JP2014195017A - Electric power storage device - Google Patents

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JP2014195017A
JP2014195017A JP2013071146A JP2013071146A JP2014195017A JP 2014195017 A JP2014195017 A JP 2014195017A JP 2013071146 A JP2013071146 A JP 2013071146A JP 2013071146 A JP2013071146 A JP 2013071146A JP 2014195017 A JP2014195017 A JP 2014195017A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power storage device which enables the increase in an electrostatic capacitance of a negative electrode.SOLUTION: An electric power storage device comprises: a nonaqueous electrolytic solution containing ions and amine; a negative electrode capable of absorbing and desorbing ions included in the nonaqueous electrolytic solution; and a positive electrode opposed to the negative electrode through the nonaqueous electrolytic solution. As the amine, tertiary amine having an acid dissociation constant pKa of 0.1-13 or the like may be used preferably. As the ions, at least one kind of ions selected from a group consisting of alkali-metal ions, alkali-earth metal ions and onium ions may be used preferably.

Description

本発明は、蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to an electricity storage device.

従来、出力密度の高い蓄電デバイスとして電気二重層キャパシタが知られている。この電気二重層キャパシタは、通常、電解液に一対の活性炭電極を浸漬した構造を有している。しかしながら、この電気二重層キャパシタは、エネルギー密度が小さく、長時間の放電が必要とされる用途では設置スペースが大きくなるなど、不向きであり、高エネルギ密度化(高容量化)が検討されるようになった。高容量化の代表的な方法として、活性炭電極の比表面積の増大が考えられ、例えば、活性炭を種々の方法で処理することにより容量の増大化が図られた。   Conventionally, an electric double layer capacitor is known as an electricity storage device having a high output density. This electric double layer capacitor usually has a structure in which a pair of activated carbon electrodes are immersed in an electrolytic solution. However, this electric double layer capacitor is not suitable for applications where the energy density is small and long-time discharge is required, such as a large installation space, and higher energy density (higher capacity) will be considered. Became. As a typical method for increasing the capacity, it is conceivable to increase the specific surface area of the activated carbon electrode. For example, the capacity is increased by treating the activated carbon by various methods.

また、電解液についても、種々の検討がなされている。例えば、非水系溶媒と、リチウム塩と第四級アンモニウム塩を含み、塩濃度が電解液全体に対して3.0mol/dm3以下の電解液を用いると、正極の静電容量を高めることができるとされている(特許文献1参照)。また、例えば、LiBF4を含む1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(EMIBF4)を電解液として用いると、エネルギー密度を高め、特に、正極の静電容量を高めることができるとされている(非特許文献1参照)。 Various studies have also been made on electrolytic solutions. For example, when an electrolyte containing a non-aqueous solvent, a lithium salt and a quaternary ammonium salt and having a salt concentration of 3.0 mol / dm 3 or less with respect to the entire electrolyte, the capacitance of the positive electrode can be increased. It is supposed to be possible (see Patent Document 1). Further, for example, when 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMIBF 4 ) containing LiBF 4 is used as an electrolyte, the energy density can be increased, and in particular, the capacitance of the positive electrode can be increased. (See Non-Patent Document 1).

特開2008−283161号公報JP 2008-283161 A

Electrochemistry, Vol. 73. No.08 2005, 600-602Electrochemistry, Vol. 73.No.08 2005, 600-602

しかしながら、上述した特許文献1や非特許文献1に記載のものでは、正極の静電容量を高めることができるものの、負極の静電容量を高めることについては検討されていなかった。このため、負極の静電容量を高めることが望まれていた。   However, although the thing of the patent document 1 mentioned above and the nonpatent literature 1 can raise the electrostatic capacitance of a positive electrode, it was not examined about raising the electrostatic capacitance of a negative electrode. For this reason, it has been desired to increase the capacitance of the negative electrode.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、負極の静電容量を高めることのできる蓄電デバイスを提供することを主目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and a main object of the present invention is to provide an electricity storage device capable of increasing the capacitance of the negative electrode.

上述した目的を達成するために、本発明者らは、LiBF4などの電解質の他に、アミンを含む非水電解液を用いて蓄電デバイスを作製したところ、負極の静電容量を高めることができることを見いだし、本発明を完成するに至った In order to achieve the above-described object, the present inventors manufactured an electricity storage device using a non-aqueous electrolyte containing an amine in addition to an electrolyte such as LiBF 4. I found what I could do and came up with the present invention

即ち、本発明の蓄電デバイスは、
イオン及びアミンを含む非水電解液と、
前記非水電解液に含まれるイオンを吸着脱離可能な負極と、
前記非水電解液を介して前記負極と対向する正極と、
を備えたものである。
That is, the electricity storage device of the present invention is
A non-aqueous electrolyte containing ions and amines;
A negative electrode capable of adsorbing and desorbing ions contained in the non-aqueous electrolyte;
A positive electrode facing the negative electrode through the non-aqueous electrolyte,
It is equipped with.

この蓄電デバイスでは、負極の静電容量を高めることができる。こうした効果が得られる理由としては、例えば、非水電解液に含まれるイオンとアミンとの間に何らかの相互作用が働くことによって、負極表面へのイオンの吸着量が増加するためと推察される。   In this electricity storage device, the capacitance of the negative electrode can be increased. The reason why such an effect can be obtained is presumed that, for example, the amount of ions adsorbed on the negative electrode surface increases due to some interaction between ions contained in the non-aqueous electrolyte and the amine.

蓄電デバイス10の概略を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an outline of the electricity storage device 10. 実施例1及び比較例1,2の10サイクル目のサイクリックボルタモグラム。The cyclic voltammogram of the 10th cycle of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 実施例1及び比較例1,2の10サイクル目の負極の静電容量と電圧との関係を表すグラフ。The graph showing the relationship between the electrostatic capacitance and voltage of the negative electrode of the 10th cycle of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. 実施例1の16〜20サイクル目のサイクリックボルタモグラム。The cyclic voltammogram of the 16th-20th cycle of Example 1. FIG.

本発明の蓄電デバイスは、イオン及びアミンを含む非水電解液と、非水電解液に含まれるイオンを吸着脱離可能な負極と、非水電解液を介して負極と対向する正極と、を備えている。本発明の蓄電デバイスにおいて、非水電解液は、アニオンやカチオンといったイオンを含んでおり、負極は、非水電解液に含まれるイオンの吸着により蓄電し、正極は、非水電解液に含まれるイオンの吸着、インターカレーション又は電気化学反応のうち1以上により蓄電するものとしてもよい。即ち、本発明の蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタや、イオンキャパシタや、ハイブリッドキャパシタなどの電気化学キャパシタとして構成してもよい。以下、本発明の蓄電デバイスは、電気二重層キャパシタとして構成されているものを主として説明する。   An electricity storage device of the present invention comprises a non-aqueous electrolyte containing ions and amines, a negative electrode capable of adsorbing and desorbing ions contained in the non-aqueous electrolyte, and a positive electrode facing the negative electrode through the non-aqueous electrolyte. I have. In the electricity storage device of the present invention, the non-aqueous electrolyte contains ions such as anions and cations, the negative electrode stores electricity by adsorption of ions contained in the non-aqueous electrolyte, and the positive electrode is contained in the non-aqueous electrolyte. The battery may be charged by one or more of ion adsorption, intercalation, or electrochemical reaction. That is, the electricity storage device of the present invention may be configured as an electrochemical capacitor such as an electric double layer capacitor, an ion capacitor, or a hybrid capacitor. Hereinafter, the power storage device of the present invention will mainly be described as being configured as an electric double layer capacitor.

本発明の蓄電デバイスにおいて、非水電解液は、イオン及びアミンを含んでいる。非水電解液は、例えば、支持塩を含む有機溶媒にアミンを添加したものとしてもよい。こうした非水電解液では、支持塩を構成するアニオンやカチオンをイオンとして含む。支持塩を構成するアニオンとしては、例えば、PF6 -、BF4 -、ClO4 -、Br-、Cl-、F-等の無機アニオンのほか、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(TFSI) や、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(BETI)等のイミドアニオンなどが挙げられる。支持塩を構成するカチオンは、特に限定されるものではないが、例えば、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン及びオニウムイオンからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。アルカリ金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが好ましく、リチウムイオンがより好ましい。アルカリ土類金属イオンとしては、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオンなどが好ましい。オニウムイオンとしては、アンモニウムイオン(第四級アンモニウムイオン)や、ホスホニウムイオン、オキソニウムイオン、スルホニウムイオン、フルオロニウムイオン、クロロニウムイオン、ヨードニウムイオンなどが好ましく、アンモニウムイオンがより好ましい。アンモニウムイオンとしては、例えば、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオンなどの環状のアンモニウムイオンや、鎖状のアンモニウムイオン等が挙げられる。イミダゾリウムとしては、1−エチル−3−メチル−イミダゾリウム(EMI)、1−エチル−3−ブチルイミダゾリウム、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウム、1−メチル−3−オクチルイミダゾリウム、1−(ヒドロキシエチル)−3−メチルイミダゾリウムなどが挙げられる。ピリジニウムとしては、1−ブチル−3−メチルピリジニウムや1−ブチルピリジニウムなどが挙げられる。ピロリジニウムとしては、N,N−ジメチルプロピルピロリジニウム、N−メチル−N−エチルピロリジニウム、N−メチル−N−プロピルピロリジニウム(P13)、N−メチル−N−ブチルピロリジニウム(P14)などが挙げられる。ピペリジニウムとしては、N,N−ジメチルプロピルピペリジニウム、N−メチル−N−エチルピペリジニウム、N−メチル−N−プロピルピペリジニウム(PP13)、N−メチル−N−ブチルピペリジニウム(PP14)などが挙げられる。鎖状のアンモニウムとしては、N,N,N−トリエチル−N−メチルアンモニウム(TEMA)、N,N,N−トリメチル−N−プロピルアンモニウム(TMPA)、N,N−ジエチル−N−メチル−N−(2−メトキシエチル)アンモニウム、N,N−ジメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムなどが挙げられる。アニオンとカチオンの組み合わせは特に限定されないが、例えば、LiBF4やTEMA・BF4などが好ましい。支持塩の濃度としては、0.1〜2.0Mであることが好ましく、0.8〜1.8Mであることがより好ましい。有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類や、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトンなどの環状エステル類、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル類、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどのエーテル類、アセトニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、などのフラン類、スルホラン、テトラメチルスルホランなどのスルホラン類、1,3−ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン類などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。 In the electricity storage device of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution contains ions and amines. The nonaqueous electrolytic solution may be obtained by adding an amine to an organic solvent containing a supporting salt, for example. Such a nonaqueous electrolytic solution contains anions and cations constituting the supporting salt as ions. Examples of the anion constituting the supporting salt include inorganic anions such as PF 6 , BF 4 , ClO 4 , Br , Cl and F , bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI), Examples thereof include imide anions such as bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (BETI). The cation constituting the supporting salt is not particularly limited, but is preferably at least one selected from the group consisting of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, and onium ions. As the alkali metal ion, lithium ion, sodium ion, potassium ion and the like are preferable, and lithium ion is more preferable. As alkaline earth metal ions, calcium ions, strontium ions, barium ions and the like are preferable. As the onium ions, ammonium ions (quaternary ammonium ions), phosphonium ions, oxonium ions, sulfonium ions, fluoronium ions, chloronium ions, iodonium ions, and the like are preferable, and ammonium ions are more preferable. Examples of ammonium ions include cyclic ammonium ions such as imidazolium ions, pyridinium ions, pyrrolidinium ions, piperidinium ions, and chain ammonium ions. Examples of imidazolium include 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMI), 1-ethyl-3-butylimidazolium, 1-methyl-3-propylimidazolium, 1-methyl-3-octylimidazolium, 1 -(Hydroxyethyl) -3-methylimidazolium etc. are mentioned. Examples of pyridinium include 1-butyl-3-methylpyridinium and 1-butylpyridinium. Examples of pyrrolidinium include N, N-dimethylpropylpyrrolidinium, N-methyl-N-ethylpyrrolidinium, N-methyl-N-propylpyrrolidinium (P13), N-methyl-N-butylpyrrolidinium ( P14). As piperidinium, N, N-dimethylpropylpiperidinium, N-methyl-N-ethylpiperidinium, N-methyl-N-propylpiperidinium (PP13), N-methyl-N-butylpiperidinium ( PP14) and the like. Examples of chain ammonium include N, N, N-triethyl-N-methylammonium (TEMA), N, N, N-trimethyl-N-propylammonium (TMPA), and N, N-diethyl-N-methyl-N. -(2-methoxyethyl) ammonium, N, N-dimethylammonium, tetrabutylammonium and the like can be mentioned. The combination of an anion and a cation is not particularly limited, and for example, LiBF 4 and TEMA · BF 4 are preferable. The concentration of the supporting salt is preferably 0.1 to 2.0M, and more preferably 0.8 to 1.8M. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, and chloroethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl-n-butyl carbonate, and methyl-t-. Chain carbonates such as butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, t-butyl-i-propyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyllactone and γ-valerolactone, methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyric acid Chain esters such as methyl, ethers such as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane and diethoxyethane, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, tetrahydrofuran, Examples include furans such as methyltetrahydrofuran, sulfolanes such as sulfolane and tetramethylsulfolane, and dioxolanes such as 1,3-dioxolane and methyldioxolane. These may be used alone or in combination.

アミンは、特に限定されるものでなく、メチルアミンやエチルアミン、フェニルアミン、ベンジルアミン、エチレンジアミン、ペンタン−1,2,5トリイルトリアミンなどの第一級アミンでもよいし、ジメチルアミンやジエチルアミン、エチルメチルアミン、ピロリジン、ピペリジン、モルホリン、ピロール、ピリジンなどの第二級アミンでもよいし、トリメチルアミンやトリエチルアミン、N−エチル−Nメチルブタン−1−アミン、N−ブチルジメチルアミン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、1−エチルピロリジン、1−(3−シアノプロピル)ピロリジンや、4−メチルモルホリンなどの第三級アミンでもよいが、例えば第三級アミンを好適に用いることができる。また、アミンは、脂肪族アミンでもよいし、脂環族アミンでもよいし、芳香族アミンでもよいが、脂肪族アミン及び脂環族アミンが好ましい。負極の静電容量をより高めることができるからである。なお、窒素に結合する鎖状の炭化水素基は、直鎖でもよいし分岐鎖を有するものでもよい。鎖状の炭化水素基の炭素数は、1以上10以下や、1以上5以下などとしてもよい。炭素数が比較的小さいものでは、プロピレンカーボネートのような極性の高い溶媒に対する溶解性を高めることができる。また、鎖状の炭化水素基は、シアノ基などの置換基を有していてもよい。   The amine is not particularly limited, and may be a primary amine such as methylamine, ethylamine, phenylamine, benzylamine, ethylenediamine, pentane-1,2,5-triyltriamine, dimethylamine, diethylamine, and ethyl. Secondary amines such as methylamine, pyrrolidine, piperidine, morpholine, pyrrole and pyridine may be used, trimethylamine, triethylamine, N-ethyl-N methylbutan-1-amine, N-butyldimethylamine, N, N-diisopropylethylamine, Tertiary amines such as 1-ethylpyrrolidine, 1- (3-cyanopropyl) pyrrolidine and 4-methylmorpholine may be used. For example, tertiary amines can be preferably used. The amine may be an aliphatic amine, an alicyclic amine, or an aromatic amine, but an aliphatic amine and an alicyclic amine are preferable. This is because the capacitance of the negative electrode can be further increased. The chain hydrocarbon group bonded to nitrogen may be a straight chain or a branched chain. The chain hydrocarbon group may have 1 to 10 carbon atoms or 1 to 5 carbon atoms. When the number of carbon atoms is relatively small, the solubility in a highly polar solvent such as propylene carbonate can be increased. Further, the chain hydrocarbon group may have a substituent such as a cyano group.

この、アミンは、酸解離定数pKaが、0.1以上13以下であることが好ましい。このうち、7以上であることがより好ましく、9以上であることがさらに好ましい。また、12以下であるものとしてもよく、11以下であるものとしてもよい。こうしたものでは、そのルイス塩基性により、負極の静電容量をより高めることができる。なお、pKaの一例を挙げると、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン(DBN)のpKaは12.7であり、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)のpKaは12.5であり、N,N−ジイソプロピルエチルアミンのpKaは11であり、ジエチルアミンのpKaは10.9であり、トリエチルアミンのpKaは10.7であり、エチルアミンのpKaは10.6であり、N−ブチルジメチルアミンのpKaは9.84であり、トリメチルアミンのpKaは9.8であり、アンモニアのpKaは9.3であり、4−メチルモルホリンのpKaは7.4であり、ピロールのpKaは0.4である。DBNやDBUは、有機化合物系の塩基(非金属系)で容易に入手できる試薬において、特に強い塩基性を示すものとして知られている。   The amine preferably has an acid dissociation constant pKa of 0.1 or more and 13 or less. Among these, it is more preferable that it is 7 or more, and it is further more preferable that it is 9 or more. Also, it may be 12 or less, or 11 or less. In such a thing, the electrostatic capacity of a negative electrode can be raised more according to the Lewis basicity. As an example of pKa, pKa of 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene (DBN) is 12.7, and 1,8-diazabicyclo [5.4.0]. The pKa of undec-7-ene (DBU) is 12.5, the pKa of N, N-diisopropylethylamine is 11, the pKa of diethylamine is 10.9, and the pKa of triethylamine is 10.7, The pKa of ethylamine is 10.6, the pKa of N-butyldimethylamine is 9.84, the pKa of trimethylamine is 9.8, the pKa of ammonia is 9.3, and the pKa of 4-methylmorpholine Is 7.4, and the pKa of pyrrole is 0.4. DBN and DBU are known to exhibit particularly strong basicity among reagents that can be easily obtained with organic compound bases (non-metallic bases).

アミンの濃度としては、0.1M以上5M以下であることが好ましく、0.8M以上1.8M以下であることがより好ましい。また、アミンの溶解量は、負極で吸着脱離されるイオンの溶解量に対して、0.1モル当量以上5モル当量以下が好ましく、0.5モル当量以上2モル当量以下がより好ましい。0.1モル当量以上であれば、イオンとアミンとの間に十分に相互作用が働くと考えられ、5モル当量以下であれば、アミンが多くなりすぎない。なお、負極で吸着脱離されるイオンの濃度は、上述した支持塩を構成するアニオンとカチオンの比率が1:1の場合には、支持塩の濃度と同じである。   The amine concentration is preferably from 0.1 M to 5 M, and more preferably from 0.8 M to 1.8 M. The amine dissolution amount is preferably 0.1 molar equivalent or more and 5 molar equivalent or less, and more preferably 0.5 molar equivalent or more and 2 molar equivalent or less with respect to the dissolution amount of ions adsorbed and desorbed at the negative electrode. If it is 0.1 molar equivalent or more, sufficient interaction is considered to work between the ion and the amine, and if it is 5 molar equivalent or less, the amount of amine is not excessive. The concentration of ions adsorbed and desorbed on the negative electrode is the same as the concentration of the supporting salt when the ratio of the anion and cation constituting the supporting salt is 1: 1.

本発明の蓄電デバイスにおいて、負極は、例えば負極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものとしてもよい。負極活物質は、非水電解液に含まれるイオンを吸着脱離可能であることが好ましく、カチオンを吸着脱離可能であることが好ましい。こうした負極活物質としては、例えば、比表面積の大きな炭素材料としてもよい。炭素材料としては、例えば、活性炭や活性炭素繊維、ケッチェンブラックなどが挙げられ、このうち、活性炭が好ましい。炭素材料の比表面積は、例えば、100m2/g以上であることが好ましく、500m2/g以上であることがより好ましい。比表面積が100m2/g以上であれば、イオンの吸着脱離をより多く行うことができ 、放電容量をより高めることができる。 In the electricity storage device of the present invention, the negative electrode is prepared by, for example, mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like negative electrode material on the surface of the current collector. And it is good also as what was compressed and formed so that the electrode density might be raised as needed. The negative electrode active material is preferably capable of adsorbing and desorbing ions contained in the nonaqueous electrolytic solution, and preferably capable of adsorbing and desorbing cations. As such a negative electrode active material, for example, a carbon material having a large specific surface area may be used. Examples of the carbon material include activated carbon, activated carbon fiber, and ketjen black. Among these, activated carbon is preferable. The specific surface area of the carbon material is, for example, preferably 100 m 2 / g or more, and more preferably 500 m 2 / g or more. If the specific surface area is 100 m 2 / g or more, more ions can be adsorbed and desorbed, and the discharge capacity can be further increased.

導電材は、電極性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、カーボンナノチューブ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。結着材は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。活物質、導電材、結着材を分散させる溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。また、水に分散剤、増粘剤等を加え、SBRなどのラテックスで活物質をスラリー化してもよい。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの多糖類を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。塗布方法としては、例えば、アプリケータロールなどのローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレイド方式、スピンコーティング、バーコータなどが挙げられ、これらのいずれかを用いて任意の厚さ・形状とすることができる。集電体としては、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状については、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。集電体の厚さは、例えば1〜500μmのものが用いられる。   The conductive material is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the electrode performance. For example, graphite such as natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite) or artificial graphite, acetylene black, carbon black, ketjen A mixture of one or more of black, carbon whisker, carbon nanotube, needle coke, carbon fiber, metal (such as copper, nickel, aluminum, silver, and gold) can be used. The binder serves to bind the active material particles and the conductive material particles. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), a fluorine-containing resin such as fluororubber, polypropylene, Thermoplastic resins such as polyethylene, ethylene propylene diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR) and the like can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the solvent for dispersing the active material, conductive material and binder include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethylenetriamine, N, N-dimethylamino. Organic solvents such as propylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran can be used. Moreover, a dispersing agent, a thickener, etc. may be added to water, and an active material may be slurried with latex, such as SBR. As the thickener, for example, polysaccharides such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose can be used alone or as a mixture of two or more. Examples of the application method include roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, and the like, and any of these can be used to obtain an arbitrary thickness and shape. Current collectors include aluminum, copper, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, etc., as well as aluminum and copper for the purpose of improving adhesion, conductivity and oxidation resistance. What processed the surface of copper etc. with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used. For these, the surface can be oxidized. Examples of the shape of the current collector include foil, film, sheet, net, punched or expanded, lath, porous, foam, and formed fiber group. The thickness of the current collector is, for example, 1 to 500 μm.

本発明の蓄電デバイスにおいて、正極は、例えば正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものとしてもよい。正極活物質は、アニオンを吸蔵放出可能なものであることが好ましく、例えば、炭素材料や金属酸化物などが挙げられる。炭素材料としては、黒鉛、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、ニッケル、コバルト、マンガンなどの遷移金属を含むリチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。正極に用いられる導電材、結着材、溶剤などは、それぞれ負極で例示したものを用いることができる。正極の集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状は、負極と同様のものを用いることができる。   In the electricity storage device of the present invention, the positive electrode is prepared by, for example, mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, and adding a suitable solvent to form a paste-like positive electrode material on the surface of the current collector. And it is good also as what was compressed and formed so that the electrode density might be raised as needed. The positive electrode active material is preferably a material capable of occluding and releasing anions, and examples thereof include carbon materials and metal oxides. Examples of the carbon material include graphite, carbon black, activated carbon, and the like. Examples of the metal oxide include lithium transition metal composite oxides containing transition metals such as nickel, cobalt, and manganese. As the conductive material, binder, solvent, and the like used for the positive electrode, those exemplified for the negative electrode can be used. Current collectors of the positive electrode include aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, etc., as well as aluminum and titanium for the purpose of improving adhesion, conductivity and oxidation resistance. What processed the surface of copper etc. with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used. For these, the surface can be oxidized. The shape of the current collector can be the same as that of the negative electrode.

本発明の蓄電デバイスは、負極と正極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、蓄電デバイスの使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ガラス繊維製のガラスフィルタや、ポリプロピレン製不織布、ポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の薄い微多孔膜が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。   The electricity storage device of the present invention may include a separator between the negative electrode and the positive electrode. The separator is not particularly limited as long as it is a composition that can withstand the use range of the electricity storage device. For example, glass fiber glass filters, polypropylene nonwoven fabrics, polymer nonwoven fabrics such as polyphenylene sulfide nonwoven fabrics, polyethylene and polypropylene, etc. A thin microporous film of an olefin resin can be mentioned. These may be used alone or in combination.

本発明の蓄電デバイスの形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、電気自動車等に用いる大型のものなどに適用してもよい。   The shape of the electricity storage device of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a coin type, a button type, a sheet type, a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a square type. Moreover, you may apply to the large sized thing etc. which are used for an electric vehicle etc.

こうした蓄電デバイスでは、負極の静電容量を高めることができる。こうした効果が得られる理由としては、例えば、非水電解液に含まれるイオンとアミンとの間に何らかの相互作用が働くことによって、負極表面へのイオンの吸着量が増加するためと推察される。   In such an electricity storage device, the capacitance of the negative electrode can be increased. The reason why such an effect can be obtained is presumed that, for example, the amount of ions adsorbed on the negative electrode surface increases due to some interaction between ions contained in the non-aqueous electrolyte and the amine.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

以下では、蓄電デバイスを具体的に作製した例について、実施例として説明する。   Below, the example which produced the electrical storage device concretely is demonstrated as an Example.

[実施例1]
1.蓄電デバイス(セル)の作製
非水電解液は、以下のように調整した。まず、1Mのリチウムテトラフルオロボレート(LiBF4)のプロピレンカーボネート(PC)溶液(富山薬品化学工業)を準備した。この溶液に、第三級アミンであるN−ブチルジメチルアミン(東京化成工業)を、非水電解液中の支持塩(LiBF4)に対して1モル当量となるように混合し、非水電解液を調整した。
[Example 1]
1. Production of electricity storage device (cell) The non-aqueous electrolyte was adjusted as follows. First, a 1M lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) solution in propylene carbonate (PC) (Toyama Chemical Co., Ltd.) was prepared. To this solution, tertiary amine N-butyldimethylamine (Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was mixed so as to be 1 molar equivalent with respect to the supporting salt (LiBF 4 ) in the non-aqueous electrolyte, and non-aqueous electrolysis. The liquid was adjusted.

電極は、以下のように作製した。まず、活物質としての活性炭(MSP−20、関西熱化学株式会社、BET:2000m2/g)と、導電材としてのアセチレンブラックと、結着材としてのPVDF粉末とを、85:5:10の割合で混合し、乳鉢で混錬し、成形装置を用いてシート化した。得られたシートから、直径1.2cmの円形のシートを打ち抜いて、負極を作製した。また、得られたシートから、直径1.6cmの円形のシートを打ち抜いて、正極を作製した。 The electrode was produced as follows. First, activated carbon (MSP-20, Kansai Thermochemical Co., Ltd., BET: 2000 m 2 / g) as an active material, acetylene black as a conductive material, and PVDF powder as a binder, 85: 5: 10 The mixture was kneaded in a mortar and formed into a sheet using a molding apparatus. From the obtained sheet, a circular sheet having a diameter of 1.2 cm was punched to produce a negative electrode. In addition, a circular sheet having a diameter of 1.6 cm was punched out from the obtained sheet to produce a positive electrode.

得られた非水電解液、負極及び正極を用いて、次のように蓄電デバイスを作製した。図1は、3電極セルとして構成された蓄電デバイス10の構成を表す説明図である。まず、アルミニウム製の円筒基体12に集電部材32を接続した。そして、円筒基体12の上面中央に設けられたキャビティ14に、負極16とセパレータ18と正極20とをこの順に積層した。次に、キャビティ14の内周に密接するように絶縁リング22を配置し、キャビティ14に1mLの非水電解液36を注入し、絶縁リング22の内周に導電性の押圧部材33を挿入した。なお、絶縁リング22は、図示しない貫通孔が上下方向に設けられ、非水電解液36が流通可能となっている。続いて、押圧部材33の上部中央に設けられた支柱に導電性の押圧バネ34を挿通した。次に、円筒基体12の上面にパッキン28及び絶縁リング29を配置し、その上に導電性の蓋26を配置した。蓋26は、あらかじめ、集電部材37を接続し、側面が絶縁体でコーティングされた参照極42を挿入したものである。そして、図示しない挟持部材で円筒基体12の下面と蓋26の上面とを挟持し、円筒基体12と蓋26とが近接する方向に力を加えて固定した。最後に、参照極42の先端が非水電解液36に接触するよう、参照極42の高さを調整して、蓄電デバイス10とした。この蓄電デバイス10は、集電部材32と円筒基体12と負極16とが一体化されて負極側となり、集電部材37と蓋26と押圧バネ34と押圧部材33と正極20とが一体化されて正極側となり、参照極42が参照極側となる。このとき、押圧部材33、正極20、セパレータ18及び負極16にかかる押圧力は、押圧バネ34によって、適切な力に調整されている。なお、蓄電デバイス10は、負極16と正極20と参照極42とが、絶縁リング22及び絶縁リング29により絶縁されている。また、セパレータにはポリエチレンセパレーター(旭化成社製)を、参照極には非水溶媒系参照電極(Ag/Ag+)(ビーエーエス社製)を用いた。セルの作製は、アルゴン置換グローブボックス中で行った。 Using the obtained non-aqueous electrolyte, negative electrode, and positive electrode, an electricity storage device was produced as follows. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an electricity storage device 10 configured as a three-electrode cell. First, the current collecting member 32 was connected to the aluminum cylindrical base 12. And the negative electrode 16, the separator 18, and the positive electrode 20 were laminated | stacked in this order in the cavity 14 provided in the upper surface center of the cylindrical base | substrate 12. FIG. Next, the insulating ring 22 is disposed so as to be in close contact with the inner periphery of the cavity 14, 1 mL of the nonaqueous electrolytic solution 36 is injected into the cavity 14, and the conductive pressing member 33 is inserted into the inner periphery of the insulating ring 22. . The insulating ring 22 is provided with through holes (not shown) in the vertical direction so that the non-aqueous electrolyte 36 can flow. Subsequently, a conductive pressing spring 34 was inserted through a support provided at the upper center of the pressing member 33. Next, the packing 28 and the insulating ring 29 were disposed on the upper surface of the cylindrical substrate 12, and the conductive lid 26 was disposed thereon. The lid 26 is obtained by connecting a current collecting member 37 and inserting a reference electrode 42 whose side surface is coated with an insulator in advance. Then, the lower surface of the cylindrical substrate 12 and the upper surface of the lid 26 were sandwiched by a clamping member (not shown), and fixed by applying a force in the direction in which the cylindrical substrate 12 and the lid 26 approach each other. Finally, the height of the reference electrode 42 was adjusted so that the tip of the reference electrode 42 was in contact with the nonaqueous electrolytic solution 36 to obtain the electricity storage device 10. In the electricity storage device 10, the current collecting member 32, the cylindrical base 12, and the negative electrode 16 are integrated to become the negative electrode side, and the current collecting member 37, the lid 26, the pressing spring 34, the pressing member 33, and the positive electrode 20 are integrated. And the reference electrode 42 is on the reference electrode side. At this time, the pressing force applied to the pressing member 33, the positive electrode 20, the separator 18, and the negative electrode 16 is adjusted to an appropriate force by the pressing spring 34. In the electricity storage device 10, the negative electrode 16, the positive electrode 20, and the reference electrode 42 are insulated by the insulating ring 22 and the insulating ring 29. In addition, a polyethylene separator (Asahi Kasei Co., Ltd.) was used as the separator, and a nonaqueous solvent-based reference electrode (Ag / Ag + ) (manufactured by BAS) was used as the reference electrode. The cell was produced in an argon-substituted glove box.

2.サイクリックボルタンメトリー(CV)の測定
CV測定は、電気化学測定システム(北斗電工社製、HZ−3000)を用いて行った。負極の静電容量を調べるため、自然電位からLi基準換算で1.5Vまでの電位範囲の間で測定を行った。走査速度は0.5mV/sとした。そして、10サイクル目のCV測定における通過電気量を走査電位範囲で割ることにより負極の静電容量を算出した。
2. Measurement of cyclic voltammetry (CV) CV measurement was performed using an electrochemical measurement system (HZ-3000, manufactured by Hokuto Denko). In order to investigate the electrostatic capacity of the negative electrode, the measurement was performed between a natural potential and a potential range of 1.5 V in terms of Li standard. The scanning speed was 0.5 mV / s. Then, the capacitance of the negative electrode was calculated by dividing the passing electricity amount in the CV measurement at the 10th cycle by the scanning potential range.

[実施例2,3]
N−ブチルジメチルアミンを1−エチルピロリジン(和光純薬工業)に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2のセルを作製し、CV測定を行った。N−ブチルジメチルアミンを1−(3−シアノプロピル)ピロリジン(東京化成工業)に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例3のセルを作製し、CV測定を行った。
[Examples 2 and 3]
A cell of Example 2 was produced in the same manner as Example 1 except that N-butyldimethylamine was changed to 1-ethylpyrrolidine (Wako Pure Chemical Industries), and CV measurement was performed. A cell of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that N-butyldimethylamine was changed to 1- (3-cyanopropyl) pyrrolidine (Tokyo Chemical Industry), and CV measurement was performed.

[実施例4,5]
N−ブチルジメチルアミンを4−メチルモルホリン(東京化成工業)に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例4のセルを作製し、CV測定を行った。また、4−メチルモルホリン(東京化成工業)の量を、非水電解液中の支持塩に対して1モル当量から2モル当量に変えた以外は、実施例4と同様にして実施例5のセルを作製し、CV測定を行った。
[Examples 4 and 5]
A cell of Example 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that N-butyldimethylamine was changed to 4-methylmorpholine (Tokyo Chemical Industry), and CV measurement was performed. Moreover, Example 4 was performed in the same manner as Example 4 except that the amount of 4-methylmorpholine (Tokyo Chemical Industry) was changed from 1 molar equivalent to 2 molar equivalents with respect to the supporting salt in the nonaqueous electrolytic solution. A cell was prepared and CV measurement was performed.

[実施例6]
N−ブチルジメチルアミンの量を、非水電解液中の支持塩に対して1モル当量から0.5モル当量に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例6のセルを作製し、CV測定を行った。
[Example 6]
A cell of Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of N-butyldimethylamine was changed from 1 molar equivalent to 0.5 molar equivalent with respect to the supporting salt in the nonaqueous electrolytic solution. CV measurement was performed.

[実施例7]
N−ブチルジメチルアミンを1−メチルピロール(東京化成工業)に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例7のセルを作製し、CV測定を行った。
[Example 7]
A cell of Example 7 was produced in the same manner as in Example 1 except that N-butyldimethylamine was changed to 1-methylpyrrole (Tokyo Chemical Industry), and CV measurement was performed.

[実施例8]
1MのLiBF4のPC溶液を、1Mの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・BF4)のPC溶液(富山薬品化学工業)に変え、N−ブチルジメチルアミンを4−メチルモルホリン(東京化成工業)に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例8のセルを作製し、CV測定を行った。
[Example 8]
1M LiBF 4 PC solution was changed to 1M triethylmethylammonium tetrafluoroborate (TEMA BF 4 ) PC solution (Toyama Pharmaceutical), and N-butyldimethylamine was changed to 4-methylmorpholine (Tokyo Chemical Industry) A cell of Example 8 was produced in the same manner as in Example 1 except that it was changed to CV measurement.

[実施例9]
N−ブチルジメチルアミンをN,N−ジイソプロピルエチルアミン(東京化成工業)に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例9のセルを作製し、CV測定を行った。なお、この実施例9では、非水電解液の調整にあたり、一晩撹拌したが、N,N−ジイソプロピルエチルアミンのPC溶媒に対する溶解性が低く2層に分離した為、リチウム塩が溶解している層を非水電解液として用いた。
[Example 9]
A cell of Example 9 was produced in the same manner as in Example 1 except that N-butyldimethylamine was changed to N, N-diisopropylethylamine (Tokyo Chemical Industry), and CV measurement was performed. In Example 9, the non-aqueous electrolyte was prepared by stirring overnight. However, the solubility of N, N-diisopropylethylamine in the PC solvent was low, and the lithium salt was dissolved because it was separated into two layers. The layer was used as a non-aqueous electrolyte.

[比較例1,2]
N−ブチルジメチルアミンを含まない非水電解液を用いた以外は、実施例1と同様にして比較例1のセルを作製し、CV測定を行った。また、4−メチルモルホリンを含まない非水電解液を用いた以外は、実施例8と同様にして比較例2のセルを作製し、CV測定を行った。
[Comparative Examples 1 and 2]
A cell of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that a nonaqueous electrolytic solution containing no N-butyldimethylamine was used, and CV measurement was performed. Moreover, the cell of the comparative example 2 was produced similarly to Example 8 except having used the non-aqueous electrolyte solution which does not contain 4-methylmorpholine, and CV measurement was performed.

[実験結果]
表1には、実施例1〜9及び比較例1,2の負極の静電容量(10サイクル目)を示した。なお、この表1には、非水電解液中のアミンの種類、構造式、支持塩に対するモル当量や、支持塩の種類も示した。また、図2には、実施例1及び比較例1,2の10サイクル目のサイクリックボルタモグラムを示した。図3には、実施例1及び比較例1,2の10サイクル目の負極の静電容量と電圧との関係を表すグラフを示した。図4には、実施例1の16〜20サイクル目のサイクリックボルタモグラムを示した。
[Experimental result]
Table 1 shows the capacitance (10th cycle) of the negative electrodes of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2. Table 1 also shows the type of amine in the non-aqueous electrolyte, the structural formula, the molar equivalent to the supporting salt, and the type of supporting salt. FIG. 2 shows the cyclic voltammograms of the 10th cycle of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the capacitance and voltage of the negative electrode in the 10th cycle of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 4 shows a cyclic voltammogram of the 16th to 20th cycles of Example 1.

Figure 2014195017
Figure 2014195017

まず、支持塩としてLiBF4を用いた実施例1〜7,9及び比較例1を比較すると、アミンを添加しなかった比較例1では負極の静電容量は90F/gであったのに対して、アミンを含む実施例1〜7,9では負極の静電容量は122〜260F/gと高くなった。このことから、アミンを添加することで、負極の静電容量を高めることができることがわかった。 First, comparing Examples 1 to 7, 9 and Comparative Example 1 using LiBF 4 as the supporting salt, the negative electrode had a capacitance of 90 F / g in Comparative Example 1 in which no amine was added. In Examples 1 to 7 and 9 containing amine, the capacitance of the negative electrode was as high as 122 to 260 F / g. From this, it was found that the capacitance of the negative electrode can be increased by adding amine.

このうち、アミンの溶解量が同一(支持塩に対して1モル当量)で、アミンの種類が異なる実施例1〜4,7を比較すると、pKaが9.84であるN−ブチルジメチルアミンを用いた実施例1や、pKaがN−ブチルジメチルアミンと同程度以上と考えられる1−エチルピロリジンや1−(3−シアノプロピルピロリジン)を用いた実施例2,3では負極の静電容量が特に高かった。また、pKaが7.4である4−メチルモルホリンを用いた実施例4では負極の静電容量が次に高く、pKaが0.4程度と考えられる1−メチルピロールを用いた実施例7では負極の静電容量がその次に高かった。以上より、アミンは、pKaが、例えば0.1以上であることが好ましく、7以上であることがより好ましく、9以上であることがさらに好ましいと推察された。また、負極の静電容量が特に高かった実施例1のアミンは脂肪族アミンであり、負極の静電容量が特に高かった実施例2,3及び次に高かった比較例4のアミンは脂環族アミンであった。このことから、アミンは、脂肪族アミン又は脂環族アミンであることが好ましいと推察された。   Among these, when Examples 1 to 4 and 7 having the same amine dissolution amount (1 molar equivalent with respect to the supporting salt) and different types of amines were compared, N-butyldimethylamine having a pKa of 9.84 was obtained. In Example 1 used and Examples 2 and 3 using 1-ethylpyrrolidine or 1- (3-cyanopropylpyrrolidine) whose pKa is considered to be equal to or higher than that of N-butyldimethylamine, the capacitance of the negative electrode is high. It was particularly expensive. In Example 4 using 4-methylmorpholine having a pKa of 7.4, the negative electrode has the next highest capacitance, and in Example 7 using 1-methylpyrrole considered to have a pKa of about 0.4. The negative electrode had the next highest capacitance. From the above, it was speculated that the amine has a pKa of, for example, preferably 0.1 or more, more preferably 7 or more, and even more preferably 9 or more. Further, the amine of Example 1 in which the capacitance of the negative electrode was particularly high was an aliphatic amine, and the amines of Examples 2 and 3 in which the capacitance of the negative electrode was particularly high and the next comparative example 4 were alicyclic. It was a group amine. From this, it was speculated that the amine is preferably an aliphatic amine or an alicyclic amine.

また、アミンの種類が同一(4−メチルモルホリン)で、添加量が異なる実施例4,5を比較すると、添加量が多い実施例5のほうが、負極の静電容量が高かった。また、アミンの種類が同一(N−ブチルジメチルアミン)で、添加量が異なる実施例1,6を比較すると、添加量が多い実施例1のほうが、負極の静電容量が高かった。以上より、アミンの溶解量を増やすことで、負極の静電容量を高めることができると推察された。   Further, when Examples 4 and 5 having the same amine type (4-methylmorpholine) and different addition amounts were compared, Example 5 having a higher addition amount had a higher capacitance of the negative electrode. Further, when Examples 1 and 6 having the same amine type (N-butyldimethylamine) and different addition amounts were compared, Example 1 having a larger addition amount had a higher capacitance of the negative electrode. From the above, it was speculated that the capacitance of the negative electrode could be increased by increasing the amount of amine dissolved.

さらに、実施例9では、pKaが11であるN,N−ジイソプロピルエチルアミンを用いているが、負極の静電容量が低かった。この理由は、N,N−ジイソプロピルエチルアミンは、非水電解液に対する溶解性が低く、非水電解液に溶解しているアミンの量が少ないためと推察された。このことから、アミンは、非水電解液に対する溶解度が高いものであることが好ましいと推察された。   Further, in Example 9, N, N-diisopropylethylamine having a pKa of 11 was used, but the capacitance of the negative electrode was low. This is presumably because N, N-diisopropylethylamine has low solubility in the non-aqueous electrolyte and the amount of amine dissolved in the non-aqueous electrolyte is small. From this, it was speculated that the amine preferably has a high solubility in the non-aqueous electrolyte.

次に、支持塩としてTEMA・BF4を用いた実施例8及び比較例2を比較すると、アミンを添加しなかった比較例2では、負極の静電容量は、130F/gであるのに対して、アミンを含む実施例8では、負極の静電容量は170F/gと高くなった。このことから、支持塩に含まれるカチオンは、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンに限定されず、オニウムイオンなどでもよいことがわかった。 Next, comparing Example 8 and Comparative Example 2 using TEMA · BF 4 as the supporting salt, in Comparative Example 2 in which no amine was added, the capacitance of the negative electrode was 130 F / g. In Example 8 containing amine, the capacitance of the negative electrode was as high as 170 F / g. From this, it was found that the cation contained in the supporting salt is not limited to alkali metal ions or alkaline earth metal ions but may be onium ions.

また、図2や図4に示すように、実施例1のものでは、サイクリックボルタモグラムが非常に安定していた。また、実施例2〜9についても同様であった。このことから、本発明の蓄電デバイスは、サイクル特性も良好であると推察された。   As shown in FIGS. 2 and 4, the cyclic voltammogram was very stable in the example 1. Moreover, it was the same also about Examples 2-9. From this, it was speculated that the power storage device of the present invention also has good cycle characteristics.

10 蓄電デバイス、12 円筒基体、14 キャビティ、16 負極、18 セパレータ、20 正極、22 絶縁リング、26 蓋、28 パッキン、29 絶縁リング、32,37 集電部材、33 押圧部材、34 押圧バネ、36 非水電解液、42 参照極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power storage device, 12 Cylindrical base | substrate, 14 Cavity, 16 Negative electrode, 18 Separator, 20 Positive electrode, 22 Insulating ring, 26 Lid, 28 Packing, 29 Insulating ring, 32, 37 Current collecting member, 33 Pressing member, 34 Pressing spring, 36 Nonaqueous electrolyte, 42 reference electrode.

Claims (8)

イオン及びアミンを含む非水電解液と、
前記非水電解液に含まれるイオンを吸着脱離可能な負極と、
前記非水電解液を介して前記負極と対向する正極と、
を備えた蓄電デバイス。
A non-aqueous electrolyte containing ions and amines;
A negative electrode capable of adsorbing and desorbing ions contained in the non-aqueous electrolyte;
A positive electrode facing the negative electrode through the non-aqueous electrolyte,
An electricity storage device.
前記アミンは、酸解離定数pKaが、0.1以上13以下である、請求項1に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 1, wherein the amine has an acid dissociation constant pKa of 0.1 or more and 13 or less. 前記アミンは、第三級アミンである、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 1, wherein the amine is a tertiary amine. 前記イオンは、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン及びオニウムイオンからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the ions are one or more selected from the group consisting of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, and onium ions. 前記非水電解液において、前記アミンの溶解量は、前記イオンの溶解量に対して0.5モル当量以上2モル当量以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   5. The electricity storage device according to claim 1, wherein in the non-aqueous electrolyte, the amine is dissolved in an amount of 0.5 molar equivalent or more and 2 molar equivalents or less with respect to the ion dissolution amount. . 前記アミンは、脂肪族アミン及び脂環族アミンのうち少なくとも一方である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 1, wherein the amine is at least one of an aliphatic amine and an alicyclic amine. 前記アミンは、窒素に結合する鎖状の炭化水素基が全て直鎖である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to any one of claims 1 to 6, wherein all of the chain hydrocarbon groups bonded to nitrogen are linear in the amine. 前記蓄電デバイスは、電気化学キャパシタである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。   The electricity storage device according to claim 1, wherein the electricity storage device is an electrochemical capacitor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092664A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 大塚化学株式会社 Nonaqueous electrolyte solution for electric double layer capacitors

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01289235A (en) * 1988-05-17 1989-11-21 Hitachi Condenser Co Ltd Electric double layer capacitor
JPH06333598A (en) * 1993-05-26 1994-12-02 Tokin Corp Electrolyte for lithium secondary battery
JPH08236155A (en) * 1995-02-27 1996-09-13 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2000311839A (en) * 1999-04-26 2000-11-07 Mitsubishi Chemicals Corp Electrolytic solution for electrochemical capacitor, and electrochemical capacitor using the same
JP2002158036A (en) * 2000-09-07 2002-05-31 Merck Patent Gmbh Organic amine as additive of electrochemical battery
JP2004186246A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Honda Motor Co Ltd Electric double layer capacitor
JP2007080589A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Ube Ind Ltd New composite electrolyte film

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01289235A (en) * 1988-05-17 1989-11-21 Hitachi Condenser Co Ltd Electric double layer capacitor
JPH06333598A (en) * 1993-05-26 1994-12-02 Tokin Corp Electrolyte for lithium secondary battery
JPH08236155A (en) * 1995-02-27 1996-09-13 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery
JP2000311839A (en) * 1999-04-26 2000-11-07 Mitsubishi Chemicals Corp Electrolytic solution for electrochemical capacitor, and electrochemical capacitor using the same
JP2002158036A (en) * 2000-09-07 2002-05-31 Merck Patent Gmbh Organic amine as additive of electrochemical battery
JP2004186246A (en) * 2002-11-29 2004-07-02 Honda Motor Co Ltd Electric double layer capacitor
JP2007080589A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Ube Ind Ltd New composite electrolyte film

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092664A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 大塚化学株式会社 Nonaqueous electrolyte solution for electric double layer capacitors
CN107112145A (en) * 2014-12-11 2017-08-29 大塚化学株式会社 Double layer capacitor nonaqueous electrolytic solution
US10593488B2 (en) 2014-12-11 2020-03-17 Otsuka Chemical Co., Ltd. Nonaqueous electrolytic solution for electric double layer capacitors
CN107112145B (en) * 2014-12-11 2020-07-07 大塚化学株式会社 Nonaqueous electrolyte solution for electric double layer capacitor

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