JP3220623B2 - 電解液およびそれを用いた電気化学素子 - Google Patents
電解液およびそれを用いた電気化学素子Info
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Description
二重層コンデンサ、イオンの電荷移動による充電/放電
機構を有する電池、エレクトロクロミック表示素子など
に使用する電解液およびそれを用いた電気化学素子に関
するものである。
ては、芳香族カルボン酸(フタル酸等)の第4級アンモ
ニウム塩を電解質としたもの(特開昭62−14571
5号公報)、マレイン酸の第4級アンモニウム塩を電解
質としたもの(特開昭62−145713号公報)、脂
肪族飽和モノカルボン酸(蟻酸等)の第4級アンモニウ
ム塩を電解質としたもの(特開昭62−226614号
公報)、脂肪族飽和ジカルボン酸(マロン酸等)の第4
級アンモニウム塩を電解質としたもの(特開昭62−2
248217号公報)、トリエチルアミン塩を電解質と
したもの(特開昭54−1024号公報)などが知られ
ている。
アンモニウム塩を電解質とした電解液は、第4級アンモ
ニウムの電気化学的な変質により水酸化物イオンが生じ
る場合がある。そして、この水酸化物イオンはコンデン
サを構成する材料である樹脂やゴム、金属を劣化させる
ため、コンデンサの寿命時間が短いという問題点を有し
ていた。
電解液は、その電導度が不十分であったため、コンデン
サを構成した場合、その高周波インピーダンスが高いと
いう問題点を有していた。
で、電導度が高く、電気化学的な変質時にも樹脂やゴ
ム、金属を劣化させたり、腐食させたりすることのない
電解液およびそれを用いた電気化学素子を提供すること
を目的とするものである。
に本発明の電解液は、(化3)で示される1,1−ジア
ルキルイミダゾリニウムおよびこれのアルキル置換体を
陽イオン成分とする塩を電解質としたもので、さらに本
発明の電気化学素子は前記電解液を用いるようにしたも
のである。
ル基であり、R4、R5は炭素数1〜3のアルキル基また
は水素原子、R3は炭素数1〜11のアルキル基または
水素原子である。R1〜R5の2つ以上は同じ炭素数のア
ルキル基でも良い。)
アルキルイミダゾリニウムおよびこれのアルキル置換体
を陽イオン成分とする塩はN−C−Nのアミジン基がア
ルキル化されているため、陽イオンのイオン解離が促進
され、これにより、アミン塩と比較して高い電導度が得
られる。
水酸化物イオンが生じた場合にも、水酸化物イオンとN
−C−Nのアミジン基との反応、分解開環により速やか
に電解生成物が消失するため、コンデンサを構成する材
料である樹脂やゴム、金属を劣化させたり、腐食させる
ことはなくなり、これにより、寿命時間の長いコンデン
サを構成できる。
1−ジアルキルイミダゾリニウムおよびこれのアルキル
置換体を陽イオン成分とする塩を電解質とした電解液で
ある。
ル基であり、R4、R5は炭素数1〜3のアルキル基また
は水素原子、R3は炭素数1〜11のアルキル基または
水素原子である。R1〜R5の2つ以上は同じ炭素数のア
ルキル基でも良い。)本発明の電解液に用いる1,1−
ジメチル−2−へプチルイミダゾリニウムおよびこれの
アルキル置換体の例としては、1,1−ジメチル−2−
へプチルイミダゾリニウム、1,1−ジメチル−2−
(−2’へプチル)イミダゾリニウム、1,1−ジメチ
ル−2−(−3’へプチル)イミダゾリニウム、1,1
−ジメチル−2−(−4’へプチル)イミダゾリニウ
ム、1,1−ジメチル−2−ドデシルイミダゾリニウ
ム、1,1−ジメチルイミダゾリニウム、1,1,2−
トリメチルイミダゾリニウム、1,1,2,4−テトラ
メチルイミダゾリニウム、1,1,2,5−テトラメチ
ルイミダゾリニウム、1,1,2,4,5−ペンタメチ
ルイミダゾリニウムなどが挙げられる。
1,1−ジメチル−2−ヘプチルイミダゾリニウム、
1,1−ジメチル−2−(3’ヘプチル)イミダゾリニ
ウム、1,1−ジメチルイミダゾリニウム、1,1,2
−トリメチルイミダゾリニウム、1,1,2,4−テト
ラメチルイミダゾリニウムである。
ポリカルボン酸(2〜4価):脂肪族ポリカルボン酸
[飽和ポリカルボン酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コ
ハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリ
ン酸、アゼライン酸、セバチン酸、1,6−デカンジカ
ルボン酸、5,6−デカンジカルボン酸:不飽和ポリカ
ルボン酸、例えばマレイン酸、フマル酸、イコタン
酸];芳香族ポリカルボン酸、例えばフタル酸、イソフ
タル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット
酸;脂環式ポリカルボン酸、例えばテトラヒドロフタル
酸(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸)、ヘキサ
ヒドロフタル酸;これらのポリカルボン酸のアルキル
(炭素数1〜3)もしくはニトロ置換体、例えばシトラ
コン酸、ジメチルマレイン酸、ニトロフタル酸(3−ニ
トロフタル酸、4−ニトロフタル酸);および硫黄含有
ポリカルボン酸、例えばチオプロピオン酸;モノカルボ
ン酸;脂肪族モノカルボン酸(炭素数1〜30)[飽和
モノカルボン酸、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプ
リル酸、ペラルゴン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ス
テアリン酸、ベヘン酸:不飽和モノカルボン酸、例えば
アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸];芳香族モノ
カルボン酸、例えば安息香酸、o−ニトロ安息香酸、p
−ニトロ安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸;オキシカル
ボン酸、例えばサリチル酸、マンデル酸、レゾルシン
酸;無機酸;リン酸、ホウ酸、4フッ化ホウ酸、過塩素
酸、6フッ化リン酸、6フッ化アンチモン酸、6フッ化
ヒ素酸などが例として挙げられる。これらのうちで好ま
しいのは、電導度が高く、かつ熱的にも安定なマレイン
酸、フタル酸、アジピン酸、安息香酸である。
イミダゾリニウムおよびこれのアルキル置換体との割合
は、電解液のpHにして、通常4〜11、好ましくは6
〜9である。この範囲外では、電解液の火花電圧が低下
する。
は、アルコール類[1価アルコール(ブチルアルコー
ル、ジアセトンアルコール、ベンジルアルコール、アミ
ノアルコールなど);2価アルコール(エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
ヘキシレングリコール、フェニルグリコールなど);3
価アルコール(グリセリン、3−メチルペンタン−1,
3,5−トリオールなど);ヘキシトールなど]、エー
テル類[(モノエーテル(エチレングリコールモノメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレ
ングリコールモノフェニルエーテルなど);ジエーテル
(エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリ
コールジエチルエーテル、ジ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エチルエーテルな
ど)など]、アミド類[ホルムアミド類(N−メチルホ
ルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジエチルホルムアミドなど);アセトアミド類(N−メ
チルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N
−エチルアセトアミド、N,N,−ジエチルアセトアミ
ドなど);プロピオンアミド類(N,N,−ジメチルプ
ロピオンアミドなど);ヘキサメチルホスホリルアミド
など]、オキサゾリジノン類(1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノン、3−メチルオキサゾリジン−2−オ
ンなど)、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン
およびこれら2種以上の混合物が挙げられる。
く、かつ熱的にも安定なエチレングリコール、1,3−
ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−メチルオキサゾ
リジン−2−オン、γ−ブチロラクトン単独およびこれ
らの群より選ばれる2種以上との混合溶媒である。そし
て、この中でも特に好ましいのは、γ−ブチロラクトン
単独、またはγ−ブチロラクトンとエチレングリコール
との混合溶媒であり、そのときのγ−ブチロラクトンの
含有量は、溶媒の重量に基づいて50〜100%が好ま
しい。なお、γ−ブチロラクトンの含有量が50%未満
では電導度が著しく低下するものである。
させることもできる。その含有量は電解液の重量に基づ
いて通常10%未満である。水の含有量が10%以上で
はガス発生が大きくなり、電解コンデンサの特性を著し
く劣化させる。
添加剤を混合しても良い。添加剤としては、リン系化合
物[リン酸、リン酸エステルなど]、ホウ酸系化合物
[ホウ酸、ホウ酸と多糖類(マンニット、ソルビット、
など)との錯化合物、ホウ酸と多価アルコール(エチレ
ングリコール、グリセリン、など)]との錯化合物、ニ
トロ化合物[p−ニトロ安息香酸、p−ニトロフェノー
ル、など]が挙げられる。
は、電解液の重量に基づいて通常1〜70重量%、好ま
しくは5〜40重量%である。この範囲外では電導度が
著しく低下する。
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以
下、部はすべて重量部を示す。
来例1〜2の電解液組成と30℃で測定した電導度を示
したものである。
例1〜5の電解液は、従来例2の電解液と比較して電導
度が高い。
1〜2の電解液を使用して巻き取り形のアルミ電解コン
デンサ(定格電圧35V−静電容量2200μF、サイ
ズ;φ16mm×L35mm)を作成した。アルミ引き
出しリードには両極共に陽極酸化処理を施し、封口ゴム
には硫黄加硫のブチルゴムを使用した。このアルミ電解
コンデンサに逆電圧−2.0Vを印加して、110℃の
恒温層中で劣化させ、封口部の外観を経時的に観察し
た。その結果を(表2)に示す。
施例1〜5の電解液は、1000時間経過した時点でも
リード線金属や封口ゴムの劣化による異常は観察されな
かった。
導度を示し、かつ電気化学的な変質が生じた場合でも、
樹脂やゴム、金属を劣化させたり、腐食させる等の不具
合もないもので、本発明の電解液を電解コンデンサに使
用した場合は、高周波インピーダンスが低く、かつ長寿
命で信頼性の高い電解コンデンサを得ることができる。
ンサ、イオンの電荷移動による充電/放電機構を有する
電池、エレクトロクロミック表示素子などに使用した場
合は、電解液と接触する樹脂やゴム、金属を劣化させた
り、腐食させる等の不具合もないため、信頼性の高い電
気化学素子を構成できるものである。
Claims (7)
- 【請求項1】 (化1)で示される1,1−ジアルキル
イミダゾリニウムおよびこれのアルキル置換体を陽イオ
ン成分とする塩を電解質とした電解液。 【化1】 (式中、R1、R2は炭素数1〜3のアルキル基であり、
R4、R5は炭素数1〜3のアルキル基または水素原子、
R3は炭素数1〜11のアルキル基または水素原子であ
る。R1〜R5の2つ以上は同じ炭素数のアルキル基でも
良い。) - 【請求項2】 1,1−ジアルキルイミダゾリニウムお
よびこれのアルキル置換体が1,1−ジメチル−2−ヘ
プチルイミダゾリニウム、1,1−ジメチル−2−(−
2’ヘプチル)イミダゾリニウム、1,1−ジメチル−
2−(3’ヘプチル)イミダゾリニウム、1,1−ジメ
チル−2−(4’ヘプチル)イミダゾリニウム、1,1
−ジメチル−2−ドデシルイミダゾリニウム、1,1−
ジメチルイミダゾリニウム、1,1,2−トリメチルイ
ミダゾリニウム、1,1,2,4−テトラメチルイミダ
ゾリニウム、1,1,2,5−テトラメチルイミダゾリ
ニウム、1,1,2,4,5−ペンタメチルイミダゾリ
ニウムから選ばれる1種以上である請求項1記載の電解
液。 - 【請求項3】 1,1−ジアルキルイミダゾリニウムお
よびこれのアルキル置換体を陽イオン成分とする塩を構
成する酸がカルボン酸、リン酸、モノまたはジアルキル
リン酸エステル、無機酸からなる群から選ばれる1種以
上である請求項1または2記載の電解液。 - 【請求項4】 1,1−ジアルキルイミダゾリニウムお
よびこれのアルキル置換体を陽イオン成分とする塩を構
成する酸がフタル酸および/またはマレイン酸である請
求項1〜3のいずれか一つに記載の電解液。 - 【請求項5】 溶媒としてγ−ブチロラクトンおよび/
またはエチレングリコールを含有する請求項1〜4のい
ずれか一つに記載の電解液。 - 【請求項6】 (化2)で示される1,1−ジアルキル
イミダゾリニウムおよびこれのアルキル置換体を陽イオ
ン成分とする塩を電解質とした電解液を用いてなる電気
化学素子。 【化2】 (式中、R1、R2は炭素数1〜3のアルキル基であり、
R4、R5は炭素数1〜3のアルキル基または水素原子、
R3は炭素数1〜11のアルキル基または水素原子であ
る。R1〜R5の2つ以上は同じ炭素数のアルキル基でも
良い。) - 【請求項7】 電気化学素子が電解コンデンサである請
求項6記載の電気化学素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19455095A JP3220623B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 電解液およびそれを用いた電気化学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19455095A JP3220623B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 電解液およびそれを用いた電気化学素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0945589A JPH0945589A (ja) | 1997-02-14 |
JP3220623B2 true JP3220623B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=16326406
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19455095A Expired - Lifetime JP3220623B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 電解液およびそれを用いた電気化学素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3220623B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9726008D0 (en) * | 1997-12-10 | 1998-02-04 | Secr Defence | Eletrolyte |
JP4998089B2 (ja) * | 2006-06-01 | 2012-08-15 | パナソニック株式会社 | 電気二重層キャパシタ |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP19455095A patent/JP3220623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0945589A (ja) | 1997-02-14 |
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