JP2001297949A - ゲル電解質 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリマが含まれるゲル電解質系において、
有機電解質系に比べて電気伝導度が高くすることにあ
る。 【解決手段】 電解質塩として非対称型の四級アンモニ
ウム塩であるトリエチルメチルアンモニウム塩を用い、
有機溶媒としてエチレンカーボネイトとジメチルカーボ
ネイトの混合溶媒又はガンマー・ブチルラクトンを用
い、ポリマとしてポリアクリロニトリルを添加してゲル
化したことを特徴とする。
有機電解質系に比べて電気伝導度が高くすることにあ
る。 【解決手段】 電解質塩として非対称型の四級アンモニ
ウム塩であるトリエチルメチルアンモニウム塩を用い、
有機溶媒としてエチレンカーボネイトとジメチルカーボ
ネイトの混合溶媒又はガンマー・ブチルラクトンを用
い、ポリマとしてポリアクリロニトリルを添加してゲル
化したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゲル電解質に関す
る。特に、電気二重層キャパシタに適用して好適なもの
である。
る。特に、電気二重層キャパシタに適用して好適なもの
である。
【０００２】
【従来の技術】現在用いられているコンピュータには、
メモリのバックアップ用として、電気二重層キャパシタ
が利用されている。このキャパシタは小型で大容量であ
り、充放電の繰返し寿命が長いという特徴を有する。電
気二重層キャパシタは、Ａl電解コンデンサに代表され
る電極間に誘電体を有するコンデンサに比べ、体積当た
りの容量が３００〜１０００倍高い。この電気二重層キ
ャパシタは、分極性電極に電解質中のアニオン及びカチ
オンをそれぞれ正極、負極表面に物理吸着させて蓄電す
るという原理で動作するため、その吸着する電極の表面
積が大きいことが要求される。
メモリのバックアップ用として、電気二重層キャパシタ
が利用されている。このキャパシタは小型で大容量であ
り、充放電の繰返し寿命が長いという特徴を有する。電
気二重層キャパシタは、Ａl電解コンデンサに代表され
る電極間に誘電体を有するコンデンサに比べ、体積当た
りの容量が３００〜１０００倍高い。この電気二重層キ
ャパシタは、分極性電極に電解質中のアニオン及びカチ
オンをそれぞれ正極、負極表面に物理吸着させて蓄電す
るという原理で動作するため、その吸着する電極の表面
積が大きいことが要求される。
【０００３】そこで、現在では、比表面積が１０００〜
３０００（ｍ3／ｇ）の活性炭をこの電気二重層キャパ
シタの電極として使用し、２つの電極の間に電解質が存
在する構造を有している。近年、この電気二重層キャパ
シタは、様々な機器のバックアップ用電源として広く用
いられるようになってきた。また、適用対象の大容量化
に伴い電気二重層キャパシタも大容量化が望まれてい
る。
３０００（ｍ3／ｇ）の活性炭をこの電気二重層キャパ
シタの電極として使用し、２つの電極の間に電解質が存
在する構造を有している。近年、この電気二重層キャパ
シタは、様々な機器のバックアップ用電源として広く用
いられるようになってきた。また、適用対象の大容量化
に伴い電気二重層キャパシタも大容量化が望まれてい
る。
【０００４】こうした開発背景の中で大容量のキャパシ
タにおいては、使用電圧の高いことや内部抵抗の低いこ
とが必須条件となっている。電気二重層キャパシタの電
解質は、水溶液系及び有機溶液系の電解液があり、さら
に有機溶液系の電解液にポリマを混合してゲル化させた
ゲル電解質系の３つがある。水溶液系は電解液として主
に希硫酸が用いられる。希硫酸は電導度が高い反面、電
解液の電極分圧が約1.2Ｖである。
タにおいては、使用電圧の高いことや内部抵抗の低いこ
とが必須条件となっている。電気二重層キャパシタの電
解質は、水溶液系及び有機溶液系の電解液があり、さら
に有機溶液系の電解液にポリマを混合してゲル化させた
ゲル電解質系の３つがある。水溶液系は電解液として主
に希硫酸が用いられる。希硫酸は電導度が高い反面、電
解液の電極分圧が約1.2Ｖである。
【０００５】一方、有機系電解液の分極電圧は水溶液系
に比べ高い（２〜３Ｖ）が、電気伝導度は小さい。この
ように、水溶液系と有機溶液系とでお互いに相反する性
質を持っている。ゲル電解質はポリマ、有機溶媒及び電
解質塩から構成される。例えば、ポリマとしてポリアク
リロニトリル（ＰＡＮ）、有機溶媒としてプロピレンカ
ーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネイト（ＥＣ）、
電解質塩として級アンモニウム塩を使用した例などがあ
る。
に比べ高い（２〜３Ｖ）が、電気伝導度は小さい。この
ように、水溶液系と有機溶液系とでお互いに相反する性
質を持っている。ゲル電解質はポリマ、有機溶媒及び電
解質塩から構成される。例えば、ポリマとしてポリアク
リロニトリル（ＰＡＮ）、有機溶媒としてプロピレンカ
ーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネイト（ＥＣ）、
電解質塩として級アンモニウム塩を使用した例などがあ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ゲル電解質系は有機電
解質系と似た性質を持っているが、ポリマが含まれてい
るため、電気伝導度については有機系電解液に比べやや
劣る。大容量化のためには、キャパシタの使用電圧の高
いことが望ましく、分極電圧の高い有機電解質系、ゲル
電解質系が水溶液系に比べて有利である。ゲル電解質系
はポリマが含まれているため、有機電解質系に比べて電
気伝導度が低く、キャパシタの内部抵抗が高いという課
題を有する。
解質系と似た性質を持っているが、ポリマが含まれてい
るため、電気伝導度については有機系電解液に比べやや
劣る。大容量化のためには、キャパシタの使用電圧の高
いことが望ましく、分極電圧の高い有機電解質系、ゲル
電解質系が水溶液系に比べて有利である。ゲル電解質系
はポリマが含まれているため、有機電解質系に比べて電
気伝導度が低く、キャパシタの内部抵抗が高いという課
題を有する。
【０００７】抵抗を小さくするには、電解質中の塩濃度
を高める方法があるが、次のような問題がある。電解質
塩とする四フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム（Ｔ
ＥＡＢＦ4）や過塩素酸テトラエチルアンモニウム（Ｔ
ＥＡＣlＯ4）等は、プロピレンカーボネイトに対する溶
解量がそれぞれ1.0mol/l、0.9mol/lと低いことが問題で
ある。これら溶解性の低い電解質塩をゲル電解質に適用
する場合、ポリマが存在すると、電解質塩濃度を高めて
も電気伝導度を高めることが困難である。
を高める方法があるが、次のような問題がある。電解質
塩とする四フッ化ホウ酸テトラエチルアンモニウム（Ｔ
ＥＡＢＦ4）や過塩素酸テトラエチルアンモニウム（Ｔ
ＥＡＣlＯ4）等は、プロピレンカーボネイトに対する溶
解量がそれぞれ1.0mol/l、0.9mol/lと低いことが問題で
ある。これら溶解性の低い電解質塩をゲル電解質に適用
する場合、ポリマが存在すると、電解質塩濃度を高めて
も電気伝導度を高めることが困難である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係るゲル電解質は、電解質塩として非対
称型の四級アンモニウム塩である四フッ化ホウ酸トリエ
チルメチルアンモニウム塩を用い、有機溶媒としてエチ
レンカーボネイトとジメチルカーボネイトの混合溶媒又
はガンマー・ブチルラクトンを用い、ポリマとしてポリ
アクリロニトリルを添加してゲル化したことを特徴とす
る。
明の請求項１に係るゲル電解質は、電解質塩として非対
称型の四級アンモニウム塩である四フッ化ホウ酸トリエ
チルメチルアンモニウム塩を用い、有機溶媒としてエチ
レンカーボネイトとジメチルカーボネイトの混合溶媒又
はガンマー・ブチルラクトンを用い、ポリマとしてポリ
アクリロニトリルを添加してゲル化したことを特徴とす
る。
【０００９】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
るゲル電解質は、電解質塩として複素環状化合物を含有
する四フッ化ホウ酸Ｎ−エチルＮ−メチルピロリジウム
を用い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラクトンを用
い、ポリマとしてポリアクリロニトリルを添加してゲル
化したたことを特徴とする。
るゲル電解質は、電解質塩として複素環状化合物を含有
する四フッ化ホウ酸Ｎ−エチルＮ−メチルピロリジウム
を用い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラクトンを用
い、ポリマとしてポリアクリロニトリルを添加してゲル
化したたことを特徴とする。
【００１０】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
るゲル電解質は、上記請求項１又は２記載の電解質の電
解液に対する溶解量が1.0〜9.0mol/l 、好ましくは1.2
〜1.8mol/lとしたことを特徴とする。
るゲル電解質は、上記請求項１又は２記載の電解質の電
解液に対する溶解量が1.0〜9.0mol/l 、好ましくは1.2
〜1.8mol/lとしたことを特徴とする。
【００１１】上記課題を解決する本発明の請求項４に係
るゲル電解質は、電解質塩として非対称型の四級アンモ
ニウム塩であるテトラエチルアンモニウムを用い、有機
溶媒としてガンマー・ブチルラクトンを用い、ポリマと
してポリアクリロニトリルを添加してゲル化したことを
特徴とする。
るゲル電解質は、電解質塩として非対称型の四級アンモ
ニウム塩であるテトラエチルアンモニウムを用い、有機
溶媒としてガンマー・ブチルラクトンを用い、ポリマと
してポリアクリロニトリルを添加してゲル化したことを
特徴とする。
【００１２】上記課題を解決する本発明の請求項５に係
るゲル電解質は、請求項４記載の電解質塩の電解液に対
する溶解量が0.8〜1.8mol/l、好ましくは1.2〜1.8mol/l
としたことを特徴とする。
るゲル電解質は、請求項４記載の電解質塩の電解液に対
する溶解量が0.8〜1.8mol/l、好ましくは1.2〜1.8mol/l
としたことを特徴とする。
【００１３】上記課題を解決する本発明の請求項６に係
るゲル電解質は、請求項１，２，３，４又は５におい
て、ポリマ添加量が有機溶媒に対して0.075〜0.25（g/c
m3）であることを特徴とする。
るゲル電解質は、請求項１，２，３，４又は５におい
て、ポリマ添加量が有機溶媒に対して0.075〜0.25（g/c
m3）であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本実施例では、種々の電解質塩と
これを溶解する有機溶媒を組み合わせた時の低抵抗ゲル
電解質を実験的に求めた。有機溶媒との溶解性が高い電
解質塩を使用することで、ゲル電解質中に含まれる電解
質塩溶解量を増すことにより電気伝導度を高めた。これ
を、電気二重層キャパシタに適用して内部抵抗を低減し
た。さらに、電気二重層キャパシタに適用する上で、ゲ
ル電解質の最適な電解質塩濃度範囲を確認する。
これを溶解する有機溶媒を組み合わせた時の低抵抗ゲル
電解質を実験的に求めた。有機溶媒との溶解性が高い電
解質塩を使用することで、ゲル電解質中に含まれる電解
質塩溶解量を増すことにより電気伝導度を高めた。これ
を、電気二重層キャパシタに適用して内部抵抗を低減し
た。さらに、電気二重層キャパシタに適用する上で、ゲ
ル電解質の最適な電解質塩濃度範囲を確認する。
【００１５】（実施例１）電解質塩として四フッ化ホウ
酸トリエチルメチルアンモニウム塩（ＴＥＭＡＢ
Ｆ4）、有機溶媒としてエチレンカーボネイト（ＥＣ）
とジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）の混合溶媒［（混合
溶媒組成比）ＥＣ：ＤＭＣ＝１：１］を用いた電解液
に、ポリマとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を用
いてゲル電解質を作製した。
酸トリエチルメチルアンモニウム塩（ＴＥＭＡＢ
Ｆ4）、有機溶媒としてエチレンカーボネイト（ＥＣ）
とジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）の混合溶媒［（混合
溶媒組成比）ＥＣ：ＤＭＣ＝１：１］を用いた電解液
に、ポリマとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を用
いてゲル電解質を作製した。
【００１６】電解液の組成を（ＥＣ／ＤＭＣ）／ＥＭＡ
ＢＦ4（Ｘmol/l）（Ｘ＝0.54〜1.98）としたものに、こ
れら電解液に対して各々ポリマを0.1g/cm3添加したもの
を用意し、これらの材料を１３０℃にて加熱溶融して溶
解後ロールコータ装置にてシート成型し、室温放冷する
ことによってゲル化させ、種々の組成のゲル電解質を作
製した。測定条件を２５℃及び０℃とし、得られたゲル
電解質の電解質塩濃度を変えた時の電気伝導度について
表１に示す。
ＢＦ4（Ｘmol/l）（Ｘ＝0.54〜1.98）としたものに、こ
れら電解液に対して各々ポリマを0.1g/cm3添加したもの
を用意し、これらの材料を１３０℃にて加熱溶融して溶
解後ロールコータ装置にてシート成型し、室温放冷する
ことによってゲル化させ、種々の組成のゲル電解質を作
製した。測定条件を２５℃及び０℃とし、得られたゲル
電解質の電解質塩濃度を変えた時の電気伝導度について
表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】その結果、２５℃では電解質塩濃度1.8mol
/lの時、電気伝導度11.5mS／cmと最大値を示した。1.8m
ol/lよりも大きい領域ではゲル電解質中に塩が過剰量存
在し、そのため電気伝導度が低下した。低温での特性も
考慮すると、1.0〜1.8mol/lが最適な電解質塩濃度範囲
である。
/lの時、電気伝導度11.5mS／cmと最大値を示した。1.8m
ol/lよりも大きい領域ではゲル電解質中に塩が過剰量存
在し、そのため電気伝導度が低下した。低温での特性も
考慮すると、1.0〜1.8mol/lが最適な電解質塩濃度範囲
である。
【００１９】この電解質塩を用いた場合、比較例１で示
す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プロピレンカーボネイト）
を用いる場合と比べて、同一塩濃度でも電気伝導度を高
くできる。また、電解質塩濃度1.0〜1.8mol/lの範囲で
高い電気伝導度を有することが判明した。
す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プロピレンカーボネイト）
を用いる場合と比べて、同一塩濃度でも電気伝導度を高
くできる。また、電解質塩濃度1.0〜1.8mol/lの範囲で
高い電気伝導度を有することが判明した。
【００２０】（比較例１）実施例１において、有機溶媒
をプロピレンカーボネイト（ＰＣ）を用いる以外は同様
にして、電解液の組成をＰＣ／ＴＥＭＡＢＦ4（Ｘmol/
l）（Ｘ＝0.54〜1.98）としたゲル電解質を作製し、測
定条件２５℃及び０℃での電気伝導度を測定した。結果
を表２に示す。
をプロピレンカーボネイト（ＰＣ）を用いる以外は同様
にして、電解液の組成をＰＣ／ＴＥＭＡＢＦ4（Ｘmol/
l）（Ｘ＝0.54〜1.98）としたゲル電解質を作製し、測
定条件２５℃及び０℃での電気伝導度を測定した。結果
を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】（実施例２）有機溶媒だけをＧＢＬ（ガン
マー・ブチルラクトン）に変えた電解液の組成ＧＢＬ／
ＴＥＭＡＢＦ4を用いる以外は、実施例１と同様な方法
で、ゲル電解質を作製した。ゲル電解質の電解質塩濃度
を変えた時の電気伝導度の結果を表３に示す。
マー・ブチルラクトン）に変えた電解液の組成ＧＢＬ／
ＴＥＭＡＢＦ4を用いる以外は、実施例１と同様な方法
で、ゲル電解質を作製した。ゲル電解質の電解質塩濃度
を変えた時の電気伝導度の結果を表３に示す。
【００２３】
【表３】
【００２４】低温での特性も考慮すると、1.0〜1.8mol/
lが最適な電解質塩濃度範囲である。この電解質塩を用
いた場合、比較例１で示す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いる場合と比べて、同一塩
濃度でも電気伝導度を高くできる。また、電解質塩濃度
1.0〜1.8mol/lの範囲で高い電気伝導度を有することが
判明した。
lが最適な電解質塩濃度範囲である。この電解質塩を用
いた場合、比較例１で示す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いる場合と比べて、同一塩
濃度でも電気伝導度を高くできる。また、電解質塩濃度
1.0〜1.8mol/lの範囲で高い電気伝導度を有することが
判明した。
【００２５】（実施例３）電解質塩として四フッ化ホウ
酸テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡＢＦ4）を用い、
有機溶媒としてＧＢＬ（ガンマー・ブチルラクトン）を
用いたことと、電解質塩濃度を0.4〜1.8mol/lを変えた
こと以外は、実施例１と同様な方法でゲル電解質を作製
した。電解質塩濃度を変えた時のゲル電解質の電気伝導
度結果を表４に示す。
酸テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡＢＦ4）を用い、
有機溶媒としてＧＢＬ（ガンマー・ブチルラクトン）を
用いたことと、電解質塩濃度を0.4〜1.8mol/lを変えた
こと以外は、実施例１と同様な方法でゲル電解質を作製
した。電解質塩濃度を変えた時のゲル電解質の電気伝導
度結果を表４に示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】低温での特性も考慮すると、0.8〜1.2mol/
lが最適な電解質塩濃度範囲である。この電解質塩を用
いた場合、比較例１で示す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いる場合と比べて、同一塩
濃度でも電気伝導度を高くできる。また、電解質塩濃度
1.0〜1.8mol/lの範囲で高い電気伝導度を有することが
判明した。
lが最適な電解質塩濃度範囲である。この電解質塩を用
いた場合、比較例１で示す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いる場合と比べて、同一塩
濃度でも電気伝導度を高くできる。また、電解質塩濃度
1.0〜1.8mol/lの範囲で高い電気伝導度を有することが
判明した。
【００２８】（実施例４）電解質塩として複素環状化合
物を含有する四フッ化ホウ酸Ｎ−エチル−Ｎメチルピロ
リジウム（ＭＥＰＹＢＦ4）を用い、有機溶媒としてＧ
ＢＬ（ガンマー・ブチルラクトン）を用いる以外は、実
施例１と同様な方法でゲル電解質を作製した。電解質塩
濃度を変えた時のゲル電解質の電気伝導度結果を表５に
示す。
物を含有する四フッ化ホウ酸Ｎ−エチル−Ｎメチルピロ
リジウム（ＭＥＰＹＢＦ4）を用い、有機溶媒としてＧ
ＢＬ（ガンマー・ブチルラクトン）を用いる以外は、実
施例１と同様な方法でゲル電解質を作製した。電解質塩
濃度を変えた時のゲル電解質の電気伝導度結果を表５に
示す。
【００２９】
【表５】
【００３０】低温での特性も考慮すると、1.0〜1.8mol/
lが最適な電解質塩濃度範囲である。この電解質塩を用
いた場合、比較例１で示す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いる場合と比べて、同一塩
濃度でも電気伝導度を高くできる。また、電解質塩濃度
1.0〜1.8mol/lの範囲で高い電気伝導度を有することが
判明した。
lが最適な電解質塩濃度範囲である。この電解質塩を用
いた場合、比較例１で示す従来方法の有機溶媒ＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いる場合と比べて、同一塩
濃度でも電気伝導度を高くできる。また、電解質塩濃度
1.0〜1.8mol/lの範囲で高い電気伝導度を有することが
判明した。
【００３１】（実施例５）実施例１と同じ構成材料から
なる、ＥＣ＋ＤＭＣ／ＴＥＭＡＢＦ4／ＰＡＮ系ゲル電
解質で、電解液に対してポリマの添加量を0.075g/cm3〜
0.25g/cm3と変えたゲル電解質を作製した。得られたゲ
ル電解質の電解質塩濃度を変えた時の電気伝導度を表６
に示す。
なる、ＥＣ＋ＤＭＣ／ＴＥＭＡＢＦ4／ＰＡＮ系ゲル電
解質で、電解液に対してポリマの添加量を0.075g/cm3〜
0.25g/cm3と変えたゲル電解質を作製した。得られたゲ
ル電解質の電解質塩濃度を変えた時の電気伝導度を表６
に示す。
【００３２】
【表６】
【００３３】この時の測定温度は２５℃である。ポリマ
の添加量を増やすことで、添加量に応じて電気伝導度は
低下するがゲル電解質の力学的強度が増すことでゲル膜
のハンドリングが良くなった。ポリマの添加量を増した
場合でも、比較例２と比べて、有機溶媒としてＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電解質塩
を溶解することができ、電解質塩濃度1.0〜1.98mol/lの
範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
の添加量を増やすことで、添加量に応じて電気伝導度は
低下するがゲル電解質の力学的強度が増すことでゲル膜
のハンドリングが良くなった。ポリマの添加量を増した
場合でも、比較例２と比べて、有機溶媒としてＰＣ（プ
ロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電解質塩
を溶解することができ、電解質塩濃度1.0〜1.98mol/lの
範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
【００３４】（比較例２）比較例１と同じ構成材料から
なる、ＰＣ／ＴＥＭＡＢＦ4／ＰＡＮ系ゲル電解質で、
電解液に対してポリマの添加量を0.075g/cm3〜0.25g/cm
3と変えたゲル電解質を作製し、測定温度２５℃での電
気伝導度を測定した。得られたゲル電解質の電解質塩濃
度を変えた時の電気伝導度を表７に示す。
なる、ＰＣ／ＴＥＭＡＢＦ4／ＰＡＮ系ゲル電解質で、
電解液に対してポリマの添加量を0.075g/cm3〜0.25g/cm
3と変えたゲル電解質を作製し、測定温度２５℃での電
気伝導度を測定した。得られたゲル電解質の電解質塩濃
度を変えた時の電気伝導度を表７に示す。
【００３５】
【表７】
【００３６】（実施例６）実施例２と同じ構成材料から
なる、ＧＢＬ／ＴＥＭＡＢＦ4／ＰＡＮ系ゲル電解質
で、電解液に対してポリマの添加量を0.075g/cm3〜0.25
g/cm3と変えたゲル電解質を作製した。得られたゲル電
解質の電解質塩濃度を変えた時の電気伝導度を表８に示
す。
なる、ＧＢＬ／ＴＥＭＡＢＦ4／ＰＡＮ系ゲル電解質
で、電解液に対してポリマの添加量を0.075g/cm3〜0.25
g/cm3と変えたゲル電解質を作製した。得られたゲル電
解質の電解質塩濃度を変えた時の電気伝導度を表８に示
す。
【００３７】
【表８】
【００３８】測定温度は２５℃である。ポリマの添加量
を増した場合でも、比較例２と比べて有機溶媒としてＰ
Ｃ（プロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電
解質塩を溶解することができ、電解質塩濃度1.0〜1.8mo
l/lの範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
を増した場合でも、比較例２と比べて有機溶媒としてＰ
Ｃ（プロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電
解質塩を溶解することができ、電解質塩濃度1.0〜1.8mo
l/lの範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
【００３９】（実施例７）実施例３と同じ構成材料から
なる、ＧＢＬ／ＴＥＡ／ＰＡＮ系ゲル電解質で、電解液
に対してポリマ添加量を0.075g/cm3〜0.25g/cm3と変え
たゲル電解質を作製した。得られたゲル電解質の電解質
塩濃度を変えた時の電気伝導度を表９に示す。
なる、ＧＢＬ／ＴＥＡ／ＰＡＮ系ゲル電解質で、電解液
に対してポリマ添加量を0.075g/cm3〜0.25g/cm3と変え
たゲル電解質を作製した。得られたゲル電解質の電解質
塩濃度を変えた時の電気伝導度を表９に示す。
【００４０】
【表９】
【００４１】測定温度は２５℃である。ポリマの添加量
を増した場合でも、比較例２と比べて有機溶媒としてＰ
Ｃ（プロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電
解質塩を溶解することができ、電解質塩濃度0.8〜1.2mo
l/lの範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
を増した場合でも、比較例２と比べて有機溶媒としてＰ
Ｃ（プロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電
解質塩を溶解することができ、電解質塩濃度0.8〜1.2mo
l/lの範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
【００４２】（実施例８）実施例４と同じ構成材料から
なる、ＧＢＬ／ＭＥＰＹ／ＰＡＮ系ゲル電解質で、電解
液に対してポリマ添加量を0.075g/cm3〜0.25g/cm3と変
えたゲル電解質を作製した。得られたゲル電解質の電解
質堪濃度を変えた時の電気伝導度を表１０に示す。
なる、ＧＢＬ／ＭＥＰＹ／ＰＡＮ系ゲル電解質で、電解
液に対してポリマ添加量を0.075g/cm3〜0.25g/cm3と変
えたゲル電解質を作製した。得られたゲル電解質の電解
質堪濃度を変えた時の電気伝導度を表１０に示す。
【００４３】
【表１０】
【００４４】測定温度は２５℃である。ポリマの添加量
を増した場合でも、比較例２と比べて有機溶媒としてＰ
Ｃ（プロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電
解質塩を溶解することができ、電解質塩濃度1.0〜1.8mo
l/lの範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
を増した場合でも、比較例２と比べて有機溶媒としてＰ
Ｃ（プロピレンカーボネイト）を用いるよりも多くの電
解質塩を溶解することができ、電解質塩濃度1.0〜1.8mo
l/lの範囲で高い電気伝導度を有することが判明した。
【００４５】（検証例１）比表面積１９００cm2、厚さ
0.4mm，32×22mm角の活性炭繊維をＡl箔集電極に導電性
カーボンペーストで貼付けたものを分極性電極とし、こ
の電極２枚を互いに対向させて、電極の間に以下に示す
組成のシート状ゲル電解質を挟み、電気二重層キャパシ
タを作製した。シート状のゲル電解質は、実施例１と同
じ構成材料で、（ＥＣ／ＤＭＣ）／ＴＥＭＡＢＦ4（1.8
mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/cm3と変え
た組成とし、厚さ0.2mm，35×35mm角に切断したものを
用いた。
0.4mm，32×22mm角の活性炭繊維をＡl箔集電極に導電性
カーボンペーストで貼付けたものを分極性電極とし、こ
の電極２枚を互いに対向させて、電極の間に以下に示す
組成のシート状ゲル電解質を挟み、電気二重層キャパシ
タを作製した。シート状のゲル電解質は、実施例１と同
じ構成材料で、（ＥＣ／ＤＭＣ）／ＴＥＭＡＢＦ4（1.8
mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/cm3と変え
た組成とし、厚さ0.2mm，35×35mm角に切断したものを
用いた。
【００４６】キャパシタ特性の測定条件は、電流密度１
０ｍＡ／cm2、カットオフ電圧（１〜２Ｖ）で定電流充
放電測定を行い評価した。測定温度は２５℃とし、Ａｒ
ガス雰囲気に満たされたドライボックス中で測定を行っ
た。得られた初期容量と内部抵抗を表１１に示す。表１
１より、キャパシタの内部抵抗は検証例２の結果よりも
低い値を得られた。
０ｍＡ／cm2、カットオフ電圧（１〜２Ｖ）で定電流充
放電測定を行い評価した。測定温度は２５℃とし、Ａｒ
ガス雰囲気に満たされたドライボックス中で測定を行っ
た。得られた初期容量と内部抵抗を表１１に示す。表１
１より、キャパシタの内部抵抗は検証例２の結果よりも
低い値を得られた。
【００４７】
【表１１】
【００４８】（検証例２）電解液組成ＰＣ／ＴＥＭＡＢ
Ｆ4（1.47mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/c
m3としたゲル電解質を用いる以外は、検証例１と同じ方
法でキャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測定し
た。その結果を表１１に示す。
Ｆ4（1.47mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/c
m3としたゲル電解質を用いる以外は、検証例１と同じ方
法でキャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測定し
た。その結果を表１１に示す。
【００４９】（検証例３）電解液の組成ＧＢＬ／ＴＥＭ
ＡＢＦ4（1.8mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20
g/cm3としたゲル電解質を用いる以外は、検証例１と同
じ方法でキャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測
定した。その結果を表１１に示す。表１１より、キャパ
シタの内部抵抗は検証例２の結果よりも低い値を得られ
た。
ＡＢＦ4（1.8mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20
g/cm3としたゲル電解質を用いる以外は、検証例１と同
じ方法でキャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測
定した。その結果を表１１に示す。表１１より、キャパ
シタの内部抵抗は検証例２の結果よりも低い値を得られ
た。
【００５０】（検証例４）電解質塩である四フッ化ホウ
酸テトラエチルアンモニウムと、有機溶媒であるガンマ
ー・ブチルラクトンで構成する電解液ＧＢＬ／ＴＥＡＢ
Ｆ4（1.2mol/l）に、ＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/
cm3としたゲル電解質を用いて、検証例１と同じ方法で
キャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測定した。
その結果、キャパシタの内部抵抗は検証例２の結果より
も低い値を得られた。
酸テトラエチルアンモニウムと、有機溶媒であるガンマ
ー・ブチルラクトンで構成する電解液ＧＢＬ／ＴＥＡＢ
Ｆ4（1.2mol/l）に、ＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/
cm3としたゲル電解質を用いて、検証例１と同じ方法で
キャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測定した。
その結果、キャパシタの内部抵抗は検証例２の結果より
も低い値を得られた。
【００５１】（検証例５）電解液組成ＧＢＬ／ＴＥＭＡ
ＢＦ4（1.8mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/
cm3としたゲル電解質を用いる以外は、検証例１と同じ
方法でキャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測定
した。その結果を表１１に示す。表１１より、キャパシ
タの内部抵抗は検証例２の結果よりも低い値を得られ
た。
ＢＦ4（1.8mol/l）にＰＡＮ添加量を0.10g/cm3〜0.20g/
cm3としたゲル電解質を用いる以外は、検証例１と同じ
方法でキャパシタを作製し、初期容量と内部抵抗を測定
した。その結果を表１１に示す。表１１より、キャパシ
タの内部抵抗は検証例２の結果よりも低い値を得られ
た。
【００５２】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば以下の効果を奏する。 （１）電解質塩として非対称型の四級アンモニウム塩で
ある四フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニウム塩
（ＴＥＭＡＢＦ4）を用い、有機溶媒としてエチレンカ
ーボネイト（ＥＣ）とジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）
の混合溶媒及びポリマとしてポリアクリロニトリル（Ｐ
ＡＮ）と組合わせたゲル電解質、又は有機溶媒としてガ
ンマー・ブチルラクトン（ＧＢＬ）を用いたゲル電解質
は、有機溶媒プロピレンカーボネート（ＰＣ）を用いた
糸よりも電解質塩溶解度が高く、かつ電気伝導度が高い
ゲル電解質が作製でき、電気二重層キャパシタ用ゲル電
解質に適用できることが判った。 （２）電解質塩として非対称型の四級アンモニウム塩で
あるテトラエチルアンモニウム塩（ＴＥＡＢＦ4）を用
い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラクトン（ＧＢ
Ｌ）及びポリマとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）
と組合わせたゲル電解質は、電解質塩（ＴＥＭＡＢ
Ｆ4）と有機溶媒プロピレンカーボネート（ＰＣ）及び
ポリマとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を用いた
ゲル電解質よりも電解質塩の溶解度が高く、かつ電気伝
導度が高いゲル電解質が作製でき、電気二重層キャパシ
タ用ゲル電解質に適用できることが判った。 （３）電解質塩として複素環状化合物を含有する四フッ
化ホウ酸Ｎ−エチルＮ−メチルピロリジウム塩（ＭＥＰ
ＹＢＦ4）を用い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラ
クトン（ＧＢＬ）及びポリマとしてポリアクリロニトリ
ル（ＰＡＮ）を組合わせたゲル電解質は、電解質塩（Ｔ
ＥＭＡＢＦ4）と有機溶媒プロピレンカーボネート（Ｐ
Ｃ）及びポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を用いたゲル
電解質よりも電解質塩溶解度が高く、かつ電気伝導度が
高いゲル電解質が作製でき、電気二重層キャパシタ用ゲ
ル電解質に適用できることが判った。 （４）上記に示した電解質塩及び有機溶媒からなるゲル
電解質でＰＡＮ添加量を0.075〜0.25g/cm3と変えても、
電気二重層キャパシタ電極に適用できることが判った。 （５）上記に示した電解質塩、ポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）添加量で、有機溶媒としてＥＣとジメチルカ
ーボネイト（ＤＭＣ）の混合溶媒を用いたゲル電解質
は、高い伝導度を保ったまま、単独溶媒系よりも更に高
い電気伝導度を示した。また、電気二重層キャパシタに
も適用できることが判った。
たように、本発明によれば以下の効果を奏する。 （１）電解質塩として非対称型の四級アンモニウム塩で
ある四フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニウム塩
（ＴＥＭＡＢＦ4）を用い、有機溶媒としてエチレンカ
ーボネイト（ＥＣ）とジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）
の混合溶媒及びポリマとしてポリアクリロニトリル（Ｐ
ＡＮ）と組合わせたゲル電解質、又は有機溶媒としてガ
ンマー・ブチルラクトン（ＧＢＬ）を用いたゲル電解質
は、有機溶媒プロピレンカーボネート（ＰＣ）を用いた
糸よりも電解質塩溶解度が高く、かつ電気伝導度が高い
ゲル電解質が作製でき、電気二重層キャパシタ用ゲル電
解質に適用できることが判った。 （２）電解質塩として非対称型の四級アンモニウム塩で
あるテトラエチルアンモニウム塩（ＴＥＡＢＦ4）を用
い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラクトン（ＧＢ
Ｌ）及びポリマとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）
と組合わせたゲル電解質は、電解質塩（ＴＥＭＡＢ
Ｆ4）と有機溶媒プロピレンカーボネート（ＰＣ）及び
ポリマとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を用いた
ゲル電解質よりも電解質塩の溶解度が高く、かつ電気伝
導度が高いゲル電解質が作製でき、電気二重層キャパシ
タ用ゲル電解質に適用できることが判った。 （３）電解質塩として複素環状化合物を含有する四フッ
化ホウ酸Ｎ−エチルＮ−メチルピロリジウム塩（ＭＥＰ
ＹＢＦ4）を用い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラ
クトン（ＧＢＬ）及びポリマとしてポリアクリロニトリ
ル（ＰＡＮ）を組合わせたゲル電解質は、電解質塩（Ｔ
ＥＭＡＢＦ4）と有機溶媒プロピレンカーボネート（Ｐ
Ｃ）及びポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を用いたゲル
電解質よりも電解質塩溶解度が高く、かつ電気伝導度が
高いゲル電解質が作製でき、電気二重層キャパシタ用ゲ
ル電解質に適用できることが判った。 （４）上記に示した電解質塩及び有機溶媒からなるゲル
電解質でＰＡＮ添加量を0.075〜0.25g/cm3と変えても、
電気二重層キャパシタ電極に適用できることが判った。 （５）上記に示した電解質塩、ポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）添加量で、有機溶媒としてＥＣとジメチルカ
ーボネイト（ＤＭＣ）の混合溶媒を用いたゲル電解質
は、高い伝導度を保ったまま、単独溶媒系よりも更に高
い電気伝導度を示した。また、電気二重層キャパシタに
も適用できることが判った。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 保雄 東京都品川区大崎二丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 坂本 敦 東京都品川区大崎二丁目１番17号 株式会 社明電舎内 Ｆターム(参考） 5G301 CA08 CA30 CD01 5H029 AM00 AM16 DJ09 HJ10
Claims (6)
- 【請求項１】 電解質塩として非対称型の四級アンモニ
ウム塩である四フッ化ホウ酸トリエチルメチルアンモニ
ウム塩を用い、有機溶媒としてエチレンカーボネイトと
ジメチルカーボネイトの混合溶媒又はガンマー・ブチル
ラクトンを用い、ポリマとしてポリアクリロニトリルを
添加してゲル化したことを特徴とするゲル電解質。 - 【請求項２】 電解質塩として複素環状化合物を含有す
る四フッ化ホウ酸Ｎ−エチルＮ−メチルピロリジウムを
用い、有機溶媒としてガンマー・ブチルラクトンを用
い、ポリマとしてポリアクリロニトリルを添加してゲル
化したたことを特徴とするゲル電解質。 - 【請求項３】 上記請求項１又は２記載のゲル電解質の
電解液に対する溶解量が1.0〜9.0mol/l 、好ましくは1.
2〜1.8mol/lとしたことを特徴とするゲル電解質。 - 【請求項４】 電解質塩として非対称型の四級アンモニ
ウム塩であるテトラエチルアンモニウムを用い、有機溶
媒としてガンマー・ブチルラクトンを用い、ポリマとし
てポリアクリロニトリルを添加してゲル化したことを特
徴とするゲル電解質。 - 【請求項５】 請求項４記載の電解質塩の電解液に対す
る溶解量が0.8〜1.8mol/l、好ましくは1.2〜1.8mol/lと
したことを特徴とするゲル電解質。 - 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５において、
ポリマ添加量が有機溶媒に対して0.075〜0.25（g/cm3）
であることを特徴とするゲル電解質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000110803A JP2001297949A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | ゲル電解質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000110803A JP2001297949A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | ゲル電解質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001297949A true JP2001297949A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18623252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000110803A Withdrawn JP2001297949A (ja) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | ゲル電解質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001297949A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467453B1 (ko) * | 2002-09-12 | 2005-01-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
-
2000
- 2000-04-12 JP JP2000110803A patent/JP2001297949A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467453B1 (ko) * | 2002-09-12 | 2005-01-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070703 |