JP3583118B2 - 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 - Google Patents
電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3583118B2 JP3583118B2 JP2002182269A JP2002182269A JP3583118B2 JP 3583118 B2 JP3583118 B2 JP 3583118B2 JP 2002182269 A JP2002182269 A JP 2002182269A JP 2002182269 A JP2002182269 A JP 2002182269A JP 3583118 B2 JP3583118 B2 JP 3583118B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- solid electrolyte
- polymer solid
- parts
- driving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 25
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 title claims description 23
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims description 20
- 239000003792 electrolyte Chemical class 0.000 claims description 29
- -1 heterocyclic ethers Chemical class 0.000 claims description 25
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical class O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 229930188620 butyrolactone Natural products 0.000 claims description 7
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 7
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920013820 alkyl cellulose Polymers 0.000 claims 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 6
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MSCFFVKVOXIVGT-UHFFFAOYSA-M hydron;phthalate;tetraethylazanium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC.OC(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O MSCFFVKVOXIVGT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JRRDISHSXWGFRF-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2-ethoxyethoxy)ethoxy]-2-methoxyethane Chemical compound CCOCCOCCOCCOC JRRDISHSXWGFRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZWVMKLQNYGKLJ-UHFFFAOYSA-N 1-[2-[2-(2-ethoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]-2-methoxyethane Chemical compound CCOCCOCCOCCOCCOC YZWVMKLQNYGKLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N butan-1-amine Chemical compound CCCCN HQABUPZFAYXKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIWAQLJGPBVORC-UHFFFAOYSA-N ethylmethylamine Chemical compound CCNC LIWAQLJGPBVORC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N nonanedioic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCC(O)=O BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical compound CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 2
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N thiocyanic acid Chemical compound SC#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HNVRIVKDRYGTED-UHFFFAOYSA-N 1,1-diethylpiperidin-1-ium Chemical compound CC[N+]1(CC)CCCCC1 HNVRIVKDRYGTED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon Chemical compound CN1CCN(C)C1=O CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZVBBTZJMSWGTK-UHFFFAOYSA-N 1-[2-(2-butoxyethoxy)ethoxy]butane Chemical compound CCCCOCCOCCOCCCC KZVBBTZJMSWGTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxy-2-(2-ethoxyethoxy)ethane Chemical compound CCOCCOCCOCC RRQYJINTUHWNHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BELGHMWMXFCZTP-UHFFFAOYSA-N 3-ethyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CCN1CCOC1=O BELGHMWMXFCZTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDKSTFXHMBGCPG-UHFFFAOYSA-N 4,4-dimethyl-1,3-dioxane Chemical compound CC1(C)CCOCO1 GDKSTFXHMBGCPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OHLUUHNLEMFGTQ-UHFFFAOYSA-N N-methylacetamide Chemical compound CNC(C)=O OHLUUHNLEMFGTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- BDMOUAQPRGTJKW-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl(triethyl)azanium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)C1CCCCC1 BDMOUAQPRGTJKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCKMSHYCAFVSGW-UHFFFAOYSA-N cyclohexyl(trimethyl)azanium Chemical compound C[N+](C)(C)C1CCCCC1 HCKMSHYCAFVSGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- ZJHQDSMOYNLVLX-UHFFFAOYSA-N diethyl(dimethyl)azanium Chemical compound CC[N+](C)(C)CC ZJHQDSMOYNLVLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol monoethyl ether Chemical compound CCOCCOCCO XXJWXESWEXIICW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- SPIRLRLDNDTCBQ-UHFFFAOYSA-L dipotassium;2,2,3,3,4,4-hexafluoropentanedioate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C([O-])=O SPIRLRLDNDTCBQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N dipropylamine Chemical compound CCCNCCC WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- XPJRQAIZZQMSCM-UHFFFAOYSA-N heptaethylene glycol Polymers OCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO XPJRQAIZZQMSCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- YAMHXTCMCPHKLN-UHFFFAOYSA-N imidazolidin-2-one Chemical compound O=C1NCCN1 YAMHXTCMCPHKLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- NNCAWEWCFVZOGF-UHFFFAOYSA-N mepiquat Chemical compound C[N+]1(C)CCCCC1 NNCAWEWCFVZOGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 1
- ZWRDBWDXRLPESY-UHFFFAOYSA-N n-benzyl-n-ethylethanamine Chemical compound CCN(CC)CC1=CC=CC=C1 ZWRDBWDXRLPESY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C QEMXHQIAXOOASZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSBSFAARYOCBHB-UHFFFAOYSA-N tetrapropylammonium Chemical compound CCC[N+](CCC)(CCC)CCC OSBSFAARYOCBHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N triethyl(methyl)azanium Chemical compound CC[N+](C)(CC)CC SEACXNRNJAXIBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJPVWQWOOQYHCB-UHFFFAOYSA-N triethyl(phenyl)azanium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)C1=CC=CC=C1 JJPVWQWOOQYHCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNEOHLHCKGUAEB-UHFFFAOYSA-N trimethylphenylammonium Chemical compound C[N+](C)(C)C1=CC=CC=C1 ZNEOHLHCKGUAEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFTHZRPMJXBUME-UHFFFAOYSA-N tripropylamine Chemical compound CCCN(CCC)CCC YFTHZRPMJXBUME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、産業分野の発展によりエレクトロニクス素子の高性能化、高信頼化が求められている。特に、電解液を使用するコンデンサや電池などの電気化学素子は、漏液、デバイスへの実装、加工性などの点で多くの問題があり、従来より電解液の固体化が検討されている。この中で、高分子固体電解質は無機系の電解質に比べ、イオン伝導率がはるかに小さいにも拘らず、軽量で柔軟性、成形性などの機械的性能の面において優れているので注目を集めている。
【0003】
