JP2014072400A - 溶融塩キャパシタ - Google Patents

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Abstract

【課題】高温環境下で良好に充放電を行なうことができる溶融塩キャパシタを提供すること。
【解決手段】電解質がハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩であり、正極がアニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させた電極であり、負極がカチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させた電極であり、セパレータが、耐熱温度が１２０℃以上である材料からなる溶融塩キャパシタ。
【選択図】なし

Description

本発明は、溶融塩キャパシタに関する。さらに詳しくは、本発明は、資源採掘を行なう際の環境などのように高温環境下で使用される蓄電デバイスなどとして有用な溶融塩キャパシタに関する。
キャパシタは、２次電池と比べ、短時間で充放電を行なうことができ、長寿命であり、しかも高出力であることから、制動力の回生、加速アシストなどに際して短時間で大きな電流を必要とする電気自動車用の蓄電デバイスをはじめ、種々の用途が期待されている。
前記キャパシタとして、例えば、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの電解質塩およびエチレンカーボネートなどの可塑剤を含むキャパシタが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、前記キャパシタには、高温下では前記可塑剤が揮発するため、キャパシタの放電容量などが不安定になるおそれがある。
したがって、資源採掘を行なう際の環境などのように高温環境下での使用に耐え、良好に充放電を行なうことができるキャパシタの開発が望まれている。
特開平９−９２５８３号公報
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、高温環境下で良好に充放電を行なうことができる溶融塩キャパシタを提供することを課題とする。
本発明の溶融塩キャパシタは、容器本体と蓋体とで密封された容器内に、正極と、負極と、電解質とセパレータとを有し、前記正極および前記負極の間に電解質が介在しているとともに、当該正極と当該負極とがセパレータを介して隔離されてなる溶融塩キャパシタであって、
前記電解質が、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩であり、
前記正極が、正極活物質として前記アニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させてなる電極であり、
前記負極が、負極活物質として前記カチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させてなる電極であり、
前記セパレータが、耐熱温度が１２０℃以上である材料からなる
ことを特徴とする。
本発明の溶融塩キャパシタは、前記構成を有しているため、例えば、資源採掘を行なう際の環境などのような高温環境下において、優れた耐熱性および耐食性を示すとともに、電解質の揮発および燃焼が抑制され、かつ優れた充放電特性を示す。したがって、本発明の溶融塩キャパシタは、高温環境下での使用に耐えることができ、かつ長寿命であり、しかも良好に充放電を行なうことができる。
前記アニオンは、ハロゲンアニオン、ハロゲン原子を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するアルキル基を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するスルホン酸アニオンおよびハロゲン原子を有するアルキル基を有するスルホン酸アニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。前記アニオンは、式（Ｉ）：
〔Ｘ〕- （Ｉ）
（式中、Ｘは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す）
で表わされるハロゲンアニオン、式（ＩＩ）：
（式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立してハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基）
で表わされるスルホニルアミドアニオンおよび式（ＩＩＩ）：
（式中、Ｒ3は、ハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるスルホン酸アニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンであることがより好ましい。前記アニオンが用いられた電解質は、耐熱性が高いことから、前記構成が採用された溶融塩キャパシタによれば、高温環境下で、より良好に充放電を行なうことができる。
前記カチオンは、金属カチオンおよび有機オニウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであることが好ましい。前記カチオンは、金属カチオン、三級オニウムカチオンおよび四級オニウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであることがより好ましい。前記カチオンは、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アルミニウムカチオン、銀カチオン、式（ＩＶ）：
（式中、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基、Ａは硫黄原子を示す）
で表わされるカチオン、式（Ｖ）：
（式中、Ｒ7〜Ｒ10はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基または炭素数１〜８のアルキルオキシアルキル基、Ｂは窒素原子またはリン原子を示す）
で表わされるカチオン、式（ＶＩ）：
（式中、Ｒ11およびＲ12はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるイミダゾリウムカチオン、式（ＶＩＩ）：
（式中、Ｒ13およびＲ14はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるイミダゾリニウムカチオン、式（ＶＩＩＩ）：
（式中、Ｒ15は炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるピリジニウムカチオン、式（ＩＸ）：
〔式中、Ｒ16およびＲ17はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基、Ｙは直接結合、酸素原子、メチレン基または式（Ｘ）：
（式中、Ｒ18およびＲ19はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされる基を示す〕
で表わされるカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンであることがさらに好ましい。前記カチオンが用いられた電解質は、耐熱性が高いことから、前記構成が採用された溶融塩キャパシタによれば、高温環境下で、より良好に充放電を行なうことができる。
前記カチオンを可逆的に保持する材料は、カチオンを可逆的に保持する炭素材料、ケイ素、スズ、ケイ素化合物、スズ化合物、前記金属カチオンを解離する金属窒化物および前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物からなる群より選ばれた材料であることが好ましい。前記カチオンを可逆的に保持する材料としてこれらの材料が用いられた負極活物質は、寿命安定性が高く、容量が大きいことから、前記構成が採用された溶融塩キャパシタは、十分な寿命安定性および十分な容量を有する。
本発明の溶融塩キャパシタによれば、高温環境下で良好に充放電を行なうことができるという優れた効果が奏される。
本発明の溶融塩キャパシタは、容器本体と蓋体とで密封された容器内に、正極と、負極と、電解質とセパレータとを有し、前記正極および前記負極の間に電解質が介在しているとともに、当該正極と当該負極とがセパレータを介して隔離されてなる溶融塩キャパシタであって、
前記電解質が、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩であり、
前記正極が、正極活物質として前記アニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させてなる電極であり、
前記負極が、負極活物質として前記カチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させてなる電極であり、
前記セパレータが、耐熱温度が１２０℃以上である材料からなることに１つの大きな特徴を有する。
本発明の溶融塩キャパシタは、前記構成を有していることから、例えば、資源採掘を行なう際の環境などのような高温環境下において、電解質の揮発および燃焼が抑制され、かつ優れた充放電特性を示す。したがって、本発明の溶融塩キャパシタによれば、高温環境下で良好に充放電を行なうことができる。また、本発明の溶融塩キャパシタは、前記構成を有していることから、前記高温環境下において、優れた耐熱性および耐食性を示す。したがって、本発明の溶融塩キャパシタは、高温環境下での使用に耐えることができ、かつ長寿命である。
なお、本明細書において、「溶融塩キャパシタ」の概念には、電気二重層キャパシタおよび金属イオンキャパシタが包含される。また、「金属イオンキャパシタ」とは、電解質として溶融塩が用いられた溶融塩キャパシタのうち、金属カチオンを可逆的に保持する材料を負極活物質として含む負極材料が用いられたキャパシタをいう。「溶融塩」とは、１２０〜２５０℃、好ましくは１２０〜１３０℃で液体である塩をいう。前記金属カチオンは、溶融塩に用いられる金属カチオンである。
本発明の溶融塩キャパシタは、例えば、セパレータを介して正極と負極とが対向配置させた電極ユニットを、開口部を有するキャパシタ容器本体内に収容し、つぎに、電解質をその融点以上の温度に加熱して得られた溶融塩を、前記電極ユニットが収容されたキャパシタ容器本体内に充填し、その後、当該キャパシタ容器本体を密封することなどによって製造することができる。
前記電極ユニットは、例えば、正極、負極およびセパレータを、当該セパレータを介して正極と負極とが対向し、容器内で正極、セパレータおよび負極が重なるように配置させることなどによって得られる。
前記正極は、正極活物質として、アニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させた電極である。前記正極材料は、アニオンを可逆的に保持する炭素材料、必要により、導電助剤およびバインダーを含有する。なお、本明細書において、「アニオンを可逆的に保持する」とは、アニオンが正極活物質の表面へ吸着および当該表面から脱離すること、またはアニオンが正極活物質の原子配列構造中へ挿入または当該構造中から脱離することをいう。
前記正極集電体を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの材料のなかでは、高電圧に対する耐性が高く、調達が容易であることから、アルミニウム、銀、金、白金、チタン、ステンレス鋼およびニッケルクロム合金が好ましく、アルミニウム、ステンレス鋼およびニッケルクロム合金がより好ましい。なお、前記正極集電体を構成する材料として金または白金を用いる場合、前記正極集電体は、他の材料によって構成された集電体本体の表面に金または白金からなる層を形成させたものであってもよい。
前記正極集電体の形状としては、例えば、箔、多孔質体、穴あき箔（例えば、パンチングメタル、エキスパンドメタルなど）などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記正極集電体の形状のなかでは、溶融塩キャパシタの単位体積あたりの電気容量を十分に確保するとともに、内部抵抗を低減させる観点から、箔および多孔質体が好ましい。
前記正極集電体の厚さは、溶融塩キャパシタの用途などによって異なるので一概には決定することができないため、溶融塩キャパシタの用途などに応じて適宜決定することが好ましい。前記正極集電体の厚さは、通常、溶融塩キャパシタの単位体積あたりの電気容量を十分に確保する観点から、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上であり、集電性を向上させて出力を向上させる観点から、好ましくは５０００μｍ以下、より好ましくは２０００μｍ以下、さらに好ましくは１０００μｍ以下である。
前記正極集電体の形状が多孔質体である場合、当該多孔質体の多孔度は、溶融塩キャパシタの単位体積あたりの電気容量を十分に確保する観点から、好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以上であり、集電体の機械的強度を十分に確保する観点から、好ましくは９８％以下、より好ましくは９５％以下である。
なお、本明細書において、多孔質体の多孔度は、式（１）：
〔式中、集電体を構成する材料の真の体積は、式（２）：
にしたがって求められた値を示す〕
にしたがって求められた値である。また、前記多孔質体における孔の平均孔径は、通常、製造の際に、集電体内部に電池材料を円滑に充填する観点から、好ましくは０．０１μｍ以上であり、溶融塩キャパシタにおける内部抵抗を低減する観点から、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。
前記正極活物質は、アニオンを可逆的に保持する炭素材料である。かかるアニオンを可逆的に保持する炭素材料としては、例えば、活性炭、カーボンナノチューブ、グラフェン、フッ化カーボン、ホウ素化カーボンなどの比表面積の大きい炭素材料などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの炭素材料は、当該炭素材料に求められる特性、溶融塩キャパシタに付与される特性などに応じて適宜選択することができる。例えば、炭素材料の表面積を大きくすることが求められる場合、活性炭およびカーボンナノチューブが好ましい。また、炭素材料のカーボン層間への円滑なアニオンの挿入および脱離が求められる場合、グラフェン、フッ化カーボンおよびホウ素化カーボンが好ましい。また、溶融塩キャパシタの高電圧化が求められる場合、カーボンナノチューブが好ましい。さらに、溶融塩キャパシタの寿命を延ばすことが求められる場合、カーボンナノチューブが好ましい。前記炭素材料の比表面積は、溶融塩キャパシタの電気容量を十分に確保する観点から、好ましくは３００ｍ2／ｇ以上、より好ましくは５００ｍ2／ｇ以上であり、溶融塩キャパシタの容量密度を確保する観点から、好ましくは３５００ｍ2／ｇ以下、より好ましくは２５００ｍ2／ｇ以下である。
前記正極材料に用いられる導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、気相成長炭素繊維などの炭素繊維などの炭素材料；アルミニウム、コバルト、金、銀、白金、チタンなどの金属粒子などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記正極材料中における導電助剤の含有量は、通常、好ましくは１０質量％以下である。
前記バインダーとしては、例えば、ガラス、液晶、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記正極材料中におけるバインダーの含有量は、通常、好ましくは１０質量％以下である。
前記正極集電体への正極材料の担持は、例えば、正極材料を正極集電体の表面に塗布すること、正極集電体が多孔質体である場合には正極材料を正極集電体の内部に充填することなどによって行なうことができる。この場合、正極材料からなる層の厚さは、キャパシタの容量を十分に確保する観点から、好ましくは１００μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上であり、集電性を確保する観点から、好ましくは２５００μｍ以下、より好ましくは１０００μｍ以下である。
前記負極は、負極活物質として、カチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させた電極である。前記負極材料は、カチオンを可逆的に保持する材料、必要により、導電助剤およびバインダーを含有する。なお、本明細書において、「カチオンを可逆的に保持する」とは、カチオンが負極活物質の表面へ吸着および当該表面から脱離すること、またはカチオンが負極活物質の原子配列構造中へ挿入または当該構造中から脱離することをいう。
前記負極集電体を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、白金、ステンレス鋼、ニッケルクロム合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。かかる材料は、溶融塩キャパシタの種類などに応じて適宜決定することができる。溶融塩キャパシタが電気二重層キャパシタである場合、前記負極集電体を構成する材料は、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、白金、ステンレス鋼およびニッケルクロム合金からなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。電気二重層キャパシタの負極集電体を構成する材料のなかでは、電気伝導性に優れ、調達が容易であることから、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金および白金からなる群より選ばれた少なくとも１種が好ましく、アルミニウム、ニッケルおよび銅からなる群より選ばれた少なくとも１種がより好ましい。一方、溶融塩キャパシタが金属イオンキャパシタである場合、前記負極集電体を構成する材料は、ニッケル、銅、金、白金、ステンレス鋼およびニッケルクロム合金からなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。溶融塩キャパシタの負極集電体を構成する材料のなかでは、電気伝導性に優れ、調達が容易であることから、ニッケル、銅、金および白金からなる群より選ばれた少なくとも１種が好ましく、ニッケルおよび銅からなる群より選ばれた少なくとも１種がより好ましい。なお、前記負極集電体を構成する材料として金または白金を用いる場合、他の材料によって構成された集電体本体の表面に金または白金からなる層を形成させればよい。
前記負極集電体の形状、負極集電体の厚さ、負極集電体の形状が多孔質体である場合の当該多孔質体の多孔度および多孔質体における孔の平均孔径は、前記正極集電体の形状、正極集電体の厚さ、正極集電体の形状が多孔質体である場合の当該多孔質体の多孔度および多孔質体における孔の平均孔径と同様である。
前記負極活物質は、カチオンを可逆的に保持する材料である。前記カチオンを可逆的に保持する材料としては、例えば、前記カチオンを可逆的に保持する炭素材料；ケイ素、スズ、ケイ素化合物、スズ化合物などの前記金属カチオンを解離する金属と合金化する金属もしくは非金属またはその化合物；前記金属カチオンを解離する金属窒化物；前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのカチオンを可逆的に保持する材料は、当該材料に求められる特性、溶融塩キャパシタに付与される特性などに応じて適宜選択することができる。例えば、十分な寿命安定性を確保することが求められる場合、前記カチオンを可逆的に保持する炭素材料、前記金属カチオンを解離する金属窒化物および前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物が好ましい。また、溶融塩キャパシタの容量を十分に確保することが求められる場合、ケイ素、スズ、ケイ素化合物およびスズ化合物が好ましい。
前記負極活物質は、溶融塩キャパシタの種類に応じて適宜選択される。溶融塩キャパシタが電気二重層キャパシタである場合、前記負極活物質は、前記カチオンを可逆的に保持する炭素材料のなかから選択することができる。前記カチオンを可逆的に保持する炭素材料は、前記正極活物質として用いられる炭素材料と同様である。一方、溶融塩キャパシタが金属イオンキャパシタである場合、前記負極活物質は、金属カチオンを可逆的に保持する炭素材料、ケイ素、スズ、ケイ素化合物、スズ化合物、前記金属カチオンを解離する金属窒化物および前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物のなかから選択することができる。前記金属カチオンを可逆的に保持する炭素材料としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、ハードカーボン、グラファイトなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記ケイ素化合物としては、例えば、炭化ケイ素、酸化ケイ素などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記スズ化合物としては、例えば、酸化スズ、銅スズ合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記金属カチオンを解離する金属窒化物としては、窒化リチウム、窒化ナトリウム、窒化カリウムなどのアルカリ金属窒化物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの金属イオンキャパシタに用いることができる負極活物質は、当該負極活性物質に求められる特性、金属キャパシタに付与される特性などに応じて適宜選択することができる。例えば、金属キャパシタの容量を十分に確保することが求められる場合、ケイ素、スズ、ケイ素化合物およびスズ化合物が好ましい。また、金属キャパシタの寿命を延ばすことが求められる場合、前記金属カチオンを可逆的に保持する炭素材料、前記金属カチオンを解離する金属窒化物および前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物が好ましい。前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物としては、例えば、チタン酸リチウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸カリウムなどのチタン酸アルカリ金属化合物、チタン酸ベリリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウムなどのチタン酸アルカリ土類金属化合物、チタン酸アルミニウムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記負極材料に用いられる導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、気相成長炭素繊維などの炭素繊維などの炭素材料などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記負極材料に用いられるバインダーは、前記正極材料に用いられる導電助剤およびバインダーと同様である。前記負極材料中における導電助剤の含有量は、通常、好ましくは１０質量％以下である。また、前記負極材料中におけるバインダーの含有量は、通常、好ましくは１０質量％以下である。
前記負極集電体への負極材料の担持は、例えば、負極材料を負極集電体の表面に塗布すること、負極集電体が多孔質体である場合には負極材料を負極集電体の内部に充填することなどによって行なうことができる。この場合、負極材料からなる層の厚さは、キャパシタの容量を十分に確保する観点から、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上であり、集電性を確保する観点から、好ましくは２０００μｍ以下、より好ましくは１０００μｍ以下である。
前記セパレータを構成する材料は、前記セパレータが、耐熱温度が１２０℃以上である材料である。ここで、耐熱温度とは、溶融塩キャパシタの使用温度においてセパレータを構成する材料が分解、溶解などの変質をせず、室温（２５℃）での多孔質構造と同等の構造を維持している最高温度をいう。前記セパレータを構成する材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンなどの融点が２５０℃以上のフッ素樹脂；ガラス；アルミナ、ジルコニアなどのセラミックス；セルロース；ポリフェニルサルファイドなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記セパレータの形状としては、例えば、多孔質体、繊維体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのセパレータの形状のなかでは、十分な量の電解質を含浸させ、溶融塩キャパシタの容量を向上させる観点から、多孔質体および繊維体が好ましい。
前記セパレータの厚さは、通常、十分な量の電解質を含浸させ、溶融塩キャパシタの容量を向上させるとともに内部短絡の発生を抑制する観点から、好ましくは２０μｍ以上であり、溶融塩キャパシタの小型化を図る観点から、好ましくは４００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。
前記セパレータが多孔質体からなる場合、当該多孔質体の多孔度は、通常、溶融塩キャパシタにおける内部抵抗を低減する観点から、５％以上、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは５０％以上であり、溶融塩キャパシタにおける内部短絡の発生を抑制する観点から、好ましくは９８％以下、より好ましくは７０％以下である。また、前記多孔質体における孔の平均孔径は、通常、溶融塩キャパシタにおける内部短絡の発生を抑制する観点から、好ましくは０．０１μｍ以上であり、溶融塩キャパシタにおける内部抵抗を低減する観点から、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。
前記キャパシタ容器本体は、蓋体とともに溶融塩キャパシタの容器を構成する。前記キャパシタ容器本体を構成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記キャパシタ容器本体の形状は、溶融塩キャパシタの用途などによって異なるので一概には決定することができないため、溶融塩キャパシタの用途などに応じて適宜決定することが好ましい。
前記電解質に用いられる溶融塩は、例えば、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む塩をその融点以上の温度に加熱することなどによって得られる。
前記アニオンとしては、例えば、ハロゲンアニオン；ハロゲン原子を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するアルキル基を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するスルホン酸アニオン、ハロゲン原子を有するアルキル基を有するスルホン酸アニオンなどのハロゲン原子を有する化合物のアニオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記アニオンは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、ハロゲンアニオン、ハロゲン原子を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するアルキル基を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するスルホン酸アニオンおよびハロゲン原子を有するアルキル基を有するスルホン酸アニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、式（Ｉ）：
〔Ｘ〕- （Ｉ）
（式中、Ｘはフッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す）
で表わされるハロゲンアニオン、式（ＩＩ）：
（式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立してハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基）
で表わされるスルホニルアミドアニオンおよび式（ＩＩＩ）：
（式中、Ｒ3は、ハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるスルホン酸アニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種であることがより好ましい。
式（Ｉ）において、Ｘは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子である。式（Ｉ）で表わされるハロゲンアニオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、フッ素原子が好ましい。
式（ＩＩ）において、Ｒ1およびＲ2は、それぞれ独立して、ハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基である。ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、ホウ素原子、ヨウ素原子などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのハロゲン原子のなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、フッ素原子が好ましい。式（ＩＩ）におけるハロゲン原子を有するアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。ハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘプチル基、パーフルオロオクチル基などの炭素数１〜８のパーフルオロアルキル基；パークロロメチル基、パークロロエチル基、パークロロプロピル基、パークロロブチル基、パークロロペンチル基、パークロロヘプチル基、パークロロオクチル基などの炭素数１〜８のパークロロアルキル基；パーブロモメチル基、パーブロモエチル基、パーブロモプロピル基、パーブロモブチル基、パーブロモペンチル基、パーブロモヘプチル基、パーブロモオクチル基などの炭素数１〜８のパーブロモアルキル基；パーヨードメチル基、パーヨードエチル基、パーヨードプロピル基、パーヨードブチル基、パーヨードペンチル基、パーヨードヘプチル基、パーヨードオクチル基などの炭素数１〜８のパーヨードアルキル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基のなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、炭素数１〜８のパーフルオロアルキル基が好ましく、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロプル基、パーフルオロブチル基がより好ましい。
式（ＩＩ）で表わされるスルホニルアミドアニオンとしては、例えば、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン、フルオロスルホニル（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＩＩ）で表わされるスルホニルアミドアニオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン、フルオロスルホニル（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオンおよびビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンが好ましく、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオンがより好ましい。
式（ＩＩＩ）において、Ｒ3は、ハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＩＩＩ）におけるハロゲン原子は、式（ＩＩ）におけるハロゲン原子と同様である。また、式（ＩＩＩ）におけるハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＩ）におけるハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＩＩＩ）におけるハロゲン原子を有するアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。
式（ＩＩＩ）で表わされるスルホン酸アニオンとしては、例えば、トリフルオロメチルスルホン酸アニオン、フルオロスルホン酸アニオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＩＩＩ）で表わされるスルホン酸アニオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、トリフルオロメチルスルホン酸アニオンが好ましい。
前記カチオンは、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンである。
前記金属カチオンとしては、例えば、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アルミニウムカチオン、銀カチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記アルカリ金属カチオンとしては、例えば、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、ルビジウムカチオン、セシウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記アルカリ土類金属カチオンとしては、例えば、ベリリウムカチオン、マグネシウムカチオン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記有機カチオンとしては、三級オニウムカチオン、四級オニウムカチオンなどの有機オニウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
これらのカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、金属カチオンおよび有機オニウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種であることが好ましく、金属カチオン、三級オニウムカチオンおよび四級オニウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種であることがより好ましい。
前記三級オニウムカチオンとしては、例えば、式（ＩＶ）：
（式中、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基、Ａは硫黄原子を示す）
で表わされるカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
式（ＩＶ）において、Ｒ4〜Ｒ6は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＩＶ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。炭素数１〜８のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などの直鎖または分岐鎖を有するアルキル基；シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの炭素数１〜８の脂環式アルキル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの炭素数１〜８のアルキル基のなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、またはシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基が好ましい。また、式（ＩＶ）において、Ａは、硫黄原子である。
式（ＩＶ）で表わされるカチオンとしては、例えば、トリメチルスルホニウムカチオン、トリエチルスルホニウムカチオン、トリブチルスルホニウムカチオン、トリヘキシルスルホニウムカチオン、ジエチルメチルスルホニウムカチオン、ジブチルエチルスルホニウムカチオンなどのトリアルキルスルホニウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＩＶ）で表わされるカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（ＩＶ）で表わされるカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、トリアルキルスルホニウムカチオンが好ましく、トリメチルスルホニウムカチオン、トリエチルスルホニウムカチオン、トリブチルスルホニウムカチオン、トリヘキシルスルホニウムカチオン、ジエチルメチルスルホニウムカチオン、ジブチルエチルスルホニウムカチオンがより好ましく、トリメチルスルホニウムカチオン、トリエチルスルホニウムカチオン、ジエチルメチルスルホニウムカチオン、ジブチルエチルスルホニウムカチオンがさらに好ましい。
前記四級オニウムカチオンとしては、例えば、式（Ｖ）：
（式中、Ｒ7〜Ｒ10はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基または炭素数１〜８のアルキルオキシアルキル基、Ｂは窒素原子またはリン原子を示す）
で表わされるカチオン、式（ＶＩ）：
（式中、Ｒ11およびＲ12はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるイミダゾリウムカチオン、式（ＶＩＩ）：
（式中、Ｒ13およびＲ14はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるイミダゾリニウムカチオン、式（ＶＩＩＩ）：
（式中、Ｒ15は炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるピリジニウムカチオン、式（ＩＸ）：
〔式中、Ｒ16およびＲ17はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基、Ｙは直接結合、酸素原子、メチレン基または式（Ｘ）：
（式中、Ｒ18は独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされる基を示す〕
で表わされるカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
式（Ｖ）において、Ｒ7〜Ｒ10は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基または炭素数１〜８のアルキルオキシアルキル基である。式（Ｖ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（Ｖ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。また、式（Ｖ）におけるアルキルオキシアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。炭素数１〜８のアルキルオキシアルキル基としては、例えば、メトキシメチル基、２−メトキシエチル基、エトキシメチル基、２−エトキシエチル基、２−（ｎ−プロポキシ）エチル基、２−（ｎ−イソプロポキシ）エチル基、２−（ｎ−ブトキシ）エチル基、２−イソブトキシエチル基、２−（ｔｅｒｔ−ブトキシ）エチル基、１−エチル−２−メトキシエチル基などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの炭素数１〜８のアルキルオキシアルキル基のなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、メトキシメチル基、２−メトキシエチル基、エトキシメチル基、２−エトキシエチル基、２−（ｎ−プロポキシ）エチル基、２−（ｎ−イソプロポキシ）エチル基、２−（ｎ−ブトキシ）エチル基、２−イソブトキシエチル基、２−（ｔｅｒｔ−ブトキシ）エチル基、１−エチル−２−メトキシエチル基が好ましい。また、式（Ｖ）において、Ｂは、窒素原子またはリン原子である。
式（Ｖ）で表わされるカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシメチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシエチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−エトキシエチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ブチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ペンチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−オクチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラブチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラペンチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラヘキシルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラヘプチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラオクチルアンモニウムカチオンなどのアンモニウムカチオン；トリエチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、ジエチルメチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリプロピル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリブチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリブチル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、トリペンチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリペンチル（２−メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、テトラメチルホスホニウムカチオン、テトラエチルホスホニウムカチオン、テトラブチルホスホニウムカチオン、テトラペンチルホスホニウムカチオン、テトラヘキシルホスホニウムカチオン、テトラヘプチルホスホニウムカチオン、テトラオクチルホスホニウムカチオンなどのホスホニウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（Ｖ）で表わされるカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（Ｖ）で表わされるカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、前記アンモニウムカチオンおよび前記ホスホニウムカチオンが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシメチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシエチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−エトキシエチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ブチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ペンチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−オクチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラブチルアンモニウムカチオン、トリエチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、ジエチルメチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリプロピル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリブチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリブチル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、トリペンチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリペンチル（２−メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、テトラメチルホスホニウムカチオン、テトラエチルホスホニウムカチオンおよびテトラブチルホスホニウムカチオンがより好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシメチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−メトキシエチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−エチル−Ｎ−エトキシエチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ブチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ペンチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウムカチオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−オクチルアンモニウムカチオン、トリエチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、ジエチルメチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリプロピル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリブチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリブチル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、トリペンチル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオン、トリペンチル（２−メトキシエチル）ホスホニウムカチオン、トリヘキシル（メトキシメチル）ホスホニウムカチオンおよびトリヘキシル（メトキシエチル）ホスホニウムカチオンがさらに好ましい。
式（ＶＩ）において、Ｒ11およびＲ12は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＶＩ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＶＩ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。
式（ＶＩ）で表わされるイミダゾリウムカチオンとしては、例えば、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＶＩ）で表わされるイミダゾリウムカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（ＶＩ）で表わされるイミダゾリウムカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオンおよび１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンが好ましく、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムカチオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオンおよび１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンがより好ましく、１，３−ジメチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムカチオンおよび１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムカチオンがさらに好ましい。
式（ＶＩＩ）において、Ｒ13およびＲ14は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＶＩＩ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＶＩＩ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。
式（ＶＩＩ）で表わされるイミダゾリニウムカチオンとしては、例えば、１，３−ジメチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリニウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリニウムイオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＶＩＩ）で表わされるイミダゾリニウムカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（ＶＩＩ）で表わされるイミダゾリニウムカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１，３−ジメチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリニウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオンおよび１−ブチル−３−エチルイミダゾリニウムイオンが好ましく、１，３−ジメチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリニウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオンおよび１−ブチル−３−エチルイミダゾリニウムイオンがより好ましく、１，３−ジメチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリニウムイオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリニウムイオンおよび１−ブチル−３−エチルイミダゾリニウムイオンがさらに好ましい。
式（ＶＩＩＩ）において、Ｒ15は、炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＶＩＩＩ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＶＩＩＩ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。
式（ＶＩＩＩ）で表わされるピリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ−メチルピリジニウムカチオン、Ｎ−エチルピリジニウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ペンチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ヘキシルピリジニウムカチオン、Ｎ−ヘプチルピリジニウムカチオン、Ｎ−オクチルピリジニウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＶＩＩＩ）で表わされるピリジニウムカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（ＶＩＩＩ）で表わされるピリジニウムカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、Ｎ−メチルピリジニウムカチオン、Ｎ−エチルピリジニウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ペンチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ヘキシルピリジニウムカチオン、Ｎ−ヘプチルピリジニウムカチオンおよびＮ−オクチルピリジニウムカチオンが好ましく、Ｎ−メチルピリジニウムカチオン、Ｎ−エチルピリジニウムカチオン、Ｎ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ペンチルピリジニウムカチオン、Ｎ−ヘキシルピリジニウムカチオンがより好ましく、Ｎ−メチルピリジニウムカチオン、Ｎ−エチルピリジニウムカチオンおよびＮ−プロピルピリジニウムカチオン、Ｎ−ブチルピリジニウムカチオンがさらに好ましい。
式（ＩＸ）において、Ｒ16およびＲ17は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＩＸ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＩＸ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。また、式（ＩＸ）において、Ｙは、直接結合、酸素原子、メチレン基または式（Ｘ）で表わされる基である。式（Ｘ）において、Ｒ18は、炭素数１〜８のアルキル基である。式（Ｘ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（Ｘ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。
式（ＩＸ）において、Ｙが直接結合であるカチオンは、式（ＸＩ）：
（式中、Ｒ19およびＲ20はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるピロリジニウムカチオンである。
式（ＸＩ）において、Ｒ19およびＲ20は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＸＩ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＸＩ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。式（ＸＩ）で表わされるピロリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ヘキシルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＸＩ）で表わされるピロリジニウムカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（ＸＩ）で表わされるピロリジニウムカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ヘキシルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピロリジニウムカチオンおよびＮ−エチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオンが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムカチオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオンおよびＮ−メチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムカチオンがより好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオンおよびＮ−エチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムカチオンがさらに好ましい。
式（ＩＸ）において、Ｙが酸素原子であるカチオンは、式（ＸＩＩ）：
（式中、Ｒ21およびＲ22はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるモルホリニウムカチオンである。
式（ＸＩＩ）において、Ｒ21およびＲ22はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＸＩＩ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＸＩＩ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。式（ＸＩＩ）で表わされるモルホリニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルモルホリニウムカチオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＸＩＩ）で表わされるモルホリニウムカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、Ｎ，Ｎ−ジメチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ヘキシルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルモルホリニウムカチオンおよびＮ−エチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオンが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルモルホリニウムカチオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−エチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオンおよびＮ−メチル−Ｎ−ペンチルモルホリニウムカチオンがより好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルモルホリニウムカチオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオンおよびＮ−エチル−Ｎ−ブチルモルホリニウムカチオンがさらに好ましい。
式（ＩＸ）において、Ｙがメチレン基であるカチオンは、式（ＸＩＩＩ）：
（式中、Ｒ23およびＲ24はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
で表わされるピペリジニウムカチオンである。
式（ＸＩＩＩ）において、Ｒ23およびＲ24は、それぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基である。式（ＸＩＩＩ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。式（ＸＩＩＩ）におけるアルキル基の炭素数は、電解質の耐熱性を向上させる観点から、１〜８、好ましくは１〜６、より好ましくは１〜４である。式（ＸＩＩＩ）で表わされるピペリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピペリジニウムイオンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの式（ＸＩＩＩ）で表わされるピペリジニウムカチオンは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの式（ＸＩＩＩ）で表わされるピペリジニウムカチオンのなかでは、電解質の耐熱性を向上させる観点から、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンおよびＮ−メチル−Ｎ−オクチルピペリジニウムイオンが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンおよびＮ−メチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオンがより好ましく、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオンおよびＮ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオンがさらに好ましい。
式（ＩＸ）におけるＹが式（Ｘ）で表わされる基である場合、式（Ｘ）において、Ｒ18は、炭素数１〜８のアルキル基である。式（Ｘ）における炭素数１〜８のアルキル基は、式（ＩＶ）における炭素数１〜８のアルキル基と同様である。
アニオンとカチオンとの組み合わせは、溶融塩キャパシタの種類などによって異なるので一概には決定することができないため、溶融塩キャパシタの種類などに応じて適宜決定することが好ましい。溶融塩キャパシタが金属イオンキャパシタである場合、前記溶融塩は、カチオンとして金属カチオンを含む。この場合、アニオンとカチオンとの組み合わせは、前記アニオンのうちの任意のアニオンと金属カチオンとの組み合わせを含む組み合わせである。一方、溶融塩キャパシタが電気二重層キャパシタである場合、アニオンとカチオンとの組み合わせは、特に限定されるものではない。
前記塩は、前記アニオンと前記カチオンとからなる塩であってもよく、前記アニオンと前記カチオンとからなる塩が２種類以上配合された混合物であってもよい。
なお、前記アニオンと前記カチオンとからなる塩のなかには、例えば、１２０〜２５０℃で固体である塩（以下、「固体塩」ともいう）がある。この場合、当該固体塩を、前記アニオンと前記カチオンとからなり、かつ１２０〜２５０℃で液体である塩に溶解させて用いることができる。例えば、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドは１２０〜２５０℃で固体であり、１−エチル−３−メチル−イミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）アミドは１２０〜２５０℃で液体である。かかるリチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドと１−エチル−３−メチル−イミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）アミドとの混合物は、１２０〜２５０℃で液体である。したがって、本発明においては、１２０〜２５０℃で固体である塩と１２０〜２５０℃で液体である塩とが配合され、１２０〜２５０℃で液体である混合物を溶融塩として用いることができる。
また、２種類以上の固体塩の混合物の融点が各固体塩の融点よりも低くなり、当該混合物が１２０〜２５０℃で液体となる場合には、２種類以上の固体塩を混合して用いることができる。例えば、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドおよびセシウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドは１２０〜２５０℃で固体であるが、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドとセシウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドとの混合物は、１２０〜２５０℃で液体である。したがって、本発明においては、１２０〜２５０℃で固体である２種類以上の塩の混合物であって、１２０〜２５０℃で液体であるものは、溶融塩として用いることができる。
前記電解質は、溶融塩キャパシタの耐熱性を向上させる観点から、式（ＩＩ）で表わされるスルホニルアミドアニオンとアルカリ金属カチオンとを含む溶融塩であることが好ましく、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン、フルオロスルホニル（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオンおよびビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンとリチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、ルビジウムカチオンおよびセシウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩であることがより好ましい。
前記電極ユニットが収容されたキャパシタ容器本体内に充填される溶融塩の量は、溶融塩キャパシタの用途、キャパシタ容器本体の大きさなどによって異なるので一概には決定することができないため、溶融塩キャパシタの用途、キャパシタ容器本体の大きさなどに応じて適宜決定することが好ましい。
前記キャパシタ容器本体は、当該キャパシタ容器本体の開口部にガスケットおよび蓋体をかしめ固定することによって密封することができる。
前記蓋体を構成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
前記蓋体の形状は、ガスケットとともにキャパシタ容器本体の開口部にかしめ固定することができる形状であればよく、キャパシタ容器本体およびガスケットの形状などによって異なるので一概には決定することができないため、キャパシタ容器本体およびガスケットの形状などに応じて適宜決定することが好ましい。
ガスケットを構成する材料は、溶融塩キャパシタの使用温度での耐熱性、電解質に対する耐食性および電気絶縁性を有する。ガスケットを構成する材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、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などのフッ素樹脂；ポリエーテルエーテルケトンなどの芳香族ポリエーテルケトン樹脂；フッ素ゴム、ガラス、セラミックス、ポリフェニルサルファイド、耐熱ポリ塩化ビニルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。ガスケットの厚さは、内部短絡の発生を抑制する観点から、好ましくは０．５ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上であり、リーク電流を抑制する観点から、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。
ガスケットの形状は、蓋体とともにキャパシタ容器本体の開口部にかしめ固定することができる形状であればよく、キャパシタ容器本体および蓋体の形状などによって異なるので一概には決定することができないため、キャパシタ容器本体および蓋体の形状などに応じて適宜決定することが好ましい。
以上説明したように、本発明の溶融塩キャパシタは、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩を電解質とし、正極活物質として前記アニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させた正極と、負極活物質として前記カチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させた負極とを備えているので、高温環境下で良好に充放電を行なうことができる。したがって、本発明の溶融塩キャパシタによれば、例えば、資源採掘を行なう際の環境などのように高温環境下で使用される蓄電デバイスなどとして用いられることが期待されるものである。
つぎに、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、活性炭およびカーボンブラックそれぞれの平均粒子径は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定されるＤ５０の平均粒子径である。
（実施例１）
（１）電極の作製
活物質としての活性炭（比表面積：２０００ｍ2／ｇ、平均粒子径：５μｍ）と、導電助剤としてのカーボンブラックと、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン（以下、「ＰＶＤＦ」という）とを、活性炭／カーボンブラック／ＰＶＤＦ（質量比）が８７／３／１０となるように混合し、得られた混合物２．５ｇを溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（以下、「ＮＭＰ」という）７．５ｇに懸濁することにより、固形分含量が２５質量％のスラリーを得た。つぎに、集電体としてのアルミニウム箔（厚さ：２０μｍ）１ｃｍ2あたりの前記スラリーの塗布量が５．５ｍｇ、当該スラリーの塗膜の厚さが２００μｍとなるようにドクターブレードを用いてアルミニウム箔の表面に塗布し、スラリーの塗膜を形成させた。
スラリーの塗膜を有するアルミニウム箔を乾燥機内で１２０℃にて３時間乾燥させた。つぎに、乾燥後のスラリーの塗膜を有するアルミニウム箔をローラープレス機（プレスギャップ：１５０μｍ）で加圧することにより、電気二重層キャパシタ用電極板（以下、「ＥＤＬＣ用電極板」という）（厚さ：１５０μｍ）を得た。得られたＥＤＬＣ用電極板を直径１．１ｍｍの円板状に打ち抜き、円板状のＥＤＬＣ用電極を得た。
（２）セパレータの作製
厚さ１００μｍのガラス繊維製不織布を直径１．４ｍｍの円板状に打ち抜き、セパレータとしての円板状のガラス繊維製不織布（直径：１．４ｍｍ、厚さ：１００μｍ）を得た。
（３）電解質の調製
リチウムビス（フルオロスルホニル）アミド（以下、「ＬｉＦＳＡ」という）とカリウムビス（フルオロスルホニル）アミド（以下、「ＫＦＳＡ」という）とセシウムビス（フルオロスルホニル）アミド（以下、「ＣｓＦＳＡ」という）とをＬｉＦＳＡ／ＫＦＳＡ／ＣｓＦＳＡ（モル比）が３／４／３となるように混合し、得られた混合物を当該混合物の融点３８℃以上に加熱することにより、電解質としてのＬｉＦＳＡとＫＦＳＡとＣｓＦＳＡとの共晶溶融塩〔ＬｉＦＳＡ／ＫＦＳＡ／ＣｓＦＳＡ（モル比）：３／４／３、融点：３８℃〕を得た。ここで、ＬｉＦＳＡは、金属カチオンとしてのリチウムカチオンと、ハロゲン原子を有する化合物のアニオンとしてのビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンとを含む塩である。ＫＦＳＡは、金属カチオンとしてのカリウムカチオンと、ハロゲン原子を有する化合物のアニオンとしてのビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンとを含む塩である。ＣｓＦＳＡは、金属カチオンとしてのセシウムカチオンと、ハロゲン原子を有する化合物のアニオンとしてのビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンとを含む塩である。
（４）電気二重層キャパシタの作製
前記（１）で得られた２枚の円板状のＥＤＬＣ用電極それぞれのスラリーの塗膜が前記（２）で得られた円板状のガラス繊維製不織布を挟んで対向配置されるように、２枚の円板状のＥＤＬＣ用電極を、円板状のガラス繊維製不織布を挟んで対向させることで電極ユニットを得た。得られた電極ユニットをステンレス鋼製コインセルケース（セルサイズ：Ｒ２０３２）内に収容した。つぎに、前記（３）で得られた共晶溶融塩０．５ｍＬを８０℃に加熱し、前記コインセルケース内に滴下した。その後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製ガスケットを介して前記コインセルケースの蓋を閉めて封口して電気二重層キャパシタを得た。得られた電気二重層キャパシタの放電容量を、２５℃で０．１ｍＡ／ｃｍ2の電流で２．５Ｖまでの充電を行なった後、０．１ｍＡ／ｃｍ2で０Ｖまでの放電を行なうことによって求めた、その結果、放電容量は、０．２２ｍＡｈであった。
（実施例２）
実施例１において、電解質として、ＬｉＦＳＡとＫＦＳＡとＣｓＦＳＡとの共晶溶融塩〔ＬｉＦＳＡ／ＫＦＳＡ／ＣｓＦＳＡ（モル比）：３／４／３、融点：３８℃〕を用いる代わりに、ナトリウムビス（フルオロスルホニル）アミド（ＮａＦＳＡ）とＣｓＦＳＡとの共晶溶融塩〔ＮａＦＳＡ／ＣｓＦＳＡ（モル比）：１／１、融点：５５℃〕を用いたことを除き、実施例１と同様の操作を行なうことにより、電気二重層キャパシタを得た。得られた電気二重層キャパシタの充電電圧は、２．５Ｖであり、放電容量は、０．２１ｍＡｈであった。ＮａＦＳＡは、金属カチオンとしてのナトリウムカチオンと、ハロゲン原子を有する化合物のアニオンとしてのビス（フルオロスルホニル）アミドアニオンとを含む塩である。
（比較例１）
実施例１において、セパレータとして円板状のガラス繊維製不織布（直径：１．４ｍｍ、厚さ：１００μｍ）を用いる代わりに円板状のガラス繊維製不織布（直径：１．４ｍｍ、厚さ：３０μｍ）を用いたことと、電解質としてＬｉＦＳＡとＫＦＳＡとＣｓＦＳＡとの共晶溶融塩〔ＬｉＦＳＡ／ＫＦＳＡ／ＣｓＦＳＡ（モル比）：３／４／３、融点：３８℃〕を用いる代わりに１ｍｏｌ／Ｌテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート含有プロピレンカーボネート溶液を用いたこととを除き、実施例１と同様の操作を行なうことにより、電気二重層キャパシタを得た。得られた電気二重層キャパシタの充電電圧は、２．５Ｖであり、放電容量は、０．１８ｍＡｈであった。
（実施例３）
（１）正極の作製
実施例１（１）と同様の操作を行なうことにより、正極を得た。
（２）負極作製用セパレータの作製
実施例１（１）と同様の操作を行なうことにより、負極作製用セパレータとしての円板状のガラス繊維製不織布（直径：１．４ｍｍ、厚さ：１００μｍ）を得た。
（３）負極作製用の電解液の調製
エチレンカーボネート（以下、「ＥＣ」という）とジエチルカーボネート（以下、「ＤＥＣ」という）とをＥＣ／ＤＥＣ（体積比）が１／１となるように混合した。得られた混合物に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）をその濃度が１ｍｏｌ／Ｌとなるように添加し、負極作製用の電解液を得た。
（４）負極の作製
活物質としてのハードカーボン〔平均粒子径：５μｍ、（株）クレハ製、商品名：カーボトロンＰ〕と、導電助剤としてのカーボンブラックと、バインダーとしてのＰＶＤＦとを、ハードカーボン／カーボンブラック／ＰＶＤＦ（質量比）が８７／３／１０となるように混合し、得られた混合物２．５ｇを溶媒としてのＮ−メチルピロリドン（以下、「ＮＭＰ」という）７．５ｇに懸濁することにより、固形分比率２５質量％のスラリーを得た。つぎに、集電体としての銅箔（厚さ：１５μｍ）１ｃｍ2あたりの前記スラリーの塗布量が２．７ｍｇ、当該スラリーの塗膜の厚さが１００μｍとなるようにドクターブレードを用いて銅箔の表面に塗布し、スラリーの塗膜を形成させた。
スラリーの塗膜を有する銅箔を乾燥機内で１２０℃にて３時間乾燥させた。つぎに、乾燥後のスラリーの塗膜を有する銅箔をローラープレス機（プレスギャップ：６０μｍ）で加圧することにより、負極板（厚さ：６０μｍ）を得た。得られた負極板を直径１．１ｍｍの円板状に打ち抜き、円板状のＬＩＣ用負極板を得た。
前記円板状の負極板のスラリーの塗膜と直径１．１ｍｍの円板状のリチウム金属箔（厚さ：５０μｍ）とが前記（２）で得られた円板状のガラス繊維製不織布を挟んで対向配置されるように、円板状の負極板と円板状のリチウム金属箔とを、円板状のガラス繊維製不織布を挟んで対向させて電極ユニットを得た。得られた電極ユニットをステンレス鋼製コインセルケース（セルサイズ：Ｒ２０３２）内に収容した。つぎに、前記（３）で得られた負極作製用の電解液０．５ｍＬを前記コインセルケース内に滴下した。その後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製ガスケットを介して前記コインセルケースの蓋を閉めて封口してセルを得た。得られたセルの初期電圧約３Ｖであった。つぎに、リチウム金属箔に対して０〜２．５Ｖの電圧範囲で０．１ｍＡ／ｃｍ2の電流で３回充放電を行なった。最後の放電では、０Ｖまで放電した後、０．２ｍＡｈまで充電した。セルを分解してリチウムイオンがドープされた負極（以下、「Ｌｉドープ負極」という）を取り出した。その後、負極をＥＣとＤＥＣとの混合溶媒〔ＥＣ／ＤＥＣ（体積比）：１／１〕で十分に洗浄して乾燥させた。
（５）セパレータの作製
厚さ３０μｍのガラス繊維製不織布を直径１．４ｍｍの円板状に打ち抜き、セパレータとしての円板状のガラス繊維製不織布（直径：１．４ｍｍ、厚さ：３０μｍ）を得た。
（６）電解質の調製
ＬｉＦＳＡとＮａＦＳＡとをＬｉＦＳＡ／ＮａＦＳＡ（モル比）が２／３となるように混合し、得られた混合物を当該混合物の融点７６℃以上に加熱することにより、電解質としてのＬｉＦＳＡとＮａＦＳＡとの共晶溶融塩〔ＬｉＦＳＡ／ＮａＦＳＡ（モル比）：２／３、融点：７６℃〕を得た。
（７）金属イオンキャパシタの作製
前記（１）で得られた正極および前記（４）で得られたＬｉドープ負極それぞれのスラリーの塗膜が前記（５）で得られた円板状のガラス繊維製不織布を挟んで対向配置されるように、正極とＬｉドープ負極とを、円板状のガラス繊維製不織布を挟んで対向させて電極ユニットを得た。得られた電極ユニットをステンレス鋼製コインセルケース（セルサイズ：Ｒ２０３２）内に収容した。つぎに、前記（６）で得られた共晶溶融塩０．５ｍＬを１００℃に加熱し、前記コインセルケース内に滴下した。その後、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製ガスケットを介して前記コインセルケースの蓋を閉めて封口して金属イオンキャパシタを得た。得られた金属イオンキャパシタの充電電圧は、４．２Ｖであり、放電容量は、０．１９ｍＡｈであった。
（比較例２）
実施例３において、電解質としてＬｉＦＳＡとＮａＦＳＡとの共晶溶融塩〔ＬｉＦＳＡ／ＮａＦＳＡ（モル比）：２／３、融点：７６℃〕を用いる代わりに実施例３（３）で得られた電解液を用いたことを除き、実施例３と同様の操作を行なうことにより、金属イオンキャパシタを得た。得られた金属イオンキャパシタの充電電圧は、４．２Ｖであり、放電容量は、０．１８ｍＡｈであった。
（試験例１）
実施例１〜３ならびに比較例１および２で得られた各キャパシタを、１５０℃の高温槽中に２４時間放置して各キャパシタの表面温度を安定させた後、各キャパシタの充電電圧まで０．１ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で充電し、０．１ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で放電して容量を調べた。その結果を表１に示す。
表１に示された結果から、実施例１および２で得られた電気二重層キャパシタは、１５０℃の高温環境下でも２５℃の温度環境下と同様の充電電圧および放電容量を得ることができることから、高温環境下でも正常に動作しており、良好に充放電を行なうことができることがわかる。これに対して、比較例１で得られた溶融塩キャパシタは、１５０℃の高温環境下では、充電中にセルが破裂してしまい、充放電を行なうことができなかった。なお、比較例１で得られた電気二重層キャパシタは、常温（２５℃）環境下では、良好に充放電を行なうことができることが確認できることから、充電中におけるセルの破裂は、高温環境下で電解液の分解が促進されたことに基づくものと考えられる。
表１に示された結果から、実施例３で得られた金属イオンキャパシタは、１５０℃の高温環境下でも２５℃の温度環境下と同様の充電電圧および放電容量を得ることができることから、高温環境下でも正常に動作しており、良好に充放電を行なうことができることがわかる。これに対して、比較例２で得られた金属イオンキャパシタは、１５０℃の高温環境下では、充電中にセルが破裂してしまい、充放電を行なうことができなかった。
（実施例４）
実施例１において、ＬｉＦＳＡとＫＦＳＡとＣｓＦＳＡとの共晶溶融塩を用いる代わりに、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩のうち、ＬｉＦＳＡとＫＦＳＡとＣｓＦＳＡとの共晶溶融塩以外の溶融塩を用いたことを除き、実施例１と同様の操作を行なうことにより、電気二重層キャパシタを得る。かかる電気二重層キャパシタも、実施例１で得られた電気二重層キャパシタと同様の性質が見られる。
（実施例５）
実施例３において、ＬｉＦＳＡとＮａＦＳＡとの共晶溶融塩を用いる代わりに、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩のうち、ＬｉＦＳＡとＮａＦＳＡとの共晶溶融塩以外の溶融塩を用いることを除き、実施例３と同様の操作を行なうことにより、金属イオンキャパシタを得る。かかる金属イオンキャパシタも、実施例３で得られた金属イオンキャパシタと同様の性質が見られる。
以上の結果から、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩を電解質とし、正極活物質として前記アニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させた正極と、負極活物質として前記カチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させた負極とを備えた溶融塩キャパシタ（実施例１〜３で得られた本発明の溶融塩キャパシタ）によれば、高温環境下で良好に充放電を行なうことができることがわかる。

Claims (7)

  1. 容器本体と蓋体とで密封された容器内に、正極と、負極と、電解質とセパレータとを有し、前記正極および前記負極の間に電解質が介在しているとともに、当該正極と当該負極とがセパレータを介して隔離されてなる溶融塩キャパシタであって、
    前記電解質が、ハロゲンアニオンおよびハロゲン原子を有する化合物のアニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンと、金属カチオンおよび有機カチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンとを含む溶融塩であり、
    前記正極が、正極活物質として前記アニオンを可逆的に保持する炭素材料を含有する正極材料を正極集電体に担持させてなる電極であり、
    前記負極が、負極活物質として前記カチオンを可逆的に保持する材料を含有する負極材料を負極集電体に担持させてなる電極であり、
    前記セパレータが、耐熱温度が１２０℃以上である材料からなる
    ことを特徴とする溶融塩キャパシタ。
  2. 前記アニオンが、ハロゲンアニオン、ハロゲン原子を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するアルキル基を有するアミドアニオン、ハロゲン原子を有するスルホン酸アニオンおよびハロゲン原子を有するアルキル基を有するスルホン酸アニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１に記載の溶融塩キャパシタ。
  3. 前記アニオンが、式（Ｉ）：
    〔Ｘ〕- （Ｉ）
    （式中、Ｘは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を示す）
    で表わされるハロゲンアニオン、式（ＩＩ）：

    （式中、Ｒ1およびＲ2はそれぞれ独立してハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基）
    で表わされるスルホニルアミドアニオンおよび式（ＩＩＩ）：

    （式中、Ｒ3は、ハロゲン原子またはハロゲン原子を有する炭素数１〜８のアルキル基を示す）
    で表わされるスルホン酸アニオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオンである請求項１または２に記載の溶融塩キャパシタ。
  4. 前記カチオンが、金属カチオンおよび有機オニウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンである請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融塩キャパシタ。
  5. 前記カチオンが、金属カチオン、三級オニウムカチオンおよび四級オニウムカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンである請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融塩キャパシタ。
  6. 前記カチオンが、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アルミニウムカチオン、銀カチオン、式（ＩＶ）：

    （式中、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基、Ａは硫黄原子を示す）
    で表わされるカチオン、式（Ｖ）：

    （式中、Ｒ7〜Ｒ10はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基または炭素数１〜８のアルキルオキシアルキル基、Ｂは窒素原子またはリン原子を示す）
    で表わされるカチオン、式（ＶＩ）：

    （式中、Ｒ11およびＲ12はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
    で表わされるイミダゾリウムカチオン、式（ＶＩＩ）：

    （式中、Ｒ13およびＲ14はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
    で表わされるイミダゾリニウムカチオン、式（ＶＩＩＩ）：

    （式中、Ｒ15は炭素数１〜８のアルキル基を示す）
    で表わされるピリジニウムカチオン、式（ＩＸ）：

    〔式中、Ｒ16およびＲ17はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基、Ｙは直接結合、酸素原子、メチレン基または式（Ｘ）：

    （式中、Ｒ18およびＲ19はそれぞれ独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す）
    で表わされるカチオンからなる群より選ばれた少なくとも１種のカチオンである請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶融塩キャパシタ。
  7. 前記カチオンを可逆的に保持する材料が、カチオンを可逆的に保持する炭素材料、ケイ素、スズ、ケイ素化合物、スズ化合物、前記金属カチオンを解離する金属窒化物および前記金属カチオンを解離するチタン酸金属化合物からなる群より選ばれた材料である請求項１〜６のいずれか一項に記載の溶融塩キャパシタ。
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