JP2013222866A - Electric double-layer capacitor electrolyte and electric double-layer capacitor using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a durable electric double-layer capacitor electrolyte that can enhance capability for eliminating a strong alkaline component generated on a surface of a cathode-side polarizable electrode or a surface of a drawing lead connected to the cathode-side polarizable electrode, and can prevent deterioration of sealing performance of a sealing body at high temperature of particularly 70°C or more.SOLUTION: An electric double-layer capacitor electrolyte contains aprotic solvent (A); quaternary ammonium salt (D) and 4-methoxy butyric acid. The content of 4-methoxy butyric acid is 0.001-0.1% by weight of a total weight of (A) and (D).

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ用電解液およびそれを用いた電気二重層キャパシタに関するものである。 The present invention relates to an electrolytic solution for an electric double layer capacitor and an electric double layer capacitor using the same.

従来、電気二重層キャパシタの電解質にはテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート(以下、TEA・BFと記載)塩(例えば、特許文献1)が電解質として主に用いられており、エチルトリメチルアンモニウムテトラフルオロボレート(以下、ETMA・BFと記載)塩(例えば、特許文献2)も検討されている。近年、長期間、低温から高温の範囲において、しかも大電流で使用されるハイブリッド電気自動車等の新しい用途が広がっており、このような分野においては、特に70℃以上の高温における長期の耐久性、信頼性を有する電気二重層キャパシタが要望されている。このためそれを構成する部材である電解液においても、化学的に安定で、長期使用が可能である電解液の開発が急務となっている。 Conventionally, an electric double layer in the electrolyte of the capacitor tetraethylammonium tetrafluoroborate (hereinafter, described as TEA · BF 4) salts (e.g., Patent Document 1) is mainly used as an electrolyte, ethyl trimethylammonium tetrafluoroborate ( Hereinafter, ETMA · BF 4 ) salts (for example, Patent Document 2) have also been studied. In recent years, new applications such as hybrid electric vehicles that are used for a long period of time from a low temperature to a high temperature and with a large current are spreading, and in such a field, long-term durability particularly at a high temperature of 70 ° C. or higher, There is a need for a reliable electric double layer capacitor. For this reason, it is an urgent need to develop an electrolytic solution that is a member constituting the same and that is chemically stable and can be used for a long period of time.

特開昭63-173312JP-A-63-173312 特表2008-508736Special table 2008-508736

特許文献1または2に記載された4級アンモニウム塩を使用した場合、陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出しリードの表面で発生する強アルカリ成分により、封口体の封口性能の低下が引き起こされるという問題があった。この問題は温度が高いほど顕著であり、特に70℃以上では封口性能の低下が著しい。一方、封口体の封口性能が低下しない電解液も知られているが、これらの電解液は耐久性が十分でなく、耐久試験後の等価直列抵抗変化率が大きかった。   When the quaternary ammonium salt described in Patent Document 1 or 2 is used, a strong alkali component generated on the surface of the cathode side polarizable electrode or the surface of the lead lead connected to the cathode side polarizable electrode causes There was a problem that the sealing performance was lowered. This problem becomes more prominent as the temperature is higher, and particularly at 70 ° C. or higher, the sealing performance is significantly deteriorated. On the other hand, there are known electrolytic solutions in which the sealing performance of the sealing body does not deteriorate. However, these electrolytic solutions have insufficient durability, and the rate of change in equivalent series resistance after the durability test is large.

本発明の課題は、陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出しリードの表面で発生する強アルカリ成分を消失させる能力を高めることができ、特に70℃以上の高温において封口体の封口性能の低下を防ぐことができ、かつ耐久性のある電気二重層キャパシタ電解液を提供することである。 An object of the present invention is to improve the ability to eliminate strong alkali components generated on the surface of the cathode-side polarizable electrode or the surface of the lead lead connected to the cathode-side polarizable electrode, particularly at a high temperature of 70 ° C. or higher. An object of the present invention is to provide a durable electric double layer capacitor electrolyte that can prevent the sealing performance of the sealing body from being lowered.

本発明者等は上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に至った。すなわち、本発明は、非プロトン性溶媒(A)、4級アンモニウム塩(D)および4−メトキシ酪酸を含有し、4−メトキシ酪酸の含有量が、(A)および(D)の合計重量に対して0.001〜0.1重量%である電気二重層キャパシタ用電解液、および該電気二重層キャパシタ用電解液を用いる電気二重層キャパシタである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have arrived at the present invention. That is, the present invention contains an aprotic solvent (A), a quaternary ammonium salt (D) and 4-methoxybutyric acid, and the content of 4-methoxybutyric acid is in the total weight of (A) and (D). The electric double layer capacitor electrolyte solution is 0.001 to 0.1% by weight with respect to the electric double layer capacitor electrolyte solution.

本発明の電気二重層キャパシタ用電解液を使用した電気二重層キャパシタは、70℃以上の高温において封口体の封口性能の低下を防ぐことができ、かつ耐久性がある。 The electric double layer capacitor using the electrolytic solution for an electric double layer capacitor of the present invention can prevent the sealing performance from being deteriorated at a high temperature of 70 ° C. or more, and has durability.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の電解液を使用することにより、電圧印加時に陰極側分極性電極の表面もしくは陰極側分極性電極に接続された引き出しリードの表面で強アルカリ成分が発生する。強アルカリ成分と4−メトキシ酪酸は、電圧印加時、70℃以上でよく反応し、反応物は電解液に溶解する。そのため、固体析出による性能劣化を起こさず、特に70℃以上の高温において封口体の封口性能の低下を防ぐことができる。
本発明の電気二重層キャパシタ用電解液は、非プロトン性溶媒(A)、4級アンモニウム塩(D)、4−メトキシ酪酸を含有する。
The present invention is described in detail below.
By using the electrolytic solution of the present invention, a strong alkali component is generated on the surface of the cathode-side polarizable electrode or the surface of the lead lead connected to the cathode-side polarizable electrode when a voltage is applied. The strong alkali component and 4-methoxybutyric acid react well at 70 ° C. or higher when a voltage is applied, and the reaction product dissolves in the electrolytic solution. Therefore, performance deterioration due to solid precipitation does not occur, and deterioration of the sealing performance of the sealing body can be prevented particularly at a high temperature of 70 ° C. or higher.
The electrolytic solution for an electric double layer capacitor of the present invention contains an aprotic solvent (A), a quaternary ammonium salt (D), and 4-methoxybutyric acid.

4−メトキシ酪酸の含有量は、(A)および(D)の合計量の0.001〜0.1重量%であり、好ましくは0.01〜0.08重量%であり、さらに好ましくは0.03〜0.06重量%である。
0.001重量%未満では液漏れが発生し、0.1重量%を超える場合は電解液の耐久性が無くなる。
The content of 4-methoxybutyric acid is 0.001 to 0.1% by weight of the total amount of (A) and (D), preferably 0.01 to 0.08% by weight, and more preferably 0 0.03 to 0.06% by weight.
If it is less than 0.001% by weight, liquid leakage occurs, and if it exceeds 0.1% by weight, the durability of the electrolyte is lost.

非プロトン性溶媒(A)の具体例としては、以下のものが挙げられる。これらのうち2種類以上を併用することも可能である。
・エーテル類:鎖状エーテル[炭素数2〜6(ジエチルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなど);炭素数7〜12(ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテルなど)]、環状エーテル[炭素数2〜4(テトラヒドロフラン、3−ジオキソラン、1,4−ジオキサンなど);炭素数5〜18(2−ブチルジオキサン、クラウンエーテルなど)]。
・アミド類: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,N−ジメチルプロピオンアミド、ヘキサメチルホスホリルアミド、N−メチルピロリドンなど。
・鎖状エステル類:酢酸メチル、プロピオン酸メチルなど。
・ラクトン類:γ−ブチロラクトン(以下GBLと略記する)、α−アセチル−γ−ブチロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンなど。
・ニトリル類:アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、アクリロニトリル、ベンゾニトリルなど。
・環状炭酸エステル類:プロピレンカーボネート(以下PCと略記する)、エチレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、2、3−ブチレンカーボネートなど
・鎖状炭酸エステル類:ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど。
・スルホン類:エチルプロピルスルホン、エチルイソプロピルスルホン、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など。
・ニトロ類:ニトロメタン、ニトロエタンなど。
・ベンゼン類:トルエン、キシレン、クロロベンゼン、フルオロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼンなど。
・複素環式類:N−メチル−2−オキサゾリジノン、3,5−ジメチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルピロリジノンなど。
・ケトン類:アセトン、2,5ヘキサンジオン、シクロヘキサノンなど。
・リン酸エステル類:トリメチルリン酸、トリエチルリン酸、トリプロピルリン酸など。
Specific examples of the aprotic solvent (A) include the following. Two or more of these can be used in combination.
Ethers: chain ether [carbon number 2-6 (diethyl ether, methyl isopropyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, etc.); carbon number 7-12 (diethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, etc.)], cyclic ether [C2-C4 (tetrahydrofuran, 3-dioxolane, 1,4-dioxane, etc.); C5-C18 (2-butyldioxane, crown ether, etc.)].
Amides: N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylpropionamide, hexamethylphosphorylamide, N-methylpyrrolidone and the like.
-Chain esters: methyl acetate, methyl propionate, etc.
Lactones: γ-butyrolactone (hereinafter abbreviated as GBL), α-acetyl-γ-butyrolactone, β-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and the like.
Nitriles: acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, acrylonitrile, benzonitrile and the like.
Cyclic carbonates: Propylene carbonate (hereinafter abbreviated as PC), ethylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, etc. Chain carbonate esters: dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, etc. .
Sulfones: ethylpropylsulfone, ethylisopropylsulfone, sulfolane, 3-methylsulfolane, 2,4-dimethylsulfolane, and the like.
・ Nitro: Nitromethane, nitroethane, etc.
Benzenes: toluene, xylene, chlorobenzene, fluorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-dichlorobenzene and the like.
Heterocyclic class: N-methyl-2-oxazolidinone, 3,5-dimethyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylpyrrolidinone and the like.
Ketones: acetone, 2,5 hexanedione, cyclohexanone, etc.
-Phosphate esters: trimethyl phosphoric acid, triethyl phosphoric acid, tripropyl phosphoric acid and the like.

これらのうち好ましくは、ラクトン類、環状炭酸エステル類、鎖状炭酸エステル類、鎖状エステル類、ニトリル類、及びスルホン類であり、特に好ましくはγ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトニトリルであり、最も好ましくはγ−ブチロラクトンである。 Among these, lactones, cyclic carbonates, chain carbonates, chain esters, nitriles, and sulfones are preferable, and γ-butyrolactone, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, Sulfolane and acetonitrile are preferable, and γ-butyrolactone is most preferable.

4級アンモニウム塩(D)のカチオン(B)としては、鎖状アルキルアンモニウム、脂環式アンモニウム、芳香族アンモニウムおよび2種以上の混合カチオンが挙げられる。 Examples of the cation (B) of the quaternary ammonium salt (D) include chain alkyl ammonium, alicyclic ammonium, aromatic ammonium, and two or more mixed cations.

鎖状アルキルアンモニウムとしては、テトラアルキルアンモニウムが挙げられ、具体例としては、テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム(以下、ETMA)、ジエチルジメチルアンモニウム(以下、DEDMA)、トリエチルメチルアンモニウム(以下、TEMA)、テトラエチルアンモニウム(以下、TEA)、メチルトリ−n−プロピルアンモニウム、トリ−n−ブチルメチルアンモニウム、エチルトリ−n−ブチルアンモニウム、トリ−n−オクチルメチルアンモニウム、エチルトリ−n−オクチルアンモニウム、及びジエチルメチル−i−プロピルアンモニウムなどである。好ましいものはホフマン分解における立体障害の観点から、ETMA、DEDMA、TEMAである。 Examples of the chain alkylammonium include tetraalkylammonium, and specific examples include tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium (hereinafter referred to as ETMA), diethyldimethylammonium (hereinafter referred to as DEDMA), triethylmethylammonium (hereinafter referred to as TEMA), Tetraethylammonium (hereinafter TEA), methyltri-n-propylammonium, tri-n-butylmethylammonium, ethyltri-n-butylammonium, tri-n-octylmethylammonium, ethyltri-n-octylammonium, and diethylmethyl-i -Propyl ammonium and the like. Preferred are ETMA, DEDMA, and TEMA from the viewpoint of steric hindrance in Hoffman decomposition.

脂環式アンモニウムとしては、ピロリジニウム、ピペリジニウム、ヘキサメチレンイミニウム、モルホリニウム、ピペラジニウム等が挙げられ、具体例としては、以下の通りである。
・ピロリジニウム
N,N−ジメチルピロリジニウム、N−エチル−N−メチルピロリジニウム、N,N−エチルピロリジニウム、スピロ−(1,1’)−ビピロリジニウム、及びピペリジン−1−スピロ−1’ピロリジニウムなど。
・ピペリジニウム
N,N−ジメチルピペリジニウム、N−エチル−N−メチルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウム、N−n−ブチル−N−メチルピペリジニウム、N−エチル−N−n−ブチルピペリジニウム、及びスピロ−(1,1’)−ビピペリジニウムなど。
Examples of alicyclic ammonium include pyrrolidinium, piperidinium, hexamethylene iminium, morpholinium, piperazinium and the like, and specific examples are as follows.
Pyrrolidinium N, N-dimethylpyrrolidinium, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium, N, N-ethylpyrrolidinium, spiro- (1,1 ′)-bipyrrolidinium, and piperidine-1-spiro-1 'Pyrrolidinium etc.
Piperidinium N, N-dimethylpiperidinium, N-ethyl-N-methylpiperidinium, N, N-diethylpiperidinium, Nn-butyl-N-methylpiperidinium, N-ethyl-N- n-butyl piperidinium, spiro- (1,1 ′)-bipiperidinium and the like.

・ヘキサメチレンイミニウム
N,N−ジメチルヘキサメチレンイミニウム、N−エチル−N−メチルヘキサメチレンイミニウム及びN,N−ジエチルヘキサメチレンイミニウムなど。
・モルホリニウム
N,N−ジメチルモルホリニウム、N−エチル−N−メチルモルホリニウム、N−ブチル−N−メチルモルホリニウム及びN−エチル−N−ブチルモルホリニウムなど。
・ピペラジニウム
N,N,N’,N’−テトラメチルピペラジニウム、N−エチル−N,N’,N’−トリメチルピペラジニウム、N,N’−ジエチル−N,N’−ジメチルピペラジニウム、N,N,N’−トリエチル−N’−メチルピペラジニウム及びN,N,N’,N’−テトラエチルピペラジニウムなど。
-Hexamethyleneiminium N, N-dimethylhexamethyleneiminium, N-ethyl-N-methylhexamethyleneiminium, N, N-diethylhexamethyleneiminium, etc.
Morpholinium N, N-dimethylmorpholinium, N-ethyl-N-methylmorpholinium, N-butyl-N-methylmorpholinium, N-ethyl-N-butylmorpholinium, and the like.
Piperazinium N, N, N ′, N′-tetramethylpiperazinium, N-ethyl-N, N ′, N′-trimethylpiperazinium, N, N′-diethyl-N, N′-dimethylpiperazi Ni, N, N, N′-triethyl-N′-methylpiperazinium and N, N, N ′, N′-tetraethylpiperazinium.

芳香族アンモニウムとしては、ピリジニウム、ピコリニウム、キノリニウム、ビピリジニウム等が挙げられ、具体例としては、以下の通りである。
・ピリジニウム
N−メチルピリジニウム、N−エチルピリジニウム、N−メチル−4−ジメチルアミノピリジニウム及びN−エチル−4−ジメチルアミノピリジニウムなど。・ピコリニウム
N−メチルピコリニウム及びN−エチルピコリニウムなど。
Examples of the aromatic ammonium include pyridinium, picolinium, quinolinium, bipyridinium and the like. Specific examples are as follows.
-Pyridinium N-methylpyridinium, N-ethylpyridinium, N-methyl-4-dimethylaminopyridinium, N-ethyl-4-dimethylaminopyridinium and the like. -Picolinium N-methylpicolinium and N-ethylpicolinium.

・キノリニウム
N−メチルキノリニウム及びN−エチルキノリニウムなど。
・ビピリジニウム
N−メチル−2,2’−ビピリジニウム及びN−エチル−2,2’−ビピリジニウムなど。
-Quinolinium N-methylquinolinium, N-ethylquinolinium, etc.
-Bipyridinium N-methyl-2,2'-bipyridinium and N-ethyl-2,2'-bipyridinium.

これらのうち、アルカリと反応しホフマン分解をすることからテトラアルキルアンモニウムが好ましい。ホフマン分解における立体障害の観点から、TEMA、DEDMA、ETMAがさらに好ましい。特に好ましくは、DEDMA、ETMAである。 Of these, tetraalkylammonium is preferred because it reacts with alkali and undergoes Hoffman decomposition. From the viewpoint of steric hindrance in Hoffman decomposition, TEMA, DEDMA, and ETMA are more preferable. Particularly preferred are DEDMA and ETMA.

4級アンモニウム塩(D)のアニオン(C)の具体例としては、I、BF 、PF 、AsF 、PCl 、BCl 、AsCl 、SbCl 、TaCl 、NbCl 、PBr 、BBr 、AsBr 、AlBr 、TaBr 、NbBr 、SbF 、AlF 、ClO 、AlCl 、TaF 、NbF 、F(HF) (当該式中、nは1以上4以下の数値を表す)、N(RfSO 、C(RfSO 、RfSO 、RfCO2 などが挙げられる。
N(RfSO 、C(RfSO 、RfSO 又はRfCO2 で表されるアニオンに含まれるRfは、炭素数1〜12のフルオロアルキル基を表し、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基及びノナフルオロブチル基などが挙げられる。これらのうち、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基及びヘプタフルオロプロピル基が好ましく、さらに好ましくはトリフルオロメチル基及びペンタフルオロエチル基、特に好ましくはトリフルオロメチル基である。
以上のアニオン(C)のうち、電気化学的安定性の観点等から、好ましくは、I、BF 、PF 又はN(RfSO で表されるアニオン、さらに好ましくはI、PF 又はBF で表される対アニオン、特に好ましくはBF で表されるアニオンである。
Specific examples of the quaternary ammonium salt (D) anion (C) include I , BF 4 , PF 6 , AsF 6 , PCl 6 , BCl 4 , AsCl 6 , SbCl 6 and TaCl. 6 , NbCl 6 , PBr 6 , BBr 4 , AsBr 6 , AlBr 4 , TaBr 6 , NbBr 6 , SbF 6 , AlF 4 , ClO 4 , TaCl 4 , TaF 6 , NbF 6 , F (HF) n (wherein n represents a numerical value of 1 or more and 4 or less), N (RfSO 3 ) 2 , C (RfSO 3 ) 3 , RfSO 3 , RfCO 2 - and the like.
N (RfSO 3) 2 -, C (RfSO 3) 3 -, RfSO 3 - or RfCO 2 - Rf contained in the anions represented by represents a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a trifluoromethyl group , Pentafluoroethyl group, heptafluoropropyl group and nonafluorobutyl group. Of these, a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, and a heptafluoropropyl group are preferable, a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group are more preferable, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
Among the above anions (C), from the viewpoint of electrochemical stability, an anion represented by I , BF 4 , PF 6 or N (RfSO 3 ) 2 , more preferably I , PF 6 or a counter anion represented by BF 4 , particularly preferably an anion represented by BF 4 .