この高分子固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンオキシド(PEO)とリチウム塩の複合体(イオン伝導率:100℃で〜10−4S/cm)[Polymer,14,586(1973)]、トリオール型ポリエチレンオキシドのジイソシアネート架橋物ポリマー−金属塩複合体(イオン伝導率:30℃で10−5S/cm)[特開昭62−48716号公報]、ポリメタクリル酸オリゴオキシエチレン・メタクリル酸アルカリ金属塩共重合体の対イオン固定固体電解質(イオン伝導率:室温で10−7S/cm)[Polymer Reprints Japan,35,583(1986)]などが報告されている。また、実際に電解コンデンサに適用した例としては、シロキサン−アルキレンオキサイド・コポリマーとポリエチレンオキサイドの混合物とアルカリ金属塩などの複合体(イオン伝導率:室温で10−5〜10−6S/cm)[特表平1−503425号公報]が報告されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの高分子固体電解質は、室温におけるイオン伝導率が小さく、電解コンデンサへ適用した場合、損失が大きく十分な特性が得られなかった。
【0005】
本発明は、このような問題点を解決するもので、室温におけるイオン伝導度が大きく、かつコンデンサを構成したときアルミニウム箔と反応せず、成形性ならびに長寿命化の点で優れた電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質は、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、カルボン酸のアミン塩およびカルボン酸の第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上である電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により構成したものである。
【0007】
上記構成によれば、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、カルボン酸のアミン塩およびカルボン酸の第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上である電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成しているもので、この電解質組成物の硬化物におけるヒドロキシプロピルアルキルセルロースは加熱もしくは常温で架橋し、それと同時に電解質塩を溶かし込んだ溶剤が架橋物のマトリクス中に取り込まれるため、室温におけるイオン伝導度が大きなものを得ることができ、また電解質組成物の硬化物はコンデンサを構成したときアルミニウム箔と反応することもなく、成形性ならびに長寿命化の点で優れたものを得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明では、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成する。溶剤のブチロラクトン類としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、3−メチル−1,3−オキサゾリジン−2−オン、3−エチル−1,3−オキサゾリジン−2−オンなどが挙げられ、鎖状エーテル類としては、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−エトキシメトキシエタン、メチルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、エチルグライム、エチルジグライム、ブチルジグライムなど、グリコールエーテル(エチルセルソルブ、エチルカルビトール、ブチルセルソルブ、ブチルカルビトールなど)などが挙げられ、複素環式エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサンなどが挙げられる。また、必要により加えられるその他の溶剤としては、水、アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール、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、1,4−ブタンジオール、グリセリンなど)、ポリオキシアルキレンポリオール(エチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリオキシエチレン、オキシプロピレングリコールならびに、これら2種以上の併用)、アミド溶剤(N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルピロリジノンなど)、カーボネート溶剤(プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなど)、イミダゾリジノン溶剤(1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなど)などが挙げられる。
【0009】
以上溶剤として例示したもののうち、好ましいものはブチロラクトン類のうちでは、γ−ブチロラクトンおよび3−メチル−1,3−オキサゾリジノン−2−オン、鎖状エーテル類のうちでは、メチルトリグライム、メチルテトラグライムおよびグリコールエーテル、ならびに複素環式エーテル類のうちでは、1,3−ジオキソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサンから選ばれる1種以上である。必要により加えられるその他の溶剤を併用する場合は、溶剤の全量に対し20重量%以下とするのがよい。これら以外の溶剤では高分子固体電解質の伝導度が低下し、良好なコンデンサ性能が得られない。
【0010】
また電解質としては金属塩、アミン塩、アンモニウム塩および第4級アンモニウム塩が挙げられる。これらは2種以上併用しても良い。金属塩としてはI族、またはII族の金属の塩が挙げられ、中でも陽イオン半径の小さいLi,NaおよびKの塩が好ましい。
【0011】
これらの金属塩を構成する陰イオンとしてはチオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、フルオロホウ酸イオンなどが挙げられ、これらのうちで、チオシアン酸イオン以外のものが好ましい。
【0012】
アミン塩を構成するアミンとしては、1級アミン(メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミンなど)、2級アミン(ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、ジフェニルアミンなど)、3級アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリフェニルアミンなど)が挙げられる。
【0013】
