
上述腈化合物优选是下述式所示的化合物,
R1-(CN)n
(式中,R1是碳原子数1~10的烷基或者碳原子数1~10的亚烷基,n是1或2的整数。)
上述腈化合物优选是选自乙腈、丙腈和戊二腈中的至少一种的化合物。
上述腈化合物与含氟链状醚的体积比优选为10/90~99/1。
上述电解质盐(II)优选为三乙基甲基铵盐、四乙基铵盐或者螺联吡啶鎓盐。
另外,本发明还涉及具备上述电解液以及正极和负极的双电层电容器。
发明的效果
根据本发明,能够提供具有高耐电压且劣化少、而且长期可靠性、特别是膨胀抑制效果优异的双电层电容器。另外,由于耐电压高,所以能够积蓄的能量容量也变大,从而能够提供高能量容量的双电层电容器。
具体实施方式
本发明的双电层电容器用电解液含有特定的电解质盐溶解用溶剂(I)和电解质盐(II)。
本发明中所使用的特定的电解质盐溶解用溶剂(I)含有含氟链状醚(Ia)和腈化合物(Ib)。
作为含氟链状醚(Ia),例如,能够列举日本特开平8-37024号公报、日本特开平9-97627号公报、日本特开平11-26015号公报、日本特开2000-294281号公报、日本特开2001-52737号公报、日本特开平11-307123号公报等中记载的化合物。
其中,作为含氟链状醚(Ia),优选下式(Ia-1)所示的含氟链状醚,
Rf1-O-Rf2(Ia-1)
(式中,Rf1是碳原子数1~10的氟烷基,Rf2是碳原子数1~4的可以含有氟原子的烷基。)
上述式(Ia-1)中,与Rf2是非氟类的烷基时相比,当Rf2是含氟烷基时,抗氧化性和与电解质盐的相容性特别优异,并且具有很高的分解电压,凝固点低,从而能够维持低温特性,故而优选。
作为Rf1,例如,能够列举HCF2CF2CH2-、HCF2CF2CF2CH2-、HCF2CF2CF2CF2CH2-、C2F5CH2-、CF3CFHCF2CH2-、HCF2CF(CF3)CH2-、C2F5CH2CH2-、CF3CH2CH2-等碳原子数为1~10的氟烷基。这些之中,优选碳原子数为3~6的氟烷基。
作为Rf2,例如,能够列举碳原子数为1~4的非氟烷基、-CF2CF2H、-CF2CFHCF3、-CF2CF2CF2H、-CH2CH2CF3、-CH2CFHCF3、-CH2CH2C2F5等,这些之中,优选碳原子数为2~4的含氟烷基。
这些之中,从离子传导性良好的方面出发,优选Rf1是碳原子数为3~4的含氟烷基,Rf2是碳原子数为2~3的含氟烷基。
作为含氟链状醚(Ia)的具体例,例如,能够列举HCF2CF2CH2OCF2CF2H、CF3CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3、CF3CF2CH2OCF2CFHCF3、HCF2CF2CH2OCH2CFHCF3、CF3CF2CH2OCH2CFHCF3等的一种或两种以上,这些之中,从维持高分解电压和低温特性的方面出发,特别优选HCF2CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3、CF3CF2CH2OCF2CFHCF3、CF3CF2CH2OCF2CF2H。
作为腈化合物(Ib),能够列举下式(Ib-1)所示的腈化合物,
R1-(CN)n(Ib-1)
(式中,R1是碳原子数1~10的烷基或者碳原子数1~10的亚烷基,n是1或2的整数。)
上述式(Ib-1)中,n为1时,R1是碳原子数为1~10的烷基,n为2时,R1是碳原子数为1~10的亚烷基。
作为上述烷基,例如,可以列举甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等碳原子数为1~10的烷基,这些之中,优选甲基、乙基。
另外,作为亚烷基,例如,可以列举亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚辛基、亚壬基、亚癸基等碳原子数为1~10的亚烷基,这些之中,优选亚丙基、亚乙基。
作为腈化合物(Ib)的具体例,例如,能够列举乙腈(CH3-CN)、丙腈(CH3-CH2-CN)、戊二腈(NC-(CH2)3-CN)等,这些之中,从低电阻的观点出发,优选乙腈、丙腈。
本发明中所使用的电解质盐溶解用溶剂(I)只要含有上述含氟链状醚(Ia)和腈化合物(Ib)即可,但从提高长期可靠性的观点出发,能够含有环丁砜化合物。
作为上述环丁砜化合物,可以是非氟环丁砜化合物,也可以是含氟环丁砜化合物。
作为非氟环丁砜化合物,除了环丁砜,例如,还可以列举下式所示的非氟类环丁砜衍生物等。
(式中,R2是碳原子数1~4的氨基,m是1或2的整数。)
这些之中,优选以下的环丁砜和环丁砜衍生物。
作为含氟环丁砜化合物,能够例示日本特开2003-132944号公报中所记载的含氟环丁砜化合物,这些之中,可以优选地列举:
这些之中,作为环丁砜化合物,优选环丁砜、3-甲基环丁砜、2,4-二甲基环丁砜,特别优选环丁砜。
本发明的双电层电容器用电解液中所使用的电解质盐溶解用溶剂(I),通过组合含氟链状醚(Ia)和腈化合物(Ib),能够提高电容器的耐电压,降低内部电阻,进而能够提高长期可靠性,特别是提高电容器的膨胀抑制效果。
此外,在电解质盐溶解用溶剂(I)中,还可以根据需要配合环状碳酸酯(Ic)、链状碳酸酯(Id)等其它的溶剂。
作为环状碳酸酯(Ic),可以是非氟环状碳酸酯,也可以是含氟环状碳酸酯。
作为非氟环状碳酸酯,例如,能够例示碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯等。其中,从内部电阻的降低效果和低温特性的维持的观点出发,优选碳酸丙烯酯(PC)。
作为含氟环状碳酸酯,例如,能够例示单-、二-、三-或四-氟碳酸乙烯酯、三氟碳酸甲乙酯等。这些之中,从电容器的耐电压提高的观点出发,优选三氟碳酸甲乙酯。
作为链状碳酸酯(Id),可以是非氟链状碳酸酯,也可以是含氟链状碳酸酯。
作为非氟链状碳酸酯,能够例示碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲基异丙酯(MIPC)、碳酸乙基异丙酯(EIPC)、2,2,2-三氟甲乙基碳酸酯(TFEMC)等。其中,从内部电阻的降低效果、低温特性的维持的观点出发,优选碳酸二甲酯(DMC)。
作为含氟链状碳酸酯,例如,可以例举下述式(Id-1)所示的含氟碳酸酯、下述式(Id-2)所示的含氟碳酸酯、下述式(Id-3)所示的含氟碳酸酯等。
(式中,Rf1a是在末端具有式:(式中,X1a和X2a相同或者不同地为氢原子或氟原子)所示的部位并且优选含氟率为10~76重量%的氟烷基或烷基,优选碳原子数1~3的烷基;Rf2a是在末端具有上述式所示的部位或-CF3并且优选含氟率为10~76重量%的氟烷基。)
(式中,Rf1b是在末端具有-CF3并且优选含氟率为10~76重量%、具有醚键的含氟烷基;Rf2b是含氟率为10~76重量%、具有醚键的含氟烷基或含氟烷基。)
(式中,Rf1c是在末端具有式HCFX1c-(式中,X1c-是氢原子或氟原子)所示的部位并且含氟率为10~76质量%、具有醚键的含氟烷基;R2c是氢原子可以被氯原子取代的、在链中可以含有杂原子的烷基。)
作为能够使用的含氟链状碳酸酯的具体例,例如,优选下述式(Id-4):
中,Rf1d和Rf2d为H(CF2)2CH2-、FCH2CF2CH2-、H(CF2)2CH2CH2-、CF3CF2CH2-、CF3CH2CH2-、CF3CF(CF3)CH2CH2-、C3F7OCF(CF3)CH2-、CF3OCF(CF3)CH2-、CF3OCF2-等组合有含氟基的链状碳酸酯。
在含氟链状碳酸酯中,从内部电阻的降低效果、低温特性的维持的观点出发,优选以下的物质。
除此以外,作为含氟链状碳酸酯,能够使用以下的物质。
除此以外,作为环状碳酸酯(Ic)和链状碳酸酯(Id)以外的能够配合的其它溶剂,能够例示,例如,
例如,
含氟链状醚(Ia)与腈化合物(Ib)的体积比优选为90/10~1/99,更优选为40/60~1/99,更加优选为30/70~1/99。体积比处于该范围时,保持耐电压,内部电阻的降低效果优异,并且能够提高膨胀抑制效果。
含氟链状醚(Ia)和腈化合物(Ib)的合计在电解质盐溶解用溶剂(I)中所占的比例优选为50~100体积%,更优选为60~100体积%,更加优选为70~100体积%。
电解质盐溶解用溶剂(I)中含有含氟链状醚(Ia)和腈化合物(Ib)以外的其它溶剂时,其它溶剂的配合量优选低于电解质盐溶解用溶剂(I)中50体积%,更优选低于40体积%,更加优选低于30体积%。
在电解质盐溶解用溶剂(I)中添加上述环丁砜化合物时,该环丁砜化合物的配合量优选低于电解质盐溶解用溶剂(I)中50体积%,更优选低于40体积%,更加优选低于30体积%,特别优选低于20体积%。通过在上述范围内添加环丁砜化合物,能够提高长期可靠性,故而优选。
接着,说明作为本发明中使用的电解液的另一成分的电解质盐(II)。
本发明中能够使用的电解质盐(II)可以列举现有公知的铵盐、金属盐,除此以外,还可以列举液体状的盐(离子性液体)、无机高分子型的盐、有机高分子型的盐等。
根据电解液的使用目的,这些电解质盐有特别优选的化合物。作为适用于电容器的电解质盐,可以列举铵盐,但不限定于包括铵盐的所例示的具体例。此外,在电容器以外的用途中,能够适当使用其用途中公知的电解质盐。
接着,例示作为电容器用的电解质盐而优选的铵盐。
(IIA)四烷基季铵盐
能够优选例示式(IIA)所示的四烷基季铵盐。另外,从提高抗氧化性的观点出发,优选该铵盐的氢原子的一部分或全部被氟原子和/或碳原子数1~4的含氟烷基取代的四烷基季铵盐。
式(IIA):
(式中,R1a、R2a、R3a和R4a相同或者不同,均为碳原子数1~6的可以含有醚键的烷基;X-是阴离子。)
作为具体例,可以列举式(IIA-1)所示的四烷基季铵盐、式(IIA-2)所示的含有烷醚基的三烷基铵盐等。通过导入烷醚基,实现粘性的下降。
式(IIA-1):
(式中,R1a、R2a和X-与(IIA)相同;x和y相同或不同,为0~4的整数,并且x+y=4。)
式(IIA-2):
(式中,R5a是碳原子数1~6的烷基;R6a是碳原子数1~6的二价烃基;R7a是碳原子数1~4的烷基;z为1或2;X-是阴离子。)
作为阴离子X-,可以是无机阴离子也可以是有机阴离子。作为无机阴离子,可以列举AlCl4 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、TaF6 -、I-、SbF6 -等。作为有机阴离子,例如,可以列举CF3COO-、CF3SO3 -、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-等。
这些之中,从抗氧化性、离子解离性良好的观点出发,优选BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -。
作为四烷基季铵盐的优选具体例,可以列举Et4NBF4、Et4NClO4、Et4NPF6、Et4NAsF6、Et4NSbF6、Et4NCF3SO3、Et4N(CF3SO2)2N、Et4NC4F9SO3、Et3MeNBF4、Et3MeNClO4、Et3MeNPF6、Et3MeNAsF6、Et3MeNSbF6、Et3MeNCF3SO3、Et3MeN(CF3SO2)2N、Et3MeNC4F9SO3等,特别优选Et4NBF4、Et4NPF6、Et4NSbF6、Et4NAsF6、Et3MeNBF4、N,N-二乙基-N-甲基-N-(二甲氧基乙基)铵盐。
(IIB)螺联吡啶鎓盐
能够例示式(IIB)所示的螺联吡啶鎓盐。另外,从提高抗氧化性的观点出发,优选该螺联吡啶鎓盐的氢原子的一部分或全部被氟原子和/或碳原子数1~4的含氟烷基取代的螺联吡啶鎓盐。
式(IIB):
(式中,R8a和R9a相同或者不同,均为碳原子数1~4的烷基;X-是阴离子;n1为0~5的整数;n2为0~5的整数。)
阴离子X-的优选具体例与(IIA)相同。
该螺联吡啶鎓盐在溶解性、抗氧化性、离子传导性的方面优异。
(IIC)咪唑鎓盐
能有优选例示式(IIC)所示的咪唑鎓盐。另外,从提高抗氧化性的观点出发,优选该咪唑鎓盐的氢原子的一部分或全部被氟原子和/或碳原子数1~4的含氟烷基取代的咪唑鎓盐。
式(IIC):
(式中,R10a和R11a相同或者不同,均为碳原子数1~6的烷基;X-是阴离子。)
阴离子X-的优选具体例与(IIA)相同。
该咪唑鎓盐在粘性低以及溶解性良好的方面优异。
(IID)N-烷基吡啶鎓盐
能够例示式(IID)所示的N-烷基吡啶鎓盐。另外,从提高抗氧化性的观点出发,优选该N-烷基吡啶鎓盐的氢原子的一部分或全部被氟原子和/或碳原子数1~4的含氟烷基取代的N-烷基吡啶鎓盐。
式(IID):
(式中,R12a是碳原子数1~6的烷基;X-是阴离子。)
阴离子X-的优选具体例与(IIA)相同。
作为优选的具体例,例如,可以列举
该N-烷基吡啶鎓盐在粘性低以及溶解性良好的方面优异。
(IIE)N,N-二烷基吡啶鎓盐
能够例示式(IIE)所示的N,N-二烷基基吡啶鎓盐。另外,从提高抗氧化性的观点出发,优选该N,N-二烷基吡啶鎓盐的氢原子的一部分或全部被氟原子和/或碳原子数1~4的含氟烷基取代的N,N-二烷基吡啶鎓盐。
式(IIE):
(式中,R13a和R14a相同或者不同,均为碳原子数1~6的烷基;X-是阴离子。)
阴离子X-的优选具体例与(IIA)相同。
作为优选的具体例,例如,可以列举
该N,N-二烷基吡啶鎓盐在粘性低以及溶解性良好的方面优异。
这些铵盐中,(IIA)、(IIB)和(IIC)在溶解性、抗氧化性、离子传导性方面良好,故而优选,更加优选
(式中,Me为甲基;Et为乙基;X-、x、y与(IIA-1)相同。)
另外,作为电解质盐可以使用锂盐。作为锂盐,例如,优选LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiN(SO2C2H5)2。
另外,为了提高电容,可以使用镁盐。作为镁盐,例如,优选Mg(ClO4)2、Mg(OOC2H5)2等。
这些之中,从低温特性的维持的观点出发,优选四氟硼酸螺联吡啶鎓、四氟硼酸三乙基甲基铵或四氟硼酸四乙基铵。
电解质盐(II)的浓度根据要求的电流密度、用途、电解质盐的种类等而不同,优选为0.3摩尔/升以上,更优选为0.5摩尔/升以上,更加优选为0.8摩尔/升以上。另外,优选3.6摩尔/升以下,更优选为2.0摩尔/升以下,更加优选为1.6摩尔/升以下。
本发明中所使用的电解液通过使电解质盐(II)溶解在电解质盐溶解用溶剂(I)中来制备。
另外,本发明中的电解液也可以是组合在本发明的电解液使用的溶剂中溶解或者膨润的高分子材料而制成凝胶状(塑化后)的凝胶电解液。
作为这样的高分子材料,可以列举现有公知的聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、它们的改性体(日本特开平8-222270号公报、日本特开2002-100405号公报);聚丙烯酸类聚合物、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等氟树脂(日本特表平4-506726号公报、日本特表平8-507407号公报、日本特开平10-294131号公报);这些氟树脂与烃类树脂的复合体(日本特开平11-35765号公报、日本特开平11-86630号公报)等。特别期望将聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物作为凝胶电解液用高分子材料使用。
除此以外,也能够使用日本特开2006-114401号公报中记载的离子传导性化合物。
该离子传导性化合物是式(1-1)所示的在侧链具有含氟基的非晶性含氟聚醚化合物。
式(1-1):
P-(D)-Q (1-1)
式中,D为式(2-1):
-(D1)n-(FAE)m-(AE)p-(Y)q- (2-1)
(式中,D1为式(2a)所示的在侧链具有醚键的、具有含氟有机基团的醚单元,
式(2a):
(式中,Rf是可以具有交联性官能团的具有醚键的含氟有机基团;R15a是连结Rf和主链的基团或价键);
FAE为式(2b)所示的在侧链具有含氟烷基的醚单元,
式(2b):
(式中,Rfa为氢原子、可以具有交联性官能团的含氟烷基;R16a是连结Rfa和主链的基团或价键);
AE为式(2c)所示的醚单元,
式(2c):
(式中,R18a为氢原子、可以具有交联性官能团的烷基、可以具有交联性官能团的脂肪族环烃基或可以具有交联性官能团的芳香族烃基;R17a是连结R18a和主链的基团或价键);
Y为含有式(2d-1)~(2d-3)中的至少一种的单元:
n为0~200的整数;m为0~200的整数;p为0~10000的整数;q为1~100的整数;其中,n+m不为0,D1、FAE、AE和Y的结合顺序不特定;
P和Q相同或者不同,为氢原子、可以含有氟原子和/或交联性官能团的烷基、可以含有氟原子和/或交联性官能团的苯基、-COOH基、-OR19a(R19a为氢原子或者可以含有氟原子和/或交联性官能团的烷基)、酯基或者碳酸酯基(但是,D的末端为氧原子时不为-COOH基、-OR19a、酯基和碳酸酯基)。
在本发明中所使用电解液中,可以根据需要配合其它的添加剂。作为其它的添加剂,例如,可以列举金属氧化物、玻璃等,这些添加剂能够在不损害本发明的效果的范围内添加。
此外,本发明中使用的电解液优选不在低温(例如0℃、-20℃)中结冻或者析出电解质盐。具体而言,0℃中的粘度优选为100mPa·秒以下,更优选为30mPa·秒以下,特别优选为15mPa·秒以下。另外,具体而言,-20℃中的粘度优选为100mPa·秒以下,更优选为40mPa·秒以下,特别优选15mPa·秒以下。
本发明的双电层电容器优选正极和负极中的至少一个为可极化电极,作为可极化电极和不极化电极能够使用特开平9-7896号公报中详细记载的以下电极。
作为上述可极化电极,能够使用以活性炭作为主体的可极化电极,优选含有比表面积大的非活性炭和付与电子传导性的碳黑等导电剂的材料。可极化电极能够以各种方法形成。例如,混合活性炭粉末、碳黑和酚醛类树脂,压制成型后在不活泼气体气氛中和水蒸气气氛中进行烧制、活化,由此形成含有活性炭和碳黑的可极化电极。优选该可极化电极以导电性粘接剂与集电体接合。
另外,也能够在醇的存在下混炼活性炭、碳黑和结合剂,成型为片状,进行干燥,形成可极化电极。该结合剂例如可以使用聚四氟乙烯。另外,也能够混合活性炭粉末、碳黑、结合剂和溶剂制成浆料,将该浆料涂敷在集电体的金属箔上,进行干燥,形成与集电极一体化的可极化电极。
也可以在两个电极使用以活性炭作为主体的可极化电极,作为双电层电容器,但是,也能够使用在一侧使用不极化电极的结构,例如,组合以金属氧化物等电池活性物质为主体的正极和以活性炭为主体的可极化电极的负极得到的结构、组合以能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料为主体的负极或者锂金属、锂合金的负极和以活性炭为主体的可极化电极的结构也是可能的。
另外,也可以代替活性炭或者与之并用而使用碳黑、石墨、膨胀石墨、多孔碳、碳纳米管、碳纳米角(carbon nanohorn)、科琴黑等碳质材料。
作为不极化电极,优选使用以能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料为主体、在该碳材料中吸藏有锂离子的材料作为电极。此时,电解质使用锂盐。如果采用该结构的双电层电容器,还可以得到超过4V的耐电压。
电极制作时的浆料的制备中使用的溶剂优选溶解结合剂的溶剂,可以根据结合剂的种类,适当选择N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、异佛尔酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸二甲酯、乙醇、甲醇、丁醇或水。
作为可极化电极中使用的活性炭,有酚醛树脂类活性炭、椰子壳类活性炭、石油焦炭类活性炭等。这些之中,从得到大的电容的观点出发,优选使用石油焦炭类活性炭或酚醛树脂类活性炭。另外,在活性炭的活化处理中,有水蒸气活化处理法、溶解KOH活化处理法等,从得到更大的电容的观点出发,优选使用利用溶解KOH活化处理法得到的活性炭。
作为可极化电极中优选使用的导电剂,可以列举碳黑、科琴黑、乙炔黑、天然石墨、人造石墨、金属纤维、导电性氧化钛、氧化钌。可极化电极中使用的碳黑等导电剂的混合量,为了得到良好的导电性(低的内部电阻),并且,由于如果过多则制品的电容减小,优选在与活性炭的合计量中为1~50质量%。
另外,作为可极化电极中使用的活性炭,为了得到大电容且低内部电阻的双电层电容器,优选使用平均粒径为20μm以下且比表面积为1500~3000m2/g的活性炭。另外,作为用于构成以能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料为主体的电极的优选的碳材料,可以列举天然石墨、人造石墨、石墨化中间相碳微球、石墨化晶须、气相成长碳纤维、糠醇树脂的烧制品或酚醛清漆树脂的烧制品。
集电体只要是具有化学、电化学耐蚀性的集电体即可。作为以活性炭为主体的可极化电极的集电体,能够优选使用不锈钢、铝、钛或钽。这些之中,不锈钢或铝是在所得到的双电层电容器的特性和价格两个方面特别优选的材料。作为以能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料为主体的电极的集电体,优选使用不锈钢、铜或镍。
另外,为了在能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料中预先吸藏有锂离子,有(1)将粉末状的锂在能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料中混合的方法,(2)在由能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料和结合剂形成的电极上载置锂箔,在与电极电接触的状态下,将该电极浸渍在溶解有锂盐的电解液中,由此使锂离子化,在碳材料中摄入锂离子的方法,(3)在负极侧放置由能够可逆地将锂离子吸藏、脱离的碳材料和结合剂形成的电极,在正极侧放置锂金属,浸渍在将锂盐作为电解质的非水电解液中,流通电流,电化学地将锂以离子化的状态埋入碳材料中的方法。
作为双电层电容器,已知一般有卷绕型双电层电容器、叠层型双电层电容器、扣式双电层电容器等,本发明的双电层电容器也能够制成这些形式。
例如,卷绕型双电层电容器,将由集电体和电极层的叠层体(电极)构成的正极和负极隔着隔膜卷绕而制作卷绕元件,将该卷绕元件装入铝制等的壳体中,充满电解液、优选非水类电解液之后,用橡胶制的封口物封装来进行密封,由此组装得到。
作为隔膜,能够使用现有公知的材料和构成的隔膜。例如,可以列举聚乙烯多孔质膜、聚丙烯纤维、玻璃纤维、纤维素纤维的无纺布等。
另外,也能够是通过公知的方法,隔着电解液和隔膜叠层片状的正极和负极而得到的叠层型双电层电容器、用衬垫固定并隔着电解液和隔膜将正极和负极形成为纽扣型而得到的扣式双电层电容器。
此外,本发明的电解液除了对双电层电容器有用以外,对各种具备电解液的电化学设备的电解液也有用。作为电化学设备,可以列举锂二次电池、自由基电池、太阳能电池(特别是染料敏化太阳能电池)、燃料电池、各种电化学传感器、电致变色元件、电化学开关元件、铝电解电容器、钽电解电容器等,特别适用于锂二次电池。除此以外,也能够作为防静电用包覆材料的离子传导体等使用。
实施例
接着,基于实施例和比较例说明本发明,但是本发明不仅仅限定于这些例子。
实施例和比较例中的测定方法,采用以下方法。
(1)水性分散体或有机溶胶的固体成分浓度
在培养皿中收集10g PTFE等水性分散体或有机溶胶,根据在150℃加热约3小时之后称量得到的固体成分的质量,算出上述水性分散体或有机溶胶的质量和固体成分的质量的比例。
(2)平均粒径
将PTFE水性分散体调整为固体成分0.15质量%,装入电池中,将入射550nm的光时的透射率与利用透射电子显微镜照片测得的定方向径算出的数均一次粒径的关系总结为标准曲线,从所得到的标准曲线和对各试样测得的上述透射率来确定。
(3)标准比重(SSG)
根据ASTM D4895-89,基于水中置换法来测定。
(4)聚合物熔点
利用DSC装置(SEIKO公司制)测定3mg试样,以10℃/分钟的升温速度升温至熔点以上之后,以同样的速度冷却之后,以同样的速度升温,读取第二轮的熔融峰作为熔点。
(5)利用固体NMR的有机溶胶组合物中的PTFE颗粒和PVdF颗粒的组成比的测定
将有机溶胶组合物在120℃进行真空干燥,用固体NMR装置(BRUKER公司制)测定所得到的试样,基于所得到的谱中的来自PTFE的峰和来自PVdF的峰的面积比计算。
制备例1(PTFE颗粒的水性分散体的制备)
在容积为6L的带有搅拌机的SUS制的聚合槽中,加入将乳化剂CF3OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4调整为0.15质量%浓度的纯水3500g和颗粒状石蜡100g并密封。将槽内进行真空氮气置换之后,抽真空。之后,在85℃、265rpm边进行搅拌,边向槽内装入四氟乙烯(TFE)直至0.7MPaG。接着,用氮气向槽内压入溶解有525mg二琥珀酸过氧化物(DSP)的水溶液20g。再用氮气压入20g水洗净配管,使得反应管的途中没有液体残留。之后,使TFE压为0.8MPa,以265rpm进行搅拌,将内温保持于85℃。从导入DSP1个小时后,在20g纯水中溶解19mg过硫酸铵(APS),将其用氮气压入。再用氮气压入20g水洗净配管,使得反应管的途中没有液体残留。追加装入TFE,使得槽内压力保持为0.8MPa。在追加单体达到1195g的时刻停止搅拌,向槽内吹入气体,终止反应。将槽内冷却,在塑料容器中回收内容物,得到PTFE颗粒的水性分散体。利用干燥重量法测得的水性分散体的固体成分浓度为31.4质量%。另外,水性分散体的平均一次粒径为0.29μm。
为了测定标准比重和熔点,在去离子水中将所得到的PTFE颗粒的水性分散体500ml稀释为固体成分浓度为约15质量%,加入1ml硝酸,剧烈搅拌直至凝固,进行凝析,将所得到的凝集物在145℃干燥18小时,得到PTFE粉末。使用所得到的PTFE粉末测定标准比重(SSG)为2.189。利用DSC分析得到的熔点为325.9℃。
制备例2(TFE-HFP-VdF共聚物的水性分散体的制备)
在容积为3L的带有搅拌机的SUS制聚合槽中装入纯水,使得F(CF2)5COONH4为3300ppm,并且CH2=CFCF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COONH4为200ppm并密封。将槽内进行真空氮气置换之后,抽真空,边抽真空边用注射器装入400CC相当量的作为链转移剂的乙烷。之后,在70℃、450rpm边进行搅拌边向槽内装入VdF/TFE/HFP的组成比为50/38/12摩尔%的混合气体单体,直至0.39MPaG。之后,通过用氮气压入在10g水中溶解有APS137.2mg的水溶液,开始反应。再用氮气压入10g水,使得反应管的途中没有液体残留。
以保持槽内压力的方式追加装入VdF/TFE/HFP的组成比为60/38/2摩尔%的混合气体单体。在追加单体达到346g的时刻低速搅拌,向槽内吹入气体,终止反应。将槽内冷却,在容器中回收1708g的VdF/TFE/HFP共聚物(以下,称为“THV”)颗粒的水性分散体。利用干燥重量法测得的水性分散体的固体成分浓度为20.4质量%。利用NMR分析共聚物组成,结果为VdF/TFE/HFP=59.0/38.9/2.1(摩尔%),利用DSC分析得到的熔点为145.9℃。
制备例3(PTFE/THV有机溶胶的制备)
在200mL烧杯中取40.0g制备例1中得到的PTFE颗粒的水性分散体、41.0g制备例2中得到的THV颗粒的水性分散体和16g己烷,用机械搅拌器进行搅拌。边搅拌边添加90g丙酮,之后搅拌4分钟。搅拌结束后,通过过滤分离生成的凝析物和以水为主成分的上清液。在剩下的含水凝析物中添加约190g二甲基乙酰胺(DMAC),搅拌30分钟。将其移入500mL的茄型烧瓶中,用蒸发器除去水分,得到在DMAC中均匀分散有PTFE颗粒的有机溶胶158g。测定该有机溶胶的固体成分浓度得到的结果为12.0质量%,用卡尔·费歇尔法测得的水分浓度为100ppm以下。利用固体NMR测得的PTFE/THV的质量比为61/39。另外,将该有机溶胶静置,通过目视进行观察,经过10天以上也观察不到分离的层或颗粒。
实施例1
(电极的制作)
混合100重量份活性炭颗粒(KURARAY CHEMICAL(株)制的RP20)、3重量份作为导电助剂的乙炔黑(电气化学工业(株)制的DENKA BLACK FX-35)、12重量份科琴黑(Lion(株)制的CARBONECP600JD)、8重量份PVdF粘合剂(KUREHA(株)制的KF-7200)、固体成分相当于2重量份的制备例3中得到的有机溶胶(PTFE和THV的分散溶剂),制备电极用浆料。
作为集电体准备经蚀刻的铝(エッジドアルミニウム)(日本蓄电器工业(株)制的20CB,厚度约20μm),在该集电体的两个面使用涂敷装置涂敷导电涂料(日本黑铅工业(株)制的Varniphite T602),形成导电层(厚度:7μm)。
接着,在集电体的两个面所形成的导电层使用涂敷装置涂敷上述制备的电极用浆料,在两个面形成电极层(正极厚度:103μm,负极厚度:83μm),制作了电极。
此外,以下将集电体、导电层、活性炭层总称为电极。
(卷绕型电池的制作)
将上述制得的电极切断为30mm宽度,和将日本高度纸工业(株)制的TF45-30切断为34mm宽度而制得的隔膜一起,利用EDLC用卷绕机进行了卷绕。此时,将电极引出用的TAB-LEAD与电极连接,制作了直径16mm的圆筒卷绕体。
接着,使圆筒卷绕体、圆筒铝壳体、橡胶衬垫真空干燥后,在干燥腔室中,向圆筒铝壳体中插入圆筒卷绕体,之后,注入以下的电解液,隔着橡胶衬垫封装,由此制作了卷绕型电池(φ18mm×40mm)的双电层电容器。
(叠层电池双电层电容器的制作)
将上述电极切断为规定的大小(20×72mm),在集电体的铝面熔接电极引出用导线而将其接合,收纳于叠层容器(型号:D-EL40H,制造商:大日本印刷(株))中,夹着隔膜在干燥腔室中注入、含浸电解液,之后进行封装,制作了叠层电池。隔膜使用上述物质。
(电解液的制备-1)
以体积比80/20混合乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.2摩尔/升的浓度,均匀溶解。
(电容器的特性评价)
对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表1、2中表示结果。
(1)静电容量保持率、内部电阻上升比例
在温度60℃的恒温槽中放入卷绕型电容器,施加电压3.0V、500小时,测定静电容量和内部电阻。测定时间为初期(0小时)、291小时和500小时。另外,在温度60℃的恒温槽中放入叠层型电容器,施加电压3.0V、500小时,测定静电容量和内部电阻。测定时间为初期(0小时)、294小时、356小时和500小时。根据所得到的测定值由下面的计算式算出静电容量保持率(%)和内部电阻上升比例。
其中,500小时后的静电容量保持率为70%以上,并且内部电阻上升比例为2倍以下,60℃中的负荷特性优异,常温中使用的循环特性、速率性能也优异,具有长期可靠性。
(2)膨胀的测定
在高度方向测定长期可靠性试验前的卷绕电池的壳体,实际测量了相对于该值膨胀了多少。初期的高度为41±0.2mm。另外,叠层电池在厚度方向进行测定,实际测量了相对于该值膨胀了多少。初期的高度为0.58±0.02mm。
比较例1
使用乙腈作为电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸四乙基铵(TEMA)BF4使其为1.0摩尔/升的浓度,均匀溶解。使用所得到的溶液作为电解液,与实施例1同样操作制作了卷绕电池型和叠层型的双电层电容器,并利用与实施例1同样的方法对其进行了各种试验。在表1、2中表示结果。
[表1]
(卷绕电池型电容器)
[表2]
(叠层型电容器)
实施例2
(电解液的制备-2)
以体积比95/5混合乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.2摩尔/升的浓度,均匀溶解。
(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例1同样的方法,制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表3中表示结果。
实施例3
(电解液的制备-3)
以体积比90/10混合乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.2摩尔/升的浓度,均匀溶解。
(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例1同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表3中表示结果。
实施例4
(电解液的制备-4)
以体积比70/30混合乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.2摩尔/升的浓度,均匀溶解。
(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例1同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表3中表示结果。
实施例5
(电解液的制备-5)
以体积比90/10混合乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.3摩尔/升的浓度,均匀溶解。
(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例1同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表3中表示结果。
[表3]
实施例6
(电解液的制备-6)
以体积比70/10/20混合丙腈、环丁砜和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.2摩尔/升的浓度,均匀溶解。(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例1同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器如下所示测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表4中表示结果。
(1)静电容量保持率、内部电阻上升比例
在温度70℃的恒温槽中放入叠层型电容器,施加电压3.0V、500小时,测定静电容量和内部电阻。测定时间为初期(0小时)、294小时、356小时和500小时。根据所得到的测定值,利用与实施例1同样的方法算出静电容量保持率(%)和内部电阻上升比例。
(2)膨胀的测定
利用与实施例1同样的方法测定了膨胀。
[表4]
实施例7
(电解液的制备-7)
以体积比40/40/20混合环丁砜、乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.3摩尔/升的浓度,均匀溶解。(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例1同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器如下所示测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表5中表示结果。
(1)静电容量保持率、内部电阻上升比例
在温度80℃的恒温槽中放入叠层型电容器,施加电压2.7V、500小时,测定静电容量和内部电阻。测定时间为初期(0小时)、321小时和500小时。根据所得到的测定值,利用与实施例1同样的方法算出静电容量保持率(%)和内部电阻上升比例。
(2)膨胀的测定
利用与实施例1同样的方法测定了膨胀。
实施例8
(电解液的制备-8)
以体积比40/50/10混合环丁砜、乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.3摩尔/升的浓度,均匀溶解。(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例7同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表5中表示结果。
实施例9
(电解液的制备-9)
以体积比5/90/5混合环丁砜、乙腈和HCF2CF2CH2OCF2CF2H,制备了电解质盐溶解用溶剂。在该电解质盐溶解用溶剂中添加四氟硼酸三乙基甲基铵(TEMA)BF4使其为1.2摩尔/升的浓度,均匀溶解。
(叠层电池双电层电容器的制作、特性评价)
利用与实施例7同样的方法制作叠层电池双电层电容器,对所得到的双电层电容器测定了长期可靠性特性(静电电容保持率、内部电阻上升比例、膨胀率)。在表5中表示结果。
[表5]
Claims (8)
1.一种双电层电容器用电解液,其特征在于:
含有电解质盐溶解用溶剂(I)和电解质盐(II),电解质盐溶解用溶剂(I)含有含氟链状醚和腈化合物。
2.如权利要求1所述的双电层电容器用电解液,其特征在于:
所述含氟链状醚是下述式所示的化合物,
Rf1-O-Rf2
式中,Rf1是碳原子数1~10的氟烷基,Rf2是碳原子数1~4的可以含有氟原子的烷基。
3.如权利要求2所述的双电层电容器用电解液,其特征在于:
所述含氟链状醚是选自HCF2CF2CH2OCF2CF2H、CF3CF2CH2OCF2CF2H、HCF2CF2CH2OCF2CFHCF3、CF3CF2CH2OCF2CFHCF3、HCF2CF2CH2OCH2CFHCF3和CF3CF2CH2OCH2CFHCF3中的一种以上。
4.如权利要求1~3中任一项所述的双电层电容器用电解液,其特征在于:
所述腈化合物是下述式所示的化合物,
R1-(CN)n
式中,R1是碳原子数1~10的烷基或者碳原子数1~10的亚烷基,n是1或2的整数。
5.如权利要求4所述的双电层电容器用电解液,其特征在于:
所述腈化合物是选自乙腈、丙腈和戊二腈中的至少一种的化合物。
6.如权利要求1~5中任一项所述的双电层电容器用电解液,其特征在于:
所述腈化合物与含氟链状醚的体积比为10/90~99/1。
7.如权利要求1~6中任一项所述的双电层电容器用电解液,其特征在于:
所述电解质盐(II)为三乙基甲基铵盐、四乙基铵盐或者螺联吡啶鎓盐。
8.一种双电层电容器,其特征在于:
具备权利要求1~7中任一项所述的电解液以及正极和负极。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010252373 | 2010-11-10 | ||
JP2010-252373 | 2010-11-10 | ||
JP2011036101 | 2011-02-22 | ||
JP2011-036101 | 2011-02-22 | ||
PCT/JP2011/074316 WO2012063622A1 (ja) | 2010-11-10 | 2011-10-21 | 電気二重層キャパシタ用電解液 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103201806A true CN103201806A (zh) | 2013-07-10 |
Family
ID=46050774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2011800542438A Withdrawn CN103201806A (zh) | 2010-11-10 | 2011-10-21 | 双电层电容器用电解液 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9111694B2 (zh) |
JP (1) | JP5318175B2 (zh) |
KR (1) | KR20130115293A (zh) |
CN (1) | CN103201806A (zh) |
WO (1) | WO2012063622A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017004884A1 (zh) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种电解液溶质、电解液及超级电容器 |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9601279B2 (en) | 2012-09-04 | 2017-03-21 | Daikin Industries, Ltd. | Electrolyte solution and electrochemical device |
WO2014136648A1 (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-12 | ダイキン工業株式会社 | 電解液、電気化学デバイス、リチウムイオン二次電池、及び、モジュール |
JP6314409B2 (ja) * | 2013-10-09 | 2018-04-25 | ダイキン工業株式会社 | 電解液、及び、電気化学デバイス |
KR20230058152A (ko) | 2020-09-01 | 2023-05-02 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 이차 전지용 전극 합제, 이차 전지용 전극 합제 시트 및 그 제조 방법 그리고 이차 전지 |
WO2022050252A1 (ja) | 2020-09-01 | 2022-03-10 | ダイキン工業株式会社 | 全固体二次電池用合剤、全固体二次電池用合剤シート及びその製造方法並びに全固体二次電池 |
KR20230125000A (ko) | 2020-12-25 | 2023-08-28 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 단층 카본 나노튜브와 ptfe를 복합한 결착제, 그리고그것을 사용한 전극 제작용 조성물 및 이차 전지 |
KR20230118192A (ko) | 2020-12-25 | 2023-08-10 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 비수계 전해액을 사용하는 이차 전지용 전극의 제조방법, 및 비수계 전해액을 사용하는 이차 전지 전극용 결착제 |
CN116686117A (zh) | 2020-12-25 | 2023-09-01 | 大金工业株式会社 | 固态二次电池用片的制造方法及固态二次电池用粘结剂 |
WO2024004871A1 (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | ダイキン工業株式会社 | 固体二次電池用シートの製造方法、固体二次電池電極用結着剤、電極作製用組成物、電極合剤、及び、電極 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4000603B2 (ja) | 1995-03-07 | 2007-10-31 | 旭硝子株式会社 | 電気二重層コンデンサ |
US5754393A (en) | 1995-03-07 | 1998-05-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor |
JP2000208372A (ja) | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | 電解液及びそれを用いた電気二重層キャパシタ |
JP3463926B2 (ja) * | 1999-11-15 | 2003-11-05 | セントラル硝子株式会社 | 電気化学ディバイス用電解液 |
KR100816592B1 (ko) * | 2006-03-24 | 2008-03-24 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 비수전해질 2차전지 |
JPWO2008084846A1 (ja) | 2007-01-12 | 2010-05-06 | ダイキン工業株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
-
2011
- 2011-10-21 CN CN2011800542438A patent/CN103201806A/zh not_active Withdrawn
- 2011-10-21 WO PCT/JP2011/074316 patent/WO2012063622A1/ja active Application Filing
- 2011-10-21 JP JP2011231205A patent/JP5318175B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2011-10-21 US US13/882,584 patent/US9111694B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-10-21 KR KR20137014473A patent/KR20130115293A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017004884A1 (zh) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种电解液溶质、电解液及超级电容器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5318175B2 (ja) | 2013-10-16 |
US20130222976A1 (en) | 2013-08-29 |
JP2012191162A (ja) | 2012-10-04 |
KR20130115293A (ko) | 2013-10-21 |
US9111694B2 (en) | 2015-08-18 |
WO2012063622A1 (ja) | 2012-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103201806A (zh) | 双电层电容器用电解液 | |
TWI441804B (zh) | Ionic compounds | |
JP5983751B2 (ja) | 電解液及び電気化学デバイス | |
JP5392355B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
US20080138704A1 (en) | Material for Electrolytic Solution, Ionic Material-Containing Composition and Use Thereof | |
JP5637858B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
CN103443892B (zh) | 双电层电容器和双电层电容器用非水电解液 | |
JP6308217B2 (ja) | 電解液、及び、電気化学デバイス | |
JP6219635B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6187688B2 (ja) | 電解液、及び、電気化学デバイス | |
JPWO2015087963A1 (ja) | 電解液及び電気化学デバイス | |
JP6314409B2 (ja) | 電解液、及び、電気化学デバイス | |
CN110299250A (zh) | 用于电化学器件的电解液和电化学器件 | |
JP2008130690A (ja) | 電気化学キャパシタ及び電気化学キャパシタ用非水系電解液 | |
JP2013026519A (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液、電気二重層キャパシタ、及び、モジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20130710 |