4級アンモニウム塩(D)の好ましいものとしては、鎖状アルキルアンモニウムのBF 塩である。好ましい具体例としてはETMA・BF、DEDMA・BF、TEMA・BFである。 Preferred examples of the quaternary ammonium salt (D), BF chain alkylammonium 4 - is a salt. Preferable specific examples are ETMA · BF 4 , DEDMA · BF 4 , and TEMA · BF 4 .

本発明の電解液中の含水量は、電気化学的安定性の観点から、電解液の重量に基づいて300ppm以下が好ましく、さらに好ましくは100ppm以下、特に好ましくは50ppm以下である。この範囲であると、電気化学キャパシタの経時的な性能低下を抑制できる。
電解液中の含水量はカールフィッシャー法(JIS K0113−1997、電量滴定方
法)で測定することができる。
電解液中の水分を上記の範囲にする方法としては、あらかじめ十分に乾燥した電解質(A)と、あらかじめ十分に脱水した非水溶媒とを使用する方法等が挙げられる。乾燥方法としては、減圧下加熱乾燥(例えば2.7kPa減圧下、150℃で加熱)して、含有されている微量の水を蒸発させて除去する方法、再結晶等が挙げられる。
The water content in the electrolytic solution of the present invention is preferably 300 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, particularly preferably 50 ppm or less based on the weight of the electrolytic solution from the viewpoint of electrochemical stability. Within this range, it is possible to suppress the deterioration in performance of the electrochemical capacitor over time.
The water content in the electrolytic solution can be measured by the Karl Fischer method (JIS K0113-1997, coulometric titration method).
Examples of the method for setting the water content in the electrolytic solution in the above range include a method using a sufficiently dried electrolyte (A) and a non-aqueous solvent sufficiently dehydrated in advance. Examples of the drying method include a method of drying by heating under reduced pressure (for example, heating at 150 ° C. under a reduced pressure of 2.7 kPa), evaporating and removing a trace amount of water contained therein, and recrystallization.

また、これらの他に、電解液を減圧下加熱脱水(例えば13.3kPa減圧下、100℃で加熱)して、含有されている微量の水を蒸発させて除去する方法、モレキュラーシーブ(ナカライテスク製、3A 1/16等)、活性アルミナ粉末などの除水剤を使用する方法等が挙げられる。これらの方法は、それぞれ単独で行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。 In addition to these, the electrolytic solution is heated and dehydrated under reduced pressure (for example, heated at 100 ° C. under reduced pressure of 13.3 kPa) to evaporate and remove a trace amount of water, molecular sieve (Nacalai Tesque) Manufactured, 3A 1/16, etc.), a method using a dehydrating agent such as activated alumina powder, and the like. These methods may be performed alone or in combination.

電気二重層キャパシタの基本構造としては、2つの分極性電極の間にセパレーターを挟み、電解液を含浸させたものである。分極性電極の主成分は、電解液に対して電気化学的に不活性で、かつ、適度な電気伝導度を有することから活性炭、グラファイト、ポリアセン系有機半導体などの炭素質物質が好ましく、上記のように、正極と負極の少なくとも一方は炭素質物質である。電荷が蓄積する電極界面が大きい点から、窒素吸着法によるBET法により求めた比表面積が10m2/g以上の多孔性炭素物質(例えば活性炭)がさらに
好ましい。多孔性炭素物質の比表面積は、目的とする単位面積あたりの静電容量(F/m2)と、高比表面積化に伴う嵩密度の低下を勘案して選択されるが、窒素吸着法によるBET法により求めた比表面積が30〜2,500m2/gのものが好ましく、体積あたりの静電容量が大きいことから、比表面積が300〜2,300m2/gの活性炭が特に好ましい。
As a basic structure of the electric double layer capacitor, a separator is sandwiched between two polarizable electrodes and impregnated with an electrolytic solution. The main component of the polarizable electrode is preferably a carbonaceous material such as activated carbon, graphite, or polyacene organic semiconductor because it is electrochemically inert to the electrolyte and has an appropriate electrical conductivity. Thus, at least one of the positive electrode and the negative electrode is a carbonaceous material. A porous carbon material (for example, activated carbon) having a specific surface area of 10 m 2 / g or more determined by the BET method by the nitrogen adsorption method is more preferable because of the large electrode interface where charges are accumulated. The specific surface area of the porous carbon material is selected in consideration of the target capacitance per unit area (F / m 2 ) and the decrease in bulk density associated with the increase in the specific surface area. preferably it has a specific surface area determined is 30~2,500m 2 / g by the BET method, since the electrostatic capacity per volume is large, the specific surface area is particularly preferably activated carbon 300~2,300m 2 / g.

本発明の電気二重層キャパシタの態様としては、コイン型、捲回型、角形のものがあげられる。本発明の電気二重層キャパシタ用電解液は、いずれの電気二重層キャパシタにも適用できる。 Examples of the electric double layer capacitor of the present invention include a coin type, a wound type, and a rectangular type. The electrolytic solution for an electric double layer capacitor of the present invention can be applied to any electric double layer capacitor.

電気二重層キャパシタの封口体としては、イソプレンとイソブチレンを含むブチルゴムが一般的に用いられているが、なかでも加硫剤としてアルキルフェノールフォルマリン樹脂を添加したブチルゴムや、加硫剤として過酸化物を添加したブチルゴムが好ましい。   As sealing bodies for electric double layer capacitors, butyl rubber containing isoprene and isobutylene is generally used. Among them, butyl rubber to which alkylphenol formalin resin is added as a vulcanizing agent and peroxide as a vulcanizing agent are used. Added butyl rubber is preferred.

本発明の電解液は、公知の方法で調製することができ、電解液中の4級アンモニウム塩(D)の濃度は、0.5〜2.0mol/Lが好ましく、0.7〜1.7mol/Lがより好ましく、0.8〜1.5mol/Lが最も好ましい。(D)の濃度が0.5mol/L以上では、電解液の電導度が十分であり、また、2.0mol/L以下では、低温特性が良好であるとともに、経済性に優れる。 The electrolytic solution of the present invention can be prepared by a known method, and the concentration of the quaternary ammonium salt (D) in the electrolytic solution is preferably 0.5 to 2.0 mol / L, and 0.7 to 1. 7 mol / L is more preferable, and 0.8 to 1.5 mol / L is most preferable. When the concentration of (D) is 0.5 mol / L or more, the conductivity of the electrolytic solution is sufficient, and when it is 2.0 mol / L or less, the low-temperature characteristics are good and the economy is excellent.

本発明の電解液は、電気二重層キャパシタ用として使用される。特に自動車用途の電気二重層キャパシタとして使用されるのが好ましい。70℃以上での封口ゴムの劣化を抑制できることから、より高い耐久性が要求されるエンジンルームでの使用も可能である。
また、各種電子機器のメモリーバックアップ用、各種電源バックアップ電源、太陽電池との組み合わせで使用される蓄電素子等の2次電池を代替する蓄電装置としてやモーター駆動用電源、電動工具等のパワーツール用電源、特に長期の耐久性、信頼性を必要とするハイブリッド自動車、電気自動車用電源等に適用できる。これらの用途においても、70℃以上でも漏液することなく使用でき、耐久性、信頼性の高いキャパシタを提供できる。
The electrolytic solution of the present invention is used for an electric double layer capacitor. In particular, it is preferably used as an electric double layer capacitor for automobile applications. Since the deterioration of the sealing rubber at 70 ° C. or more can be suppressed, it can be used in an engine room where higher durability is required.
Also for power backup of various electronic devices, as a power storage device that replaces secondary batteries such as power storage elements used in combination with various power backup power sources and solar cells, and for power tools such as motor drive power supplies and power tools The present invention can be applied to power sources, particularly power sources for hybrid vehicles and electric vehicles that require long-term durability and reliability. Also in these applications, it can be used without leakage even at 70 ° C. or higher, and a capacitor with high durability and reliability can be provided.

次に本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下、特に記載のないかぎり、「部」は「重量部」を意味する。
以下の実施例において、H−NMR、19F−NMR、及び13C−NMRの測定は、下記の方法で行った。
1H−NMRの測定条件 機器:AVANCE300(日本ブルカー株式会社製)、溶媒:重水素化ジメチルスルホキシド、周波数:300MHz。
19F−NMRの測定条件 機器:AL−300(日本電子製)、溶媒:重水素化ジメチル
スルホキシド、周波数:300MHz
13C−NMRの測定条件 機器:AL−300(日本電子製)、溶媒:重水素化ジメチル
スルホキシド、周波数:300MHz
また、銀イオン含量は、原子吸光分光光度計(株式会社島津製作所AA−6200)で、ヨウ素イオン含量は比濁法により定量した。
Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, “parts” means “parts by weight” unless otherwise specified.
In the following examples, 1 H-NMR, 19 F-NMR, and 13 C-NMR were measured by the following methods.
Measurement conditions for 1 H-NMR Instrument: AVANCE 300 (manufactured by Nippon Bruker Co., Ltd.), solvent: deuterated dimethyl sulfoxide, frequency: 300 MHz.
19 F-NMR measurement conditions Instrument: AL-300 (manufactured by JEOL Ltd.), solvent: deuterated dimethyl sulfoxide, frequency: 300 MHz
Measurement conditions for 13 C-NMR Instrument: AL-300 (manufactured by JEOL Ltd.), solvent: deuterated dimethyl sulfoxide, frequency: 300 MHz
Moreover, the silver ion content was quantified by the turbidimetric method with an atomic absorption spectrophotometer (Shimadzu Corporation AA-6200).

4級アンモニウム塩(D)の純度は、高速液体クロマトグラフイー(HPLC)により
得られるピーク面積により定量した。HPLCの測定条件は以下の通りである。
カラム:ポリマーコート型充填剤を充填したもの、移動相:リン酸緩衝液(pH2〜3)、流速:0.5ml/min、検出器:UV、温度:40℃である(例えば、機器:型名(LC−10A)、メーカー(島津製作所)、カラム:Develosil C30−UG(4.6mmφ×25cm)メーカー(野村化学)、移動相:リン酸の濃度10mmol/l、過塩素酸ナトリウムの濃度100mmol/lの水溶液、流速:0.8ml/min、検出器:UV(210nm)、注入量:20μl、カラム温度:40℃。
The purity of the quaternary ammonium salt (D) was quantified by the peak area obtained by high performance liquid chromatography (HPLC). HPLC measurement conditions are as follows.
Column: packed with polymer-coated filler, mobile phase: phosphate buffer (pH 2-3), flow rate: 0.5 ml / min, detector: UV, temperature: 40 ° C. (eg, instrument: mold) Name (LC-10A), manufacturer (Shimadzu Corporation), column: Develosil C30-UG (4.6 mmφ × 25 cm) manufacturer (Nomura Chemical), mobile phase: phosphoric acid concentration 10 mmol / l, sodium perchlorate concentration 100 mmol / L aqueous solution, flow rate: 0.8 ml / min, detector: UV (210 nm), injection volume: 20 μl, column temperature: 40 ° C.

以下、本発明の製造例について記載する。DEDMA・BFおよびTEMA・BFについては、化合物の性質上、塩として取り扱うのが困難であったため、溶液として作製した。 Hereinafter, production examples of the present invention will be described. DEDMA · BF 4 and TEMA · BF 4 were prepared as solutions because they were difficult to handle as salts due to the properties of the compounds.

<製造例1> <<ETMA・BF塩の製造>>
・ヨウ化物塩の合成
N,N−ジメチルエチルアミン(東京化成工業(株)製)110部、アセトン339部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた。溶液を攪拌しながらヨウ化メチル234部をゆっくりと滴下した後、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体を濾過し、80℃減圧にて乾燥を行い、エチルトリメチルアンモニウムヨウ化物322部を得た。
<Production Example 1><< Production of ETMA · BF 4 salt >>
Synthesis of iodide salt 110 parts of N, N-dimethylethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 339 parts of acetone were charged into a glass beaker and uniformly dissolved. 234 parts of methyl iodide was slowly added dropwise while stirring the solution, and then stirring was continued at 30 ° C. for 3 hours. The precipitated white solid was filtered and dried at 80 ° C. under reduced pressure to obtain 322 parts of ethyltrimethylammonium iodide.

・AgBF溶液の作成
酸化銀174部、42重量%のホウフッ化水素酸水溶液314部を混合した溶液を100℃減圧脱水して得られた固体に、メタノール825部を加えて溶解しAgBFメタノール溶液を得た。
Preparation of AgBF 4 solution A solution obtained by mixing 174 parts of silver oxide and 314 parts of a 42% by weight aqueous solution of borohydrofluoric acid was dehydrated at 100 ° C. under reduced pressure, and 825 parts of methanol was added to dissolve it. AgBF 4 methanol A solution was obtained.

・BF塩の作成
AgBFメタノール溶液1117部を上記のエチルトリメチルアンモニウムヨウ化物322部及びメタノール353部の混合溶液に対してゆっくりと滴下しながら、混合した後、濾過し濾液を回収した。回収した濾液中にAgBF溶液あるいは混合溶液を少しずつ添加することで、溶液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ素イオン含量を5ppm以下に微調整した後、濾過し濾液を回収した。
80℃減圧で濾液の脱溶媒を行い、白色結晶262部を得た。結晶中の銀イオンは10ppm以下、ヨウ化物イオン含量は5ppm以下であった。結晶にメタノール3000部を加えて60℃で溶解させた後、−10℃に冷却し12時間静置し再結晶を行った。析出した結晶を濾過し、80℃減圧乾燥を行い、白色結晶を124部得た。H−NMR、19F−NMR及び13C−NMRで分析した結果、この白色結晶はETMA・BF塩であった。H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
-Preparation of BF 4 salt 1117 parts of AgBF 4 methanol solution was slowly added dropwise to the above mixed solution of 322 parts of ethyltrimethylammonium iodide and 353 parts of methanol, and then filtered to collect the filtrate. The AgBF 4 solution or mixed solution was added little by little to the collected filtrate to finely adjust the silver ion content in the solution to 10 ppm or less and the iodine ion content to 5 ppm or less, and then filtered to collect the filtrate.
The filtrate was desolvated at 80 ° C. under reduced pressure to obtain 262 parts of white crystals. Silver ions in the crystal were 10 ppm or less, and iodide ion content was 5 ppm or less. After adding 3000 parts of methanol to the crystal and dissolving at 60 ° C., the solution was cooled to −10 ° C. and allowed to stand for 12 hours for recrystallization. The precipitated crystals were filtered and dried under reduced pressure at 80 ° C. to obtain 124 parts of white crystals. As a result of analysis by 1 H-NMR, 19 F-NMR and 13 C-NMR, this white crystal was an ETMA · BF 4 salt. From the integral value of 1 H-NMR, the purity was 99 mol%.

<製造例2> <<DEDMA・BF塩/GBL溶液の製造>>
以下、市販のγ−ブチロラクトン(東京化成製)を120℃、10kPa減圧条件で蒸留し、水分と不純物を取り除いたものを、「精製γ−ブチロラクトン」と記載する。
還流コンデンサ付きステンレス製のオートクレーブにジエチルメチルアミン(東京化成工業(株)製)261部、ジメチル炭酸(東京化成社製)540部、及びメタノール(東京化成社製)720部を仕込み均一に溶解させた。次いで、130℃まで昇温した。圧力0.8MPaで80時間反応を行った。反応物の1H−NMR分析を行ったところ、ジエチルジメチルアンモニウムモノメチル炭酸塩(S−0)が生成していることがわった。得られた反応混合物1174部をフラスコにとり、撹拌下において純度42%のホウフッ化水素酸水溶液(和光純薬社製)582部を室温下約30分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い炭酸ガスが発生した。この反応溶液の水分は17%であった。反応液に精製γ−ブチロラクトン648部を加え、単蒸留装置に移し、120℃、10kPaに減圧し、2時間でメタノールと水を除去した。フラスコ内には、黄褐色透明水溶液が1178部残った。この溶液にメタノール530部を加え、120℃、10kPaに減圧し、1時間でメタノールを留去することにより水分を除去した。この操作を3回繰り返した。この液をH−NMR分析したところ、主成分は、ジエチルジメチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、HPLC分析より、純度は98%であった。この溶液の水分量は0.1%であった。
この溶液にイソプロピルアルコールを933部加えた。この溶液のDEDMA・BF、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコールの含有量はそれぞれ25%、31%、44%であった。−5℃の冷蔵庫に10時間放置し、結晶を析出させ、結晶をろ過にて回収した。ろ過して得られた結晶にイソプロピルアルコール530部を加え、リスラリー洗浄を行い、再びろ過した。この操作を3回繰り返し、洗浄後の結晶(S−1)を得た。アニオンであるBFの加水分解によって発生するHF含量は、結晶(S−1)中で約40ppmであった。結晶(S−1)中にHFが多量に含まれていると次工程の加熱脱水において溶媒の分解が起こるが、このHF含量であれば問題ない。
結晶(S−1)144部を1000mlの容器に入れ、精製γ−ブチロラクトンを573部加えた。共沸により水分をさらに下げるため、イソプロピルアルコールを1%添加し、60℃で減圧下、水およびイソプロピルアルコールを留去し、718部のDEDMA・BF/GBL溶液を得た。収率は95%であり、HPLC分析より、純度は99.7%であった。水分は40ppmであった。H−NMR分析より、このDEDMA/GBL溶液には、GBLの開環物などの不純物は含まれていなかった。
<Production Example 2><< Production of DEDMA · BF 4 salt / GBL solution >>
Hereinafter, commercially available γ-butyrolactone (manufactured by Tokyo Chemical Industry) is distilled at 120 ° C. under a reduced pressure of 10 kPa to remove moisture and impurities, and is referred to as “purified γ-butyrolactone”.
261 parts of diethylmethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 540 parts of dimethyl carbonate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 720 parts of methanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are charged and uniformly dissolved in a stainless steel autoclave with a reflux condenser. It was. Next, the temperature was raised to 130 ° C. The reaction was performed at a pressure of 0.8 MPa for 80 hours. 1H-NMR analysis of the reaction product revealed that diethyldimethylammonium monomethyl carbonate (S-0) was produced. 1174 parts of the resulting reaction mixture was placed in a flask, and 582 parts of a 42% pure borofluoric acid aqueous solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was gradually added dropwise over about 30 minutes at room temperature with stirring. Carbon dioxide gas was generated along with the dripping. The water content of this reaction solution was 17%. To the reaction solution, 648 parts of purified γ-butyrolactone was added, transferred to a simple distillation apparatus, decompressed to 120 ° C. and 10 kPa, and methanol and water were removed in 2 hours. 1178 parts of a yellowish brown transparent aqueous solution remained in the flask. To this solution was added 530 parts of methanol, the pressure was reduced to 120 ° C. and 10 kPa, and the water was removed by distilling off the methanol in 1 hour. This operation was repeated three times. As a result of 1 H-NMR analysis of this liquid, the main component was diethyldimethylammonium tetrafluoroborate, and the purity was 98% from HPLC analysis. The water content of this solution was 0.1%.
To this solution was added 933 parts of isopropyl alcohol. The contents of DEDMA · BF 4 , γ-butyrolactone and isopropyl alcohol in this solution were 25%, 31% and 44%, respectively. The crystals were allowed to stand in a −5 ° C. refrigerator for 10 hours, and the crystals were collected by filtration. To the crystal obtained by filtration, 530 parts of isopropyl alcohol was added, washed with reslurry, and filtered again. This operation was repeated three times to obtain washed crystals (S-1). The HF content generated by hydrolysis of BF 4 as an anion was about 40 ppm in the crystal (S-1). When a large amount of HF is contained in the crystal (S-1), the solvent is decomposed in the heat dehydration in the next step.
144 parts of crystals (S-1) were put in a 1000 ml container, and 573 parts of purified γ-butyrolactone was added. In order to further lower the water content by azeotropic distillation, 1% of isopropyl alcohol was added, and water and isopropyl alcohol were distilled off under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 718 parts of a DEDMA · BF 4 / GBL solution. The yield was 95%, and the purity was 99.7% from HPLC analysis. The moisture was 40 ppm. From 1 H-NMR analysis, this DEDMA / GBL solution did not contain impurities such as GBL ring-opened products.

結晶(S−1)のHF含量は、以下の方法で測定した。
結晶(S−1)2部を、精製γ−ブチロラクトン8部に均一溶解し、化学天秤を用いてフラスコに精秤した。これに0℃の冷水を加えて全体を100mlとした。この溶液に、指示薬としてブロモチモールブルーを加え、1/10規定の水酸化ナトリウム水溶液で滴定した。溶液が青紫色に変化して5秒間持続する点を滴定の終点とした。結晶(S−1)のHF含量は次式にて算出した。
(S−1)=(0.002×A×F/S)×10/(C/100)
ここで、
(S−1):結晶(S−1)中のHF含量(ppm)
A:滴定に要した水酸化ナトリウム水溶液の量(ml)
F:水酸化ナトリウム水溶液のファクター
S:結晶(S−1)/GBL溶液の重量(g)
:結晶(S−1)/GBL溶液の濃度(wt%)
The HF content of the crystal (S-1) was measured by the following method.
2 parts of crystals (S-1) were uniformly dissolved in 8 parts of purified γ-butyrolactone and precisely weighed into a flask using an analytical balance. Cold water at 0 ° C. was added thereto to make a total of 100 ml. Bromothymol blue was added to this solution as an indicator, and titrated with a 1/10 normal aqueous sodium hydroxide solution. The point at which the solution turned blue-violet and lasted for 5 seconds was taken as the end point of the titration. The HF content of the crystal (S-1) was calculated by the following formula.
C (S-1) = ( 0.002 × A × F / S) × 10 6 / (C S / 100)
here,
C (S-1) : HF content (ppm) in crystal (S-1)
A: Amount of sodium hydroxide aqueous solution required for titration (ml)
F: Factor of sodium hydroxide aqueous solution S: Weight of crystal (S-1) / GBL solution (g)
C S : concentration of crystal (S-1) / GBL solution (wt%)

<製造例3> <<DEDMA・BF/PC溶液の製造>>
以下、市販のプロピレンカーボネート(東京化成製)を65℃、1.3kPa減圧条件で蒸留し、水分と不純物を取り除いたものを、「精製プロピレンカーボネート」と記載する。製造例2で得られた結晶(S−1)145部を500mlの容器に入れ、精製プロピレンカーボネート428部加え、60℃で減圧下、水、イソプロピルアルコールを留去し、573部のDEDMA・BF/PC溶液を得た。収率は95%であり、HPLC分析より、純度は99.7%であった。水分は40ppmであった。
<Production Example 3><< Production of DEDMA · BF 4 / PC Solution >>
Hereinafter, commercially available propylene carbonate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is distilled at 65 ° C. and 1.3 kPa under reduced pressure to remove moisture and impurities, and is referred to as “purified propylene carbonate”. 145 parts of the crystals (S-1) obtained in Production Example 2 are placed in a 500 ml container, 428 parts of purified propylene carbonate are added, water and isopropyl alcohol are distilled off under reduced pressure at 60 ° C., and 573 parts of DEDMA · BF are added. A 4 / PC solution was obtained. The yield was 95%, and the purity was 99.7% from HPLC analysis. The moisture was 40 ppm.

<製造例4> <<トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート(TEMA・BF)の製造>>
還流コンデンサ付きステンレス製のオートクレーブにトリエチルアミン(東京化成工業(株)製)389部、ジメチル炭酸(東京化成社製)450部、及びメタノール(東京化成社製)211部を仕込み均一に溶解させた。次いで、110℃まで昇温した。圧力0.8MPaで80時間反応を行った。反応物のH−NMR分析を行ったところ、トリエチルメチルアンモニウムモノメチル炭酸塩が生成していることがわった。得られた反応混合物1002部をフラスコにとり、撹拌下において純度42%のホウフッ化水素酸水溶液(和光純薬社製)735部を室温下約30分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い炭酸ガスが発生した。この反応溶液の水分は17%であった。反応液にγ−ブチロラクトン904部を加え、単蒸留装置に移し、120℃、10kPaに減圧し、2時間でメタノールと水を除去した。フラスコ内には、黄褐色透明水溶液が1644部残った。この溶液にメタノール740部を加え、120℃、10kPaに減圧し、1時間でメタノールを留去することにより水分を除去した。この操作を3回繰り返した。この液を1H−NMR分析したところ、主成分は、トリメチルエチルアンモニウムテトラフルオロボレートであり、HPLC分析より、純度は98%であった。この溶液の水分量は0.1%であった。
この溶液にイソプロピルアルコールを1302部加えた。この溶液のTEMA・BF、γ−ブチロラクトン、イソプロピルアルコールの含有量はそれぞれ25%、31%、44%であった。−5℃の冷蔵庫に10時間放置し、結晶を析出させ、結晶をろ過にて回収した。ろ過して得られた結晶にイソプロピルアルコール740部を加え、リスラリー洗浄を行い、再びろ過した。この操作を3回繰り返し、洗浄後の結晶(S−2)を得た。結晶(S−2)154部を1000mlの容器に入れ、γ−ブチロラクトンを423部加えた。共沸により水分をさらに下げるため、イソプロピルアルコールを再度1%添加し、60℃で減圧下、水およびイソプロピルアルコールを留去し、577部のTEMA・BF/GBL溶液を得た。収率は95%であり、HPLC分析より、純度は99.7%であった。水分は40ppmであった。H−NMR分析より、このTEMA/PC溶液には、プロピレンカーボネートの開環物などの不純物は含まれていなかった。
<Production Example 4><< Production of triethylmethylammonium tetrafluoroborate (TEMA.BF 4 ) >>
In a stainless steel autoclave with a reflux condenser, 389 parts of triethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 450 parts of dimethyl carbonate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 211 parts of methanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were charged and uniformly dissolved. Next, the temperature was raised to 110 ° C. The reaction was performed at a pressure of 0.8 MPa for 80 hours. 1 H-NMR analysis of the reaction product revealed that triethylmethylammonium monomethyl carbonate was produced. 1002 parts of the obtained reaction mixture was placed in a flask, and 735 parts of a 42% pure borofluoric acid aqueous solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was gradually added dropwise over about 30 minutes at room temperature with stirring. Carbon dioxide gas was generated along with the dripping. The water content of this reaction solution was 17%. 904 parts of γ-butyrolactone was added to the reaction solution, transferred to a simple distillation apparatus, decompressed to 120 ° C. and 10 kPa, and methanol and water were removed in 2 hours. In the flask, 1644 parts of a yellowish brown transparent aqueous solution remained. 740 parts of methanol was added to this solution, the pressure was reduced to 120 ° C. and 10 kPa, and water was removed by distilling off the methanol in 1 hour. This operation was repeated three times. As a result of 1H-NMR analysis of this liquid, the main component was trimethylethylammonium tetrafluoroborate, and the purity was 98% from HPLC analysis. The water content of this solution was 0.1%.
To this solution, 1302 parts of isopropyl alcohol was added. The contents of TEMA · BF 4 , γ-butyrolactone, and isopropyl alcohol in this solution were 25%, 31%, and 44%, respectively. The crystals were allowed to stand in a −5 ° C. refrigerator for 10 hours, and the crystals were collected by filtration. To the crystals obtained by filtration, 740 parts of isopropyl alcohol was added, and reslurry washing was performed, followed by filtration again. This operation was repeated three times to obtain washed crystals (S-2). 154 parts of crystals (S-2) were placed in a 1000 ml container, and 423 parts of γ-butyrolactone was added. In order to further reduce the water content by azeotropic distillation, 1% of isopropyl alcohol was added again, and water and isopropyl alcohol were distilled off under reduced pressure at 60 ° C. to obtain 576 parts of a TEMA · BF 4 / GBL solution. The yield was 95%, and the purity was 99.7% from HPLC analysis. The moisture was 40 ppm. From the 1 H-NMR analysis, this TEMA / PC solution did not contain impurities such as a ring-opened product of propylene carbonate.