第四級アンモニウム塩を構成する第四級アンモニウムとしては、テトラアルキルアンモニウム(テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム、N,N−ジメチルピロリジウムなど)、アリールトリアルキルアンモニウム(フェニルトリメチルアンモニウム、フェニルトリエチルアンモニウム、フェニルメチルジエチルアンモニウムなど)、シクロヘキシルトリアルキルアンモニウム(シクロヘキシルトリメチルアンモニウム、シクロヘキシルトリエチルアンモニウムなど)、N,N−ジアルキルピペリジニウム(N,N−ジメチルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウムなど)などが挙げられる。
【0014】
アミン塩および第四級アンモニウム塩を構成する酸としては、ホウ酸、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、チオシアン酸、テトラフルオロホウ酸、リン酸、スルホン酸(アリールスルホン酸など)およびカルボン酸(マレイン酸、フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、安息香酸、ブチルオクタン二酸、蟻酸など)などが挙げられる。
これら電解質塩として例示したもののうち好ましいものは、カルボン酸のアミン塩もしくはカルボン酸の第四級アンモニウム塩である。
【0015】
本発明においてヒドロキシプロピルアルキルセルロースとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルブチルセルロースなどが挙げられ、これらのうち、ヒドロキシプロピルメチルセルロースが好ましい。
【0016】
高分子固体電解質における電解質組成物の構成成分の割合(重量基準)については、電解質塩は溶剤100部に対し通常0.1〜50部であり、好ましくは1.0〜40部である。この範囲外ではイオン伝導度が低い。ヒドロキシプロピルアルキルセルロースは溶剤に対し1〜30部であり、好ましくは1〜20部、より好ましくは1〜15部である。
【0017】
また、高分子固体電解質における電解質組成物には、組成物の全重量に対し20部以下の範囲で樹脂を添加してもよい。樹脂としては「10889の化学商品」(化学工業日報社刊)703〜782頁記載のものが使用できる。これらのうちでは、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイドおよびポリビニルピロリドンが好ましい。
【0018】
高分子固体電解質における電解質組成物の製法を例示すると、溶剤と電解質塩とヒドロキシプロピルアルキルセルロースとにより、1つの電解質組成物が得られ、そしてこの電解質組成物を加熱によって硬化させることにより高分子固体電解質が得られる。
【0019】
また、高分子固体電解質は副資材と複合化することができる。この複合化は高分子固体電解質における電解質組成物を副資材に含浸させて、次いで硬化させればよい。副資材としてはフィルム、紙、布、不織布等が挙げられる。
【0020】
次に電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成する電解質組成物の固化前の組成を示す。(部は重量部を表す)
(実施例1)
(a)γ−ブチロラクトン(100部)
(b)フタル酸モノテトラエチルアンモニウム(25部)
(c)ヒドロキシプロピルメチルセルロース(5部)
(実施例2)
(a)3−メチル−1,3−オキサゾリジン−2−オン(100部)
(b)フタル酸モノテトラエチルアンモニウム(25部)
(c)ヒドロキシプロピルメチルセルロース(10部)
実施例1〜2における高分子固体電解質構成用電解質組成物を70℃に加熱して高分子固体電解質を得た。これらはすべて室温および100℃で優れた形状保持性を示す。
【0021】
比較例1としてはヘキサフルオログルタール酸カリウムに、3×10−5g/モル濃度のポリエチレンオキサイドを50%、ポリエチレングリコール350ダルトン・シロキサンを40%、スチレンを10%溶かし、カリウム塩をエチレンオキサイド繰り返し単位1モル当たり0.04モルの濃度としたポリマー電解質液を作り、このポリマー電解質液を105℃で8時間放置することにより硬化させた。
【0022】
比較例2としてはフタル酸モノテトラエチルアンモニウムをγ−ブチロラクトンに溶かして塩濃度を25wt%とした電解液を作った。
以上のようにして得られた本発明の実施例1、実施例2および比較例1の固体電解質のイオン伝導度を、白金を電極としたインピーダンス測定をすることにより求めた。また純度99.99%のアルミニウム箔を陽極とし、かつ白金を陰極として定電流条件で火花発生電圧を求めた。
【0023】
上記電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質のイオン伝導度と火花発生電圧の測定結果を(表1)に示した。
【0024】
【表1】
(表1)から明らかなように、本発明の実施例1、実施例2は比較例1に比べ室温におけるイオン伝導度を大きなものとすることができる。
【0025】
次に、本発明の実施例1の固体電解質および比較例2の電解液を上部を開放したサンプル瓶に入れ、125℃で1時間加熱し重量減を測定した。
上記電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質と電解液の揮発減量結果を、電解液の重量減を1とした場合の各高分子固体電解質の重量減で表し、(表2)に示した。
【0026】
【表2】
(表2)から明らかなように、本発明の実施例の構成による電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質は溶媒の揮発防止能が高いことがわかる。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成しているもので、この電解質組成部の硬化物におけるヒドロキシプロピルアルキルセルロースは加熱もしくは常温で架橋し、それと同時に電解質塩を溶かし込んだ溶剤が架橋物のマトリクス中に取り込まれるため、室温におけるイオン伝導度も大きなものを得ることができ、また電解質組成物の硬化物はコンデンサを構成したときアルミニウム箔と反応することもなく、成形性ならびに長寿命化の点で優れたものを得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、産業分野の発展によりエレクトロニクス素子の高性能化、高信頼化が求められている。特に、電解液を使用するコンデンサや電池などの電気化学素子は、漏液、デバイスへの実装、加工性などの点で多くの問題があり、従来より電解液の固体化が検討されている。この中で、高分子固体電解質は無機系の電解質に比べ、イオン伝導率がはるかに小さいにも拘らず、軽量で柔軟性、成形性などの機械的性能の面において優れているので注目を集めている。
【0003】
