JP2007157584A - Electrolyte material - Google Patents

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Keiichiro Mizuta
圭一郎 水田
Hironobu Hashimoto
浩伸 橋本
Taisuke Kasahara
泰祐 笠原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte material which has improved ion conductivity and excellent basic properties. <P>SOLUTION: The electrolyte material contains an anion as shown in a formula (1) in which R<SP>1</SP>stands for a 1-12C hydrocarbon group not containing a fluorine atom, A for a carbonyl group or a sulfonyl group, or a direct combination of R<SP>1</SP>and a carbon atom, and contains a cation as shown in a formula (2) in which X stands for one element selected from a group of C, Si, N, P, S and O, and R stands for the same or different monovalent element or an organic group and can be a combined element, and s for an integer of 2, 3 or 4 which is a value decided by an element valence of X. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質材料に関する。より詳しくは、電気化学デバイスのイオン伝導体である電解質に好適に用いられる電解質材料及び該電解質材料を含む電解質に関する。 The present invention relates to an electrolyte material. More specifically, the present invention relates to an electrolyte material suitably used for an electrolyte that is an ionic conductor of an electrochemical device, and an electrolyte including the electrolyte material.

電解質材料は、イオン伝導による各種の電池等において広く用いられているものであり、例えば、一次電池、リチウム(イオン)二次電池や燃料電池等の充電及び放電機構を有する電池の他、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池・エレクトロクロミック表示素子等の電気化学デバイスに用いられている。これらでは、一般に一対の電極とその間を満たすイオン伝導体である電解液から電池が構成されることになる。このようなイオン伝導体としては、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフラン等の有機溶媒に、過塩素酸リチウム、LiPF、LiBF、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム、フタル酸テトラメチルアンモニウム等の電解質を溶解した電解液が使用されている。このようなイオン伝導体においては、電解質が溶解することにより、カチオンとアニオンとに解離して電解液中をイオン伝導することになる。 The electrolyte material is widely used in various types of batteries using ion conduction, for example, a battery having a charging and discharging mechanism such as a primary battery, a lithium (ion) secondary battery, and a fuel cell, and an electrolytic capacitor. It is used for electrochemical devices such as electric double layer capacitors, solar cells and electrochromic display elements. In these, a battery is generally composed of a pair of electrodes and an electrolytic solution which is an ionic conductor filling between the electrodes. Examples of such ionic conductors include organic solvents such as γ-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, propylene carbonate, tetrahydrofuran, lithium perchlorate, LiPF 6 , LiBF 4 , tetraethylammonium borofluoride, tetramethyl phthalate. An electrolytic solution in which an electrolyte such as ammonium is dissolved is used. In such an ionic conductor, when the electrolyte is dissolved, it is dissociated into a cation and an anion to conduct ions in the electrolytic solution.

一般的なリチウム(イオン)二次電池の一形態の断面模式図を図1に示す。このようなリチウム(イオン)二次電池においては、活性物質から形成される正極と負極とを有し、LiPF等のリチウム塩を電解質として溶解した有機溶媒により構成される電解液により、正極と負極との間にイオン伝導体が形成されている。この場合、充電時には、負極においてCLi→6C+Li+eの反応が起こり、負極表面で発生した電子(e)は、電解液中をイオン伝導して正極表面に移動し、正極表面では、CoO+Li+e→LiCoOの反応が起こり、負極から正極へ電流が流れることになる。放電時には、充電時の逆反応が起こり、正極から負極へ電流が流れることになる。 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one form of a general lithium (ion) secondary battery. Such a lithium (ion) secondary battery has a positive electrode and a negative electrode formed from an active substance, and an electrolyte solution composed of an organic solvent in which a lithium salt such as LiPF 6 is dissolved as an electrolyte. An ionic conductor is formed between the negative electrode. In this case, at the time of charging, a reaction of C 6 Li → 6C + Li + e occurs in the negative electrode, and electrons (e) generated on the negative electrode surface are ion-conducted in the electrolytic solution and move to the positive electrode surface, and on the positive electrode surface, CoO 2 + Li + e → A reaction of LiCoO 2 occurs, and a current flows from the negative electrode to the positive electrode. When discharging, a reverse reaction occurs during charging, and current flows from the positive electrode to the negative electrode.

このような電気化学テバイスを構成する電解質としては、N−シアノ置換アミド、N−シアノ置換スルホンアミド、1,1,1−ジシアノ置換スルホニルメチドおよび1,1,1−ジシアノアシルメチドから成る群から選択される少なくとも一種の塩とマトリックス材料とを含む電解質が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、集合の電気的中性をもたらすのに十分な数の少なくとも1つのカチオン性部分M+mと会合するアニオン性部分を含む、マロン酸ニトリルから誘導されるイオン性化合物であって、Mがヒドロキソニウム、ニトロソニウムNO、アンモニウム−NH 、原子価mを有する金属カチオン、原子価mを有する有機カチオン又は原子価mを有する有機金属カチオンであることが開示されている(例えば、特許文献2参照。)
しかしながら、このような電解質においては、優れたイオン伝導度を有する電解質とし、電気化学デバイスを構成する材料等の種々の用途に好適に用いることができ、優れた基本性能を発揮する電解質材料を構成するアニオン及びカチオンとする工夫の余地があった。また、電解質を含む電解液においては、有機溶媒が揮発しやすく引火点が低いという問題点や、低温で電解液が凝固してしまい、電解液としての性能を発揮できないという問題点があることから、これらの問題点を改善することができる材料が求められていた。
特表2002−523879号公報(第1−2頁) 特表2000−5008677公報(第1−2頁)
The electrolyte constituting such an electrochemical device comprises N-cyano-substituted amide, N-cyano-substituted sulfonamide, 1,1,1-dicyano-substituted sulfonylmethide, and 1,1,1-dicyanoacylmethide. An electrolyte containing at least one salt selected from the group and a matrix material is disclosed (for example, see Patent Document 1). An ionic compound derived from malononitrile that includes an anionic moiety associated with a sufficient number of at least one cationic moiety M + m to provide electrical neutrality of the assembly, wherein M is a hydroxo Ni, nitrosonium NO + , ammonium-NH 4 + , a metal cation having a valence m, an organic cation having a valence m, or an organometallic cation having a valence m (for example, Patent Documents) (See 2.)
However, in such an electrolyte, an electrolyte having excellent ionic conductivity can be suitably used for various uses such as a material constituting an electrochemical device, and constitutes an electrolyte material exhibiting excellent basic performance. There was room for contrivance to make anions and cations. Moreover, in the electrolyte solution containing an electrolyte, there is a problem that the organic solvent is likely to volatilize and the flash point is low, and the electrolyte solution is solidified at a low temperature, so that the performance as an electrolyte solution cannot be exhibited. Therefore, a material that can improve these problems has been demanded.
Japanese translation of PCT publication No. 2002-523879 (page 1-2) Special Table 2000-5008677 (Page 1-2)

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、イオン伝導度が向上し、優れた基本性能を有する電解質材料を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide an electrolyte material having improved ionic conductivity and excellent basic performance.

本発明者等は、電解質を構成する材料について種々検討した結果、塩の形態とすることにより揮発性が低減されて安全に取り扱うことができることから、溶融塩に電解質を溶解した液体状態のイオン伝導体が有用であることに着目し、特定構造のアニオンを必須とすると、イオン伝導度に優れることから、イオン伝導体を構成する材料に好適であることを見いだした。また、このような材料がフッ素原子を有さない場合においては、これに起因して電極等への腐食性を抑制し、経時的に安定に機能することができるものであり、電解質を構成する液体材料として機能し、電気化学デバイスに好適なものとなりうることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。更に、特定構造のカチオンを有する形態とすることにより、常温で溶融した状態を安定に保つ常温溶融塩となり、高温中での外部への揮発を抑制することができ、長期間に耐える電気化学デバイスの電解質を構成する材料として更に好適なものとなることも見いだし、本発明に到達したものである。なお、特表2002−523879号公報(特許文献1)には、アニオンについて、フッ化スルホニルタイプのみが記載されており、アシルタイプは記載されていない。またカチオンに関しては4級塩の例示はあるが3級塩の例示はない。更に、特表2000−5008677号公報(特許文献2)には、アニオンについて、アシルタイプ、スルホニルタイプが記載されている。カチオンとの組合せでは4級塩、3義稀有塩(イミダゾリウム塩)記載されているが、アシルタイプと3級塩の組合せは開示されていない。 As a result of various studies on the materials constituting the electrolyte, the present inventors have reduced the volatility of the salt form and can handle it safely, so that the ionic conduction in the liquid state in which the electrolyte is dissolved in the molten salt Focusing on the usefulness of the body, it has been found that if an anion having a specific structure is essential, the ionic conductivity is excellent, so that it is suitable for a material constituting the ionic conductor. Further, in the case where such a material does not have a fluorine atom, the corrosiveness to the electrode or the like can be suppressed due to this, and it can function stably over time, and constitutes an electrolyte. The inventors have found that it can function as a liquid material and can be suitable for an electrochemical device, and can solve the above-mentioned problems in an excellent manner. Furthermore, by having a form having a cation having a specific structure, it becomes a room temperature molten salt that stably maintains a molten state at room temperature, can suppress volatilization to the outside at high temperature, and is an electrochemical device that can withstand a long period of time. The present invention has also been found to be more suitable as a material constituting the electrolyte. In JP-T-2002-523879 (Patent Document 1), only the sulfonyl fluoride type is described for the anion, and the acyl type is not described. Regarding the cation, there are examples of quaternary salts, but no examples of tertiary salts. Furthermore, Japanese translations of PCT publication No. 2000-5008677 (patent document 2) describes acyl type and sulfonyl type for anions. In combination with a cation, a quaternary salt, a trivalent rare salt (imidazolium salt) is described, but a combination of an acyl type and a tertiary salt is not disclosed.

すなわち本発明は、下記一般式(1); That is, the present invention provides the following general formula (1);

Figure 2007157584
Figure 2007157584

(式中、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。)で表されるアニオンを含有する電解質材料である。
以下に本発明を詳述する。
(In the formula, R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. .) Is an electrolyte material containing an anion.
The present invention is described in detail below.

本発明の電解質材料は、上記一般式(1)で表されるアニオンを含有するものである。このようなアニオンを有することで、イオン伝導性に優れた電解質材料とすることができる。
上記式において、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Rとしては、好ましくは、1〜8、より好ましくは、1〜4である。
The electrolyte material of the present invention contains an anion represented by the general formula (1). By having such an anion, it can be set as the electrolyte material excellent in ion conductivity.
In the above formula, R 1 represents a C 1-12 hydrocarbon group not containing a fluorine atom. R 1 is preferably 1 to 8, and more preferably 1 to 4.

上記式において、Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。なお、Rと炭素原子との直接結合を表すとは、Rと炭素原子とが、直接結合した構造となっていてもよく、その場合、上記電解質材料は、下記式(4)のように表され、Aで表される基を有さないことになる。なお、下記式(4)において、Rは上述したRと同様である。 In the above formula, A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. Note that represents a direct bond between R 1 and the carbon atom, R 1 and the carbon atom, may be made directly bonded structure, in which case, the electrolyte material, the following formula (4) And no group represented by A. In the following formula (4), R 5 is the same as R 1 described above.

Figure 2007157584
Figure 2007157584

上記一般式(1)で表されるアニオンとしては、アセチルジシアノメチド、プロピオニルジシアノメチド、ブチリルジシアノメチド、ベンゾイルジシアノメチド、フェニルジシアノメチド、メチルスルホニルジシアノメチド、エチルスルホニルジシアノメチド、ブチルスルホニルジシアノメチドが好ましい。 Examples of the anion represented by the general formula (1) include acetyldicyanomethide, propionyldicyanomethide, butyryldicyanomethide, benzoyldicyanomethide, phenyldicyanomethide, methylsulfonyldicyanomethide, ethylsulfonyldicyanomethide. And butylsulfonyldicyanomethide are preferred.

本発明の電解質材料は、上記一般式(1)で表されるシアノ基を有するアニオンを必須とするものである。このようなアニオンは、本発明の電解質材料を構成するアニオンであってもよく、それ以外の化合物を構成するアニオンであってもよい。このような形態とすることにより、イオン伝導度に優れ、イオン伝導体を構成する材料に好適なものとすることができることになる。また、電解質材料においては、電解質とした場合に好適に作用するものであれば、その他のアニオンを含有していてもよく、例えば、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドアニオン(TFSI)、テトラフルオロホウ酸アニオン、酢酸や安息香酸等のモノカルボン酸、フタル酸、マレイン酸、コハク酸アニオン等のジカルボン酸アニオン、メチル硫酸、エチル硫酸等の硫酸エステルアニオン等を含有していてもよい。また、含フッ素無機イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン、ヘキサフルオロニオブ酸イオン、ヘキサフルオロタンタル酸イオン等の含フッ素無機イオン;フタル酸水素イオン、マレイン酸水素イオン、サリチル酸イオン、安息香酸イオン、アジピン酸イオン等のカルボン酸イオン;ベンゼンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、パーフルオロブタンスルホン酸等のスルホン酸イオン;ホウ酸イオン、リン酸イオン等の無機オキソ酸イオン;ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドイオン、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドイオン、パーフルオロアルキルフルオロボレートイオン、パーフルオロアルキルフルオロホスフェートイオン、ボロジカテコレート、ボロジグリコレート、ボロジサリチレート、ボロテトラキス(トリフルオロアセテート)、ビス(オキサラト)ボレート等の四配位ホウ酸イオン等の1種又は2種以上を含有していてもよい。 The electrolyte material of the present invention essentially comprises an anion having a cyano group represented by the general formula (1). Such an anion may be an anion constituting the electrolyte material of the present invention, or an anion constituting another compound. By setting it as such a form, it is excellent in ionic conductivity and can be made suitable for the material which comprises an ionic conductor. Moreover, in the electrolyte material, other anions may be contained as long as they act suitably when used as an electrolyte. For example, bistrifluoromethanesulfonylimide anion (TFSI), tetrafluoroborate anion, It may contain monocarboxylic acid such as acetic acid and benzoic acid, dicarboxylic acid anion such as phthalic acid, maleic acid and succinic acid anion, and sulfuric acid ester anion such as methyl sulfuric acid and ethyl sulfuric acid. Also, fluorine-containing inorganic ions such as fluorine-containing inorganic ions, hexafluorophosphate ions, hexafluoroarsenate ions, hexafluoroantimonate ions, hexafluoroniobate ions, hexafluorotantalate ions; hydrogen phthalate ions, maleic acid Carboxylic acid ions such as hydrogen ion, salicylic acid ion, benzoic acid ion and adipic acid ion; sulfonic acid such as benzenesulfonic acid ion, toluenesulfonic acid ion, dodecylbenzenesulfonic acid ion, trifluoromethanesulfonic acid ion, perfluorobutanesulfonic acid Inorganic oxo acid ions such as borate ion and phosphate ion; bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide ion, tris (trifluoromethanesulfuric acid) Nyl) methide ion, perfluoroalkylfluoroborate ion, perfluoroalkylfluorophosphate ion, borodicatecholate, borodiglycolate, borodisalicylate, borotetrakis (trifluoroacetate), bis (oxalato) borate, etc. You may contain 1 type, or 2 or more types, such as a coordinate borate ion.

上記一般式(1)で表されるアニオンとその他のアニオンとの割合としては、(一般式(1)で表されるアニオン)/(その他のアニオン)が、100/1〜1/1であることが好ましい。より好ましくは、50/1〜2/1であり、更に好ましくは、25/1〜5/1である。 As a ratio of the anion represented by the general formula (1) and other anions, (anion represented by the general formula (1)) / (other anions) is 100/1 to 1/1. It is preferable. More preferably, it is 50/1-2/1, More preferably, it is 25/1-5/1.

本発明の電解質材料中におけるアニオンの存在量について、電解質材料100質量%に対して、アニオンの由来となる化合物の含有量の下限値が、1質量%であることが好ましい。より好ましくは、5質量%であり、更に好ましくは、10質量%である。上限値としては、99.5質量%が好ましい。より好ましくは、95質量%であり、更に好ましくは、90質量%である。 Regarding the amount of anion present in the electrolyte material of the present invention, the lower limit value of the content of the compound that is derived from the anion is preferably 1% by mass with respect to 100% by mass of the electrolyte material. More preferably, it is 5 mass%, More preferably, it is 10 mass%. As an upper limit, 99.5 mass% is preferable. More preferably, it is 95 mass%, More preferably, it is 90 mass%.

本発明はまた、下記一般式(1); The present invention also provides the following general formula (1):

Figure 2007157584
Figure 2007157584

(式中、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。)で表されるアニオンと、
下記一般式(2);
(In the formula, R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. .) And an anion represented by
The following general formula (2);

Figure 2007157584
Figure 2007157584

(式中、Xは、C、Si、N、P、S及びOからなる群より選ばれる一種類の元素を表す。Rは、同一又は異なって、1価の元素又は有機基であり、互いに結合した元素となっていてもよい。sは、2、3又は4の整数であり、Xの元素の価数によって決まる値である。)で表されるカチオンとを含有する電解質材料でもある。 (Wherein X represents one kind of element selected from the group consisting of C, Si, N, P, S and O. R is the same or different and is a monovalent element or an organic group, and It may be a combined element, and s is an integer of 2, 3 or 4, and is a value determined by the valence of the element of X).

上記一般式(1)で表されるアニオンとしては、上述したものと同様であることが好適である。
上記一般式(2)において、Xは、C、Si、N、P、S及びOからなる群より選ばれる一種類の元素を表す。好ましくは、N、P、Sの元素であり、より好ましくは、Nの元素である。XがNの元素である場合、化学的、電気化学的に安定である。
The anion represented by the general formula (1) is preferably the same as described above.
In the general formula (2), X represents one element selected from the group consisting of C, Si, N, P, S, and O. N, P, and S elements are preferable, and an N element is more preferable. When X is an element of N, it is chemically and electrochemically stable.

上記Rは、同一又は異なって、1価の元素又は有機基であり、互いに結合した元素となっていてもよい。上記1価の元素又は有機基としては、水素元素、フッ素元素、アミノ基、イミノ基、アミド基、エーテル基、エステル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルバモイル基、シアノ基、スルホン基、スルフィド基、ビニル基、炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18炭化フッ素基等が好ましい。上記炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18炭化フッ素基は、直鎖、分岐鎖又は環状であってもよく、窒素元素、酸素元素、硫黄元素を含んでいてもよい。また、これらの炭素数としては、1〜18であることが好ましく、1〜8であることがより好ましい。
上記1価の元素又は有機基としてより好ましくは、水素元素、フッ素元素、シアノ基、スルホン基、炭素数1〜8の炭化水素基、酸素元素を含有する炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜8の炭化フッ素基であり、更に好ましくは、炭素数1〜8の炭化水素基、酸素元素を含有する炭素数1〜8の炭化水素基である。
The Rs may be the same or different and are monovalent elements or organic groups, and may be elements bonded to each other. Examples of the monovalent element or organic group include hydrogen element, fluorine element, amino group, imino group, amide group, ether group, ester group, hydroxyl group, carboxyl group, carbamoyl group, cyano group, sulfone group, sulfide group, A vinyl group, a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a fluorine group having 1 to 18 carbon atoms and the like are preferable. The hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and the fluorine group having 1 to 18 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and may contain a nitrogen element, an oxygen element, or a sulfur element. Moreover, as these carbon number, it is preferable that it is 1-18, and it is more preferable that it is 1-8.
More preferably, the monovalent element or organic group is a hydrogen element, a fluorine element, a cyano group, a sulfone group, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms containing an oxygen element, It is a C1-C8 hydrocarbon group, More preferably, it is a C1-C8 hydrocarbon group and a C1-C8 hydrocarbon group containing an oxygen element.

上記sは、2、3又は4の整数であり、Xの元素の価数によって決まる値である。Xの元素が、C又はSiの元素の場合、sは4であり、N又はPの元素の場合、sは3であり、S又はOの元素の場合、sは2である。すなわち、上記一般式(2)で表されるカチオンとしては、下記一般式; The s is an integer of 2, 3 or 4, and is a value determined by the valence of the element of X. When the element of X is an element of C or Si, s is 4, when the element of N or P is s is 3, and when it is an element of S or O, s is 2. That is, as the cation represented by the general formula (2), the following general formula:

Figure 2007157584
Figure 2007157584

(式中、Rは、一般式(2)と同様であるが、少なくとも一つが水素元素である。)で表されるものが好ましい。
上記カチオンとしては、上記一般式(2)を満たすものであれば特に限定されないが、中でも、下記(I)〜(IV)のオニウムカチオンがより好ましい。なお、オニウムカチオンとは、O、N、S、P等の非金属原子又は半金属原子のカチオンを有する有機基を意味する。
(Wherein R is the same as in formula (2), but at least one is a hydrogen element) is preferred.
The cation is not particularly limited as long as it satisfies the general formula (2), but among them, the following onium cations (I) to (IV) are more preferable. The onium cation means an organic group having a cation of a nonmetal atom or a semimetal atom such as O, N, S, and P.

上記(I)〜(IV)のオニウムカチオンを以下に説明する。
(I)下記一般式;
The onium cations (I) to (IV) will be described below.
(I) the following general formula;

Figure 2007157584
Figure 2007157584

で表される10種類の複素環オニウムカチオン。
(II)下記一般式;
10 heterocyclic onium cations represented by
(II) the following general formula;

Figure 2007157584
Figure 2007157584

で表される5種類の不飽和オニウムカチオン。
(III)下記一般式;
5 types of unsaturated onium cations represented by
(III) the following general formula;

Figure 2007157584
Figure 2007157584

で表される9種類の飽和環オニウムカチオン。
上記一般式中、R〜R17は、同一若しくは異なって、1価の元素又は有機基であり、互いに結合していてもよく、少なくとも一つが水素元素である。
(IV)RがC〜Cのアルキル基である鎖状オニウムカチオン。
このようなオニウムカチオンの中でも、より好ましくは、上記一般式(2)におけるXが窒素原子であるものである。すなわち、下記一般式(1);
9 kinds of saturated ring onium cations represented by
In the above general formula, R 6 to R 17 are the same or different and are monovalent elements or organic groups, which may be bonded to each other, and at least one is a hydrogen element.
(IV) R is an alkyl group of C 1 -C 8 chain onium cations.
Among such onium cations, more preferably, X in the general formula (2) is a nitrogen atom. That is, the following general formula (1);

Figure 2007157584
Figure 2007157584

(式中、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。)で表されるアニオンと、
下記一般式(3);
(In the formula, R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. .) And an anion represented by
The following general formula (3);

Figure 2007157584
Figure 2007157584

(式中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数が1〜8の炭化水素基を表す。R、R及びRのうちの少なくとも2つが炭化水素基である場合は、それらの炭化水素基は、直接結合するか、又は、O、S及びNの中から選ばれる少なくとも1種類の元素を介して結合した構造となっていてもよい。)で表されるカチオンとを含有する電解質材料もまた、本発明の一つである。
上記一般式(3)で表されるカチオンとしては、下記一般式;
(Wherein R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. At least two of R 2 , R 3 and R 4 are carbonized. In the case of a hydrogen group, these hydrocarbon groups may be bonded directly or may have a structure bonded via at least one element selected from O, S and N.) The electrolyte material containing the cation represented by these is also one of this invention.
Examples of the cation represented by the general formula (3) include the following general formula:

Figure 2007157584
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(式中、R〜R17は、上記と同様である。)で表される6種類のオニウムカチオンや、トリエチルメチルアンモニウム、ジメチルエチルプロピルアンモニウム、ジエチルメチルメトキシエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム、トリメチルブチルアンモニウム、トリメチルヘキシルアンモニウム等の鎖状オニウムカチオン等が好ましい。 (Wherein R 6 to R 17 are the same as above), triethylmethylammonium, dimethylethylpropylammonium, diethylmethylmethoxyethylammonium, trimethylpropylammonium, trimethylbutyl Chain onium cations such as ammonium and trimethylhexylammonium are preferred.

上記R〜R、R〜R17の1価の元素又は有機基としては、水素元素、フッ素元素、アミノ基、イミノ基、アミド基、エーテル基、エステル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルバモイル基、シアノ基、スルホン基、スルフィド基、ビニル基、炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18炭化フッ素基等が好ましい。上記炭素数1〜18の炭化水素基、炭素数1〜18炭化フッ素基は、直鎖、分岐鎖又は環状であってもよく、窒素元素、酸素元素、硫黄元素を含んでいてもよい。また、これらの炭素数としては、1〜18であることが好ましく、1〜8であることがより好ましい。 Examples of the monovalent element or organic group of R 2 to R 4 and R 6 to R 17 include a hydrogen element, a fluorine element, an amino group, an imino group, an amide group, an ether group, an ester group, a hydroxyl group, a carboxyl group, A carbamoyl group, a cyano group, a sulfone group, a sulfide group, a vinyl group, a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a fluorine group having 1 to 18 carbon atoms, and the like are preferable. The hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms and the fluorine group having 1 to 18 carbon atoms may be linear, branched or cyclic, and may contain a nitrogen element, an oxygen element, or a sulfur element. Moreover, as these carbon number, it is preferable that it is 1-18, and it is more preferable that it is 1-8.

上記1価の元素又は有機基としてより好ましくは、水素元素、フッ素元素、シアノ基、スルホン基、炭素数1〜8の炭化水素基、酸素元素を含有する炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜8の炭化フッ素基であり、更に好ましくは、炭素数1〜8の炭化水素基、酸素元素を含有する炭素数1〜8の炭化水素基である。
これらのようなオニウムカチオンと上述のようなアニオンとから構成される化合物は、常温で溶融した状態を安定に保つ常温溶融塩となり、このような溶融塩を含む上記電解質材料は、長期間に耐える電気化学デバイスのイオン伝導体の材料として好適なものとなる。なお、溶融塩とは、80℃以下の温度において液体状態を安定に保つことができるものである。
More preferably, the monovalent element or organic group is a hydrogen element, a fluorine element, a cyano group, a sulfone group, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms containing an oxygen element, It is a C1-C8 hydrocarbon group, More preferably, it is a C1-C8 hydrocarbon group and a C1-C8 hydrocarbon group containing an oxygen element.
A compound composed of such an onium cation and the above anion becomes a room temperature molten salt that stably maintains a molten state at room temperature, and the electrolyte material containing such a molten salt can withstand a long period of time. It is suitable as a material for an ionic conductor of an electrochemical device. In addition, molten salt can maintain a liquid state stably at the temperature of 80 degrees C or less.

上記電解質材料においては、(1)共役二重結合を有する窒素複素環カチオンを必須としてなる形態や、(2)上記一般式(2)において、Xが、Nの元素であり、Rが、同一又は異なって、水素原子又は炭素数が1〜8の炭化水素基を表すR、R及びRである形態が好ましい。
上記(1)の形態において、共役二重結合を有する窒素複素環カチオンとしては、上記(I)一般式で表される10種類の複素環オニウムカチオンや上記(II)一般式で表される5種類の不飽和オニウムカチオン等のうち、共役二重結合を有し、上記一般式(1)におけるXが窒素原子であるもの等が好適である。
In the electrolyte material, (1) a form in which a nitrogen heterocyclic cation having a conjugated double bond is essential, or (2) in the general formula (2), X is an element of N, and R is the same. Or, differently, a form of R 1 , R 2 and R 3 representing a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms is preferable.
In the form of (1) above, examples of the nitrogen heterocyclic cation having a conjugated double bond include 10 types of heterocyclic onium cations represented by the above general formula (I) and 5 represented by the above general formula (II). Among the kinds of unsaturated onium cations and the like, those having a conjugated double bond and X in the general formula (1) being a nitrogen atom are suitable.

上記電解質材料としてはまた、本発明の作用効果が発揮される限り、上述したオニウムカチオンを必須としてなるアニオンの有機塩以外の、その他のカチオンを含有していてもよい。
上記オニウムカチオンを有する有機化合物としては、例えば、ハロゲンアニオン(フルオロアニオン、クロロアニオン、ブロモアニオン、ヨードアニオン)、4フッ化ホウ酸アニオン、6フッ化リン酸アニオン、4フッ化アルミン酸アニオン、6フッ化ヒ酸アニオン、下記一般式(5)で表されるスルホニルイミドアニオン、下記一般式(6)で表されるスルホニルメチドアニオン、有機カルボン酸(酢酸、トリフルオロ酢酸、フタル酸、マレイン酸、安息香酸等のアニオン)の他、ヘキサフルオロリン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、ヘキサフルオロアンチモン酸イオン、ヘキサフルオロニオブ酸イオン、ヘキサフルオロタンタル酸イオン等の含フッ素無機イオン;フタル酸水素イオン、マレイン酸水素イオン、サリチル酸イオン、安息香酸イオン、アジピン酸イオン等のカルボン酸イオン;ベンゼンスルホン酸イオン、トルエンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、パーフルオロブタンスルホン酸等のスルホン酸イオン;ホウ酸イオン、リン酸イオン等の無機オキソ酸イオン;ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドイオン、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドイオン、パーフルオロアルキルフルオロボレートイオン、パーフルオロアルキルフルオロホスフェートイオン、ボロジカテコレート、ボロジグリコレート、ボロジサリチレート、ボロテトラキス(トリフルオロアセテート)、ビス(オキサラト)ボレート等の四配位ホウ酸イオン等のアニオンと、オニウムカチオンとを有する有機化合物が好適である。
The electrolyte material may also contain other cations other than the above-mentioned organic salts of anions which essentially comprise the onium cation as long as the effects of the present invention are exhibited.
Examples of the organic compound having an onium cation include a halogen anion (fluoro anion, chloro anion, bromo anion, iodo anion), tetrafluoroborate anion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroaluminate anion, 6 Fluoroarsenate anion, sulfonylimide anion represented by the following general formula (5), sulfonylmethide anion represented by the following general formula (6), organic carboxylic acid (acetic acid, trifluoroacetic acid, phthalic acid, maleic acid , Fluorine-containing inorganic ions such as hexafluorophosphate ion, hexafluoroarsenate ion, hexafluoroantimonate ion, hexafluoroniobate ion and hexafluorotantalate ion; hydrogen phthalate ion , Hydrogen maleate ion, salicylate ion, Carboxylic acid ions such as benzoic acid ions and adipic acid ions; sulfonic acid ions such as benzenesulfonic acid ions, toluenesulfonic acid ions, dodecylbenzenesulfonic acid ions, trifluoromethanesulfonic acid ions, perfluorobutanesulfonic acid; boric acid ions Inorganic oxoacid ions such as phosphate ion; bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide ion, tris (trifluoromethanesulfonyl) methide ion, perfluoroalkylfluoroborate ion, perfluoroalkylfluorophosphate ion, Tetracoordinate boric acid such as borodicatecholate, borodiglycolate, borodisalicylate, borotetrakis (trifluoroacetate), bis (oxalato) borate And anions on such an organic compound having an onium cation is preferable.

Figure 2007157584
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上記一般式中、R18、R19及びR20は、同一若しくは異なって、エーテル基を1個又は2個有してもよい炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表す。 In said general formula, R <18> , R <19> and R < 20 > are the same or different, and represent the C1-C4 perfluoroalkyl group which may have one or two ether groups.

上記電解質材料において、上記オニウムカチオンの存在量としては、上記アニオン1モルに対して、下限値が0.5モルであることが好ましい。より好ましくは、0.8モルである。また、上限値は2.0モルであることが好ましい。より好ましくは、1.2モルである。 In the electrolyte material, the abundance of the onium cation is preferably 0.5 mol with respect to 1 mol of the anion. More preferably, it is 0.8 mol. Moreover, it is preferable that an upper limit is 2.0 mol. More preferably, it is 1.2 mol.

上記電解質材料としてはまた、更にアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩を含んでなるものであってもよい。このようなアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩を含んでなる電解質材料は、アルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩を電解質として含有するものとなり、電気化学デバイスのイオン伝導体の材料としてより好適なものとなる。アルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が好適であり、アルカリ土類金属塩としては、カルシウム塩、マグネシウム塩が好適である。より好ましくは、リチウム塩である。 The electrolyte material may further contain an alkali metal salt and / or an alkaline earth metal salt. An electrolyte material containing such an alkali metal salt and / or alkaline earth metal salt contains an alkali metal salt and / or alkaline earth metal salt as an electrolyte, and is a material for an ionic conductor of an electrochemical device. It becomes more suitable as. As the alkali metal salt, a lithium salt, a sodium salt, and a potassium salt are preferable, and as the alkaline earth metal salt, a calcium salt and a magnesium salt are preferable. More preferably, it is a lithium salt.

上記アルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩としては、上述のようなアニオンを必須とするイオン性物質であってもよく、それ以外の化合物であってもよい。
上記アニオンを必須とするイオン性物質の場合には、一般式(1)で表されるアニオンのアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩であることが好ましい。例えば、リチウム塩の形態として用いることができる。その他のアルカリ金属塩及び/又はアルカリ土類金属塩としては、例えば、リチウム塩を用いることができ、このようなリチウム塩としては、LiC(CN)、LiSi(CN)、LiB(CN)、LiAl(CN)、LiP(CN)、LiP(CN)、LiAs(CN)、LiOCN、LiSCN等が好適である。
The alkali metal salt and / or alkaline earth metal salt may be an ionic substance which essentially requires an anion as described above, or other compounds.
In the case of the ionic substance essentially containing the anion, an alkali metal salt and / or alkaline earth metal salt of the anion represented by the general formula (1) is preferable. For example, it can be used in the form of a lithium salt. As other alkali metal salts and / or alkaline earth metal salts, for example, lithium salts can be used, and as such lithium salts, LiC (CN) 3 , LiSi (CN) 3 , LiB (CN) 4 , LiAl (CN) 4 , LiP (CN) 2 , LiP (CN) 6 , LiAs (CN) 6 , LiOCN, LiSCN and the like are suitable.

上記イオン性物質以外の化合物である場合には、電解液中や高分子固体電解質中での解離定数が大きい電解質塩であることが好ましく、例えば、LiCFSO、NaCFSO、KCFSO等のトリフロロメタンスルホン酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO等のパーフロロアルカンスルホン酸イミドのアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiPF、NaPF、KPF等のヘキサフロロリン酸のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiClO、NaClO等の過塩素酸アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩;LiBF、NaBF等のテトラフロロ硼酸塩;LiAsF、LiI、NaI、NaAsF、KI等のアルカリ金属塩が好適である。これらの中でも、溶解性やイオン伝導度の点から、LiPF、LiBF、LiAsF、パーフロロアルカンスルホン酸イミドのアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩が好ましい。 When the compound is other than the ionic substance, it is preferably an electrolyte salt having a large dissociation constant in the electrolytic solution or the solid polymer electrolyte. For example, LiCF 3 SO 3 , NaCF 3 SO 3 , KCF 3 Alkali metal salts and alkaline earth metal salts of trifluoromethanesulfonic acid such as SO 3 ; alkali metals of perfluoroalkanesulfonic acid imide such as LiN (CF 3 SO 3 ) 3 and LiN (CF 3 CF 3 SO 2 ) 2 Salts and alkaline earth metal salts; alkali metal salts and alkaline earth metal salts of hexafluorophosphoric acid such as LiPF 6 , NaPF 6 and KPF 6 ; alkali metal salts and alkaline earth perchlorates such as LiClO 4 and NaClO 4 metal salts; LiBF 4, Tetorafuroro borates NaBF 4 such; LiAsF 6, LiI, NaI, NaAsF 6, KI Alkali metal salts of are preferred. Among these, from the viewpoint of solubility and ionic conductivity, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and alkali metal salts or alkaline earth metal salts of perfluoroalkanesulfonic acid imide are preferable.

上記電解質材料としては、その他の電解質塩を含有していてもよく、過塩素酸テトラエチルアンモニウム等の過塩素酸の四級アンモニウム塩;(CNBF等のテトラフロロ硼酸の四級アンモニウム塩、(CNPF等の四級アンモニウム塩;(CHP・BF、(CP・BF等の四級ホスホニウム塩等が好適であり、溶解性やイオン伝導度の点から、四級アンモニウム塩がより好適である。
上記電解質塩の存在量としては、電解質材料100質量%に対して、下限値が0.1質量%、上限値が50質量%であることが好適である。0.1質量%未満であると、イオンの絶対量が充分なものとはならず、イオン伝導度が小さくなるおそれがあり、50質量%を超えると、イオンの移動が大きく阻害されるおそれがある。より好ましい上限値は30質量%である。
The electrolyte material may contain other electrolyte salts, and a quaternary ammonium salt of perchloric acid such as tetraethylammonium perchlorate; a quaternary tetrafluoroboric acid such as (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 Ammonium salts, quaternary ammonium salts such as (C 2 H 5 ) 4 NPF 6 ; quaternary phosphonium salts such as (CH 3 ) 4 P · BF 4 , (C 2 H 5 ) 4 P · BF 4 and the like are suitable. In view of solubility and ionic conductivity, quaternary ammonium salts are more preferable.
As the abundance of the electrolyte salt, it is preferable that the lower limit value is 0.1% by mass and the upper limit value is 50% by mass with respect to 100% by mass of the electrolyte material. If the amount is less than 0.1% by mass, the absolute amount of ions may not be sufficient, and the ionic conductivity may be reduced. If the amount exceeds 50% by mass, the migration of ions may be greatly inhibited. is there. A more preferable upper limit is 30% by mass.

上記電解質材料としてはまた、プロトンを含むことにより、水素電池を構成するイオン伝導体の材料として好適に用いることができるものとなる。本発明においては、解離してプロトンを発生することができる化合物を含ませることにより、本発明による電解質材料中にプロトンが存在することになる。
上記プロトンの存在量としては、電解質材料に対して、下限値が0.01mol/L、上限値が10mol/Lであることが好ましい。0.01mol/L未満であると、プロトンの絶対量が充分なものとはならず、プロトン伝導度が小さくなるおそれがあり、10mol/Lを超えると、プロトンの移動が大きく阻害されるおそれがある。より好ましい上限値は5mol/L以下である。
When the electrolyte material contains protons, the electrolyte material can be suitably used as an ion conductor material constituting a hydrogen battery. In the present invention, by including a compound that can dissociate to generate protons, protons are present in the electrolyte material according to the present invention.
As for the abundance of the proton, it is preferable that the lower limit value is 0.01 mol / L and the upper limit value is 10 mol / L with respect to the electrolyte material. If the amount is less than 0.01 mol / L, the absolute amount of protons may not be sufficient, and the proton conductivity may decrease. If the amount exceeds 10 mol / L, proton transfer may be significantly inhibited. is there. A more preferable upper limit is 5 mol / L or less.

上記電解質材料としてはまた、重合体を含むことにより、固体化して高分子固体電解質として好適に用いることができるものとなる。また、溶媒を含むことにより、イオン伝導度がより向上することになる。
上記重合体としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のポリビニル系重合体;ポリオキシメチレン:ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等のポリエーテル系重合体;ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド系重合体;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系重合体;ポリスチレン、ポリフォスファゼン類、ポリシロキサン、ポリシラン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート系重合体、アイオネン系重合体の1種又は2種以上が好適である。
上記電解質材料を高分子固体電解質とする場合、重合体の存在量としては、電解質材料100質量%に対して、下限値が0.1質量%、上限値が5000質量%であることが好ましい。0.1質量%未満であると、固体化の効果を充分に得られないおそれがあり、5000質量%を超えると、イオン伝導度が低下するおそれがある。より好ましい下限値は1質量%、上限値は1000質量%である。
As the above electrolyte material, by including a polymer, it is solidified and can be suitably used as a polymer solid electrolyte. Moreover, ion conductivity will improve more by including a solvent.
Examples of the polymer include polyvinyl polymers such as polyacrylonitrile, poly (meth) acrylates, polyvinyl chloride, and polyvinylidene fluoride; polyoxymethylene: polyether polymers such as polyethylene oxide and polypropylene oxide. Polyamide polymers such as nylon 6 and nylon 66; polyester polymers such as polyethylene terephthalate; polystyrene, polyphosphazenes, polysiloxane, polysilane, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polycarbonate polymers, ionene One or more polymers are preferred.
When the electrolyte material is a solid polymer electrolyte, the polymer is preferably present in a lower limit of 0.1% by mass and an upper limit of 5000% by mass with respect to 100% by mass of the electrolyte material. If it is less than 0.1% by mass, the effect of solidification may not be sufficiently obtained, and if it exceeds 5000% by mass, the ionic conductivity may be lowered. A more preferred lower limit is 1% by mass and an upper limit is 1000% by mass.

上記溶媒としては、イオン伝導度を向上することが可能なものであればよく、例えば、水や有機溶媒等が好適である。上記有機溶媒としては、上述した電解質材料における構成要素との相溶性が良好であって、誘電率が大きく、電解質塩の溶解性が高いうえに、沸点が60℃以上であり、電気化学的安定範囲が広い化合物が好適である。より好ましくは、含有水分量が低い有機溶媒(非水系溶媒)である。このような有機溶媒としては、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエ−テル、ジオキサン等のエーテル類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等のカーボネート類;炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジフェニル、炭酸メチルフェニル等の鎖状炭酸エステル類;炭酸エチレン、炭酸プロプレン、2,3−ジメチル炭酸エチレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、2−ビニル炭酸エチレン等の環状炭酸エステル類;蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミル等の脂肪族カルボン酸エステル類;安息香酸メチル、安息香酸エチル等の芳香族カルボン酸エステル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のカルボン酸エステル類;リン酸トリメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類;アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2−メチルグルタロニトリル等のニトリル類;N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルピロリドン、N−ビニルピロリドン等のアミド類;ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4ジメチルスルホラン等の硫黄化合物類:エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のアルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、2,6−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル類;ジメチルスルホキシド、メチルエチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド類;ベンゾニトリル、トルニトリル等の芳香族ニトリル類;ニトロメタン、1,3−ジメチル−2イミダゾリジノン、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上が好適である。これらの中でも、炭酸エステル類、脂肪族エステル類、エーテル類がより好ましく、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート類が更に好ましく、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類が最も好ましい。 The solvent is not particularly limited as long as it can improve the ionic conductivity. For example, water, an organic solvent, or the like is preferable. The organic solvent has good compatibility with the constituent elements in the above-described electrolyte material, has a large dielectric constant, high solubility of the electrolyte salt, has a boiling point of 60 ° C. or higher, and is electrochemically stable. A wide range of compounds is preferred. More preferably, it is an organic solvent (non-aqueous solvent) having a low water content. Examples of such organic solvents include ethers such as 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, crown ether, triethylene glycol methyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, dioxane; ethylene carbonate, propylene carbonate Carbonates such as diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate and methyl phenyl carbonate; ethylene carbonate, propylene carbonate, 2,3-dimethyl ethylene carbonate, Cyclic carbonates such as butylene carbonate, vinylene carbonate, 2-vinylethylene carbonate; methyl formate, methyl acetate, propionic acid, methyl propionate, ethyl acetate, propyl acetate, acetic acid Aliphatic carboxylic acid esters such as chill and amyl acetate; Aromatic carboxylic acid esters such as methyl benzoate and ethyl benzoate; Carboxylic acid esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone and δ-valerolactone; Phosphate esters such as trimethyl acid, ethyldimethyl phosphate, diethylmethyl phosphate, triethyl phosphate; nitriles such as acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methylglutaronitrile, etc. Amides such as N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone, N-methylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidone; dimethylsulfone, ethylmethylsulfone , Diethyl Sulfur compounds such as luphone, sulfolane, 3-methylsulfolane, 2,4 dimethylsulfolane: alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, Ethers such as 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2,6-dimethyltetrahydrofuran, tetrahydropyran; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, methylethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide; benzonitrile, Aromatic nitriles such as tolunitrile; nitromethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4 , 5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, etc., and one or more of these are preferred. Among these, carbonates, aliphatic esters, and ethers are more preferable, carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate are more preferable, and cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone are most preferable.

上記溶媒の含有量としては、電解質材料100質量%中、1〜99質量%であることが好ましい。1質量%未満であると、イオン伝導度が充分には向上しないこととなり、99質量%を超えると、溶媒の揮発等で安定性が充分には向上しないこととなる。下限値としては、好ましくは、1.5質量%であり、より好ましくは、20質量%であり、更に好ましくは、50質量%である。上限値としては、好ましくは、85質量%であり、より好ましくは、75質量%であり、更に好ましくは、65質量%である。範囲としては、溶媒量50〜85質量%が好ましい。
上記電解質材料は、揮発分が低減されものであり、かつ、例えば−55℃の低温においても凍ることがなく、イオン伝導度に優れるものであり、例えば、このような電解質材料を電解液として用いた場合に優れた基本性能を発揮することができる。
The content of the solvent is preferably 1 to 99% by mass in 100% by mass of the electrolyte material. If it is less than 1% by mass, the ionic conductivity will not be sufficiently improved, and if it exceeds 99% by mass, the stability will not be sufficiently improved due to volatilization of the solvent or the like. As a lower limit, Preferably, it is 1.5 mass%, More preferably, it is 20 mass%, More preferably, it is 50 mass%. As an upper limit, Preferably, it is 85 mass%, More preferably, it is 75 mass%, More preferably, it is 65 mass%. As a range, the solvent amount is preferably 50 to 85% by mass.
The electrolyte material has a reduced volatile content and does not freeze even at a low temperature of −55 ° C., for example, and has excellent ionic conductivity. For example, such an electrolyte material is used as an electrolytic solution. It can demonstrate excellent basic performance.

上記電解質材料は、本発明の作用効果を奏する限り、上記以外の構成要素を1種又は2種以上含んでいてもよい。例えば、各種無機酸化物微粒子を含むことにより、複合電解質としても使用でき、これにより、強度、膜厚均一性が改善するばかりでなく、無機酸化物と上述した重合体間に微細な空孔が生じることになり、特に溶媒を添加した場合には空孔内にフリーの電解液が複合電解質内に分散することになり、強度改善効果を損ねることなく、逆にイオン伝導度、移動度を増加させることもできる。
上記無機酸化物微粒子としては、非電子伝導性、電気化学的に安定なものが好適であり、また、イオン伝導性を有するものがより好ましい。このような微粒子としては、α、β、γ−アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、チタン酸バリウム、酸化チタン、ハイドロタルサイト等のイオン伝導性又は非電導性セラミックス微粒子が好適である。
The electrolyte material may contain one or more components other than those described above as long as the effects of the present invention are exhibited. For example, by including various inorganic oxide fine particles, it can also be used as a composite electrolyte, thereby not only improving strength and film thickness uniformity, but also providing fine voids between the inorganic oxide and the above-described polymer. In particular, when a solvent is added, free electrolyte will be dispersed in the composite electrolyte in the pores, and the ion conductivity and mobility will be increased without deteriorating the strength improvement effect. It can also be made.
As the inorganic oxide fine particles, non-electron conductive and electrochemically stable particles are preferable, and those having ion conductivity are more preferable. As such fine particles, ion conductive or nonconductive ceramic fine particles such as α, β, γ-alumina, silica, titania, zirconia, magnesia, barium titanate, titanium oxide, and hydrotalcite are suitable.

上記無機酸化物微粒子の比表面積としては、高分子固体電解質中の電解質含有液の保有量を多くし、イオン伝導性や移動度を増加させるという点から、できるだけ大きいことが好ましく、例えば、BET法で5m/g以上であることが好適であり、50m/g以上がより好ましい。このような無機酸化物微粒子の結晶粒子径としては、上記電解質材料における他の構成要素と混合できるものであればよいが、例えば、大きさ(平均結晶粒径)としては、下限値が0.01μm、上限値が20μmであることが好ましい。より好ましい下限値は0.01μm、上限値は2μmである。
上記無機酸化物微粒子の形状としては、球形、卵形、立方体状、直方体状、円筒、棒状等の種々の形状を有するものを用いることができる。
上記無機酸化物微粒子の添加量としては、高分子固体電解質100質量%に対して、上限値が50質量%であることが好ましい。50質量%を超えると、逆に高分子固体電解質の強度やイオン伝導性を低下させたり、成膜しづらくなったりするおそれがある。より好ましくは30質量%である。また、下限値は0.1質量%であることが好適である。
The specific surface area of the inorganic oxide fine particles is preferably as large as possible from the viewpoint of increasing the amount of the electrolyte-containing liquid in the polymer solid electrolyte and increasing the ionic conductivity and mobility. For example, the BET method Is preferably 5 m 2 / g or more, and more preferably 50 m 2 / g or more. The crystal particle size of such inorganic oxide fine particles may be any as long as it can be mixed with other components in the electrolyte material. For example, the lower limit of the size (average crystal particle size) is 0.00. It is preferably 01 μm and the upper limit value is 20 μm. A more preferable lower limit value is 0.01 μm, and an upper limit value is 2 μm.
As the shape of the inorganic oxide fine particles, those having various shapes such as a spherical shape, an oval shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, and a rod shape can be used.
The addition amount of the inorganic oxide fine particles is preferably 50% by mass with respect to 100% by mass of the polymer solid electrolyte. On the other hand, if it exceeds 50% by mass, the strength and ion conductivity of the polymer solid electrolyte may be lowered, or film formation may be difficult. More preferably, it is 30 mass%. The lower limit is preferably 0.1% by mass.

上記電解質材料にはまた、上述した塩や溶媒の他にも種々の添加剤を含有させてもよい。添加剤を加える目的は多岐にわたり、電気伝導率の向上、熱安定性の向上、水和や溶解による電極劣化の抑制、ガス発生の抑制、耐電圧の向上、濡れ性の改善等を挙げることができる。このような添加剤としては、例えば、p−ニトロフェノール、m−ニトロアセトフェノン、p−ニトロ安息香酸等のニトロ化合物、リン酸ジブチル、リン酸モノブチル、リン酸ジオクチル、オクチルホスホン酸モノオクチル、リン酸等のリン化合物、ホウ酸又はホウ酸と多価アルコール(エチレングリコール、グリセリン、マンニトール、ポリビニルアルコール等)や多糖類との錯化合物等のホウ素化合物、ニトロソ化合物、尿素化合物、ヒ素化合物、チタン化合物、ケイ酸化合物、アルミン酸化合物、硝酸及び亜硝酸化合物、2−ヒドロキシ−N−メチル安息香酸、ジ(トリ)ヒドロキシ安息香酸等の安息香酸類、グルコン酸、重クロム酸、ソルビン酸、ジカルボン酸、EDTA、フルオロカルボン酸、ピクリン酸、スベリン酸、アジピン酸、セバシン酸、ヘテロポリ酸(タングステン酸、モリブデン酸)、ゲンチシン酸、ボロジゲンチシン酸、サリチル酸、N−アミノサリチル酸、ボロジプロトカクテ酸、ボロジピロカテコール、バモン酸、ボン酸、ボロジレゾルシル酸、レゾルシル酸、ボロジプロトカクエル酸、グルタル酸、ジチオカルバミン酸等の酸類、そのエステル、そのアミド及びその塩、シランカップリング剤、シリカ、アミノシリケート等のケイ素化合物、トリエチルアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミン化合物、L−アミノ酸類、ベンゾール、多価フェノール、8−オキシキノリン、ハイドロキノン、N−メチルピロカテコール、キノリンおよびチオアニソール、チオクレゾール、チオ安息香酸等の硫黄化合物、ソルビトール、L−ヒスチジン等の1種又は2種以上を使用することができる。
上記添加剤の含有量は特に限定されないが、例えば、電解質材料100質量%に対して、0.1〜20質量%の範囲であることが好ましい。より好ましくは、0.5〜10質量%の範囲である。
The electrolyte material may also contain various additives in addition to the salts and solvents described above. The purpose of adding the additive is various, and includes improvement of electrical conductivity, improvement of thermal stability, suppression of electrode deterioration due to hydration and dissolution, suppression of gas generation, improvement of withstand voltage, improvement of wettability, etc. it can. Examples of such additives include nitro compounds such as p-nitrophenol, m-nitroacetophenone, and p-nitrobenzoic acid, dibutyl phosphate, monobutyl phosphate, dioctyl phosphate, monooctyl phosphonate, monophosphate Boron compounds such as phosphorus compounds such as boric acid or boric acid and polyhydric alcohols (ethylene glycol, glycerin, mannitol, polyvinyl alcohol, etc.) and polysaccharides, nitroso compounds, urea compounds, arsenic compounds, titanium compounds, Silicic acid compounds, aluminate compounds, nitric acid and nitrous acid compounds, 2-hydroxy-N-methylbenzoic acid, benzoic acids such as di (tri) hydroxybenzoic acid, gluconic acid, dichromic acid, sorbic acid, dicarboxylic acid, EDTA , Fluorocarboxylic acid, picric acid, suberic acid, adipine , Sebacic acid, heteropolyacid (tungstic acid, molybdic acid), gentisic acid, borodigentisic acid, salicylic acid, N-aminosalicylic acid, borodiprotocatechuic acid, borodipyrocatechol, bamonic acid, boric acid, borodiresorcylic acid, resorcylic acid, Borodiprotocaquelic acid, glutaric acid, acids such as dithiocarbamic acid, esters thereof, amides and salts thereof, silane coupling agents, silicon compounds such as silica and aminosilicate, amine compounds such as triethylamine and hexamethylenetetramine, L- Amino acids, benzoles, polyphenols, 8-oxyquinoline, hydroquinone, N-methylpyrocatechol, quinoline and thioanisole, thiocresol, thiobenzoic acid and other sulfur compounds, sorbitol, L-histidine, etc. It may be used or two or more.
Although content of the said additive is not specifically limited, For example, it is preferable that it is the range of 0.1-20 mass% with respect to 100 mass% of electrolyte materials. More preferably, it is the range of 0.5-10 mass%.

上記電解質材料としては、0℃におけるイオン伝導度が0.5mS/cm以上であることが好ましい。0.5mS/cm未満であると、上記電解質材料を用いてなるイオン伝導体が、優れたイオン伝導度を保って経時的に安定に機能することが充分にはできなくなるおそれがある。より好ましくは、2.0mS/cm以上である。−55℃においては、1×10−7S/cm以上であることが好ましい。1×10−7S/cm未満であると、上記電解質材料を用いてなる電解液が、優れたイオン伝導度を保って経時的に安定に機能することが充分にはできなくなるおそれがある。より好ましくは、1×10−6S/cm以上であり、更に好ましくは、5×10−5S/cm以上であり、特に好ましくは、1×10−4S/cm以上である。
上記イオン伝導度の測定方法としては、SUS電極を用いたインピーダンスアナライザーHP4294A(商品名、東陽テクニカ社製)やインピーダンスアナライザーSI1260(商品名、ソーラトロン社製)を用いて行う複素インピーダンス法により測定する方法が好適である。
As said electrolyte material, it is preferable that the ionic conductivity in 0 degreeC is 0.5 mS / cm or more. If it is less than 0.5 mS / cm, the ionic conductor using the above electrolyte material may not be able to sufficiently function stably with time while maintaining excellent ionic conductivity. More preferably, it is 2.0 mS / cm or more. At −55 ° C., it is preferably 1 × 10 −7 S / cm or more. If it is less than 1 × 10 −7 S / cm, the electrolytic solution using the above electrolyte material may not be able to sufficiently function stably with time while maintaining excellent ionic conductivity. More preferably, it is 1 × 10 −6 S / cm or more, further preferably 5 × 10 −5 S / cm or more, and particularly preferably 1 × 10 −4 S / cm or more.
The ion conductivity is measured by a complex impedance method using an impedance analyzer HP4294A (trade name, manufactured by Toyo Technica Corp.) or an impedance analyzer SI1260 (trade name, manufactured by Solartron Corp.) using a SUS electrode. Is preferred.

上記電解質材料はまた、25℃における粘度が、300mPa・s以下であることが好ましい。300mPa・sを超えると、イオン伝導度が充分に向上されたものとはならないおそれがある。より好ましくは、200mPa・s以下であり、更に好ましくは、100mPa・s以下であり、最も好ましくは、50mPa・s以下である。
上記粘度の測定方法としては、特に限定はないが、25℃において、TV−20形粘度計 コーンプレートタイプ(トキメック社製)を用いて測定する方法が好適である。
The electrolyte material preferably has a viscosity at 25 ° C. of 300 mPa · s or less. If it exceeds 300 mPa · s, the ionic conductivity may not be sufficiently improved. More preferably, it is 200 mPa * s or less, More preferably, it is 100 mPa * s or less, Most preferably, it is 50 mPa * s or less.
The method for measuring the viscosity is not particularly limited, but a method of measuring at 25 ° C. using a TV-20 viscometer cone plate type (manufactured by Tokimec) is preferable.

上記電解質材料において、不純物含有量としては、電解質材料100質量%中、0.1質量%(1000ppm)以下であることが好ましい。0.1質量%を超えると、充分な電気化学安定性を得ることができないおそれがある。より好ましくは、0.05質量%以下であり、更に好ましくは、0.01質量%以下である。
なお、上記不純物とは、水を含まないものであり、例えば、電解質材料を製造する際に混入するものが挙げられる。具体的には、上述の一般式(1)で表されるアニオンを必須とする電解質材料を製造する場合を例にすると、例えば、ハロゲン化合物を用いて該電解質材料を誘導して得たときには、ハロゲン化合物が不純物として混入する可能性があり、また、銀塩を用いて該電解質材料を誘導して得たときには、銀塩が不純物として混入する可能性がある。また、製造原料や副生物等が不純物として混入する可能性もある。
本発明においては、電解質材料における不純物含量を上記のように設定することにより、例えば、ハロゲン化合物が電気化学デバイスにおける電極を被毒して性能を低下させることを充分に抑制したり、銀イオン等がイオン伝導性に影響して性能を低下させることを充分に抑制したりすることが可能となる。なお、不純物含有量の測定は、下記の測定方法により行うことが好ましい。
In the electrolyte material, the impurity content is preferably 0.1% by mass (1000 ppm) or less in 100% by mass of the electrolyte material. If it exceeds 0.1% by mass, sufficient electrochemical stability may not be obtained. More preferably, it is 0.05 mass% or less, More preferably, it is 0.01 mass% or less.
In addition, the said impurity does not contain water, For example, what mixes in manufacturing electrolyte material is mentioned. Specifically, in the case of producing an electrolyte material essentially including an anion represented by the above general formula (1), for example, when obtained by inducing the electrolyte material using a halogen compound, There is a possibility that a halogen compound is mixed as an impurity, and when the electrolyte material is derived using a silver salt, the silver salt may be mixed as an impurity. In addition, manufacturing raw materials and by-products may be mixed as impurities.
In the present invention, by setting the impurity content in the electrolyte material as described above, for example, the halogen compound can sufficiently suppress the deterioration of the performance by poisoning the electrode in the electrochemical device, It is possible to sufficiently suppress the deterioration of the performance by affecting the ionic conductivity. The impurity content is preferably measured by the following measurement method.

(不純物の測定方法)
(1)ICP(銀イオン、鉄イオン等陽イオン類測定)
機器:ICP発光分光分析装置SPS4000(セイコー電子工業社製)
方法:サンプル0.3gをイオン交換水で10倍に希釈し、その溶液を測定
(2)イオンクロマト(硝酸イオン、臭素イオン、塩素イオン等陰イオン類測定)
機器:イオンクロマトグラフシステムDX−500(日本ダイオネクス社製)
分離モード:イオン交換
検出器:電気伝導度検出器CD−20
カラム:AS4A−SC
方法:サンプル0.3gをイオン交換水で100倍に希釈し、その溶液を測定
(Measurement method of impurities)
(1) ICP (Measurement of cations such as silver ion and iron ion)
Instrument: ICP emission spectroscopic analyzer SPS4000 (manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.)
Method: Dilute 0.3 g of sample 10 times with ion-exchanged water, and measure the solution. (2) Ion chromatography (measurement of anions such as nitrate ion, bromine ion, chloride ion)
Equipment: Ion chromatograph system DX-500 (manufactured by Nippon Dionex)
Separation mode: Ion exchange detector: Electrical conductivity detector CD-20
Column: AS4A-SC
Method: Dilute 0.3g of sample 100 times with ion-exchanged water and measure the solution

上記電解質材料において、水分含有量としては、電解質材料100質量%中、0.05〜10質量%であることが好ましい。0.05質量%未満であると、水分管理が困難となり、コストアップに繋がるおそれがある。また、10質量%を超えると、電気安定性を充分に発揮できないおそれがある。好ましい下限は、0.1質量%、上限は5質量%であり、より好ましい下限は0.5質量%、上限は3質量%である。
なお、水分含有量の測定は、下記の測定方法により行うことが好ましい。
(水分測定方法)
サンプル調整においては、露点−80℃以下のグローボックス中で測定サンプル0.25g、脱水アセトニトリル0.75gを混合し、グローボックス中で充分乾燥したテルモシリンジ(商品名、2.5ml)で混合溶液0.5gを採取することにより行う。その後、カールフィッシャー水分計AQ−7(商品名、平沼産業社製)にて水分測定を行う。
In the electrolyte material, the water content is preferably 0.05 to 10% by mass in 100% by mass of the electrolyte material. If it is less than 0.05% by mass, moisture management becomes difficult, which may lead to an increase in cost. Moreover, when it exceeds 10 mass%, there exists a possibility that electrical stability cannot fully be exhibited. The preferred lower limit is 0.1% by mass and the upper limit is 5% by mass, the more preferred lower limit is 0.5% by mass, and the upper limit is 3% by mass.
The water content is preferably measured by the following measurement method.
(Moisture measurement method)
For sample preparation, 0.25 g of a measurement sample and 0.75 g of dehydrated acetonitrile are mixed in a glow box with a dew point of -80 ° C. or lower, and mixed with a Terumo syringe (trade name, 2.5 ml) that is sufficiently dried in the glow box. This is done by collecting 0.5 g. Thereafter, moisture measurement is performed with a Karl Fischer moisture meter AQ-7 (trade name, manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.).

上記電解質材料の製造方法としては特に限定されないが、一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物からイオン性物質を誘導する工程を含んでなる製造方法が好適である。これにより、イオン性物質を溶融塩や固体電解質を構成する塩として好適な形態とすることが可能となる。このような製造方法としては、ハロゲン化物、炭酸化物を用いて一般式(1)で表されるアニオンの構造を有する化合物からイオン性物質を誘導する工程を含んでなることが好ましく、例えば、一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物と、ハロゲン化物又は炭酸化合物とを反応させる工程を含んでなり、該ハロゲン化物又は炭酸化合物は、オニウムカチオン、又は、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、遷移金属原子及び希土類金属原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子を必須とするカチオンを有するものであることが好適である。これらの製造原料は、それぞれ1種又は2種以上を用いることができる。
なお、本発明において、上記製造方法としては、アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。
Although it does not specifically limit as a manufacturing method of the said electrolyte material, The manufacturing method including the process of inducing | guiding an ionic substance from the compound which has an anion represented by General formula (1) is suitable. Thereby, it becomes possible to make an ionic substance into a suitable form as a molten salt or a salt constituting a solid electrolyte. Such a production method preferably comprises a step of deriving an ionic substance from a compound having a structure of an anion represented by the general formula (1) using a halide or a carbonate. A step of reacting a compound having an anion represented by the formula (1) with a halide or a carbonate compound, wherein the halide or carbonate compound is an onium cation, an alkali metal atom, an alkaline earth metal, or It is preferable to have a cation that essentially contains at least one metal atom selected from an atom, a transition metal atom, and a rare earth metal atom. These production raw materials can be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, an anion exchange resin is preferably used as the production method.

上記製造方法としては、一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物からイオン性物質を誘導する工程において用いられる一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物を製造する工程を含んでもよく、この場合には、上述したような一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物とハロゲン化物又は炭酸化物とを反応させることにより、一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物を製造することが好ましい。これにより、イオン性物質における一般式(1)で表されるアニオンの構造を電解質材料に要求される性能等に応じて適宜設定することが可能となり、この場合には、一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物を製造する工程における製造原料である該アニオンを有する化合物がもつアニオンと、イオン性物質における一般式(1)で表されるアニオンとは同一のものではないこととなる。また、3級アミン等の化合物と一般式(1)の酸型化合物とを反応させる工程も好ましい製造方法の一つである。 The production method may include a step of producing a compound having an anion represented by the general formula (1) used in the step of deriving an ionic substance from the compound having an anion represented by the general formula (1). Well, in this case, the compound having the anion represented by the general formula (1) by reacting the compound having the anion represented by the general formula (1) as described above with a halide or carbonate. It is preferable to manufacture. This makes it possible to appropriately set the structure of the anion represented by the general formula (1) in the ionic substance according to the performance required for the electrolyte material. In this case, the general formula (1) The anion possessed by the compound having an anion that is the production raw material in the step of producing the compound having an anion represented and the anion represented by the general formula (1) in the ionic substance are not the same. . In addition, a step of reacting a compound such as a tertiary amine with an acid type compound of the general formula (1) is also a preferable production method.

上記工程において、上記一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物からイオン性物質を誘導する工程における化学反応式の1形態を下記式(1)に示す。 In the above step, one form of the chemical reaction formula in the step of deriving the ionic substance from the compound having an anion represented by the general formula (1) is shown in the following formula (1).

Figure 2007157584
Figure 2007157584

上記工程において、一般式(1)で表されるアニオンを有する化合物のモル数をaとし、ハロゲン化物のモル数をbとすると、反応におけるモル比(a/b)としては、100/1〜0.1/1であることが好ましい。アニオンを有する化合物が0.1未満であると、ハロゲン化物が過剰となりすぎて効率的に生成物を得られないおそれがあり、また、電解質材料中にハロゲンが混入し、電極等を被毒させるおそれがある。100を超えると、アニオンを有する化合物が過剰となりすぎて更に収率の向上は期待できないおそれがあり、また、金属イオンが電解質材料中に混入して電気化学デバイスの性能を低下させるおそれがある。より好ましくは、10/1〜0.5/1である。 In the above process, when the number of moles of the compound having an anion represented by the general formula (1) is a and the number of moles of the halide is b, the molar ratio (a / b) in the reaction is 100/1 to It is preferably 0.1 / 1. If the compound having an anion is less than 0.1, the halide may be excessive and the product may not be obtained efficiently. Further, halogen is mixed in the electrolyte material and poisons the electrode and the like. There is a fear. If it exceeds 100, the compound having an anion may be excessive, and further improvement in yield may not be expected. Further, metal ions may be mixed into the electrolyte material and the performance of the electrochemical device may be deteriorated. More preferably, it is 10/1 to 0.5 / 1.

上記工程の反応条件としては、製造原料や他の反応条件等により適宜設定することができるが、反応温度としては、−20〜200℃が好ましく、0〜100℃がより好ましく、10〜60℃が更に好ましい。反応圧力としては、1×10〜1×10Paが好ましく、1×10〜1×10Paがより好ましく、1×10〜1×10Paが更に好ましい。反応時間としては、48時間以下が好ましく、24時間以下がより好ましく、12時間以下が更に好ましい。 The reaction conditions for the above steps can be appropriately set depending on the production raw materials and other reaction conditions, but the reaction temperature is preferably -20 to 200 ° C, more preferably 0 to 100 ° C, and more preferably 10 to 60 ° C. Is more preferable. The reaction pressure is preferably 1 × 10 2 to 1 × 10 8 Pa, more preferably 1 × 10 3 to 1 × 10 7 Pa, and still more preferably 1 × 10 4 to 1 × 10 6 Pa. As reaction time, 48 hours or less are preferable, 24 hours or less are more preferable, and 12 hours or less are still more preferable.

上記工程においては、通常では反応溶媒を用いることとなるが、反応溶媒としては、(1)ヘキサン、オクタンなど脂肪族炭化水素系;(2)シクロヘキサンなど脂環式飽和炭化水素系;(3)シクロヘキセンなど脂環式不飽和炭化水素系;(4)ベンゼン、トルエン、キシレンなど芳香族炭化水素系;(5)アセトン、メチエチルケトンなどケトン類;(6)酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトンなどエステル類;(7)ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素などハロゲン化炭化水素類;(8)ジエチルエーテル、ジオキサン、ジオキソランなどエーテル類、(9)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどアルキレングリコールのエーテル類;(10)メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどアルコール類;(11)ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどアミド類;(12)ジメチルスルホキシドなどスルホン酸エステル類;(13)ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど炭酸エステル類;(14)エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなど脂環式炭酸エステル類;(15)アセトニトリル等のニトリル類;(16)水等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。この中でも、(5)、(6)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)が好適である。より好ましくは、(5)、(10)、(15)、(16)である。 In the above step, a reaction solvent is usually used. As the reaction solvent, (1) aliphatic hydrocarbons such as hexane and octane; (2) alicyclic saturated hydrocarbons such as cyclohexane; (3) Cycloaliphatic unsaturated hydrocarbons such as cyclohexene; (4) aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene; (5) ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; (6) methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, Esters such as γ-butyrolactone; (7) Halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride; (8) Ethers such as diethyl ether, dioxane, dioxolane, (9) Propylene glycol monomethyl ether acetate, Diethylene glycol monomethyl ether acetate Etc. of alkylene glycol (10) Alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, butyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether; (11) Amides such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; (12) Sulfonic acids such as dimethyl sulfoxide (13) Carbonic esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate; (14) Alicyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; (15) Nitriles such as acetonitrile; (16) Water and the like are suitable. . These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, (5), (6), (10), (11), (12), (13), (14), (15), and (16) are preferable. More preferred are (5), (10), (15) and (16).

上記電解質材料の製造方法においては、上記工程の後に、沈殿物等のろ過、溶媒の除去、脱水、減圧乾燥等の処理を行ってもよく、例えば、生成した沈殿物をろ過し、イオン性物質を含んだ溶媒から真空等の条件下で溶媒を除去した後、ジクロロメタン等の溶剤に溶解することで洗浄し、MgSO等の脱水効果を有する物質を添加して脱水し、溶媒除去後に減圧乾燥することでイオン性物質を必須とする電解質材料を得てもよい。溶剤による洗浄処理の回数としては、適宜設定すればよく、溶剤としては、ジクロロメタン以外に、クロロホルム、テトラヒドロフラン、アセトン等のケトン類、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトニトリル、水等が好適である。また、脱水効果を有する物質としては、MgSO以外に、モレキュラーシーブ、CaCl、CaO、CaSO、KCO、活性アルミナ、シリカゲル等が好適であり、添加量は、生成物や溶剤の種類等により適宜設定すればよい。 In the method for producing an electrolyte material, after the above step, the precipitate may be filtered, the solvent may be removed, dewatered, dried under reduced pressure, or the like. For example, the generated precipitate may be filtered to obtain an ionic substance. After removing the solvent under a condition such as vacuum from the solvent containing, it was washed by dissolving in a solvent such as dichloromethane, dehydrated by adding a substance having a dehydrating effect such as MgSO 4 , and dried under reduced pressure after removing the solvent By doing so, an electrolyte material requiring an ionic substance may be obtained. The number of times of washing treatment with a solvent may be appropriately set. As the solvent, in addition to dichloromethane, ketones such as chloroform, tetrahydrofuran and acetone, ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, acetonitrile, water and the like are suitable. In addition to MgSO 4 , molecular sieves, CaCl 2 , CaO, CaSO 4 , K 2 CO 3 , activated alumina, silica gel, and the like are preferable as the substance having a dehydrating effect. What is necessary is just to set suitably according to a kind etc.

本発明の電解質材料は、上述したような特性を発揮することができるため、様々な用途に好適に適用することが可能であり、中でも、一次電池、リチウム(イオン)二次電池や燃料電池等の充電/放電機構を有する電池、電解コンデンサ用電解液、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池・エレクトロクロミック表示素子等の電気化学デバイスを構成する電解質として特に好適なものである。このような本発明の電解質を用いてなるリチウム二次電池、電解コンデンサ用電解液、電解コンデンサ又は電気二重層キャパシタもまた、本発明の好ましい形態の一つである。なお、上記電解質材料としては、電解質として用いることが好ましいが、電解質以外の材料に用いることも可能である。 Since the electrolyte material of the present invention can exhibit the above-described characteristics, it can be suitably applied to various applications. Among them, a primary battery, a lithium (ion) secondary battery, a fuel cell, etc. It is particularly suitable as an electrolyte constituting an electrochemical device such as a battery having a charging / discharging mechanism, an electrolytic solution for an electrolytic capacitor, an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, a solar cell or an electrochromic display element. A lithium secondary battery, an electrolytic solution for an electrolytic capacitor, an electrolytic capacitor, or an electric double layer capacitor using the electrolyte of the present invention is also a preferred embodiment of the present invention. The electrolyte material is preferably used as an electrolyte, but can be used as a material other than the electrolyte.

上記電解質としては、電解質材料を含むものであればよく、好ましくは、電解質材料とマトリックス材料とを含むものである。このように、上記電解質材料とマトリックス材料とを含む電解質もまた、本発明の1つである。
上記電解質は、電解液用材料又は電解質用材料の意味であって、(1)電解液を構成する溶媒及び/又は(2)電解質の材料(イオン伝導体用材料)として、また、(3)固体電解質の材料(電解質用材料)として電気化学デバイスのイオン伝導体に好適に用いることができるものである。例えば、(1)の場合は、本発明の電解質とともに、溶媒中でイオン伝導性を示す物質を含有させることによって、電解液(又は固体電解質)を構成することになる。(2)の場合は、本発明の電解質を溶媒中に含有させることによって、電解質の材料を構成することになる。(3)の場合は、本発明の電解質をそのまま又は他の成分を含有させて固体電解質とすることになる。
上記マトリックス材料は、有機溶媒を必須とするものである電解質であることが好ましい。このような有機溶媒としては、上述の有機溶媒と同様のものが好適である。
The electrolyte only needs to include an electrolyte material, and preferably includes an electrolyte material and a matrix material. Thus, the electrolyte containing the electrolyte material and the matrix material is also one aspect of the present invention.
The electrolyte means an electrolyte material or an electrolyte material, and (1) a solvent constituting the electrolyte and / or (2) an electrolyte material (ion conductor material) and (3) As a solid electrolyte material (electrolyte material), it can be suitably used for an ionic conductor of an electrochemical device. For example, in the case of (1), an electrolyte solution (or solid electrolyte) is constituted by containing a substance exhibiting ionic conductivity in a solvent together with the electrolyte of the present invention. In the case of (2), the electrolyte material is constituted by containing the electrolyte of the present invention in a solvent. In the case of (3), the electrolyte of the present invention is used as it is or contains other components to form a solid electrolyte.
The matrix material is preferably an electrolyte that requires an organic solvent. As such an organic solvent, the thing similar to the above-mentioned organic solvent is suitable.

本発明の電解質を用いて電気化学デバイスを構成する場合、電気化学デバイスの好ましい形態としては、基本構成要素として、イオン伝導体、負極、正極、集電体、セパレータ及び容器を有するものである。
上記イオン伝導体としては、電解質と有機溶媒又は重合体との混合物が好適である。有機溶媒を用いれば、一般にこのイオン伝導体は電解液と呼ばれ、重合体を用いれば、高分子固体電解質と呼ばれるものとなる。高分子固体電解質には可塑剤として有機溶媒を含有するものも含まれる。本発明の電解質は、このようなイオン伝導体において、電解液における電解質や有機溶媒の代替として、また、高分子固体電解質として好適に適用することができ、本発明の電解質をイオン伝導体の材料として用いてなる電気化学デバイスでは、これらのうちの少なくとも1つが、本発明の電解質により構成されることになる。これらの中でも、電解液における有機溶媒の代替、又は、高分子固体電解質として用いることが好ましい。
When an electrochemical device is configured using the electrolyte of the present invention, the electrochemical device preferably has an ion conductor, a negative electrode, a positive electrode, a current collector, a separator, and a container as basic components.
As the ion conductor, a mixture of an electrolyte and an organic solvent or a polymer is suitable. If an organic solvent is used, this ionic conductor is generally called an electrolytic solution, and if a polymer is used, it is called a polymer solid electrolyte. The polymer solid electrolyte includes those containing an organic solvent as a plasticizer. The electrolyte of the present invention can be suitably applied to such an ion conductor as a substitute for an electrolyte or an organic solvent in an electrolytic solution or as a polymer solid electrolyte. The electrolyte of the present invention can be used as a material for an ion conductor. In the electrochemical device used as, at least one of these is constituted by the electrolyte of the present invention. Among these, it is preferable to use as an alternative to the organic solvent in the electrolytic solution or as a polymer solid electrolyte.

上記有機溶媒としては、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よく、上述した有機溶媒と同様のものが好適である。ただし、2種類以上の混合溶媒にする場合、電解質がLiイオンを含むものである場合は、これらの有機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。特にリチウム塩を用いる場合には、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充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充分なイオン伝導度が得られないことになる。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充分なイオン伝導度を得ることができる。 The organic solvent may be an aprotic solvent that can dissolve the electrolyte of the present invention, and the same organic solvents as described above are suitable. However, when two or more kinds of mixed solvents are used, when the electrolyte contains Li ions, among these organic solvents, an aprotic solvent having a dielectric constant of 20 or more and an aprotic solvent having a dielectric constant of 10 or less are used. It is preferable to prepare an electrolytic solution by dissolving in a mixed solvent. In particular, when a lithium salt is used, the solubility in an aprotic solvent having a dielectric constant of 10 or less, such as diethyl ether or dimethyl carbonate, is low, and sufficient ionic conductivity cannot be obtained by itself. Although the aprotic solvent alone has high solubility but high viscosity, ions are difficult 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.

上記電解質を溶解する重合体としては、上述した重合体1種又は2種以上を好適に用いることができる。これらの中でも、ポリエチレンオキシドを主鎖又は側鎖にもつ重合体又は共重合体、ポリビニリデンフロライドの単独重合体又は共重合体、メタクリル酸エステル重合体、ポリアクリロニトリルが好適である。これらの重合体に可塑剤を加える場合は、上記の非プロトン性有機溶媒を用いることができる。 As the polymer that dissolves the electrolyte, one or more of the above-described polymers can be suitably used. Among these, a polymer or copolymer having polyethylene oxide in the main chain or side chain, a homopolymer or copolymer of polyvinylidene fluoride, a methacrylic acid ester polymer, and polyacrylonitrile are preferable. When a plasticizer is added to these polymers, the above-mentioned aprotic organic solvent can be used.

上記イオン伝導体中における電解質濃度としては、0.01mol/dm以上が好ましく、また、飽和濃度以下が好ましい。0.01mol/dm未満であると、イオン伝導度が低いため好ましくない。より好ましくは、0.1mol/dm以上、また、1.5mol/dm以下である。 The electrolyte concentration in the ion conductor is preferably 0.01 mol / dm 3 or more, and more preferably a saturation concentration or less. If it is less than 0.01 mol / dm 3 , the ionic conductivity is low, which is not preferable. More preferably, 0.1 mol / dm 3 or more, it is 1.5 mol / dm 3 or less.

上記負極材料としては、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好適である。また、リチウムイオン電池の場合、重合体、有機物、ピッチ等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好適である。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、導電性重合体が好適である。 In the case of a lithium battery, the negative electrode material is preferably lithium metal or an alloy of lithium and another metal. In the case of a lithium ion battery, a material using a phenomenon called intercalation of carbon, natural graphite, metal oxide, or the like obtained by firing a polymer, an organic substance, pitch, or the like is preferable. In the case of the electric double layer capacitor, activated carbon, porous metal oxide, porous metal, and conductive polymer are suitable.

上記正極材料としては、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn等のリチウム含有酸化物;TiO、V、MoO等の酸化物;TiS、FeS等の硫化物;ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子が好適である。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、導電性重合体が好適である。 As the positive electrode material, in the case of lithium batteries and lithium ion batteries, lithium-containing oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 ; oxides such as TiO 2 , V 2 O 5 , MoO 3 ; Sulfides such as TiS 2 and FeS; conductive polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyaniline, and polypyrrole are suitable. In the case of the electric double layer capacitor, activated carbon, porous metal oxide, porous metal, and conductive polymer are suitable.

以下に本発明の電解質を用いてなる(1)リチウム二次電池、(2)電解コンデンサ、及び、(3)電気二重層キャパシタについてより詳しく説明する。
(1)リチウム二次電池
リチウム二次電池は、正極、負極、正極と負極との間に介在するセパレータ及び本発明の電解質を用いてなるイオン伝導体を基本構成要素として構成されるものである。この場合、本発明の電解質にはイオン伝導性を示す物質としてリチウム塩が含有されていることになる。このようなリチウム二次電池としては、水電解質以外のリチウム二次電池である非水電解質リチウム二次電池であることが好ましい。リチウム二次電池の一形態の断面模式図を図1に示す。このリチウム二次電池は、後述する負極活物質としてコークスを用い、正極活物質としてCoを含有する化合物を用いたものであるが、このようなリチウム二次電池おいて、充電時には、負極においてCLi→6C+Li+eの反応が起こり、負極表面で発生した電子(e)は、電解液中をイオン伝導して正極表面に移動し、正極表面では、CoO+Li+e→LiCoOの反応が起こり、負極から正極へ電流が流れることになる。放電時には、充電時の逆反応が起こり、正極から負極へ電流が流れることになる。このように、イオンによる化学反応により電気を蓄えたり、供給したりすることとなる。
Hereinafter, (1) a lithium secondary battery, (2) an electrolytic capacitor, and (3) an electric double layer capacitor using the electrolyte of the present invention will be described in more detail.
(1) Lithium secondary battery A lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an ionic conductor using the electrolyte of the present invention as basic constituent elements. . In this case, the electrolyte of the present invention contains a lithium salt as a substance exhibiting ionic conductivity. Such a lithium secondary battery is preferably a non-aqueous electrolyte lithium secondary battery that is a lithium secondary battery other than the water electrolyte. A schematic cross-sectional view of one embodiment of a lithium secondary battery is shown in FIG. This lithium secondary battery uses coke as a negative electrode active material, which will be described later, and uses a compound containing Co as the positive electrode active material. The reaction of 6 Li → 6C + Li + e occurs, and the electron (e) generated on the negative electrode surface is ion-conductive in the electrolyte and moves to the positive electrode surface. On the positive electrode surface, the reaction of CoO 2 + Li + e → LiCoO 2 occurs. Current flows from the positive electrode to the positive electrode. When discharging, a reverse reaction occurs during charging, and current flows from the positive electrode to the negative electrode. Thus, electricity is stored or supplied by a chemical reaction by ions.

上記負極としては、負極活物質、負極用導電剤、負極用結着剤等を含む負極合剤を負極用集電体の表面に塗着して作製されるものであることが好ましい。負極合剤は、導電剤や結着剤の他にも各種添加剤を含有してもよい。
上記負極活物質としては、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な材料等が好適である。上記リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な材料としては、金属リチウム;熱分解炭素;ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等のコークス;グラファイト;ガラス状炭素;フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したものである有機高分子化合物焼成体;炭素繊維;活性炭素等の炭素材料;ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアセン等のポリマー;Li4/3Ti5/3、TiS等のリチウム含有遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物;アルカリ金属と合金化するAl、Pb、Sn、Bi、Si等の金属;アルカリ金属を格子間に挿入することのできる、AlSb、MgSi、NiSi等の立方晶系の金属間化合物や、Li3−fN(G:遷移金属)等のリチウム窒素化合物等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、アルカリ金属イオンを吸蔵・放出できる金属リチウムや炭素材料がより好ましい。
The negative electrode is preferably prepared by applying a negative electrode mixture containing a negative electrode active material, a negative electrode conductive agent, a negative electrode binder, and the like to the surface of the negative electrode current collector. The negative electrode mixture may contain various additives in addition to the conductive agent and the binder.
As the negative electrode active material, metallic lithium, a material capable of inserting and extracting lithium ions, and the like are suitable. Suitable materials that can occlude and release lithium ions include metallic lithium; pyrolytic carbon; coke such as pitch coke, needle coke, and petroleum coke; graphite; glassy carbon; phenol resin, furan resin, and the like. Organic polymer compound fired body fired at temperature and carbonized; carbon fiber; carbon material such as activated carbon; polymer such as polyacetylene, polypyrrole, polyacene; Li 4/3 Ti 5/3 O 4 , TiS 2 etc. Lithium-containing transition metal oxides or transition metal sulfides; metals such as Al, Pb, Sn, Bi, and Si that are alloyed with alkali metals; AlSb, Mg 2 Si, in which alkali metals can be inserted between lattices, and cubic intermetallic compounds of NiSi 2, etc., Li 3-f G f N : lithium nitrogen compounds in (G transition metals), etc. Etc. are preferred. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, metallic lithium and carbon materials that can occlude / release alkali metal ions are more preferable.

上記負極用導電剤は、電子伝導性材料であればよく、鱗片状黒鉛等の天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維;フッ化カーボン、銅、ニッケル等の金属粉末;ポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、人造黒鉛、アセチレンブラック、炭素繊維がより好ましい。負極用導電剤の使用量としては、負極活物質100重量部に対して、1〜50重量部が好ましく、より好ましくは、1〜30重量部である。また、負極活物質は電子伝導性を有するため、負極用導電剤を用いなくてもよい。 The negative electrode conductive agent may be an electronic conductive material, such as natural graphite such as flake graphite, graphite such as artificial graphite; acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc. Carbon black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, copper and nickel; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, artificial graphite, acetylene black, and carbon fiber are more preferable. The amount of the negative electrode conductive agent used is preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. Further, since the negative electrode active material has electronic conductivity, a negative electrode conductive agent need not be used.

上記負極用結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルピロリドン及びその共重合体等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、スチレンブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルピロリドン及びその共重合体がより好ましい。 The binder for the negative electrode may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene Polymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotri Fluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene -Tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, An ethylene-methyl methacrylate copolymer, polyamide, polyurethane, polyimide, polyvinyl pyrrolidone, and a copolymer thereof are preferable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, styrene butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-methyl acrylate copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, polyamide, polyurethane, More preferred are polyimide, polyvinylpyrrolidone and copolymers thereof.

上記負極用集電体としては、電池の内部において化学変化を起こさない電子伝導体であればよく、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、炭素、導電性樹脂、銅やステンレス鋼の表面に炭素、ニッケル、チタン等を付着又は被膜させたもの等が好適である。これらの中でも、銅や銅を含む合金がより好ましい。これらは1種又は2種以上を用いることができる。また、これらの負極用集電体の表面を酸化して用いることもできる。更に、集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。負極用集電体の形状としては、フォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体等が好適である。集電体の厚さとしては、1〜500μmが好適である。 The current collector for the negative electrode may be an electronic conductor that does not cause a chemical change inside the battery. Stainless steel, nickel, copper, titanium, carbon, conductive resin, carbon on the surface of copper or stainless steel, Those having nickel or titanium adhered or coated thereon are suitable. Among these, copper and alloys containing copper are more preferable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Further, the surface of the negative electrode current collector can be oxidized and used. Furthermore, it is desirable to make the current collector surface uneven. As the shape of the current collector for the negative electrode, a foil, a film, a sheet, a net, a punched one, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like are suitable. The thickness of the current collector is preferably 1 to 500 μm.

上記正極としては、正極活物質、正極用導電剤、正極用結着剤等を含む正極合剤を正極用集電体の表面に塗着して作製されるものであることが好ましい。正極合剤は、導電剤や結着剤の他にも各種添加剤を含有してもよい。
上記正極活物質としては、金属Li、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1−y、LiCo1−y、LiNi1−y、LiMn、LiMn2−y;MnO、V、Cr(g及びhは、1以上の整数)等のリチウムを含まない酸化物等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
上記Jは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb及びBから選ばれた少なくとも1種の元素を表す。また、xは、0≦x≦1.2であり、yは、0≦y≦0.9であり、zは、2.0≦z≦2.3であり、xは、電池の充放電により増減することとなる。また、正極活物質としては、遷移金属カルコゲン化物、リチウムを含んでいてもよいバナジウム酸化物やニオブ酸化物、共役系ポリマーからなる有機導電性物質、シェブレル相化合物等を用いてもよい。正極活物質粒子の平均粒径としては、1〜30μmであることが好ましい。
The positive electrode is preferably prepared by coating a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a positive electrode conductive agent, a positive electrode binder, and the like on the surface of the positive electrode current collector. The positive electrode mixture may contain various additives in addition to the conductive agent and the binder.
Examples of the positive electrode active material include metal Li, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y J 1-y O z , and Li x Ni. 1-y J y O z, Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y J y O 4; MnO 2, V g O h, Cr g O h (g and h is an integer of 1 or more) such as An oxide containing no lithium is suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types.
J represents at least one element selected from Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B. X is 0 ≦ x ≦ 1.2, y is 0 ≦ y ≦ 0.9, z is 2.0 ≦ z ≦ 2.3, and x is charge / discharge of the battery. Will increase or decrease. Further, as the positive electrode active material, a transition metal chalcogenide, vanadium oxide or niobium oxide which may contain lithium, an organic conductive material composed of a conjugated polymer, a chevrel phase compound, or the like may be used. The average particle diameter of the positive electrode active material particles is preferably 1 to 30 μm.

上記正極用導電剤としては、用いる正極活物質の充放電電位において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であればよく、上述した負極用導電剤と同様のもの;アルミニウム、銀等の金属粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー;酸化チタン等の導電性金属酸化物等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、人造黒鉛、アセチレンブラック、ニッケル粉末がより好ましい。正極用導電剤の使用量としては、正極活物質100重量部に対して、1〜50重量部が好ましく、より好ましくは、1〜30重量部である。カーボンブラックやグラファイトを用いる場合には、正極活物質100重量部に対して2〜15重量部とすることが好ましい。 The positive electrode conductive agent may be any electron conductive material that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode active material used, and is the same as the negative electrode conductive agent described above; metal powder such as aluminum and silver Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, artificial graphite, acetylene black, and nickel powder are more preferable. The amount of the positive electrode conductive agent used is preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. When carbon black or graphite is used, the amount is preferably 2 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material.

上記正極用結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、上述した負極用結着剤におけるスチレンブタジエンゴム以外のものや、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンがより好ましい。
上記正極用集電体としては、用いる正極活物質の充放電電位において化学変化を起こさない電子伝導体であればよく、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導電性樹脂、アルミニウムやステンレス鋼の表面に炭素、チタン等を付着又は被膜させたもの等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金が好ましい。また、これらの正極用集電体の表面を酸化して用いることもできる。更に、集電体表面に凹凸を付けることが望ましい。正極用集電体の形状及び厚さとしては、上述した負極集電体と同様である。
The positive electrode binder may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin, other than the styrene butadiene rubber in the negative electrode binder described above, and tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer. A coalescence or the like is preferred. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene are more preferable.
The positive electrode current collector may be any electron conductor that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode active material to be used. The surface of stainless steel, aluminum, titanium, carbon, conductive resin, aluminum or stainless steel Those having carbon or titanium adhered or coated thereon are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, aluminum or an alloy containing aluminum is preferable. Further, the surface of the positive electrode current collector can be oxidized and used. Furthermore, it is desirable to make the current collector surface uneven. The shape and thickness of the positive electrode current collector are the same as those of the negative electrode current collector described above.

上記セパレータとしては、イオン伝導体として電解液を用いた場合においては、大きなイオン透過度と、所定の機械的強度を有する絶縁性の微多孔性薄膜であることが好ましく、一定温度以上で孔を閉塞し、抵抗をあげる機能を有するものであることが好ましい。材質としては、耐有機溶剤性と疎水性の点から、ポリエチレン、ポリプロピレン等ポリオレフィン系ポリマーの多孔性合成樹脂フィルム、ポリプロピレン、フッ素化ポリオレフィン等の有機材料からなる織布もしくは不織布、ガラス繊維、無機材料からなる織布もしくは不織布等が好適である。セパレータが有する細孔の孔径としては、電極から脱離した正極活物質や負極活物質、結着剤、導電剤が透過しない範囲であることが好ましく、0.01〜1μmであることが好ましい。セパレータの厚さとしては、10〜300μmであることが好ましい。また、空隙率としては、30〜80%であることが好ましい。
またセパレータの表面は、予めコロナ放電処理、プラズマ放電処理、その他界面活性剤を用いた湿式処理により、その疎水性が低減するように改質しておくことが好ましい。これによりセパレータの表面及び空孔内部の濡れ性が向上し、電池の内部抵抗の増加を極力抑制することが可能となる。
The separator is preferably an insulating microporous thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength when an electrolytic solution is used as an ionic conductor. It preferably has a function of closing and increasing resistance. Materials include porous synthetic resin films of polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, woven or non-woven fabrics made of organic materials such as polypropylene and fluorinated polyolefins, glass fibers, and inorganic materials from the viewpoint of organic solvent resistance and hydrophobicity. A woven fabric or a non-woven fabric is preferably used. The pore diameter of the pores of the separator is preferably in a range in which the positive electrode active material, the negative electrode active material, the binder, and the conductive agent detached from the electrode do not pass through, and is preferably 0.01 to 1 μm. The thickness of the separator is preferably 10 to 300 μm. Moreover, as a porosity, it is preferable that it is 30 to 80%.
Further, the surface of the separator is preferably modified in advance by corona discharge treatment, plasma discharge treatment, or other wet treatment using a surfactant so as to reduce the hydrophobicity. As a result, the wettability of the separator surface and the inside of the pores is improved, and the increase in the internal resistance of the battery can be suppressed as much as possible.

上記リチウム二次電池としては、ポリマー材料に、電解液を保持させたゲルを正極合剤又は負極合剤に含ませたり、電解液を保持するポリマー材料からなる多孔性のセパレータを正極又は負極と一体化することで構成されるものであってもよい。上記ポリマー材料としては、電解液を保持できるものであればよく、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体等が好ましい。
上記リチウム二次電池の形状としては、コイン形、ボタン形、シート形、積層形、円筒形、偏平形、角形、電気自動車等に用いる大形等が挙げられる。
As the lithium secondary battery, a positive electrode mixture or a negative electrode mixture containing a gel holding an electrolyte solution in a polymer material, or a porous separator made of a polymer material holding an electrolyte solution is used as a positive electrode or a negative electrode. You may be comprised by integrating. The polymer material is not particularly limited as long as it can hold an electrolytic solution, and a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is preferable.
Examples of the shape of the lithium secondary battery include a coin shape, a button shape, a sheet shape, a laminated shape, a cylindrical shape, a flat shape, a square shape, and a large size used for an electric vehicle.

(2)電解コンデンサ
電解コンデンサは、陽極箔、陰極箔、陽極箔と陰極箔との間に挟まれたセパレータである電解紙及びリード線より構成されるコンデンサ素子と、本発明の電解質を用いてなるイオン伝導体と、有底筒状の外装ケースと、外装ケースを密封する封口体とを基本構成要素として構成されているものである。コンデンサ素子の一形態の斜視図を図2(a)に示す。本発明における電解コンデンサは、コンデンサ素子に上記電解質材料を用いてなるイオン伝導体である電解液を含浸し、該コンデンサ素子を有底筒状の外装ケースに収納し、外装ケースの開口部に封口体を装着するとともに、外装ケースの端部に絞り加工を施して外装ケースを密封することにより得ることができるものである。このような電解コンデンサとしては、アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサが好適である。アルミ電解コンデンサの一形態の断面模式図を図2(b)に示す。このようなアルミ電解コンデンサとしては、電解エッチングで細かな凹凸を作って粗面化したアルミ箔の表面に電解陽極酸化によって形成した薄い酸化被膜(酸化アルミニウム)を誘電体とするものが好適である。
(2) Electrolytic Capacitor An electrolytic capacitor is composed of an anode foil, a cathode foil, an electrolytic paper that is a separator sandwiched between the anode foil and the cathode foil, and a capacitor element composed of a lead wire and the electrolyte of the present invention. The ion conductor, the bottomed cylindrical outer case, and the sealing body that seals the outer case are configured as basic constituent elements. A perspective view of one embodiment of the capacitor element is shown in FIG. The electrolytic capacitor in the present invention is impregnated with an electrolytic solution that is an ionic conductor using the above electrolyte material in a capacitor element, the capacitor element is accommodated in a bottomed cylindrical outer case, and sealed in an opening of the outer case. It can be obtained by attaching the body and sealing the outer case by drawing the end of the outer case. As such an electrolytic capacitor, an aluminum electrolytic capacitor, a tantalum electrolytic capacitor, and a niobium electrolytic capacitor are suitable. A schematic cross-sectional view of one embodiment of the aluminum electrolytic capacitor is shown in FIG. As such an aluminum electrolytic capacitor, a thin oxide film (aluminum oxide) formed by electrolytic anodic oxidation on the surface of an aluminum foil roughened by producing fine irregularities by electrolytic etching is suitable. .

上記陽極箔としては、純度99%以上のアルミニウム箔を酸性溶液中で化学的又は電気化学的にエッチングして拡面処理した後、ホウ酸アンモニウム、リン酸アンモニウム又はアジピン酸アンモニウム等の水溶液中で化成処理を行い、その表面に陽極酸化皮膜層を形成したものを用いることができる。
上記陰極箔としては、表面の一部又は全部に、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化タンタル及び窒化ニオブから選ばれる1種以上の金属窒化物、及び/又は、チタン、ジルコニウム、タンタル及びニオブから選ばれる1種以上の金属より構成される皮膜を形成したアルミニウム箔を用いることができる。
上記皮膜の形成方法としては、蒸着法、メッキ法、塗布法等を挙げることができ、皮膜を形成する部分としては、陰極箔の全面に被覆してもよいし、必要に応じて陰極箔の一部、例えば陰極箔の一面のみに金属窒化物又は金属を被覆してもよい。
As the anode foil, an aluminum foil having a purity of 99% or more is chemically or electrochemically etched in an acidic solution and subjected to a surface expansion treatment, and then in an aqueous solution such as ammonium borate, ammonium phosphate, or ammonium adipate. A material obtained by performing a chemical conversion treatment and forming an anodized film layer on the surface thereof can be used.
The cathode foil is selected from one or more metal nitrides selected from titanium nitride, zirconium nitride, tantalum nitride and niobium nitride, and / or titanium, zirconium, tantalum and niobium on part or all of the surface. An aluminum foil formed with a film composed of one or more metals can be used.
Examples of the method for forming the film include a vapor deposition method, a plating method, a coating method, and the like. As a portion for forming the film, the entire surface of the cathode foil may be coated, or if necessary, For example, only one surface of the cathode foil may be coated with metal nitride or metal.

上記リード線は、陽極箔及び陰極箔に接する接続部、丸棒部及び外部接続部より構成されるものであることが好適である。このリード線は、接続部においてそれぞれステッチや超音波溶接等の手段により陽極箔及び陰極箔に電気的に接続されている。また、リード線における接続部及び丸棒部は、高純度のアルミニウムよりなるものが好適であり、外部接続部は、はんだメッキを施した銅メッキ鉄鋼線よりなるものが好適である。また、陰極箔との接続部及び丸棒部の表面の一部又は全部に、ホウ酸アンモニウム水溶液、リン酸アンモニウム水溶液又はアジピン酸アンモニウム水溶液等による陽極酸化処理によって形成した酸化アルミニウム層を形成したり、Al、SiO、ZrO等より構成されるセラミックスコーティング層等の絶縁層を形成することができる。 The lead wire is preferably composed of a connection part in contact with the anode foil and the cathode foil, a round bar part, and an external connection part. The lead wires are electrically connected to the anode foil and the cathode foil by means such as stitching and ultrasonic welding at the connection portions. Further, the connecting portion and the round bar portion in the lead wire are preferably made of high-purity aluminum, and the external connecting portion is preferably made of a copper-plated steel wire subjected to solder plating. In addition, an aluminum oxide layer formed by anodizing with an aqueous ammonium borate solution, an aqueous ammonium phosphate solution, or an aqueous ammonium adipate solution may be formed on part or all of the surface of the connecting portion with the cathode foil and the round bar portion. An insulating layer such as a ceramic coating layer made of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 or the like can be formed.

上記外装ケースは、アルミニウムより構成されるものであることが好適である。
上記封口体は、リード線をそれぞれ導出する貫通孔を備え、例えば、ブチルゴム等の弾性ゴムより構成されるものであることが好適であり、ブチルゴムとしては、例えば、イソブチレンとイソプレンとの共重合体からなる生ゴムに補強剤(カーボンブラック等)、増量剤(クレイ、タルク、炭酸カルシウム等)、加工助剤(ステアリン酸、酸化亜鉛等)、加硫剤等を添加して混練した後、圧延、成型したゴム弾性体を用いることができる。加硫剤としては、アルキルフェノールホルマリン樹脂;過酸化物(ジクミルペルオキシド、1,1−ジ−(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン等);キノイド(p−キノンジオキシム、p,p′−ジベンゾイルキノンジオキシム等);イオウ等を用いることができる。なお、封口体の表面をテフロン(登録商標)等の樹脂でコーティングしたり、ベークライト等の板を貼り付けたりすると、溶媒蒸気の透過性が低減するので更に好ましい。
上記セパレータとしては、通常マニラ紙やクラフト紙等の紙が用いられるが、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン等の不織布を用いることもできる。
The exterior case is preferably made of aluminum.
The sealing body is preferably provided with a through hole through which each lead wire is led out, and is preferably composed of an elastic rubber such as butyl rubber, and the butyl rubber is, for example, a copolymer of isobutylene and isoprene. After adding and kneading a reinforcing rubber (carbon black, etc.), a bulking agent (clay, talc, calcium carbonate, etc.), a processing aid (stearic acid, zinc oxide, etc.), a vulcanizing agent, etc. A molded rubber elastic body can be used. Examples of vulcanizing agents include alkylphenol formalin resins; peroxides (dicumyl peroxide, 1,1-di- (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5- Di- (t-butylperoxy) hexane etc.); quinoids (p-quinone dioxime, p, p'-dibenzoylquinone dioxime etc.); sulfur etc. can be used. Note that it is more preferable to coat the surface of the sealing body with a resin such as Teflon (registered trademark) or to attach a plate such as bakelite because the permeability of the solvent vapor is reduced.
As the separator, paper such as manila paper or kraft paper is usually used, but non-woven fabrics such as glass fiber, polypropylene and polyethylene can also be used.

上記電解コンデンサとしてはまた、ハーメチックシール構造や樹脂ケースに密閉した構造(例えば、特開平8−148384号公報に記載)のものであってもよい。ゴム封止構造のアルミニウム電解コンデンサの場合、ある程度ゴムを通して気体が透過するため、高温環境下においてはコンデンサ内部から大気中へ溶媒が揮発し、また、高温高湿環境下においては大気中からコンデンサ内部へ水分が混入するおそれがあり、これらの過酷な環境の下では、コンデンサは静電容量の減少等の好ましくない特性変化を起こすおそれがある。一方、ハーメチックシール構造や樹脂ケースに密閉した構造のコンデンサにおいては、気体の透過量が極めて小さいため、このような過酷な環境下においても安定した特性を示すこととなる。 The electrolytic capacitor may have a hermetic seal structure or a structure sealed in a resin case (for example, described in JP-A-8-148384). In the case of an aluminum electrolytic capacitor with a rubber seal, gas permeates through rubber to some extent, so that the solvent evaporates from the inside of the capacitor to the atmosphere in a high temperature environment, and from the atmosphere to the inside of the capacitor in a high temperature and high humidity environment. Moisture may be mixed into the capacitor, and under these harsh environments, the capacitor may cause undesirable characteristic changes such as a decrease in capacitance. On the other hand, a capacitor with a hermetic seal structure or a structure sealed in a resin case has a very small amount of gas permeation, and thus exhibits stable characteristics even in such a harsh environment.

(3)電気二重層キャパシタ
電気二重層キャパシタは、負極、正極及び本発明の電解質を用いてなるイオン伝導体を基本構成要素として構成されているものであり、好ましい形態としては、対向配置した正極及び負極からなる電極素子に、イオン伝導体である電解液を含ませたものである。このような電気二重層キャパシタの一形態の断面模式図及び電極表面の拡大模式図を図3に示す。
(3) Electric Double Layer Capacitor The electric double layer capacitor is composed of a negative electrode, a positive electrode, and an ion conductor using the electrolyte of the present invention as a basic constituent element. In addition, an electrolyte solution that is an ionic conductor is included in an electrode element composed of a negative electrode. FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of such an electric double layer capacitor and an enlarged schematic view of the electrode surface.

上記正極及び負極は、分極性電極であり、電極活物質として活性炭繊維、活性炭粒子の成形体、活性炭粒子等の活性炭と、導電剤と、バインダー物質とから構成され、薄い塗布膜、シート状又は板状の成形体として使用することが好適である。このような構成を有する電気二重層キャパシタにおいては、図3の拡大図に示されるように、イオンの物理的な吸・脱着により分極性電極と電解液との界面に生成する電気二重層に電荷が蓄えられることとなる。 The positive electrode and the negative electrode are polarizable electrodes, and are composed of activated carbon fibers, activated carbon particle molded bodies, activated carbon particles such as activated carbon particles, a conductive agent, and a binder material as an electrode active material. It is preferable to use it as a plate-shaped molded body. In the electric double layer capacitor having such a configuration, as shown in the enlarged view of FIG. 3, the electric double layer generated at the interface between the polarizable electrode and the electrolytic solution due to physical adsorption / desorption of ions is charged. Will be stored.

上記活性炭としては、平均細孔径が2.5nm以下であるものが好ましい。この活性炭の平均細孔径は、窒素吸着によるBET法によって測定されることが好ましい。活性炭の比表面積としては、炭素質種による単位面積あたりの静電容量(F/m)、高比表面積化に伴う嵩密度の低下等により異なるが、窒素吸着によるBET法により求めた比表面積としては、500〜2500m/gが好ましく、1000〜2000m/gがより好ましい。 As the activated carbon, those having an average pore diameter of 2.5 nm or less are preferable. The average pore diameter of the activated carbon is preferably measured by the BET method using nitrogen adsorption. The specific surface area of the activated carbon varies depending on the capacitance per unit area (F / m 2 ) depending on the carbonaceous species, the decrease in bulk density accompanying the increase in the specific surface area, etc., but the specific surface area determined by the BET method by nitrogen adsorption as is preferably 500~2500m 2 / g, 1000~2000m 2 / g is more preferable.

上記活性炭の製造方法としては、植物系の木材、のこくず、ヤシ殻、パルプ廃液、化石燃料系の石炭、石油重質油、又は、それらを熱分解した石炭及び石油系ピッチ、石油コークス、カーボンアエロゲル、メソフェーズカーボン、タールピッチを紡糸した繊維、合成高分子、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、イオン交換樹脂、液晶高分子、プラスチック廃棄物、廃タイヤ等の原料を炭化した後、賦活して製造する賦活法を用いることが好ましい。 As the method for producing the activated carbon, plant-based wood, sawdust, coconut husk, pulp waste liquid, fossil fuel-based coal, heavy petroleum oil, or pyrolyzed coal and petroleum-based pitch, petroleum coke, Carbon aerogel, mesophase carbon, tar pitched fiber, synthetic polymer, phenol resin, furan resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyimide resin, polyamide resin, ion exchange resin, liquid crystal polymer, plastic disposal It is preferable to use an activation method in which a raw material such as a product or a waste tire is carbonized and then activated.

上記賦活法としては、(1)炭化された原料を高温で水蒸気、炭酸ガス、酸素、その他の酸化ガス等と接触反応させるガス賦活法、(2)炭化された原料に、塩化亜鉛、リン酸、リン酸ナトリウム、塩化カルシウム、硫化カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、炭酸カルシウム、ホウ酸、硝酸等を均等に含浸させて、不活性ガス雰囲気中で加熱し、薬品の脱水及び酸化反応により活性炭を得る薬品賦活法が挙げられ、いずれを用いてもよい。 The activation method includes (1) a gas activation method in which a carbonized raw material is contact-reacted with water vapor, carbon dioxide gas, oxygen, and other oxidizing gas at a high temperature, and (2) zinc chloride and phosphoric acid are added to the carbonized raw material. An inert gas atmosphere that is uniformly impregnated with sodium phosphate, calcium chloride, potassium sulfide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, sodium sulfate, potassium sulfate, calcium carbonate, boric acid, nitric acid, etc. The chemical activation method which heats in and obtains activated carbon by the dehydration and oxidation reaction of a chemical | medical agent is mentioned, Any may be used.

上記賦活法により得られた活性炭は、窒素、アルゴン、ヘリウム、キセノン等の不活性ガス雰囲気下で、好ましくは500〜2500℃、より好ましくは700〜1500℃で熱処理することが好ましく、不要な表面官能基を除去したり、炭素の結晶性を発達させて電子伝導性を増加させてもよい。活性炭の形状としては、破砕、造粒、顆粒、繊維、フェルト、織物、シート状等が挙げられる。粒状の場合においては、電極の嵩密度の向上、内部抵抗の低減という点で、平均粒子径は30μm以下であることが好ましい。
上記電極活物質としては、活性炭以外にも上述の高比表面積を有する炭素材料を用いてもよく、例えば、カーボンナノチューブやプラズマCVDにより作製したダイヤモンド等を用いてもよい。
Activated carbon obtained by the above activation method is preferably heat treated at 500 to 2500 ° C., more preferably 700 to 1500 ° C. in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, helium, xenon, etc. The electron conductivity may be increased by removing functional groups or by developing carbon crystallinity. Examples of the shape of the activated carbon include crushing, granulation, granule, fiber, felt, woven fabric, and sheet shape. In the case of particles, the average particle diameter is preferably 30 μm or less in terms of improving the bulk density of the electrode and reducing the internal resistance.
As the electrode active material, in addition to activated carbon, a carbon material having the above-described high specific surface area may be used. For example, carbon nanotubes or diamond produced by plasma CVD may be used.

上記導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、天然黒鉛、熱膨張黒鉛、炭素繊維、酸化ルテニウム、酸化チタン、アルミニウム、ニッケル等の金属ファイバー等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、少量で効果的に導電性が向上する点で、アセチレンブラック及びケッチェンブラックがより好ましい。導電剤の配合量としては、活性炭の嵩密度等によっても異なるが、活性炭を100質量%とすると、5〜50質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。 As the conductive agent, carbon black such as acetylene black and ketjen black, natural graphite, thermally expanded graphite, carbon fiber, metal fiber such as ruthenium oxide, titanium oxide, aluminum, and nickel are preferable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. Among these, acetylene black and ketjen black are more preferable in that the conductivity is effectively improved with a small amount. The blending amount of the conductive agent varies depending on the bulk density of the activated carbon, but when the activated carbon is 100% by mass, 5 to 50% by mass is preferable, and 10 to 30% by mass is more preferable.

上記バインダー物質としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシルメチルセルロース、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリイミド、石油ピッチ、石炭ピッチ、フェノール樹脂等が好適である。これらは1種又は2種以上を用いることができる。バインダー物質の配合量としては、活性炭の種類と形状等によっても異なるが、活性炭を100質量%とすると、0.5〜30質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。 As the binder material, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, carboxymethyl cellulose, fluoroolefin copolymer crosslinked polymer, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyimide, petroleum pitch, coal pitch, phenol resin, and the like are suitable. These can use 1 type (s) or 2 or more types. The blending amount of the binder substance varies depending on the type and shape of the activated carbon, but when the activated carbon is 100% by mass, 0.5 to 30% by mass is preferable, and 2 to 30% by mass is more preferable.

上記正極及び負極の成形方法としては、(1)活性炭とアセチレンブラックの混合物に、ポリテトラフルオロエチレンを添加混合した後、プレス成形して得る方法、(2)活性炭とピッチ、タール、フェノール樹脂等のバインダー物質を混合、成型した後、不活性雰囲気下で熱処理して焼結体を得る方法、(3)活性炭とバインダー物質又は活性炭のみを焼結して電極とする方法等が好適である。炭素繊維布を賦活処理して得られる活性炭繊維布を用いる場合は、バインダー物質を使用せずにそのまま電極として使用してもよい。 The positive electrode and negative electrode are formed by, for example, (1) a method obtained by adding polytetrafluoroethylene to a mixture of activated carbon and acetylene black and then press-molding. (2) activated carbon and pitch, tar, phenol resin, etc. A method of mixing and molding the binder material and then heat-treating it under an inert atmosphere to obtain a sintered body, and (3) a method of sintering only activated carbon and the binder material or activated carbon to form an electrode are preferred. When using activated carbon fiber cloth obtained by activating carbon fiber cloth, it may be used as an electrode as it is without using a binder substance.

上記電気二重層キャパシタには、セパレータを分極性電極に挟み込む方法や、保持手段を用いることにより分極性電極を、間隔を隔てて対向させる方法等により、分極性電極が接触や短絡することを防ぐことが好ましい。セパレータとしては、使用温度域において溶融塩等と化学反応を起こさない多孔性の薄膜を用いることが好適である。セパレータの材質としては、紙、ポリプロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維等が好適である。
上記電気二重層キャパシタの形状としては、コイン型、巻回型、角型、アルミラミネート型等が挙げられ、いずれの形状としてもよい。
In the electric double layer capacitor, the polarizable electrode is prevented from contacting or short-circuiting by a method in which the separator is sandwiched between the polarizable electrodes or a method in which the polarizable electrodes are opposed to each other by using a holding means. It is preferable. As the separator, it is preferable to use a porous thin film that does not cause a chemical reaction with molten salt or the like in the operating temperature range. As the material of the separator, paper, polypropylene, polyethylene, glass fiber, and the like are suitable.
Examples of the shape of the electric double layer capacitor include a coin type, a wound type, a square type, and an aluminum laminate type, and any shape may be used.

本発明による電解質を用いてなるリチウム二次電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスは、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の各種用途に好適に用いることができるものである。 Electrochemical devices such as lithium secondary batteries, electrolytic capacitors, and electric double layer capacitors using the electrolyte according to the present invention are portable information terminals, portable electronic devices, small household electric power storage devices, motorcycles, electric vehicles, and hybrid electrics. It can be suitably used for various applications such as automobiles.

本発明の電解質材料は、上述の構成よりなり、イオン伝導度が向上し、経時的に安定であることから、イオン伝導体を構成する電解質材料として好適であり、また、電極等への腐食性がなく、高電位においても電解質塩が分解することが抑制され、電気化学的にも安定なものであることから、一次電池、リチウム(イオン)二次電池や燃料電池等の充電及び放電機構を有する電池の他、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、太陽電池・エレクトロクロミック表示素子等の電気化学デバイスに好適に適用することができる。 The electrolyte material of the present invention has the above-described configuration, and improves ionic conductivity and is stable over time. Therefore, the electrolyte material is suitable as an electrolyte material constituting an ionic conductor, and corrosive to electrodes and the like. Since the electrolyte salt is prevented from decomposing even at high potentials and is electrochemically stable, the charging and discharging mechanisms of primary batteries, lithium (ion) secondary batteries, fuel cells, etc. It can be suitably applied to electrochemical devices such as electrolytic capacitors, electric double layer capacitors, solar cells and electrochromic display elements, in addition to the batteries having them.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

実施例1
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却管、攪拌装置、及び、滴下漏斗を備えたフラスコに、マロノニトリル6.61gをTHF20mLに溶解し、−78℃に冷却したNaHのTHF溶液へ滴下した。滴下終了後、塩化アセチル8.3gのTHF溶液を加えた。反応終了後、THFを減圧除去し、硫酸水溶液を加えて中和した。ジエチルエーテルにて抽出し、エバポレータにてジエチルエーテルを減圧除去して、褐色結晶のアセチルマロノニトリルを得た。(収量6.0g、収率55%)
H−NMR:溶媒:d−DMSO
δ=2.16ppm
Example 1
In a flask equipped with a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 6.61 g of malononitrile was dissolved in 20 mL of THF and added dropwise to a THF solution of NaH cooled to −78 ° C. After completion of the dropwise addition, 8.3 g of acetyl chloride in THF was added. After completion of the reaction, THF was removed under reduced pressure, and neutralized with an aqueous sulfuric acid solution. Extraction was performed with diethyl ether, and diethyl ether was removed under reduced pressure using an evaporator to obtain brown crystals of acetylmalononitrile. (Yield 6.0 g, 55% yield)
1 H-NMR: Solvent: d 6 -DMSO
δ = 2.16 ppm

次いで、得られたアセチルマロノニトリル5gをメタノール30mLに溶解した。そこへトリエチルアミンのメタノール溶液を滴下したところ、少し発熱が見られた。得られた溶液を濾過後、エバポレートして濃縮し、黄色液体のトリエチルアンモニウムアセチルジシアノメチドを得た。(収量9g、収率95%)
H−NMR:溶媒:d−DMSO
δ=1.2ppm(9H)、1.9ppm(3H)、3.1ppm(6H)、8.9ppm(1H)
プロピレンカーボネート(以下、PCと略す。)2mol/kgの25℃でのイオン伝導度は、1.2×10−2S/cmであった。
Next, 5 g of the obtained acetylmalononitrile was dissolved in 30 mL of methanol. When a methanol solution of triethylamine was dropped there, a slight exotherm was observed. The resulting solution was filtered, evaporated and concentrated to obtain a yellow liquid triethylammonium acetyldicyanomethide. (Yield 9g, Yield 95%)
1 H-NMR: Solvent: d 6 -DMSO
δ = 1.2 ppm (9H), 1.9 ppm (3H), 3.1 ppm (6H), 8.9 ppm (1H)
The ionic conductivity at 25 ° C. of propylene carbonate (hereinafter abbreviated as PC) 2 mol / kg was 1.2 × 10 −2 S / cm.

実施例2
実施例1で得られたアセチルマロノニトリル1gを水30mLに溶解して、1M NaOH水溶液9.8gにて中和を行なった。得られた溶液に硝酸銀水溶液を滴下して、固体を得た。得られた固体は水洗を二回行い、精製し、アセチルジシアノメチド銀2gを得た。
次いでアセチルジシアノメチド銀2gを水に分散させて、そこヘエチルメチルイミダゾリニウムブロマイド1.2gを溶かした水溶液を滴下した。懸濁液を濾過して、濾液をエバポレーターにて濃縮し、黄色液体のエチルメチルイミダゾリニウムアセチルジシアノメチドを得た。
H−NMR:溶媒:d−DMSO
δ=1.3ppm(3H)、1.9ppm(3H)、3.7ppm(3H)、4.0ppm(2H)、7.2ppm(1H)、7.3ppm(1H)
プロピレンカーボネート(以下、PCと略す。)2mol/kgの25℃でのイオン伝導度は、2.6×10−2S/cmであった。
Example 2
1 g of acetylmalononitrile obtained in Example 1 was dissolved in 30 mL of water and neutralized with 9.8 g of 1M NaOH aqueous solution. An aqueous silver nitrate solution was dropped into the obtained solution to obtain a solid. The obtained solid was washed twice with water and purified to obtain 2 g of silver acetyldicyanomethide.
Subsequently, 2 g of silver acetyldicyanomethide was dispersed in water, and an aqueous solution in which 1.2 g of heethylmethylimidazolinium bromide was dissolved was dropped. The suspension was filtered, and the filtrate was concentrated with an evaporator to obtain a yellow liquid ethylmethylimidazolinium acetyldicyanomethide.
1 H-NMR: Solvent: d 6 -DMSO
δ = 1.3 ppm (3H), 1.9 ppm (3H), 3.7 ppm (3H), 4.0 ppm (2H), 7.2 ppm (1H), 7.3 ppm (1H)
The ionic conductivity at 25 ° C. of propylene carbonate (hereinafter abbreviated as PC) 2 mol / kg was 2.6 × 10 −2 S / cm.

実施例3
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却管、攪拌装置、及び、滴下漏斗を備えたフラスコに、水素化ナトリウム(70%シリコンオイル品)4.4g(128mmol)、へキサン20mlを窒素気流下室温で加え、10分攪拌洗浄した。10分後攪拌を停止し、上澄み液をシリンジで吸い取り、廃棄した。残った固体部分に新たにヘキサン10mlを加え、10分攪拌洗浄し、上澄み液を廃棄した。この操作を2回繰り返した後、固体部分にテトラヒドロフラン30mlを仕込み、窒素気流下で0℃に保った状態でマロノニトリル4.3g(64mmol)のテトラヒドロフラン溶液(35ml)を1時間かけて滴下した。滴下終了後1時間攪拌した後、−78℃に保った状態でベンゾイルクロリド8.26g(59mmol)のTHF溶液(35ml)を1時間かけて滴下した。滴下終了後さらに1時間攪拌した後、3mol/l塩酸水溶披(70ml)を加え、反応を終了した。酢酸エチル(40ml)を加え2回抽出し、濃縮することで黄色固体であるベンゾイルマロノニトリル7.0gを得た。
Example 3
In a flask equipped with a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 4.4 g (128 mmol) of sodium hydride (70% silicon oil product) and 20 ml of hexane were added at room temperature under a nitrogen stream. And stirred and washed for 10 minutes. After 10 minutes, stirring was stopped, and the supernatant was sucked up with a syringe and discarded. To the remaining solid portion, 10 ml of hexane was newly added and washed with stirring for 10 minutes, and the supernatant was discarded. After repeating this operation twice, 30 ml of tetrahydrofuran was charged into the solid portion, and a tetrahydrofuran solution (35 ml) of 4.3 g (64 mmol) of malononitrile was added dropwise over 1 hour in a state kept at 0 ° C. under a nitrogen stream. After stirring for 1 hour after the completion of dropping, a THF solution (35 ml) of 8.26 g (59 mmol) of benzoyl chloride was added dropwise over 1 hour while maintaining at -78 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 1 hour, and 3 mol / l hydrochloric acid aqueous solution (70 ml) was added to complete the reaction. Ethyl acetate (40 ml) was added, extracted twice, and concentrated to obtain 7.0 g of benzoylmalononitrile as a yellow solid.

次いで得られたベンゾイルマロノニトリル 7.0gとメタノール(50ml)を3つ口フラスコに仕込み.0℃に保ちながら、トリエチルアミン6.3g(62mmol)を1時間かけて滴下した。滴下終了後さらに30分攪拌することで反応を終了した。溶液を濃縮することで、褐色固体であるベンゾイルマロノニトリル・トリエチルアミン塩を得た(10.7g、収率:66%)。
H−NMR:溶媒:d−DMSO
δ7.3−7.6(m,5H)δ3.08(q,ΔJ=8.6Hz,6H)δ1.17(t,ΔJ=8.6Hz,9H)
プロピレンカーボネート(以下、PCと略す。)2mol/kgの25℃でのイオン伝導度は、0.9×10−2S/cmであった。
Next, 7.0 g of the obtained benzoylmalononitrile and methanol (50 ml) were charged into a three-necked flask. While maintaining at 0 ° C., 6.3 g (62 mmol) of triethylamine was added dropwise over 1 hour. Reaction was complete | finished by stirring for 30 minutes after completion | finish of dripping. The solution was concentrated to obtain a benzoylmalononitrile / triethylamine salt as a brown solid (10.7 g, yield: 66%).
1 H-NMR: Solvent: d 6 -DMSO
δ 7.3-7.6 (m, 5H) δ 3.08 (q, ΔJ = 8.6 Hz, 6H) δ 1.17 (t, ΔJ = 8.6 Hz, 9H)
The ion conductivity at 25 ° C. of propylene carbonate (hereinafter abbreviated as PC) 2 mol / kg was 0.9 × 10 −2 S / cm.

実施例4
温度計、窒素ガス導入管、還流冷却管、攪拌装置、及び、滴下漏斗を備えたフラスコに、窒素気流下で水素化ナトリウム(70%シリコンオイル品)5.3g(155mmol)及びTHF50mlを加え、0℃に保ちながらマロノニトリル5.1g(77mmol)のTHF溶液(50ml)を1時間かけて滴下し、滴下終了後さらに1時間攪拌した。その後、ヨードベンゼン14.4g(70mmol)、酢酸パラジウム0.3g(1.4mmol)、トリフェニルホスフィン0.74g(2.8mmol)を窒素気流下加え、THF還流下8時間反応させた。室温まで冷却した後、反応混合物を希塩酸で処理し、酢酸エチルで抽出後、濃縮、褐色固体である2−フェニルマロノニトリル 7gを得た。
Example 4
To a flask equipped with a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 5.3 g (155 mmol) of sodium hydride (70% silicon oil product) and 50 ml of THF were added under a nitrogen stream, While maintaining at 0 ° C., a THF solution (50 ml) of 5.1 g (77 mmol) of malononitrile was added dropwise over 1 hour, and the mixture was further stirred for 1 hour after the completion of the dropwise addition. Thereafter, 14.4 g (70 mmol) of iodobenzene, 0.3 g (1.4 mmol) of palladium acetate and 0.74 g (2.8 mmol) of triphenylphosphine were added under a nitrogen stream, and the reaction was allowed to proceed for 8 hours under reflux of THF. After cooling to room temperature, the reaction mixture was treated with dilute hydrochloric acid, extracted with ethyl acetate, and concentrated to obtain 7 g of 2-phenylmalononitrile as a brown solid.

次いで得られた2−フェニルマロノニトリル 7gとメタノール(50ml)を3つ口フラスコに仕込み、0℃に保ちながら、トリエチルアミン6.3g(62mmol)を1時間かけて滴下した。滴下終了後さらに30分攪拌することで反応を終了した。溶液を濃縮することで、褐色固体である2−フェニルマロノニトリル・トリエチルアミン塩(10.5g、収率:61%)を得た。
H−NMR:溶媒:d−DMSO
δ7.1−7.6(m,5H)δ3.08(q,ΔJ=8.6Hz,6H)δ1.17(t,ΔJ=8.6Hz,9H)
Next, 7 g of the obtained 2-phenylmalononitrile and methanol (50 ml) were charged into a three-necked flask, and 6.3 g (62 mmol) of triethylamine was added dropwise over 1 hour while maintaining the temperature at 0 ° C. Reaction was complete | finished by stirring for 30 minutes after completion | finish of dripping. The solution was concentrated to obtain 2-phenylmalononitrile / triethylamine salt (10.5 g, yield: 61%) as a brown solid.
1 H-NMR: Solvent: d 6 -DMSO
δ7.1-7.6 (m, 5H) δ3.08 (q, ΔJ = 8.6 Hz, 6H) δ1.17 (t, ΔJ = 8.6 Hz, 9H)

リチウム二次電池の一形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one form of a lithium secondary battery. (a)は、電解コンデンサの一形態を示す斜視図であり、(b)は、アルミ電解コンデンサの一形態を示す断面模式図である。(A) is a perspective view which shows one form of an electrolytic capacitor, (b) is a cross-sectional schematic diagram which shows one form of an aluminum electrolytic capacitor. 電気二重層キャパシタの一形態を示す断面模式図及び電極表面の拡大模式図である。It is the cross-sectional schematic diagram which shows one form of an electrical double layer capacitor, and the enlarged schematic diagram of the electrode surface.

Claims (5)

下記一般式(1);
Figure 2007157584
(式中、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。)で表されるアニオンを含有することを特徴とする電解質材料。
The following general formula (1);
Figure 2007157584
(In the formula, R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. .) An electrolyte material characterized by containing an anion represented by
下記一般式(1);
Figure 2007157584
(式中、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。)で表されるアニオンと、
下記一般式(2);
Figure 2007157584
(式中、Xは、C、Si、N、P、S及びOからなる群より選ばれる一種類の元素を表す。Rは、同一又は異なって、1価の元素又は有機基であり、互いに結合した元素となっていてもよい。sは、2、3又は4の整数であり、Xの元素の価数によって決まる値である。)で表されるカチオンとを含有することを特徴とする電解質材料。
The following general formula (1);
Figure 2007157584
(In the formula, R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. .) And an anion represented by
The following general formula (2);
Figure 2007157584
(Wherein X represents one kind of element selected from the group consisting of C, Si, N, P, S and O. R is the same or different and is a monovalent element or an organic group, and And s is an integer of 2, 3 or 4, and is a value determined by the valence of the element of X)). Electrolyte material.
下記一般式(1);
Figure 2007157584
(式中、Rは、フッ素原子を含まない炭素数1〜12の炭化水素基を表す。Aは、カルボニル基若しくはスルホニル基を表すか、又は、Rと炭素原子との直接結合を表す。)で表されるアニオンと、
下記一般式(3);
Figure 2007157584
(式中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数が1〜8の炭化水素基を表す。R、R及びRのうちの少なくとも2つが炭化水素基である場合は、それらの炭化水素基は、直接結合するか、又は、O、S及びNの中から選ばれる少なくとも1種類の元素を介して結合した構造となっていてもよい。)で表されるカチオンとを含有することを特徴とする電解質材料。
The following general formula (1);
Figure 2007157584
(In the formula, R 1 represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms not containing a fluorine atom. A represents a carbonyl group or a sulfonyl group, or represents a direct bond between R 1 and a carbon atom. .) And an anion represented by
The following general formula (3);
Figure 2007157584
(Wherein R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. At least two of R 2 , R 3 and R 4 are carbonized. In the case of a hydrogen group, these hydrocarbon groups may be bonded directly or may have a structure bonded via at least one element selected from O, S and N.) An electrolyte material comprising a cation represented by the formula:
請求項1、2又は3記載の電解質材料とマトリックス材料とを含むことを特徴とする電解質。 An electrolyte comprising the electrolyte material according to claim 1, 2 or 3 and a matrix material. 前記マトリックス材料は、有機溶媒を必須とするものであることを特徴とする請求項4記載の電解質。 The electrolyte according to claim 4, wherein the matrix material essentially contains an organic solvent.
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