<製造例5> <<DEDMA・PFの製造>>
製造例2で得られたジエチルジメチルアンモニウムモノメチル炭酸塩(S−0)500部にヘキサフルオロりん酸カリウム(東京化成工業株式会社製)183部を0℃で約30分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い炭酸ガスが発生した。泡の発生が収まった後、反応液をロータリーエバポレーターに移し、溶剤を全量除去した。フラスコ内には、黄褐色透明の液状221部が残った。この液をH−NMR分析したところ、主成分は、ジエチルジメチルアンモニウムヘキサフルオロホスホネート(以下、粗DEDMA.PFと略す)であった。
三角フラスコに、作成した粗DEDMA.PF100部をイソプロピルアルコール150部に溶解させた。−10℃の冷蔵庫に10時間放置し、晶析を行い、ろ過にて回収した。結晶を500mlの容器に入れ、125℃×1.3kPaで減圧下、水およびイソプロピルアルコールを留去し、DEDMA.PFを得た。収率は60%であり、HPLC分析より、純度は99.1%であった。
<Production Example 5><< Production of DEDMA · PF 6 >>
To 500 parts of diethyldimethylammonium monomethyl carbonate (S-0) obtained in Production Example 2, 183 parts of potassium hexafluorophosphate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was gradually added dropwise at 0 ° C. over about 30 minutes. Carbon dioxide gas was generated along with the dripping. After generation | occurrence | production of foam | bubble settled, the reaction liquid was moved to the rotary evaporator, and the whole quantity of solvent was removed. In the flask, 221 parts of a yellowish brown transparent liquid remained. When this liquid was analyzed by 1 H-NMR, the main component was diethyldimethylammonium hexafluorophosphonate (hereinafter abbreviated as crude DEDMA.PF 6 ).
In the Erlenmeyer flask, the prepared crude DEDMA. 100 parts of PF 6 was dissolved in 150 parts of isopropyl alcohol. It was left to stand in a −10 ° C. refrigerator for 10 hours, crystallized, and collected by filtration. The crystals were placed in a 500 ml container, and water and isopropyl alcohol were distilled off under reduced pressure at 125 ° C. × 1.3 kPa. PF 6 was obtained. The yield was 60%, and the purity was 99.1% from HPLC analysis.

<製造例6> <<DEDMA.CSOの製造>>
製造例2で得られたジエチルジメチルアンモニウムモノメチル炭酸塩(S−0)500部にノナフルオロブタンスルホン酸(東京化成工業株式会社製)361部を0℃で約30分かけて徐々に滴下した。滴下に伴い炭酸ガスが発生した。泡の発生が収まった後、反応液をロータリーエバポレーターに移し、溶剤を全量除去した。フラスコ内には、黄褐色透明の液状322部が残った。この液をH−NMR分析したところ、主成分は、ジエチルジメチルアンモニウムノナフルオロブタンスルホネート(以下、粗DEDMA.CSOと略す)であった。
三角フラスコに、作成した粗DEDMA.CSO100部をイソプロピルアルコール150部に溶解させた。−40℃の冷蔵庫に10時間放置し、結晶を析出させ、ろ過にて回収した。結晶を500mlの容器に入れ、125℃×1.3kPaで減圧下、水およびイソプロピルアルコールを留去し、DEDMA.PFを得た。収率は63%であり、HPLC分析より、純度は99.3%であった。
<Production Example 6><< DEDMA. Production of C 4 F 9 SO 3 >>
To 500 parts of diethyldimethylammonium monomethyl carbonate (S-0) obtained in Production Example 2, 361 parts of nonafluorobutanesulfonic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was gradually added dropwise at 0 ° C. over about 30 minutes. Carbon dioxide gas was generated along with the dripping. After generation | occurrence | production of foam | bubble settled, the reaction liquid was moved to the rotary evaporator, and the whole quantity of solvent was removed. In the flask, 322 parts of a tan transparent liquid remained. When this liquid was analyzed by 1 H-NMR, the main component was diethyldimethylammonium nonafluorobutanesulfonate (hereinafter abbreviated as crude DEDMA.C 4 F 9 SO 3 ).
In the Erlenmeyer flask, the prepared crude DEDMA. 100 parts of C 4 F 9 SO 3 was dissolved in 150 parts of isopropyl alcohol. The crystals were deposited in a refrigerator at −40 ° C. for 10 hours, and collected by filtration. The crystals were placed in a 500 ml container, and water and isopropyl alcohol were distilled off under reduced pressure at 125 ° C. × 1.3 kPa. PF 6 was obtained. The yield was 63%, and the purity was 99.3% from HPLC analysis.

<製造例7> <<スピロ−(1,1’)−ビピロリジニウムテトラフルオロボレート(以下、SBP・BFと略す)の製造>>
ピロリジン100部、炭酸カリウム97部をテフロン(登録商標)コーティングしたオートクレーブに仕込み、1,5−ジクロロペンタン198部を加え、90℃で8時間反応を行った。この反応溶液に42重量%のホウフッ化水素酸水溶液294部を25℃で約30分かけて滴下した。滴下が終了して、泡の発生が収まったあと、20Torr、100℃で溶媒を全量留去して、固体200部を得た。この固体をエタノール、イソプロピルアルコールを用いて晶析を2回行い、白色結晶を155部得た。H−NMR、19F−NMRおよび13C−NMRで分析した結果、白色結晶はSBP・BFであった。
Production Example 7 << Production of Spiro- (1,1 ')-bipyrrolidinium tetrafluoroborate (hereinafter abbreviated as SBP · BF 4 ) >>
100 parts of pyrrolidine and 97 parts of potassium carbonate were charged into an autoclave coated with Teflon (registered trademark), 198 parts of 1,5-dichloropentane was added, and the reaction was performed at 90 ° C. for 8 hours. To this reaction solution, 294 parts of a 42% by weight aqueous borohydrofluoric acid solution was added dropwise at 25 ° C. over about 30 minutes. After the completion of the dropping and the generation of bubbles was stopped, the entire solvent was distilled off at 20 Torr and 100 ° C. to obtain 200 parts of a solid. This solid was crystallized twice using ethanol and isopropyl alcohol to obtain 155 parts of white crystals. As a result of analysis by 1 H-NMR, 19 F-NMR and 13 C-NMR, the white crystals were SBP · BF 4 .

<製造例8> <<テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート(TEA・BF)の製造>>
・ヨウ化物塩の合成
トリエチルアミン(東京化成工業(株)製)102部、アセトン300部をガラスビーカーに仕込み均一に溶解させた。溶液を攪拌しながらヨウ化エチル171部をゆっくり滴下した後、30℃で3時間攪拌を続けた。析出した白色固体をろ過し80℃減圧にて乾燥を行い、テトラエチルアンモニウムヨウ化物を257部得た。
<< Production Example 8 >><< Production of Tetraethylammonium Tetrafluoroborate (TEA · BF 4 ) >>
Synthesis of iodide salt 102 parts of triethylamine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 300 parts of acetone were charged into a glass beaker and dissolved uniformly. While stirring the solution, 171 parts of ethyl iodide was slowly added dropwise, and stirring was continued at 30 ° C. for 3 hours. The precipitated white solid was filtered and dried at 80 ° C. under reduced pressure to obtain 257 parts of tetraethylammonium iodide.

・AgBF溶液の作製
酸化銀116部、42重量%のホウフッ化水素酸水溶液209部を混合した溶液を100℃減圧脱水して得られた固体に、メタノール550部を加えて溶解しAgBFメタノール溶液を得た。
-Preparation of AgBF 4 solution A solution obtained by mixing 116 parts of silver oxide and 209 parts of 42 wt% aqueous borofluoric acid solution at 100 ° C under reduced pressure was dissolved in 550 parts of methanol, and dissolved in AgBF 4 methanol. A solution was obtained.

・BF塩の作製
上記のAgBF溶液745部をテトラエチルアンモニウムヨウ化物257部とメタノール232部の混合溶液に対して、ゆっくりと滴下、混合した後ろ過し、ろ液を回収した。ろ液中にAgBF溶液あるいはヨウ化物塩溶液を少しずつ添加することで、溶液中の銀イオン含量を10ppm以下に、ヨウ素イオン含量を5ppm以下に微調整した後、ろ過しろ液を回収した。80℃減圧でろ液の脱溶媒を行い、白色結晶を186部得た。結晶にメタノール300部を加えて30℃で溶解させた後、−5℃に冷却し12時間静置しして再結晶を行った。析出した結晶をろ過し、80℃減圧乾燥を行い、白色結晶を162部得た。H−NMR、19F−NMRおよび13C−NMRで分析した結果、この白色結晶はTEA・BFであった。H−NMRの積分値から、純度は99%であった。
-Preparation of BF 4 salt 745 parts of the above AgBF 4 solution was slowly added dropwise to a mixed solution of 257 parts of tetraethylammonium iodide and 232 parts of methanol and filtered, and the filtrate was recovered. An AgBF 4 solution or an iodide salt solution was added little by little to the filtrate to finely adjust the silver ion content in the solution to 10 ppm or less and the iodine ion content to 5 ppm or less, and then filtered to collect the filtrate. The filtrate was desolvated at 80 ° C. under reduced pressure to obtain 186 parts of white crystals. 300 parts of methanol was added to the crystal and dissolved at 30 ° C., then cooled to −5 ° C. and allowed to stand for 12 hours for recrystallization. The precipitated crystals were filtered and dried under reduced pressure at 80 ° C. to obtain 162 parts of white crystals. As a result of analysis by 1 H-NMR, 19 F-NMR and 13 C-NMR, this white crystal was TEA · BF 4 . From the integral value of 1 H-NMR, the purity was 99%.

<製造例9> <<1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(EDMI・BF)の製造>>
攪拌装置、温度計、滴下ロート、還流冷却管、および窒素ガス導入剤を取り付けた反応フラスコにエチルアミン(70%水溶液)31部とアンモニア(28%水溶液)32部の混合液を仕込み、攪拌しながら均一に溶解した。温度を45℃以下に保ちながら滴下ロートからグリオキザール(40%水溶液)69部、アセトアルデヒド(30%水溶液)71部の混合液を滴下した。グリオキザールとアセトアルデヒドの混合液の敵かは5時間かけて行い、滴下終了後40℃で1時間反応させた。次に、温度80℃で、常圧から徐々に5.0kPaまで減圧し脱水を行い、続いて、温度105℃、圧力1.0kPaの条件で単蒸留により粗精製し1−エチル2−メチルイミダゾールを得た。還流コンデンサ付きステンレス製のオートクレーブに1−エチル−2−メチルイミダゾール100部、ジメチル炭酸135部、およびメタノール192部を仕込み均一に溶解させた。次いで、130℃まで昇温した。圧力0.8kPaで80時間反応を行った。反応物のH−NMR分析を行ったところ、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムモノメチル炭酸塩が生成していた。得られた反応混合物427部をフラスコに取り、攪拌下においてホウフッ化水素酸水溶液207部(純度42重量%)を室温下約30分かけて徐々に滴下した。滴下において炭酸ガスが発生した。泡の発生が収まった後、反応液をロータリーエバポレーターに移し溶剤を全量除去した。フラスコ内には、黄褐色透明の液体82部が残った。得られた黄褐色透明の液体をメタノール、イソプロピルアルコールを用いて晶析し、白色の固体を得た。この固体を1H−NMRで分析したところ、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートであった。H−NMRの積分値から、純度は99モル%であった。
<Production Example 9><< Production of 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate (EDMI · BF 4 ) >>
A reaction flask equipped with a stirrer, thermometer, dropping funnel, reflux condenser, and nitrogen gas introducing agent was charged with a mixture of 31 parts ethylamine (70% aqueous solution) and 32 parts ammonia (28% aqueous solution) while stirring. Dissolved uniformly. While maintaining the temperature at 45 ° C. or lower, a mixed solution of 69 parts of glyoxal (40% aqueous solution) and 71 parts of acetaldehyde (30% aqueous solution) was dropped from the dropping funnel. Whether or not the mixture of glioxal and acetaldehyde was an enemy was carried out over 5 hours, and the reaction was carried out at 40 ° C. for 1 hour after completion of the dropwise addition. Next, dehydration was performed by gradually reducing the pressure from normal pressure to 5.0 kPa at a temperature of 80 ° C., followed by rough purification by simple distillation under the conditions of a temperature of 105 ° C. and a pressure of 1.0 kPa. Got. In a stainless steel autoclave with a reflux condenser, 100 parts of 1-ethyl-2-methylimidazole, 135 parts of dimethyl carbonate and 192 parts of methanol were charged and uniformly dissolved. Next, the temperature was raised to 130 ° C. The reaction was performed at a pressure of 0.8 kPa for 80 hours. 1 H-NMR analysis of the reaction product revealed that 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium monomethyl carbonate was produced. 427 parts of the resulting reaction mixture was placed in a flask, and 207 parts of a borohydrofluoric acid aqueous solution (purity 42% by weight) was gradually added dropwise over about 30 minutes at room temperature with stirring. Carbon dioxide gas was generated during the dropping. After generation | occurrence | production of foam | bubble settled, the reaction liquid was moved to the rotary evaporator and the whole quantity of solvent was removed. In the flask, 82 parts of a tan transparent liquid remained. The obtained yellowish brown transparent liquid was crystallized using methanol and isopropyl alcohol to obtain a white solid. When this solid was analyzed by 1H-NMR, it was 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate. From the integral value of 1 H-NMR, the purity was 99 mol%.

実施例1
製造例1のETMA・BF塩13.7部と4−メトキシ酪酸(ナカライテスク製)0.05部を、精製γ−ブチロラクトン86.3部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液1を得た。
Example 1
13.7 parts of ETMA · BF 4 salt of Production Example 1 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid (manufactured by Nacalai Tesque) were uniformly dissolved in 86.3 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration 0.9 mol / L). ) To obtain an electrolytic solution 1 of the present invention.

実施例2
製造例1のETMA・BF塩13.3部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン43.3部および精製プロピレンカーボネート43.3部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液2を得た。
Example 2
13.3 parts of ETMA · BF 4 salt of Production Example 1 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 43.3 parts of purified γ-butyrolactone and 43.3 parts of purified propylene carbonate (electrolyte concentration of 0.1). 9 mol / L), an electrolytic solution 2 of the present invention was obtained.

実施例3
製造例1のETMA・BF塩13.5部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン58.0部および精製プロピレンカーボネート28.5部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液3を得た。
Example 3
13.5 parts of ETMA · BF 4 salt of Production Example 1 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 58.0 parts of purified γ-butyrolactone and 28.5 parts of purified propylene carbonate (electrolyte concentration of 0.2%). 9 mol / L), an electrolytic solution 3 of the present invention was obtained.

実施例4
製造例2のDEDMA・BF/GBL溶液58.8部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン41.2部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液4を得た。
Example 4
58.8 parts of the DEDMA · BF 4 / GBL solution of Production Example 2 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 41.2 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration 0.9 mol / L). Inventive electrolyte 4 was obtained.

実施例5
製造例3のDEDMA・BF/PC溶液57.2部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン42.8部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液5を得た。
Example 5
57.2 parts of the DEDMA · BF 4 / PC solution of Production Example 3 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 42.8 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L). Inventive electrolyte 5 was obtained.

実施例6
製造例2のDEDMA・BF/GBL溶液71.8部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製プロピレンカーボネート28.2部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液6を得た。
Example 6
71.8 parts of the DEDMA · BF 4 / GBL solution of Production Example 2 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 28.2 parts of purified propylene carbonate (electrolyte concentration 0.9 mol / L), and the present invention. An electrolytic solution 6 was obtained.

実施例7
製造例7のTEMA・BF塩/GBL溶液59.3部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン40.7部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液7を得た。
Example 7
59.3 parts of the TEMA · BF 4 salt / GBL solution of Production Example 7 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 40.7 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L). The electrolytic solution 7 of the present invention was obtained.

実施例8
製造例3のTEMA・BF塩/GBL溶液57.7部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製プロピレンカーボネート42.3部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液8を得た。
Example 8
57.7 parts of TEMA · BF 4 salt / GBL solution of Production Example 3 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 42.3 parts of purified propylene carbonate (electrolyte concentration 0.9 mol / L). Inventive electrolyte 8 was obtained.

実施例9
4−メトキシ酪酸0.05部の代わりに4−メトキシ酪酸0.1部を用いる以外は実施例4と同様にして、本発明の電解液9を得た。
Example 9
An electrolytic solution 9 of the present invention was obtained in the same manner as in Example 4 except that 0.1 part of 4-methoxybutyric acid was used instead of 0.05 part of 4-methoxybutyric acid.

実施例10
4−メトキシ酪酸0.05部の代わりに4−メトキシ酪酸0.001部を用いる以外は実施例4と同様にして、本発明の電解液10を得た。
Example 10
An electrolytic solution 10 of the present invention was obtained in the same manner as in Example 4 except that 0.001 part of 4-methoxybutyric acid was used instead of 0.05 part of 4-methoxybutyric acid.

実施例11
製造例1のETMA・BF塩12.9部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製プロピレンカーボネート87.1部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液11を得た。
Example 11
12.9 parts of ETMA · BF 4 salt of Production Example 1 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 87.1 parts of purified propylene carbonate (electrolyte concentration of 0.9 mol / L), and the electrolysis of the present invention. Liquid 11 was obtained.

以下、市販のスルホラン(住友精化製)を120℃、0.7kPa減圧条件で蒸留し、水分と不純物を取り除いたものを、「精製スルホラン」と記載する。 Hereinafter, commercially available sulfolane (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.) is distilled under reduced pressure conditions at 120 ° C. and 0.7 kPa to remove moisture and impurities and is referred to as “purified sulfolane”.

実施例12
製造例2のDEDMA・BF/GBL溶液14.9部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製スルホラン85.1部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液12を得た
Example 12
14.9 parts of the DEDMA · BF 4 / GBL solution of Production Example 2 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 85.1 parts of purified sulfolane (electrolyte concentration: 0.9 mol / L). Obtained electrolyte solution 12

実施例13
製造例7のSBP・BF塩17.7部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製プロピレンカーボネート82.3部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液13を得た。
Example 13
17.7 parts of SBP · BF 4 salt of Production Example 7 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 82.3 parts of purified propylene carbonate (electrolyte concentration of 0.9 mol / L), and the electrolysis of the present invention. Liquid 13 was obtained.

実施例14
製造例5のDEDMA・PF塩19.2部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン80.8部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液14を得た。
Example 14
19.2 parts of DEDMA · PF 6 salt of Production Example 5 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 80.8 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L). An electrolytic solution 14 was obtained.

実施例15
製造例6のDEDMA・CSO塩30.7部と4−メトキシ酪酸0.05部を、精製γ−ブチロラクトン69.3部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、本発明の電解液15を得た。
Example 15
30.7 parts of DEDMA · C 4 F 9 SO 3 salt of Production Example 6 and 0.05 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 69.3 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L). The electrolytic solution 15 of the present invention was obtained.

比較例1
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例1と同様にして、比較電解液1を得た。
Comparative Example 1
Comparative electrolyte solution 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例2
製造例1のETMA・BF塩12.9部と4−メトキシ酪酸0.0005部を、精製γ−ブチロラクトン87.1部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、比較電解液2を得た。
Comparative Example 2
12.9 parts of ETMA · BF 4 salt of Production Example 1 and 0.0005 part of 4-methoxybutyric acid were uniformly dissolved in 87.1 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L), and a comparative electrolytic solution 2 was obtained.

比較例3
製造例1のETMA・BF塩12.9部と4−メトキシ酪酸0.15部を、精製γ−ブチロラクトン87.1部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、比較電解液3を得た。
Comparative Example 3
12.9 parts of ETMA · BF 4 salt of Production Example 1 and 0.15 part of 4-methoxybutyric acid are uniformly dissolved in 87.1 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L), and a comparative electrolytic solution 3 was obtained.

比較例4
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例4と同様にして、比較電解液4を得た。
Comparative Example 4
Comparative electrolyte solution 4 was obtained in the same manner as in Example 4 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例5
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例5と同様にして、比較電解液5を得た。
Comparative Example 5
Comparative electrolytic solution 5 was obtained in the same manner as in Example 5 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例6
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例7と同様にして、比較電解液6を得た。
Comparative Example 6
Comparative electrolytic solution 6 was obtained in the same manner as in Example 7 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例7
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例13と同様にして、比較電解液7を得た。
Comparative Example 7
Comparative electrolyte solution 7 was obtained in the same manner as in Example 13 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例8
製造例8のTEA・BF塩16.9部を、精製γ−ブチロラクトン83.1部に均一溶解して(電解質濃度0.9mol/L)、比較電解液8を得た。
Comparative Example 8
16.9 parts of TEA · BF 4 salt of Production Example 8 was uniformly dissolved in 83.1 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 0.9 mol / L) to obtain Comparative Electrolytic Solution 8.

比較例9
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例11と同様にして、比較電解液9を得た。
Comparative Example 9
Comparative electrolyte solution 9 was obtained in the same manner as in Example 11 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例10
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例12と同様にして、比較電解液10を得た。
Comparative Example 10
Comparative electrolytic solution 10 was obtained in the same manner as in Example 12 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例11
製造例9のEDMI・BF塩17.4部を、精製γ−ブチロラクトン82.6部に均一溶解して(電解質濃度1.0mol/L)、比較電解液11を得た。
Comparative Example 11
17.4 parts of EDMI · BF 4 salt of Production Example 9 was uniformly dissolved in 82.6 parts of purified γ-butyrolactone (electrolyte concentration: 1.0 mol / L) to obtain a comparative electrolyte solution 11.

比較例12
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例14と同様にして、比較電解液12を得た。
Comparative Example 12
Comparative electrolyte solution 12 was obtained in the same manner as in Example 14 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

比較例13
4−メトキシ酪酸0.05部を加えないこと以外は実施例15と同様にして、比較電解液13を得た。
Comparative Example 13
Comparative electrolytic solution 13 was obtained in the same manner as in Example 15 except that 0.05 part of 4-methoxybutyric acid was not added.

本発明の電解液1〜15、及び比較用の電解液1〜13を使用して、捲回形の電気二重層キャパシタ(直径17mm、高さ40mm)を作製し、以下の方法で等価直列抵抗の変化率、封口体の封口ゴム面を観察した。これらの結果を表1に示した。 Using the electrolytic solutions 1 to 15 of the present invention and the comparative electrolytic solutions 1 to 13, a wound type electric double layer capacitor (diameter 17 mm, height 40 mm) was prepared, and the equivalent series resistance was obtained by the following method. Change rate and the sealing rubber surface of the sealing body were observed. These results are shown in Table 1.

Figure 2013222866
Figure 2013222866

(1)封口体の封口ゴム面
電気二重層キャパシタに85℃で2.8Vの電圧を3000時間印加した後の電気二重層キャパシタの封口体を構成する封口ゴム面の状態を確認した。
封口体の封口ゴム面の試験個数は8個である。
また、温度を85℃から30℃に変えて同様の実験を行った。
(1) Sealing Rubber Surface of Sealing Body The state of the sealing rubber surface constituting the sealing body of the electric double layer capacitor after applying a voltage of 2.8 V to the electric double layer capacitor at 85 ° C. for 3000 hours was confirmed.
The number of test of the sealing rubber surface of the sealing body is eight.
The same experiment was conducted by changing the temperature from 85 ° C to 30 ° C.

(2)等価直列抵抗の変化率
電気二重層キャパシタに85℃で2.8Vの電圧を3000時間印加した後の電気二重層キャパシタの1kHzでの等価直列抵抗(RE3000)と電圧印加前の1kHzでの等価直列抵抗(RE)との比を以下の式で算出し、これを等価直列抵抗の変化率とした。なお、等価直列抵抗はインピーダンスアナライザ(ソーラトロン製SI1253、SI1286)を用いて−30℃で測定した。この変化率の値が小さいほど、経時的な性能劣化が小さく、良好な充放電特性を維持できることを意味する。
(等価直列抵抗変化率)(%)=[(RE3000)/(RE)]×100
また、温度を85℃から30℃に変えて同様の実験を行った。
(2) Rate of change of equivalent series resistance Equivalent series resistance (RE 3000 ) at 1 kHz of the electric double layer capacitor after applying a voltage of 2.8 V to the electric double layer capacitor at 85 ° C. for 3000 hours and 1 kHz before voltage application The ratio with respect to the equivalent series resistance (RE 0 ) was calculated by the following formula, and this was taken as the rate of change of the equivalent series resistance. The equivalent series resistance was measured at −30 ° C. using an impedance analyzer (Solartron SI1253, SI1286). A smaller value of the rate of change means that performance deterioration with time is smaller and good charge / discharge characteristics can be maintained.
(Equivalent Series Resistance Change Rate) (%) = [(RE 3000 ) / (RE 0 )] × 100
The same experiment was conducted by changing the temperature from 85 ° C to 30 ° C.

表1において、同じ溶媒、同じ種類の電解質を使用した実施例1と比較例1、2、実施例4〜6、9,10と比較例4〜5、実施例7と比較例6、実施例13と比較例7、実施例12と比較例10、実施例14と比較例12、実施例15と比較例13を比較すると、比較例の電気二重層キャパシタは封口ゴムの劣化による液漏れの異常が観測されたが、実施例では液漏れの異常が観測されなかった。また、等価直列抵抗の変化率については有意差はなかった。
4−メトキシ酪酸の含有量が0.1重量%を超える比較例3では、実施例1と比較すると電気二重層キャパシタの封口ゴムの劣化による液漏れの異常はなかったが、等価直列抵抗の変化率が大きかった。
In Table 1, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, Examples 4 to 6, 9, 10 and Comparative Examples 4 to 5, and Example 7 and Comparative Example 6 and Example using the same solvent and the same kind of electrolyte were used. 13 and Comparative Example 7, Example 12 and Comparative Example 10, Example 14 and Comparative Example 12, Example 15 and Comparative Example 13 are compared, and the electric double layer capacitor of Comparative Example has an abnormal liquid leakage due to deterioration of the sealing rubber. However, no abnormality of liquid leakage was observed in the examples. There was no significant difference in the rate of change of the equivalent series resistance.
In Comparative Example 3 in which the content of 4-methoxybutyric acid exceeds 0.1% by weight, there was no abnormality of liquid leakage due to deterioration of the sealing rubber of the electric double layer capacitor as compared with Example 1, but the change in equivalent series resistance The rate was great.

すなわち、本発明の電解液を使用することにより、電気二重層キャパシタの封口体の封口性能に優れ、かつ等価直列抵抗の変化率が小さく、高信頼性の電気二重層キャパシタを構成できることが明らかである。 That is, by using the electrolytic solution of the present invention, it is clear that the sealing performance of the sealing body of the electric double layer capacitor is excellent and the change rate of the equivalent series resistance is small, and a highly reliable electric double layer capacitor can be configured. is there.

本発明の電解液を用いて作製した電気二重層キャパシタは、各種電子機器のメモリーバックアップ用、各種電源バックアップ電源、太陽電池との組み合わせで使用される蓄電素子等の2次電池を代替する蓄電装置としてやモーター駆動用電源、電動工具等のパワーツール用電源、特に長期の耐久性、信頼性を必要とするハイブリッド自動車、電気自動車用電源等に適用できる。 The electric double layer capacitor produced using the electrolytic solution of the present invention is a power storage device that replaces secondary batteries such as power storage elements used in combination with memory backup for various electronic devices, various power backup power sources, and solar cells. As such, it can be applied to a power source for a power tool such as a motor driving power source and a power tool, particularly a hybrid vehicle and a power source for an electric vehicle that require long-term durability and reliability.

Claims (6)

非プロトン性溶媒(A)、4級アンモニウム塩(D)および4−メトキシ酪酸を含有し、4−メトキシ酪酸の含有量が、(A)および(D)の合計重量に対して0.001〜0.1重量%である電気二重層キャパシタ用電解液。 The aprotic solvent (A) contains a quaternary ammonium salt (D) and 4-methoxybutyric acid, and the content of 4-methoxybutyric acid is 0.001 to the total weight of (A) and (D). Electrolytic solution for electric double layer capacitor which is 0.1% by weight. 4級アンモニウム塩(D)のカチオン(B)が、鎖状アルキルアンモニウムである請求項1に記載の電気二重層キャパシタ用電解液。 The electrolytic solution for an electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the cation (B) of the quaternary ammonium salt (D) is a chain alkyl ammonium. 4級アンモニウム塩(D)のカチオン(B)が、トリエチルメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1または2に記載の電気二重層キャパシタ用電解液。 The electrolytic solution for an electric double layer capacitor according to claim 1 or 2, wherein the cation (B) of the quaternary ammonium salt (D) is at least one selected from the group consisting of triethylmethylammonium, ethyltrimethylammonium, and diethyldimethylammonium. . 4級アンモニウム塩(D)のアニオン(C)が、BF である請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気二重層キャパシタ用電解液。 Anion of quaternary ammonium salt (D) (C) is, BF 4 - and electrolytic solution for an electric double layer capacitor according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解液を用いてなる電気二重層キャパシタ。 The electric double layer capacitor which uses the electrolyte solution of any one of Claims 1-4. 自動車用途である請求項5に記載の電気二重層キャパシタ。 The electric double layer capacitor according to claim 5, which is used for automobiles.
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