この高分子固体電解質としては、たとえば、ポリエチレンオキシド(PEO)とリチウム塩の複合体(イオン伝導率:100℃で〜10−4S/cm)[Polymer,14,586(1973)]、トリオール型ポリエチレンオキシドのジイソシアネート架橋物ポリマー−金属塩複合体(イオン伝導率:30℃で10−5S/cm)[特開昭62−48716号公報]、ポリメタクリル酸オリゴオキシエチレン・メタクリル酸アルカリ金属塩共重合体の対イオン固定固体電解質(イオン伝導率:室温で10−7S/cm)[Polymer Reprints Japan,35,583(1986)]などが報告されている。また、実際に電解コンデンサに適用した例としては、シロキサン−アルキレンオキサイド・コポリマーとポリエチレンオキサイドの混合物とアルカリ金属塩などの複合体(イオン伝導率:室温で10−5〜10−6S/cm)[特表平1−503425号公報]が報告されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの高分子固体電解質は、室温におけるイオン伝導率が小さく、電解コンデンサへ適用した場合、損失が大きく十分な特性が得られなかった。
【0005】
本発明は、このような問題点を解決するもので、室温におけるイオン伝導度が大きく、かつコンデンサを構成したときアルミニウム箔と反応せず、成形性ならびに長寿命化の点で優れた電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質は、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、カルボン酸のアミン塩およびカルボン酸の第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上である電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により構成したものである。
【0007】
上記構成によれば、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、カルボン酸のアミン塩およびカルボン酸の第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上である電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成しているもので、この電解質組成物の硬化物におけるヒドロキシプロピルアルキルセルロースは加熱もしくは常温で架橋し、それと同時に電解質塩を溶かし込んだ溶剤が架橋物のマトリクス中に取り込まれるため、室温におけるイオン伝導度が大きなものを得ることができ、また電解質組成物の硬化物はコンデンサを構成したときアルミニウム箔と反応することもなく、成形性ならびに長寿命化の点で優れたものを得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明では、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成する。溶剤のブチロラクトン類としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、3−メチル−1,3−オキサゾリジン−2−オン、3−エチル−1,3−オキサゾリジン−2−オンなどが挙げられ、鎖状エーテル類としては、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−エトキシメトキシエタン、メチルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、エチルグライム、エチルジグライム、ブチルジグライムなど、グリコールエーテル(エチルセルソルブ、エチルカルビトール、ブチルセルソルブ、ブチルカルビトールなど)などが挙げられ、複素環式エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサンなどが挙げられる。また、必要により加えられるその他の溶剤としては、水、アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール、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、1,4−ブタンジオール、グリセリンなど)、ポリオキシアルキレンポリオール(エチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリオキシエチレン、オキシプロピレングリコールならびに、これら2種以上の併用)、アミド溶剤(N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルピロリジノンなど)、カーボネート溶剤(プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなど)、イミダゾリジノン溶剤(1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンなど)などが挙げられる。
【0009】
以上溶剤として例示したもののうち、好ましいものはブチロラクトン類のうちでは、γ−ブチロラクトンおよび3−メチル−1,3−オキサゾリジノン−2−オン、鎖状エーテル類のうちでは、メチルトリグライム、メチルテトラグライムおよびグリコールエーテル、ならびに複素環式エーテル類のうちでは、1,3−ジオキソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサンから選ばれる1種以上である。必要により加えられるその他の溶剤を併用する場合は、溶剤の全量に対し20重量%以下とするのがよい。これら以外の溶剤では高分子固体電解質の伝導度が低下し、良好なコンデンサ性能が得られない。
【0010】
また電解質としては金属塩、アミン塩、アンモニウム塩および第4級アンモニウム塩が挙げられる。これらは2種以上併用しても良い。金属塩としてはI族、またはII族の金属の塩が挙げられ、中でも陽イオン半径の小さいLi,NaおよびKの塩が好ましい。
【0011】
これらの金属塩を構成する陰イオンとしてはチオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、フルオロホウ酸イオンなどが挙げられ、これらのうちで、チオシアン酸イオン以外のものが好ましい。
【0012】
アミン塩を構成するアミンとしては、1級アミン(メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミンなど)、2級アミン(ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミン、ジフェニルアミンなど)、3級アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリフェニルアミンなど)が挙げられる。
【0013】
第四級アンモニウム塩を構成する第四級アンモニウムとしては、テトラアルキルアンモニウム(テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、メチルトリエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム、N,N−ジメチルピロリジウムなど)、アリールトリアルキルアンモニウム(フェニルトリメチルアンモニウム、フェニルトリエチルアンモニウム、フェニルメチルジエチルアンモニウムなど)、シクロヘキシルトリアルキルアンモニウム(シクロヘキシルトリメチルアンモニウム、シクロヘキシルトリエチルアンモニウムなど)、N,N−ジアルキルピペリジニウム(N,N−ジメチルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウムなど)などが挙げられる。
