JP2003151637A - Electrolyte for electrochemical device, electrolytic solution or solid electrolyte thereof, and battery - Google Patents

Electrolyte for electrochemical device, electrolytic solution or solid electrolyte thereof, and battery

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JP2003151637A JP2001347864A JP2001347864A JP2003151637A JP 2003151637 A JP2003151637 A JP 2003151637A JP 2001347864 A JP2001347864 A JP 2001347864A JP 2001347864 A JP2001347864 A JP 2001347864A JP 2003151637 A JP2003151637 A JP 2003151637A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide electrolyte having excellent cycle characteristics and used in an electrochemical device such as a lithium battery, a lithium-ion battery, and an electric double layer capacitor, to provide electrolytic solution or solid electrolyte, and to provide a battery using the same. SOLUTION: The electrolyte for an electrochemical device composed of a compound expressed by a formula (1) and compounds expressed by formulas (2), (3), (4) is provided. Further, the electrolytic solution or solid electrolyte, and the battery using the electrolyte are provided.

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 solution or a solid electrolyte having excellent cycle characteristics, which is used for an electrochemical device such as a lithium battery, a lithium ion battery and an electric double layer capacitor, and the use thereof. It was about the 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 devices in recent years, the development of electrochemical devices utilizing electrochemical phenomena such as batteries and capacitors as their power sources has become active. Also, as an electrochemical device other than the power source,
An electrochromic display (ECD) in which a color change is caused by an electrochemical reaction is mentioned.

【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。
These electrochemical devices are generally composed of a pair of electrodes and an ionic conductor filling between them. As the ionic conductor, a solvent, a polymer, or a mixture thereof in which a salt (AB) composed of a cation (A + ) and an anion (B ) called an electrolyte is dissolved is used. When this electrolyte dissolves, it dissociates into cations and anions, and conducts ions. In order to obtain the ionic conductivity required for the device, this electrolyte must be dissolved in a solvent or polymer in a sufficient amount. In fact, a substance other than water is often used as a solvent, and at present, there are only a few types of electrolytes having sufficient solubility in such organic solvents and polymers. For example, as an electrolyte for a lithium battery, 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, like the 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。LiN(CF3SO2
2、LiN(SO2252 、LiN(SO2CF3
(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。
While the range of application of devices has been diversified, the optimum electrolyte for each use has been sought, but the optimization has reached the limit because the number of anions is small at present. In addition, existing electrolytes have various problems, and an electrolyte having a new anion portion is desired. Specifically, ClO 4 ion is explosive, A
Since sF 6 ion is toxic, it cannot be used for safety reasons. The only commercially available LiPF 6 also has problems such as heat resistance and hydrolysis resistance. LiN (CF 3 SO 2 )
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 are excellent electrolytes because they have high stability and high ionic conductivity, but they corrode the aluminum current collector in the battery under the condition that a potential is applied. Therefore, it is difficult to use.

【0005】[0005]

【問題点を解決するための手段】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ものを組み合わせた
系を見出し本発明に到達したものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION As a result of intensive studies in view of the problems of the prior art, the present inventors have found a system combining an electrolyte having a novel chemical structural characteristic and a conventional one, and The invention has been reached.

【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 comprises a compound having the chemical structural formula represented by the general formula (1) and a chemical structural formula represented by the general formula (2), the general formula (3) or the general formula (4). An electrolyte for an electrochemical device comprising at least one of compounds,

【0007】[0007]

【化2】 [Chemical 2]

【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、0〜3、cは、0〜3(a
またはcの少なくとも一方は0ではない、a+b=3、
c+d=3)、pは、r/q、qは、1〜3、rは、1
〜3、mは、0〜8、nは、0〜8をそれぞれ表し、X
1は、O、S、NR5、またはNR56、R1とR2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。)、R3は、H、ハロゲン、
1〜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、または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、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。)、R4は、ハロゲン、C1
〜C10のアルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、
4〜C20のアリール、C4〜C20のハロゲン化アリー
ル、またはX27(これらのアルキル、ハロゲン化アル
キル、アリール、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。)、X2は、O、
S、NR5、またはNR56、R5、R6は、H、または
1〜C10のアルキル、R7は、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、または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、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、Y1、Y2、Y3は、それぞれ
独立で、SO2基またはCO基、R8、R9、R10は、そ
れぞれ独立で、電子求引性の有機置換基(これらの構造
中に置換基、ヘテロ原子を持ってもよく、またR8
9、R10はそれぞれが結合して環を形成してもよい
し、隣の分子と結合してポリマー状になってもよい。)
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, hydrogen ion, or
Nium ion, M is a transition metal, group III, IV of the periodic table
Group or V group element, a is 0 to 3, c is 0 to 3 (a
Or at least one of c is not 0, a + b = 3,
c + d = 3), p is r / q, q is 1 to 3, r is 1
~ 3, m represents 0-8, n represents 0-8, respectively, X
1Is O, S, NRFive, Or NRFiveR6, R1And R2Is that
Independently H, halogen, C1~ CTenAn alkyl of
Or C1~ CTenAlkyl halides of these
Kill and alkyl halides have substituents,
May have terrorist atoms. ), R3Is H, halogen,
C1~ CTenAlkyl, C1~ CTenThe halogenated alky
Le, CFour~ C20Aryl or CFour~ C20The halogen
Aryl halides (these alkyls, halogenated alkyls,
Aryl and aryl halide are substituents in the structure,
It may have a hetero atom. ), RFourIs halogen, C1
~ CTenAlkyl, C1~ CTenAn alkyl halide of
CFour~ C20Aryl, CFour~ C20The halogenated ally
Or X2R7(These alkyl and halogenated
Kill, aryl and aryl halides are placed in the structure.
It may have a substituent or a hetero atom. ), X2Is O,
S, NRFive, Or NRFiveR6, RFive, R6Is H, or
C 1~ CTenAlkyl of R7Is C1~ CTenAn alkyl of
C1~ CTenAlkyl halide of CFour~ C20Ally
Or CFour~ C20Of aryl halides (of these
Alkyl, halogenated alkyl, aryl, halogenated
Aryl has substituents and heteroatoms in its structure
Good. ) Respectively, Y1, Y2, Y3Respectively
Independent, SO2Group or CO group, R8, R9, RTenIs that
Each is an independent, electron-withdrawing organic substituent (these structures
R may have a substituent or a hetero atom, and R8,
R9, RTenMay combine with each other to form a ring
However, it may be combined with an adjacent molecule to form a polymer. )
And an electrolyte for an electrochemical device,
An electrochemical solution consisting of an electrolyte dissolved in a non-aqueous solvent.
Vice electrolyte solution or the electrolyte dissolved in a polymer
Solid electrolyte for electrochemical devices consisting of
At least a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution or a solid electrolyte,
Provided is a battery containing the electrolyte in the electrolytic solution or solid electrolyte.
To do.

【0009】なお、本発明で用いるアルキル、ハロゲン
化アルキル、アリール、ハロゲン化アリールは、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, alkyl halide, aryl and aryl halide used in the present invention include those having other functional groups such as branching, hydroxyl group and ether bond.

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

【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。
Here, first, specific examples of the compound represented by the general formula (1) used in the present invention are shown below.

【0012】[0012]

【化3】 [Chemical 3]

【0013】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。
Lithium ions are mentioned here as A q + , but as cations other than lithium ions, for example, sodium ions, potassium ions, magnesium ions, calcium ions, barium ions, cesium ions, silver ions, zinc ions, copper. Ion, cobalt ion, iron ion, nickel ion, manganese ion, titanium ion, lead ion, chromium ion, vanadium ion, ruthenium ion, yttrium ion, lanthanoid ion, actinide ion, tetrabutylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetramethylammonium ion Ion, triethylmethyl ammonium ion, triethyl ammonium ion, pyridinium ion, imidazolium ion, hydrogen ion, tetraethyl phospho Ion, tetramethyl phosphonium ion, tetraphenylphosphonium ion, triphenylsulfonium ion, triethylsulfonium ion, etc. is also used.

【0014】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
rも同様に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r/qで必然的に決まってくる。
In consideration of applications such as electrochemical devices, lithium ion, tetraalkylammonium ion and hydrogen ion are preferable. The valence q of the cation of A q + is preferably 1 to 3. When it is larger than 3, the crystal lattice energy becomes large, and there arises a problem that it becomes difficult to dissolve in a solvent. Therefore, 1 is more preferable when solubility is required. Similarly, the valence r of the anion is also preferably 1 to 3, and particularly preferably 1. The constant p representing the ratio of the cation and the anion is inevitably determined by the ratio r / q of the valences of the two.

【0015】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 thereof is a transition metal, III of the periodic table.
It is selected from Group III, IV or V elements. Preferably,
Al, B, V, Ti, Si, Zr, Ge, Sn, Cu,
Y, Zn, Ga, Nb, Ta, Bi, P, As, Sc,
It is either Hf or Sb, and more preferably Al, B, or P. M centered on various elements
Can be used as 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 characteristics in cost and all aspects.

【0016】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, the ligand portion which is a feature of the electrolyte (ionic metal complex) represented by the general formula (1) will be described. Hereafter, the organic or inorganic part bonded to M is referred to as a ligand.

【0017】一般式(1)中のX1は、O、S、NR5
またはNR56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。
X 1 in the general formula (1) is O, S, NR 5 ,
Or NR 5 R 6 and M via these heteroatoms
Bind to. Here, it is not impossible to bond with a compound other than O, S, and N, but it becomes very complicated in terms of synthesis.

【0018】この配位子中の定数aは、0〜3、cは、
0〜3(aまたはcの少なくとも一方は0ではなく、a
+b=3、c+d=3)となり、R1とR2は、それぞれ
独立で、H、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、または
1〜C10のハロゲン化アルキル、R3は、C1〜C10
アルキル、C1〜C10のハロゲン化アルキル、C4〜C20
のアリール、またはC4〜C20のハロゲン化アリール、
4は、ハロゲン、C1〜C10のアルキル、C1〜C10
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X27、X2は、O、
S、NR5、またはNR56、R5、R6は、H、または
1〜C10のアルキル、R7は、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、またはC4〜C20のハロゲン化アリールをそれぞれ
表すが、好ましくはR1とR2の少なくとも一方がフッ素
化アルキルおよびフッ素であり、さらに好ましくは、R
1とR2の両方がフッ素である。R1、R2、R3およびR4
に電子吸引性のフッ素やフッ素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。さらにはこの化合物中のアルキル、ハ
ロゲン化アルキル、アリール、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。具体的
には、アルキル、ハロゲン化アルキル、アリール、ハロ
ゲン化アリール上の水素の代わりにハロゲン、鎖状又は
環状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコ
キシ基、アリーロキシ基、スルホニル基、アミノ基、シ
アノ基、カルボニル基、アシル基、アミド基、水酸基、
また、アルキル、ハロゲン化アルキル、アリール、ハロ
ゲン化アリール上の炭素の代わりに、窒素、イオウ、酸
素が導入された構造等を挙げることができる。また、こ
こまでに説明した配位子の数に関係する定数mおよびn
は、中心のMの種類によって決まってくるものである
が、mは、0〜8、nは、0〜8が好ましい。
The constant a in this ligand is 0 to 3, and c is
0 to 3 (at least one of a and c is not 0, and a
+ B = 3, c + d = 3), and R 1 and R 2 are each independently H, halogen, C 1 -C 10 alkyl, or C 1 -C 10 halogenated alkyl, R 3 is C 1 To C 10 alkyl, C 1 to C 10 alkyl halide, C 4 to C 20
Or an aryl halide of C 4 to C 20 ,
R 4 is halogen, C 1 -C 10 alkyl, C 1 -C 10 alkyl halide, C 4 -C 20 aryl, C 4 -C 20
Aryl halide of, or X 2 R 7 , X 2 is O,
S, NR 5 , or NR 5 R 6 , R 5 , R 6 is H or C 1 -C 10 alkyl, R 7 is C 1 -C 10 alkyl,
C 1 -C 10 alkyl halide, C 4 -C 20 aryl, or C 4 -C 20 aryl halide are respectively represented, and preferably at least one of R 1 and R 2 is a fluorinated alkyl or fluorine. Yes, and more preferably R
Both 1 and R 2 are fluorine. R 1 , R 2 , R 3 and R 4
The presence of electron-withdrawing fluorine or fluorinated alkyl disperses the negative charge of M at the center and increases the electrical stability of the anion, which greatly facilitates ion dissociation.
Solubility in solvents, ionic conductivity, catalytic activity, etc. increase. Further, other heat resistance, chemical stability and hydrolysis resistance are also improved. Further, the alkyl, alkyl halide, aryl and aryl halide in this compound may have a substituent or a hetero atom in the structure. Specifically, alkyl, alkyl halide, aryl, halogen instead of hydrogen on the aryl halide, a chain or cyclic alkyl group, aryl group, alkenyl group, alkoxy group, aryloxy group, sulfonyl group, amino group, Cyano group, carbonyl group, acyl group, amide group, hydroxyl group,
Further, a structure in which nitrogen, sulfur, or oxygen is introduced instead of carbon on the alkyl, alkyl halide, aryl, or aryl halide can be given. In addition, the constants m and n related to the number of ligands described so far are
Is determined depending on the type of M at the center, but m is preferably 0 to 8 and n is preferably 0 to 8.

【0019】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、CF3
2OSO3Li、(CF32CHOSO3Li、(CF3
CH2OSO22NLi、((CF32CHOSO22
NLi 、(CF3CH2OSO2)((CF32CHOS
2)NLi、((CF33COSO22NLi 、およ
び((CF32CHOSO23CLi、等が挙げられ
る。また、[N(Li)SO2OCH2(CF24CH2
OSO2n(n=2〜1000)のようにポリマーもし
くはオリゴマー状になったものもよい。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
明で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 formula (2), the general formula (3) and the general formula (4) include CF 3 C.
H 2 OSO 3 Li, (CF 3 ) 2 CHOSO 3 Li, (CF 3
CH 2 OSO 2 ) 2 NLi, ((CF 3 ) 2 CHOSO 2 ) 2
NLi , (CF 3 CH 2 OSO 2 ) ((CF 3 ) 2 CHOS
O 2 ) NLi, ((CF 3 ) 3 COSO 2 ) 2 NLi , And ((CF 3 ) 2 CHOSO 2 ) 3 CLi, and the like. In addition, [N (Li) SO 2 OCH 2 (CF 2 ) 4 CH 2
A polymer or oligomer such as OSO 2 ] n (n = 2 to 1000) may be used. If these electrolytes are used alone, they will corrode the aluminum current collector in the battery under the condition that an electric potential is applied, so that there is a problem that the capacity decreases when the charge / discharge cycle is repeated. In the present invention, it is possible to prevent corrosion of the aluminum current collector by mixing and using the electrolyte having the 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 and prevent the corrosion. .

【0020】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 ratio of these electrolytes used 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
It is 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 the cycle characteristics and the storage stability are deteriorated.
On the other hand, when it is larger than 99, the high ion conductivity and electrochemical stability of the general formula (2), the general formula (3) and the general formula (4) cannot be sufficiently exhibited.

【0021】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 constituent elements include an ionic conductor, a negative electrode, a positive electrode, a current collector, a separator and a container.

【0022】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. When a non-aqueous solvent is used, this ionic conductor is generally called an electrolytic solution, and when a polymer is used, it is called a polymer solid electrolyte. The polymer solid electrolyte also includes those containing a non-aqueous solvent as a plasticizer.

【0023】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, and examples thereof include carbonates, esters, ethers, lactones, nitriles and amides. And sulfones 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, dimethyl sulfoxide. , Sulfolane,
And γ-butyrolactone and the like.

【0024】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, when two or more kinds of mixed solvents are used, and in the case of an electrolyte in which A q + of the general formula (1) is Li ion, an aprotic solvent having a dielectric constant of 20 or more among these non-aqueous solvents. It is preferable to prepare an electrolytic solution by dissolving it in a mixed solvent composed of 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 cannot obtain sufficient ionic conductivity alone, and conversely, aprotic solvents having a dielectric constant of 20 or more. Even if it has a high solubility by itself, its viscosity is also high, so that it becomes difficult for ions to move and sufficient ionic conductivity cannot be obtained. If these are mixed, appropriate solubility and mobility can be ensured and sufficient ionic conductivity can be obtained.

【0025】また、電解質に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 dissolved in the electrolyte is not particularly limited as long as it is an aprotic polymer. Examples thereof include polymers having polyethylene oxide in the main chain or side chains, homopolymers or copolymers of polyvinylidene fluoride, methacrylic acid ester polymers, polyacrylonitrile and the like. When a plasticizer is added to these polymers, the above aprotic non-aqueous solvent can be used. The concentration of the mixed electrolyte of the present invention in these ionic conductors is 0.1 mol /
dm 3 or more and saturation concentration or less, preferably 0.5 mol
/ Dm 3 or more and 1.5 mol / dm 3 or less. 0.1
When the concentration is lower than mol / dm 3 , the ionic conductivity is low, which is not preferable.

【0026】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
属との合金および金属間化合物が使用される。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 negative electrode material is not particularly limited,
In the case of lithium batteries, lithium metal, alloys of lithium with other metals and intermetallic compounds are used. Further, in the case of a lithium ion battery, a material utilizing a phenomenon called intercalation such as carbon, natural graphite, metal oxide, etc. obtained by firing a polymer, an organic material, pitch, etc. is used. In the case of the electric double layer capacitor, activated carbon, porous metal oxide, porous metal, conductive polymer or the like is used.

【0027】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 positive electrode material is not particularly limited,
In the case of a lithium battery and a lithium ion battery, for example,
LiCoO2 , LiNiO2 , LiMnO2 , LiMn
2 O Four Lithium-containing oxides, such as TiO2 , V2 OFive ,
MoO3 Oxides such as TiS 2 , Sulfides such as FeS,
Rui polyacetylene, polyparaphenylene, polyani
Conductive polymers such as phosphorus and polypyrrole are used.
It For electric double layer capacitors, activated carbon, porous metal
Oxides, porous metals, conductive polymers, etc. are used.

【0028】[0028]

【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 in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

【0029】実施例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、
Example 1 In a mixed solvent of 50 vol% ethylene carbonate and 50 vol% dimethyl carbonate,

【0030】[0030]

【化4】 [Chemical 4]

【0031】の構造を有するアルミン酸リチウム誘導体
を0.01mol/lと((CF32CHOSO22
Liを0.99mol/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。
The lithium aluminate derivative having the structure of 0.01 mol / l and ((CF 3 ) 2 CHOSO 2 ) 2 N
An electrolytic solution in which Li was dissolved in 0.99 mol / l was prepared, and a corrosion test of an aluminum current collector was carried out using this electrolytic solution. The test cell has aluminum as the working electrode,
A beaker type having lithium metal was used as the counter electrode and the reference electrode. When the working electrode was kept at 5 V (Li / Li + ), no current flowed. After the test, the surface of the working electrode was observed by SEM, but no change was observed as compared with that before the test.

【0032】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, using this electrolyte, LiCoO 2
To produce a cell using the positive electrode material and natural graphite as the negative electrode material,
A battery charge / discharge test was actually carried out. The test cell was prepared as follows.

【0033】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。
90 parts by weight of LiCoO 2 powder and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVD) as a binder
F) 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 onto an aluminum foil and dried to obtain a test positive electrode body.
90 parts by weight of natural graphite powder and 1 as a binder
0 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) was mixed, and N, N-dimethylformamide was further added to form a slurry. Apply this slurry on copper foil and
It was dried at 50 ° C. for 12 hours to obtain a test negative electrode body. Then, the electrolyte was impregnated into the polyethylene separator to assemble the cell.

【0034】次に、以下のような条件で定電流充放電試
験を実施した。環境温度25℃で充電、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、500回充放電を繰り返したが500回目の
容量は初回の85%という結果が得られた。
Next, a constant current charge / discharge test was carried out under the following conditions. Both charging and discharging were performed at an environmental temperature of 25 ° C. with a current density of 0.35 mA / cm 2 , and charging was 4.2 V,
The discharge was performed up to 3.0 V (vs. Li / Li + ).
As a result, the charge and discharge was repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 85% of the initial capacity.

【0035】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、実施例1と同様の構
造を有するアルミン酸リチウム誘導体を0.90mol
/lと(CF3CH2OSO22NLiを0.10mol
/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S
EMで観察したが試験前と比べて変化は認められなかっ
た。
Example 2 0.90 mol of a lithium aluminate derivative having the same structure as in Example 1 was added to a mixed solvent of 50 vol% ethylene carbonate and 50 vol% diethyl carbonate.
/ L and 0.10 mol of (CF 3 CH 2 OSO 2 ) 2 NLi
/ L was dissolved to prepare an electrolytic solution, and as in Example 1,
A corrosion test of an aluminum current collector was carried out using this electrolytic solution. When the working electrode was kept at 5 V (Li / Li + ), no current flowed. After the test, S
Observed by EM, no change was observed compared to before the test.

【0036】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、天然黒鉛を負極材料とし
たセルを作製し、以下のような条件で定電流充放電試験
を実施した。環境温度60℃で充電、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、500回充放電を繰り返したが500回目の容
量は初回の87%という結果が得られた。
Further, using this electrolyte, a cell using LiCoO 2 as a positive electrode material and natural graphite as a negative electrode material was prepared in the same manner as in Example 1, and a constant current charge / discharge test was carried out under the following conditions. Both charging and discharging were performed at an environmental temperature of 60 ° C. with a current density of 0.35 mA / cm 2 , charging was performed to 4.2 V, and discharging was performed to 3.0 V (vs. Li / Li + ). As a result, the charging and discharging was repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 87% of the initial capacity.

【0037】実施例3 エチレンカーボネート50vol%とエチルメチルカー
ボネート50vol%の混合溶媒中に、
Example 3 In a mixed solvent of 50 vol% ethylene carbonate and 50 vol% ethyl methyl carbonate,

【0038】[0038]

【化5】 [Chemical 5]

【0039】の構造を有するホウ酸リチウム誘導体を
0.70mol/lと((CF32CHOSO22NL
iを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。
The lithium borate derivative having the structure of 0.70 mol / l and ((CF 3 ) 2 CHOSO 2 ) 2 NL
An electrolytic solution was prepared by dissolving i of 0.30 mol / l,
In the same manner as in Example 1, a corrosion test of an aluminum current collector was carried out using this electrolytic solution. 5V (Li / Li
+ ), No current flowed. After the test, the surface of the working electrode was observed by SEM, but no change was observed compared with before the test.

【0040】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、天然黒鉛を負極材料とし
たセルを作製し、以下のような条件で定電流充放電試験
を実施した。環境温度60℃で充電、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、500回充放電を繰り返したが500回目の容
量は初回の89%という結果が得られた。
Further, using this electrolyte, a cell using LiCoO 2 as a positive electrode material and natural graphite as a negative electrode material was prepared in the same manner as in Example 1, and a constant current charge / discharge test was carried out under the following conditions. Both charging and discharging were performed at an environmental temperature of 60 ° C. with a current density of 0.35 mA / cm 2 , charging was performed to 4.2 V, and discharging was performed to 3.0 V (vs. Li / Li + ). As a result, the charging and discharging was repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 89% of the initial capacity.

【0041】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アルミン酸リチウム誘
導体を5重量部、((CF32CHOSO22NLi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 aluminate derivative having the same structure as in Example 1 ((CF 3 ) 2 CHOSO 2 ) 2 NLi (25 parts by weight) was added, and this was cast on glass and dried to remove the solvent acetonitrile, thereby preparing a polymer solid electrolyte membrane.

【0042】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 an aluminum current collector was carried out using this polymer solid electrolyte membrane. This film was sandwiched between an aluminum electrode and a lithium electrode of a working electrode and pressure-bonded for measurement. When the working electrode was kept at 5 V (Li / Li + ), no current flowed. After the test, the surface of the working electrode was observed by SEM, but no change was observed as compared with that before the test.

【0043】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LiCoO2を正極材
料、リチウム金属箔を負極材料としたセルを作製し、7
0℃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、
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9
1%という結果が得られた。
Next, a cell having LiCoO 2 as a positive electrode material and a lithium metal foil as a negative electrode material was prepared by using this solid polymer electrolyte membrane as a substitute for an electrolytic solution and a separator.
A constant current charge / discharge test was carried out at 0 ° C. under the following conditions. Both charging and discharging were performed at a current density of 0.1 mA / cm 2 , charging was 4.2 V and discharging was 3.0 V (vs. Li).
/ Li + ). As a result, the initial discharge capacity is
It was 120 mAh / g (capacity of positive electrode). Also, 10
The charge and discharge was repeated 0 times, but the capacity of the 100th time was 9
A result of 1% was obtained.

【0044】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、((CF32CHO
SO22NLiを1.0mol/l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(L
i/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 ((CF 3 ) 2 CHO was added to a mixed solvent of 50 vol% ethylene carbonate and 50 vol% dimethyl carbonate.
An electrolytic solution in which 1.0 mol / l of SO 2 ) 2 NLi was dissolved was prepared, and a corrosion test of an aluminum current collector was carried out using this electrolytic solution in the same manner as in Example 1. Working electrode 5V (L
Corrosion current was observed when held at i / Li + ). Further, when the surface of the working electrode was observed by SEM after the test, many pits which were considered to be caused by corrosion were observed on the surface.

【0045】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、天然黒鉛を負極材料とした
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。環境温度25℃で充電、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、500回充放電を繰り返したが500回目の容量
は初回の62%という結果が得られた。
Next, using this electrolytic solution, a cell was prepared using LiCoO 2 as a positive electrode material and natural graphite as a negative electrode material in the same manner as in Example 1, and a constant current charge / discharge test was carried out under the following conditions. . Both charging and discharging were performed at an environmental temperature of 25 ° C. with a current density of 0.35 mA / cm 2 , charging was performed to 4.2 V, and discharging was performed to 3.0 V (vs. Li / Li + ). As a result, the charging and discharging was repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 62% of the initial capacity.

【0046】比較例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、(CF3CH2OSO
22NLiを1.0mol/l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、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 (CF 3 CH 2 OSO) was added to a mixed solvent of 50 vol% ethylene carbonate and 50 vol% diethyl carbonate.
2 ) An electrolytic solution in which 1.0 mol / l of 2 NLi was dissolved was prepared, and a corrosion test of an aluminum current collector was carried out using this electrolytic solution in the same manner as in Example 1. Working electrode 5V (Li /
Corrosion current was observed when kept at Li + ). Further, when the surface of the working electrode was observed by SEM after the test, many pits which were considered to be caused by corrosion were observed on the surface.

【0047】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、天然黒鉛を負極材料とした
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。環境温度60℃で充電、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、500回充放電を繰り返したが500回目の容量
は初回の58%という結果が得られた。
Next, using this electrolytic solution, a cell was prepared using LiCoO 2 as a positive electrode material and natural graphite as a negative electrode material in the same manner as in Example 1, and a constant current charge / discharge test was carried out under the following conditions. . Both charging and discharging were performed at an environmental temperature of 60 ° C. with a current density of 0.35 mA / cm 2 , charging was performed to 4.2 V, and discharging was performed to 3.0 V (vs. Li / Li + ). As a result, the charging and discharging was repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 58% of the initial capacity.

【0048】比較例3 エチレンカーボネート50vol%とエチルメチルカー
ボネート50vol%の混合溶媒中に、実施例1と同様
の構造を有するアルミン酸リチウム誘導体を1.0mo
l/lを溶解した電解液を調製し、実施例1と同様に、
LiCoO2を正極材料、天然黒鉛を負極材料としたセ
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。環境温度60℃で充電、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、500回充放電を繰り返したが500回目の容量
は初回の62%という結果が得られた。
Comparative Example 3 A lithium aluminate derivative having the same structure as in Example 1 was added in an amount of 1.0 mo in a mixed solvent of ethylene carbonate 50 vol% and ethyl methyl carbonate 50 vol%.
An electrolytic solution in which 1 / l was dissolved was prepared, and as in Example 1,
A cell was prepared using LiCoO 2 as a positive electrode material and natural graphite as a negative electrode material, and a constant current charge / discharge test was performed under the following conditions. Both charging and discharging were performed at an environmental temperature of 60 ° C. with a current density of 0.35 mA / cm 2 , charging was performed to 4.2 V, and discharging was performed to 3.0 V (vs. Li / Li + ). As a result, the charging and discharging was repeated 500 times, but the capacity at the 500th time was 62% of the initial capacity.

【0049】[0049]

【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。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is an electrolyte having excellent 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. It enables an electrolytic solution or a solid electrolyte and a battery using these.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Fターム(参考) 5G301 CA30 CD01 5H029 AJ07 AJ12 AJ13 AK02 AK03 AK05 AK16 AL02 AL07 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 HJ02 HJ20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Mikihiro Takahashi             2805 Imafuku Nakadai Centra, Kawagoe City, Saitama Prefecture             Le Glass Co., Ltd. F-term (reference) 5G301 CA30 CD01                 5H029 AJ07 AJ12 AJ13 AK02 AK03                       AK05 AK16 AL02 AL07 AL12                       AM03 AM04 AM05 AM07 AM16                       HJ02 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、0〜3、cは、0〜3(aまたはcの
少なくとも一方は0ではない、a+b=3、c+d=
3)、pは、r/q、qは、1〜3、rは、1〜3、m
は、0〜8、nは、0〜8をそれぞれ表し、X1は、
O、S、NR5、またはNR56、R1とR2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。)、R3は、H、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、または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、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。)、R4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〜C
20のアリール、C4〜C20のハロゲン化アリール、また
はX27(これらのアルキル、ハロゲン化アルキル、ア
リール、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。)、X2は、O、S、NR5
またはNR56、R5、R6は、H、またはC1〜C10
アルキル、R7は、C1〜C10のアルキル、C1〜C10
ハロゲン化アルキル、C4〜C20のアリール、または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、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、Y1、Y2、Y3は、それぞれ独立で、SO2
またはCO基、R8、R9、R10は、それぞれ独立で、電
子求引性の有機置換基(これらの構造中に置換基、ヘテ
ロ原子を持ってもよく、またR8、R9、R10はそれぞれ
が結合して環を形成してもよいし、隣の分子と結合して
ポリマー状になってもよい。)をそれぞれ表す。
1. A compound having a chemical structural formula represented by general formula (1) and a compound having a chemical structural formula represented by general formula (2), general formula (3), or general formula (4): An electrolyte for an electrochemical device comprising at least one. [Chemical 1] A q + is a metal ion, hydrogen ion, or onium ion, M is a transition metal, Group III or IV of the periodic table, or
Group V element, a is 0 to 3, c is 0 to 3 (at least one of a and c is not 0, a + b = 3, c + d =
3), p is r / q, q is 1 to 3, r is 1 to 3, m
Represents 0 to 8 and n represents 0 to 8, respectively, and X 1 represents
O, S, NR 5 , or NR 5 R 6 , R 1 and R 2 are each independently H, halogen, C 1 to C 10 alkyl, or C 1 to C 10 alkyl halide (these alkyls And alkyl halide may have a substituent or a hetero atom in its structure.), R 3 is H, halogen, C 1 to
C 10 alkyl, C 1 -C 10 alkyl halide, C 4
To C 20 aryl, or C 4 to C 20 aryl halide (these alkyl, halogenated alkyl, aryl and aryl halide may have a substituent or a hetero atom in the structure), R 4 Is halogen, C 1 to C 10
Alkyl, C 1 -C 10 alkyl halide, C 4 -C
20 aryls, C 4 -C 20 aryl halides, or X 2 R 7 (these alkyls, halogenated alkyls, aryls, aryl halides may have a substituent or a hetero atom in the structure). , X 2 is O, S, NR 5 ,
Or NR 5 R 6 , R 5 , and R 6 are H or C 1 -C 10 alkyl, R 7 is C 1 -C 10 alkyl, C 1 -C 10 alkyl halide, C 4 -C 20 aryls, or C 4
Represents aryl halide -C 20 (these alkyl, halogenated alkyl, aryl, halogenated aryl substituent in its structure, may have a hetero atom.), Respectively, Y 1, Y 2, Y 3 Are each independently, SO 2 group or CO group, R 8 , R 9 , and R 10 are each independently, electron-withdrawing organic substituent (even if a substituent or a hetero atom is contained in these structures). R 8 , R 9 and R 10 may be bonded to each other to form a ring, or may be bonded to an adjacent molecule to form a polymer).
【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,
The electrolyte for an electrochemical device according to claim 1, wherein the electrolyte is Bi, P, As, Sc, Hf, or Sb.
【請求項3】 Aq+が、Liイオン、または4級アルキ
ル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 either a Li ion or a quaternary alkylammonium 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 the 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 composed of 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 or 5, wherein A q + of the electrolyte is 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 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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