JP2002260733A - Electrolyte for electrochemical device, its electrolyte solution or solid electrolyte and battery - Google Patents

Electrolyte for electrochemical device, its electrolyte solution or solid electrolyte and battery

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JP2002260733A JP2001060480A JP2001060480A JP2002260733A JP 2002260733 A JP2002260733 A JP 2002260733A JP 2001060480 A JP2001060480 A JP 2001060480A JP 2001060480 A JP2001060480 A JP 2001060480A JP 2002260733 A JP2002260733 A JP 2002260733A
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ion
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Hiroshige Takase
高瀬  浩成
Mikihiro Takahashi
幹弘 高橋
Hiromi Sugimoto
博美 杉本
Makoto Koide
誠 小出
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte, electrolyte solution, or a solid electrolyte and a battery using the same with excellent cycle characteristics used for an electrochemical device such as a lithium battery, a lithium-ion battery, and an electric double-layer capacitor. SOLUTION: It is an electrolyte for an electrochemical device composed of a compound expressed in formula (1) and chemical structural formulae expressed in formula (2), formula (3), and formula (4), and an electrolyte solution or a solid electrolyte, and a battery using the above electrolyte.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池、リ
チウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学
ディバイス用として利用される優れたサイクル特性を示
す電解質、電解液または固体電解質、及びそれを用いた
電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrolyte, an electrolyte or a solid electrolyte exhibiting excellent cycle characteristics and used for electrochemical devices such as lithium batteries, lithium ion batteries, and electric double layer capacitors. Battery.

【0002】[0002]

【従来技術】近年の携帯機器の発展に伴い、その電源と
して電池やキャパシタのような電気化学的現象を利用し
た電気化学ディバイスの開発が盛んに行われるようにな
った。また、電源以外の電気化学ディバイスとしては、
電気化学反応により色の変化が起こるエレクトロクロミ
ックディスプレイ(ECD)が挙げられる。
2. Description of the Related Art With the development of portable equipment in recent years, electrochemical devices utilizing electrochemical phenomena such as batteries and capacitors as power sources have been actively developed. In addition, electrochemical devices other than power supplies include:
An electrochromic display (ECD) in which a color change is caused by an electrochemical reaction is given.

【0003】これらの電気化学ディバイスは、一般に一
対の電極とその間を満たすイオン伝導体から構成され
る。このイオン伝導体には、溶媒、高分子またはそれら
の混合物中に電解質と呼ばれるカチオン(A+)とアニ
オン(B-)からなる塩類(AB)を溶解したものが用
いられる。この電解質は溶解することにより、カチオン
とアニオンに解離して、イオン伝導する。ディバイスに
必要なイオン伝導度を得るためには、この電解質が溶媒
や高分子に十分な量溶解することが必要である。実際は
水以外のものを溶媒として用いる場合が多く、このよう
な有機溶媒や高分子に十分な溶解度を持つ電解質は現状
では数種類に限定される。例えば、リチウム電池用電解
質としては、LiClO4、LiPF6、LiBF4 、L
iAsF6、LiN(SO2CF32、LiN(SO22
52 、LiN(SO2CF3)(SO249)および
LiCF3SO3のみである。カチオンの部分はリチウム
電池のリチウムイオンのように、ディバイスにより決ま
っているものが多いが、アニオンの部分は溶解性が高い
という条件を満たせば使用可能である。
[0003] These electrochemical devices are generally composed of a pair of electrodes and an ionic conductor filling the space between the electrodes. The ion conductor, a solvent, and the cation (A +) called the electrolyte in the polymer, or a mixture thereof anions (B -) is obtained by dissolving a from consisting salts (AB) is used. When this electrolyte is dissolved, it dissociates into cations and anions and conducts ions. In order to obtain the ion conductivity required for the device, it is necessary that this electrolyte be dissolved in a sufficient amount in a solvent or a polymer. Actually, a substance other than water is often used as a solvent, and only a few types of electrolytes having sufficient solubility in such organic solvents and polymers are presently used. For example, as electrolytes for lithium batteries, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , L
iAsF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2
F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9) and LiCF 3 SO 3 only. The cation portion is often determined by the device, such as lithium ion of a lithium battery, but the anion portion can be used if it satisfies the condition of high solubility.

【0004】ディバイスの応用範囲が多種多様化してい
る中で、それぞれの用途に対する最適な電解質が探索さ
れているが、現状ではアニオンの種類が少ないため最適
化も限界に達している。また、既存の電解質は種々の問
題を持っており、新規のアニオン部を有する電解質が要
望されている。具体的にはClO4イオンは爆発性、A
sF6イオンは毒性を有するため安全上の理由で使用で
きない。唯一実用化されているLiPF6も耐熱性、耐
加水分解性などの問題を有する。また、LiN(CF3
SO22、LiN(SO2252 、LiN(SO2
3)(SO249)およびLiCF3SO3は安定性が
高く、イオン伝導度も高いため非常に優れた電解質であ
るが、電池内のアルミニウムの集電体を電位がかかった
状態で腐食するため使用が困難である。
[0004] As the application range of devices has been diversified, the most suitable electrolyte for each application has been sought. However, at present, optimization has reached the limit due to the small number of anions. In addition, existing electrolytes have various problems, and an electrolyte having a novel anion moiety is demanded. Specifically, ClO 4 ion is explosive, A
sF 6 ions are toxic and cannot be used for safety reasons. The only commercially available LiPF 6 also has problems such as heat resistance and hydrolysis resistance. In addition, LiN (CF 3
SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 C
F 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ) and LiCF 3 SO 3 are very good electrolytes because of their high stability and high ionic conductivity, but the potential was applied to the aluminum current collector in the battery. It is difficult to use because it corrodes in a state.

【0005】[0005]

【問題点を解決するための具体的手段】本発明者らは、
かかる従来技術の問題点に鑑み鋭意検討の結果、新規の
化学構造的な特徴を有する電解質と従来の電解質を組み
合わせた系により優れた特性が得られることを見出し本
発明に到達したものである。
[Specific means for solving the problem]
As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the present inventors have found that excellent characteristics can be obtained by a system in which an electrolyte having a novel chemical structural characteristic is combined with a conventional electrolyte, and have reached the present invention.

【0006】すなわち本発明は、一般式(1)で示され
る化学構造式よりなる化合物と、一般式(2)、一般式
(3)、または一般式(4)で示される化学構造式より
なる化合物のうち少なくとも一つよりなる電気化学ディ
バイス用電解質で、
That is, the present invention provides a compound comprising a chemical structural formula represented by the general formula (1) and a chemical structural formula represented by the general formula (2), (3) or (4). An electrolyte for an electrochemical device comprising at least one of compounds,

【0007】[0007]

【化2】 Embedded image

【0008】Aq+は、金属イオン、水素イオン、または
オニウムイオン、Mは、遷移金属、周期律表の III族、
IV族、またはV族元素、aは、0〜8、bは、0〜8、
nは、1〜3、qは、1〜3、pは、n/qをそれぞれ
表し、また、Lは、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、
1〜C10のハロゲン化アルキル、C4〜C20のアリー
ル、C4〜C20のハロゲン化アリール、またはZ3
6(これらのアルキル、ハロゲン化アルキル、アリール
及びハロゲン化アリールは、その構造中に置換基、ヘテ
ロ原子を持ってもよい。)、Z1は、O、S、NR4、ま
たはNR45 、Z2は、O、S、NR4、またはNR4
5 、Z3は、O、S、NR4、またはNR45 、Z1、Z
2、Z3は、それぞれ独立 で、R1は、C1〜C30のアル
キレン、C1〜C3 0のハロゲン化アルキレン、C4〜C20
のアリーレン、またはC4〜C20のハロゲン化アリーレ
ン(これらのアルキレン、ハロゲン化アルキレン、アリ
ーレン及びハロゲン化アリーレンは、その構造中に置換
基、ヘテロ原子を持ってもよい。)、R2、R3は、それ
ぞれ独立で、H、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、ま
たはC1〜C10のハロゲン化アルキル(これらのアルキ
ル及びハロゲン化アルキルは、その構造中に置換基、ヘ
テロ原子を持ってもよい。)、R4、R5は、それぞれ独
立で、H、C1〜C10のアルキル、またはC4〜C20のア
リール、R6はC1〜C 10のアルキル、C1〜C10のハロ
ゲン化アルキル、C4〜C20のアリール、C4〜C20のハ
ロゲン化アリール(これらのアルキル、ハロゲン化アル
キル、アリール及びハロゲン化アリールは、その構造中
に置換基、ヘテロ原子を持ってもよい。)をそれぞれ表
し、x、y、zは、それぞれ独立で、1から8、をそれ
ぞれ表す電気化学ディバイス用電解質であり、該電解質
を非水溶媒に溶解したものよりなる電気化学ディバイス
用電解液または該電解質をポリマーに溶解したものより
なる電気化学ディバイス用固体電解質、及び少なくとも
正極、負極、電解液または固体電解質からなり、該電解
液または固体電解質に該電解質を含む電池を提供するも
のである。
Aq +Is a metal ion, a hydrogen ion, or
An onium ion, M is a transition metal, group III of the periodic table,
A group IV or group V element, a is 0 to 8, b is 0 to 8,
n is 1-3, q is 1-3, and p is n / q, respectively.
L is halogen, C1~ CTenAn alkyl,
C1~ CTenAlkyl halide of CFour~ C20Ally
Le, CFour~ C20Aryl halide, or ZThreeR
6(These alkyls, alkyl halides, aryls
And aryl halides have a substituent,
It may have a B atom. ), Z1Is O, S, NRFourMa
Or NRFourRFive , ZTwoIs O, S, NRFour, Or NRFourR
Five , ZThreeIs O, S, NRFour, Or NRFourRFive , Z1, Z
Two, ZThreeAre independent of each other and R1Is C1~ C30Al
Kiren, C1~ CThree 0Alkylene halide, CFour~ C20
Arylene or CFour~ C20Halogenated aryle
(These alkylenes, halogenated alkylenes,
-Allene and halogenated arylene are substituted in the structure
The group may have a hetero atom. ), RTwo, RThreeIs it
Independent, H, halogen, C1~ CTenThe alkyl
Or C1~ CTenAlkyl halides (these alkyls)
And halogenated alkyls have substituents,
May have terror atoms. ), RFour, RFiveIs German
Standing, H, C1~ CTenAlkyl, or CFour~ C20No
Reel, R6Is C1~ C TenAlkyl, C1~ CTenHalo of
Alkyl genoide, CFour~ C20Aryl, CFour~ C20No ha
Arogenated aryls (these alkyls, halogenated al
Kills, aryls and aryl halides have the structure
May have a substituent and a hetero atom. )
And x, y and z are each independently 1 to 8
An electrolyte for an electrochemical device,
Device consisting of a substance dissolved in a non-aqueous solvent
Electrolyte solution or a solution in which the electrolyte is dissolved in a polymer
A solid electrolyte for an electrochemical device, and at least
Composed of a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution or a solid electrolyte;
A battery comprising the electrolyte in a liquid or solid electrolyte is also provided.
It is.

【0009】なお、本発明で用いるアルキル、アルキレ
ン、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルキレン、アリ
ール、アリーレン、ハロゲン化アリール、ハロゲン化ア
リーレンは、分岐や水酸基、エーテル結合等の他の官能
基を持つものも含む。
The alkyl, alkylene, halogenated alkyl, halogenated alkylene, aryl, arylene, halogenated aryl, and halogenated arylene used in the present invention may have other functional groups such as a branch, a hydroxyl group and an ether bond. Including.

【0010】以下に、本発明をより詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0011】ここで、まず本発明で使用される一般式
(1)で示される化合物の具体例を次に示す。
First, specific examples of the compound represented by formula (1) used in the present invention are shown below.

【0012】[0012]

【化3】 Embedded image

【0013】[0013]

【化4】 Embedded image

【0014】[0014]

【化5】 Embedded image

【0015】[0015]

【化6】 Embedded image

【0016】[0016]

【化7】 Embedded image

【0017】[0017]

【化8】 Embedded image

【0018】[0018]

【化9】 Embedded image

【0019】[0019]

【化10】 Embedded image

【0020】[0020]

【化11】 Embedded image

【0021】[0021]

【化12】 Embedded image

【0022】[0022]

【化13】 Embedded image

【0023】[0023]

【化14】 Embedded image

【0024】[0024]

【化15】 Embedded image

【0025】[0025]

【化16】 Embedded image

【0026】[0026]

【化17】 Embedded image

【0027】[0027]

【化18】 Embedded image

【0028】ここではAq+としてリチウムイオンを挙げ
ているが、リチウムイオン以外のカチオンとして、例え
ば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウム
イオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、セシウム
イオン、銀イオン、亜鉛イオン、銅イオン、コバルトイ
オン、鉄イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、チ
タンイオン、鉛イオン、クロムイオン、バナジウムイオ
ン、ルテニウムイオン、イットリウムイオン、ランタノ
イドイオン、アクチノイドイオン、テトラブチルアンモ
ニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テト
ラメチルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモ
ニウムイオン、トリエチルアンモニウムイオン、ピリジ
ニウムイオン、イミダゾリウムイオン、水素イオン、テ
トラエチルホスホニウムイオン、テトラメチルホスホニ
ウムイオン、テトラフェニルホスホニウムイオン、トリ
フェニルスルホニウムイオン、トリエチルスルホニウム
イオン、等も利用される。
Here, lithium ion is mentioned as A q + , but as cations other than lithium ion, for example, sodium ion, potassium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, cesium ion, silver ion, zinc ion, copper ion Ion, cobalt ion, iron ion, nickel ion, manganese ion, titanium ion, lead ion, chromium ion, vanadium ion, ruthenium ion, yttrium ion, lanthanoid ion, actinoid ion, tetrabutylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetramethylammonium Ion, triethylmethylammonium ion, triethylammonium ion, pyridinium ion, imidazolium ion, hydrogen ion, tetraethylphospho Ion, tetramethyl phosphonium ion, tetraphenylphosphonium ion, triphenylsulfonium ion, triethylsulfonium ion, etc. is also used.

【0029】電気化学的なディバイス等の用途を考慮し
た場合、リチウムイオン、テトラアルキルアンモニウム
イオン、水素イオンが好ましい。Aq+のカチオンの価数
qは、1から3が好ましい。3より大きい場合、結晶格
子エネルギーが大きくなるため、溶媒に溶解することが
困難になるという問題が起こる。そのため溶解度を必要
とする場合は1がより好ましい。同様にアニオンの価数
nも1から3が好ましく、特に1がより好ましい。カチ
オンとアニオンの比を表す定数pは、両者の価数の比n
/qで必然的に決まってくる。
In consideration of applications such as electrochemical devices, lithium ions, tetraalkylammonium ions, and hydrogen ions are preferable. The valence q of the cation of A q + is preferably from 1 to 3. If it is larger than 3, the crystal lattice energy becomes large, so that there is a problem that it becomes difficult to dissolve in a solvent. Therefore, when solubility is required, 1 is more preferable. Similarly, the valency n of the anion is preferably from 1 to 3, and particularly preferably 1. The constant p representing the ratio of cation to anion is the ratio n of the valences of both.
/ Q inevitably determines.

【0030】本発明の構成の一部である一般式(1)で
示される電解質は、イオン性金属錯体構造を採ってお
り、その中心となるMは、遷移金属、周期律表のIII
族、IV族、またはV族元素から選ばれる。好ましくは、
Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、
Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、
Hf、またはSbのいずれかであり、さらに好ましく
は、Al、B、またはPである。種々の元素を中心のM
として利用することは可能であるが、Al、B、V、T
i、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、
Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、Hf、またはSb
の場合、比較的合成も容易であり、さらにAl、B、ま
たはPの場合、合成の容易性のほか、低毒性、安定性、
コストとあらゆる面で優れた特性を有する。
The electrolyte represented by the general formula (1), which is a part of the constitution of the present invention, has an ionic metal complex structure, and the center M is a transition metal, III of the periodic table.
Selected from Group IV, IV, or V elements. Preferably,
Al, B, V, Ti, Si, Zr, Ge, Sn, Cu,
Y, Zn, Ga, Nb, Ta, Bi, P, As, Sc,
Hf or Sb, and more preferably Al, B or P. M centered on various elements
It is possible to use Al, B, V, T
i, Si, Zr, Ge, Sn, Cu, Y, Zn, Ga,
Nb, Ta, Bi, P, As, Sc, Hf, or Sb
Is relatively easy to synthesize, and in the case of Al, B or P, in addition to the ease of synthesis, low toxicity, stability,
It has excellent properties in terms of cost and all aspects.

【0031】次に、一般式(1)で示される電解質(イ
オン性金属錯体)の特徴となる配位子の部分について説
明する。以下、ここではMに結合している有機または無
機の部分を配位子と呼ぶ。
Next, a description will be given of a ligand part which is a feature of the electrolyte (ionic metal complex) represented by the general formula (1). Hereinafter, the organic or inorganic portion bonded to M is referred to as a ligand.

【0032】一般式(1)中のLは、ハロゲン、C1
10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C4
〜C20のアリール、C4〜C20のハロゲン化アリール、
またはZ36を示すが、好ましくはフッ素、フッ素化ア
ルコキシド、フッ素化アリーロキシドのような電子吸引
性の配位子である。Z1、Z2、Z3は、それぞれ独立
で、O、S、NR4、またはNR45であり、これらの
ヘテロ原子を介してMに結合する。ここで、O、S、N
以外で結合することは、不可能ではないが合成上非常に
煩雑なものとなる。この化合物の特徴として同一の配位
子内のZ1、Z2にて中心金属Mと結合しているため、こ
れらの配位子がMとキレート構造を構成している。この
キレートの効果により、この化合物の耐熱性、化学的安
定性、耐加水分解性が向上している。
[0032] L in the general formula (1), halogen, C 1 ~
Alkyl of C 10, alkyl halide C 1 ~C 10, C 4
Aryl -C 20, an aryl halide of C 4 -C 20,
Or Z 3 R 6 , preferably an electron-withdrawing ligand such as fluorine, fluorinated alkoxide, or fluorinated aryloxide. Z 1 , Z 2 , and Z 3 are each independently O, S, NR 4 , or NR 4 R 5 , and are bonded to M via these hetero atoms. Where O, S, N
It is not impossible, but it is very complicated for synthesis. As a characteristic of this compound, since it binds to the central metal M at Z 1 and Z 2 in the same ligand, these ligands form a chelate structure with M. Due to the effect of the chelate, heat resistance, chemical stability, and hydrolysis resistance of the compound are improved.

【0033】次に、R1は、C1〜C30のアルキレン、C
1〜C30のハロゲン化アルキレン、C4〜C20のアリーレ
ン、またはC4〜C20のハロゲン化アリーレン、R2、R
3は、それぞれ独立で、H、ハロゲン、C1〜C10のアル
キル、またはC1〜C10のハロゲン化アルキル、R4、R
5は、それぞれ独立で、H、C1〜C10のアルキル、また
はC4〜C20のアリール、R6は、C1〜C10のアルキ
ル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C4〜C20のアリ
ール、C4〜C20のハロゲン化アリールをそれぞれ表す
が、好ましくR1、R2、R3のうち、少なくとも一つは
ハロゲン化アルキレンまたはハロゲン化アルキルであ
る。ここで挙げられたアルキル、アルキレン、ハロゲン
化アルキル、ハロゲン化アルキレン、アリール、アリー
レン、ハロゲン化アリール、ハロゲン化アリーレンは、
分岐や水酸基、エーテル結合等の他の官能基を持つもの
も含む。R1、R2、R3に電子吸引性のハロゲン化アル
キレンまたはハロゲン化アルキルが存在することによ
り、中心のMの負電荷が分散し、アニオンの電気的安定
性が増すため、非常にイオン解離しやすくなり、溶媒へ
の溶解度やイオン伝導度、触媒活性などが大きくなる。
また、その他の耐熱性、化学的安定性、耐加水分解性も
向上する。また、ここまでに説明した配位子の数に関係
する定数aおよびbは、中心のMの種類によって決まっ
てくるものであるが、aは0から8、bは0から8が好
ましい(ただし、aとbが同時に0となることはな
い。)。
Next, R 1 is a C 1 -C 30 alkylene,
1 -C 30 halogenated alkylene of C 4 -C 20 arylene or C 4 -C 20 halogenated arylene,, R 2, R
3 is each independently H, halogen, C 1 -C 10 alkyl, or C 1 -C 10 halogenated alkyl, R 4 , R 4
5 is each independently H, C 1 -C 10 alkyl, or C 4 -C 20 aryl, R 6 is C 1 -C 10 alkyl, C 1 -C 10 halogenated alkyl, C 4 aryl -C 20, represent each a halogenated aryl of C 4 -C 20, preferably R 1, of R 2, R 3, at least one halogenated alkylene or halogenated alkyl. The alkyl, alkylene, alkyl halide, alkylene halide, aryl, arylene, aryl halide, arylene halide mentioned here are
Those having other functional groups such as a branch, a hydroxyl group, and an ether bond are also included. The presence of an electron-withdrawing alkylene halide or alkyl halide in R 1 , R 2 , and R 3 disperses the negative charge of the central M and increases the electrical stability of the anion. This increases solubility in a solvent, ionic conductivity, catalytic activity, and the like.
Further, other heat resistance, chemical stability and hydrolysis resistance are also improved. The constants a and b related to the number of ligands described above are determined by the type of M at the center, and a is preferably 0 to 8 and b is preferably 0 to 8 (however, , A and b do not become 0 at the same time.)

【0034】次に、一般式(2)、一般式(3)、一般
式(4)で示される化合物の具体例としては、LiCF
3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2
252、LiN(SO2CF3)(SO249)、およ
びLiC(SO2CF33、等が挙げられる。これらの
電解質は単独で使用すると、電池内のアルミニウムの集
電体を電位がかかった状態で腐食するため、充放電サイ
クルを繰り返すと容量が低下するという問題点を有す
る。本発明においては、これらのスルホニル基を有する
電解質と一般式(1)の電解質を混合して使用すること
で、このアルミニウムの集電体の腐食を防止することが
可能となった。その原理の詳細は明らかではないが、一
般式(1)の電解質が電極表面でわずかに分解してアル
ミニウム表面にその配位子からなる皮膜が形成され、そ
の腐食を防止するものと推測される。
Next, specific examples of the compounds represented by the general formulas (2), (3) and (4) include LiCF
3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C
2 F 5) 2, LiN ( SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9), and LiC (SO 2 CF 3) 3 , and the like. When these electrolytes are used alone, the aluminum current collector in the battery is corroded in a state where a potential is applied, so that there is a problem that the capacity is reduced when the charge / discharge cycle is repeated. In the present invention, it is possible to prevent corrosion of the aluminum current collector by using a mixture of the electrolyte having a sulfonyl group and the electrolyte of the general formula (1). Although the details of the principle are not clear, it is presumed that the electrolyte of the general formula (1) is slightly decomposed on the electrode surface to form a film made of the ligand on the aluminum surface, thereby preventing the corrosion. .

【0035】これらの電解質の使用割合は電気化学ディ
バイスのサイクル特性や保存安定性の向上効果を考慮す
ると、以下に示す範囲が好ましい。一般式(1)の電解
質と、一般式(2)、一般式(3)、一般式(4)の電
解質のモル比は、1:99〜99:1、好ましくは2
0:80〜80:20である。一般式(1)の電解質が
1より少ない場合は、アルミニウムの腐食防止の効果が
小さいため、サイクル特性、保存安定性が悪くなるし、
また、99より大きい場合は、一般式(2)、一般式
(3)、一般式(4)のイオン伝導性の高さ、電気化学
的安定性が充分に発揮できない。
The use ratio of these electrolytes is preferably in the following range in consideration of the effect of improving the cycle characteristics and storage stability of the electrochemical device. The molar ratio of the electrolyte of the general formula (1) to the electrolytes of the general formulas (2), (3) and (4) is 1:99 to 99: 1, preferably 2
0:80 to 80:20. When the amount of the electrolyte of the general formula (1) is less than 1, the effect of preventing corrosion of aluminum is small, so that the cycle characteristics and the storage stability are deteriorated.
On the other hand, when it is larger than 99, the high ion conductivity and the electrochemical stability of the general formulas (2), (3) and (4) cannot be sufficiently exhibited.

【0036】本発明の電解質を用いて電気化学ディバイ
スを構成する場合、その基本構成要素としては、イオン
伝導体、負極、正極、集電体、セパレーターおよび容器
等から成る。
When an electrochemical device is constructed using the electrolyte of the present invention, its basic components include an ion conductor, a negative electrode, a positive electrode, a current collector, a separator, a container, and the like.

【0037】イオン伝導体としては、電解質と非水系溶
媒又はポリマーの混合物が用いられる。非水系溶媒を用
いれば、一般にこのイオン伝導体は電解液と呼ばれ、ポ
リマーを用いれば、ポリマー固体電解質と呼ばれるもの
になる。ポリマー固体電解質には可塑剤として非水系溶
媒を含有するものも含まれる。
As the ionic conductor, a mixture of an electrolyte and a non-aqueous solvent or polymer is used. If a non-aqueous solvent is used, the ionic conductor is generally called an electrolytic solution, and if a polymer is used, the ionic conductor is called a polymer solid electrolyte. Polymer solid electrolytes include those containing a non-aqueous solvent as a plasticizer.

【0038】非水溶媒としては、本発明の電解質を溶解
できる非プロトン性の溶媒であれば特に限定されるもの
ではなく、例えば、カーボネート類、エステル類、エー
テル類、ラクトン類、ニトリル類、アミド類、スルホン
類等が使用できる。また、単一の溶媒だけでなく、二種
類以上の混合溶媒でもよい。具体例としては、プロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカー
ボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボ
ネート、ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオ
ニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒド
ロフラン、ジオキサン、ニトロメタン、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、
およびγ−ブチロラクトン等を挙げることができる。
The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it is an aprotic solvent capable of dissolving the electrolyte of the present invention. Examples thereof include carbonates, esters, ethers, lactones, nitriles, amides and the like. , Sulfones and the like can be used. Further, not only a single solvent but also a mixed solvent of two or more kinds may be used. Specific examples include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dimethoxyethane, acetonitrile, propionitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, nitromethane, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide. , Sulfolane,
And γ-butyrolactone.

【0039】ただし、二種類以上の混合溶媒にする場
合、一般式(1)のAq+がLiイオンである電解質の場
合は、これらの非水溶媒のうち誘電率が20以上の非プ
ロトン性溶媒と誘電率が10以下の非プロトン性溶媒か
らなる混合溶媒に溶解することにより電解液を調製する
ことが好ましい。特にリチウム塩ではジエチルエーテ
ル、ジメチルカーボネート等の誘電率が10以下の非プ
ロトン性溶媒に対する溶解度が低く単独では十分なイオ
ン伝導度が得られず、また、逆に誘電率20以上の非プ
ロトン性溶媒単独では溶解度は高いもののその粘度も高
いため、イオンが移動しにくくなりやはり十分なイオン
伝導度が得られない。これらを混合すれば、適当な溶解
度と移動度を確保することができ十分なイオン伝導度を
得ることができる。
However, in the case where two or more kinds of mixed solvents are used, in the case where the electrolyte in which A q + in the general formula (1) is Li ion, an aprotic solvent having a dielectric constant of 20 or more among these non-aqueous solvents is used. It is preferable to prepare an electrolytic solution by dissolving the same in a mixed solvent comprising an aprotic solvent having a dielectric constant of 10 or less. In particular, lithium salts have low solubility in aprotic solvents having a dielectric constant of 10 or less, such as diethyl ether and dimethyl carbonate, and do not provide sufficient ionic conductivity by themselves, and conversely, aprotic solvents having a dielectric constant of 20 or more. When used alone, the solubility is high but the viscosity is high, so that ions are difficult to move, and sufficient ion conductivity cannot be obtained. If these are mixed, appropriate solubility and mobility can be secured, and sufficient ionic conductivity can be obtained.

【0040】また、電解質を溶解するポリマーとして
は、非プロトン性のポリマーであれば特に限定されるも
のではない。例えば、ポリエチレンオキシドを主鎖また
は側鎖に持つポリマー、ポリビニリデンフロライドのホ
モポリマーまたはコポリマー、メタクリル酸エステルポ
リマー、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。これ
らのポリマーに可塑剤を加える場合は、上記の非プロト
ン性非水溶媒が使用可能である。これらのイオン伝導体
中における本発明の混合電解質濃度は、0.1mol/
dm3以上、飽和濃度以下、好ましくは、0.5mol
/dm3以上、1.5mol/dm3以下である。0.1
mol/dm3より濃度が低いとイオン伝導度が低いた
め好ましくない。
The polymer for dissolving the electrolyte is not particularly limited as long as it is an aprotic polymer. For example, a polymer having polyethylene oxide in a main chain or a side chain, a homopolymer or copolymer of polyvinylidene fluoride, a methacrylate polymer, a polyacrylonitrile, and the like can be given. When adding a plasticizer to these polymers, the above-mentioned aprotic non-aqueous solvents can be used. The mixed electrolyte concentration of the present invention in these ionic conductors is 0.1 mol /
dm 3 or more and saturated concentration or less, preferably 0.5 mol
/ Dm 3 or more and 1.5 mol / dm 3 or less. 0.1
If the concentration is lower than mol / dm 3 , the ion conductivity is low, which is not preferable.

【0041】負極材料としては、特に限定されないが、
リチウム電池の場合、リチウム金属やリチウムと他の金
属との合金が使用される。また、リチウムイオン電池の
場合、ポリマー、有機物、ピッチ等をを焼成して得られ
たカーボンや天然黒鉛、金属酸化物等のインターカレー
ションと呼ばれる現象を利用した材料が使用される。電
気二重層キャパシタの場合、活性炭、多孔質金属酸化
物、多孔質金属、導電性ポリマー等が用いられる。
The material for the negative electrode is not particularly limited.
In the case of a lithium battery, lithium metal or an alloy of lithium and another metal is used. In the case of a lithium ion battery, a material utilizing a phenomenon called intercalation, such as carbon, natural graphite, or a metal oxide obtained by firing a polymer, an organic substance, pitch, or the like, is used. In the case of an electric double layer capacitor, activated carbon, porous metal oxide, porous metal, conductive polymer and the like are used.

【0042】正極材料としては、特に限定されないが、
リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、例えば、
LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 、LiMn
2 4 等のリチウム含有酸化物、TiO2 、V25
MoO3 等の酸化物、TiS 2 、FeS等の硫化物、あ
るいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニ
リン、およびポリピロール等の導電性高分子が使用され
る。電気二重層キャパシタの場合、活性炭、多孔質金属
酸化物、多孔質金属、導電性ポリマー等が用いられる。
The material of the positive electrode is not particularly limited.
For lithium batteries and lithium ion batteries, for example,
LiCoOTwo , LiNiOTwo , LiMnOTwo , LiMn
Two O Four Lithium-containing oxides such as TiOTwo , VTwo OFive ,
MoOThree Oxides such as TiS Two , Sulfides such as FeS,
Or polyacetylene, polyparaphenylene, polyani
Conductive polymers such as phosphorus and polypyrrole are used
You. Activated carbon, porous metal for electric double layer capacitors
An oxide, a porous metal, a conductive polymer, or the like is used.

【0043】[0043]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はかかる実施例により限定されるものでは
ない。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0044】実施例1 プロピレンカーボネート50vol%とジメチルカーボ
ネート50vol%の混合溶媒中に、
Example 1 In a mixed solvent of 50 vol% of propylene carbonate and 50 vol% of dimethyl carbonate,

【0045】[0045]

【化19】 Embedded image

【0046】の構造を有するホウ酸リチウム誘導体0.
05mol/lとLiN(SO22 520.95mo
l/lとを溶解した電解液を調製し、この電解液を用い
てアルミニウム集電体の腐食試験を実施した。試験用セ
ルは作用極としてアルミニウム、対極及び参照極として
リチウム金属を有するビーカー型のものを用いた。作用
極を5V(Li/Li+)に保持したところ、全く電流
は流れなかった。試験後に作用極表面をSEMで観察し
たが試験前と比べて変化は認められなかった。
Lithium borate derivative having the structure
05 mol / l and LiN (SOTwoCTwoF Five)Two0.95mo
1 / l was prepared and an electrolytic solution was prepared.
The aluminum current collector was subjected to a corrosion test. Test cell
Is aluminum as the working electrode, as the counter and reference electrode
A beaker type having lithium metal was used. Action
5 V (Li / Li+), No current
Did not flow. After the test, observe the working electrode surface with SEM
However, no change was observed compared to before the test.

【0047】さらに、この電解液を用いてLiCoO2
を正極材料としてハーフセルを作製し、実際に電池の充
放電試験を実施した。試験用セルは以下のように作製し
た。LiCoO2粉末90重量部に、バインダーとして
5重量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)、導電材
としてアセチレンブラックを5重量部混合し、さらに
N,N−ジメチルホルムアミドを添加し、ペースト状に
した。このペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾
燥させることにより、試験用正極体とした。負極にはリ
チウム金属を使用した。そして、グラスファイバーフィ
ルターをセパレーターとしてこのセパレータに電解液を
浸み込ませてセルを組み立てた。
Further, LiCoO 2 was prepared by using this electrolytic solution.
Was used as a positive electrode material to prepare a half cell, and a charge / discharge test of the battery was actually performed. The test cell was prepared as follows. To 90 parts by weight of LiCoO 2 powder, 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder and 5 parts by weight of acetylene black as a conductive material were mixed, and N, N-dimethylformamide was further added to form a paste. This paste was applied on an aluminum foil and dried to obtain a positive electrode for testing. Lithium metal was used for the negative electrode. Then, a cell was assembled by using a glass fiber filter as a separator and soaking the electrolytic solution in the separator.

【0048】次に、以下のような条件で定電流充放電試
験を実施した。充電、放電ともに電流密度0.35mA
/cm2 で行い、充電は、4.2V、放電は、3.0V
(vs.Li/Li+ )まで行った。その結果、初回の
放電容量は、118mAh/g(正極の容量)であっ
た。また、100回充放電を繰り返したが100回目の
容量は初回の93%という結果が得られた。
Next, a constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. 0.35 mA current density for both charging and discharging
/ Cm 2 , charging is 4.2V, discharging is 3.0V
(Vs. Li / Li + ). As a result, the initial discharge capacity was 118 mAh / g (capacity of the positive electrode). The charge / discharge was repeated 100 times, and the capacity at the 100th time was 93% of the initial capacity.

【0049】実施例2 エチレンカーボネート50vol%とジエチルカーボネ
ート50vol%の混合溶媒中に、
Example 2 In a mixed solvent of 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of diethyl carbonate,

【0050】[0050]

【化20】 Embedded image

【0051】の構造を有するホウ酸リチウム誘導体0.
10mol/lとLiN(SO2CF320.90mo
l/lとを溶解した電解液を調製し、実施例1と同様
に、この電解液を用いてアルミニウム集電体の腐食試験
を実施した。作用極を5V(Li/Li+)に保持した
ところ、全く電流は流れなかった。試験後に作用極表面
をSEMで観察したが試験前と比べて変化は認められな
かった。
Lithium borate derivative having the structure
10 mol / l and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 0.90mo
1 / l was prepared, and a corrosion test of the aluminum current collector was carried out using this electrolyte in the same manner as in Example 1. When the working electrode was kept at 5 V (Li / Li + ), no current flowed. After the test, the working electrode surface was observed by SEM, but no change was observed as compared to before the test.

【0052】さらに、この電解液を用いてLiCoO2
を正極材料、天然黒鉛を負極材料としてセルを作製し、
実際に電池の充放電試験を実施した。試験用セルは以下
のように作製した。
Further, LiCoO 2 was prepared by using this electrolytic solution.
To produce a cell using the positive electrode material and natural graphite as the negative electrode material.
A battery charge / discharge test was actually performed. The test cell was prepared as follows.

【0053】LiCoO2粉末90重量部に、バインダ
ーとして5重量部のポリフッ化ビニリデン(PVD
F)、導電材としてアセチレンブラックを5重量部混合
し、さらにN,N−ジメチルホルムアミドを添加し、ペ
ースト状にした。このペーストをアルミニウム箔上に塗
布して、乾燥させることにより、試験用正極体とした。
また、天然黒鉛粉末90重量部に、バインダーとして1
0重量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合
し、さらにN,N−ジメチルホルムアミドを添加し、ス
ラリー状にした。このスラリーを銅箔上に塗布して、1
50℃で12時間乾燥させることにより、試験用負極体
とした。そして、ポリエチレン製セパレータに電解液を
浸み込ませてセルを組み立てた。
To 90 parts by weight of LiCoO 2 powder, 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVD) were used as a binder.
F), 5 parts by weight of acetylene black was mixed as a conductive material, and N, N-dimethylformamide was further added to form a paste. This paste was applied on an aluminum foil and dried to obtain a positive electrode for testing.
Also, 90 parts by weight of natural graphite powder were added
0 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) was mixed, and N, N-dimethylformamide was further added to form a slurry. This slurry is applied on a copper foil and
By drying at 50 ° C. for 12 hours, a test negative electrode body was obtained. Then, the cell was assembled by infiltrating the electrolytic solution into a polyethylene separator.

【0054】次に、以下のような条件で定電流充放電試
験を実施した。充電、放電ともに電流密度0.35mA
/cm2 で行い、充電は、4.2V、放電は、3.0V
まで、行った。その結果、500回充放電を繰り返した
が500回目の容量は初回の91%という結果が得られ
た。
Next, a constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. 0.35 mA current density for both charging and discharging
/ Cm 2 , charging is 4.2V, discharging is 3.0V
Until I went. As a result, the charge and discharge were repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 91% of the initial capacity.

【0055】実施例3 エチレンカーボネート50vol%とジメチルカーボネ
ート50vol%の混合溶媒中に、
Example 3 In a mixed solvent of 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of dimethyl carbonate,

【0056】[0056]

【化21】 Embedded image

【0057】の構造を有するホウ酸リチウム誘導体0.
70mol/lとLiN(SO2CF3)(SO2
49)0.30mol/lとを溶解した電解液を調製
し、実施例1と同様に、この電解液を用いてアルミニウ
ム集電体の腐食試験を実施した。作用極を5V(Li/
Li+)に保持したところ、全く電流は流れなかった。
試験後に作用極表面をSEMで観察したが試験前と比べ
て変化は認められなかった。
Lithium borate derivative having the structure
70 mol / l and LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C
4 F 9) were prepared 0.30 mol / l and the electrolyte solution prepared by dissolving, in the same manner as in Example 1 was carried out a corrosion test of an aluminum collector by using this electrolytic solution. The working electrode is 5 V (Li /
(Li + ), no current flowed.
After the test, the working electrode surface was observed by SEM, but no change was observed as compared to before the test.

【0058】さらに、この電解液を用いて実施例1と同
様にLiCoO2を正極材料としたハーフセルを作製
し、以下のような条件で定電流充放電試験を実施した。
充電、放電ともに電流密度0.35mA/cm2 で行
い、充電は、4.2V、放電は、3.0V(vs.Li
/Li+ )まで行った。その結果、初回の放電容量は、
120mAh/g(正極の容量)であった。また、10
0回充放電を繰り返したが100回目の容量は初回の8
7%という結果が得られた。
Further, a half cell using LiCoO 2 as a cathode material was prepared in the same manner as in Example 1 using this electrolytic solution, and a constant current charge / discharge test was performed under the following conditions.
Both charging and discharging were performed at a current density of 0.35 mA / cm 2 , charging was performed at 4.2 V, and discharging was performed at 3.0 V (vs. Li).
/ Li + ). As a result, the initial discharge capacity is
It was 120 mAh / g (capacity of the positive electrode). Also, 10
The charge / discharge was repeated 0 times, but the capacity at the 100th time was 8
A result of 7% was obtained.

【0059】実施例4 平均分子量10000のポリエチレンオキシド70重量
部にアセトニトリルを添加して溶液を調整し、この溶液
に実施例1と同様の構造を有するホウ酸リチウム誘導体
を5重量部、LiN(SO2CF3)(SO249)を
25重量部加え、これをガラス上にキャストし、乾燥し
て溶媒のアセトニトリルを除去することにより高分子固
体電解質膜を作製した。
Example 4 A solution was prepared by adding acetonitrile to 70 parts by weight of polyethylene oxide having an average molecular weight of 10,000, and 5 parts by weight of a lithium borate derivative having the same structure as in Example 1 was added to this solution. 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ) was added in an amount of 25 parts by weight, cast on glass, and dried to remove acetonitrile as a solvent, thereby producing a solid polymer electrolyte membrane.

【0060】次に、この高分子固体電解質膜を用いてア
ルミニウム集電体の腐食試験を実施した。この膜を作用
極のアルミニウム電極とリチウム電極で挟み、圧着し測
定を行った。作用極を5V(Li/Li+)に保持した
ところ、全く電流は流れなかった。試験後に作用極表面
をSEMで観察したが試験前と比べて変化は認められな
かった。
Next, a corrosion test of the aluminum current collector was performed using the solid polymer electrolyte membrane. This film was sandwiched between an aluminum electrode and a lithium electrode of a working electrode, pressed and measured. When the working electrode was kept at 5 V (Li / Li + ), no current flowed. After the test, the working electrode surface was observed by SEM, but no change was observed as compared to before the test.

【0061】次に、この高分子固体電解質膜を電解液と
セパレータの代わりとして用いて実施例1と同様にLi
CoO2を正極材料としたハーフセルを作製し、70℃
で以下のような条件で定電流充放電試験を実施した。充
電、放電ともに電流密度0.1mA/cm2 で行い、充
電は、4.2V、放電は、3.0V(vs.Li/Li
+ )まで行った。その結果、初回の放電容量は、120
mAh/g(正極の容量)であった。また、100回充
放電を繰り返したが100回目の容量は初回の87%と
いう結果が得られた。
Next, using this polymer solid electrolyte membrane as a substitute for the electrolyte and the separator,
A half cell using CoO 2 as a positive electrode material was prepared,
A constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. Both charging and discharging were performed at a current density of 0.1 mA / cm 2 , charging was performed at 4.2 V, and discharging was performed at 3.0 V (vs. Li / Li).
+ ). As a result, the initial discharge capacity is 120
mAh / g (capacity of the positive electrode). The charge / discharge was repeated 100 times, and the capacity at the 100th time was 87% of the initial capacity.

【0062】比較例1 エチレンカーボネート50vol%とジメチルカーボネ
ート50vol%の混合溶媒中に、LiN(SO22
52を1.0mol/l溶解した電解液を調製し、実施
例1と同様に、この電解液を用いてアルミニウム集電体
の腐食試験を実施した。作用極を5V(Li/Li+
に保持したところ、腐食電流が観察された。また、試験
後に作用極表面をSEMで観察したところ、その表面に
腐食によるものと思われるピットが多数観察された。
Comparative Example 1 LiN (SO 2 C 2 F) was mixed in a mixed solvent of 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of dimethyl carbonate.
5 ) An electrolytic solution in which 2 was dissolved at 1.0 mol / l was prepared, and a corrosion test of an aluminum current collector was performed using this electrolytic solution in the same manner as in Example 1. Working electrode is 5V (Li / Li + )
, A corrosion current was observed. Further, when the working electrode surface was observed by SEM after the test, a number of pits which were considered to be caused by corrosion were observed on the surface.

【0063】次に、この電解液を用いて実施例1と同様
にLiCoO2を正極材料としたハーフセルを作製し、
以下のような条件で定電流充放電試験を実施した。充
電、放電ともに電流密度0.35mA/cm2 で行い、
充電は、4.2V、放電は、3.0V(vs.Li/L
+ )まで行った。その結果、初回の放電容量は、11
7mAh/g(正極の容量)であった。また、100回
充放電を繰り返したが100回目の容量は初回の69%
という結果が得られた。
Next, a half cell using LiCoO 2 as a positive electrode material was prepared in the same manner as in Example 1 using this electrolytic solution.
A constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. Both charging and discharging are performed at a current density of 0.35 mA / cm 2 ,
The charge is 4.2 V and the discharge is 3.0 V (vs. Li / L
i + ). As a result, the initial discharge capacity is 11
It was 7 mAh / g (capacity of the positive electrode). The charge / discharge was repeated 100 times, but the 100th capacity was 69% of the initial capacity.
The result was obtained.

【0064】比較例2 プロピレンカーボネート50vol%とジエチルカーボ
ネート50vol%の混合溶媒中に、LiN(SO2
32を1.0mol/l溶解した電解液を調製し、実
施例1と同様に、この電解液を用いてアルミニウム集電
体の腐食試験を実施した。作用極を5V(Li/L
+)に保持したところ、腐食電流が観察された。ま
た、試験後に作用極表面をSEMで観察したところ、そ
の表面に腐食によるものと思われるピットが多数観察さ
れた。
Comparative Example 2 In a mixed solvent of 50 vol% of propylene carbonate and 50 vol% of diethyl carbonate, LiN (SO 2 C
An electrolytic solution in which F 3 ) 2 was dissolved at 1.0 mol / l was prepared, and a corrosion test of the aluminum current collector was performed using this electrolytic solution in the same manner as in Example 1. The working electrode is 5 V (Li / L
When kept at i + ), a corrosion current was observed. Further, when the working electrode surface was observed by SEM after the test, a number of pits which were considered to be caused by corrosion were observed on the surface.

【0065】次に、この電解液を用いて実施例1と同様
にLiCoO2を正極材料としたハーフセルを作製し、
以下のような条件で定電流充放電試験を実施した。充
電、放電ともに電流密度0.35mA/cm2 で行い、
充電は、4.2V、放電は、3.0V(vs.Li/L
+ )まで行った。その結果、初回の放電容量は、11
2mAh/g(正極の容量)であった。また、100回
充放電を繰り返したが100回目の容量は初回の61%
という結果が得られた。
Next, a half cell using LiCoO 2 as a cathode material was prepared in the same manner as in Example 1 using this electrolytic solution.
A constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. Both charging and discharging are performed at a current density of 0.35 mA / cm 2 ,
The charge is 4.2 V and the discharge is 3.0 V (vs. Li / L
i + ). As a result, the initial discharge capacity is 11
It was 2 mAh / g (capacity of the positive electrode). The charge / discharge was repeated 100 times, but the 100th capacity was 61% of the initial capacity.
The result was obtained.

【0066】比較例3 エチレンカーボネート50vol%とジメチルカーボネ
ート50vol%の混合溶媒中に、LiN(SO2
3)(SO249)を1.0mol/l溶解した電解
液を調製し、実施例1と同様に、この電解液を用いてア
ルミニウム集電体の腐食試験を実施した。作用極を5V
(Li/Li+)に保持したところ、腐食電流が観察さ
れた。また、試験後に作用極表面をSEMで観察したと
ころ、その表面に腐食によるものと思われるピットが多
数観察された。
Comparative Example 3 LiN (SO 2 C) was mixed in a mixed solvent of 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of dimethyl carbonate.
An electrolytic solution in which F 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ) was dissolved at 1.0 mol / l was prepared, and a corrosion test of the aluminum current collector was performed using this electrolytic solution as in Example 1. Working electrode 5V
(Li / Li + ), corrosion current was observed. Further, when the working electrode surface was observed by SEM after the test, a number of pits which were considered to be caused by corrosion were observed on the surface.

【0067】次に、この電解液を用いて実施例1と同様
にLiCoO2を正極材料としたハーフセルを作製し、
以下のような条件で定電流充放電試験を実施した。充
電、放電ともに電流密度0.35mA/cm2 で行い、
充電は、4.2V、放電は、3.0V(vs.Li/L
+ )まで行った。その結果、初回の放電容量は、11
8mAh/g(正極の容量)であった。また、100回
充放電を繰り返したが100回目の容量は初回の72%
という結果が得られた。
Next, a half cell using LiCoO 2 as a cathode material was prepared in the same manner as in Example 1 using this electrolytic solution.
A constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. Both charging and discharging are performed at a current density of 0.35 mA / cm 2 ,
The charge is 4.2 V and the discharge is 3.0 V (vs. Li / L
i + ). As a result, the initial discharge capacity is 11
It was 8 mAh / g (capacity of the positive electrode). The charge / discharge was repeated 100 times, but the 100th capacity was 72% of the initial capacity.
The result was obtained.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明は、リチウム電池、リチウムイオ
ン電池、電気二重層キャパシタ等の電気化学ディバイス
用として利用される従来の電解質に比べ、優れたサイク
ル特性、保存特性を有する電解質であり、その電解液ま
たは固体電解質並びにこれらを用いた電池を可能とした
ものである。
The present invention is an electrolyte having superior cycle characteristics and storage characteristics as compared with conventional electrolytes used for electrochemical devices such as lithium batteries, lithium ion batteries, and electric double layer capacitors. An electrolyte or a solid electrolyte and a battery using the same are made possible.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07F 5/06 C07F 5/06 Z H01G 9/038 H01M 6/16 A 9/025 6/18 E H01M 6/16 H01G 9/00 301D 6/18 301G (72)発明者 高橋 幹弘 埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ ル硝子株式会社化学研究所内 (72)発明者 杉本 博美 埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ ル硝子株式会社化学研究所内 (72)発明者 小出 誠 埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ ル硝子株式会社化学研究所内 Fターム(参考) 4H006 AA03 AB78 4H048 AA03 AB78 VA11 VA77 VA80 VB10 5H024 AA00 AA02 AA07 AA09 AA12 FF14 FF18 FF19 FF20 FF21 FF38 FF40 GG00 HH00 5H029 AJ04 AJ05 AK02 AK03 AK05 AK16 AL02 AL06 AL07 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM06 AM16 EJ12 EJ14 HJ20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07F 5/06 C07F 5/06 Z H01G 9/038 H01M 6/16 A 9/025 6/18 E H01M 6 / 16 H01G 9/00 301D 6/18 301G (72) Inventor Mikihiro Takahashi 2805 Imafukunakadai, Kawagoe City, Saitama Prefecture Inside the Chemical Research Laboratory, Central Glass Co., Ltd. Address Central Glass Co., Ltd. Chemical Research Laboratory (72) Inventor Makoto Koide 2805 Imafukunakadai, Kawagoe-shi, Saitama F-term in Chemical Laboratory Co., Ltd. F-term (reference) 4H006 AA03 AB78 4H048 AA03 AB78 VA11 VA77 VA80 VB10 5H024 AA00 AA02 AA07 AA09 AA12 FF14 FF18 FF19 FF20 FF21 FF38 FF40 GG00 HH00 5H029 AJ04 AJ05 AK02 AK03 AK05 AK16 AL02 AL06 AL07 AL12 AM02 AM03 A M04 AM05 AM06 AM16 EJ12 EJ14 HJ20

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(1)で示される化学構造式より
なる化合物と、一般式(2)、一般式(3)、または一
般式(4)で示される化学構造式よりなる化合物のうち
少なくとも一つよりなる電気化学ディバイス用電解質。 【化1】 q+は、金属イオン、水素イオン、またはオニウムイオ
ン、Mは、遷移金属、周期律表の III族、IV族、または
V族元素、aは、0〜8、bは、0〜8、nは、1〜
3、qは、1〜3、pは、n/qをそれぞれ表し、L
は、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、C1〜C10のハロ
ゲン化アルキル、C4〜C20のアリール、C4〜C20のハ
ロゲン化アリール、またはZ36(これらのアルキル、
ハロゲン化アルキル、アリール及びハロゲン化アリール
はその構造中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよ
い。)、Z1は、O、S、NR4、またはNR45 、Z2
は、O、S、NR4、またはNR45 、Z3は、O、
S、NR4、またはNR45 、Z1、Z2、Z3は、それ
ぞれ独立で 、R1は、C1〜C30のアルキレン、C1〜C
30のハロゲン化アルキレン、C4〜C20のアリーレン、
またはC4〜C20のハロゲン化アリーレン(これらのア
ルキレン、ハロゲン化アルキレン、アリーレン及びハロ
ゲン化アリーレンは、その構造中に置換基、ヘテロ原子
を持ってもよい。)、R2、R3は、それぞれ独立で、
H、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、またはC1〜C10
のハロゲン化アルキル(これらのアルキル及びハロゲン
化アルキルは、その構造中に置換基、ヘテロ原子を持っ
てもよい。)、R4、R5は、それぞれ独立で、H、C1
〜C10のアルキル、またはC4〜C20のアリール、R
6は、C1〜C10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化ア
ルキル、C4〜C20のアリール、C4〜C20のハロゲン化
アリール(これらのアルキル、ハロゲン化アルキル、ア
リール及びハロゲン化アリールは、その構造中に置換
基、ヘテロ原子を持ってもよい。)をそれぞれ表し、
x、y、zは、それぞれ独立で、1から8をそれぞれ表
す。
1. A compound comprising a chemical structural formula represented by the general formula (1) and a compound comprising a chemical structural formula represented by the general formula (2), (3) or (4) An electrolyte for an electrochemical device comprising at least one. Embedded image A q + is a metal ion, a hydrogen ion, or an onium ion, M is a transition metal, group III, group IV, or
Group V elements, a is 0 to 8, b is 0 to 8, n is 1 to
3, q represents 1 to 3 and p represents n / q, respectively.
Is halogen, C 1 -C 10 alkyl, C 1 -C 10 halogenated alkyl, C 4 -C 20 aryl, C 4 -C 20 halogenated aryl, or Z 3 R 6 (these alkyls,
The alkyl halide, aryl and aryl halide may have a substituent and a hetero atom in the structure. ), Z 1 is, O, S, NR 4 or NR 4 R 5, Z 2,
Is O, S, NR 4 , or NR 4 R 5 , Z 3 is O,
S, NR 4 or NR 4 R 5, Z 1, Z 2, Z 3, are, each independently, R 1 is alkylene of C 1 ~C 30, C 1 ~C
30 alkylene halides, C 4 -C 20 arylene,
Or C 4 -C 20 halogenated arylene (the alkylene, halogenated alkylene, arylene and halogenated arylene may have a substituent or a hetero atom in the structure thereof), R 2 and R 3 are Each independently,
H, halogen, alkyl of C 1 -C 10 or C 1 -C 10,
(These alkyls and alkyl halides may have a substituent or a hetero atom in the structure thereof), R 4 and R 5 are each independently H, C 1
Aryl -C alkyl 10 or C 4 ~C 20,, R
6 is alkyl of C 1 ~C 10, C 1 ~C 10 alkyl halide, C 4 -C 20 aryl, C 4 -C 20 halogenated aryl (the alkyl, halogenated alkyl, aryl and halogen Aryl halide may have a substituent and a hetero atom in its structure.)
x, y, and z each independently represent 1 to 8.
【請求項2】 Mが、Al、B、V、Ti、Si、Z
r、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、
Bi、P、As、Sc、Hf、またはSbのいずれかで
あることを特徴とする請求項1記載の電気化学ディバイ
ス用電解質。
2. M is Al, B, V, Ti, Si, Z
r, Ge, Sn, Cu, Y, Zn, Ga, Nb, Ta,
2. The electrolyte for an electrochemical device according to claim 1, wherein the electrolyte is any of Bi, P, As, Sc, Hf, and Sb.
【請求項3】 Aq+が、Liイオン、または4級アンモ
ニウムイオンのいずれかであることを特徴とする請求項
1記載の電気化学ディバイス用電解質。
3. The electrolyte for an electrochemical device according to claim 1, wherein A q + is one of a Li ion and a quaternary ammonium ion.
【請求項4】 請求項1記載の電解質を非水溶媒に溶解
したものよりなることを特徴とする電気化学ディバイス
用電解液。
4. An electrolytic solution for an electrochemical device, comprising an electrolyte according to claim 1 dissolved in a non-aqueous solvent.
【請求項5】 非水溶媒が、誘電率が20以上の非プロ
トン性溶媒と誘電率が10以下の非プロトン性溶媒から
なる混合溶媒であることを特徴とする請求項4記載の電
気化学ディバイス用電解液。
5. The electrochemical device according to claim 4, wherein the non-aqueous solvent is a mixed solvent comprising an aprotic solvent having a dielectric constant of 20 or more and an aprotic solvent having a dielectric constant of 10 or less. Electrolyte.
【請求項6】 電解質のAq+が、Liイオンであること
を特徴とする請求項4または請求項5記載の電気化学デ
ィバイス用電解液。
6. The electrolytic solution for an electrochemical device according to claim 4, wherein A q + of the electrolyte is a Li ion.
【請求項7】 請求項1記載の電解質をポリマーに溶解
したものよりなることを特徴とする電気化学ディバイス
用固体電解質。
7. A solid electrolyte for an electrochemical device, comprising the electrolyte according to claim 1 dissolved in a polymer.
【請求項8】 電解質のAq+が、Liイオンであること
を特徴とする請求項7記載の電気化学ディバイス用固体
電解質。
8. The solid electrolyte for an electrochemical device according to claim 7, wherein A q + of the electrolyte is a Li ion.
【請求項9】 少なくとも正極、負極、電解液または固
体電解質からなり、該電解液または固体電解質に請求項
1に記載の電解質を含むことを特徴とする電池。
9. A battery comprising at least a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution or a solid electrolyte, wherein the electrolytic solution or the solid electrolyte contains the electrolyte according to claim 1.
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