【0014】
アミン塩および第四級アンモニウム塩を構成する酸としては、ホウ酸、過塩素酸、トリフルオロメタンスルホン酸、チオシアン酸、テトラフルオロホウ酸、リン酸、スルホン酸(アリールスルホン酸など)およびカルボン酸(マレイン酸、フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、安息香酸、ブチルオクタン二酸、蟻酸など)などが挙げられる。
これら電解質塩として例示したもののうち好ましいものは、カルボン酸のアミン塩もしくはカルボン酸の第四級アンモニウム塩である。
【0015】
本発明においてヒドロキシプロピルアルキルセルロースとしては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシプロピルプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルブチルセルロースなどが挙げられ、これらのうち、ヒドロキシプロピルメチルセルロースが好ましい。
【0016】
高分子固体電解質における電解質組成物の構成成分の割合(重量基準)については、電解質塩は溶剤100部に対し通常0.1〜50部であり、好ましくは1.0〜40部である。この範囲外ではイオン伝導度が低い。ヒドロキシプロピルアルキルセルロースは溶剤に対し1〜30部であり、好ましくは1〜20部、より好ましくは1〜15部である。
【0017】
また、高分子固体電解質における電解質組成物には、組成物の全重量に対し20部以下の範囲で樹脂を添加してもよい。樹脂としては「10889の化学商品」(化学工業日報社刊)703〜782頁記載のものが使用できる。これらのうちでは、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイドおよびポリビニルピロリドンが好ましい。
【0018】
高分子固体電解質における電解質組成物の製法を例示すると、溶剤と電解質塩とヒドロキシプロピルアルキルセルロースとにより、1つの電解質組成物が得られ、そしてこの電解質組成物を加熱によって硬化させることにより高分子固体電解質が得られる。
【0019】
また、高分子固体電解質は副資材と複合化することができる。この複合化は高分子固体電解質における電解質組成物を副資材に含浸させて、次いで硬化させればよい。副資材としてはフィルム、紙、布、不織布等が挙げられる。
【0020】
次に電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成する電解質組成物の固化前の組成を示す。(部は重量部を表す)
(実施例1)
(a)γ−ブチロラクトン(100部)
(b)フタル酸モノテトラエチルアンモニウム(25部)
(c)ヒドロキシプロピルメチルセルロース(5部)
(実施例2)
(a)3−メチル−1,3−オキサゾリジン−2−オン(100部)
(b)フタル酸モノテトラエチルアンモニウム(25部)
(c)ヒドロキシプロピルメチルセルロース(10部)
実施例1〜2における高分子固体電解質構成用電解質組成物を70℃に加熱して高分子固体電解質を得た。これらはすべて室温および100℃で優れた形状保持性を示す。
【0021】
比較例1としてはヘキサフルオログルタール酸カリウムに、3×10−5g/モル濃度のポリエチレンオキサイドを50%、ポリエチレングリコール350ダルトン・シロキサンを40%、スチレンを10%溶かし、カリウム塩をエチレンオキサイド繰り返し単位1モル当たり0.04モルの濃度としたポリマー電解質液を作り、このポリマー電解質液を105℃で8時間放置することにより硬化させた。
【0022】
比較例2としてはフタル酸モノテトラエチルアンモニウムをγ−ブチロラクトンに溶かして塩濃度を25wt%とした電解液を作った。
以上のようにして得られた本発明の実施例1、実施例2および比較例1の固体電解質のイオン伝導度を、白金を電極としたインピーダンス測定をすることにより求めた。また純度99.99%のアルミニウム箔を陽極とし、かつ白金を陰極として定電流条件で火花発生電圧を求めた。
【0023】
上記電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質のイオン伝導度と火花発生電圧の測定結果を(表1)に示した。
【0024】
【表1】
(表1)から明らかなように、本発明の実施例1、実施例2は比較例1に比べ室温におけるイオン伝導度を大きなものとすることができる。
【0025】
次に、本発明の実施例1の固体電解質および比較例2の電解液を上部を開放したサンプル瓶に入れ、125℃で1時間加熱し重量減を測定した。
上記電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質と電解液の揮発減量結果を、電解液の重量減を1とした場合の各高分子固体電解質の重量減で表し、(表2)に示した。
【0026】
【表2】
(表2)から明らかなように、本発明の実施例の構成による電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質は溶媒の揮発防止能が高いことがわかる。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質を構成しているもので、この電解質組成部の硬化物におけるヒドロキシプロピルアルキルセルロースは加熱もしくは常温で架橋し、それと同時に電解質塩を溶かし込んだ溶剤が架橋物のマトリクス中に取り込まれるため、室温におけるイオン伝導度も大きなものを得ることができ、また電解質組成物の硬化物はコンデンサを構成したときアルミニウム箔と反応することもなく、成形性ならびに長寿命化の点で優れたものを得ることができる。
Claims (4)
- ブチロラクトン類、鎖状エーテル類、複素環式エーテル類から選ばれる1種以上を含む溶剤と、カルボン酸のアミン塩およびカルボン酸の第四級アンモニウム塩から選ばれる1種以上である電解質塩と、ヒドロキシプロピルアルキルセルロースとからなる電解質組成物の硬化物により構成した電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質。
- 溶剤がγ−ブチロラクトン、3−メチル−1,3−オキサゾリジン−2−オンから選ばれる1種以上である請求項1記載の電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質。
- 電解質塩の添加量が、重量基準で溶剤100部に対し1.0〜40部である請求項1または請求項2のいずれかに記載の電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質。
- ヒドロキシプロピルアルキルセルロースの添加量が、重量基準で溶剤100部に対し1〜20部である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002182269A JP3583118B2 (ja) | 1991-12-25 | 2002-06-24 | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-341663 | 1991-12-25 | ||
JP34166391 | 1991-12-25 | ||
JP2002182269A JP3583118B2 (ja) | 1991-12-25 | 2002-06-24 | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34296692A Division JP3356810B2 (ja) | 1991-12-25 | 1992-12-24 | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003068580A JP2003068580A (ja) | 2003-03-07 |
JP3583118B2 true JP3583118B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
ID=26577021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002182269A Expired - Fee Related JP3583118B2 (ja) | 1991-12-25 | 2002-06-24 | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3583118B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006236630A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Nippon Kodoshi Corp | 固体電解質及び該固体電解質を使用した電気化学システム |
JP2008120610A (ja) | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 活性炭およびその製造方法 |
JP5347314B2 (ja) | 2007-10-30 | 2013-11-20 | 住友化学株式会社 | 非水電解質二次電池 |
US11637317B2 (en) * | 2020-06-08 | 2023-04-25 | Cmc Materials, Inc. | Solid polymer electrolyte compositions and methods of preparing same |
-
2002
- 2002-06-24 JP JP2002182269A patent/JP3583118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003068580A (ja) | 2003-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5507966A (en) | Electrolyte for an electrolytic capacitor | |
US20020012849A1 (en) | Polymer solid electrolyte | |
US6765785B2 (en) | Polymer electrolyte composite for driving an electrolytic capacitor, an electrolytic capacitor using the same, and a method of making the electrolytic capacitor | |
KR20060060693A (ko) | 전기 이중층 캐패시터용 전해액 및 전기 이중층 캐패시터 | |
JP3583118B2 (ja) | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 | |
JPH08298230A (ja) | 電気二重層コンデンサ用電解液 | |
JPH04366563A (ja) | 電解液組成物および高分子固体電解質 | |
EP0591810A1 (en) | Electrolyte for use in an electrolytic capacitor and the electrolytic capacitor | |
JP3356810B2 (ja) | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 | |
JP3191818B2 (ja) | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 | |
JP3192679B2 (ja) | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 | |
JP3297066B2 (ja) | 電解コンデンサ駆動用高分子固体電解質 | |
GB2143228A (en) | Electrolytes | |
JP4412882B2 (ja) | 電解コンデンサ駆動用高分子電解質複合体、それを用いた電解コンデンサ及びその製造方法 | |
EP0956573B1 (en) | Electrolyte for electrolytic capacitor | |
EP1883086B1 (en) | Electrolyte solution, electrochemical device using same, and electronic device | |
JP2005175239A5 (ja) | ||
CA1099090A (en) | Capacitor electrolyte and capacitor containing same | |
JPH059253A (ja) | 高分子固体電解質 | |
JP3440607B2 (ja) | 電気二重層コンデンサ用電解液 | |
JP3297067B2 (ja) | アルミ電解コンデンサの製造方法 | |
JP3885836B2 (ja) | 電解コンデンサ用電解液 | |
JPH11135374A (ja) | 電気化学キャパシタ用電解液 | |
JP4081615B2 (ja) | 電解コンデンサ用電解液 | |
JP2004193308A (ja) | 電解コンデンサおよびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040604 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040629 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040727 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |